60°弯板冲压模设计.doc

课 程 设 计（论 文） 题 目： 60弯板冲压模设计 课 程： 冲压工艺与模具设计 院（ 部）： 班 级： 学生姓名： 设计期限： 2011-09-082011-09-26 指导教师： 零件如图：60弯板，材料：10钢。板厚1mm。工件精度：IT122331.1冲裁件的形状和尺寸应满足以下要求31.2冲裁件的精度与端面粗糙度341.3材料的冲压性能分析641.4冲裁方案的分析和确定41.4.1方案种类：41.4.2方案比较如下41.4.3方案的确定42尺寸计算52.1展开尺寸计算52.2搭边与排样53力学计算53.1冲裁力53.1弯曲力计算63.1.1. 自由弯曲力63.1.2.校正弯曲力73.1.3弯曲模的圆角半径73.1.4弯曲件回弹值的计算73.1.5计算凸模中心角73.1.6弯曲模的圆角半径74冲裁模刃口尺寸的计算74.1 落料零件274.2凸、凹模间隙94.3凹凸模工作尺寸及公差95选择压力机105.1压力机105.2模具压力中心的确定2106总结112011年9月23日12参考文献12【1】.冲压工艺与模具设计（第二版） 成虹 主编12【2】.极限配合与技术测量基础（第三版)12【3】.现代冲压技术手册 郭成 储家佑 主编13【8】.冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编. 模具设计与制造简明手册(第二版).13上海科学技术出版社, 199813参考文献141零件冲压工艺分析零件如图：60弯板，材料：10钢。板厚1mm。工件精度：IT121.1冲裁件的形状和尺寸应满足以下要求 冲裁件的形状应尽可能简单，对称，避免形状复杂的曲线，本次设计的工件形状简单，结构对称，没有复杂曲线，故符此形状方面的要求。冲裁件的凸出悬臂和凹槽宽度不宜太大，以免凸模折断，而本次设计的工件无凸出悬臂。 冲孔尺寸不宜过小，否则凸模强度不够。本次设计中最小冲孔尺寸4，材料为10号钢满足dt的最小冲孔尺寸要求1.2冲裁件的精度与端面粗糙度3 冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT8IT10级冲孔比落料的精度约高一级。故本次设计中冲孔和落料时工件采用IT12级精度，设计模具时凸模采用IT6级精度制造，凹模采用IT7级精度制造，两孔中心距公差控制在0.12之间。断面粗糙度只要不影响工件的使用和装配，取其自然的断面粗糙度，即Ra=12.550,最高Ra=6.3。1.3材料的冲压性能分析6材料为10号钢，其主要性能为：s=205Mpa，b=335Mpa，延伸率=31%，断面收缩率为55%，塑性良好，适合于进行冲压和焊接。冲裁方案的确定与排样1.4冲裁方案的分析和确定1.4.1方案种类： 该工件包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可有以下三种方案。 方案一：先冲孔，再落料，最后弯曲。采用单工序模生产。 方案二：采用落料-冲孔复合模和弯曲模进行生产。 方案三：冲孔-落料-弯曲级进模。1.4.2方案比较如下 各方案的特点及比较如下： 方案一：模具结构简单，制造方便，但需三道工序，三副模具，成本相对较 高，生产效率低，工件精度，质量难以达到生产要求。故不选此方案。方案二：只需两套模具，工件精度和生产效率基本能满足要求，模具轮廓尺寸较 小，模具制造成本不高。 方案三：级进模是一种多工位，效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸大，制造复杂，成本高。因而也排除此方案。1.4.3方案的确定 综上所述，本次设计采用落料-冲孔复合模和弯曲模两套模具进行生产2尺寸计算2.1展开尺寸计算 =23.08+10.042+60/180(1+1+0.42+0.42)=48.95mmri板料弯曲变形区的内圆角半径，mm xi圆弧部分中性层位移系数li各段直线部分长度mma各段圆弧部分弯曲中心角2.2搭边与排样由排样图可知，在冲裁过程中无侧向搭边，由经验值查得工件间搭边值a1.0，由于材料为10号钢，故综合考虑经济性和工艺性，取工件间搭边值a1=1.5,侧边搭边值a=1.8。=送料步距A=D+a1=8+1.5=9.5mm条料宽度B=L+2a=48.95+21.8=52.55mm3力学计算3.1冲裁力 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具的必须的数据。在冲裁的过程中，冲裁力的大小是不断变化的，冲裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。对于普通平刃刀口的冲裁，其冲裁力F可按如下公式计算： Fp=KptL 其中： F冲裁力 NL冲裁件的周长 mmt材料厚度 mm材料抗剪强度 MPak系数（与材料性能，厚度偏差，模具的间隙波动有关，常取1.3） 由于在通常情况下b=Kp=1.3，故为了计算上的方便，公式可简化为： =139.021335=46.6KN （4.2） b=335MPa，t=1mm L=（48.95+8）2+4=139.02mm 由表查得：K卸=0.06，K推=0.07，K顶=0.08，n=4=0.0646.6=2.796KN=40.0746.6=13.048KN=0.0846.6=3.728KN 3.1弯曲力计算 弯曲力是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。由于弯曲力受到材料性能、制件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响，因此很难用理论分析方法进行准确的计算，一般来讲校正弯曲力比自由弯曲力大。生产实际中常用下列经验公式作概略计算。3.1.1. 自由弯曲力U形件式中： F自自由弯曲力(冲压行程结束，尚未进行校正弯曲时的压力)，N； b 弯曲件宽度，mm； t 弯曲件材料厚度，mm； r 弯曲件的弯曲内半径，mm； b 材料抗拉强度，MPa； K安全因数，一般取 K1.3。 故F自=0.7*1.3*8*1*1*335/（1+1）=1219.4N3.1.2.校正弯曲力 F校=qA=30(278-)=6103.2N 式中： F校校正力，N； q 单位校正力，MPa，见下表； A 工件被校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mm2其中：由表4.1查得单位校正力q = 2030MPa ,取q = 30MPa；所以： F校=qA = 30(278-)=6103.2N 3.1.3弯曲模的圆角半径 当弯曲件的相对半径r/t58时，弯曲半径的变化一般很小，可以不予考虑。即r凸=r凹=1mm3.1.4弯曲件回弹值的计算 大变形程度(r/t5)时的回弹值 大变形程度,圆角半径回弹小,不必计 算,只计算凸模角度. 弯曲件弯曲角不为90时其回弹角可由下式计算(查表得到a=3) 3.1.5计算凸模中心角 a-弯曲件的弯曲角为a时的回弹角, (); a -弯曲件的要求的弯曲角, ();a90-弯曲件为90时的回弹角, ()3.1.6弯曲模的圆角半径 当弯曲件的相对半径r/t58时，弯曲半径的变化一般很小，可以不予考虑。4冲裁模刃口尺寸的计算4.1 落料零件2凹模轮廓磨损图 因为落料凸模采用IT6级精度制造，凹模采用IT7级精度制造，以凹模为设计基准件，上图中虚线框为凹模轮廓磨损后的变化。按配制加工的方法，只要确定落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模的刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配制。根据b图，磨损后变大的尺寸为：， 磨损后变小的尺寸为：表4.3工作性质凹模刃口尺寸磨损情况基准件凹模的尺寸配置凸模的尺寸落料磨损后增大的尺寸按凹模实际尺寸配置，保证双面合理间隙磨损后减小的尺寸磨损后不变的尺寸其中x为磨损系数，由表4.4可查得.表4.4材料厚度t/mm非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差40.160.200.240.300.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30故落料部分以落料凹模为基准计算 ,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间值配制。根据表.由材料厚度可得Cmin=0.100mm, Cmax=0.140mm.(1).由落料凹模磨损后变大,有A1=8 ,A2=48.95 .由表可得磨损系数X1=1,X2=1所以:Ad1=(A1max-x)=(8-1*0.36) =7.64Ad2=(A2max-x)=(48.95-1*0.74) =48.21由于Ad1, Ad2为落料尺寸,故以凹模为基准,配作凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作，保证双面间隙值为0.1000.140mm.(2).由冲孔凸模磨损后变小有:B1=4, 所以:=(B1min+X11)=(4+0.75*0.3)=4.225(3).凸凹模磨损后不变的尺寸Cp1=22.4750.52, Cp2=40.3.未注公差为IT14,所以22.475的公差为0.52, 4的公差为0.3.由Cp=(Cmin+0.5) 得:Cp1=(Cmin+0.5)=(22.475-0.52+0.5*0.52)0.07822.215=0.078Cp2=(Cmin+0.5)=(4-0.3+0.5*0.3)0.038=3.850.0384.2凸、凹模间隙弯曲黑色金属c=t+nt=1+0.051=1.05mm4.3凹凸模工作尺寸及公差弯曲件标外形尺寸，当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸凸模尺寸标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度 凹模壁厚 凹模长度 L=b+2c=48.95+240=128.95mm凹模宽度 B=步距+冲裁件宽度+2c=9.5+8+60=77.5mm根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座160mm80mm45mm，下模座160mm80mm50mm，导柱32mm160mm，导套32mm105mm43mm。5选择压力机5.1压力机在实际生产中，为了防止设备的超载可按，来估算压力机公称压力。且该零件尺寸较小，无需考虑台面尺寸，只需按照公称压力选择，考虑工厂实际情况由于，故选用16t标准型开式压力机。其主要技术参数为： 公称压力：160KN 滑块行程：5mm 最大闭合高度：226mm闭合高度调节量：45mm工作台尺寸：模柄孔尺寸：5.2模具压力中心的确定2本例产品为对称形状制件，压力中心位于制件轮廓图形的几何中心上，算得压力中心为G(24.475,4)6总结在为期两个星期设计过程中我主要从以下方面来开展设计工作的。第一，根据工件的要求和尺寸绘制了零件的零件图，包括二维和三维图。第二，对零件进行冲压工艺性能分析。第三，确定冲裁方案。第四，排样设计。第五，工艺计算，包括冲裁力和凸凹模刃口尺寸的计算等。第六，根据冲裁力选用压力设备。第七，模具的结构方案设计，包括设计一些典型零件和附件，并绘制其零件图。第八，模具典型零件的固定方法的研究。第九，模具的安装与装配方法介绍。第十，模具的工作过程介绍和绘制模具装配图。第十一，对典型零件确定加工方安，拟定零件的加工工艺路线。另外，在整个过程中我对CAD，PRO/E等软件在模具设计中的应用也做了更加深入的认识。7致谢在本次设计中，通过把自己几年来的所学的专业知识和实践相结合，并运用到设计中。在参考大量的资料，详细分析制件并考虑冲压工艺及模具的基本设计方法的同时，也考虑了加工的工艺性和经济性，但是，由于缺乏设计和加工的经验，在设计过程中产生了一些错误，所遇问题由专业指导教师 xxx xx 老师一一给予了详细的解答，精心的指导，以及其他老师和同学的大力帮助，对此我表示最由衷的感谢。 感谢学校能够为我们提供这次与生产接近的设计机会，感谢我的母校，感谢机运学院所有无私帮助过我们的老师们，谢谢！ 2011年9月