弯曲件冲压工艺设计及正装复合冲裁模具设计.doc

《弯曲件冲压工艺设计及正装复合冲裁模具设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弯曲件冲压工艺设计及正装复合冲裁模具设计.doc（70页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、i攀枝花学院本科毕业设计（论文）弯曲件冲压工艺设计与正装复合冲裁模具设计学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业： 指导教师： 助理指导教师： 二一年六月摘 要目前，模具的设计特别是冲压模的设计在现代化制造行业起着越来越重要的作用。本次设计是从零件的工艺性分析开始，根据工艺要求来确定设计的基本思路。在分析冲压变形过程及冲压件质量影响因素的基础上，经过方案比较，选择复合冲模作为该模具工艺生产方案。然后设计模具的工作部分，即凸、凹模的设计。包括冲压工艺计算、工艺方案制订和冲模设计以及典型零件的工艺分析。设计中涉及冲压变形过程分析、冲压件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计

2、、冲压力与压力中心计算、冲压工艺性分析与工艺方案制定、冲压典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲模设计方法与步骤等。仅接着根据模具的装配原则，完成模具的装配装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理。关键词 排样，弯曲，冲裁，冲压模具ABSTRACTAt present,the Die design is specially the stamping Die design Playing an increasingly important role in modern manufacturing industries.This desig

3、n is starts from the Process Analysis of Parts and determines the designs Basic ideas according to the Process requirement. On the basis of analysis of deformation process in the stamping process and factors affecting the quality of stamping parts，After the programme compared，we take the compound di

4、e as the craft production programme，then the work parts design，that is the convex mold and the concave mold design.Including the stamping process calculation, the craft programme formulates and the dies design as well as the typical components craft analysis.In the design involves the Stamping defor

5、mation process analysis, the Stamping parts quality and the influence factor, the gap identified, the cutting edge size computation principle and the method, Layout Design, the stamping force and the center of pressure computation, stamping Process Analysis and the craft programme formulates, the st

6、amping typical structure, parts design and the mold standard application, die design methods and the steps and so on.Then according the die assembly principle to complete the die assembly and try to working.It may discover the die design and the manufacture insufficiency, and findout the reason to r

7、ectify and carry on a suitable adjustment and the repair to the die.Key words Layout，Bending，Blanking，Stamping die目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1 本课题的概念及其背景11.2 冲压的变形特点及影响因素11.3 冲压件材料的分析32 总体方案的确定43 冲压件的工艺参数的确定63.1 排样方案的确定63.2 送料步距与条料宽度计算73.3 板料的剪裁及材料利用率的计算83.4 回弹量的计算及弯曲参数的选择94 冲压件的工艺计算104.1 冲裁部分冲压力的计算10

8、4.1.1 切断时冲裁力的计算114.2.2 冲孔时冲裁力的计算114.3.3 卸料力、推件力的计算124.2 弯曲部分冲压力的计算134.2.1 弯曲力的计算134.2.2 顶件力的计算145 压力中心的确定166 冲压模具的结构设计196.1 冲裁部分模具结构设计206.1.1 冲裁断面特征及影响因素206.1.2 冲裁间隙216.1.3 冲裁模刃口尺寸的计算226.2 弯曲部分模具结构设计266.2.1 弯曲模结构的分类266.2.2 凸、凹模圆角半径的确定286.2.3 凹模深度的确定296.2.4 凸、凹模间隙的确定306.2.5 凸、凹模宽度尺寸与公差307 冲压设备的选择327.

9、1 冲压设备类型的选择327.2 冲压设备规格的选择338 模具总体设计368.1凸凹模的总体结构设计368.1.1 模具的结构设计378.1.2 凸凹模宽度及长度的确定398.1.3 冲孔凹凸模的高度长度确定428.2 定位零件及定位方式的设计438.2.1 导料装置438.2.2 挡料装置448.3 压料、卸料与顶料零件的设计458.4 校正零件设计468.4.1 变化过程分析468.4.2 结构分析478.4.3 安全距离计算478.5 导向零件的设计478.6 固定零件的设计及标准件选择488.6.1 模柄488.6.2 模板488.6.3 固定板与垫板488.6.4 螺钉、螺栓及销的

10、选择499 弹性元件的设计及模具材料的选用509.1 弹性元件的设计509.2 模具材料 的选择529.3 凸模强度校核及弯曲能力校核5310 模具典型零件加工工艺分析5510.1 冲压模架的加工工艺5510.2 导柱和导套的加工5511 三维动态模拟加工5912 模具的装配及试冲6012.1 模具的装配6012.2 模具的试冲62总 结63致 谢64参考文献651 绪 论1.1 本课题的概念及其背景冲压加工是利用安装在压力机上的模具，对放置在模具内的板料施加变形力，使板料在模具内产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于加工常在室温下进行，因此也称冷冲压。模具是工业生产

11、中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电视、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%80%的零件都要依靠模具成型，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度的要求越来越高，结构要求也越来越复杂。用模具生产零件所表现出来的高精度、高复杂、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。随着经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。业内专家认为，虽然模具种类繁多，目前发展重点应该是既能满足大量需要，又具有较高的技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需

12、大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。因此，一些重要的模具标准件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国的模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期及降低成本。由于种种原因，我国模具工业的现状与当前工业的发展还很不适应。无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方面，均远远不能满足需要，严重影响工业产品生产的品种、质量和生产周期，削弱了在国际市场上的竞争能力，妨碍了引进技术和生产线的持续使用和扩散推广，还耗费大量外汇。为此，我国要保证国民经济发展速度，实现四个现代化的宏伟目标，成为工业发达国家，振兴和大力发展模具工业，实为

13、当务之急。1.2 冲压的变形特点及影响因素冲压件的变形的过程十分复杂，虽然在此不能对其进行行非常准确的进行说明，但是经过前人的实践、研究表明，如果凸、凹模之间的间隙保持正常，则冲压的变形过程大致可以分为弹性变形、塑性变形和断裂分离三个阶段。1 弹性变形阶段该阶段主要是指板料在凸模的压力作用下，首先产生弹性压缩、拉伸等变形。此时凸模略微挤入板料内，板料的另一面也略微挤入凹内，凸模端部下面的材料略有弯曲，凹模刃口上面的材料开始上翘，间隙越大，弯曲和上翘就越严重。但此时的变形应力并没有超过材料的弹性极限，当外力消失之后，其变形量会自动恢复，影响其变形的主要因素是材料的种类即是由材料的弹性模量所决定的

14、。2 塑性变形阶段该阶段是指当凸模继续压入的时候，随着压力的增大，材料内部的应力也在增大，在应力达到其屈服极限的时候开始进入塑性变形阶段，在此阶段中，材料内部的拉应力及转矩都不将不断增大至最大值。此过程的变形具有在除去外力之后，变形不会消失的特征，它不仅改变了金属的外形尺寸而且使其内部的组织与性能发生了变化。对塑性变形的影响因素主要有以下几个方面：(1) 化学成分任何金属内部都会含有不同程度的杂质，杂质在金属内的数量、性质及其存在状态均会影响到金属的塑性性能。因此可采用在金属内加入一些合金元素，使其塑性在一定程度上取决于合金元素的性能，从而大大改善金属的塑性性质。(2) 金属组织结构及温度金属

15、内晶粒的大小是否均匀及晶粒的分布方位也会对其塑性产生很大的影响。晶粒的分布不均将会使金属的晶界强度将低，使其在冲压变形过程度中出现由于塑性较低而出现断裂使工件报废的现现象，这是工业生产中所不允许的。所以可以采取在不同方式的热处理方法使其晶相组织发生一些变化并合理分布，使其在冲压过程中具有一定的滑移，从而改善其性能。另处，通过金属工艺学的学习，我们已经知道，温度也是影响其性能的一个重要因素，采用适宜的温度进行冲压加工将会得到质量较好的冲压零件。(3) 变形速度、程度、及尺寸的影响这三种因素在一定程度上决定了工件的加工质量及性能，同时这些都可以按照相关的设计手册进行选择，对此部分不再多论。3 断裂

16、分离阶段由前面分析可知，当材料内部的拉应力达到最大值后会出现微裂纹，微裂纹的出现现标志着材料开始破坏，塑性变形阶段结束。让凸模继续下降，使变形继续增大，则微裂纹将不断扩大并向材料内部延伸，当上下裂纹重合时，则产生断裂。此过程在该设计中主要发生在切断及冲孔两道工艺上，在弯曲时则只发生前两个阶段的变形。但是弯曲中的塑性变形与冲裁中塑性变形相比较具有以下特点：弯曲变形时是由材料与凸模有三个接触点到与凸模完全贴合的过程，在此过程中存在一个弯曲中心角，在该角度范围内，始终有一个圆弧层上的圆弧既无伸长也无缩短，我们称它为中性层。则经实验分析可知，在中性层内部的金属层受压缩缩短，而在外侧的金属层受拉而伸长。

17、因此，为了防止在弯曲过程中发生开裂现象，常常要选择、设计一个合理的弯曲中心角，对于较厚而要求弯曲中心角较小的工件，可以采取在弯曲部位开槽以减小弯曲厚度的方法来达到弯曲的目的。本次设计中工件的厚度较小，弯曲角度也能够满足弯曲的条件，所以只要选择一个合理的弯曲中心角即可达到设计要求，具体的设计将在后面的设计计算时详细计算。1.3 冲压件材料的分析根据冲压件的的使用要求，本次设计中的零件主要通过冲裁加工而成。零件应具有一定的抗拉强度和塑性，并其屈服极限不应太高。故可以以使用黑色金属作为原材料，查资料1附录A1可知普通碳素钢和优质碳素结构钢均可以满足其使用要求。但从生产成本上考虑，可选用优质碳素结构钢

18、35钢为冲压材料，它的屈服强度为：315MPa，HB硬度为197MPa，抗拉强度为：530MPa,这样可以达到降低生产成本，提高经济效益的目的。2 总体方案的确定根据设计任务书可知本次设计的零件图如图2.1所示：图2.1 冲压零件图通过对零件图的分析可知，该零件是由钢条通过弯曲、冲孔及落料的方式加工而成的。从零件的结构上看，该零件具有对称性，那么在设计的过程中必须考虑成形工艺方法,保证水平孔水平。由于零件的尺寸结构并不复杂，生产的批量较大，可初步拟定采用以下几种方案来进行加工：方案一：采用多工序级进模加工；方案二：采用复合冲模加工。方案分析：(1) 对方案一：多工序加工，其冲模结构相对较复杂，

19、尺寸大，质量重，成本相对较高。但是，本次设计中，零件尺寸较小，且具有对称性，加工过程中的定位则不是很方便，导致零件的加工精度有所降低。(2) 对方案二：采用复合加工，其模具结构想对复杂，但在加工过程中只需一次定位便可完成加工，提高了加工精度。适合于大批量生产，同时在生产效率上也提高很多。所以，就本零件来说结构简单，精度要求不高并属大批量生产。因此主要考虑成本和效率。根据上述分析，可以选用第二种方案对其进行冲压模具设计，根据对零件的结构分析确定冲压的结构简图如2.2所示：图2.2 复合冲模结构简图该模具结构在压力机上的安装、调整方便，其背压力可以根据需要进行调整，能够充分保证零件的结构形状。3

20、冲压件的工艺参数的确定由于本次设计中采用复合冲模的设计方案，即是在一次冲压过程中完成由条料到成品的加工过程。主要包括弯曲和冲裁加工工艺，所以在设计时，对工艺参数的确定就包括弯曲部分的工艺参数和冲裁部分的工艺参数设计两部分内容。同时，冲压件在生产过程中，工件的原材料的费用占制造成本的60%左右，所以如何充分利用原材料将具有十分重要的意义。此方面的问题除了在选择材料时应慎重外，在设计时，特别是在冲裁设计时的排样以及搭边值的设计方面应予以足够的重视。而在弯曲的时，所有的弯曲角度均为90度，为了保证在弯曲之后的弯曲角度，必须在弯曲时加以校正。通过计算回弹值，选择合理的弯曲中心角将弯曲件的回弹角消除在加

21、工工艺过程之中。另外，为了保证弯曲件在加工过程中具有良好的工艺性能，对弯曲件的结构尺寸也有一定和要求。弯曲件必须设计合理的孔边距、直边高度以及弯曲半径来保证工件的结构形状。3.1 排样方案的确定排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置布置方法。合理的排样应是在保证制件质量、有利于简化模具结构的前提下，以最少的材料消耗，冲出最多数量的合格制件。查阅相关的设计资料可知冲压件的排样方式有三种，即有废排样、少废排样和无废排样，它们的各自特点及使用范围介绍如下：(1) 有废排样即是沿制品零件的全部外形冲裁，四周有一定的余量或是说四周均有搭边的排样方法。这种排样材料的利用率较低，但是制品的质量和精度均能得

22、到充分的保证，冲模的寿命也相应地提高，多适用于形状复杂而精度要求较高的制品冲压件；(2) 少废排样即只沿冲压件的部分外形冲裁，只有少部分余料，材料的利用率较前一种方法高，具有一次能冲出多个冲压件和简化模具结构、降低冲裁力的优点，但是此种方法只能保证一个方向上的尺寸精度，相比前一方法较差；(3) 无废排样即是在整个冲压过程中，只有在料头和料尾才产生废料，以及结构废料损失，而中间没有废料损失。这种排样方法由于产生的废料较前两种方式的排样方法少，因此材料的利用率非常高，能很好的简化模具结构，降低冲裁力，但是，由于没有设置搭边余量，所以冲压件的尺寸精度较差，它适用于冲裁尺寸要求不高，且比较贵重的金属材

23、料的加工，以节约材料，降低生产成本。在本次设计中，由于生产批量较大，所采用的材料为35钢，并且冲压件的尺寸要求也不是很高，由零件结构可知可以选择少废料排样。由零件结构可知零件在条料上的分布形式可以选择斜排和直排（如下图）。两种方式所需毛胚面积分别为：斜排： 直排： 所以经过比较分析可以选择直排排样方法进行排样，以达到既可以提高原材 料的利用率又可以降低生产成本的目的。 3.2 送料步距与条料宽度计算条料在模具上每次送进的距离称为送料步距（简称步距或进距）。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。送料步距的大小应为条料接连两次冲裁时，冲裁轮廓上对应点之间的距离。该设计中每次只冲一个零件，则

24、其步距H的计算公式为： H=D+a 式中，D平行于送料方向的冲裁件宽度； a冲裁件之间的搭边值。对于此次设计中，冲压零件的结构较简单，所选用的材料为35钢，属于优质碳素结构钢，因此可查冲压工艺及模具设计与制造表2-6可确定其在送料方向上的搭边值。在确定了上述的排样方案及搭边值之后还应当计算材料的送料步距，确定条料的宽度以及计算材料的利用率等。每次冲一个零件（即n=1）的步距为：，其中D为冲压件在送料方向上宽度，即；此处为冲压件的展开长度，在此取工件的中性层来计算其等效长度，但是坯料在塑性弯曲时，其中性层会发生内移，相对弯曲半径越小，中性层的内移量就越大。中性层的曲率半径用来表示则由经验公式可得

25、： 式(3.1)式中：r零件的内弯半径；t材料的厚度；k为中性层的位移系数。因为r/t=1.2,所以冲压工艺及模具设计与制造表3-5可查得：,所以：所以由，所以弯曲件的长度由冲压工艺及模具设计与制造P126式3-2计算： 式中：分别为竖直和水平方向到内圆弧的长度。 由零件图可知 所以 所以由于是采用少废排样的方式，所以只在送料方向上设计了搭边值，所以条料的宽度可近似为冲压件本身的宽度值，即条料宽度B=100mm。由软件（PRO/E）可求该制件的实际面积S=12367.43mm23.3 板料的剪裁及材料利用率的计算条料是从板料剪裁而得。条料宽度一经决定，就可以裁板。轧制的板料一般都是长方形，所以

26、就有纵裁（沿长边裁，也就是沿辗制纤维方向裁）和横裁（沿短边裁）两种方法（图3.2） 图3.2 板料的纵裁与横裁 查冷冲压工艺手册P523表21.8选用110045005标准轧制35钢板。 裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种方案，选用其中材料的利用率较高的一种。纵裁时： 每张板料裁成条料数：n1 = 1100/100 = 11 余0mm 每块条料冲制的制件数：n2 =（4500-2 .5）/180 = 24 余0.99mm每张板料冲制的制件数 n=n1n2=1124=264个 查冲压工艺与模具设计P65 材料的总利用率： 0=100% n条料（或整个板料）上实际冲裁的零件数； L条料（或板料）长

27、度； B条料（或板料）宽度； S一个零件的实际面积；3.4 回弹量的计算及弯曲参数的选择在前面的分析中已经知道，回弹将会使工件在形状尺寸上达不到要求，必须采取相应措施来保证冲压件的尺寸精度。但是由于影响回弹值的因素很多，要在理论上准确计算回弹值是很困难的，常常是按照试验总结出来的数据来选择，经试冲之后再对模具工作部分加以修正来保证冲压件的形状尺寸。由于r/t=1.258，所以在弯曲变形后，弯曲半径变化不大，只角度的回弹。查冷冲压工艺手册P74表3.12由材料硬度得其校正性弯曲时的回弹角为：，所欲使弯曲之后的角度为：则在卸载前的弯曲中心角度应为：。又因为此工件的厚度为5mm，所以根据前人经验可知

28、，当时，弯曲件的孔边距应有，从零件图上分析可知此项条件能够满足；其次对弯曲件最小弯曲半径查冷冲压工艺手册P72表3.8由材料硬度得最小弯曲半径应为 ： ， 此设计中取r=6mm；满足要求。最后还必须确定弯曲的直边高度H，因为在弯曲角时，必须保证足够长的弯曲力臂，其弯曲的直边高度应满足： ，从零件图上看出，此项要求也能满足设计条件而不必增加其它的工艺措施了4 冲压件的工艺计算此处的工艺计算主要是各种力和间隙值的计算，计算的目的在于合理的选择冲压设备和对模具的设计。所谓的冲压力主要是指冲裁力、弯曲力、卸料力、推件力、顶件力和压料力，同时基于上述各力来选择相应的压机。下面将分别对落料、冲孔和弯曲三个

29、部分的力和间隙进行计算。4.1 冲裁部分冲压力的计算本次设计中,有两个部分的冲裁,即冲孔和在弯曲结束前对工件的切断,无论是哪种冲裁,在整个冲裁过程中冲裁力是随着凸模进入材料的深度(也即是凸模行程)而变化的。前面已经分析过并选择了冲压件的材料为35钢。则可查阅相关的设计手册，根据金属材料的力学性能可绘制其在冲裁过程中冲裁力的变化曲线如图4.1，绘制时参照资料4图3-19。图4.1 冲裁力变化曲线从上图可以看出，在AB阶段，曲线近似成比例上升，为弹性变形阶段，而在BC段曲线上升变慢，表现出塑性变化的特征，属于塑性变形阶段，在C点处冲裁力达到最大值。在此点之后，随着凸模的继续下降，材料的变形继续增大

30、，由于材料在此时已达到了最大变形程度，之后将开始剪裂。CD段即为断裂阶段，而DE段的压力主要用于克服摩擦力和将材料从凹模内推出来。我们通常所说的冲裁力也即是指冲裁过程中冲裁力的最大值,它是选择压力机和模具设计的重要依据之一，也是选择设备吨位和设计、检验模具强度的重要依据。由于冲裁加工的复杂性和变形的瞬时性，使得建立理论计算公式相当困难，因此常依据前人的经验所得出的计算公式进行设计计算。对于平刃口模具冲裁时，其冲裁力为： 式(4.1)式中的数值查阅相关的设计手册而来。但是可能出现手册中的值不全，从而查不到此值，此时则可以按剪切应力与材料的抗拉强度之间通过一定系数联系起来，从而计算出值，它们之间的

31、计算关系为：，即有。但是在实际选择冲压设备时,为了安全起见,常在冲压力的基础上乘上一个安全系数,并常取,故由上述分析可得设备上最小冲裁力为: 式(4.2)在上式中：L冲裁件冲裁轮廓周长；t为材料的厚度；为材料的抗拉强度。所以,在下面对冲压件的冲裁力的计算时均采用此公式进行计算。4.1.1 切断时冲裁力的计算由零件图可知，切断落料为圆弧加直边。同时查冷冲压工艺手册的表21.15查得材料为35钢的优质碳素结构钢的抗拉强度为：，在本设计中取其值为：。由零件图几何关系计算，代入公式4.2中计算其切断冲裁力为：4.2.2 冲孔时冲裁力的计算在冲孔时，公式中除冲裁的周长L有所变化外，其它参数均不发生变化。

32、 竖直大孔冲裁的轮廓周长为： 故此时冲裁力为： 水平小孔冲裁轮廓周长为： 故此时冲裁力为：4.3.3 卸料力、推件力的计算由于冲裁中材料的弹性形变及摩擦的存在，在冲裁之后因为弹性形变及弯曲弹性恢复的作用，冲裁后的带孔部分的板料可能会紧箍在凸模上，而冲落部分的材料则可能会卡在凹模的洞口中，所以为了保证冲裁过程能够连续、顺利地进行，必须将箍在凸模上材料（本设计中即为工件）卸下，将卡在凹模内的材料（本设计中即为冲裁后的废料）推出去。因此，我们把条料或制件从凸模上卸下来所需的力称为卸料力；而把将制件或废料从凹模中推出的力称为推出力；另外，所谓的顶件力是指将制件或废料从凹模洞口逆着冲裁的方向中顶出时所需

33、的力。因为在本设计中所用到的主要是推件力，所以对顶件力不再作计算。对这三个力，可基于本设计由图4.2所示来说明。图4.2 卸料力、推件力及顶件力示意图通过上图,我们可以对各力有了清楚的认识,由于影响这些力的因素很多,其主要的因素有:材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边的大小、润滑的情况、制件的形状和尺寸等。在实际的生产过程中，常采用经验公式来计算这些力，则根据冲压手册P61可得：卸料力： 式(4.3)推件力： 式(4.4)式中 为卸料力系数， 为推件力系数， 为留在凹模洞口内的件数，由于本次设计加工的零件形状简单，精度要求也不是很高。采用每次冲孔后即由推料杆将废料从凹模中

34、推出，所以可以凹模的结构形式如何均取。根据冲压手册表2-37可查得：，取。 ，所以计算此二力的大小为：从减小冲裁力的角度考虑,冲孔和切断两道工序不同时进行,采用先冲孔再切断的方法加工,因此在计算总的冲裁力时,以切断和冲孔中力较大者参与计算,故总的冲裁力的大小为：4.2 弯曲部分冲压力的计算此次设计中所使用的方法为复合冲压，所以只计算冲裁部分的冲裁力，在选择压力机方面是远远不够的，它必须结合弯曲部分的弯曲力，由两者共同来选择压力机，因此还必须计算弯曲力的大小。在前面已经详细分析了冲裁的变形及冲裁力的变化,在对板料弯曲分析也一样开始是弹性弯曲，其后是变形区内外层纤维首先进人塑性状态，并逐渐向板的中

35、心扩展进行自由弯曲，最后是凸、凹模与板料互相接触并冲击零件的校正弯曲。如图4.3所示为弯曲各阶段弯曲力与弯曲行程的变化关系。图4.3 弯曲力变化曲线在上图中，1是弹性弯阶段，2是自由弯曲阶段，3是校正弯曲阶所以由上图示可知，各阶段的弯曲力是不同的，弹性弯曲阶段的弯曲力较小，可略去小计，自由弯曲阶段的弯曲力不随行程的变化而变化，校正弯曲力随行程急剧增加。4.2.1 弯曲力的计算通过对零件的工艺分析知，要加工的工件一次弯曲就可成形，同冲裁力计算一样，弯曲力也受到如材料性能、零件形状、弯曲方法、模具结构等诸多因素的影响，使得靠理论分析来进行准确计算存在很大困难。查冷冲压工艺及模具设计与制造表3-10

36、可得其U形件自由弯曲力经验公式为： 式(4.5)在上式中为安全因素，在设计中一般取； 为弯曲件的宽度； 为弯曲件材料的厚度； 为弯曲件内弯半径。将各值代入式4.5即可得其自由弯曲力为:由于在弯曲时回弹角的存在,如果不及时消除,将会会使弯曲件达不到弯曲要求,而消除回弹的方法也很多,本次设计中采用在弯曲过程中校正弯曲的方法来消除回弹,所以查冷冲压工艺及模具设计与制造P135可得校正力计算式，即有: 式中为校正部分的垂直投影面积； 为弯曲件单位面积上的校正力值，可由相关手册查出。由上面分析,冲孔和切断两道工序不同时进行,所以在计算弯曲力时,以冲之前的垂直投影面积参与计算。在进行校正弯曲时,本设计中有

37、两处弯曲校正,所由零件图分析可计算出弯曲时的垂直投影面积为:查冷冲压工艺及模具设计与制造P135表3-11可得该冲压件的单位校正压力的取值范围为:,所以可取,故计算其校正压力分别为:由此可以看出校正弯曲力比自由弯曲力大的多，因此在进行压力机的选择时主要以校正压力进行计算，而忽略自由弯曲力。4.2.2 顶件力的计算根据参考资料冲压工艺P147可知,对于设有顶件装置或压料装置的弯曲件其顶件力可取自由弯曲力的，在此次设计中考虑到弯曲凹模里面冲孔凸模的作用，取。所以可算得定件力的大小为：同时通过上述对冲裁力及弯曲力的计算可知，在整个冲压加工过程中，最大力出现在校正弯曲处，因此在选择压力机的时候以校正力

38、为准，即有：而在选择压力机的压力时，由于本设计采用校正的方式弯曲，校正是发生在接近压力机下死点的位置，校正的数值比自由弯曲力、压料力、顶件力大得多，自由弯曲力、顶件力及压料力均可忽略不计，同时考虑到安全因素可取其系数为：，所以在选择压力机时其公称压力必须满足下式条件：5 压力中心的确定所谓模具的压力中心即是指冲压力合力的作用点。在设计中应使模具的压力中心通过压力机滑块中心或是通过模柄的中心线。否则，冲压时就会产生偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响冲压件的质量和降低模具寿命甚至损坏模具。因而设计计算压力中心的主要目的在于：1 使冲裁压力中心与机床

39、滑块中心相重合，以免产生偏弯矩，减少模具导向机构的不均匀磨损；2 保持冲压工件间隙的稳定性，提高冲压件的质量和模具的使用寿命；3 合理布置凹模型口位置。在实际生产过程中，还可能会出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，这时应注意使压力中心的偏离不超出所选用的压力机所允许的范围。在计算压力中心时主要有解析法、作图法和悬挂法三种方法。其中作图法是通过单个模具的压力中心及其冲压轮廓的长度，按比例方法由作图找交点的方式来求得复合冲压模具加工时的压力中心的，它既可以求出多个凸模加工的的压力中心又可求出复杂形状的零件冲压加工的压力中心，具有求解方便、醒目的特点；悬挂法则是在生产中用于确定复杂冲压件的压

40、力中心的一种简便方法。它是通过使用匀质的金属丝沿冲裁轮廓弯制成模拟件，然后用缝纫线将模拟件悬挂吊起来，并从吊点作铅垂线，再取模拟件的另一点，以同样的方法作另一铅垂线，两垂线的交点即为所求的压力中心，此点也即是冲压件的压力中心。而解析法则是通过理论力学的知识，对复杂的冲压件或是多凸模的模具的压力中心进行理论计算的方法。其主要原理为合力对某轴的力矩等于各分力对同一轴的力矩之和，即有： 式(5.1) 式(5.2)因此可以求得压力中心的坐标为： 式(5.3)在本次设计中，我们通过对冲压件的受力分析易知，冲压件所受的合力即是各分力的代数和。所以将其代入公式5.3可得： 式(5.4)同时由前面的计算我们也

41、知道，对于弯曲和冲裁力的计算中，各力的大小均与其冲裁或是弯曲的轮廓的周长、材料的厚度、材料的宽度以及材料的抗拉强度有关，通过对图样的分析可知，在上述因素中材料的厚度、材料的宽度以及材料的抗拉强度均是不变的，只有其轮廓的周长是变化的，力的大小可直接由轮廓的周长来反映，所以在计算中可将公式5.4变换为： 式(5.5)查阅资料可得,对于形状对称冲压件其压力中心在其轮廓的几何中心上。在此设计的冲压件中由冲裁及弯曲两部分组成，对于弯曲以及切断加工，其轮廓线均视为直线冲压，其压力中心在直线的中点上，而对冲孔加工，其压力中心应在其圆心上，所根据上面的分析，此冲压件在垂直于送料的方向上是完全对称的，和自的压力

42、中心在一条直线上，故在计算后的模具的压力中心在这个方向上的坐标不会改变，所以可将此方向设为y坐标，即有：同时由零件图可知，弯曲轮廓长度均等于条料的宽度,而冲孔的轮廓周长则为圆弧的周长：冲孔：冲孔：落料：由零件图分析可以将复合模具处作为一个点，冲孔分别作为一个点。以他们连线中心为坐标原点建立坐标。如图5.1所示：图5.1 冲压件的压力中心根据上图所示的坐标值并将其代入公式5.5可得：所以压力中心的坐标在图示坐标系中为：（-105.72,0）。6 冲压模具的结构设计冲压工艺是通过冲模来实现的，冲模设计得是否合理，直接影响到冲压件的质量、生产经济效益。所以对模具的结构进行设计，研究和提高冲模的技术性

43、能，对冲模设计和发展冲压技术具有十分重要的意义。从冲压模具的基本构造上来讲,冲模一般都是由固定和活动两部分组成。固定部分用压板、螺栓等紧固在压力机的工作台上，称不下模；活动部分一般紧固在压力机的滑块上，称为上模。上模随着滑块作上、下往复运动，从而进行冲压工作。从模具的组成上讲，任何一幅模具都是由各种不同的零件组成的，根据其复杂程度的确不同，可以几个零件组成，也可以由几十个零件组成，有的甚至由上百个零件组成。但是无论它们的复杂程度如何，冲模上的零件根据其作用都可以分成五种类型的零件。1 工作零件工作零件的作用是使被加工材料变形、分离，从而加工成工件，如凸模、凹模、凸凹模等。2 定位零件定位零件的

44、作用是控制条料的送进方向和送料距离，确保条料在冲模中的正确位置。常见的定位零件有挡料销、导尺、定位销、定位板、侧压板和侧刃等。3 压料、卸料与顶料零件压料、卸料与顶料零件包括冲裁模的卸料板、顶出器、废料切刀、拉深模中的压边圈等。这类零件的作用是保证在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压能够顺利进行。4 导向零件导向零件的作用是保证上模对下模相对运动有精确的导向，使凸模与凹模之间保持均匀的间隙。如导柱、导套、导板、导筒等就属于这类零件。5 固定零件固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固定垫板、限位器、弹性元件、螺钉等。这类零件的作用是使上述四类零件联结和固定在一起，构成上、下模两部分，并使冲模能够安装在压力机上。因此，在此次模具设计中分析冲模结构时，就应从这五个类别去识别和研究模具上的各个零件。当然，也并非所有的冲模都必须具备上述五类零件在试制或是小批量生产时，为了缩短试制周期和降低成本，可把冲模简化成只有工作零件、卸料零件和几个固定零件的简单模具；而在大批量生产时，为了确保工件的质量和模具的使用寿命及提高劳动生产率，冲模除了包括上术五类零件外，甚至还附加自动送、出料装置。最后，在设计计算完模具的结构尺寸之