弯曲板冲压工艺与模具设计说明

1、课程设计论文题目： 弯曲板冲压工艺及模具设计课程名称：冲压工艺及模具设计课程设计学 院 材料与能源学院专业班级 材料成型及控制工程专业 14(4)学号姓名联系方式任课教师2015 年 6 月 21 日广东工业大学课程设计任务书题目名称弯曲板冲压工艺及模具设计学生学院材料与能源学院专业班级材料成型及控制工程专业 14 （4）班姓名学号一、课程设计的内容 根据给定的冲压零件图进行产品的冲压工艺分析和比较， 制定合理的冲压工 艺方案，进行有关工艺计算，确定冲压模具的类型和结构，选择冲压设备，绘制 模具的装配图及零件图，编制冲压工艺卡，并撰写设计说明书。二、课程设计的要求与数据1. 课程设计时间共 2

2、 周，按时独立完成课程设计任务，符合学校对课程设 计的规范化要求；2. 绘制所设计模具的装配图和非标件零件图：图纸整洁，布局合理，图样 和标注符合国家标准；3. 编制冲压工艺卡， 撰写设计计算说明书： 要求公式使用准确， 计算正确， 语言流畅，书写工整，插图清晰整齐；4. 设计说明书与图纸按学校规定装订成册。三、课程设计应完成的工作1. 冲压工艺设计：包括分析零件的冲压工艺性，拟订冲压件的工艺方案， 确定合理的排样形式、裁板方法，并计算材料的利用率；确定模具结构 及尺寸等；2. 根据总冲压力及考虑模具的结构尺寸选择成形设备的型号；3. 模具结构及其零部件设计：设计一道工序的冲模，绘制冲模总装配

3、图及 主要零件图；4. 冲压工艺过程卡片；5. 设计计算说明书。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1布置题目，工艺分析与工艺计算教 1-2106.12-6.132工艺方案比较与模具结构草图教 1-2106-14-6-153绘制模具总装配图教 1-2106-16-6-204绘制零件图，编冲压工艺卡教 1-2106-215编写设计说明书教 1-2106-226答辩，提交所有资料教 1-2106-23五、应收集的资料及主要参考文献1 自编 . 冲模设计课程设计指导书 M. 广东工业大学， 2011.2 薛啟翔 编. 冲压模具设计 1 结构图册 M. 北京工业出版社， 2009.3 王

4、孝培 主编. 冲压手册 M. 机械工业出版社 , 19884 柯旭贵 张荣清 主编. 冲压工艺与模具设计 M. 机械工业出版社 , 2012.发出任务书日期：2016 年 6 月 12 日指导教师签名 ：计划完成日期：2016 年 6 月 22 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录一、引言 5二、弯曲件工艺分析 6三、冲裁工艺方案的确定 7四、排样形式和各道工序的计算五、工序压力计算及选择压机 10六、模具刃口尺寸及公差计算 13七、装配图为级进模 14八、模具材料的选取 16九、确定装配基准 16十、模具零件的加工 17十一、结束语 18十二、工艺卡 19设计内容计算及说明结果一、

5、引言零冲压工艺规程是模具设计的依据 ,而良好的模具结构设计又是实现工艺过程的可靠保证 ,若冲压工艺有所改动 ,往往会造成模具的返工 ,甚至报废 ,冲裁同样的零件 , 通常可以 采用几种不同方法 ,工艺过程设计的中心就是依据技术上先 进,经济上合理 ,生产上高效 , 使用上安全可靠的原则 ,使用上 安全可靠的原则 ,使零件的生产在保证符合零件的各项技术 要求的前提下达到最佳的技术效果和经济效益。设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手， 分析零 件图包括技术和经济两个方面：（1 ） 冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工工艺方法， 因其生产率 高，材料利用率高，操作简单等一系列优点

6、而广泛使用， 由于模具费用高， 生产批量的大小对冲压加工的经济性 起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越 低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采 用其他方法制作 该零件可能会更有效果。（2 ） 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度， 在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小， 精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求， 良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结 构简单，而且寿命长产品质量稳定， 操作简单，方便等。 不论冲压件的几何形状和尺寸大小如何， 其生产过 程一般都是从原材料剪切下料开始， 经过各种冲压工序和其他必要的辅助

7、工序加工出图纸所要求的零件。 对于 某些组合冲压件或精度要求较高的冲压件， 还需要经过 切削焊接或铆接等加工才能完成。二、弯曲件工艺分析本设计的零件为弯曲板零件外形对称，无尖角、凹陷 或其他形状突变，材料比较厚，系典型的板料冲压件。主要 生产工序为落料、弯曲、冲孔，其外形尺寸精度无特别公差 要求。弯曲件内侧圆角半径 r2 ，相对弯曲圆角半径 r/t=0.5 ， 大于表相关资料所示的最小许可弯曲圆角半径， 因此可以一 次弯曲成型。该零件冲裁时，采用刚性卸料装置。通过上述工艺分析，该零件为薄板冲裁弯曲件，尺寸精 度要求不高，属于冲裁弯曲成形问题。零件草图：如下图示。2-1 零件草图名称：弯曲板生产

8、批量：大批量材料:H62 材料厚度： 4mm三、冲裁工艺方案的确定方案一，采用单工序模。单工序模的特点是结构简单、制造 费用低，但工序复合程度低、生产效率低，适合大、中、小 批量生产。方案二，采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁 件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲裁的轮廓尺寸较小。 但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要 用于生产批量大精度要求高的冲裁件。方案三，采用级进模加工。级进模比简单工序模生产率高， 减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现 自动化生产。对于特别复杂或孔边距离较小的冲压件，用简 单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进 模轮

9、廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适于大批量 生产小型冲压件。比较如图：3-1 加工方案比较图 通过比较三个方案，对于所给出的零件，精度要求比较高， 且要求大批量生产， 在模具结构和强度方面得到实现和保证 的条件下，故采用级进模。四、排样形 式和各道工 序的计算1、 毛坯尺寸展开弯曲部分毛坯尺寸：式中圆角半径 r=2mm材料厚度 t=4mmr=2=t/2 ，即圆角半径 r=t/2 的弯曲件，根据冲压手册 P135 可知毛坯的尺寸是根据弯曲前后材料体积不变的原则 进行计算的。L=L 1 +L 2 +L 3 +1.57 ( r 1 +x 0 t ) +1.57 (r2+x 0t)弯曲部分展开的

10、尺寸L=100mm条料宽度：B= 110mm步距：S=24mm材料的利用率： =74.7%L1 =10mmL2 =7mmL3 =48mmr1=r 2=2mmX0=0.25所以 L=100.84mm ，取 100mm2、排样计算条料尺寸、步距以及材料利用率 查冲压工艺与模具设计表 2-13 得到搭边值：零件之间 的搭边值 a1=3.6mm ，取 a1=4 ；侧边的搭边值 a=4.2mm ， 取 a=5mm ；工件的面积 A=20*100=2000mm 2 查冲压工艺与模具设计 表 2-14 得条料宽度公差 =-1.0 零件轮廓尺寸比较简单，考虑操作方便，采用单排冲压。如 图 1 中的排样所示。4

11、-1 排样工件图则条料宽度： B=(D+2a+ )-=110mm步距： S=20+4=24mm材料的利用率： =A/BS= (2000-/110*24 )=74.7%五、工序压力计算及选择压力机1、工序压力计算F 卸 1=3.0KN工件材料为 H62 ，查冲压手册力学性质： （1 ）第一道工序第一次冲裁 平刃口模具冲裁时，卸料力按下式计算： 查冲压手册公式 F 卸 1=K 卸 Lt 被加工余料的周长 L=58mm系数 K=0.02-0.06 ，取 K=0.04厚度 t=4mmH62 材料的抗剪强度 =330MPa得： F 卸 1 =0.04*240*4*330=3062.4N=3.0KN求冲裁

12、时的推件力：F 推 1=K 顶 Lt 查冲压手册表 2-37 得：K 顶=0.03-0.09 ，取 K 顶=0.05得：F 推1=0.05*58*4*330=3828N=3.8KN1=3.8KNF 卸 2 =5.6KNF 推 2=7.0KNF卸3=2.0KN（2）第二道工序第二次冲裁 求冲裁时的卸料力： 被加工余料的周长 L=106.56mm 系数 K=0.02-0.06 ，取 K=0.04 厚度 t=4mmH62 材料的抗剪强度 =330MPa得： F 卸 2 =0.04*1.6.56*4*330=5626.37N=5.6KN 求冲裁时的推件力：F 推2=K 顶 Lt =0.05*106.5

13、6*4*330=7032.96N=7.0KN（3）第三道工序冲孔冲压 1 个6 孔求冲孔力F 卸 3=0.04Lt =0.04*37.68*4*330=1989.50N=2.0KN求推件力F 推 3=0.05*37.68*4*330=2486.88N=2.5KN（4）第四道工序首次弯曲成型 求曲件的最大自由弯曲力：F 自 1=0.7kbt 2 b/ （r+t ） 安全系数 k=1.3 料宽 b=20mm 料厚 t=4mm 弯曲半径 r=2mm 材料强度极限b= 330MPa 则 F 自 1=16016N=16.0KN 求曲件的校正弯曲力： F 校 1=Ap 弯曲的投影面积 A=60*20=12

14、00mm 2 单位校正力 p=40-60 ，取 p=50 则 F 校 1=1200*50=60000N=60KN 求曲件的压料力：F 压1=（ 0.3-0.8 ）F 自 1，取系数 0.5 则 F 压 1=8008N=8KN（5）第五道工序落料、二次弯曲成型 求曲件的最大自由弯曲力： F 自2=2*0.6kbt 2b/ （r+t ） 安全系数 k=1.3 料宽 b=20mm 料厚 t=4mmF推3=2.5KNF自1=16.0KNF校1=60KNF 压 1=8KN弯曲半径 r=2mm 材料强度极限b= 330MPa 则 F 自 2=40128N=40.1KN 求曲件的校正弯曲力：F 校 2=Ap

15、弯曲的投影面积 A=60*20=1200mm 2 单位校正力 p=40-60 ，取 p=50 则 F 校 2=1200*50=60000N=60KN 求曲件的落料力：F 落=K 落 Lt ，取系数K 落=0.04则 F 落 =0.04*45.12*4*330=2382.34N=2.4KN2、 选择压力机 压力机公称压力：F 总=F 卸 1+F 卸 2+F 卸 3+1.2（F 自1+F 压）+1.2F 自 2+F 推总+F 落=3.0+5.6+2.0+1.2 （ 16+8 ） +1.2*40+2.4+13.3=103.1KN从总压力出发，应选择 160KN 开式压力机 查冲压手册表 9-3 ，落

16、料工序压力机的技术参数如下： JC23 16公称压力： 160KN滑块行程： 70mmF自2=40.1KNF校2=60KNF 落 =2.4KN最大闭合高度： 220mm封闭高度调节量： 60 mm工作台尺寸 (前后 mm 左右 mm) ：300 450垫板厚度： 40mm模柄孔尺寸(直径 mm 深度 mm )：30 50最大可倾角： 30压力机公称压力：103.1KN六、模具刃 口尺寸及公 差计算六、模具刃 口尺寸及公 差计算1、冲裁模刃口双面间隙 冲废料时，以凹模为基准件，该零件凸模刃口部分尺寸按上 述凹模相应部分尺寸配制。 对于未标注公差按 IT14 级计算 查冲压手册表 2-25 ，双面

17、间隙值： Zmin-Zmax=0.40-0.32mm 。第一次冲裁时：凹模最大极限尺寸 D=68mm查冲压手册表 2-28 ，凹模制造公差 凹 =+0.030 凹模刃口尺寸： D 凹=(D-x )+ 凹 =68 +0.030 mm 第二次冲裁时：凹模最大极限尺寸 D=106.56mm查冲压手册表 2-28 ，凹模制造公差 凹 =+0.035 凹模刃口尺寸： D 凹=(D-x )+ 凹 =106.56 +0.035 mm 冲孔时，以凸模为基准件，该零件凸模刃口部分尺寸按上述凸模相应部分尺寸配制孔径最小极限尺寸 d=6mm查冲压手册表 2-28 ，凹模制造公差 凹 =-0.020 凸模刃口尺寸：

18、d 凸=(d-x )- 凸 =6 -0.020 mm2、弯曲模工件部分尺寸计算凹凸模的圆角半径凸模的圆角半径 r 凸应该等于弯曲件内侧的圆角半径 r ，r 凸 =r=2mm查表 3-20 得凹模的圆角半径 r 凹=5mm凹模的深度 l=15mm,凹凸模的单边间隙 c=t+ +Kt料厚 t=4mm根据弯曲件高度 h 和弯曲曲线长度 b 而决定的系数 K ，查 表 3-18 得 K=0.08得 c=4.32mm当工件精度要求高时，可取 c=t=4mm可得：凸模宽度尺寸 b 凸= (b 凹-2c ) - 凸 =52 -0.018 mm凸 为凸模制造公差，按 IT8 级公差查 凸 =0.018mm七、

19、装配图为级进模1、模具类形的选择由冲压工艺分析可知， 采用简单的弯曲模 按已确定的 模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。按 GB2855.5 81 选对角导柱模架上模座： LB t250mm 220mm 50mm下模座： LB t=250mm 220mm 60mm 2、定位方式的选择因为该模具是级进模，需要完成冲裁、冲孔、弯曲、 落料工艺，在冲裁部分，采用导尺定位，在弯曲成形部分， 采用楔紧块定位3、卸料、出件方式的选择根据模具的运动特点 ,该模具手动取出工件比较方便。 因 为工件料厚为 4mm ，采用弹压卸料。4、导柱、导套位置的确定 为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维

20、修模 具，该复合模采用后侧导柱模架导柱导套： 按 GB2861.1 81 选 d 32mm 导柱，其中导柱长度选 L 195mm按 GB2861.6 81 选 d 32m 导柱，导套 D=55 mm ，L 120mm5、弯曲凹模、凸模如尺寸如上计算所确定，表示图如下：Is SUM 2wsffisjwCXIQ督 塀qjLT)S7-4 第二次弯曲、落料凸模7、模柄d=30mm ，D=75mm ， h=64mm8、卸料板的设计卸料板的形状设计为长方体形， 其工作部分的尺寸由工 件部分的凸凹模来决定，并且与凸凹模保持 1mm 的间隙。9、凸模的固定本模具采用凸台式凸模，凸台镶嵌在凸模固定板上，而 凸模

21、固定板用螺栓与销钉紧固在下模座上10 、凹模的固定八、模具材料的选取凹模与下模座用螺钉、销钉紧固凸模的材料为 Cr12 ，凹模的材料为 Cr12 ，热处理硬度 为56-60HRC ，垫板、下固定板、上固定板的材料的 45 号 钢，热处理硬度为 HRC43-48九、确定装配基准模具的常用配合：1 、H7/h6 的间隙定位配合，导柱和导套的配合。2 、H7/r6 的过度配合，用于较高的定位，凸模与固定板的 配合，导套与模座，导套与固定板，模柄与模座的配合。3、H7/m6 的过度配合， 能以最好的定位精度满足零件的刚 性和定位要求，凸模的固定导套与模座的固定、导柱与固定 板的固定。其余未在此给出的零

22、件，均按装配图及零件图上所示1刃口配合尺寸要均匀。2工件毛刺高度不得大于 0.5mm3卸料板的定位面与凹模平面平行度 0.025mm 4模柄装入上模座后模柄的轴心线对上模座上平面的垂直 度公差在全长范围不大于 0.05mm 。5零件未注明倒角尺寸（刃口除外）均应倒角，倒角尺寸为 2 45十、模具零件的加工普通零件的加工是按产品零件图要求全部加工完毕， 再 进行总装。 而模具零件的加工有些是不能按模具零件图全部 加工完毕的，要待部件组装或整模组装时修配或配钻，所以 模具零件图上的形状和尺寸是否全部加工出来， 还要根据模 具加工的装配方法而定。若以凸模凹模为基准装配时，零件图上的导柱孔在零件加工时

23、就不加工， 若以四导柱导套作型 腔，凸模相对位置控制基准时，则凹模及凸模固定板的导柱 孔应与凹模或凸模固定板的型孔在各板之上同时加工出来。使用铣床加工一个零件时，必须先把零件的相关尺寸、 材料、使用刀具、 加工参数确定下来， 保证加工能顺利完成， 同时，设计方面也要考虑到加工的难易程度，以减少加工的 困难，例如这次我们在设计时没有充分考虑到材料对加工带 来的问题，导致加工使用 Cr12 材料的零件很困难，刀具无 法加工这么硬的材料，所以在加工前要慎重考虑各种细节。 在买回来的模板里，要确定模板的加工基准，哪些面是基准 面，这一般在订购模板时会标明哪几个面是经过打磨，之后 就是把加工基准定下来，当然事前必须准备好零件图，根据 零件图来定位加工方案，如果要用到数控编程，就必须把加 工原点定出来。定好加工方案后，就可以开始加工，先把工 件装夹到虎口钳上，使用铜锤敲击以使工件被夹紧，然后打 表，在打表时要非常小心，当表很靠近工件时，不能使用加 速进给，否则很容易碰坏仪器，在校平行度时，最好先来回