U形件冲孔落料弯曲级进模设计解析

1、 常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学 号： 系 部： 模具技术系 专 业： 模具设计与制造 题 目： U形件冲孔、落料、弯曲级进模设计 指导者： 评阅者： 2011年4月 毕业设计（论文）中文摘要 该文阐述了U形件冲孔、不完全落料、弯曲、完全落料的冲压模具设计过程。通过对制件进行冲压工艺性分析，综合考虑了产品质量要求和生产实际，确定了最佳工艺方案为冲孔-不完全落料-弯曲-完全落料，并对模具总体结构进行设计和分析论证。对工艺参数进行精确详细的计算，正确的选择了压力设备，并对冲模零件进行设计。设计过程中有效利用了冷冲模国家标准和典型组合，提高了模具设计效率，适应了当代模具设计要求；最

2、后对主要模具零件的加工工艺过程及装配工艺也进行了介绍。 整个过程采用 AutoCAD 软件绘制模具的二维装配图和零件图，然后利用UG 软件进行冲压模具设计,设计全部模具零件,完成装配。 关键词：级进模 多工位 AutoCAD 装配 目录1 引言12 工艺分析22.1精度分析32.2材料分析32.3结构分析33 工艺方案的确定34 冲孔落料工作部分工艺设计 4.1毛坯展开尺寸计算44.2排样 44.3材料的利用率64.4计算冲压力74.5计算压力中心74.6 压力机的初选择 84.7凸凹模刃口尺寸计算8 5 弯曲模工作部分工艺计算5.1凸模圆角半径105.2凹模的圆角半径105.3凹模深度105

3、.4凸、凹模间隙105.5凸凹模横向尺寸及公差115.6模架的选择125.7其他主要零部件的设计参考文献12引言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许

4、多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义

5、和紧迫性。2工艺性分析工件图 材料：08钢 厚:1.52.1精度分析尺寸精度完全由弯曲工序得到的尺寸有30、60、80，都未注尺寸公差，属于未注公差尺寸，精度很容易达到要求。由冲裁工序得到的尺寸有15，尺寸为自由公差，精度很容易达到要求，但可能会受弯曲工序的影响。角度精度角度也未标注公差，属于未注公差尺寸，所以该零件的角度精度要求不高，很容易达到要求。2.2 材料分析该材料采用08钢，具有良好的冲压成形性能。因此，该工件可用冷冲压加工成形。2.3结构分析零件外形结构简单对称，对冲裁加工较为有利。该零件的最小弯曲半径为3.5，而08钢冷作硬化状态的最小的圆角半径为0.4t0.4×3.5

6、1.4，因此，该零件弯曲半径，所以弯曲时不会有裂纹，弯曲后也不用整形。 3确定工艺方案制成该零件所需的基本工序为冲孔、落料和弯曲。零件上的孔，尽量在毛坯上冲出，以简化模具结构，便于操作。而零件上的15孔的边缘到弯曲中心的距离为17.5，大于1.0t(3.5)，弯曲时不会引起孔变形，因此15孔可在压弯前冲出，冲出的15孔可以做后续工序定位孔用。因此完成该零件的弯曲成形，可能的工艺方案有以下几种。方案一：冲15孔落料与弯曲复合级进模方案二：冲孔落料（不完全）弯曲落料（完全）级进模方案三：冲15孔落料与弯曲复合两副模具方案四: 冲孔与落料复合弯曲两副模具方案五：冲孔落料弯曲三套模具在上述列举的方案中

7、，各方案的优、缺点如下：方案一优点：只需一副模具， 工序集中，生产效率高，工件的回弹易于控制，第二道工序可靠第一道工序中的15定位，尺寸和形状准确，表面质量高。缺点：模具结构复杂，安装、调试、维修困难，制造周期长。方案二优点：只需一副模具，生产效率高，模具寿命长。缺点：模具安装、调试、维修困难，精度稍低。方案三优点：工序集中，由一副模具完成所有工序，生产效率高。缺点：模具结构复杂，制造周期长。方案四优点：模具结构简单。缺点： 需两套模具，生产效率低，零件精度稍差，难以满足零件年产量的要求。 方案五优点：模具结构简单，制造简单，寿命长。缺点：需三套模具，工序分散，生产效率低。综上所述，考虑到零件

8、较简单，为保证各项技术要求与精度要求，采用方案二。其工序如下：冲孔落料（不完全）弯曲落料（完全）级进模4冲孔落料工作部分工艺设计4.1 毛坯展开尺寸计算r3.5 0.5t0.5×1.57.5 r0.5t 弯曲变形时不仅制件的圆角变形区产生严重的变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，故应按变形前后体积不变条件确定坯料长度。U形件的坯料展开尺寸为LZl1l2l30.6t5728.528.50.6×1.5114.94.2排样 模具采用导料板导料，查表得工件与工件之间的搭边值为1.8，工件与侧边之间的搭边值为2，根据零件形状，采用直排的方式，零件可能的排样方式有如下所示两种。（a

9、）(b)现选用1500×1000的钢板，则需计算采用不同裁剪方式时，每张板能裁出的零件总个数。1）裁成宽84、长1000的条料，则一张板能出的零件总个数为×17×81362）裁成宽84、长1500的条料，则一张板能出的零件总个数为×11×121323）裁成宽118.9、长1000的条料，则一张板能出的零件总个数为×12×121444)裁成宽118.9、长1500的条料，则一张板能出的零件总个数为×8×18144显然，第三、四两种裁剪方案的利用率高，采用第三种裁剪方案，即裁剪成宽118.9、长1000的条料

10、。具体排样图如下：为了简化模具结构，提前把板裁成114.9宽，整体考虑模具结构，具体排样如下：4.3 计算材料的利用率一个步距内的材料利用率为1×100%91%整张板料的材料利用率为2×100%86.55%4.4冲压力的计算完成该零件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力及卸料力、推件力组成。1） 冲裁力的计算公式为F冲KLt式中 K系数，K1.3 L冲裁周边长度（） 材料的抗剪强度（Mpa）由模具设计指导书上的表4-12查得 300Mpa,零件的落料周长为 （114.9+80+3+114.9）×2625.6，冲孔周长为2r（2×3.14×7.5）47.

11、1，厚度t为1.5，则所需冲裁力为 F落1.3×625.6×1.5×300N844.56kN F孔1.3×47.1×1.5×300N28kN F冲872.56 kN2） 弯曲力的计算，采用校正弯曲由文献2校正弯曲力F弯的计算公式为 F弯Ap式中 A变形区投影面积（2） P单位校正力（Mpa），查文献2表4-13单位校正力p值取80Mpa。 F弯2×5×80×80N64kN3） 卸料力F卸和推件力F推由文献2卸料力、推件力的计算公式 F卸K卸F冲 F推nK推F冲式中K推、K卸系数，由冷冲压技术教材表3-19

12、卸料力、推件力和顶料力的系数，得K推0.055 K卸0.05 n为卡在凹模直壁洞口内的制件数，一般卡35件，该例取n5。 F卸0.05×256 kN12.8 kN F推5×0.055×256 kN70. 4 kNF F冲 F弯F卸F推(872.566412.870.4)kN1019.76kN4.5初选压力机查文献2表1-8开式双柱可顷压力机部分参数，初选压力机型号规格为J23-125。主要技术参数如下： 公称压力 1250kN 滑块行程 140 行程次数 50/min 封闭高度调节度 120 滑块中心到床身的距离 120 工作台尺寸 970（前后） 650（左右）

13、 工作台孔尺寸 460（前后）250（左右）340（直径） 立柱间距离 460 模柄孔尺寸 30×95 工作台板厚度 1204.6计算压力中心 该零件图形规则，上下、左右对称，根据作图法求压力中心，建立如下图所示指教坐标系。很显然，该零件的压力中心为（201.5，57.45）。4.7凸、凹模刃口尺寸的计算根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开制造法。零件尺寸全委自由公差，按IT14来计算由教材公差与测量查得各尺寸的上下偏差为80 0 -0.74、114.9 0 -0.87、15 +0.43 0、3 0 -0.25、34.75 0 -0.62、40 0 -0.62落料件尺寸的基本计算公

14、式为 DA（DmaxX）+A 0 （2-1） DT（DAZmin） 0 -T （2-2） 尺寸80 0 -0.74，由教材冷冲压技术查得该零件凸、凹模最小间隙Zmin0.132，最大间隙Zmax0.240；凸模制造公差T0.020，凹模制造公差A0.030。将以上各值代入TAZmaxZmin校验是否成立。经校验，不等式成立，所以可代入式（2-1）和式（2-2）计算工作零件刃口尺寸。由冷冲压技术表3-7查得系数X为0.5。 DA1（800.5×0.74）+0.030 079.63+0.030 0 DT1（79.630.132） 0 -0.02079.498-0 -0.020尺寸114.

15、9 0 -0.87，查得 Zmin0.132 Zmax0.240 T0.025 A0.035 X0.5，经校核，满足要求。 DA2（114.90.5×0.87）+0.035 0114.465+0.035 0 DT2（114.4650.132） 0 -0.025114.333 0 -0.025尺寸3 0 -0.25，查得x=0.75，T 0.02，A 0.02，Zmin0.132DA3（30.75×0.25）+0.02 02.8125+0.02 0 DT3（2.81250.132） 0 -0.0202.6805 0 -0.020尺寸37.45 0 -0.62，查得x=0.5，

16、T 0.02，A 0.03，Zmin0.132DA4（37.450.5×0.62）+0.03 037.44+0.03 0 DT4（37.440.132） 0 -0.02037.308 0 -0.020尺寸40 0 -0.62，查得x=0.5，T 0.02，A 0.03，Zmin0.132DA5（400.5×0.62）+0.03 039.69+0.03 0 DT5（39.690.132） 0 -0.02039.558 0 -0.020冲孔件的基本公式为 dT（dminX） 0 -T dA（dminZmin）+A 0尺寸15+0.43 0查得Zmin0.132 Zmax0.24

17、0 T0.020 A0.020 X0.5，经校核，满足要求。 dT（150.5×0.43） 0 -0.02015.215 0 -0.020 dA（15.2150.132）+0.020 015.347+0.020 05 弯曲部分的设计与计算 5.1 凸模圆角半径 当工件的相对弯曲半径rt较小时，凸模圆角半径rT取等于工件的弯曲半径，但不应小于冷冲压技术表4-2所列的最小弯曲半径值。当rt10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径加以修正。本题中rt2.310，所以rT取3.5。5.2凹模圆角半径 凹模圆角半径不能过小，以免擦伤工件表面，影响冲模寿命。凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料

18、会发生偏移。rA值通常根据材料厚度取为 t2时 rA（36）t本题中t1.52 则rA（4.59），取6。5.3 凹模深度 凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才使直边全部进入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出现，对压力机是很不利的。凹模深度过小，可能造成弯曲件直边不平直，降低其精度。因此，凹模深度要适当。 本题中弯曲件的弯曲高度较大，而且平直度要求不高，由冷冲压技术表4-12查得，l020。5.4凸凹模间隙 对于U形件弯曲模，应选择适当的间隙。间隙过小，会使工件弯边厚度变薄，降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙过大，则回弹大，降低工件的精度。U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般按下式计算：ZtmaxCttCt式中 Z弯曲模凸凹模单边间隙 t工件材料厚度 材料厚度的正偏差 C间隙系数，可查冷冲压技术表4-14，得C0.10。 Z1.50.10.10×1.51.75 取单边间隙为1.755.5凸凹模横向尺寸及公差 弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形成有关。一般原则是：当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，当工件标注内行尺寸时，应以