河北工程大学考试冷冲压模具冲裁弯曲件 毕业设计说明书.docx
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河北工程大学考试冷冲压模具冲裁弯曲件毕业设计说明书
西安工业大学院毕业论文
1
1绪
绪绪
绪论
论论
论
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增
加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小
批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；
另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来
创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。
模具，做为高效率的生产工具
的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。
采用模具生产制品和零
件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；
产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；
利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不
需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；
容易实现生产的自动化的特点。
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22
冲裁
冲裁冲裁
冲裁弯曲
弯曲弯曲
弯曲件的工艺分析
件的工艺分析件的工艺分析
件的工艺分析图2—1零件图
如图2—1所示零件图。
生产批量：
大批量;
材料：
LY21-M;
该材料，经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零
件。
尺寸精度：
零件图上的尺寸除了四个孔的定位尺寸标有偏差外，其他的形状
尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可安IT14级确定工件的公差。
经查公差表，各尺寸公差为：
?
3.50
+0。
30
200-0.52250-0.52
四个孔的位置公差为：
17±0.1214±0.2
工件结构形状：
制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。
结论：
该制件可以进行冲裁
制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和
模具的寿命。
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33
确定
确定确定
确定工艺方案
工艺方案工艺方案
工艺方案及模具的结构形式
及模具的结构形式及模具的结构形式
及模具的结构形式根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其
先后顺序组合，可得如下几种方案;
（1）落料——弯曲——冲孔；单工序模冲压
（2）落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。
（3）冲孔——落料——弯曲；连续模冲压。
（4）冲孔——落料——弯曲；复合模冲压。
方案
（1）
（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内
完成一个冲压工序的冲裁模。
由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产
效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。
方案（3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的
位置上同时完成多道冲压工序的模具。
于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结
构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不
宜采用该方案。
方案（4）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同
一部位同时完成数道冲压工序的模具。
采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模
复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。
根据分析采用方案（4）复合冲裁。
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44
模具总体结构设计
模具总体结构设计模具总体结构设计
模具总体结构设计4.1模具类型的选择
模具类型的选择模具类型的选择
模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。
4.2定位方式的选择
定位方式的选择定位方式的选择
定位方式的选择因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。
控制条料的送进步距采用导正销定距。
4.3
卸料
卸料卸料
卸料方式
方式方式
方式的选择
的选择的选择
的选择因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸
料。
4.4
导向方式的选择
导向方式的选择导向方式的选择
导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用对角导柱的
导向方式。
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5
5
模具设计工艺计算
模具设计工艺计算模具设计工艺计算
模具设计工艺计算5.1计算毛
计算毛计算毛
计算毛坯
坯坯
坯尺寸
尺寸尺寸
尺寸
相对弯曲半径为：
R/t=3.8/1.2=2.17>0.5
式中：
R——弯曲半径（mm）
t——材料厚度（mm）
由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先
求变形区中性层曲率半径β（mm）。
β=r0+kt
公式（5—1）
式中：
r0——内弯曲半径t——材料厚度
k——中性层系数表
表表
表5—
——
—1
板料弯曲中性层系数
板料弯曲中性层系数板料弯曲中性层系数
板料弯曲中性层系数
r0/t0.10.20.250.30.40.50.60.81.O
K1（V）
0.300.330.350.360.370.380.390.410.42
K2（U）
0.230.290.310.320.350.370.380.400.41
K3（O）
—————0.720.700.670.63
r0/t1.21.51.8234568
K1（V）
0.430.450.460.460.470.480.480.490.50
K2（U）
0.420.440.450.450.460.470.480.490.50
K3（O）
0.490.560.520.50查表5—1，K=0.45
根据公式5—1β=r0+kt
=0.38+0.45X1.2
=4.34（mm）西安工业大学院毕业论文
6图
5—1计算展开尺寸示意图
根据零件图上得知，圆角半径较大（R>0.5t），弯曲件毛坯的长度
公式为：
LO=
∑L直+∑L弯公式（5—2）
式中：
LO——弯曲件毛坯张开长度（mm）∑L直
——弯曲件各直线部分的长度（mm）
∑L弯——弯曲件各弯曲部分中性层长度之和（mm）
在图5—1中：
A=2）
（2BRCRAB?
+公式（5—3）
COS∠P=（RA+RC-B）/（RA+RC）公式（5—4）
RA=3.8+0.6=4.4（mm）RC=1.2+0.6=1.8（mm）B=3.8（mm）根据公式5—3A=2）
（2BRCRAB?
+
=2×3.8（4.4+1.8）-3.82
≈5.6（mm）根据公式5—4COS∠P=（RA+RC-B）/（RA+RC）
=（4.4+1.6-3.8）/（4.4+1.6）
=0.367
则∠P=carCOS0.367=68.47。
2∠P=2×68.47。
=136.94。
根据公式5—2∑L直=L总长-2A=20-2×5.6
=8.8（mm）西安工业大学院毕业论文
7
∑L弯=2πβ（∠P／180+∠P／180）
=2×3.14×4.34×（68.47/180+68.47/180）
=20.74（mm）
LO=
∑L直+∑L弯=8.8+20.74
=31.54（mm）
取LO=32
（mm）
根据计算得：
工件的展开尺寸为25×32（mm）,如图4—2所示。
图5—2尺寸展开图5.2
排样
排样排样
排样、
、、
、计算条料宽度及步距的确定
计算条料宽度及步距的确定计算条料宽度及步距的确定
计算条料宽度及步距的确定5.2.1
11
1搭边值的确定
搭边值的确定搭边值的确定
搭边值的确定
排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。
搭边
的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。
搭边过大，浪费材料。
搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛
刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。
或影响送料工
作。
搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。
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8表
表表
表5—
——
—2
搭边
搭边搭边
搭边a
aa
a和
和和
和a1
a1a1
a1数值
数值数值
数值
材料厚度
圆件及r＞2t的工件矩形工件边长L＜50mm矩形工件边长L＞50mm
或r＜2t的工件
工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a
＜0.25
0.25~0.5
0.5~0.8
0.8~1.2
1.2~1.6
1.6~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.8
1.2
1.0
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
1.5
1.2
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.5
0.7t
2.2
1.8
1.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
2.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
2.8
2.2
1.8
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
3.0
2.5
2.0
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口
磨损表4—2给出了钢（WC0.05
%～0.25%）的搭边值。
对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：
钢（WC0.3%
～0.45%）0.9
钢（WC0.5%
～0.65%）0.8
硬黄铜1～1.1
硬铝1～1.2
软黄铜，纯铜1.2
该制件是矩形工件，根据尺寸从表4—2中查出：
两制件之间的搭边值a1=1.2
（mm）,侧搭边值a=1.5（mm）。
由于该制件的材料使LY21—Y（硬铝），所以两制件之间的搭边值为：
a1=1.2×
（1～1.2）=1.2～1.414（mm）
取a1=1.2（mm）西安工业大学院毕业论文
9侧搭边值
a=1.5×（1～1.2）=1.5～1.8（mm）
取a=1.5（mm）
5.2.2条料宽度的确定
条料宽度的确定条料宽度的确定
条料宽度的确定
计算条料宽度有三种情况需要考虑；○1
有侧压装置时条料的宽度。
○2无侧压装置时条料的宽度。
○3有定距侧刃时条料的宽度。
有定距侧刃时条料的宽度。
有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。
条料宽度公式：
B=（D+2a）
0
-△
公式（5—2）
其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为—△，见表4—3条料宽度偏差。
D——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。
a——侧搭边值。
查表4—3条料宽度偏差为0.15
根据公式4—1B=（D+2a）
0
-△
=（25+2×1.5）0
-0.15
=280
-0.15表5—3条料宽度公差（mm）
条料宽度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5>0.5～1>1～2
～20
0.050.080.10
>20～30
0.080.100.15
>30～50
0.100.150.205.2.3
导板间间距的确定
导板间间距的确定导板间间距的确定
导板间间距的确定
导料板间距离公式：
A=B+Z公式（5—2）
Z——导料板与条料之间的最小间隙（mm）；
查表4.3—3得Z=5mm西安工业大学院毕业论文
10
根据公式4—2A=B+Z
=28+5
=33（mm）表
5—4导料板与条料之间的最小间隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
有侧压装置
条料宽度B/mm
100以下100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
85.2.4
排样
排样排样
排样
根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三
种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、
多排等多重形式。
采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，
而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与
定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。
同时，因模具单面
受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影
响到冲裁件的断面质量。
由于设计的零件是矩形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有费料
直排法。
5.2.5材料利用率的计算
材料利用率的计算材料利用率的计算
材料利用率的计算：
：
：
：
冲裁零件的面积为：
F=长×宽=25×32=800（mm2）
毛坯规格为：
500×1000（mm）。
送料步距为：
h=D＋a1=32+1.2=33.2西安工业大学院毕业论文
11一个步距内的材料利用率为：
n11=（nF/Bh）×100%
n为一个步距内冲件的个数。
n11=（nF/Bh）×100%
=（1×800/28×33.2）×100%
=81.96%
横裁时的条料数为：
n1=1000/B
=1000/28
=34.01可冲34条，
每条件数为：
n2=（500-a）/h
=（500-1.5）/33.2
=15.024可冲15件，
板料可冲总件数为：
n=n1×n2=34×15=510（
件）
板料利用率为：
n12=（nF/500×1000）
=（510×800/500×1000）×100%
=81.6%
纵裁时的条料数为：
n1=500/B
=500/28
=17.006可冲17条，
每条件数为：
n2=（1000-a）/h
=（1000-1.5）/33.5
=30.084可冲30件，
板料可冲总件数为：
西安工业大学院毕业论文
12n=n1×n2=17×30=510
（件）
板料的利用率为：
n12=（nF/500×1000）=（510×800/500×1000）×100%
=81.6%
横裁和纵裁的材料利用率一样，该零件采用横裁法。
图5—3排样图
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13
6冲裁力的计算
冲裁力的计算冲裁力的计算
冲裁力的计算
6.1计算冲裁力的公式
计算冲裁力的公式计算冲裁力的公式
计算冲裁力的公式计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力
机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲
裁力Fp一般可以按下式计算：
Fp=KptLτ公式（6—1）
式中τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；
L——冲裁周边总长（mm）；
t——材料厚度（mm）;
系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化
或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全
系数Kp，一般取1~3。
当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度σb代替τ，而
取Kp=1的近似计算法计算。
根据常用金属冲压材料的力学性能查出LY21—Y的抗剪强度为280～
310（MPa），
取τ=300（MPa）6.2
总冲裁力
总冲裁力总冲裁力
总冲裁力、
、、
、卸料力
卸料力卸料力
卸料力、
、、
、推料力
推料力推料力
推料力、
、、
、顶件力
顶件力顶件力
顶件力、
、、
、弯
弯弯
弯曲力
曲力曲力
曲力和总冲压力
和总冲压力和总冲压力
和总冲压力由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。
总的冲裁力包括
F——总冲压力。
Fp——总冲裁力。
FQ——卸料力
FQ1——推料力。
FQ2——顶件力
FC——弯曲力
根据常用金属冲压材料的力学性能查出LY21—Y的抗剪强度为280～西安工业大学院毕业论文
14310
（MPa）
6.2.1总冲裁力
总冲裁力总冲裁力
总冲裁力：
：
：
：
Fp=F1+F2公式（6—1）
F1——落料时的冲裁力。
F2——冲孔时的冲裁力.
落料时的周边长度为：
L1=2×（25+32）=114（mm）
根据公式5—1F1=KptLτ
=1×1.2×114×300
=41.040（KN）
冲孔时的周边长度为：
L2=4πd=4×3.14×3.5=44（mm）
F2=KptLτ
=1×1.2×44×300
=15.84（KN）
总冲裁力：
Fp=F1+F2=41.040+15.84=56.88（KN）表
表表
表6—
——
—5卸料力
卸料力卸料力
卸料力、
、、
、推件力和顶件力系数
推件力和顶件力系数推件力和顶件力系数
推件力和顶件力系数
料厚t/mm
KxKtKd
钢
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~0.25
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜，黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09对于表中的数据，后的材料取小直，薄材料取值。
6
66
6.2.2
.2.2.2.2
.2.2
卸料力
卸料力卸料力
卸料力FQ的计算
的计算的计算
的计算
FQ=KxFp
公式（6—2）
K——卸料力系数。
查表6—5得KＸ＝
0.025~0.08，取KＸ＝0.08
根据公式6—2FQ=KＸFp西安工业大学院毕业论文
15
＝0.08×56.88
＝4.55（KN）
6.2.3推料力
推料力推料力
推料力FQ1的计算
的计算的计算
的计算FQ1=KtFp公式（6—3）
Kt——推料力系数。
查表6—5得Kt＝
0.03~0.07,取Kt=0.07
根据公式6—3FQ1=KtFp
=0.07×56.88
≈4（KN）
6.2.4顶件力
顶件力顶件力
顶件力FQ2的计算
的计算的计算
的计算FQ2=KdFp公式（6—4）
Kd——顶件力系数。
查表6—5得Kd＝
0.03~0.07,取Kt=0.07
根据公式6—4FQ2=KdFp
=0.07×56.88
≈4（KN）
6.2.5弯曲力
弯曲力弯曲力
弯曲力FC的计算
的计算的计算
的计算
影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺
寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的
计算。
实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备
的理论。
?
形弯曲件的经验公式为：
Fu=0.7KBt2σb/
γ+t公式（6—5）
Fu——冲压行程结束时不校正时的弯曲力。
B——γ弯曲件的宽度（mm）。
t——弯曲件的厚度（mm）。
γ——内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。
σb——弯曲拆料的抗拉强度
（MPa）（查机械手册σb=400（MPa）。
K——安全系数，一般取1.3.西安工业大学院毕业论文
16根据公式
6—5Fu=0.7KBt2σb/（γ+t）
=0.7×1.3×25×1.22×400/（5+1.2）
=21.45（KN）
对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%～
80%。
F压=80%Fu
=80%×21.45
=17.159（KN）
弯曲力:
FC=Fu+F压=21.45+17.15
=38.6（KN）
6.2.6总的冲压力的计算
总的冲压力的计算总的冲压力的计算
总的冲压力的计算
根据模具结构总的冲压力：
F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC
F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC
=56.88+4.55+4+4+38.6
=108.03（KN）
根据总的冲压力，初选压力机为：
开式双柱可倾压力机J23—16。
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177
模具压力中心与计算
模具压力中心与计算模具压力中心与计算
模具压力中心与计算
模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工
作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机
滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降
低了模具和压力机的使用寿命。
模具的压力中心，可安以下原则来确定：
1、对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。
2、工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出
合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。
Xo=L1X1+L2X2
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