弯架板冲压工艺及模具设计.doc

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1、弯架板冲压工艺及模具设计摘 要随着现代制造技术的迅速发展，在工业生产中模具已成为生产各种产品不可缺少的重要工艺装备。特别是在冲压产品的生产过程中，冲压模具的应用极其广泛。本文主要进行弯架板的冲压模具设计。该冲压模具的特点是具有对称机构。在设计过程中分析了弯架冲压件的工艺特点，介绍了弯架板的冲压模结构及模具的整体设计过程，并分析和阐述了模具凸凹模零件及各标准件的选材及选用原则和方法、弯架板的结构要素、零件的尺寸公差和精度的选择、以及压力机的选择和校核。此弯架板冲压模具设计的结构特点是多工序的单工序模。其主要工作零件为弯曲凸凹模和冲孔凸凹模，为了保证保证合模动作准确可靠，还设置了限位挡块和压紧块。

2、本套冲压模具包括落料、弯曲、冲孔三套模具。工作原理：合模时，上模座利用导柱导套的作用下，带动凸模向下运动，利用压力机的压力，使材料分离或弯曲。从而获得所需零件，最后需要切断工艺。该模具结构设计操作方便，使用寿命长，零件质量达到技术要求。生产效率高。关键词：弯架板，落料模，弯曲模，冲孔模。 Curved frame plate bending stamping process and die designABSTRACTWith the rapid development of modern manufacturing technology, industrial production mold

3、s in the production of various products have become indispensable technical equipment. Especially in the production process of stamping, stamping die for a very wide range. In this paper, for pipe support of stamping die design. The stamping die is characterized by a symmetrical body. In the design

4、process of the pipeline characteristic stamping process, introduced the pipe support structure and mode of stamping die of the overall design process and analysis and elaboration of the mold punch and die components and the Standard Material Selection and use principles and methods Pipe supports for

5、 the structure of elements, parts tolerance and accuracy options, and press select and check. The pipe support structure stamping die design process is characterized by a single multi-process mode. The main working parts to bend and punch punch punch, in order to ensure the clamping action to ensure

6、 the accuracy and reliability, but also set a limit block and the compression block. This set of stamping dies including blanking, bending, punching three sets of mold. Blanking die works: mold, the mold base on the use of lead column in the role set, the drive punch downward motion, the press press

7、ure, and the material separation. To obtain the necessary parts. Bending mold works: mold, the mold base on the use of lead column in the role set, the drive punch downward motion, the press of pressure on bending. To obtain the necessary parts Punching mold works: mold, the mold base on the use of

8、lead column in the role set, the drive punch downward motion, the press pressure, and the material separation. To obtain the necessary parts Finally need to cut off the process. The mold structure design and convenient operation, long life, part quality and meet the technical requirements. High effi

9、ciency.KEY WORDS: Curved frame plate, blanking die, bending die, punch.目录前言1第1章 工件的冲压工艺分析21.1零件冲压工艺方案的确定21.2 模具总体结构设计31.2.1 模具类型的选择31.2.2 定位方式的选择31.2.3 卸料方式的选择31.2.4 导向方式的选择3第2章 模具设计的工艺计算42.1计算毛坯尺寸42.2 条料宽度的确定62.3 导板间间距的确定72.4 排样72.5材料利用率的计算8第3章 弯曲模具的设计与计算103.1 弯曲力的计算103.2 弯曲部分刃口尺寸的计算113.2.1 最小相对弯曲半

10、径113.2.2弯曲部分工作尺寸的计算123.3 模具结构形式的选择计算153.4 压力中心的计算153.5 冲模闭合高度的计算163.6 模座的选用16第4章 冲孔模的设计与计算194.1 计算冲裁力的公式194.1.1卸料力的计算204.1.2总的冲压力的计算204.2 冲裁模间隙的确定204. 3 冲孔部分刃口尺寸计算224.4 模具压力中心与计算234.5 模具结构类型及形式的选择与设计254.6 压力中心的计算254.7 冲模闭合高度的计算254.8 模座的选用25结论27谢 辞28参考文献29前言随着经济的发展，冲压技术应用应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎都有冲压加工生

11、产，它不仅与整个机械行业密切相关，而且与人们的生活紧密相连。冲压工艺与冲压设备正在不断地发展，特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广，模具各种表面处理技术的发展，冲压设备和模具结构的改善及精度的提高，显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术

12、水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。 本书是冲孔落料模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。 本书在编写过程中得到了方世杰老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验

13、不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大指导。第1章 工件的冲压工艺分析本次毕业设计的冲压件是冲压件的生产过程的设计。该工件是一个带圆弧的二次弯曲件，弯曲直边还有个4mm的孔。除了要保证它的公差外还要保证它的高度及其弯曲的圆角半径R1.2mm。从以上对支撑件的形状分析当中不难看出，它需要经过落料，弯曲、冲孔、切断等冲压工序，但是如何保证弯曲件精度保证弯曲回弹不影响尺寸成为重点和难点。本次设计的模具精度并不需要很高，达到IT11满足要求。工件图见图2-1。图1-1 弯架板工件图1.1零件冲压工艺方案的确定根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、弯曲、冲孔、切断四道基本工序，按其先后顺序

14、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）落料冲孔弯曲；复合模冲压。方案（2）（3）属于先冲孔后弯曲，直边的孔直径的精度不能够保证弯曲时不变形，所以冲孔必须放在弯曲之后，所以选择方案（1）。 注：由于本次单工序有三个，第一道工序 落料模的设计与计算省略。1.2 模具总体结构设计1.2.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用单工序冲压，所以模具类型为单工序模。1.2.2 定位方式的选择因为该模具选择的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。1.2.3 卸料方式的选择因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力不大，工件属于窄长型

15、的 建议采用固定卸料板1.2.4 导向方式的选择为了提高工件的质量和模具的寿命，方便安装调整，该模具采用后侧导柱的导向方向。第2章 模具设计的工艺计算2.1计算毛坯尺寸 相对弯曲半径为：R/t=6/1.2=50.5 式子中R弯曲半径 t材料厚度由于弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径（mm） （2-1）式中r内弯曲半径 t材料厚度 k中性层系数表21 中性层系数r0/t0.10.20.250.30.40.50.60.81.OK1(V)0.300.330.350.360.370.380.390.410.42K2(U)0.230.290.310.320

16、.350.370.380.400.41K3(O)0.720.700.670.63r0/t1.21.51.8234568K1(V)0.430.450.460.460.470.480.480.490.50K2(U)0.420.440.450.450.460.470.480.490.50K3(O)0.490.560.520.50 查表21，k=0.48根据公式21 =6+0.48x1.2 =6.6mm弯曲件毛坯的长度公式为：= +式中弯曲件毛坯张开长度（mm） 弯曲件直边部分的长度（mm） 弯曲件弯曲部分中性层长度之和（mm） =6.6x3.14=20.724mm =26+7.5-2.4+0.25=

17、31.35mm =20.724+31.35=52.1mm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21给出了钢（Wc0.05%0.25%）的搭边值对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：表22 搭边值材料厚度圆件及r2t的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm或r2t的工件工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.0

18、1.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t由于零件弯曲时会发生长度伸长，所以选择长度52mm 因为选择对称弯曲所以长度为104mm。根据计算得：工件的展开尺寸为104mm8mm如下图所示对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：钢（WC0.3%0.45%） 0.9钢（WC0.5%0.65%） 0.

19、8硬黄铜 11.1 硬铝 11.2软黄铜，纯铜 1.2该制件是矩形工件，根据尺寸从表中查得：两制件间的搭边值，侧搭边值a=1.8mm。由于该制件的材料是Q215，所以两制件之间的搭边值为： 侧搭边值 a=1.8X0.9=1.62mm2.2条料宽度的确定计算条料宽度有三种情况需要考虑；1.有侧压装置时条料的宽度。2.无侧压装置时条料的宽度。3.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其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为，见表43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23条料宽度偏差为0.20根据公式 =（105+21.6

20、2） =108.24 表23 条料宽度公差(mm)条料宽度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.202.3导板间间距的确定导料板间距离公式： （22）Z导料板与条料之间的最小间隙（mm）；查表24得Z=8mm 根据公式22 =105+8 =113mm表24 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/mm100以下100以上0.50.51122334455555558888882.4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

21、，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，且两个孔均有位置公差要求，所以采用有费料直排法。2.5材料利用率的计算：冲裁零件的面积为： F=长宽=1058=820(mm2)毛坯规格为：5001000（mm）。送料步距为：h=D=8+

22、1.35=9.35一个步距内的材料利用率为： =(nF/Bh)100%n为一个步距内冲件的个数。 =(nF/Bh)100% =（1820/1059.35）100% =83.5%横裁时的条料数为： =1000/B=1000/105=9.523 可冲9条，每条件数为： =(500-a)/h=(500-1.62)/9.35 =53.302 可冲53件，板料可冲总件数为： n=539=477(件)板料利用率为： =(nF/5001000) =(477820/5001000) 100% =78.2%纵裁时的条料数为： =500/B =500/105 =4.76 可冲4条，每条件数为： =(1000-a)

23、/h =(1000-1.62)/9.35 =106.77 可冲106件，板料可冲总件数为： n=4106=426（件）板料的利用率为： = (nF/5001000) =(426820/5001000) 100% =69.9% 横裁的材料利用率高，该零件采用横裁法。图23 排样图第3章 弯曲模具的设计与计算3.1弯曲力F的计算 影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。 形弯曲件的经验公式为： (31) 冲压行程结束时不校正时的

24、弯曲力。 B弯曲件的宽度（mm）。 t弯曲件的厚度（mm）。 内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。 b弯曲拆料的抗拉强度(MPa)(查机械手册b=400MPa。 K安全系数，一般取1.3.根据公式41 =0.7KBt2b/(+t) =0.71.3251.22400/(1.2+1.2) =5.148kN 对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%80%。 =80% Fu =80%5.148 =4.11 kN 弯曲力: = + =5.148+4.11=9.26kN 根据总的弯曲力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机J2325。3.2弯曲部分刃口尺寸的计算3.2.1最小相对弯

25、曲半径弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限，而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件列表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。设中性层半径为，则最外层金属（半径为R）的伸长率外为： （32）设中性层位置在半径为=r+t/2处，且弯曲厚度保持不变，则有R=r+t,固有 （33）如将外以材料断后伸长率带入，则有r/r转化为rmin/t，且有 （34）根据公式就可以算出最小弯曲半径。最外层金属（半径为R）的

26、伸长率外为：根据公式33 =1（21.21.2+1） =0.33最小弯曲半径为：根据公式34 =（1-0.33）/20.33 =13.2.2弯曲部分工作尺寸的计算 1、回弹值 由工艺分析可知，固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处，r/t=3.8/1.2=3.165。此处属于小圆角V形弯曲，故只考虑回弹值。查表8.51得,回弹值为60，由于回弹值很小，故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸标注，在试模后稍加修磨即可。表31 铝材料校正弯曲回弹材料r/t材料厚度t(mm)0.80.822Q2152203040254060805601001402、模具间隙 弯曲V形件时，不需要在设计和制造模具时确定

27、间隙。对于U形件的弯曲，必须选择合模具间隙 弯曲V形件时，凸、凹模间隙是用调整冲床的闭合高度来控制的适的间隙，间隙过小，会使边部壁厚变薄，降低模具寿命。间隙过大则回弹大，降低制件精度凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算： （35）式中：C弯曲凸、凹模单边间隙 t材料的厚度 材料厚度的正偏差（表32） C间隙数(表33)查表得： =0 C=0.05根据公式35 =1.2+0+0.051.2 =1.2+0.60 =1.8 (mm)表32 薄钢板、黄铜板（带）、铝板厚度公差厚度材料薄钢板黄铜板（带）铝板08FH62,H68,HP12A11、2A12B级公差C级公差冷扎带冷轧板最小公差最大公差0.20.

28、040.06-0.03-0.03-0.02-0.040.30.040.06-0.04-0.04-0.02-0.050.40.040.06-0.07-0.07-0.03-0.050.50.050.07-0.07-0.07-0.04-0.120.60.060.08-0.07-0.08-0.04-0.120.80.080.10-0.08-0.10-0.04-0.141.00.090.12-0.09-0.12-0.04-0.171.20.110.13-0.10-0.141.50.120.15-0.10-0.16-0.10-0.272.00.150.18-0.12-0.18-0.10-0.282.50.

29、170.20-0.12-0.18-0.20-0.303.00.180.22-0.14-0.20-0.25-0.353.50.200.25-0.16-0.23-0.25-0.364.00.220.30-0.18-0.23-0.25-0.374.5-0.20-0.265.0-0.20-0.26-0.30-0.37表33 U形弯曲件凸凹模的间隙系数C值弯曲件边长L/mmB2LB2L材料厚度t/mm0.50.622.144.155.0 0.622.144.17.57.612100.050.050.040.100.100.08200.050.050.040.030.100.100.080.060.063

30、50.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06700.100.070.050.050.200.150.100.100.081000.070.050.050.150.100.100.081500.100.070.050.200.150.150.102000.100.070.070.200.150.150.103、凸凹模横向尺寸的确定 弯曲模的凸凹模工作部分尺寸确定比较复杂，不同的工件形状其横向工作尺寸的确定方法不同。工件尺寸标在内侧时，按磨损原则应以凸模为基准，先计算凸模，间隙取在凹模上。当工

31、件为双向对称偏差时，凸模尺寸为： （36）当工件为单向偏差时，凸模实际尺寸为： （37）凹模尺寸按下式计算： （38）或者凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证单向间隙。式中： 凸模、凹模工作部分尺寸,mm； 弯曲件的基本尺寸,mm； 弯曲件的制造公差,mm； 凸、凹模制造公差，选用级精度； 凸模与凹模的双向间隙，mm。工件的外形尺寸为：。由于工件为单向偏差，所以凸模的实际尺寸为：凸、凹制造公差，根据公式37得：凸模尺寸为： mm=mm根据公式38得：凹模尺寸为： mm=mm根据工件的尺寸要求，凸、凹模刃口处都应有相应的圆角，为保证弯曲件的尺寸精度，圆角应按实际尺寸配制。3.3模具结构形式的选择计算

32、 本副模具主要目的是为了弯曲工序，弯曲高度为6mm.弯曲所需求的精度比较高,故在本次弯曲模具的设计中,弯曲模的精度为中等精度要求。 在本副弯曲模的设计中,弯曲凹模设计在下模座上。利用内六角螺钉和圆柱销钉将其连接与紧固在下模座上。卸料时,上模采推件块推件的方式将坯料从弯曲凹模中推出弯曲凸模安放在上模座上,采用式嵌入式固定在下模座上.卸料时采用压边圈与限位螺钉的方式进行卸料，压边圈同时还可以起压边得作用，他是气垫压力通过托杆把力传到压边圈上进行压边的。3.4压力中心的计算由于本副模具的弯曲位置对称，因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。3.5冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为215 mm，而

33、根据总压力所选的压力机闭合高度为160 mm220 mm，因此初选压力机符合要求。3.6模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下：上模座31520045 mm下模座31520055 mm其具体的结构尺寸如下：上模座L=315， B=200， t=45 235=325， S=305， =130， R=50, =100 D(h7): 下模座L=315， B=200， t=55， =325S=305， =130， 235 =100R=50, d(r7): 图形及具体的标注尺寸见零件图和冲压手册。导柱导套尺寸具体参数参考冲压手册相关的章节。第二道工序弯曲模装配

34、简图见图3-1所示 图3-1弯曲单工序模装配简图1-上模板 2-导套 3-导柱 4-下模板 5-凹模 6-内六角螺钉 7-顶出件 8-托杆 9-橡胶 10-顶杆 11-导料板 12-凸模固定板 13-垫板 14-凸模 15-模柄 16-圆柱销表3-4 弯曲零件表序号代号名称数量材料备注1GB2855.5-81上模板1HT20028-32HRC2GB2861.6-81导套220渗碳58-62HRC3导柱220渗碳58-62HRC4GB2855.6-81下模板15凹模1CrWMn58-62HRC6GB/T119.1-2000内六角螺钉47顶出件18托杆14543-48HRC9橡胶110顶杆111导

35、料板14558-62HRC12凸模固定板1CrWMn58-62HRC13垫板1CrWMn58-62HRC14凸模1ZG45028-32HRC15GB2862.3-81模柄116圆柱销 2T856-60HRC 第4章 冲孔模的设计与计算 4.1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，其冲裁力一般可以按下式计算： （41） 式中 材料抗剪强度；L冲裁周边总长（mm）；t材料厚度（mm）;系数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

36、差的变化等因数而设置的安全系数，一般取13。当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度代替，而取=1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Q215的抗剪强度为280310MPa，取=300MPa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； 冲裁力； 卸料力。根据常用金属冲压材料的力学性能查出Q215的抗剪强度为280310MPa冲孔时的周边长度为：=4d=43.144=50.24（mm） =11.250.24300 =18.09(kN)表41 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm钢0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.04

37、50.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09对于表中的数据，后的材料取小直，薄材料取值。4.1.1卸料力F的计算 (42)查表41得0.0250.08，取0.08 根据公式42 0.0818.09 1.45kN4.1.2总的冲压力的计算根据模具结构总的冲压力： =1.45+18.09 =19.54kN 根据总的冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机J2325。4.2冲裁模间隙的确定设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新