机械专业综合课程设计说明书--冲孔 切断 弯曲级进模具设计

机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书冲孔 切断 弯曲级进模具设计学 院（系）： 机电工程 专 业： 机械设计制造及其自动化 摘要 根据压板零件的用途和结构特点，对产品进行了冲压成形工艺分析，采用少废料排样，降低了冲压生产成本。模具利用初始挡料销和固定挡料销，保证零件的外形尺寸；采用定位销，保证了加工精度；采用活动弯曲凸模、凸模结构，解决了零件一次弯曲成形和切断过程中可能产生的质量问题。介绍了模具结构特点、工作过程和设计要点。该模具结构简单，工作可靠，生产效率高，可以较好的经济效益。关键词：级进模；冲孔；切断；弯曲IIAbstractAccording to the use of platen parts and structural characteristics, the product was stamping forming process analysis, the use of less waste nesting, reducing the stamping production costs. The use of the initial block and fixed block material to ensure that the size of the parts; the use of positioning pins to ensure the accuracy of processing; use of active bending punch, punch structure, to solve the part of a bending forming and cutting process may have Quality issues. The structure features, work process and design points of mold are introduced. The mold structure is simple, reliable, high production efficiency, can be a better economic efficiency.Key words: progressive die; punching; cutting; bending 目录摘要IAbstractII1 零件示意图及要求12 工艺分析22.1 材料分析22.2 基本相关尺寸2 2.21 IT14精度下的各零件尺寸22.22 零件展开长度22.23 弯曲件回弹值的计算3 2.3 加工工艺分析3图343 排样及材料利用率54 计算压力以及初选冲床。6 4.1冲孔工序64.2剪切工艺64.3 压弯工艺74.4 压力机选用75 级进模工作部分材料以及尺寸设计8 5.1冲孔模具85.11凹、凸模刃口尺寸85.12 凸模设计85.121 凸模长度计算85.122凸模具体尺寸设计95.123 凸模的材料选择105.13凹模设计105.131凹模外形设计105.132凹模材料选择105.2 冲裁模设计10 5.21 冲裁模凹凸模刃口尺寸105.22材料选择115.3压弯模设计115.31压弯模凹凸模间隙11 5.32凹凸模工作部分尺寸116 模架选择137橡胶元件选用148始用挡料块1510 模柄设计1611下模座漏料孔设计1712 导正销设计1814 导料板的设计1913 运行过程2014 导料板的设计2215结语23参 考 文 献241 零件示意图及要求 某零件的设计示意图如图1所示，材料是08F（0.08%的沸腾钢），厚度为2mm大批量生产，精度为IT14。 图1 2 工艺分析 2.1 材料分析08F钢为优质碳素结构钢，优良的可冲击性。推荐热处理为930摄氏度正火处理。最小弯曲半径R为0.4*t=1.2。材料的抗拉强度b=295MPa；抗剪切强度=175MPa1。 2.2 基本相关尺寸 2.21 IT14精度下的各零件尺寸 2.22 零件展开长度 由于零件两端圆角为R2 但是在加工过程中对于内角更容易保证，且该零件的设计精度为（IT14）较低，所以可以令两端内角为R2。对于中间的两个圆内角没有要求，但加工过程底部不可能为直角，所以可以令其也为R2（R2大于最小弯曲半径0.4t,所以可以采用)。 由于相对弯曲半径大于，弯曲件变薄不严重，所以弯曲件展开长度按中性层展开原理计算。弯曲件坯料的展开长度等于各直边部分长度与各圆弧部分中性层长度之和。 零件中性层半径为：20.18×0.32.18式中：为零件中性层半径（）； 为零件的内弯曲半径（）； 为中性层位移系数，查有关手册为0.18；为材料厚度（）。 弯曲件展开长度（图）为： 直弯 2(72-48/2-20)+2×(12-3×2-2×2)+(48-32-2×2)4×1.86×/277.96 由于精度为IT14 所以可以取其长度为 式中：为弯曲件展开长度（）；直为零件直线部分长度（）；弯为零件圆弧部分中性层长度（）。图2零件展开长度计算2.23 弯曲件回弹值的计算第一，因为变形程度r/t3.310，属于大变形程度自由弯曲的回弹值，所以可用查表法查得单角弯曲90°时的平均回弹角的值。查表得3。第二，工件回弹问题的解决生产中常采用调整凸凹模间隙的方法解决工件回弹问题。 2.3 加工工艺分析 08F号钢属于优质低碳碳素钢，冷变形塑性高，一般用于弯曲、拉深、弯边等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好。图所示压板零件结构形状相对简单，左右结构对称。零件两端有4个90°的弯曲角，零件的相对弯曲半径为r/t2/30.33（其中，为零件的内弯曲半径，为材料厚度），相对弯曲半径大于材料的最小相对弯曲半径。零件的外形尺寸精度均为IT4。因此，该制件具有良好的冲压工艺性2。零件上的孔，尽量在毛坯上冲出，以简化模具结构，便于操作。该零件上的8孔的边与弯曲中心的距离为17mm，大于2t（6mm），弯曲时不会引起孔变形，因此8孔可以在压弯前冲出，冲出的8孔可以做后续工序定位孔用。该零件的基本工艺为冲孔、切断、弯曲，其中弯曲有以下三种方案： 图3方案一：一次成型一般不适用于材料厚、弯曲件直壁高、圆角半径小的加工中，在压弯过程会发生相对变形，回弹难以控制，适用于精度较低的请况！优点是，成型方便，效率高，适用于大批量生产过程。除此之外，模具结构简单，投产快寿命长。工序比较集中，占用设备和人员少。方案二：两次成型模具结构简单，投产快寿命长，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，且工序分散，劳动量大，占用设备多。并且为了保证凹模足够的强度其弯曲件高度H必须大于（1215）t。但是本零件的高度（H=9）明显太低，远不足（1215）t，所以不予考虑。方案三：二次压弯成型，其模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；各工序（除第一道工序外）都能利用8孔和一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合，操作也比较简单方便。缺点是：工序分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大；模具结构复杂，安装、调试、维修困难、制造周期长。适用于小批量生产。综上所述选择方案一，尽管其有在压弯过程会发生相对变形，回弹难以控制的缺点，但是考虑到大批量生产的要求，以及成型方便，效率高，模具结构简单，投产快寿命长的特点，一次成型的压弯还是可以选择。再根据零件的结构形状，可以确定成形零件的基本工序为冲孔、落料、弯曲；提高生产效率，降低生产成本，本文采用少废料排样，设计了冲孔切断一次成型弯曲级进模。3 排样及材料利用率 由2.22可得毛坯的长度为。 由于毛坯尺寸较大，考虑到操作方便，与模具尺寸，采用单排排料的方式。考虑到本材料厚度为3mm，所以不适合采用侧刃定距的方式而采用定位销定距。查相关资料2，可知： 搭边a=2.8 a1=2.5 则进距S=31+2.5=33.5mm 条料宽度B=77.96+2x2.8=83.56（取84mm） 利用率：=n/(BS)=(78×31-×4×4)/(84×33.5)100=84.144 计算压力以及初选冲床。 4.1冲孔工序 冲裁力 F1=L×b×t 式中： L 冲孔边长 b 材料的抗拉强度 T 材料厚度 查相关资料2得： L=4mm t=3mm b=395Mpa K=1.3 故F1=4×395×3=11115.6(N) 卸料力 Fx1=K0×F1=0.04×11115.6=(N) 推件力 Ft1=n×Kt×F1=3×0.05×11115.6 =(N) 顶件力Fd1=Kd1×F1= 总冲压力 Fo1=Fx1*Ft1*Fd1*F1=13616.61(N) =1.36(t) 4.2剪切工艺 冲裁力 F2=L×b×t 查相关资料2得： L=2（78+31）=218mm t=3mm b=395Mpa K=1.3 故F2=218×395×3=192930(N) 卸料力 Fx2=K0×F1=0.04×1929306=(N) 推件力 Ft2=n×Kt×F1=3×0.05×192930 =(N) 顶件力Fd2=Kd1×F1=0.05*192930 总冲压力 Fo2=Fx1*Ft1*Fd1*F1=218975.6(N)=21.90(t) 4.3 压弯工艺 零件加工开始时的弯曲力按形件自由弯曲力计算。 弯 0.7* / (r+t) 0.7×1.3×31×3×3×295/(2+3) 14979.51(N) 相应的顶件力（压料力）为： F顶=F压=0.5× 弯 =748976(N) 由于校核力F校=AP 查表得：P取80MP F校=AP=（31*38）*80=94240（N) 在弯曲的过程中压弯力包括：预弯中间角，弯曲中间处两端角、压料力。虽然弯曲中，在中间两角弯曲与