冲压模具设计实例

弯曲模 零件简图：如图3-11所示零件名称：汽车务轮架加固板 材料：08钢板厚度：4mm生产批量：大量生产要求编制工艺方案。图3-11 汽车备轮架加固板零件图一. 冲压件的工艺分析该零件为备轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车备轮架强度。零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径， 相对圆角半径为，大于表相关资料所示的最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。的八个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上，孔距有们置要求，但孔径无公差配合。 圆孔精度不高，弯曲角为，也无公差要求。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。二. 确定工艺方案（1） 计算毛坯尺寸该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算： 上式中 圆角半径； 板料厚度；为中性层系数，由表查得； ，为直边尺寸，由图3-13可知， 将这些数值代入，得毛坯宽度方向的计算尺寸 考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取。同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图3-14所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。（2） 确定排样方式和计算材料利用率图3-14的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。有三种排样方式，见图3-15a、b、c。由表查得沿送料进方向的搭边，侧向搭边，因此，三种单排样方式产材料利用率分别为64、64和70。第三种排样方式，落料时需二次送进，但材料利用率最高，为此，本实例可选用第三种排样方法。图3-14 加固板冲压件展开图 a）材料利用率64% b）材料利用率64%c）材料利用率70%图3-15 加固板的排样方式（3） 冲压工序性质和工序次数的选择冲压该零件，需要的基本工序和次数有：（a） 落料； （b） 冲孔6个；（c） 冲底部孔2个；（d） 冲孔；（e） 冲2个腰圆孔； （f） 首次弯曲成形；（g） 二次弯曲成形。（1） 工序组合及其方案比较根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。方案一：（a）落料，如图3-16所示。 （b）冲壁部孔6个。 （c）冲底部两个孔、一个圆孔和两个腰圆形孔，见图3-19。 （d）首次弯曲成形，如图3-17所示。 （e）二次弯曲成形，如图3-18所示。方案二：（a）落料和冲2个腰圆孔。 （b）冲底部两个孔、壁部六个孔和孔。 （c）首次弯曲成形，见图3-17。 （d）二次弯曲成形，见图3-18。方案三：（a）落料和冲零件上的全部孔。（c）首次弯曲成形，见图3-17。 （d）二次弯曲成形，见图3-18。方案四：（a）落料，见图3-16。 （b）冲底部两个孔、一个圆孔和两个腰圆形孔，见图3-19。 （c）首次弯曲成形，见图3-17。 （d）二次弯曲成形，见图3-18。 （e）冲壁部两个孔。 （f）冲另一个面壁部四个孔。方案五：（a）落料，见图3-16。 （b）首次弯曲成形，见图3-17。 （c）二次弯曲成形，见图3-18。 （d）冲底部两个孔和一个孔。 （e）冲腰圆孔。 （f）冲侧壁六个孔。方案六：（a）落料，见图3-16。 （b）冲底部两个孔、一个孔和两个腰圆孔，见图3-19。（c）首次弯曲成形，见图3-17。 （d）二次弯曲成形，见图3-18。 （e）钻壁部六个孔。对以上六种方案进行比较，可以看出：方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也较方便。但是，该方案的二次弯曲均安排大冲孔以后进行，弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。方案二，落料和冲腰圆孔组合以及底部两个孔和壁部六个孔组合冲出，可以节省一道工序，但是模具结构比方案一复杂，同时多凸模厚板冲孔模容易磨损，刃磨次数增多，模具寿命低。二次弯曲工序均在冲孔后进行，产生与方案一相同的缺点。方案三，落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，可以提高和生产效率，但模具结构复杂，且壁部六个孔处的孔边与落料外缘间距仅8mm，模壁强度较差，模具容易磨损或破坏，因此不宜采用。方案四，壁部六个孔安排在弯曲后进行，可以提高孔距精度，保证零件质量，但是壁部冲孔的操作不便，同时弯曲后二次冲孔的模具费用也较高。方案五，全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、下料操作也不方便。方案六，情况与方案四基本相同，但壁部六个孔改为钻孔，可以保证孔间尺寸，提高了零件精度，同时可减少两套冲孔模，有利于降低零件的生产成本。缺点是增加了钻孔工序，增加工序时间。通过以上的方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案六是比较合理的。确定了工艺方案以后，就可以进行该方案的模具结构形式的确定，各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。 图3-16 加固板落料模1下模板、2导柱、3导套、4卸料板、5螺钉、6螺钉、7凹模、8上模板、9销钉、10挡料销、11螺钉、12凸模、13销钉、14销钉三. 各工序模具结构形式的确定上面的工艺方案分析和比较中，已选用了模具种类，如选用落料模、冲孔模、首次弯曲模和二次弯曲模等，在最佳工艺方案六选定后，再确定各工序模具的具体结构形式。本实例为便于介绍和分析，在各工艺方案分析和比较时，已给出了模具的结构形式，见图3-16、17、18、19等，因此，这里不再另述。图3-17 务轮架加固板第一次弯曲模图3-18 备轮架支架加固板第二次弯曲模图3-19 加固板冲孔模1下模板、2导柱、3导套、4上模板、5、7、9凹模、6、8、10凸模、11、18、20定位销、12垫板、13凸模固定板14、16、17紧固螺钉、15卸料板、19凹模固定板、21定程柱、22挡料销四. 计算各工序冲压力和选择冲压设备（1） 第一道工序落料（a）平刃口模具冲裁时，落料力按下式计算： 将加固板毛坯的周长，厚度以及08钢材料的抗剪强度代入上式，得 为了降低落料力，改用斜刃口模具，落料力 上式中，为模具斜刃口部分长度。考虑到落料时条料容易安置和定位，模具的部分刃口可以设计成平口的。因此，表示刃口部分的长度（如果模具刃口全部做成斜口的，则），如图3-16所示。图中平刃口长度 ，斜刃口长度 ，取 则 （b） 推件力 设同时梗塞在凹模内的零件数，查表系数，代入上式，得 （c） 选用冲压设备这一工序的落料力，推件力，因此，工序所需的总压力&n,bsp;&,nbsp; 从总压力出发，应选用1000kN压力机，但是1000kN压力机的工作台，对加固板落料模尺寸偏小，不能安装，故应选择1600kN压力机。（2） 第二道工序冲孔（图3-19）（a） 冲压两个孔，冲孔力 （b） 冲压孔，冲孔力 （c） 腰圆孔冲孔力 （d） 选用冲压设备工序总的冲孔力 故可选用1000kN压力机。（3） 第三道工序首次弯曲成形（图3-17）该工序冲压力，包括自由弯曲力，校正弯曲力和压料力（或推件力）。（a） 自由弯曲力 上式中， 安全系数： 宽度： 弯曲半径： 08钢抗拉强度：则 （b） 校正弯曲力冲压件在行程终了时受到的校正弯曲力，可按近似计算。加固板冲压件首次弯曲的投影面积 查表得单位校正力，代入上式得， （c） 压料力 , &nb,sp;&am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;nb,sp; 取系数0.5，则 （d） 选择冲压设备由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，可按选择冲压设备，实际选用2500kN压力机。（4） 第四道工序二次弯曲成形（图3-18）该工序所需压力，有自由弯曲力、校正弯曲力和压料力等