冲压模具设计说明书

湖南科技大学课程设计课程设计名称： 冲压模课程设计 学生姓名： 肖文杰 学 院: 机电工程学院专业及班级： 11材料成型及控制工程3班学 号： 110304019 指导教师： 刘筱 2014年12月29日目录TOC\o"1-5"\h\z一、 工艺分析 4\o"CurrentDocument"材料选择： 4力学性能： 4\o"CurrentDocument"结构分析： 5\o"CurrentDocument"弯曲回弹值计算： 6\o"CurrentDocument"减少回弹的措施： 6\o"CurrentDocument"二、 毛坯尺寸及力学计算 7\o"CurrentDocument"中性层位置： 7\o"CurrentDocument"毛坯长度计算： 7\o"CurrentDocument"弯曲力计算： 7\o"CurrentDocument"顶件力计算： 8\o"CurrentDocument"三、 冲压设备选择 9\o"CurrentDocument"四、 弯曲模工作部分尺寸计算 12凸模圆角半径： 12凹模圆角半径： 12凹模工作部分深度： 12\o"CurrentDocument"凸模和凹模之间的间隙： 13\o"CurrentDocument"刃口尺寸计算： 13\o"CurrentDocument"凸模、凹模横向尺寸制造公差： 14\o"CurrentDocument"弯曲方案选择： 15\o"CurrentDocument"部分零件设计： 16\o"CurrentDocument"五、总结 19参考文献 20摘要弯曲是将板料、棒料、型材或管料等弯曲成一定形状和角度的零件的一种冲压成型工序。采用弯曲成形的零件种类很多，常见有汽车大梁、自行车车把、门窗铰链、各种电器零件的支架等。本设计中的一些数据都是按照“冲压模具及设备”及“互换性与技术测量”上的表查得的标准数据，而图也是遵循“机械制图”上的标准画法画的。本设计以够用为准，着重的考虑它的应用性、实用性及综合性。本设计对冲压的工艺、模具的设计、材料的分析等都一一的进行了分析及介绍。根据考虑合理的工艺编制、实现高速化、自动化、提高材料利用率降低材料成本等一些因素，以降低冲压的成本及模具的费用，提高效率。根据企业要求及冲压成型工艺及模具设计的工程技术的要求，设计出企业所需要的、简单的、应用性好的模具模具及产品。由于编者的水平有限，因此书中存在一些错误和缺点，恳请读者进行批评指正。Bendingisplate,bar,pipematerialprofilesorbentintoacertainshapeandangleofstampingformingprocessofparts・Alotofbendingpartsusedinautomobilecrossbeam,types,bicyclehandlebar,doorhinge,variouselectricpartsarecommonsupportetc・・Somedatainthisdesignarethestandarddatainaccordancewiththe"dieandequipment"and"interchangeabilityandmeasuringtechnology"onthetablelookup,andthefigureisalsofollowthe"standardpaintingpaintingonthemechanicaldrawing"・Thisdesignissubjecttosufficient,emphaticallytheapplication,practicabilityanditsintegrated・Thedesignofthestampingprocess,diedesign,materialanalysisandsoonareanalyzedandintroducedinoneone・Basedontheconsiderationofprocessplanning,reasonabletorealizehighspeed,improvetheutilizationrateofmaterialtoreducethematerialcostandsomeotherfactors,inordertoreducethecostofautomation,anddiestampingcosts,improveefficiency.Accordingtobusinessrequirementsandstampingformingprocessanddiedesignoftheengineeringrequirements,designofmoldenterprisesneed,simple,goodapplicabilityandproducts・Theeditor'slevelislimited,sotherearesomemistakesandshortcomingsinthebook,askthereadercriticism・关键词AutoCAD、弯曲复合模、计算工艺分析图1-1零件图材料选择：零件选择Q345钢。Q345综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40°C以下寒冷地区的各种结构。力学性能：抗拉强度：490-620MPa，取500MPa屈服强度：345MPa抗剪强度：500MPa伸长率：三21%断面收缩率：三27%屈服强度：345MPa热处理工艺Q235钢用920°C水淬，硬度可以达到35〜43HRC（获得板条马氏体）而直接使用；Q345钢用830〜850C淬火+适当温度回火，进行调质处理，可获得更高的机械强度。结构分析：该工件结构简单，形状对称，适合弯曲。在弯曲时应有一定的凸凹模间隙，工件中对有标有尺寸精度的尺寸按照零件图的精度进行设计，对其他未标尺寸按一般精度设计，即按国际对非圆形工件精度等级去IT14级设计。工件弯曲半径是5mm，其最小弯曲半径查《冲压工艺设计及冲模设计》表4-2。取r=0.8t=0.8X1.2=0.96mm。由公式H〉R+2t得，min42〉5+1.2X2。可弯曲成功。该工件是一个弯曲角度为90°的四角弯曲件，所有尺寸精度均未标注公差，而当r/t〈5时，可以不考虑圆角半径的回弹，所以该工件符合普通弯曲的经济精度要求。排样方式：搭边值根据《中国模具设计大典》表19.1-17得，工件间的搭边：1.2mm工件与边缘搭边：1.5mm利用率为180X65/(180+2.4)X(65+3)=0.94利用率高，排样图如图1-2所示。图1-2排样图弯曲回弹值计算：回影响回弹的因素很多，如材料的力学性能，工件的相对弯曲半径r/t,弯曲中心角的大小，弯曲工件的形状，弯曲方式，模具间隙等。因此很难用精确的计算方法得出回弹值的大小，一般是按表格或图表查出经验数值，或按计算法求出回弹角后，再在生产实践中，试模修正。当弯曲件的相对半径r/t〈5-8时，属于小半径弯曲。当弯曲角度不是90o时，其回弹角的计算公式可用△a=a-F90Xa，且根据经验所得，一般在10%左右，故回弹90值取1o。减少回弹的措施：改进弯曲件的设计，采取适当的弯曲工艺，正确设计弯曲模具等都可减少回弹。二、毛坯尺寸及力学计算中性层位置：中性层的曲率半径公式如下：p二r+KtK为中性层位移系数，查《冲压工艺设计及冲模设计》表4-3，K=0.48。所以算出p的值为5.576mm。毛坯长度计算：L=L+H+4Xn(r+Kt)*2=180+42+4Xn(5+0.48X1.2)=298mm3落料冲裁力计算：F=kLtTK一般取1.3,t是抗剪强度，L是周边长度。T算得F的值为294KN。弯曲力计算：弯曲力指的是压力机完成预定的弯曲工序所需施加的压力，是选择压力机和设计模具的重要依据之一，所以必须进行计算，但要从理论上计算弯曲力是很复杂的，并且计算的值还不是十分的准确。因此，在生产中通常采用经验公式进行计算。弯曲力大小受到材料力学性能、弯曲件形状、毛坯尺寸、弯曲半径、模具间隙、凹模圆角支点距离、弯曲方式等多种因素影响。根据《冲压工艺设计及冲模设计》，公式如下：F=0.7kbt2O三(r+1)bF为自由弯曲力，b是弯曲件宽度，r是弯曲件内弯曲半径，Ob是材料抗拉强度，k为系数，一般取1.3。算得F的值为6869N。顶件力计算：一般顶件力为弯曲力的30%~80%，故，顶件力Fd=(0.3~0.8)X6869二(2060~5495)N弯曲力校正F=qAF为校正力，q为单位面积上的校正力，A为校正部分的投影面积。其中q查《冲压工艺设计及冲模设计》表4-4，取60。所以F=60X65X180=702KN三、冲压设备选择压力机的选择：在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的大小、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。1、所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力。2、压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的，张开高度因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离，导模板，或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成形零件的取出。3、所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。4、压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。在实际生产中，为了防止设备的超载，可按F$(1.6~1.8)F来估算压力机的公称压力F。可选取开式双柱可倾压力机。F=(0.5~0.8)F总 压力机可得F =15455N。压力机查《冲压工艺设计及冲模设计》表6.2-1，可选J23-3.15压力

机，具体参数如表3-1所示。表3-1压力机参数名称数值公称压力/KN31.5滑块行程/mm25滑块行程次数/min200最大圭寸闭咼度/mm120封闭高度调节量/mm25滑块中心至床身距离/mm90立柱间距/mm120工作台尺寸（前后）/mm160工作台尺寸（左右）/mm250工作台孔尺寸（前后）/mm90工作台孔尺寸（左右）/mm120工作台尺寸（直径）/mm110垫板尺寸（厚度）/mm30模柄孔尺寸（直径）/mm25模柄孔尺寸（深度）/mm40滑块底面尺寸（前后）/mm90滑块底面尺寸（左右）/mm100床身最大可倾角/45o模架选择：根据之前的计算和零件尺寸，选用铸铁模架，滑动导向的对角导柱模架。模座对角中心线有前、后导柱。冲压时受力平衡，上模座沿导柱运动平稳。使用面广，常用于级进模和复合模，凹模周界范围(mm)：315X250。四、弯曲模工作部分尺寸计算凸模角半径：凸模角半径：当工件的相对弯曲半径不小于r时，凸模圆角半径一般取弯曲min件的圆角半径。如因弯曲件的结构需要，出现弯曲件圆角半径小于最小弯曲半径(r<r)时，则首次弯曲时凸模圆角半径应大于最小弯min曲半径，即r>r，然后应整形工序达到所需弯曲半径。当弯曲件的min弯曲半径较大时、精度要求又高时，还应考虑工件的回弹，凸模的圆角半径应进行修正。凹模角半径：凹模角半径：凹模圆角半径大小对弯曲力和工件质量都有影响。凹模圆角半径过小，则坯料弯曲时进入凹模阻力增大，工件表面会产生擦伤或压痕；凹模圆角半径过大，会影响坯料定位准确性。凹模两边圆角半径要一致，以免弯曲时工件产生偏移。在生产中，凹模圆角一般取决于弯曲件材料厚度。本设计材料厚度1.2mm，则r=(3~6)t,算得r=(3.6~7.2)ddmm。凹模工作部分深度：这个深度要适当。若过小，则工件弯曲成形后回弹大，且直边不平直；若深度过大，则模具材料消耗大，且压力机需要较大行程。凹模深度大于零件高度的差值m,查《冲压工艺设计及冲模设计》表4-8得m=4mm工作部分深度L=20mm，查《冲压工艺设计及冲模设计》表4-9O所得。凸模和凹模之间的间隙：间隙值对弯曲件质量和弯曲力有很大影响。间隙值过小，则弯曲力增大，同时零件直边的料厚将减薄和出现划痕，从而降低凹模使用寿命；间隙值过大，则弯曲件回弹增加，从而降低了零件的制造精度。间隙值公式：Z=t+ntmaxt为材料厚度的最大尺寸，n为间隙系数。maxn查《冲压工艺设计及冲模设计》表4-10得，n=0.07mm。算得Z=1.284mm刃口尺寸计算：冲裁件的尺寸精度取决于凸模与凹模的刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸模与凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确的确定刃口部分尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑下述原则：落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损在设计凸凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值，对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。在确定模具刃口制造公差时要既能保证工件的精度要求。又能保证有合理的间隙数值。工件尺寸为245.64mm，则有D=(D 6=(245.64—0.5X0.2)o.o3=245.54o.o3mm凹max 凹0 0 0D=(D—x^—Z)o=(245.64—0.5X0.2—0.132)omm凸max min—6凸 —0.02其中凸、凹模制造公差如表4—1所示表4—1凸、凹模制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差W180.020.02>18-300.020.025>30-800.020.03Z值查《冲压工艺及冲模设计》表3—4。凸模、凹模横向尺寸制造公差：弯曲件取标注内形尺寸，模具制造公差选IT9，具体查《冲压模具设计指导》表6.3—1.凸模：Lp=(L+0.25A)-卜pLp=(70+0.25X0.2) =700.05mm—0.74 —0.69凹模：Ld=(Lp+2Z)+°d弯曲件宽度公差值如表4-2所示Ld=(70+2X1.284)+0.74=730.308mm-0.432表4-12宽度公差材料厚度/工件公差<1<0.161~2<0.202~4<0.24弯曲方案选择：图4-1为一次弯曲成形的复合弯曲模结构，是将两个简单模复合在一起的弯曲模。凸凹模1即是弯曲U形的凸模又是弯曲四角形的凹模。弯曲时先由凸凹模1和凹模2将毛坯弯成U形，然后凸凹模继续下压与活动凸模3共同作用，将工件弯曲成四角形件。3.图4-13.图4-1凹凸模结构图至于取件方式，由于零件只需弯曲成形，壁厚很薄，不需要设置额外的取件装置，手工取出即可。部分零件设计：导柱设计