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冲压弯曲模设计
冲压弯曲模设计（总16页）
毕业设计说明书
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冲压弯曲模设计
摘要
本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，首先根据工件图算工件的展开尺寸，在根据展开尺寸算该零件的压力中心，材料利用率，画排样图。
根据零件的几何形状要求和尺寸的分析，采用复合模冲压，这样有利于提高生产效率，模具设计和制造也相对于简单。
当所有的参数计算完后，对磨具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。
在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图，非标准零件的零件图，工件的加工工艺卡片，工艺规程卡片，非标准零件的加工工艺过程卡片。
关键词：
单工序模；冲压；设计；模具结构；加工工艺
第一章
1绪论………………………………………………………………..1
2冲裁弯曲件的工艺设计……………………………..…………2
3确定工艺方案及模具的结构形式………………………..2
4模具设计工艺计算………………………………………………………………..3
计算毛坯尺寸…………………………………………………………...…..3
排样、计算条料宽度及距的确定……………………………………….......5
搭边值的确定……………………………………………………
条料宽度的确定………………………………………………..............7
到料板间距的确定……………………………………………………..7
排样……………………………………………………………………..8
材料利用率的计算……………………………………………………..8
5冲裁力的计算……………………………………………………………10
计算冲裁力的公式…………………………………………………….10
总的冲裁力、卸料力、推件力、顶件力、弯曲力和总的冲压力…….11
总的冲裁力……………………………………………………………11
卸料力FQ的计算……………………………………………………..12
推料力FQ1的计算……………………………………………………12
顶件力FQ2的计算………………………………………………….....12
弯曲力FC的计算……………………………………………………...13
总冲压力的计算……………………...................................................14
6模具压力中心与计算............................................................................................14
7冲裁间隙的确定…………………………………………………………………15
8刃口尺寸的计算…………………………………………………………………16
刃口尺寸计算的基本原则………………………………………………….16
刃口尺寸的计算…………………………………………………………….17
计算凸、凹模刃口的尺寸………………………………………………….18
冲裁刃口高度……………………………………………………………….21
弯曲部分刃口尺寸的计算………………………………………………….21
最小弯曲半径…………………………………………………………21
弯曲部分工作尺寸的计算……………………………………………22
9模具总的结构设计………………………………………………………………25
模具类型的选择…………………………………………………………….25
定位方式的选择…………………………………………………………….25
卸料方式的选择…………………………………………………………….25
导向方式的选择…………………………………………………………….25
10主要零部件的设计……………………………………………………………..26
工作零件的设计…………………………………………………………...26
凹模的设计…………………………………………………………26
凸凹模的设计………………………………………………………27
外形凸模的设计…………………………………………………..27
内孔凸模的设计……………………………………………………28
弯曲凸模的设计……………………………………………………28
卸料部分的设计…………………………………………………………...29
卸料板的设计……………………………………………………..29
卸料弹簧的设计…………………………………………………....29
定位零件的设计…………………………………………………………...31
模架及其他零部件的设计………………………………………………...31
上下模座…………………………………………………………....31
模柄………………………………………………………………....32
模具的闭合高度…………………………………………………....32
11模具总装图……………………………………………………………………..33
12压力机的选择…………………………………………………………………33
总结…………………………………………………………………………………..34
致谢…………………………………………………………………………………..35
参考文献......................................................................................................................36
附录…………………………………………………………………………………..37
附录1冲压模具装配工序卡片……………………………………………...37
附录2非标准零件的加工工艺过程…………………………………….…..38
附录3冲孔凸模加工工艺过程………………………………………….…..39
附录4凸凹模加工工艺卡片……………………………………..……….....40
附录5空心垫板的加工工艺过程…………………………………………...41
附录6弯曲凸模加工工艺过程……………………………………………...41
附录7部分标准公差值……………………………………………………...42
附录8J23系列开式可轻压力机主要技术参数………………………….....43
1绪论
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。
2冲裁弯曲件的工艺分析
图2-1所示为托架示意图
材料：
20钢
厚度：
，
生产批量：
年生产量8万件
该材料，强度比15号钢稍高，很少淬火，无回火脆性。
冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，气焊时厚度小，外形要求严格或形状复杂的制件上易发生裂纹。
切削加工性冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的。
适合拉伸。
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：
Ø100+0。
36Ø50+0。
3025±
三个孔的位置公差为：
36±30±
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。
3确定工艺方案及模具的结构形式
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）工序模冲裁，在实际生产中大量应用，由于节约成本，采用此方案。
（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，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，但是成本高，难维护，故不宜采用。
根据分析采用方案
（1）单工序模冲压。
4模具总体结构设计
模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用单工序模冲压，所以模具类型为单工序模。
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。
卸料方式的选择
因为工件料厚为，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。
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，该单工序模采用对角导柱的导向方式。
5模具设计工艺计算
计算毛坯尺寸
相对弯曲半径为：
R/t==1
式中：
R——弯曲半径（mm）t——材料厚度（mm）
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5—1板料弯曲中性层系数
r0/t
K1（V）
K2（U）
K3（O）
—
—
—
—
—
r0/t
2
3
4
5
6
8
K1（V）
K2（U）
K3（O）
查表5—1，K=
根据公式5—1β=r0+kt
=+=（mm）
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>），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：
∑L直=9++22++9=66（mm）公式（5—3）
∑L弯=2πβ=（mm）
LO=∑L直+∑L弯=66+=（mm）
取LO=80（mm）
根据计算得：
工件的展开尺寸为30x80（mm）,如图4—2所示。
图5—2尺寸展开图
排样、计算条料宽度及步距的确定
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。
表5—2搭边a和a1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a
沿边a1
工件间a
沿边a1
工件间a
沿边a1
＜
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~
~12
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5—2给出了钢（%～%）的搭边值。
该制件是矩形工件，根据尺寸从表5—2中查出：
两制件之间的搭边值a=（mm）,侧搭边值a1=（mm）。
条料宽度的确定
计算条料宽度有三种情况需要考虑；
有侧压装置时条料的宽度。
无侧压装置时条料的宽度。
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）
公式（5—4）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5—3条料宽度偏差为
根据公式5—4B=（D+2a）
=（80+2×）
=表5—3条料宽度公差（mm）
条料宽度
B/mm
材料厚度t/mm
～1
>1～2
>2～3
Δ
c
Δ
c
Δ
c
≤50
>50～100
>100～150
导板间间距的确定
导料板间距离公式：
A=B+Z公式（5—5）
Z——导料板与条料之间的最小间隙（mm）；
查表5—4得Z=5mm
根据公式5—5A=B+Z
=+5
=（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
~
~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
8
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，且二个孔均有位置公差要求，所以采用有费料直排法。
图5—3排样图
材料利用率的计算：
冲裁零件的面积为：
F=长×宽=80×30=2400（mm2）
毛坯规格为：
600×1200（mm）。
送料步距为：
h=D＋a1=30+=（mm）
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%
=（1×2400/×）×100%
=%
横裁时的条料数为：
n1=1200/B
=1200/=可冲14条，
每条件数为：
n2=（600-a）/h
=/
=可冲18件，
板料可冲总件数为：
n=n1×n2=18x14=252（件）
板料利用率为：
n12=（nF/600×1200）
=（252×2400/600×1200）×100%
=84%
纵裁时的条料数为：
n1=600/B
=600/
=可冲7条，
每条件数为：
n2=（1200-a）/h
=/
=可冲37件，
板料可冲总件数为：
n=n1×n2=7×37=259（件）
板料的利用率为：
n12=（nF/600×1200）
=（259×2400/600×1200）×100%
=%
横裁和纵裁的材料利用率一样，该零件采用纵裁法。
6冲裁压力和压力中心的确定
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=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）
总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力
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280～310（MPa）
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××114×300
=（KN）
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