支架的弯曲级进模设计冲压课程设计说明书.doc

冲压工艺与模具设计课程设计目录1序 言 12工艺设计 22.1工艺性分析 22.2冲压工艺方案的分析与制定 22.3 工艺计算 32.3.1弯曲件展开尺寸的计算 32.3.2冲压工艺力的计算 42.4排样设计及材料利用率 53 模具的结构形式及工作零件设计 63.1模具总体结构形式 63.2 弯曲工作零件的设计 63.2.1凸模与凹模的圆角半径、凹模深度和间隙 63.2.2弯曲凸模和凹模的刃口尺寸 73.2.3弯曲凸模和凹模结构设计 73.3冲裁工作零件的设计 83.3.1冲裁凸模和凹模的刃口尺寸 83.3.2冲裁凸模和凹模的结构设计 93.4 模具其他零件的设计 113.4.1 模架的选择 113.4.2凸模固定板 113.4.3凸模垫板 113.4.4冲孔凹模固定板 123.4.5定位装置的设计 123.4.6卸料板 123.4.7紧固件及其它零件的选用 133.4.8 弹性元件的选用 134 冲压设备的选择和校核 155模具工作过程 166 设计总结 17参考文献 181序 言 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。

设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构本次设计了一套弯曲模具经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲裁力、顶件力、卸料力和弯曲力等计算，确定压力机的型号再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具得出将设计模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来在设计说明书的第一部分，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算再进行弯曲工艺力的计算和弯曲模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据最后为主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具零件图的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据1冲压工艺与模具设计课程设计2工艺设计冲压件的工艺性是指冲压件对冲裁工艺的适应性一般情况下对弯曲件的工艺性影响最大的是制件的结构形状，精度要求，形位公差及技术要求良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工艺数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单。

通常对工件的工艺影响最大的是几何形状尺寸和工艺要求2.1工艺性分析 图2-1 零件图（1）结构工艺性 冲裁件工件形状简单，结构对称，没有复杂曲线，无悬臂、凹槽，φ20孔径、孔边距均大于1.5t，可直接冲出工件r/t=3/3=1,由表4-2[3]（垂直于纤维）查得：=0.8t，能一次弯曲成功工件弯曲边高度：30-3-3=24mm>2t，可以弯曲成功2）精度 该零件尺寸精度均为未注公差普通冲裁可以保证弯曲部分为90°弯曲件当r/t<5时可以不考虑圆角半径的回弹，所以该工件符合普通弯曲精度要求冲裁件的圆角半径R=3>0.5t=1.5，故冲裁件的尺寸满足要求制件的直边高度达到了30mm，满足要求3）材料 Q235是常用冲压材料，主要性能为：σs=235MPa，σb=420Mpa，τ=360MPa，延伸率为30%，具有良好的综合冲压性能综上所述，该零件具有良好的冲压性能，适合冲压加工2.2冲压工艺方案的分析与制定（1）方案一，采用分步加工法，一副冲裁模和一副弯曲模，冲裁模为倒装复合模冲出弯曲毛坯件,弯曲模为自由弯曲2）方案二，采用分步加工法，一副冲裁模和一副弯曲模，冲裁模为级进模冲出弯曲毛坯件，弯曲模为自由弯曲。

3）方案三，采用级进模加工，模具一次行程中完成冲孔、落料和弯曲三道工序模具设置三个工位，第一工位冲孔，第二工位为空工位做定位用，第三工位完成切断、弯曲两道工序由于板料选纵切钢带而工件上有个φ20孔，冲压加工需要冲孔、切断和弯曲三道工序方案一和方案二都为两幅模具设计难度上与方案三相当且分步加工不易于保证零件尺寸精度，同时考虑到工件为大批量生产故采用方案三2.3 工艺计算2.3.1弯曲件展开尺寸的计算按圆角半径r=3mm>0.5t=1.5mm的弯曲件计算方法进行计算[3]将弯曲件制件分为3段如图2-2所示 图 2-2 零件图（1）直边段为 , =30-3-3=24mm=80-3-3=74mm（2）圆角边段为 由于R/t=3/3=1>0.5,则该圆角属于有圆角弯曲，根据中性层长度不变原理计算查表4-3[3]得，x=0.3 =πρ/2=π（r+xt）/2=3.14×(3+0.3×3)/2=6.1mm (3)弯曲毛坯展开总长度： L=+ +=24+74+6.22=104.1mm查阅附表[8]，该尺寸采用IT14级，公差为0.87mm。

2.3.2冲压工艺力的计算（1）弯曲力 由于弯曲力受到材料的力学性能，零件形状与尺寸，板料厚度，弯曲方式，模具结构形状与尺寸，模具间隙和模具工件表面质量等多种因素的影响，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查表4-11[3]，L形弯曲件是在自由弯曲阶段相当于弯曲U形件的一半，而且应设置压料装置，所以可近似地取弯曲力为 FWQ=FW+FD （2-1）其中： FW为弯曲力 FD为顶件力查表4-6[3]，U形件弯曲时的自由弯曲力 （2-2）弯曲材料的抗拉强度=400Mpa，t为弯曲件的厚度，t=3mmb为弯曲件的宽度，b=30mmr为内圆弯曲半径（等于凸模圆角半径），r=3mm将数据代入式1-2，计算，可得： FW=18000N顶件力也由式（4-4）[3]得FD=0.2FW将数据代入，求得： FD=3600N将FD、FW代入式（2-1）[3]得： FWQ=21600N（2）冲裁工艺力 1）冲孔力=Kt =1.3×20π×3×310Mpa=75963.7N查表3-8[3]得，为0.03~0.04之间，取=0.04。

故卸料力： ==75963.7×0.04=3038.5N 2）切断力=K t=1.3×30×3×310Mpa=36270N（3）总冲压力 总冲压力压力机一次行程中先完成切断，其次是弯曲和冲孔： =1.2×（FW＋FD）++ =1.2×（18000+3600）+75963.7+3038.5 =104.92KN=36270+3600=39.870KN ﹥，故取总冲压力==104.92KN2.4排样设计及材料利用率 据工件形状和纵切钢带的规格，这里采用无废料单排排样如图2-3所示 图2-3 排样图 由GB/T15055-2007查得纵切钢带宽度30mm公称厚度t=3mm时宽度极限尺寸b=300.4mm查GB/T708-2006，取600mm×1250mm的纵切钢带，采用纵裁法科裁得宽30mm的条料20条每条可以冲出弯曲毛坯件12个毛坯面积为 A=30×104.1mm²=3123mm²故材料利用率为η===99％3 模具的结构形式及工作零件设计3.1模具总体结构形式为了操作方便并保证精度，模架选用对角导柱模架，且由于尺寸较大，其上模座与压力机滑块连接方式为压板连接。

送料方向由导料板定位第一工位挡料用始用挡料销，弯曲工位由导正销和固定挡料销联合作用料厚为3mm，故冲孔部分采用刚性卸料装置弯曲凹模内装有顶件块，顶件力由安装在模座下的弹顶器提供 3.2 弯曲工作零件的设计3.2.1凸模与凹模的圆角半径、凹模深度和间隙（1）凸模圆角半径由于制件的相对弯曲半径r/t较小，凸模圆角半径可取弯曲件的内弯曲半径=3mm[3]2）凹模圆角半径凹模圆角半径的大小直接影响坯料的弯曲成形凹模的圆角半径通常不小于3mm当t=3mm时，取=9mm[3]3）弯曲件直边高度要求较低且料厚较厚弯曲时不需全部直边进入凹模内由表4-10[3]查得凹模深度25mm4）弯曲L形时，必须选择适当的凸、凹模间隙间隙过大则回弹量大，工件的形状和尺寸误差增大间隙过小，使弯曲力增大，直边壁厚变薄，增大摩擦，容易擦伤工件表面，加速凹模的磨损，降低凹模的使用寿命同时考虑到下列因素的影响：弯曲件宽度较大时，受模具制造和装配误差的影响，将加大间隙的不均匀程度，因此间隙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尺寸精度和板料厚度偏差的影响。

综上所述，对于尺寸精度要求一般的弯曲件，板料为黑色金属时，单边间隙c可按下式计算[8]： c=（1.05～1.15）t （3-1）式中 c为弯曲凹、凸模的单面间隙，mm； t为材料厚度的基本尺寸（或中间尺寸），mm；取间隙系数1.1，将各个数据代入式（3-1）中，得： c=3.3mm3.2.2弯曲凸模和凹模的刃口尺寸模具工作零件结构的确定即弯曲模凸、凹模工作尺寸的确定弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注行成有关一般原则是：当工件标注为外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，弯曲间隙通过增大凹模刃口尺寸取得，并以此配作凹模；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，弯曲间隙通过减小凸模刃口尺寸取得，并以此来配作凸模[8]综上所述，以凹模为计算基准件，可得： 凹模 (3-2) 凸模 (3-3)式中 为凹模的基本尺寸，mm；为凸模的基本尺寸，mm;Lmax为弯曲件的最大极限尺寸，mm；△为弯曲件的尺寸公差，2mm； ，为凹模、凸模的制造公差，按IT7级查取；将数据代入式（3-2）、（3-3）得： mm mm3.2.3弯曲凸模和凹模结构设计(1）凸模 凸模结构形式如图3-1所示。

材料选用Cr12，热处理硬度56～60HRC.图3-1 弯曲凸模(2）凹模 凹模结构形式如图4-2所示。