冲孔落料弯曲级进模综述.docx

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冲孔落料弯曲级进模综述

第1章工艺分析、排样设计

工件名称：

支架

生产批量：

大批量企鹅332554595有删减有CAD图

厚度：

2mm

工件简图：

表面

断

面

B-2-GB708-65钢

图1工件

图示零件材料，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。

支架外形落料的工艺性：

支架属于中等尺寸零件，料厚2mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工艺获得。

支架冲孔的工艺性：

大小为υ5.5mm和υ19mm和υ22mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用冲孔。

支架弯曲的工艺性：

此为支架弯曲其精度为±1，其弯曲件的材料为优质碳素结构钢曲服强度为420可以用一般弯曲工艺获得。

此工件只有外形落料和企鹅332554595有删减有CAD图冲孔和弯曲三个工序。

图示除标注公差的尺寸外零件尺寸未注公差的一般尺寸，均按惯例取IT14

级，符合一般级进冲压的经济精度要求，模具精度取IT9级即可。

由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性和弯曲工艺性，适合冲压和弯曲生产。

毛坯的尺寸计算，该毛坯的工件展开图如图所示

图2弯曲件的展开图

按弯曲件展开来计算，由公式中型层半径

r=R+Kt

r—中性层半径（mm）

R—弯曲内半径，R=2mm

K—中性层位置因素，有表查K=0.31

t—材料厚度t=2mm

则中性层半径

r=2+0.31×2=2.62mm

中性层长度l=oor903.142.6290

o180o180=4.1

A=40-2-2=36mm

B=45-2-2=41mm

L=36+41+4.1=81.1mm

固其工件的面积为S=2444+1256-95-379.94-283.39-283.39=2941.67mm2

1.1排样设计

1.1.1确定零件的排样方案

设计模具时，条料的排样很重要。

支架零件具有简单结构的特点，单向排列时材料的利用率高，，减少了废料

1.1.2条料宽度、导尺间宽度和材料利用率的计算

由于本工件采用少废料排样固侧边不需要搭边值。

鉴于本工件的外形查表得工件间1.5mm的搭边。

送料步距如图2所示

B=1.5+81.1=82.6mm

条料宽度为40mm。

导尺间距离的计算：

计算得导尺间距离为40mm。

1.1.3材料利用率的计算：

根据一般的市场供应情况，原材料选用1000mm×2000mm×2mm的冷轧薄钢板。

每块可剪2000mm×81.1mm规格条料12条，材料剪切利用率达97.32%。

由

一个步距的材料利用率通用计算公式：

nA=100%Bs

式中A—一个冲裁件的面积，A=2941.67mm2;

n—一个进距内的冲裁件数量n=1；

B—条料宽度，40mm;

s—步距，82.6mm

得

12941.67==89%100%4082.6

1.1.4工艺方案的确定及工艺计算

一、工艺方案的确定

手柄零件所需的基本冲压工序为落料和冲孔，可拟订出以下三种工艺方案。

方案一：

用简单的单工序模分三次加工，即落料——冲孔——弯曲

方案二：

冲孔落料复合模。

方案三：

冲孔落料级进模。

图3冲孔落料弯曲工件工序图

方案三：

生产率较方案二低，精度略低于方案二，但是模具结构不太复杂成本较低，压力机吨位要求低，故节省能源，由于此为大批量生产，精度要求不高，相比较而言方案三更具有可行性，更具有优越性。

选用方案三则又有两个不同的工艺方案

（1），先落料，然后冲孔和弯曲在同

一工序。

（2），落料和冲孔在一个工序，然后再弯曲。

采用

（1）加工工件不易保证28±0.15mm的精度，而且易使冲头磨损降低模具寿命。

经分析采用

（2）比较合理以保证制件的精度对于弯曲回弹，可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。

第2章模具结构形式的选择与确定

1），正倒装结构：

根据上述分析，本零件的冲压包括冲孔和落料两个工序，为方便小孔废料和成形工件的落下，采用正装结构，即冲孔凹模和落料凹模都安排在下模。

2），送料方式：

采用手工送料方式。

3），定位装置：

4），导向方式：

为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。

由于已经采用了手工送料方式，为了提高开敞性和导向均匀性，采用对角导柱模架。

5），卸料方式：

本模具采用正装结构，冲孔废料和工件留在凹模孔洞中，为了简化模具结构，可以在下模座中开有通槽，使废料和工件从孔洞中落下。

工件厚度为2mm，为了保证工件有比较好的平整度，采用弹压性卸料装置。

选用JB/T8068.3-1995弹压纵向送料典型组合。

2.1冲压力与压力中心的计算，初选压力机

2.1.1冲裁工序总力的计算

公式：

P=KLtτ

式中P—冲裁力（kN）

L—冲裁件剪切周边长度（mm）

t—冲裁件材料厚度（mm）

τ—被冲材料的抗剪强度（MPa）

K—系数，一般取1.3。

上式中抗剪强度τ与材料种类和坯料的原始状态有关，可在手册中查询。

为方便计算，可取材料的τ=0.8σb,故冲裁力表达式又可表示为：

P=1.3Ltτ≈Ltσb

式中σb—被冲材料抗拉强度（MPa）。

查手册[1]表8—7得10钢的σb=335MPa

P1=1.3×5.5π×2×335×4=60.16kN

P2=1.3×22π×2×335=60.16kN

P4=1.3×142.8×2×335=124.38kN

推件力Pt=nKtP

Kt—推件力系数,Kt=0.055

h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），

t—料厚（mm）

查手册[2]表2—40可得和h=6mm,故n=3如图3所示：

图4同时卡在凹模的工件（或废料）示意图

P5=3=9.93kN0.05560.16

P6=3=9.93kN0.05560.16

P7=3×0.055×51.96=8.57kN

P8=3×0.055×124.38=20.52kN

卸料力根据经验公式得

P卸=0.03P

P9=0.03×61.16=1.8kN

P10=0.03×61.16=1.8kN

P11=0.03×51.96=1.6kN

P12=0.03×124.38=3.7kN

工序总力

P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11+P12

=61.16+61.16+51.96+124.38+9.93+9.93+8.57+20.52+1.8+1.8+1.6+3.7

=356.51KN

2.1.2弹性橡胶板的计算

时应考虑到每加厚1mm，就将增加相应的工作载荷约。

橡胶板的总面积

为178cm2,分为4块，每个用螺钉安装在一块，每个卸料螺钉安装一块，中间钻孔13mm。

四块橡胶板的厚度无比一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作，卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40---45HRC。

2．初选压力机

开式可倾压力机参数初选压力机型号为J23-40和J23-35

2.1.3压力中心的计算

模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。

为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机的中心滑块中心线重合。

否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨与模具的导向部分不正常的磨损，还会使合理的间隙得不着保证，从而影响制件的质量和降低模具的寿命，甚至损坏模具。

此为多凸模模具的压力中心，首先计算大凸模的压力中心

图5（a）大

凸模的压力中心图

计算其压力中心的步骤如

[1]、按比例画出凸模的工作部分剖面图（见图5a）

[2]、在任意距离处作x-x轴y-y轴

[3]、分别计算出各线段和圆弧的重心到x-x轴的距离y1,y2,y3,y4和到y-y轴

的距离x1,x2,x3,x4,

[4]、大凸模的压力中心到坐标轴的距离下式确定：

[5]、由于其余六个凸模为规则的凸模，则总的压力中心为

图5（b）总的压力中心图

到y-y轴的距离

x0=

=lxlxlxlxlxlxlx11223344556677lllllll1234567

145.86.9428.2621.517.2748.669.0862.617.2776.617.2748.617.2776.6145.828.2617.2769.0817.2717.2717.27

=32.9mm

到x-x轴的距离

y0=

=lylylylylylyly11223344556677lllllll1234567

145.82028.262017.27669.082017.27617.273417.2734

145.828.2617.2769.0817.2717.2717.27

=第3章模具主要零件和主要工作机构的设计与标准化

3.1工作零部件的设计与标准化

3.1.1工作零部件的计算

由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。

这时需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。

冲孔时，间隙取在凹模上，则：

凸模尺寸

dap=（d+x△）-δp0

凹模尺寸

dd=（d+x△+Zmin）0+δ

式中DdDp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm

dpdd---——冲孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm

[1]x——磨损系数，查表2-30得：

IT14级时x=0.5。

Zmin——双面间隙，mm

△——工件公差，mm

δ——凸模和凹模的制造公差，mm

[1]、冲裁υ5.5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的计算

凸模尺寸

由表2-10[1]查得△=0.16

dap=（d+x△）-δp0=（5.5+0.75×0.16）0-0.02=5.620-0.02

凹模尺寸

由表2-23[1]得Zmin=0.246

dd=（d+x△+Zmin）0+δ=（5.5+0.75×0.16+0.246）0+0.02=5.870+0.02

[2]、冲裁υ22mm孔凸模、凹模刃口尺寸的计算

凸模尺寸由表2-10得△=0.28

dap=（d+x△）-δp0=（22+0.5×0.28）0-0.02=22.140

-0.02

凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246

dd=（d+x△+Zmin）0+δ=（22+0.5×0.28+0.246）0+0.02=22.390+0.02

[3]、冲裁υ19mm孔凸模、凹模刃口尺寸的计算

凸模尺寸由表2-10得△=0.15

dap=（d+x△）-δp0=（19+0.75×0.15）0

-0.02=19.110-0.02

凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246

dd=（d+x△+Zmin）0+δ=（19+0.75×0.15+0.246）0+0.02=19.360+0.02

3.2工作零部件的设计与标准化

[1]，冲小圆孔的凸模

为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应作成逐渐增大的多级形式如图6所示：

图6圆形冲孔凸模示意图

凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的，其凸模长度用下列公式计算：

L=h1+h2+h3-h4

式中L—凸模长度，mm

h1—凸模固定板高度，mm

h2—卸料板高度，mm

h3—橡胶板的厚度，mm

h4—凹进卸料板内1mm

图7冲孔凸模刃口示意图

[2]，整体式凹模

如图7装于下模座上，由于下模座孔口较大因而使工作时承受弯曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足时，会使凹模产生较大变形，甚至破坏。

但由于凹模受力复杂，凹模高度可按经验公式计算，即

凹模高度H=KB

凹模壁厚C=（1.5~2）H

式中B----凹模孔的最大宽度，mm但B不小于15mm

C-----凹模壁厚，mm指刃口至凹模外形边缘的距离；

K=系数，取0.0.50

凹模高度H=KB=0.5×40=20mm取标准值28mm

凹模壁厚C=1.5H=1.5×28=40mm

[3]，螺钉的确定

凹模上螺孔到凹模外缘的距离一般取（1.7~2.0）

d,

图8螺孔到凹模边界的示意图

d为螺孔的距离，由于凹模厚度为28mm，所以根据表2.46﹝2﹞查得螺孔选用4×M8的螺钉固定在下模座。

故选用如图8：

。

选用冲孔圆凸模：

JB/T8057.2—1995BⅡ5.6×66.3

凸模固定端面的压力

q=F

式中q—凸模固定端面的压力，MPa

F—落料或冲孔的冲裁力，N

—模座材料许用压应力，MPa60.16103

q==633.3MPa95

凸模固定板端面压力大大超过了，为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬的垫板。

矩形垫板材料可用45钢，结构形式和尺寸规格见JB/T7643.3—1994查得200×100×10

[2]，冲裁υ22mm孔凸模、凹模各尺寸及其组件确定和标准化（包括外形尺寸和厚度）

凸模长度L=20+14-1+33.3=66.3mm

选用圆凸模：

JB/T8057.2—1995BⅡ22.14×66.3

[3]，冲裁υ19mm孔凸模、凹模各尺寸及其组件确定和标准化（包括外形尺寸和厚度）

凸模长度L=20+14-1+33.3=66.3mm

选用圆凸模：

JB/T8057.2—1995BⅡ19.11×66.3

[4]，冲异型凸模、凹模各尺寸及其组件的确定和标准化（包括外形尺寸和厚度）外形凸模的设计：

外形凸模用线切割机床加工成直通式凸模，用两个M8的螺钉固定在垫板上，由于采用弹性卸料板，凸模按下式计算：

L=h1+h2-h3+h4

化

4.1，始用挡料装置的设计与标准化

图10始用挡料块

挡料块标记：

JB/T7649.1—19947110

材料：

45钢，

热处理硬度：

43~48HRC

技术条件：

按JB/T7653—1994的规定。

手动挡料块位置的确定：

根据条料排样图2可计算出手动挡料块的位置如图所示：

图11始用挡料销的位置示意图

4.2固定挡料销的设计与标准化

固定挡料销的设计根据标准件，选用此挡料销如图

图12固定挡料销

选用JB/T7649.10—94B型固定挡料销直径υ8mm，h=4mm材料为45钢根据分析选用弯曲前端定位时挡料销位置如图

图13挡料销位置示意图

4.3导正销的设计与标准化

导正销主要用于级进模上，消除挡料销的定位误差，以获得较精确的工件。

导正销的结构形式，结构设计，尺寸精度，材料的热处理等可参照JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94选定。

导正销的结构形式查手册[2]选用如图（（选自冲压手册）

91

图14导正销示意图

D=d-a

D——导正销直径的基本尺寸

d——冲孔凸模直径

a——导正销与孔径两边的间隙

冲裁υ22mm孔的导正销查表得h=0.6ta=0.10mm

D=d-2a=22.14—0.10=22.04mm

h=0.6×2=1.2mm

冲裁υ19mm孔的导正销查表得h=0.6ta=0.10.mm

D=d-2a=19.11—0.10=19.01mm

h=0.6×2=1.2mm

4.4导料板的设计与标准化

图16模架

模柄标记：

应用压力机的型号则选用JB/T7646.1—1994A

50110

材料：

Q235—A。

F

技术条件：

按JB/T7653—1994的规定：

导柱标记：

GB/T2861.1—199032160

GB/T2861.1—199035160

导套标记：

GB/T2861.6—19903210543

GB/T2861.6—19903510543

上模座标记：

GB/T2855.9—199025020045

下模座标记：

GB/T2855.10—199025020050

在前面已经确定了采用刚性卸料板，设计卸料板为一整体板。

本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有外形凸模的导向作用，并能对小凸模起保护作用。

卸料板的边界尺寸经查手册[2]表15.28得：

卸料板长度L=200mm,宽度B=100mm厚度h0=14mm

此模具中，卸料板对冲孔落料凸模起导向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造

第7章其余零件的选用与标准化

7.1螺钉，销钉的确定

本模具采用螺钉固定，销钉定位。

具体讲

内六角螺钉标记：

35钢M865GB70—85

GB70—85M86535钢

螺钉标记：

GB68—76M83035钢

圆柱GB119—8666535钢

止动圆柱销标记：

GB119—864635钢

7.2装配图与零件图设计

图17总装配

图

7.3压力机的选择与校核

模座外形尺寸280×250mm,闭合高度194.3mm,有文献[4]中，JC23—35型压力机工作台尺寸为610×380mm,最大闭合高度为280mm，连杆调节长度为60mm,所以在工作台上加一35～70mm的垫板，即可安装。

模柄孔尺寸也于本副模具所选模柄尺寸相符。

第8章模具的装配与调试

8.1模具的装配：

用相当于冲板料后的厚薄均匀的纸片，放在一初步调整好的凸凹模之间用铜锤敲击模柄，使模具闭合并冲压出纸制品，根据所冲压出的纸制件周围是否切断，有无毛刺，毛边是否分布均匀来判断间隙是否合适，若有以上缺点则继续调整。

8.2.2冲模的试冲

冲模装配后，要在生产条件下进行试冲，其目的是在于检查冲模的性能是否达到设计要求。

试冲时，合格的冲件数应在20~1000件之间。

试冲后，应检验如下问题：

[1]，验证所选压力机是否合适，冲模能否合理的安装到压力机上而不用任何修改，压力机是否有足够的力量保证冲下制件。

[2]，验证该模具生产的制件质量是否符合产品所要求的形状和尺寸精度。

[3]，验证该模具能否进行生产性使用。

[4]，验证冲压工艺安排是否合理。

[5]，为模具设计人员反馈信息，了解模具，结构设计那些不合理的地方需要改进，了解设计时的目标尺寸和实际尺寸的偏差以提高设计基准的可靠性。

[6]，为冲模投入生产做准备。

试冲中暴露的各种问题通过修正得到解决，才能使冲模正常使用。

8.2.3试冲过程中的调整

无论对那种冲模进行试冲，试冲前和试冲过程中的调整是不可少的。

冲孔落料弯曲级进模试冲时出现的问题和调整方法如下：

[1]，送料不畅或被卡

由于间隙过小或导料板不平整所致。

[2]，制件有毛刺

刃口不锋利或淬火硬度低配合间隙过大或过小；间隙不均匀所致[3]。

弯曲不到位

由于凸模的工作尺寸不精确或没有考虑反弹；

模具零件材料选用一览表

设计总结

通过这次毕业设计让我们把平时在课堂上学到的理论与实际生产结合了起来。

看似简单的零件想要得到，也是需要许多工序才能完成的。

我们只所以选择使用模具来达到这样的效果，不仅与生产批量有关，还与生产条件有关。

如果是大批量生产的零件使用模具就很容易实现机械化和现代化。

能够保证零件的尺寸相差不大，以实现互换。

设计是一个关键的工作，要查阅大量资料和统计计算工作，设计是个苦差事。

由于以前课程设计的基础，所以对模具设计的基本流程还不很陌生，我们拿到任务书以后，首先对制件进行工艺性分析，然后选择加工方案，进而计算坯料的面积，接着根据制件尺寸计算出模具的工作部分尺寸，从而设计出模具的工作零件，最后根据国标选择模架，及其他标准零部件，画出装配图及部分零件图，至此模具设计宣告结束。

虽然有过做课程设计的经验，但这次做毕业设计还是令我感触颇深。

在这段日子里，我几乎都在宿舍和图书馆之间来回奔波，查阅大量的工具书，因为在毕业设计中每一个公式，每一套数据都要有根据或标准可言，如果其中某一项出错，都将会影响到下面设计的正常进行，所以马虎不得。

这使我认识到以后从事工作的严谨性和高度的责任感。

做毕业设计虽然很艰辛，但做什么事情都是两面的，俗话说的好只要付出就会有回报。

这次毕业设计使我将以前的所学知识系统的连贯了起来，好多快遗忘的东西又被拾了回来，从而更加深了对这些知识的理解。

更主要的是以前在课堂上讲的都是些空虚的理论知识，没有进行过实际的、系统的设计练习，对所学的理论、公式运用不是很熟练，很多实际上应该很熟悉的东西到用的时候却感到了陌生，而毕业设计给了我们这么一个锻炼的平台，让我们把空洞的理论在设计中反复的运用，使我们把这些知识真正转换为我们自己的东西，让它在我们脑子里生根。

这次在锻炼我们设计能力的同时，也使我们积累了宝贵的设计经验，对我们以后从事的设计工作奠定了一定的基础。

总之，毕业设计虽然辛苦，但是在设计中不断的思考问题、研究问题，咨询问题，从而一步步提高了自己，一步步完善了自己。

同时也汲取了更加完整的专业知识，锻炼了我独立设计的能力，真的使我受益匪浅。

致谢

本设计经原红玲老师的精心指导和同学的热心帮助才得以如期完成，在此我诚心的向他们感谢。

另外还要感谢我的专业老师们，在大学三年让我学到了扎实的专业知识和处理问题的实用方法，以及其他老师的教导，让我大学期间学到了做人的道理与原则。

让我踏上社会，走上工作岗位完成了很好的过度。

参考文献

[1]王孝培主编.冲压手册.机械工业出版社

[2]郝滨海编著.冲压模具简明设计手册.化学工业出版社

[3]杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册.机械工业出版社

[4]薛彦成主编.公差配合与技术测量.机械工业出版社

[5]高为国主编.模具材料.机械工业出版社

[6]王秀凤.万良辉主编.冷冲压模具设计与制造.北京航空航天大学出版社

[7]翟德梅主编.模具制造技术

[8]中国机械工业出版社组编.冷冲模设计及制造.机械工业出版社

[9]刘建超.张宝忠主编.冲压模具设计与制造.高等教育出版社

[10]《冲压加工技术手册》编委会编冲压加工技术手册[日]