cetukw模具设计与制造专业冲压模课程设计.docx
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cetukw模具设计与制造专业冲压模课程设计
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懒惰是很奇怪的东西，它使你以为那是安逸，是休息，是福气；但实际上它所给你的是无聊，是倦怠，是消沉;它剥夺你对前途的希望，割断你和别人之间的友情，使你心胸日渐狭窄，对人生也越来越怀疑。
—罗兰
桂林工学院
课程设计说明书
模具设计与制造专业05级模具
（2）班
题目Z型弯曲件
姓名
指导老师
2008-4-30
目录
前言
第一部分设计题目………………………………2
第二部分弯曲工艺分析…………………………4
第三部分主要工艺参数计算……………………5
第四部分排样与定距设计……………………6
第五部分弯曲模工作部分尺寸计算……………8
第六部分冲压设备的选择…………………9
第七部分模具的总体结构…………………10
第八部分主要零部件的设计及选择……………11
第九部分模具制造装配要点……………………16
第十部分设计体会………………………………17
第十一部分参考文献………………………………18
第一部分：
设计题目
设计模具名称：
弯曲模
工件名称：
Z型件
生产批量：
大批量
材料：
Q235料厚1.5㎜
工件简图：
如图下所示：
设计要求：
（1）对模具：
a）必须保证操作安全、方便。
b）便于搬运、安装、紧固到冲床上方便、可靠
c）生产批量为大批量生产。
d）冲模零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。
e）保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。
f）保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。
（2）对图纸：
a）总装配图一张。
b）模具零件图（凸、凹模）。
（3）对说明书：
a）计算过程详细、完全。
b）内容条理清楚，按步骤书写。
c）资料数据充分，并表明数据出处。
d）公式的字母含义应标明，有时还应标明公式的出处。
e）说明书用计算机打印出来。
第二部分：
弯曲工艺分析
1．对弯曲制件
由零件图可见，该弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度1.5㎜。
此工件可用一次单工序模弯曲，定位较为容易，且定位精度易保证。
2．对制件材料
材料为碳素结构钢，其抗剪强度为275-392MPa，抗拉强度为353-500MPa，屈服强度为245MPa，弹性模量为206×103MPa.
㈡模具的工艺分析：
在压力机滑块一次行程弯曲制成工件。
该模具属于单工序弯曲，操作安全、不易于自动化，包括自动送料、自动出件、自动叠片，工件和废料均往下漏，因而不易采用高速压力机生产，冲压精度高，生产效率一般。
第三部分：
工艺计算
㈠弯曲工件的毛坯尺寸计算
根据原始数据可得
t=1.5r=4
所以r/t=4/1.5=2.67>0.5
所以根据《冲压工艺及模具设计》P180公式3-46得
L=l1+l2+l3+л（r+kt）
=10+10+32+3.14（4+1.5k）
=66.448mm
式中
l1l2l3—直边区长度
r—弯曲中心角
k—中性层内移系数值。
取0.4
《冲压工艺及模具设计》P180表3-9
t—弯曲件厚
（二）、压力中心
如图所示
x0=20y0=8
所以，压力中心坐标x0=20，y0=8作为设计模具的参数。
（三）、弯曲力计算
弯曲力受材料力学性能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。
因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。
F=（0.65～0.8）Bt2δb/rp+t
=0.7×16×1.5×1.5×400/（4+1.5）
=1832.73N
式中：
B—弯曲线长度（mm）
t—板料厚度（mm）
δb—材料抗拉强度（MPa）
rp—弯曲凸模圆角半径（mm）
第四部分：
排样与定距设计
㈠排样图
1.弯曲件在板料、条料或带料上的布置为排样。
排样是否合理，直接影响到材料的利用率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全，既排样是设计模具的一个标准。
排样图中只有一个工位，落料。
分析工件外形，并为了节约材料，采用直排，条料的边缘作为工件的边缘，完全取搭边成为无废料排样，进行下料。
如图
第五部分：
弯曲模具工作部分尺寸
一、凸模与凹模的圆角半径
1、凸模圆角半径
弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。
如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。
当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。
由于影响rmin/t的因素很多，rmin/t值的理论计算公式并不实用。
所以在生产中主要参考经验数据来确定rmin/t值。
由《冲压工艺与模具设计》表3-2可查得：
Q235最小相对弯曲半径rmin/t=2.5
2、凹模圆角半径
3、凹模的圆角半径rd不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。
对称压弯时两边凹模圆角半径rd应一致，否则毛坯会产生偏移
rd值通常按材料厚度t来选取
t=1.5mm<2mm时rd=（3～6）t
取rd=6
二、凹模深度
凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。
只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才使直边全部进入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。
中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出现，对压力机是很不利的。
凹模深度过小，可能造成弯曲件直边不平直，降低其精度。
因此，凹模深度要适当。
由《冲压工艺与模具设计》表3-17可得
L1=14+4=18L2=40
三、弯曲模凸凹模间隙
弯曲Z形时，必须选择适当的凸凹模间隙。
间隙过大,会造成U形件两边不半径,上宽下窄,降底工件的尺寸精度,间隙过小,使弯曲力增大,直边壁厚变薄,容易擦伤工作表面,加速凹模的磨损,降低凹模使用寿命,弯曲凸、凹模间隙是指单边间隙。
为了能顺利地进行弯曲，间隙值应梢大于板料的厚度。
同时应考虑下列因素的影响，弯曲件宽度较大时，受模具制造与装配误差的影响，将加大间隙的不均匀程度，因此间隙值应取大些。
宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些。
此外还应考虑弯曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影响
综上所述，对于尺寸精度高要求一般的弯曲件板料为黑色金属时，单边Zb可按下式计算：
Zb=tmax+Ct
=1.52+0.05×1.5
=1.577
取单边间隙为1.58mm
式中：
tmax——板料最大厚度
C——间隙系数，见表3-18
T板厚公称值
四、凸、凹模工作尺寸
弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形成有关。
一般原则是：
当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，当工件标注内行尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，并来用配作法制模。
综上所述：
Ld=（L-0.75△）8d
=（40-0.75×0.1）00.03
=39.99000.03
式中Ld凸模宽度基本尺寸
L工件横向基本尺寸
△工件横向尺寸公差
δd凸模制造偏差，一般取IT7~9级，或取工件公差的1/3、~1/4。
第六部分：
冲压设备的选择
因工件是大批量生产，精度要求不高冲裁力较小则选用通用压力机，通用机身又分开式和闭式两种，开式机身的钢性教弱，适用中小型冲压加工，而闭式机身适用于大中型冲压加工。
选用开式双柱可倾压力机JA23—630A
其参数如下：
公称压力630KN
外形尺寸1335x1112x2120
滑块行程120mm
行程次数70/min
最大闭合高度360mm
最大装模高度220mm
连杆调节长度55mm
工作台尺寸480×710mm
垫板厚度90mm
电动机功率2.20KW
模柄孔尺寸φ50×70
机床总重量1780kg
第七部分：
模具的总体结构
模具采用中间导柱模架，模具由上模板、凸模固定板及卸料板组成。
卸料方式才用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。
下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。
模具结构如下图所示
1.下模板2.凹模3.导柱4.导套5.上模板6.螺钉7.螺钉8.落料凸模9.凸缘模柄10.螺钉11.凸模固定板12.垫板13.圆柱销14.冲孔凸模15.橡胶块16.弹压卸料板17.定位销18.导尺
第八部分主要零部件的设计及选择
1凸模的固定方法
凸摸在上模的正确固定应该是既保证凸摸工作可靠和良好的稳定性，还要使凸摸在更换或修理时，拆装方便。
该凸摸的固定方式选用如下图所示的固定方法。
（用螺钉固定的落料凸模）
2定位板的设计
定位板的侧壁设计成平直的。
定位板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，这样就确定了定位板的宽度。
条料的宽度为16mm，凹模的宽度是72mm。
则定位板的宽度为：
B＝16.4mm
定位板厚度由表2—22查得为：
5㎜
导料板的长度为：
L＝14.0㎜
导料板用螺钉固定在凹模上，采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC该导尺如下图所示：
3卸料螺钉
该模具选用标准的圆柱头内六角卸料螺钉（GB2867。
6-81）材料为45钢热处理HRC35~40。
卸料螺钉的设置形式如下图所示，卸料螺钉长度按（2-52）计算：
L＝h3＋h4＋H0
＝30＋20＋21.5
＝71.5㎜
式中h3—固定板厚度
h4—垫板厚度
H0—预压后弹性元件的高度
4凸模固定板
凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同厚度为凹模板厚度的0.8～1倍，则凸模固定板厚度为：
H1＝H0×﹙0.8～1﹚
＝45×﹙0.8～1﹚
＝36～45㎜
取凸模固定板厚度为45㎜，直径按H7加工精度。
5模架的选择
为保证冲出零件的精度和高稳定的质量，采用模架导向的导向方式。
模架导向不仅能保证上、下模的导向精度而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命，是冲裁见的质量稳定可靠，使模具的安装比较容易。
模架的类型选用中间导柱模架。
除简单冲模外，一般冲模多采用带模架的结构。
模架的种类很多，要根据模具的精度要求、模具的类别、模具的大小选择合适的模架。
查《实用模具技术手册》选用的模架型号为：
GB/T2851.1-1990
其主要参数为：
L:
210mm
B:
130mm
H:
最大300mm、最小180mm
H1:
30mm
H2:
30mm
模架如下图所示：
6模柄的选择
模柄有多种型式，要根据模具的结点选用模柄的形式。
模柄的直径根据所选用压力机的模柄孔径确定。
本模选用模柄跟上模座为一整体结构形式。
如下图所示：
7、连接螺钉选用内六角螺钉用45钢制造并淬火硬度HRC35～40，定位销钉采用普通圆柱销。
第九部分：
模具制造装配要点
凹模板、导尺均是需要淬硬的零件。
凹模加工后，在线切割和淬硬以前在模架的上模板上进行装配。
在凹模上画出各个形孔和圆孔的线，并根据计算数据划出压力中心线，使压力中心与下模座的中心线对正。
钻、攻螺孔，将下模座、凹模板、导尺进行装配，校正导尺间隙后，钻铰销钉孔，将上述三板固定。
钻孔并安装、挡料销，安装乘料板，然后将下模全部拆开，将凹模板和导尺热处理淬硬﹙凹、模钻穿丝孔﹚后进行线切割加工用平面磨床磨平后重新装配。
固定在上模板的上模部分，各凹模和凸模、垫片都应淬硬。
装配前将凸模淬硬并完成全部加工。
垫片在装配前不淬火。
装配时将凸模压入凸模固定板，在垫片上钻孔，将外形凸模固定在垫片上，在与卸料板穿在一起。
凸、凹模间隙为0.18㎜，在凹模型孔中垫0.1㎜的硬纸片，以确定间隙。
将已组装为一体的凸模固定板、凸模、卸料板、垫片一同，并使凸模插入凸模孔上，将上模板同过导柱、导套与下模板装在一起。
透过上模板钻、攻螺孔，打入销钉，在钻、攻螺孔，使上模板、垫片、凸模固定板固定。
检查无误后，钻、铰销钉孔，打入销钉，再钻、攻螺孔，安装卸料螺钉，上模全部拆开，将垫片淬硬磨平，安装橡胶板，在次装配，完成模具装配。
该模具个部分零件参数如下：
上模座HT200厚30mm
凸模固定板45号钢厚25㎜长400㎜宽140㎜
弹压卸料板45号钢厚15㎜长400㎜宽228㎜
导料板45号钢厚5㎜长14.5㎜宽16.4㎜
下模座HT200厚30㎜长400㎜宽228㎜
凹模Cr12长400㎜宽228㎜
热处理HRC60~64
橡胶厚度44.5㎜直径30㎜
凸模Cr12HRC60～64
凸模修磨量为5
模具闭合高度：
H模＝183.5mm
第十部分：
设计体会
本次设计为课程设计，各项要求均比较严格，为了能更加好的完成设计任务，我从图书馆和网上查阅了大量的冷冲模设计资料。
这为我在后来设计阶段省下了不注宝贵的时间表。
除了对知识的查阅，我还翻出了大学三年来所学的重点专业知识，重新系统的去学习和撑握，为设计做准备。
尽管做了很好的准备，但在设计过程中却暴露了基础知识不扎实。
对许多专业知识还不能自如的运用，对许多概念上的知识、专业术语含糊不清，做不到深刻理解。
模具设计中许多问题的解决都是通过从实践所得的数据来确定、并适当的做出选择，如：
冲裁间隙的确定等。
本次设计的工作量相对于课程设计大了很多，特别对图线的要求。
绘图成了快速完成设计的最大障碍，绘图软件主要用CAD。
这是我们大二所学的知识，因为环境等因素的制约，想提高绘图技巧是我必须要完成的任务。
这次设计是我们参加工作前的最后一次设计。
完成它就是对我们三年来所学知识的一次系统应用，为我将来参加实践工作做好铺垫，是我们对自身所学的一次检验，让我们受益良多。
第十一部分：
参考文献
陈锡栋、靖颖怡主编《冲模设计应用实例》
——机械工业出版社
张鼎承主编《冲模设计手册》
——机械工业出版社
陈锡栋、周小玉主编《实用模具技术手册》
——机械工业出版社
钟毓斌主编《冲压工艺与模具设计》
——机械工业出版社
冯柄尧主编《模具设计与制造简明手册》
——上海出版社
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