弯角冲压模具设计

目录一冲压工艺性分 析及结论 .3二工艺方案的分析比较和确认 .4三模具类型与结构分析 .4四排样图设计及材料利用率计算 .4五冲压力的计算与压力中心的确定 .5六凸、凹模工作部分尺寸与公差的确定 .6七模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核 .9八冲压设备的选择及校核 .10九弹性元件的选择计算 .11十紧固件 .11十一其他需要说明的问题 .11十二.弯角冲压工艺卡片 .132弯角冲压模具设计一冲压工艺性分析及结论零件件图如图所示，零件名称：弯角，材料：Q235，料厚：2mm,生产批量：大批量零件图1.尺寸精度其外形公差无要求，其中 3.2 的两个孔有位置公差要求，为 100.1，孔径无公差要求，精度很容易达到。2.材料方面材料为 Q235，普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成型性能。3. 结构方面结构对称，较为简单。其弯曲间内侧圆角半径为 R1，相对弯曲半镜 R/T=0.5，且弯曲角为 90 度，选取 Q235 退火或正火的钢板，沿垂直纤维方向上，可一次弯曲成形。三个孔的孔边与弯曲直边 L3.2=2.4mmR+0.5t=2mm，L4=1.5R+0.5t=2mm，3因此 4 孔应在弯曲之后冲；三个孔的孔边距 C3.2=1.42t=4mm,C4=0.72t=4mm,如果先冲孔的话，由于孔边距过小，工件易变形，工件质量不能保证。二工艺方案的分析比较和确认经冲压工艺性分析，该工件所需的基本工序有落料、冲孔、弯曲等三个基本工序。安顺序组合有以下几种方案：方案一：落料与冲孔 3.2 复合模冲压弯曲单工序模冲压冲 4 孔。冲压件的尺寸精度高，且生产效率高。但由于落料与冲孔复合，使模壁较薄，模具易损坏。且由于孔边距较小，工件弯曲后，易变形，不能保证质量。方案二：落料与冲 3.2 孔级进模冲压弯曲单工序模冲压冲 4 孔模具结构复杂，但生产率高，克服了模壁厚度不足而引起模具强度不足的问题。精度没有方案一好，且也由于孔边距较小，工件易变形，质量不能保证方案三：冲 3.2 落料弯曲冲 4 孔级进模。模具相较于上两种方案，较简单，生产率高，且易保证工件的尺寸和外形精度。且因为 4 孔必须在弯曲之后进行，所有相对比较麻烦，用级进模可以将 4 孔的平面放于工作台上一次成型，即提高了生产效率，又提高了工件的尺寸精度和定位精度。综上所述，为保证各项技术要求，选用方案三：冲 3.2 落料弯曲冲 4 孔级进模三模具类型与结构分析根据以上分析，该工件采用了冲孔、弯曲、落料的级进模。其中弯曲为 L 型。模架采用四角导柱模架，卸料方式为弹性卸料，橡胶为弹性元件，采用聚氨酯，用导料板进行导料，导正销进行精定位。废料直接从漏料孔里漏出即可。四排样图设计及材料利用率计算根据毛坯长度等于应变中性层长度，弯曲圆弧的长度 l=2.32。因此毛坯展开长度： L=7+(8.2-2-1)+2. 32=14.52mm。4搭边值：根据表 2-9 矩形件取 a=2，b=2.2。坯料展开图排样图条料宽度 B=2Dmax+2+4.4=35.44mm步距 S=22材料利用率 =A/BS100%=2（167+83.2+23+3.1433/2）/（35.4422）100%41%五冲压力的计算与压力中心的确定1.冲压力的计算查表 1-3 得，取 Q235 的抗拉强度 b=400Mpa。51.1 冲 4 个孔 3.2 和 2 个导正孔 3.2F 孔 3.2=6Ltb=63.143.22400=48230.4N1.2 冲异形框F 异=Ltb=122.562400=98048N1.3 切边F 切边= Ltb=322400=25600N1.3 弯曲两个直边自由弯曲力 F 弯=20.6kbttb/(r+t)=3328N1.4 冲两个孔 4F 孔 4=2 Ltb=23.1442400=20096N1.5 落料两个零件F 落= 2Ltb=215.942400=25504N该模具采用弹性卸料和下出料的方式，凹模直壁高度为 6mm,n=h/2=3，查表，Kx=0.055,Kt=0.05Fz= F 孔 3.2 孔 2+ F 异+ F 切边+ F 孔 4=48230.4+98048+25600+20096=191974.4NFx=nFzKx=3191974.40.055=31675.8NFt=KtKx=0.05191974.4=9598.7NF = Fz + Fx + Ft +F 弯+F=191974.4+31675.8+9598.7+3328+25504=262 080.9N选用压力机 J23-40工作台尺寸（mm）型号公称压力（KN）滑块行程（mm）最大封闭高度(mm)最小封闭高度（mm） 左右 前后模柄孔尺寸（mm）工作台垫板厚度（mm）J23-40 400 80 400 200 630 420 5070 806六凸、凹模工作部分尺寸与公差的确定1.冲裁工作零件刃口尺寸的计算冲裁初始双面间隙 Zmax=0.360,Zmin=0.246，凸凹模都采用配合加工法。刃口尺寸表工序 工件尺寸(mm) X 计算公式 凹模尺寸（mm） 凸模尺寸(mm)160-0.40 B=(Bmax-x) 0+0.2515.7+0.1060+0.32 6.24-0.0802.320+0.32 2.56-0.08020.640+0.40 20.94-0.1020+0.320.75 A=(Bmin+x) 0-0.252.24-0.080冲异形孔不变刃尺寸40.16 C=C/8 40.043.2 0+0.32 3.36 0-0.08冲孔冲圆孔 4 0+0.320.5 A=(Bmin+x) 0-0.25与凸模实际尺寸配作，并保证双面间隙Zmax=0.360,Zmin=0.2464.16 0-0.08R3-0.320 0.5 R2.84+0.080落料8-0.320 0.75B=(Bmax-x) 0+0.25 7.76+0.080孔心距 100.1 Ld=L/8 100.125与凹模实际尺寸配作，保证双面间隙Zmax=0.360,Zmin=0.2462压力中心的确定7如图，分析可知，压力中心 Yc=0。 Xc=(16076.877+32153.6*66+9804844+2560022-2009622-2550444)/（16076.8+32153.6+98048+25600+20096+25504)=30.7因此，压力中心坐标如图 Xc 处为（29.5,0）。3凸凹模外形尺寸3.1 凹模采用整体式凹模，安装凹模时，依据计算的压力中心的数据，将压力中心与模柄中心线重合：凹模厚度：H=kb（H15mm）b=31.04，查表 k=0.42，H=13mm凹模壁厚：c=（1.5-2）H=10-13.44mm取 H=18mm,c=27mm。凹模宽度：B=b+2c=70mm凹模长度:L=步距+工件长+c=22+128+27=177mm,取 180mm3.2 弯曲凸模：长宽为 1814.64，凸凹模间隙取 2mm，高度暂时取 60mm，材料选T10A,热处理硬度为 56-60HRC。凹模：圆角为 90 度，半径 R 为 1mm,材料选 T10A,热处理硬度为 56-60HRC。3.3 冲孔3.2：凸模：选用国家标准圆凸模 A3.350-T10A, 压=1500Mpa，热处理硬度为 58-62HRC，凹模与凸模相配作，热处理硬度为 60-64HRC。强度校核：压应力校核：d 最小4t 0/ 压=2，符合要求。弯曲应力校核：L 最大270d 2/ =30.83mm，符合要求。p84：凸模:选用国家标准圆凸模 4.1550- T10A, 压=1500Mp， 0=373，热处理硬度为 58-62HRC。凹模与凸模相配作,热处理硬度为 60-64HRC。强度校核: 压应力校核：d 最小4t 0/ 压=2，符合要求。弯曲应力校核：L 最大270d 2/ =43.1mm 符合要求。p3.4 冲异形孔异型孔:凸模：选用 T10A 钢，热处理硬度为 58-62HRC，异形凸模高度均暂时取 50mm强度校核：压应力校核：F 最小P/ 压=65.36mm 2(F 最小为最小断面的面积)。其中：F=119.68mm 2 F 最小，符合要求。弯曲应力校核：L 最大1200 J=BH3- bh3/12pJ/L 最大211mm，符合要求。凹模：与凸模配作，T10A 钢，热处理硬度为 60-64HRC。切断：长宽为 182.24，选用 T10A 钢，热处理硬度为 58-62HRC，异形凸模高度均暂时取 50mm。强度校核：压应力校核：F 最小P/ 压=17.1mm 2(F 最小为最小断面的面积)。其中：F=36mm 2 F 最小，符合要求。弯曲应力校核：L 最大1200 ,J=hb3/12 pJ/L 最大25.98mm，符合要求。凹模：与凸模配作，T10A 钢，热处理硬度为 60-64HRC七模具主要零件材料的选取、技术要求及强度校核1.定位零件1.1 导料板导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的双面间隙取0.5mm，这样就可以确定导料板的宽度，导料板厚度取 4mm。导料板采用 45 钢制作，热处理硬度为 40-45HRC，用螺钉或销钉固定在凹模上。1.2 导正销9落料凸模下部设置两个导正销，分别用 3.2 两个孔作导正孔。导正应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑到料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面 1mm,导正销采用 H7/n6,安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用 H7/n6 的配合。2.卸料装置选用弹压卸料装置：卸料板的周界尺寸与凹模周界尺寸相同，厚度为 8mm，与凸模的单边间隙为 0.15mm，选用材料 45 钢，调质处理 HRC24-28。3.模架该模具采用四角导柱模架，这种模具的导柱在模具的四个角上，对称分布，冲压时可防止用于偏心力矩而引起的模具外斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模具规格：导柱 dL 分别为 28150，GB/T2861.1。导套 dLD 分别为2810038，GB/T2861.6。选用材料 20 钢，热处理硬度 58-62HRC（渗碳处理）。上模座取 20016040mm，下模座取 20016045mm，材料选用 HT200，不做热处理。垫块选用 45 钢，热处理硬度 43-48HRC。上模垫板厚度 H 垫 取 10下模固定板厚度 H 固 取 20mm，那么该模具的闭合高度:H=H 固+ H 下 +H 垫 +H 上 +L+H-1=20+45+10+40+18+50-1=182mm。L 为凸模长度H 为凹模厚度H 小于压力机 J23-40 的最大封闭高度 400mm,可以使用4.模柄模柄按照压力机规格，模柄孔为 50*70，选用 GB2862.1-81,材料为A3，A50*95 ,GB2862.1-81。单位（mm）d D D1 h h2 h1 b a d1(H7) d250 52 61 95 35 8 3 1 8 175.凸模固定板或垫板 由上面模架的选择得出:10凸模固定板厚度为 20mm,上模垫板厚度为 10mm，选用材料 Q235，不做热处理。八冲压设备的选择及校核1. 选用压力机 J23-40工作台尺寸（mm）型号公称压力（KN）滑块行程（mm）最大封闭高度(mm)最小封闭高度（mm） 左右 前后模柄孔尺寸（mm）工作台垫板厚度（mm）J23-40 400 80 400 200 630 420 5070 802校核：校核公式：Hmax-H1-5mm=H+h=Hmin-H1+10mm。Hmax 压力机最大封闭高度为 400mmHmin 是压力机最小封闭高度 200mm。H1为垫板厚度为 80mmh 等高垫块厚度H 模具闭合高度为 205mm因此,400-70-5182+h200-70+10325182+h140。所以，符合要求。九弹性元件的选择计算弹性元件选择聚氨酯：橡胶的自由行程：S 自由=3+1+4=8mm橡胶的工作行程：H 工作=（3.5-4）S 自由=（3.5-4）8=28-32mm取 H 工作=29mm橡胶的装配高度：H 装配=（0.85-0.9）H 工作=（0.85-0.9）29=24.65-26.1mm取 H 装配=25mm因此选用聚氨酯橡胶:H=25mm，d=10.5mm。橡胶的横截面积与凹模相配合。11十紧固件圆柱头卸料螺钉 GB2867.5-81 8*46圆柱销 GB 117-86 B8*65圆柱销 GB 117-86 B4*28圆柱头螺钉 GB/T70.1-200 4*25圆柱头内六角螺钉 M10*45 GB7076圆柱头内六角螺钉 M6*65 GB7076圆柱头内六角螺钉 M6*5 GB7076圆柱销 5*70 GB11976圆柱销 GB 119-76 B6*14十一其他需要说明的问题该模具上模部分主要由上模板，垫板，凸模，凸模固定板，及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模座部分有下模座，凹模板，导料板，等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销作为粗定位。在落料凸模上安装两个导正销，利用调料上孔 3.2 作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲孔后，把条料向前移动用落料孔套在活动挡料销上，向前推紧，冲压时凸模上的导正销再精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作为精确定位时由导正销上圆锥形斜面再将调料，向后拉回约 0.2mm，而完成精确定位，用这种方法定距精度可达到0.2mm。总装图12十二.弯角冲压工艺卡片产品型号 零件名称 弯角 共 页厂名冷冲压工艺卡片 产品名称 零件型号 第 页材料牌号及规格材料技术要求 ；毛坯尺寸每毛坯可