支架弯曲级进模设计(冲压课程设计说明书)

1、目录1 序言 . .12 工艺设计 . .22.1工艺性分析 .22.2冲压工艺方案的分析与制定 .22.3工艺计算 . .32.3.1弯曲件展开尺寸的计算 .32.3.2冲压工艺力的计算 .42.4排样设计及材料利用率 .53 模具的结构形式及工作零件设计 .63.1模具总体结构形式 .63.2弯曲工作零件的设计 .63.2.1凸模与凹模的圆角半径、凹模深度和间隙 .63.2.2弯曲凸模和凹模的刃口尺寸 .73.2.3弯曲凸模和凹模结构设计 .73.3冲裁工作零件的设计 .83.3.1冲裁凸模和凹模的刃口尺寸 .83.3.2冲裁凸模和凹模的结构设计 .93.4模具其他零件的设计 . .113

2、.4.1模架的选择 . .113.4.2凸模固定板 .113.4.3凸模垫板 .113.4.4冲孔凹模固定板 .123.4.5定位装置的设计 .123.4.6卸料板 .123.4.7紧固件及其它零件的选用 .133.4.8弹性元件的选用 . .134 冲压设备的选择和校核 .155 模具工作过程 . .166 设计总结 .17参考文献.181 序言模具做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。 采用模具生产制品和零件， 具有生产效率高， 可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模

3、具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工； 能制造出其它加工工艺方法难以加工、 形状比较复杂的零件制品； 容易实现生产的自动化的特点。设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、 生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。 在进行模具设计时， 必须清楚零件的加工工艺， 设计出的零件要能加工、 易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。本次设计了一套弯曲模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲裁力、顶件力、卸料力和弯曲力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选

4、择所需设计的模具。得出将设计模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在设计说明书的第一部分，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。 再进行弯曲工艺力的计算和弯曲模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。 最后为主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具零件图的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。2 工艺设计冲压件的工艺性是指冲压件对冲裁工艺的适应性。一般情况下对弯曲件的工艺性影响最大的是制件的结构形状，精度要求，形位公差及技术要求。 良好的结构工艺性应保证材

5、料消耗少，工艺数目少， 模具结构简单而寿命高， 产品质量稳定，操作简单。通常对工件的工艺影响最大的是几何形状尺寸和工艺要求。2.1 工艺性分析图 2-1 零件图（ 1）结构工艺性 冲裁件工件形状简单，结构对称， 没有复杂曲线，无悬臂、凹槽， 20孔径、孔边距均大于 1.5t ，可直接冲出。工件 r/t=3/3=1,3由表 4-2（垂直于纤维）查得：rmin =0.8t ，能一次弯曲成功。工件弯曲边高（ 2）精度 该零件尺寸精度均为未注公差普通冲裁可以保证。 弯曲部分为90°弯曲件当 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精度要求。冲裁件的圆角半径 R=

6、3>0.5t=1.5 ，故冲裁件的尺寸满足要求。制件的直边高度达到了 30mm，满足要求。（ 3）材料 Q235 是常用冲压材料，主要性能为：s=235MPa，b=420Mpa，=360MPa，延伸率为 30%，具有良好的综合冲压性能。综上所述，该零件具有良好的冲压性能，适合冲压加工。2.2 冲压工艺方案的分析与制定（ 1）方案一，采用分步加工法，一副冲裁模和一副弯曲模，冲裁模为倒装复合模冲出弯曲毛坯件, 弯曲模为自由弯曲。（ 2）方案二，采用分步加工法，一副冲裁模和一副弯曲模，冲裁模为级进模冲出弯曲毛坯件，弯曲模为自由弯曲。（ 3）方案三，采用级进模加工，模具一次行程中完成冲孔、落料和

7、弯曲三道工序。模具设置三个工位，第一工位冲孔，第二工位为空工位做定位用，第三工位完成切断、弯曲两道工序。由于板料选纵切钢带而工件上有个 20孔，冲压加工需要冲孔、 切断和弯曲三道工序。方案一和方案二都为两幅模具设计难度上与方案三相当且分步加工不易于保证零件尺寸精度，同时考虑到工件为大批量生产故采用方案三。2.3工艺计算弯曲件展开尺寸的计算按圆角半径 r=3mm>0.5t=1.5mm的弯曲件计算方法进行计算3 。将弯曲件制件分为 3段如图 2-2 所示图 2-2 零件图（ 1）直边段为 L1 , L3L1 =30-3-3=24mmL3 =80-3-3=74mm（ 2）圆角边段为 L2由于

8、R/t=3/3=1>0.5,则该圆角属于有圆角弯曲， 根据中性层长度不变原3理计算。查表 4-3得， x=0.3L2 =/2= （r+xt ） /2=3.14 × (3+0.3 ×3)/2=6.1mm(3) 弯曲毛坯展开总长度：L=L1 + L2 + L3 =24+74+6.22=104.1mm8，该尺寸采用 IT14 级，公差为 0.87mm。查阅附表冲压工艺力的计 算（ 1）弯曲力 由于弯曲力受到材料的力学性能，零件形状与尺寸，板料厚度，弯曲方式，模具结构形状与尺寸， 模具间隙和模具工件表面质量等多种因素的影响， 很难用理论分析方法进行准确计算。 因此，在生产中均

9、采用经验公式估算弯曲力。查表 4-113 ，L 形弯曲件是在自由弯曲阶段相当于弯曲U形件的一半，而且应设置压料装置，所以可近似地取弯曲力为FWQ=FW+FD（2-1 ）其中： F W为弯曲力FD 为顶件力3，U 形件弯曲时的自由弯曲力查表 4-6FWbt 2brt（2-2 ）弯曲材料的抗拉强度b =400Mpa，t 为弯曲件的厚度， t=3mmb 为弯曲件的宽度， b=30mmr 为内圆弯曲半径（等于凸模圆角半径） ，r=3mm将数据代入式 1-2 ，计算，可得：F=18000NW3顶件力也由式（ 4-4 ） 得 F =0.2FWD将数据代入，求得：FD=3600N将 FD、 FW代入式（ 2

10、-1 ） 3 得：FWQ=21600N（ 2）冲裁工艺力1）冲孔力F冲孔 =KL冲孔 t b =1.3 ×20× 3× 310Mpa=75963.7N查表 3-83 得， K 卸 为0.030.04 之间，取 K 卸 =0.04 。故卸料力：卸冲孔K卸=75963.7×0.04=3038.5NF = F2 ）切断力F切 =KL切 tb =1.3 ×30×3×310Mpa=36270N（ 3）总冲压力总冲压力压力机一次行程中先完成切断，其次是弯曲和冲孔：F总1F冲孔 FWQ=1.2×（ FWFD）+ 冲孔+ F卸F=

11、1.2×（ 18000+3600）+75963.7+3038.5=104.92KNF总2F切FD=36270+3600=39.870KNF总1 F总 2 ，故取总冲压力 F总 = F总1 =104.92KN2.4 排样设计及材料利用率据工件形状和纵切钢带的规格，这里采用无废料单排排样。 如图 2-3 所示图 2-3 排样图由 GB/T15055-2007查得纵切钢带宽度 30mm公称厚度 t=3mm时宽度极限尺寸 b=30 0.4mm查 GB/T708-2006，取 600mm×1250mm的纵切钢带，采用纵裁法科裁得宽 30mm的条料 20条每条可以冲出弯曲毛坯件 12个

12、毛坯面积为A=30×104.1mm2=3123mm故材料利用率为 = nA = 20123123 =99LB60012503 模具的结构形式及工作零件设计3.1 模具总体结构形式为了操作方便并保证精度， 模架选用对角导柱模架， 且由于尺寸较大， 其上模座与压力机滑块连接方式为压板连接。 送料方向由导料板定位。 第一工位挡料用始用挡料销，弯曲工位由导正销和固定挡料销联合作用。料厚为 3mm，故冲孔部分采用刚性卸料装置。 弯曲凹模内装有顶件块， 顶件力由安装在模座下的弹顶器提供。3.2弯曲工作零件的设计凸模与凹模的圆角半径、凹模深度和间隙（ 1）凸模圆角半径由于制件的相对弯曲半径r/t较

13、小，凸模圆角半径 rp 可取弯曲件的内弯曲3半径 rp =3mm 。（2）凹模圆角半径凹模圆角半径 rd 的大小直接影响坯料的弯曲成形。凹模的圆角半径 rd 通常3不小于 3mm。当 t=3mm时，取 rd =9mm 。（ 3）弯曲件直边高度要求较低且料厚较厚弯曲时不需全部直边进入凹模内。由表 4-10 3 查得凹模深度 25mm。（ 4）弯曲 L 形时，必须选择适当的凸、凹模间隙。间隙过大则回弹量大，工件的形状和尺寸误差增大。间隙过小，使弯曲力增大，直边壁厚变薄，增大摩擦，容易擦伤工件表面，加速凹模的磨损，降低凹模的使用寿命。同时考虑到下列因素的影响： 弯曲件宽度较大时， 受模具制造和装配误

14、差的影响，将加大间隙的不均匀程度， 因此间隙应取大些。 宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径 r/t 较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲尺寸精度和板料厚度偏差的影响。综上所述， 对于尺寸精度要求一般的弯曲件，板料为黑色金属时， 单边间隙 c 可按下式计算 8 ：c=（ 1.05 1.15 ）t（ 3-1 ）式中c为弯曲凹、凸模的单面间隙，mm；t 为材料厚度的基本尺寸（或中间尺寸） ，mm；取间隙系数 1.1 ，将各个数据代入式（ 3-1 ）中，得：c=3.3mm弯曲凸模和凹模的刃口尺寸模具工作零件结构的确定即弯曲模凸、凹模工作尺寸的确定。弯曲凸、凹模工作尺寸的计算

15、与工件尺寸的标注行成有关。一般原则是：当工件标注为外形尺寸时， 应以凹模为基准件， 间隙取在凸模上， 弯曲间隙通过增大凹模刃口尺寸取得， 并以此配作凹模； 当工件标注内行尺寸时， 应以凸模为基准件， 间隙取在凹模上， 弯曲间隙通过减小凸模刃口尺寸取得， 并以此来配作凸模 8 。综上所述，以凹模为计算基准件，可得：LA(L0.75)A凹模max0(3-2)L(LZ )0凸模TT_ T(3-3)式中LA 为凹模的基本尺寸， mm；LT 为凸模的基本尺寸， mm;Lmax为弯曲件的最大极限尺寸，mm；为弯曲件的尺寸公差，2mm；A ，T 为凹模、凸模的制造公差，按IT7 级查取；将数据代入式（ 3-

16、2 ）、（3-3 ）得：LA78.500.03mmL75.20T0.03 mm弯曲凸模和凹模结构设计(1 ）凸模凸模结构形式如图 3-1 所示。材料选用 Cr12，热处理硬度 5660HRC.图 3-1弯曲凸模(2 ）凹模凹模结构形式如图 4-2 所示。材料选用Cr12MoV，热处理硬度56 60HRC.图 3-2 弯曲凹模3.3 冲裁工作零件的设计冲裁凸模和凹模的刃口尺寸(1 ）模具间隙零件无平面度要求， 考虑到模具寿命，选用 iii类间隙。查表 3-203 得 C=(7.0 10.0)%t 。即Cmin =0.07 ×3=0.21mmCmax =0.10 ×3=0.30

17、mm(2 ）冲模刃口尺寸采用分别加工法， 冲孔模为基准模。 查表 3-25 和表3-24 3 得表 3-1 冲裁工作零件刃口尺寸表模具磨损零件尺寸制造公系数凸模刃口凹模刃口差=-0.02d（d0（） dppx ）d ddx2Cmin0 20± 0.4=0（=）d（19.6 0.5 0.8）-2020.50.21 0=+0.03d=20 00 .03 mm0. 02 mm=20.42 0(3）校核间隙值由于p + d =0.05mm2（Cmax -C min ）=0.15mm故p + d <2（ Cmax -C min ）间隙值合理。冲裁凸模和凹模的结构设计(1 ）冲孔凸模估算凸

18、模长度计算式 3 为L= h1 + h2 + h3 +h其中h1 为凸模固定板厚度取 25mmh 2 卸料板厚 8mmh3 导料板厚取 12mmh 安全距离取 15则L=25+8+12+15=60mm查 JB/T5826-2008 4 得，圆柱头缩杆冲孔凸模取 25×20×63JB/T5826-2008其中 l 取 40mm。结构如图 3-3 所示技术要求热处理头部硬度刃口硬度图 3-3冲孔凸模(2 ）冲孔凹模冲孔凹模刃口尺寸 3为d（d x 2Cmin）d （d=20.420.03 mmd= 20 2 0.21）000根据冲裁力表 9取冲孔凹模深度为 23mm。由于前述计

19、算得弯曲凹模深度25mm，又考虑到弯曲 L 型件需要用顶件块， 故在级进模中凹模深度应该在3550之间。查 JB/T5830-20084 得圆凹模取 B 40×20.5 ×8 JB/T5830-2008.其结构如图 3-4 所示技术要求热处理硬度图 3-4冲孔凹模(3 ）切断凹模切断凹模的尺寸由级进模中整体尺寸确定其结构形式如图 3-5 所示技术要求热处理硬度图 3-5切断凹模3.4模具其他零件的设计模架的选择为了保证冲出零件的精度和高稳定的质量，采用对角模架导向方式。 模架导向不仅能保证上、 下模的导向精度而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命，使冲裁件的质量稳定可靠，

20、使模具的安装比较容易。查GB/T2851-2008得表 3-2 对角模架主要技术参数表凹模闭合模座导柱和导套周界高度导柱最小上模座 315X200X45A 35X180 GB/T2861.1-2008L=315mm190mmGB/T2855.1-2008A 40X180 GB/T2861.1-2008B=125mm最大下模座 315X200X55导套230mmGB/T2855.2-2008A 35X115X43 GB/T2861.3-2008A 40X115X43 GB/T2861.3-2008凸模固定板(1 ）冲孔凸模固定板4查 JB/T7644.1-2008 取为 25×23 J

21、B/T7644.1-20084(2 ）弯曲凸模固定板查 JB/T7643.2-2008 取为 125× 125×24 JB/T7643.2-2008凸模垫板(1 ）冲孔凸模垫板4查 JB/T7644.2-2008 取为 56 JB/T7644.2-20084(2 ）弯曲凸模垫板查 JB/T7643.3-2008 取为 125×125× 8JB/T7643.3-2008冲孔凹模固定板为了方便安装导料板和卸料板冲孔凹模采用矩形固定板固定在下模座上。3凹模外形公式为H=Kb15mmC=（1.5 2）H3040mmL=Db +2CB=Da +2C式中 b 为工件

22、最大外形尺寸H 为凹模厚度（高度）C 为凹模壁厚K 为系数，由表 3-29 3 选用Da 、 Db 为凹模刃口尺寸由以上公式计算得L=124mm，B=124mm。查表 6-21 4 取矩形固定板 160×125×40 JB/T7643.2-2008.定位装置的设计（ 1) 导料板据计算得级进模上导料板长度为312.3mm宽为 46.7mm。查表8-144 取导料板 315×50×12JB/T7648.5-2008.（2)始用挡料销4查 JB/T7649.1-2008得，始用挡料销71×8JB/T7649.1-2008 。4级进模第二工位用作送料

23、步距的定位需用一个固（ 3）固定挡料销定挡料销。查 JB/T7649.10-2008 得，固定挡料销取A16 JB/T7649.10-2008 。（ 4）导正销 4第三工位有切断和弯曲两道工序弯曲该L 形制件，故在弯曲凸模上安装一个导正销以保证凸、凹模的间隙和制件的精度要求。查 JB/T7647.4-2008 取 D型导正销 20×16JB/T7647.4-2008 。卸料板4由于料厚t=3mm，故采用固定卸料板查表9-14得卸料板厚为 8mm，查表4紧固件及其它零件的选用螺钉和销钉 的选择（ 国家标准 ）(1 ） 上模座、垫板、凸模固定板采用螺钉固定，规格分别为：螺钉2个 M10x

24、60参照 GB/T70.120004个 M10x65参照 GB/T70.12000销钉4个6m6X60参照 GB/T119.1-2000(2 ）下模座、凹模，采用螺钉固定，规格分别为：螺钉6个 M10x90参照 GB/T70.120002个 M12x100参照 GB/T70.12000销钉2个8m6X70参照 GB/T119.1-20002个8m6X80参照 GB/T119.1-2000弹性元件的选用弹簧的设计 6（ 1）每个弹簧所承受的负荷FF X / n ，顶件块工作时的顶件力F顶3600N根据模具的安装，拟选用1根弹簧，则每根弹簧的负荷为：F卸F预 = 1 =3.6kN（ 2）考虑到模具

25、的结构尺寸，对初选弹簧参数为6 ：d=10mm， D 60mm，L=110mm， F J =1200， n=5.4h J =32.8 ， f =3.79mm(3 ）确定弹簧的预压量6由于弯曲初始状态所需顶件力不大且考虑到螺栓长度的限制，取弹簧预压缩量为 h 预 =2mm。(4 ）检查弹簧的最大压缩量是否满足。h预h工作h修磨228131式中h 预 弹簧的压缩量h工作 卸料板工作行程 ,h 修磨 凸凹模修磨量 ,h修磨 =1则 h J =32.8 31故设计合理弹簧装配高度为 110-2=108mm。4 冲压设备的选择和校核(1 ）设备选择弯曲时，有上述计算可知，总的冲压工艺压力F 总为：F总=

26、 104.92KN3一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于冲压总工艺力的1.3倍，可以取压力机的压力为F压机 1.3 F 总代入数据得：F压机 136.4KN查表 9-98 ，初选压力机 JC-3-35 ，其主要技术参数为：公称压力： 350KN滑块行程： 70mm滑块行程次数： 120/min最大闭合高度： 280mm闭合高度调节量： 60mm工作台尺寸： 610mm380mm模柄孔尺寸： 290mm200mm（2）设备校核3经计算得，下模座最大外形尺寸435mm×270mm,长度方向单边小于压力机工作台（610-435 ）/2=87.5mm；下模座平面尺寸单边大于压力机工作台孔（435-290 ）/2=72.5mm弹顶器距离工作台孔边缘长度43531578.572.515.8mm 满足安装要求；106.82模具闭合高度 45+8+81-25+40+55=204mm小于压力机最大闭合高度。综上，此设备合适。5 模具工作过程模具的工作过程大体为：压力机滑块下行过程中，通过上模座和垫板带动第三工位的弯曲凸模（同时也是切断凸模）和第一工位的冲孔