U形件冲孔落料弯曲级进模设计

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iSil-o设讣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：最后对主要模具零件

2、的加工工艺过程及装 配工艺也进行了介绍。整个过程釆用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85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105.4凸、凹模间隙105.

3、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LI的发展，但

4、许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 设讣方式更具

5、有深远的现实意义和紧迫性。2工艺性分析工件图OXcor0 材料：08钢厚:1.5 mm2. 1精度分析2.1.1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"13,尺寸为自山公差，精度很容易达到要求，但可 能会受弯曲工序的影响。2.1.2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

6、为3.5 mm,而08钢冷作硬化状态的最小的圆角半径为0.41 = 0.4X3.5 = 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 mm,大于1. 0t （3. 5 mm）,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儿种。方案一：冲"15孔一落料与弯曲复合级进模方案二

7、：冲孔一落料（不完全）一弯曲一落料（完全）级进模方案三：冲"15孔一落料与弯曲复合两副模具方案四：冲孔与落料复合一弯曲两副模具方案五：冲孔一落料一弯曲三套模具在上述列举的方案中，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。

8、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：冲孔一落料（不完全）一弯曲一落料（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r = 3.5 0.51 = 0.5X1.5 = 7.5 r<0. 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L：=li +

9、 4+13+0.6t = 57 + 28.5 + 28.5+0.6X1.5 = 114.94. 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 mm,工件与侧边之 间的搭边值为2 mm,根据零件形状，釆用直排的方式，零件可能的排样方式有如 下所示两种。现选用1500 mmX 1000 mm的钢板，则需讣算釆用不同裁剪方式时，每张板能裁出 的零件总个数。1）裁成宽84 mm、长1000 mm的条料，则一张板能岀的零件总个数为空XJ2£2=i7X8=i3684116.72）裁成宽84 mm、长1500 mm的条料,则一张板能岀的零件总个数为叫841500116.71=11

10、X12=1323）裁成宽118. 9 mm、长1000 mm的条料，则一张板能出的零件总个数为118.910008L8 J12X12 = 1444）裁成宽118. 9mm、长1500 mm的条料，则一张板能出的零件总个数为1222x=8X18 = 144 11&981.8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 mm.长1000 mm的条料。具体排样图如下：为了简化模具结构，提前把板裁成114.9mm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n i=114.9x80 3.14x7.5x7.5-114.9x3

11、114.9x83X100%=91%整张板料的材料利用率为n_ 114.9x77x144-3.14x7.5x7.51500x1000X100%=86. 55%44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 .=KLt t式中K系数，K=1.3L冲裁周边长度(mm)t材料的抗剪强度(Mpa)由模具设计指导书上的表4-12查得 t = 300Mpa,零件的落料周长为 (114. 9+80+3+114.9) X 2 mm=625. 6 mm,冲孔周长为 2 n r= (2X3. 14X7.5) mm = 47. 1mm,厚度t为1.5 mm,则所

12、需冲裁力为F落=1. 3X625. 6X1. 5X300X844. 56kXF 扎=1.3X47. 1X1.5X 300N28kNF 冲=872.56 kN2) 弯曲力的计算，采用校正弯曲山文献校正弯曲力F弯的讣算公式为F «5=Ap式中A变形区投影面积(mm')P单位校正力(Mpa),查文献2表4-13单位校正力p值取80MpaoF,； = 2X5X80X80N=64kN3) 卸料力F神和推件力F推一一由文献卸料力、推件力的计算公式F m)=K神F冲F拡=nK推F冲式中K抓K幼一一系数，由冷冲压技术教材表3-19卸料力、推件力和顶料力的系 数，得 K 推= 0.055 Kw

13、=0. 05n为卡在凹模直壁洞口内的制件数，一般卡35件，该例取n=5oFw=0. 05X256 kN=12.8 kNF 推= 5X0. 035X256 kN=70. 4 kNF= F 冲+ F 弯+FW.+F 推=(872. 36+64 + 12. 8 + 70. 4)kN=1019. 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 mm行程次数50/min封闭高度调节度120 mm滑块中心到床身的距离120 mm工作台尺寸970 （前后）650 （左右）工作台孔尺寸460 （前后

14、）250 （左右）340 （直径）立柱间距离460 mm模柄孔尺寸（l）30X95工作台板厚度120 mm4. 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）o4. 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来计算山教材公差与测量查得各尺寸的上下偏差为80二、114. 9爲、4)15 驚、3仏、34. 75.=、40；62落料件尺寸的基本计算公式为臥=(D_-XA )(2-1)从=(DlZ込)(2-2)尺寸80$em,山教材冷冲压技

15、术查得该零件凸、凹模最小间隙Z*=0. 132 mm,最大间隙Zg=0. 240 mm；凸模制造公差X=0. 020 mm,凹模制造公差各 &=0. 030 mm。将以上各值代入校验是否成立。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。Du= (80-0.5X0.74)030 mm = 79. 63* 030 mmDti= (79. 63 0. 132) 4498Zqmm尺寸 114. 9s?mm，查得 Z込=0. 132 Zn»=0. 240 "=0.025 匚=0. 035 X =

16、0.5,经校核，满足要求。Dh= (114. 9一0.5X0. 87)=114. 465：*Dt2= (114. 465 0. 132) -o.a：5mm = 114. 333_0111尺寸 325mm，查得 x二0.75,片=0.02, 8 A =0.02, Znir = 0. 132DA3= (3-0.75X0.25)02 nim = 2. 812502 mmDt3= (2. 81250. 132) _oj>2omm=2. 68054.尺寸 37. 45_o.62mm,查得 x二0. 5, 6 丁 =0.02,匚=0. 03, Z込=0. 132Da1= (37. 45 0.5X0.

17、 62) ： " mm = 37. 44： "mm"=(37. 440. 132) 4 ozo11 37. 308_o 020mm尺寸 40；6m,查得 x二0.5, 6 丁 =0.02,匚=0.03, Z込=0. 132Da5= (40-0.5X0.62) 03mm = 39.Di5= (39. 69 0. 132) _爲伽=39. 55&爲111!1)冲孔件的基本公式为山=(dDir+XA)篙d严(U+ZR 号尺寸（l> 15 13 查得乙込=0. 132 Z远= 0.240 "=0.020 匚=0. 020 X=0. 5, 经校核，满

18、足要求。dT= （15 + 0.5X0.43）:收=15. 215：收山=（15.215 + 0. 132） T”=15.347；g5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r / t较小时，凸模圆角半径匕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r/t>10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径加以修正。本题中r/t = 2. 3<10,所以"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，否则在弯曲时坯料会发生偏移。“值通常根据材料厚度取为tW2 mm时 “

19、=（36） t本题中 t = 1.5<2 则 i= （4. 59） mm,取 6 mm。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，最大弯曲力提前岀现，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，5. 4

20、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：Z toasH-Ct t+ A +Ct式中z弯曲模凸凹模单边间隙t工件材料厚度A材料厚度的正偏差C间隙系数，可查冷冲压技术表4-14,得C = 0. 10。Z = 1.5+0. 1+0. 10X1.5 = 1.75取单边间隙为1.75 mm5. 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，应以凸模为