弹簧片冲压工艺及弯曲模具设计

PAGEPAGE50前言力的重要手段。模具已成为各种产品不可缺少的工艺设备。作为对所学专业知识的一次综合检测，为以后参加工作也将奠定坚实基础。治学态度，渊博的知识为我们树立了榜样，在此向她表示衷心的感谢！在论文的设计和写作过程中，得到同学的大力支持和协助，在此一并感谢！次毕业设计，为四年大学学习生涯划上一个完整的句号。目录前言 1绪论 6冲压技术理论概述 6全面推广CAD/CAM/CAE技术 6高速铣削加工 6模具扫描及数字化系统 7电火花铣削加工 7优质材料及先进表面处理技术 7模具研磨抛光将自动化、智能化 7冲压加工经济性分析 7提高模具标准化程度 7冲压件的成本分析 8零件工艺性分析及确定工艺结构方案 8产品零件图 8零件工艺性分析 8结构与尺寸 9精度 9材料 9确定冲裁工艺方案 9确定模具总体结构方案 10模具类型 10操作与定位方式 10卸料与出件方式 10模架类型及精度 10工艺计算 11排样设计与计算 11排样方法 11搭边值的确定 12送料步距与条料宽度计算 12材料利用率及排样草图 12冲裁力、压力机的选取及压力中心计算 13冲裁力的计算 13卸料力、推件力和顶件力 13压力机所需总冲压力的计算 14压力中心的计算 14压力中心的计算 14凸、凹模刃口尺寸计算 15卸料结构设计、弹性元件的选用和计算 19卸料结构设计 19弹性元件的选用和计算 19连续模的主要零件设计 20凸凹模结构设计 205.1.1凹模 205.1.2凸模 22定位形式与结构设计 24设计原则 24定位零件机构与应用 25结构件与安装 26凸模固定板 265.3.2模柄 265.3.3垫板 265.4模架 27对模架的基本要求 27模架形式 27导柱与导套 27模具闭合高度校核 28模具紧固件与自制零件选用 28模具紧固件的规格型号 28模具自制零件的材料及热处理要求 28压力机的选用与校核 29压力机的选用[8] 29冲压力和做功的校核

29弯曲模设计计算 30弯曲力的计算及压力机的选择 30弯曲力的计算 30弯曲用压力机的额定压力的确定 30弹簧片的回弹量计算 31弯曲模工作部分尺寸的确定 32凸模和凹模形状 32凸、凹模工作部分尺寸与公差 32凸、凹模间隙 33弯曲模的结构零件设计 346.4.1滑块 346.4.2斜楔 346.4.3顶件杆 346.4.4模柄 35弯曲模具弹簧结构及选用 35弯曲模整体模具结构 37弯曲模具工作过程 37弯曲模零件总体尺寸的确定 38模架零件尺寸 38紧固件选用 38模具自制零件的材料及热处理要求 39模具的装配 39模具装配的要点概述 39连续模的装配工艺 39装配前的准备 397.2.2 检查 407.2.3 确定装配方法和装配顺序 40方案二：进行冲孔落料的设计 41零件的冲裁工艺分析 41操作与定位方式 41卸料装置的设计 41工艺计算 418.5.1排样 41确定条料的宽度和纵向定距 42材料利用率及排样草图 42凸凹模刃口尺寸的计算 42冲裁力的计算 43模架的选择 438.9紧固件选用448.10压力机的选择 44两种方案的优缺点 45制造精度及使用寿命比较： 45模具的安装和调整 45其它方面比较 45总结 46参考文献 47致谢 48绪论冲压技术理论概述格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAECAD/CAM/CAECAD/CAMCAECAD/CAM/CAE现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需CAD电火花铣削加工数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的展。优质材料及先进表面处理技术、等)、等离子喷涂等技术。模具研磨抛光将自动化、智能化有质量监测控制系统。冲压加工经济性分析提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。冲压件的成本分析所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。也就是生产中的“最小最大”原则。在冲压生产中，保证产品质量，完成产品数量、品种计划的前提下，产品成本越低，说明企业经济效果越大。冲压件的制造成本为：CC C C (1)材 模 加式中 C——制造成本（费用；C ——材料费，包括原材料费、外购件费；材C ——加工费，包括工人工资、设备折旧费、车间经费等；加C ——模具费模材+C模+CⅠ冲压件生产成本是由固定下功夫。零件工艺性分析及确定工艺结构方案产品零件图图2.1 弹簧片冲压零件图冲裁工件是一种常见的弹簧片，其材料为60Si2Mn，厚度为0.5mm，工件需大批量生产，如图2.1所示。零件工艺性分析是相对的，它直接受到工厂的冲压技术和设备等因素的制约。结构与尺寸该零件结构简单，形状对称，尺寸较小，强度要求不高，外形简单。悬臂宽度10mm大于1.5t，最小孔径4mm大于t。适宜于冲裁加工。精度本次零件设计精度要求不高，图上所注尺寸公差无特殊要求，选取公差等级为IT14级，利用普通冲裁方式可达到要求。其模具制造精度也不高，能达到经济精度。查公差表可得各尺寸公差为：[10]280

mm

mm

mm140.43mm320.62mm100.360.52 0.62 0.74 0.36 0 0 0mm40.30 mm，170.43 mm。0 0材料优质弹簧钢60Si2M0.5mm5%此材料具有较高的弹性和良好的塑性，其冲裁加工性较好。确定冲裁工艺方案析如下：单工序冲裁——单工序弯曲，采用单工序模生产。级进冲裁——落料——弯曲，采用连续模与单工序模相结合生产。复合模——弯曲，采用复合模具及弯曲相结合生产。方案（1）模具结构简单，制造周期短，加工成本低。但需要五道工序、五套模工人操作。所以一般不予采用。方案通过设计合理的模具结构和排样方法可以达到较好的零件质量和避免模具强度不够的问题。同时又减少了一副模具，大大节省了成本。方案（3）时，才选用复合模具结构。而且制作的费用较高，一般不采用。凸凹模刃磨有时不方便，尤其是在凸凹模即冲裁，又成形的情况下。（1）生产效率较高，尤其能适合于在单机上实现自动化；（）（3）（4）的产品精度高，美观。位和固紧。使装配容易和装配精度容易得到保证。综上所述可知，宜采用方案2，在此冲件中，采用先完成冲孔压加强紧后冲孔用先在连续模中完成冲孔落料，最后弯曲成型的工艺方案。确定模具总体结构方案模具类型根据零件的冲裁工艺方案，优先采用级进冲裁模。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，且能降低模具成本，因此采用手工送料的方式。考虑零件尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向，侧刃定距的定位方式。为减小料头和料尾的材料消耗和提高定距的可靠性，采用双刃左右对称布置。卸料与出件方式考虑零件厚度较薄，采用弹性卸料的方式。为了便于操作、提高生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的出件方式。模架类型及精度1级精度的模架。工艺计算排样设计与计算排样方法无废料排样两大类。排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等。有废料排样有如下几种形式：角尺形等工件，采用直排会造成较大的材料浪费，可考虑选择斜排或对排。斜排斜排将时制模工作量增大。30%--50%也相差不大，但只实用于条料，不能用卷料。如下图所示三种排样方法：图4.1 直排、对角排、斜排16200mm217360mm217020mm2，为了节省材料并结合零件本身的形状，本排样采用直排法。搭边值的确定L有关。t＝0.5mmL＝80mm>50mmP60知：搭边值工件间a＝1.8mm，侧面a＝2.0mm[1]。又由于其为中碳1刚类型，由经验确定要乘以0.9的系数。所以实际搭边值工件间搭边值 a＝1.8mm×0.9＝1.6mm，侧面搭边值 a＝2.0mm×0.9＝1.8mm1送料步距与条料宽度计算A倍。查《冲压工艺与模具设计》P63，条料宽度按公式（2）计算[2]即L0式中L──条料公称宽度，mm；

[B2a1

2b]0

(2)B──垂直于送料方向的工件尺寸,mm；a ──侧搭边，mm；1b──侧刃切除的料宽，mm△──△为剪板机下料公差，△=0.5mm条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，剪裁时的公差整带分布规定上IA1.5mm，所以条料宽度L（80+2×1.8+2×1.5）00.5

=86.60 mm0.5送料步距 A=28+1.6=29.6mm材料利用率及排样草图通常以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示：＝S/S1

＝(S0

/LB)×100％ (3)式中 S1

──个步距内零件的实际面积；S──个步距内所需毛坯面积；0L──送料步距；B──条料宽度。经计算一个步距内弹簧片的实际有效面积S 约为1760mm2一个步距内所需1毛坯面积S0

为86.6×59.2＝5008.3mm2，如图4.2图4.2 弹簧片排样草图冲裁单件材料的利用率：35.6%因此选用卷料，采用单排排样，这样的材料利用率较合宜，且操作方便。冲裁力、压力机的选取及压力中心计算冲裁力的计算冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。其冲裁力F的计算公式为：F＝KLtτFN；Lmm；tmm；τMPa1.3在一般情况下，材料的σb≈1.3τ，为计算方便，也可用这个式子计算冲裁力： F＝Ltσb 弹簧片模具的冲裁力为：F＝Ltσb＝281.92×0.5×1300＝183248N(其中L=21.9×4＋100＋20+41.2+28+29.2=281.92mm)卸料力、推件力和顶件力从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力F ；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称推件力F推

卸；从凹模内向上顶工件或废料所需的力称为顶件力F顶

6。F、F与F卸 推

和冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状因素有关。在实际生产中常用以下经验公式计算：F K卸

F (5)卸F nK推

F (6)推式中 F──冲裁力

F 顶

F (7)顶K ──卸料力系数；卸K ──推件力系数；推K ──顶件力系数；顶n──梗塞在凹模内的冲件数（n＝h/t）h──为凹模直壁洞口的高度。F、F卸 推

与F4.1查取。当冲裁件形状复杂、冲裁间隙较小，润滑顶较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。表4.1卸料力、推件力和顶件力系数料厚料厚/mmK卸K推K顶0.5～2.50.025～0.060.050.06取K 为0.04、K 为0.05、K 为0.06卸 推 顶压力机所需总冲压力的计算采用弹压卸料装置和下出件模具：F FF F总 卸 推

(8)采用弹压装置和上出件模具时：F FF F总 卸 顶

(9)采用刚性卸料装置和下出件模具时：F FF总 顶

(10)弹簧片模具采用弹性卸料，其所需总压力为F FF总 卸

F＝1.1×F＝201572N＝201.5KN推压力中心的计算压力中心的计算模具的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机的滑块中心线重合，以使平稳工作，减少导向磨损，提高模具及压力机的寿命。图4.3 压力中心坐标系选取如图4.3所示的坐标系。因为三个工位均是对称分布的，所以其Y坐标为0，X坐标，三个工位的中心分别为（0，0（29.6，0（59.2，0）即X＝0X1 2

＝29.6，X3

＝59.2，三个工位的对应长度是l

＝186.72mm，l1 2＝69.2mm，l ＝87.32mm3按《冲压工艺及模具设计》P103式（3.25）计算压力中心lxx 1 1

lx2

Lln

xn 0 ll1 2

Llnx＝29.669.259.287.32=21.028mm0 186.7269.287.32（21.02，0）凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模加工方法一般分为两种：凸、凹模分开加工法，当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简便，成本低廉。凸、凹模配合加工法，采用配做法制模时，配做件的最后精加工要等基准凹模在磨损后基本不变的尺寸。如图，其中尺寸abc对于凸模来说属于第二类尺de对于凸模和凹模来说都是属于第三类尺寸。尺寸的计算方法：

图4.4复杂形状冲裁件的尺寸分类第一类尺寸＝(冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸－x△)△ (12)0第二类尺寸＝(冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸＋x△)0(1/4)

△(13)第三类尺寸＝冲裁件上该尺寸的中间尺寸±(1/8)△ (14)对于该工件来说，在连续模中完成的工步是冲孔，落料，该工件精度无特殊要求，根据工件公差等级取为IT14实际刃口尺寸配双面间隙0.04mm。零件图的尺寸为：图4.5零件图情况分类计算：凹模磨损后增大的尺寸，查《中国模具工程大典第4卷模具工程大典》P273，按照公式（4.14）计算[3]：Dd

(DX)

σd 0

（14）尺寸R 28 00.52

磨损后增大，查表X=0.5D(DX)

σ =(280.5

0.52/4

= 27.74 0.13dd 0 0 0d尺寸R 40

00.62

磨损后增大，查表X=0.5D(DX)

σ = (400.5

0.62/4

=39.69 0.16dd 0 0 0d尺寸80 00.74

磨损后增大，查表X=0.5D (DX)d

σ = (800.5d0d

0.74/40

= 79.63 0.190尺寸10

00.36

磨损后增大，查表X=0.75D(DX)

σ = (100.75

0.36/4

=9.73 0.09dd 0 0 0d冲孔时，把凸模尺寸换算到凹模的尺寸计算，由于先做凹模，凸模是按凹模以一定的间隙配制的，所以凹模公差δ 也要比较小。凹凹 即δ ＝δ －△Ｚ＝1/4△－(Zmax－Zmin)凹 由图4.6中可以得到换算后凹模的基本尺寸与公差图4.6冲孔，将凸模尺寸换算到凹模的计算图即 d ＝(d

－δ δ

（16）凹 min

min 凹0冲孔凹模、落料凸模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边由

＝0.04mm，△Z＝Z

＝0.02mm大批量生产、且工作max

min

max

min精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。

＝(d

＋x△＋Z

－δδ凹计算凹 min

min 凹 0尺寸R14 0.43磨损后减小，查表X=0.750δ＝δ－△Ｚ＝1/4△－△Ｚ=1/4×0.43-0.02=0.09凹 凸d ＝(d＋x△＋Z－δδ凹凹 min

min 凹 0＝（14+0.75×0.02+0.04-0.09）0.09=13.970.090 0尺寸R32 0.62磨损后减小，查表X=0.50δ＝δ－△Ｚ＝1/4△－△Ｚ=1/4×0.62-0.02=0.153凹 凸d＝(d＋x△＋Z－δ)δ凹凹 min

min 凹 0＝（32+0.5×0.02+0.04-0.153）0.150尺寸R10 0.36磨损后减小，查表X=0.750

0.150δ＝δ－△Ｚ＝1/4△－△Ｚ=1/4×0.36-0.02=0.07凹 凸d＝(d＋x△＋Z－δ)δ凹凹 min

min 凹 0＝（10+0.75×0.02+0.04-0.07）0.070

0.070

=(d

＋x△＋Z

)/4计算：凹 min

min 0尺寸R4 0.3磨损后减小，查表X=0.50d＝(d

＋x△＋Z

)/4=（4+0.5×0.3+0.04）0.08=

0.08凹 min

min 0 0 0凹模磨损后不变的尺寸，按公式尺寸R17 0.43磨损后不变的尺寸0

(dX)1/8计算：dd (dX)8=(170.50.43)0.431/8=17.220.05凹侧刃孔尺寸可按公式d凹

(dX)δd计算，取δ0

=0.02则dd (dX)δd凹 0

(29.60.50

29.620.0200.02mm的一般能达到的加工精度T10A。卸料结构设计、弹性元件的选用和计算卸料结构设计置可分为固定卸料和弹性卸料两种：刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。结构简单，卸料力大。弹性卸料常用于冲裁厚度小于1.5mm的板料，由于压料的作用，冲裁件平整。本设计零件厚度为0.5mm，零件精度要求不高，所以采用弹性卸料。固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模厚度的3mm0.2～0.5mm，厚料与硬料可取大植。则厚度H

＝0.8×H固

＝0.8×18＝14.4mm,因为冲裁件为材料为60Si2Mn，厚度为凹0.5mm

＝14mm。固卸料板凸台的高度：（0.03～0.50）mm＝4mm弹性元件的选用和计算0.8mm125～200具工程大典》P574H＝14mm。卸料弹簧的选用：N，2～44根据卸料力F预

＝F/N＝0.04F卸

/4＝18324N （4.16）根据极限工作压力F大于预压力F，一般可以取F＝（1.5～2）F极 预 极 预根据弹簧压力与其压缩量成正比的特征，计算弹簧的预压量h ，预h ＝F×h /F预 预 极

＝0.5h极

（4.17）式中h极

──弹簧极限压缩量（mm）h ──弹簧的预压力（N）预F──弹簧极限工作负荷（N）极选用弹簧长度确定: LR18×12×80(GB/T2089—1994),h不超过弹簧允许的极限工作负荷的压缩量h极

即满足h ≥h＝h ＋h极 预 x

＋h＝80+1.5+10＝91.5mm （4.18）m式中 hxhm

──卸料板的工作行程（mm，──凸模的刃磨量，一般取4～10mm冲孔落料凸模长度L应根据模具的结构确定，据《冷冲模设计》P99公式知，凸模长度L凸

的计算公式为：L =H+H凸 1 2

+H－0.2mm （4.19）3式中 H1

──凸模固定板厚度，mm；H──弹压卸料板厚度，mm；2H──预压状态下卸料弹簧的长度,其长度为(0.85～0.9)H；3 30.2──附加厚度，凸模缩进卸料板的距离.0.8～116mm0.30.2mm.L =H+H凸 1 2

+H－0.2=16+14+27－0.5=56.5mm3连续模的主要零件设计凸凹模结构设计凹模类型凹模型孔侧壁形状形状有两种：本，在此处暂不采用。t≤1mmh＝4～5mm，b，b＝0.5～1mm。所以取h＝4mm，b＝1mm。如图4.1所示

图5.1 凹模型孔侧壁形状凹模厚度：H＝Kb（须≥15mm） （5.1）凹模壁厚：C≥（1.5～2）H（须≥30～40mm） 式中 b──冲裁件最大外形尺寸，b＝80mm；K──K＝0.2，则：H＝Kb＝0.2×80＝16mm，凹模壁厚：C≥（1.5～2）H＝27～36mm，沿送料方向的凹模型孔壁间最大距离为：b＝3×28+1.6×2＝87.2mm垂直送料方向的凹模型孔壁间最大距离为：l＝80+2×1.8+6×2＝95.6mm5.2l×b74mm×95.64mm。l，使压力中心对于l处于对称位置，即以压力中心到矩形左l与宽度b分别为：L＝95.64mmb＝（74-21.03）×2＝105.94mm其面积分布情况如图5.2所示：3

图5.2 凹模有效面积从凹模有效面积矩形l×bC30mmL×B凹模长度L： L＝95.6+2×30＝155.6mm凹模宽度B： B＝105.94+2×30＝165.94mm16016018mm，采用整体式的凹模结构。凸模凸模的设计原则为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都须满足如下三个原则：① ② 从固定板中拔出。③ 防止转动凸模的结构形式5.3图5.3冲孔落料凸模冲孔凸模采用标准A型的圆凸模。(3)固定方式

图5.4圆形冲孔凸模长度为25mm，另一端要要处于软态，便于与固定板进行铆接，为了铆接其总长要增加1mm，其配合为过渡配合，间隙为H7/m6。其结构形式5如图所示：铆翻后磨平图5.5铆接结构图H7/m6。凸模固定板内凸模的固定方法通常时凸模压入固定板内。（4）受力校合计中圆形冲孔凸模断面面积最小，故只对其进行校核。承压能力校验：

σ P[σ压 F

] （5.3）对圆形凸模，Pπdtτ，代入上式可得d 4τ

（5.4）式中 P──冲裁力

t [σ ]压F──凸模最小断面面积，mm2d──凸模直径，mm；t──毛料厚度，mm；τ──毛料的抗剪强度，MPa；[σ ]──凸模材料的许用压应力，MPa。压其中d 4＝20，查《冲压模具与制造P103表9-9，

]1000~1600MPa，t 0.5 压取1000MPa，τ＝706Mpa，则：4τ 4706

2.8620（5.5）

[σ ] 1000压所以σ压

P[σF

]成立，即该冲孔凸模承压能力足够。定位形式与结构设计设计原则定位支承点和支承面，定位至少有三个支承点（通常采用支承面向点（有时可采用导向面）及一个定程点（有时可采用定程面向点之间应有足够的距离，以保证坯料及条料的定位精度和稳定。处理好粗定位与精定位的关系，多工位级进模等在多工序联合冲压时，往往设有初始定位（粗定位）和最终定位（精定位）工序的定位形式应力求一致，粗定位要服从精定位，以防止相互矛盾。多工序冲压各工序冲压基准，冲压件的全部工序应保证定位基准统一的原注意定位机构不应被废料堵塞或卡住，以保证冲压的安全和可靠性。定位零件机构与应用0.5mmH＝4m。模具导料板之间的距离按下式A＝B+b （5.6）0式中 B──条料公称宽度mm；b──条料与导料板间的间隙mm；0A＝B+b＝86.6+0.5＝87.1mm0（3）侧刃定距

图5.6导料板于手工送料，也适合于自动或半自动送料。1.5mmIA6mm,29.6mm的精度。结构件与安装凸模固定板本上是一致的，型孔的位置应当与凹模的型孔位置协调一致。60%～80%，20mm。160mm×160mm×20mm。固定板内形尺寸则根据凸模形状确定。凸（H7/m6模柄模柄是连接上模与压力机的零件。此处选用压入式模柄，它与上模座孔采用H7/m6钉直径为φ6，dφ50。d＝50mm，L＝105mmA5.7图5.7 模柄A50×105垫板6～10mm。在此确定垫板的外形尺寸为160mm×160mm×8mm。垫板的材料一般可选45钢，热处理硬度取43～48HRC。模架模架是由上下模座、模柄及导向装置(最常用的是导柱、导套)组成。确选用。对模架的基本要求要有足够的强度与刚度；柄要与上模座垂直等)；平稳和无滞住现象)。模架形式0.8mmH6/h50.8~1.4mmH7/h6H6/h5，L160mm，B160mm，H最大为200mm最小为160mm，下模座H上模座H

为160mm×160mm×45mm，2为160mm×160mm×40mm。1导柱与导套10~15mm，0.5~1mm132mm×160mm（GB2861.1-81）132mm×80mm228mm×160mm（GB2861.1-81）228mm×80mm模具闭合高度校核平面之间的高度。

是指模具在最低工作位置时上模座的上平面与下模座的下模具Hmax；Hmin。HHmaxHminHmin215mm。.其关系为：Hmin+10mm≤H≤Hmax－5mm。 (4.5)则代入数据得：Hmin+10mm＝170mm≤H≤Hmax－5mm＝195mm，加垫块满足要求。模具的其他外形结构尺寸也必须与压力机相适应。如模具外形轮廓平面尺寸与确的安装和正常使用。模具紧固件与自制零件选用模具紧固件的规格型号按确定的冲模形式及计算出的参数，从冷冲模标准中查出有关标准件。具体如下:销钉:2—Ф8×50GB119—862—Ф8×55GB119—862—Ф6×12GB/T119.1—20004—Ф4×15GB119—86螺钉:8—M12×45GB70—854—M4×8GB70—854—M6×15GB70—85模具自制零件的材料及热处理要求上、下模座：HT200模柄：45钢、垫板：45钢、凸模固定板：45导料板：45卸料板：45钢、43～48HRC凹模：T10A、60～64HRC凸模：T10A、58～62HRC压力机的选用与校核压力机的选用[8]170mm(冲模闭合高度J23—25其主要技术参数为：选择压力机的型号为开式双柱可倾式压力机：J23－25.它的主要技术参数如下：公称压力滑块行程250KN65mm滑块行程次数55/105次/min最大装模高度270mm连杆调节长度55mm模柄孔尺寸（直径×深度/mm）Φ50×70mm工作台尺寸(前后×左右)370×560mm电动机功率/KW2.2KW冲压力和做功的校核总冲压力201.5kN<公称压力250kNJ23—25Sg

=9且Fg

400KNFg0.4 0.428.3mmFg根据材料成型设备式（2-18）压力机的做功能力有：AA：A0.315F

＝0.315×250kN×11.32mm=382.1J（5.8）1 1 1 g 01而此时工件的变形功A/为：1AFs＝201.5kN×0.5mm＝100.75J （5.9）1因为A1

AJ23-251弯曲模设计计算弯曲力的计算及压力机的选择弯曲力的计算UU: Bt2σF : Bt2σ

(1.3:1.6)800.521300

9657:11886N （6.1）U rt 30.5p式中 B──弯曲线长度t──板料厚度（mm；σ──材料抗拉强度（MPa；br──弯曲凸模圆角半径（mm。p第二步是通过滑块向左压圆弧的弯曲，并施加校正力。由于采用侧压滑块的结构，侧压力是通过斜楔行块传递给滑块的，取斜楔的角度为60，故总弯曲力为：FU

'＝0.5×11886＝5943N顶件力或压料力对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力Fd

可近似取自由弯曲力F的z30％～80％，即：Fd

＝KFU

（6.2）式中 FuFd

──自由弯曲力──顶件力K──系数K0.2，所以Fd

＝KFU

＝0.2×11886＝2377.2N弯曲用压力机的额定压力的确定力限制在压力机额定压力的75%～80%，并据此确定压力机的额定压力。对于有弹性顶件装置的自由弯曲可按照F

:

F进行验算压 u F :

F＝1.2×（11886+5943）＝21394.8N （6.3）压 u J23—6.33。其主要技术参数为：公称压力：40kN滑块行程：40mm最大封闭高度：160mm封闭高度调节量：40mm模柄孔尺寸：φ30mm×50mm工作台尺寸（前后×左右：180mm×280mm工作台板厚度：35mm弹簧片的回弹量计算为了便于叙述将弹簧片的半径为的圆角分别称为大圆角和小圆角半径分别表示为R 和R 。由文献可知，弯曲回弹和曲率回弹量ρ表示。大 小 θ当R<(5～8)t(t为板料的厚度)时工件弯曲半径变化不大，只考虑角度的回弹。因R ＝3＜6t＝3mm,所以对弹簧片的小圆角仅考虑角度回弹，卸载后弯曲件的弯曲小角度发生变化，而弯曲半径的变化是很小的，可以不予考虑。计入曲率回弹补偿时板材弯曲凸模的圆角半径R 公式为：凸R 凸1

R3σRs

6810.0076

33.5Et 0.5（6.4）式中R──工件圆角半径,mm；σ──材料屈服应力，Mpa,sE──弹性模量，MPa；t──材料厚度，mm；3σs──简化系数；E

s＝0.0076。E大圆角曲率回弹量为：ρ

R －R大

＝68－33.5=34.5mma'r'

33.532又 由 公 式 a'r'ar （6.5）式中a──设计的凸模的中心角a──冲压得到弯曲中心角r──设计的凸模的半径

a 15.7or 68r'──冲压得到弯曲的半径由回弹前后的曲率半径算得大圆角的角度回弹量为θ1

＝16.30。根据弹簧片材料和小圆角尺寸，由表查的弹簧片小圆角的角度回弹为θ2

＝50，θθ1

θ2

16.30+50＝21.30R/t﹥5，R大须都考虑。

＝68>8t＝4mm,对大圆角的角度回弹和曲率回弹则必模具处于闭和状态下压在模具中的弹簧片尺寸，显然该工件的弯曲回弹簧量较R=19.5mm，21.3弯曲模工作部分尺寸的确定凸模和凹模形状（Φ27mm，取Φ30mm缩量40.6mm，工作时候总压缩量35.6mm，故圆柱的高度为50mm。第一次弯曲时候不会移动位置。凸、凹模工作部分尺寸与公差对于尺寸标注在外形上的弯曲件，应当以凹模为基准先确定凹模尺寸。（1）弯曲件为单向公差L0

时，凹模尺寸为1：3L(Ld

)δd4 0

（6.6）式中 Ld

──代表凹模尺寸（mm）L──代表弯曲件的基本尺寸──弯曲件尺寸公差δIT7－IT9d对于尺寸40.70.039mmL (L0.5)δdd 0

(40.70.50

39.390.039（mm）0对于尺寸19.53

0 mm0.523L (L )δd(19.5 0.52)0.03319.110.033（mm）d 4 0 4 0 0对于尺寸170.36mm1 1L (L )δd(17 0.36)0.01816.910.018（mm）d 4 0 4 0 0对于尺寸30 mm0.253 3L (L )δd(3 0.25)0.0142.9380.014（mm）d 4 0 4 0 0其加工尺寸如图6.1图6.1凸凹模的尺寸tt＜2mmr＝（3～6）tt＜2～4mmr＝（2～3）tt＞4mmr＝2tr2mm。凸、凹模间隙按《冲压工艺及模具设计》式（4.46）计算。Zt Ct （6.7）max式中 Z──单面间隙，mm；t ──材料最大厚度，mm；maxC──因数，参见《冲压工艺及模具设计》表5-10。由于b/H10/72C=0.05mmZ=0.5+0.05×0.5=0.525mm凸模尺寸按凹模配制，保证单面间隙值0.525mm弯曲模的结构零件设计滑块圆弧部位的弯曲成型。6.2滑块的右侧装有螺栓和弹簧，用于滑块的复位。图6.2滑块斜楔15mm，45mm。H7/r6斜楔与滑块之间可设置调整垫片。顶件杆前坯料采用孔套在定位销上定位。顶件块下部为圆柱形，并与凹模座相互配合，配合精度H7/h6，外径同时与圆柱型弹簧相配合。图6.3顶件杆模柄图6.4模柄6.4弯曲模具弹簧结构及选用本模具中采用的弹簧有凸模具背压弹簧、弹顶器弹簧和滑块复位弹簧。凸模的背压弹簧对弹簧的基本要求是：弯曲；凸模达到下止点时候才开始与凸模固定板有相对运动，这时才开始推动斜10mm，60，5mm，5mm。由于弹簧产生的弹力较大，而弹簧的尺寸又受安装空间的限制，因此只宜采用弹力较大的矩形弹簧。弹簧的选用步骤：根据极限工作压力F大于预压力F

，一般可以取极 预F

（取系数为2） （6.8）极 预根据弹簧压力与其压缩量成正比的特征，计算弹簧的预压量h ，预h ＝F×h /F极 极 预 预

＝0.5h预

（6.9）极式中 h极h预

──弹簧极限压缩量（mm）──弹簧的预压力（N）F──弹簧极限工作负荷（N）极由弹簧的其预压力至少为11886N，选用LR25×17.0×75，其压缩状态的力为72KN78.5KN，43.5mm，29.5mmh不超过弹簧允许的极限工作负荷的压缩量h极

即满足h ＝43.5≥h＝h ＋极 预

＝21.75+10＝31.75mmx式中hx

──凸模的工作行程（mm，h2～4mmm满足使用要求。弹顶器的压力要小于凸模的背压弹簧的力，只要能让定位装置上升即可，同时根据弯曲件尺寸要求并考虑凹模的强度，凸模从接触零件到弯曲成型需下行19mm。因此只宜采用弹力较小的圆形弹簧。选用LR25×17.0×75，其压缩状态的力29.5mm满足使用要求。20.16KN，25.2KN23.8mm，8.2mm，满足使用要求。弯曲模整体模具结构图6.5 模具结构图1.、模柄 2、螺钉 3、斜楔 4、挡销 5、滑块 6、弹簧7、弹簧 8、顶杆 9、弹簧 10、垫板11、小导柱 12、上模座13、凸模 14、定位销 15、凹模16、下模板17、下模座18、导板115mm，J11-1011012（定位销和螺钉图中未示出1113（H6/r513915119斜楔3采用铆接固定工艺，装配时将斜楔的底面铆开，然后磨平。导板1812165（H7/f651836815间隙配合H7/f6713弯曲模具工作过程模具工作过程如下：139212647158（左右两边极限位置和上极限位置5214139U8713139（模具装配时弹簧的预压变形除外。随着上模继续下行，凸模1393252513（2，工件最终成形。35，65（模具工作前的位置1391222137813弯曲模零件总体尺寸的确定模架零件尺寸模架是由上下模座、模柄及导向装置(最常用的是导柱、导套)组成：上模座：长×宽×高=170mm×250mm×35mm；下模座：长×宽×高1：Φ25mm×210mm1：Φ35mm×210mm2：Φ23mm×210mm2：Φ33mm×210mm紧固件选用按已确定的弯曲模形式及计算出的参数，从模具标准中查出标准件具体如下：销钉：2──Φ10×70GB119—862──Φ4×142──Φ8×45GB119—86GB119—862──Φ8×50GB119—862──Φ6×10GB119—86螺钉：4──M12×50GB70—764──M5×10GB70—764──M8×40GB70—76卸料螺钉：4──M8×60GB2867.5—1996模具自制零件的材料及热处理要求上、下模座：HT200导料板：45钢28～32HRC凹模：T10A60～62HRC凸模：T10A58～60HRC模柄：Q234A43～48HRC垫板：45钢43～48HRC模具的装配模具装配的要点概述模具总装配要点：装配基准件，以凹模组件为基准，首先安装固定凹模组件。安装固定凸模组件，以凹模组件为基准安装固定凸模组件。安装固定导料板，以凹模组件为基准安装导料板。安装固定乘料板和侧压装置。安装固定上模弹压卸料装置及导料销。自检，钳工试冲。检验。试冲。连续模的装配工艺装配前的准备通读模具图样，了解以下模具结构特点。工件排样方法为多排法；送料定距采用侧刃定距和挡块的作用形式；度的校正；连续模工件均为下出料；选用弹性卸料和压入式模柄结构。检查各零件是否已完成加工工序，并经检验合格，重点检查项目如下：1mm孔如无出模间隙，应由钳工研修成。凸模和凹模型孔间的间隙是否合理、均匀。确定装配方法和装配顺序组件装配用直接装配法装配模柄和凸模。分组装配的有凸模和模柄装配。装配前检确定装配基准选择凹模为基准件，先装配下模、再装配上模，最后装配卸料板等辅助零件。总装配①将凹模对正放置在下模座上，使两者中心线重合，划出陋料孔，按装配、调整要领，配做下模座的螺钉和销钉孔，装入螺钉和销钉。②将凸模组件装入凹模，配做上模做和凸模固定板上的螺钉孔，装入螺钉。和凸模固定板上的销钉孔，装入销钉。④将导板在凹模上安装合适后，固紧螺钉、钻、铰销孔，装入定位圆销。其他零件装配选用标准件，紧固和定位，包括卸料板、导料板、挡料销、承料板和其他零件，检验、试冲将装配好的模具安装在指定的压力机上，试冲合格后交付生产使用。试冲时重点检查各型孔与凸模的间隙合理和均匀、条料送料准确、可靠、无阻滞和落料件、冲孔废料下落顺畅。方案二：进行冲孔落料的设计零件的冲裁工艺分析IT14T=0.5mm65Si2Mn，材料的抗拉强度σ=1200Mpa。采用倒装复合模。b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hh＝t+0.5，t＝2+0.5＝2.5(mm),卸料装置的设计考虑零件厚度较薄，采用弹性卸料的方式。通过推板、推杆、推件板将冲件从落料凹模中自上而下推出，冲孔废料则直接由凸凹模孔中漏到压力机台面下。件的高度较大，只能有弹性卸料装置进行卸料。此副模具选用橡皮作为弹性元件，其具有承受复合较大，安全及安装挑战方便。聚氨脂橡胶的总压缩量一般≤35％，橡皮的高度和直径应当有适当的比例H＝（0.5～1.5）D，根据实验数据选取橡胶的高度为12mm工艺计算排样L本设计采用弹性卸料板，条料厚度t＝0.5mm，冲压宽度L＝80mm>50mm,查《冲压a＝1.8mm，侧面a＝2.0mm。又由于其为中碳刚1类型，由经验确定要乘以0.9的系数。所以实际搭边值工件间搭边值 a＝1.8mm×0.9＝1.6mm侧面搭边值 a＝2.0mm×0.9＝1.8mm1由分析得采用纵向送料，由前至后送料。确定条料的宽度和纵向定距a=2.0mma＝1.8mm,条料宽度计算：1式中 B──条料公称宽度

(8.1)

B[D2a1

Δ]0D──垂直于送料方向的最大尺寸,mm；a──冲裁件和条料搭边值，mm；1△──△为剪板机下料公差,B[D2a1

Δ]0

8021.90.50Δ

84.300.5由于复合模具精度要求，条料的宽度可适当大一些，取B＝85mm。材料利用率及排样草图通常以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率来表示：η＝S/S1 0

＝(S1

/LB)×100％ (8.2)式中 S1S0

──个步距内零件的实际面积；──个步距内所需毛坯面积；L──送料步距；B──条料宽度。经计算，一个步距内电缆接头的实际面积S1

约为1760mm2，一个步距内所需毛坯面积S0

＝B×L＝85×30＝2550mm2，材料利用率η＝69%。凸凹模刃口尺寸的计算1/4明相应凸模刃口基本尺寸，不注公差。其尺寸换算和连续模一样。冲裁力的计算65Si2Mn，材料的抗拉强σ=1200Mpa。bt=0.5mm,取K=1.3，经计算：F＝Ltσ＝281.92×0.5×1300＝183248N （8.3）b(其中L＝21.9×4＋100＋20+41.2+28+29.2＝281.92mm)从凸模上卸下板料所需的力称为卸料力F卸

；从凹模内向下推出工件或废料所需的