模具课程设计3546689462

1、1 引言我国的模具工业的发展， 日益受到人们的重视和关注 在电子、汽车、电机、电器、 仪器、仪表、家电和通信等产品中， 6O 一8O 的零部件都要依靠模具成形 （ 型） 。 用模具生产制件所具备的高精度，高复杂程度 高一致性、高生产率和代消耗，是其 它加工制造方法所不能比拟的。近几年 我国模具工业一直以每年 1 5 左右的增长 速度发展， 2003年，我国模具总产值超过 400亿元人民币。现代模具行业是技术、 资金密集的行业。 它作为重要的生产装备行业在为各行各 业服务的同时， 也直接为高新技术产业服务。 模具是工业生产中使用广泛的基础工艺 装备。有人说，现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业

2、。模具技术水平的高低， 在很大的程度上决定着产品的质量、 效益和新产品的开发能力， 因此已成为衡量一个 国家产品制造水平高低的重要标志。我国模具工业作为一个独立、 新型的工业， 正处于飞速发展阶段， 已经成为国民 经济的基础工业之一， 其发展前景是十分广阔的。 模具的 CAD/CAE/CAM涉及面广、 及 多种学科与工业技术于一体， 是综合型、 技术密集型产品。 随着计算机软件的发展和 进步，CADCAECAM技术也日益成熟，在现代模具中的应用将越来越广泛。可以预 料不久的将来， 模具制造业将从机械制造业中分离出来 而独立成为国民经济中不可 缺少的支柱产业与此同时也进一步促进了模具制造技术向集

3、成化、智能化、益人 化、高效化方向发展。本设计是小角板零件，材料是 Q235，本次设计采用 AUTO CAD辅助设计，大大缩 短了模具设计过程的工作周期，提高了模具设计的效率。由于本人所学模具知识水平有限，视野狭小 , 在设计中还存在这样那样的问题和 错误，敬请老师批评指正。2 小角板落料冲孔复合模及弯曲模设计2.1 小角板工艺性分析材 料： Q235材料厚度： 2 mm制造精度： IT10生产批量：大批量零件简图：如图 2.1 所示图 2.1 小角板零件图工件厚度 t=2mm，孔的边缘线距弯曲线的距离 L2t 。弯曲时，孔不会变形。 因此在工艺安排上应该先冲裁，再弯曲便可以达到图纸要求。 根

4、据以上分析，该工件宜先冲孔落料，再弯曲达到图纸要求。2.2 小角板冲裁模设计2.2.1 小角板冲裁工艺性分析1）制造精度工件尺寸公差按 IT10 级制造。查标准公差表，各尺寸公差如图 2.2 所示。无其 他特殊要求。查有关手册可知，利用普通冲裁方式可以达到零件图纸要求。图 2.2 小角板尺寸公差示意图1.5t ，这些结构因2）结构与尺寸 工件结构简单，外形对称。孔的直径（相对厚度）大，孔壁 素均宜冲裁。3）材料表 2.1 常用冲压材料的性能和规格碳素结构钢 Q235，抗拉强度 b=380470MPa，抗剪强度 =310380 MPa，断后伸长率 10=2125%。此材料具有较高的弹性和良好的塑

5、性，其冲裁加工性能比较好。 根据以上分析，该小角板零件的工艺性较好，可以进行冲裁加工。2.2.2 确定冲裁工艺方案 该零件冲裁包括落料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁工艺方案有单工序冲 裁，复合冲裁和级进冲裁。一般对于上面这样的工件通常采用先落料再冲孔的加工方法。 由于该工件的生产 批量为大批量，则有以下几种方案进行比较。该零件包括落料、冲孔两个基本工序，表 2.2 中列有三种工艺方案。序号工艺方案结构特点1单工序模生产：落料冲孔模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才 能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件 中批量生产的需求。且两道工序中的定位误差， 将导致孔心距尺寸精度难以保证2复合模

6、生产： 落料- 冲孔复合同一副模具完成两道不同的工序，大大减小了 模具规模，降低了模具成本，提高了生产效率， 也能提高压力机等设备的使用效率；操作简单、 方便，适合中批量生产；能可靠保证孔心距尺寸 精度3级进模生产： 冲孔- 落料连续同一副模具不同工位完成两道工序，生产效率 高，模具规模相对第二种方案要大一些，模具成 本要高；两工位之间的定位要求非常高，否则无 法保证孔心距尺寸精度表 2.2 方案比较经过比较： 由于零件属于大批量生产， 因此采用单工序冲裁效率太低， 而且不便 于操作；级进冲裁设备要求高，定位非常难难于保证精度；而采用复合冲裁，冲出的 零件精度和平直度都较好， 生产效率也高，

7、而且零件的孔边距不小， 模具强度也能够 保证。根据以上分析，该零件宜采用复合冲裁工艺方案。由此确定工序如下：下料冲孔落料检验。2.2.3 确定模具总体结构方案1）模具类型根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。如图 2-4 所示图 2.3 复合模表 2.3根据上表比较：采用倒装复合模。2）操作与定位方式 虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要 求，而且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。考虑零件尺寸以及厚度，为了便 于操作和保证零件的精度，宜采用导料销导向、固定挡料销定距的定位方式。3）卸料与出件方式考虑零件的厚度较薄，采用弹性卸料方式。4）模架类型与精度由于零

8、件厚度较薄，冲裁间隙较小，因此采用受力平衡、导向平稳的后置导柱 模架。考虑零件精度以及冲裁间隙，采用级模架精度。2.2.4 工艺与设计计算1）冲裁件总长计算工件相对弯曲半径 r/t0.5 ，弯曲前，后中性层长度不变的原则。中性层曲率半 径可按下式计算：=r+Kt（2-1 ）式中中性层曲率半径， 为 mm；r 弯曲半径， r 为 mm；K中性层位移系数，查表取 K=0.32； t 材料厚度， t 为 mm。可以算得： =r+Kt=2+0.32 2=2.64mm 当工件的弯曲角为 90 度时：L=l 1+l 2+/2=（90-4）+（40+15-4）+ 3.14 2.64/2 141mm（取整）根

9、据以上计算，冲裁件如图 2.4 所示：图 2.4 工件展开图2）排样设计（1）排样 冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的合理 与否，不但影响到材料的经济利用率， 降低零件成本， 还会影响到模具结构、 生产率、 制件质量、生产操作方便与安全等。（2）材料的利用率 排样的目的是为了合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利 用率。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。 材料利用率 的计算公式如下：一个进距的材料利用率的计算如下：nA=nA 100%（2-2）bh式中： A 冲裁件面积（包括形结构废料） ，（ mm2）；n 一个进距冲裁件

10、数目 ;B 条料宽度，（mm） ;S 进距 , （ mm）。3）方案比较为满足工件的尺寸要求和力求工作的简单话有以下两种方案：该零件是一梯形，因此采用对头直排。这样的排样对模具的要求的比较简单，生 产方便。 考虑到补偿条料的定位误差， 保证冲裁出合格的工件， 在工件之间以及工件 与条料侧边之间要求留有搭边。根据工件厚度，查手册可得搭边： c=1.6 mm ,d=2.5 mm方案一：如下 2.5 图所示：图 2.5 排样方案一 图根据排样图的几何关系，可以算出条料宽度为B=141+2 2.5=146 mm进距为S=80+30+2 1.6=113.2mm冲裁件面积为A =80 55+30(141-

11、55-15 )+/2 152-(10/2) 2- (20/2) 2-(5 5-/42252=6484.5mm2因此，材料利用率为=nA/BS 100%=2 6484.5/(146 113.2) 100%78.39%方案二：如下图 2.6 所示：图 2.6 排样方案二 图 根据排样图的几何关系，可以算出条料宽度为 B = 141+3 2.5+55 = 203.5 mm进距为S = 80+1.6= 80.16mm冲裁件面积为A =80 55+30（141-55-15 ）+/2 152-（10/2） 2- （20/2） 2-（5 5-/422 52=6484.5mm2因此，材料利用率为=nA/BS

12、100%=2 6484.5/（203.5 81.6） 100%=78.043% 由上面二种方案比较看出方案一的材料利用率要高些， 在相同的要求保证下采用 方案一比较好。3）冲裁力计算冲裁力是设计模具、 选择压力机的重要参数。 计算冲压力的目的是为了合理地选 择冲压设备和设计模具。 选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力， 所设计 的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁力包括冲裁力、 卸料力、推件力、顶件力的计算。（1）冲裁力计算及压力机的选择 冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程 度有关。一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力 F 可按

13、下式计算：F= K L t （ 2-3 ）式中： F 冲裁力, N ；K安全系数，取 K=1.3；L 冲裁件的冲裁长度 , mm； t 板料厚度， mm； 材料的抗剪强度 , Mpa ； 在落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。由小角板零件图可知 :落料力：L=（80-10）+3/225+2（55-10）+（80-30-20）+2（71.15-5 ）+1/22 15=416.5 mm2t = 2 mm= 345 MPaF落= K Lt =1.3 416.5 2 345 = 373.6 KN冲孔力：L1= 2 10 = 62.8 mmL2= 2 5 = 31.4 mm t = 2 mm=

14、345 MPaF孔1 = K L 1 t =1.3 62.8 2 345 = 56.3 KNF孔2 = K L 2 t =1.3 31.4 2 345 = 28.2 KN2）卸料力、推件力和顶出力 从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力； 把落料件从凹模洞口顺着冲裁方 向推出去的力叫推件力；卸料力和推件力通常采用经验公式进行计算，见式（ 2-4 ）。卸料力： F 卸=K卸F 落推件力： F 推=nK推F 孔（2-4）式中： K 卸、K推 分别为卸料力、推件力系数 , 其值见表 2.2； n 同时卡在凹模的零件数； h凹模直壁洞口的高度。表 2. 4 推件力、顶件力、卸料力系数料厚 / （mm

15、）K推K顶K卸0.10.0650.0750.10.14钢0.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.05卸料力： F卸=K卸F 落= 0.05 373.6 KN=16.7 KN推件力： F推1=nK推F孔1= 3 0.055 56.3 KN= 9.3 KNF 推2=nK推F 孔2= 3 0.055 28.2 KN= 4.7 KNn=ht=6mm 2 mm = 3 个)F总 = F 落F孔F卸F推= 373.6+56.3+28.2+9.3+16.7+4.7 KN = 528.4 KN4）压力中心的计算图

16、 2.7 冲孔落料压力中心图选定坐标系xoy如图 2.7 所示。按照压力中心的计算公式（ 2-5）： （2-5）L1=80mmy1=0 mmL2=55mmyL3=25mmyL4=71.15mmyL5=15 =47.1mmy2=27.5 mm3=55 mm490.58 mm5=215sin 90 /3.14=135.7 mmL6=2 5 =31.4mmy 6=126.15 mmL7=2 10=62.8mmy 730 mm因为冲件对称于 y 轴，所以 x0=0故：y0 =( L 1y1+ L2y2+ L3y3+ L 4 y4+ L5y5+ L 6 y6+ L 7y7+)/ (L 1+ L2+ L

17、3+ L4+L5+ L 6+ L 7)=58.74 mm5）计算凸、凹模刃口尺寸及公差模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的 尺寸及公差，是冲模设计的重要环节。1）凸、凹模刃口尺寸公差计算的原则实践证明， 落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸， 而冲孔尺寸接近于其凸模刃口 尺寸。所以，落料时取凹模作为设计的基准件；冲孔时取凸模作为设计的基准件。计 算凸模和凹模尺寸时应遵循的原则如下：（1）冲孔时， 先确定凸模刃口尺寸。 凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大 极限尺寸， 以保证凸模磨损在一定围也可使用。 而凹模的基本尺寸则按凸模刃口的基 本尺寸加上一个最小间隙值。（

18、2）落料时， 应先确定凹模刃口尺寸。 凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的 最小极限尺寸， 以保证凹模磨损在一定围也能冲出合格的零件。 凸模刃口的基本尺寸 则按凹模刃口基本尺寸减小一个最小间隙值。（3）在确定模具刃口制造公差时， 既要能保证工件的精度要求， 又能保证合理的 间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高 34 级。对冲孔 20mm、 10mm采用凸、凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计 算如下：根据材料厚度，查手册可得：图 2.8 冲裁间隙Z max=0.36mmZ min=0.246mmZ max-Z min=0.114mm查手册得，凸、凹模制造公差：凸模、凹模制造公差工件公

19、差图 2.9 冲孔、落料时各部分尺寸公差的分配位置- 凸 =0.014mm+凹=0.029mm|- 凸|- +| 凹|=0.043| Z max-Zmin |=0.114d+，其计算满足| Z max-Zmin | |- 凸|-+| 凹|条件 冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。设工件孔的尺寸为 公式为：d 凸 = （dx） 0（2-6 ）凸d凹 = （d凸Zmin）0 凹（2-7）式中 d 凸、d 凹 冲孔凸、凹模基本尺寸， mm； 工件制造公差， mm；X 因数，当冲裁件精度在 IT10 以上时， x=1;冲孔 20mmd 凸 20=（ d1 + x ） 0 （ 20 1 0.084

20、 ） 0 0.020 mm 凸120.08 00.020 mmd凹20（d凸 1Zmin ）0 凹1 （20.08 0.246 ） 00.020 mm0.02020.33 0 mm冲孔 10mmd 凸 10=（d 2+ x ） 0 （1010.058） 00.020 mm 凸2 10.06 00.020 mmd 凹10（d凸 2 Zmin ）0 凹2（10.06+0.246） 00.020 mm10.31 00.020 mm由于小角板落料形状较复杂，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：以凹模为基准件，因凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此属于A 类尺寸。按式（ 2-8 ）A j

21、 （A maxx） 0 4（2-8）0.1280 凹 （8010.12）0 4 mm 79.88 00.030 mm0.1255凹 （ 5510.12 ） 0 4 mm 54.88 00.030 mm0.08430 凹（3010.084 ） 0 4 mm 29.92 00.021 mm0.14141 凹（14110.14）0 4 m 140.86 00.045 mm凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为 Zmin/2 Zmax/22.2.5 模具零、部件设计选用1）凹模设计 因冲件的批量较大，考虑凹模的磨损和保证冲件的质量，凹模刃口采用直刃壁结 构，刃壁高度取 6mm，凹模轮廓尺寸计算如下：沿

22、送料方向的凹模型孔壁间最大距离为：l=80mm垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大距离为：b=141mm查手册得，凹模壁厚 c 取 40mm因此，沿送料方向的凹模长度为：L=l+2c=141+2 40=221mm垂直于送料方向的凹模宽度为：B=b+2c=80+2 40=160mm凹模厚度可根据经验公式：h=kb （h15mm）式中 h凹模厚度， h 为 mm； k系数，查手册取 k=0.2 ； b垂直于送料方向的凹模型孔壁间最大距离， b 为 mm。凹模厚度为 h=kb=0.2 141=28.2mm15mm 查手册得： H=28 mm 根据算得的凹模轮廓尺寸，根据 GB/T2851.8-81 选取

23、标准凹模板轮廓尺寸为 L*B*H=250mm200mm28mm。其具体零件图 2-10 如下：图 2.10 凹模零件图2）凸凹模设计 凸凹模的、外缘均为刃口， 、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。为保证凸凹 模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚值 m 一般可按经验数据决定。不积聚废料的凸凹模最小壁厚值见式（ 2-15 ）m=1.5t冲裁硬材料时 冲裁软材料时 m t（2-15 ）对于倒装复合模， 因为孔会积聚废料， 所以最小壁厚要大些。 其他外形尺寸按零 件冲裁要求及固定配合要求而定。具体凸凹模零件图 2-11 如下：图 2.11 凸凹模零件图3）凸模设计采用 B 型圆形凸模，广泛

24、采用台阶式结构，以防止卸料时从凸模固定板中拉出由于凸模形状简单，材料可以选用 T10A，热处理硬度 5862HRC。表 2.5 B 型凸模(摘自 JB/T8057.2-1995 ) (mm)根据凸模尺寸及冷冲模标准，如表 2-6 ，选用：B 10.15 60JB/T8057.2-1995 T10AB 20.2 60JB/T8057.2-1995 T10A 材料： T10A技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定1）凸模固定板表 2.6 矩形固定板（摘自 JB/T7643.2-1994 ）根据落料凹模尺寸及冷冲模标准，查手册，应该选用：固定板 2502002445钢 JB/T7643.2

25、-1994材料： 45 钢 技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定表 2.72） 凸模垫板矩形垫板（摘自 JB/T7643.3-1994 ）根据落料凹模尺寸及冷冲模标准，查手册，应该选用： 垫板 250200645钢 JB/T7643.3-1994 材料： 45 钢技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定4）模架的选用为了保证模架有足够的强度、刚度和精度以使冲裁的工件达到应有的质量，选用 应用最广泛的用导柱和导套作为导向装置的模架。 本设计选用后侧导柱模架导柱， 导 套分别装在上， 下模架的后侧，凹模面积是导套前的有效区域， 可用于冲压较宽条料， 且可用边角料。送料及操作方便

26、，可纵向，横向送料。此类模架适用于大批量生产。表 2.8 后恻导柱模架（摘自 GB/T2851.3-1990 ）技术条件：按 JB/T8050-1999 的规定 下模座表 2.9 后恻导柱下模架（摘自 GB/T2855.6-1990 ）根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：下模座 25020060GB/T2855.6-1990技术条件：按 JB/T8070-1995 的规定模架 250200220 265 GB/T2851.3-1990根据冷冲模标准，如图 2-10 ，选用： 上模座 根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：上模座 25020050GB/T2855.5-1990技术条件：按 JB/T8070

27、-1995 的规定 导柱表 2.10 A 型导柱（摘自 JB/T7187.1-1995 ）根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：导柱 A32m5210JB/T7187.1-1995技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定 导套 根据模架尺寸及冷冲模标准，选用：导套 A32H610045JB/T7187.3-1995 技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定表 2.11 A 型导套（摘自 JB/T7187.3-1995 ） 模柄表 2.12 凸缘模柄（摘自 JB/T7646.2 ）表 2.13 聚酯氨弹性体（摘自 JB/T7650.9-1995 ）根据冷冲模标准，选用： B50JB/T

28、7646.2材料： Q235技术条件：按 JB/T77653-1994 的规定5）卸料装置设计 本设计采用的是用于薄件冲裁的弹性卸料装置， 包括卸料板、 弹性元件和卸料螺 钉。 弹性元件 根据配合尺寸以及冷冲模标准，如表 2-9 ，可以选用：聚胺酯弹性体 3210.5 20JB/T7650.9-1995mm) 卸料螺钉根据尺寸以及冷冲模标准，可以选用：表 2.14 圆柱头六角卸料螺钉（摘自 JB/T7650.461994 ）圆柱头六角卸料螺钉 M1070JB/T7650.6材料： 45热处理硬度 3540HRC技术条件：按 GB/T3098.3-2000 的规定 数量： 4 个 卸料板根据凸凹

29、模尺寸，卸料板轮廓尺寸定为 200mm200mm 18mm。其他尺寸根据卸 料装置和安装固定要求确定。材料可以选用 45 钢。6）推件装置设计 顶板 根据模架尺寸以及冷冲模标准，顶板选用：表 2.15 顶板（摘自 JB/T7650.4-1994 ） （ mm）顶板 A40JB/T7650.4材料： 45热处理硬度 4348HRC技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定 推杆根据尺寸及冷冲模标准，可以选用：表 2.16 带肩推杆（摘自 JB/T7650.1-1994 ） （ mm）材料： 45热处理硬度 4348HRC技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定 顶杆 根据尺寸及冷冲

30、模标准，可以选用：表 2.17 顶杆（摘自 JB/T7650.3-1994 ） （ mm）材料： 45热处理硬度 4348HRC技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定 数量： 2 个7）定位零件设计 固定挡料销 根据冷冲模标准，如表 2-13 ，选用适当尺寸的固定挡料销：表 2.18 活动挡料销 JB/T7649.9-1994 (mm)导料销 2M616/T119.1活动挡料销 6x16 JB/T7649.9材料： 45热处理硬度 4348HRC技术条件 : 按 JB/T7653-1994 的规定 导料销根据冷冲模标准，如表 2-14 ，选用适当尺寸的导料销：(mm)表 2.19 导

31、正销(摘自 JB/T7647.3-1994 )数量： 4 个 螺钉根据冷冲模标准，如表 2.20 选用适当尺寸的螺钉：螺钉 M10x60GB/T70.1表 2.20 圆柱头六角螺钉 JB/T770.1-2000销根据冷冲模标准，选用适当尺寸的销：表 2.21销 1销 M6 55GB/T119.1销 2销 A8 80GB/T119.12.26 压力机选择及模具的闭合高度1）压力机选用原则 确定压力机规格时，一般应遵循以下原则。（1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。（2）压力机滑块行程应满足工件高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从 模具上取出工件。（3）压力机的闭合高度、工作台尺寸

32、和滑块尺寸等应满足模具的正确安装。尤其 是压力机的闭合高度应于冲模的闭合高度相适应。（4）压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。2）曲柄压力机规格选择 曲柄压力机按床身及结构可分为开式和闭式曲柄压力机。 开式压力机有固定台式、 可倾式和升台式三种。固定台式压力机刚性、抗震性和稳定性好，适用较大吨位。可 倾式压力机产生的废料可通过自重滑下。 升台式压力机适用于模具高度变化较大的冲 孔、修边及弯曲工序。根据冲压力的计算，总的冲裁力为528.4KN，考虑到压力机的适用围，故选取630KN的开式双柱可倾压力机 JB23-63. 其数据规格如下 :公称压力： 630KN滑块行程： 100

33、mm 滑块行程次数： 40 次/ 分 最大封闭高度： 400mm 封闭高度调节量： 80mm 滑块中心线至床身距离： 310 mm立柱距离： 420mm 工作台尺寸：左右 570mm前 后 860mm工作垫板厚 h：80mm 工作台孔尺寸：前后 110 mm左右 450mm 模柄孔尺寸：直径 50mm深 度 70mm 床身最大可倾角： 253）模具的封闭高度 H在以下围：Hmax -5mm H 模 +hHmin +10mm315mmH模250mm2.3 小角板弯曲模设计2.3.1 小角板弯曲工艺性分析弯曲是使材料产生塑性变形、 形成有一定角度形状零件的冲压工序。 弯曲工序可 以用模具在普通压力

34、机上进行， 也可以在专用的弯曲机上或弯曲设备上进行。 具有良 好的工艺性的弯曲件， 不仅能简化弯曲工艺过程和模具设计， 而且能够提高弯曲件的 精度和节省材料。具有良好工艺性的弯曲件，不仅能简化弯曲故意过程和模具设计，而且能提高 弯曲件精度和节省材料。弯曲件的工艺性可以从最小弯曲半径，弯曲件直边高度， 弯曲件孔边距离，增添工艺孔，槽和转移弯曲线，连接带和定位工艺孔，弯曲件的 精度等几个方面进行分析：由零件图 2-1 所示，小角板属于板材弯曲。弯曲半径是 R2 mm，弯曲角度成 90 o ，弯边长 55mm，符合弯曲的工艺性要求，弯曲零件的孔离弯曲线大于要求的最小 距离，弯曲时不会发生孔变形， 具

35、有良好的弯曲工艺性， 足以达到制件精度质量要求。2.3.2 模具结构方案的确定弯曲零件常见的模具结构有以下几种。如图 2.11 所示：图 2.11 弯曲模结构方案示意图鉴于本零件的实际要求，及相关的定位和精度要求，以上几种方案图难于保证。 故采用如下图 V 件弯曲模结构方案如图 2.12 所示：图 2.12 V 件弯曲模结构方案示意图由于是单边弯曲， 弯曲时坯料容易偏移， 但可以利用坯料上的孔为定位孔配合定 位销进行定位。2.3.3 有关工艺与设计计算 校正弯曲力按下面的公式近似计算：F 校 =Aq式中 F校校正弯曲力， F 校为 N；A 校正部分投影面积； A 为 mm2；q 单位校正力，

36、q 为MPa，查手册取 p=50MPa。 可以算得： A=80x55+35x30-（20/2） 2=5136 mm2F 校 =Aq=5136x50=256800 N =256.8 KN 自由弯曲力可按下式计算：F 自=0.6Kbt 2b/ （ r+t ）式中 F自自由弯曲力， F 自为 N；b 弯曲件宽度， b 为 mm；t 弯曲件厚度， t 为 mm； r 弯曲件的弯曲半径， r 为 mm； b材料的强度极限， bMPa；K 安全系数，一般取 K=1.3。可以算得：22F 自=0.6Kbt2b/（r+t ）=0.61.38022460/（2+2）=28.7 KN顶件力可按下式计算：F=0.8

37、 F 自式中 F自自由弯曲力， F 自为 N；F 顶件力， F 为 N。可以算得：F=0.8 F 自=0.8 28.7=22.96 KN工艺压力 P= F 校+F+ F 自=256.8+22.96+28.7=308.46 KN2.3.4 小角板弯曲件的回弹1）压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形。 弯曲工件从模具中取出后， 由于弹性变形的恢复， 使工件的弯角和弯曲半径发生变化， 所以被弯曲零件的形状与模具的性质不完全一致， 这种现象称为回弹。 回弹的大小通 常用角度回弹量和曲率回弹来表示。2）影响回弹的因素（ 1）材料的力学性能 角度回弹量及曲率回弹量与材料的屈服点

38、 s 成正比， 与弹性模量 E 成反比。（ 2）材料的相对弯曲半径 R/t 当其他条件相同时， R/t 值越小，则： / 与 / 也越小。（ 3）弯曲工件的形状一般弯制 U形工件要比弯制 V 形工件的回弹量要小。（ 4）模具间隙 在弯曲 U 形工件时，凸模与凹模之间的间隙越小，则回弹量越 小； Z/2t 时，可能产生负回弹。（ 5）校正弯曲时的较正力 校正力小，回弹量大，增加校正力可减小回弹量。3）回弹量的确定由于影响角度回弹量数值的因素较多， 而各种因素又互相影响， 理论分析计算较 复杂，且不够精确， 所以在一般的情况下， 设计模具时对回弹量的确定大多按照经验 数值，计算后在实际试模中再进行

39、修正。只有当弯曲工件的圆角半径 R（5-8 ）t 时，计算才近似正确。当 R （5-8 ）t 时，工件的弯曲半径一般变化不大，只考虑角度回弹。本零件的 R=2，远小于（ 5-8 ）t=10-16 mm只, 考虑角度回弹量，查角度回弹 的经验数值表可得： =1.5 o4) 减小回弹量的措施弯曲加工必然要发生回弹现象。 如前所述， 回弹大小与弯曲的方法及模具的结构 等因素有关，要完全消除回弹是极其困难的， 消除回弹常用的方法有补偿法和校正法。补偿法 补偿法要预先估算或试验出工件弯曲后的回弹量，在模具设计时，使 工件的变形超出原设计的变形，冲压回弹后得到所需要的形状。如图 2-13 所示修正凸模角度

40、以补偿回弹：图 2.13 补偿法校正法 校正法是在模具结构上采取措施，让校正压力集中在弯曲角处，使产 生一定的朔性变形，克服回弹。图 2.14 a,b 所示为弯曲校正力集中作用于弯曲圆角处图 2.14 校正法本零件采取校正法补偿回弹量，取： L=r+2t=6 mm，H=0.1t=0.2 mm 。2.3.5 弯曲模工作部分的设计1) 弯曲时凸模与凹模之间的间隙弯曲 V 形件时，凸，凹模间隙是靠压力机的闭合高度来控制的，不需要在模具结构上确定间隙。2) 凸，凹模工作部分尺寸按零件外形尺寸计算，模具以凹模为基准，间隙取在凸模上。B凹=(B-3/4 ) 0 凹=(90-3/4 x0.14 )0-0.1

41、4 =89.89 0-0.14 凸模尺寸 B 凸根据单面间隙 Z/2 按凹模尺寸配做。3) 模具圆角半径和凹模的深度的确定(1)凸模圆角半径 一般来讲，凸模圆角半径等于或小于工件侧的圆角半径：R 凸 = 2 mm(2) 凹模圆角半径 凹模的圆角半径并不直接影响工件的尺寸，但太小是会 在弯曲时擦伤毛坯，使材料表面出现划痕，太大回增加凹模深度。凹模半径可查表 2-16 ；表 2.22 凹模圆角半径与凹模深度对应关系查表取： R 凹=10 mm l=30 mm2.3.6 确定模具总体结构工件形状简单，20可作弯曲时定位孔， 定位销钉直径应根据冲孔凸模尺寸确定 为了取件和压料，设置顶件板。为了使顶板不

42、产生横向窜动，顶板应与凹模滑配，并 用弹顶器产生压料力和顶件力。 (图 2-15 )2.15 具有压料顶板的弯曲模2.3.7 主要模具零件的设计弯曲模标准零件的选用与前述复合模的原则一致，因而不在详述。此处只简述模架标准的选用1）凹模的设计工作部分圆角 R 凸=2mm。其他尺寸根据零件要求和安装固定要求确定，材料可以 选用 Cr12MoV，热处理硬度 5563HRC。2）凸模的设计工作部分圆角 R凹 =10mm。其他尺寸根据零件要求和安装固定要求确定， 材料可 以选用 T10A，热处理硬度 5662HRC。（1）凸模固定板 根据落料凹模尺寸及冷冲模标准，查手册，应该选用： 固定板 250200

43、2445 钢 JB/T7643.2-1994 材料： 45 钢技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定（ 2） 凸模垫板 根据落料凹模尺寸及冷冲模标准，查手册，应该选用： 垫板 250200645钢 JB/T7643.3-1994 材料： 45 钢技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定3）模架设计 上模座 根据零件尺寸查 GB/T2851.5 取 200x200x45，材料可以选用 Cr12MoV, 安装固 定按要求确定。 下模座根据零件尺寸查 GB/T2851.6 取 200x200x55，材料可以选用 HT400, 安装固定按 要求确定。 模柄 选用旋入式模柄。根据冷冲模

44、标准，选用：表 2.23 旋入式模柄摘自 JB/T7646.1-1994模柄 A50JB/T7646.1材料： Q235技术条件：按 JB/T7653-1994 的规定（4）导柱根据手册查 GB/T2861.6-81 取 A28h5x190。（5）导套根据手册查 GB/T2861.6-81 取 A28H6x100x110。4）定位装置设计 定位销根据冷冲模标准，选用适当尺寸的销：销 GB119-76 8h11x100销 GB119-76 8h11x50 材料： 35# 热处理 HRC28-38 压料板 尺寸根据零件要求和安装固定要求确定，材料可以选用 45#。 六角圆柱螺钉 根据冷冲模标准，选

45、用适当尺寸的六角圆柱螺钉： 螺钉 GB65-85M10552.3.8 确定压力机及模具的闭合高度的确定 1）根据设计前面的计算，应选取的压力机公称压力为F 压机 P= F 校+F= 308.46 KN 查有关资料可以选取压力机型号为开式双柱可倾压力机 JC23-35，其 最大封闭 高度： 280mm，封闭高度调节量： 60mm。2）模具的封闭高度 H在以下围： Hmax -5mm H 模 Hmin +10mm 275mm H模 230mm结论本设计课题是小角板零件落料冲孔复合模及弯曲模设计。小角板零件结构对称， 形状简单。 其制造过程包含落料冲孔和弯曲二道工序。 利用落料冲孔复合模和弯曲模 可得到的要求的制件。复合模结构紧凑，冲出的制件精度较高，生产效率较高，适合 大批量的生产，但模具的结构复杂，制造较困难。复合模按落料凹模安装的位置，可 分为顺装和倒装两种形式。 本设计中采用的是倒装复合模。 倒装复合模的凹模是装在 上模，其凸凹模装在模具下模座上。在模具设计部分，重点在于对凸模、凹模和凸凹 模的设计。在复合模的设计中，凸凹模是关键，设计时要确保凸凹模的强度，尤其要 注意凸凹模的最小壁厚； 在弯曲模设计部分， 重点在于凹模、 凸模的设计和回弹计算 和校核，设计时要确保弯曲处刃口的精度和垂