弯曲冲压模课程设计

课程设计说明书题目 冲压模具课程设计学院名称 机械工程学院班级 学号学生姓名 指导教师 职称 2010年12月01日目录冲压模课程设计任务书 错误！未定义书签。1设计课题 错误！未定义书签。2课程设计的内容 错误！未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1工艺过程的制定 4\o"CurrentDocument"工件工艺性分析 4冲裁件的形状和尺寸应满足的要求 4\o"CurrentDocument"冲裁件的精度与断面粗糙度 4\o"CurrentDocument"材料的冲压性能分析 5\o"CurrentDocument"冲压工艺方案的分析与制定 5\o"CurrentDocument"2设计工艺计算 6\o"CurrentDocument"2.1弯曲件展开尺寸的计算 6\o"CurrentDocument"冲压力的计算及冲压设备的选择 7冲压力的计算 7\o"CurrentDocument"初选冲压设备 8\o"CurrentDocument"材料利用率及弯曲回弹值的计算 8\o"CurrentDocument"3模具工作零件设计 9\o"CurrentDocument"弯曲模具工作零件刃口尺寸的计算 9\o"CurrentDocument"3.1.1凸模与凹模的圆角半径 9凹模深度 9弯曲模凸模和凹模的间隙 错误！未定义书签。\o"CurrentDocument"模具工作零件结构的确定 10\o"CurrentDocument"4.模具其他零件的设计 12\o"CurrentDocument"凸模的固定方法 12\o"CurrentDocument"定位装置的设计 12凸模固定板 错误！未定义书签。\o"CurrentDocument"4.4模架的选择 13\o"CurrentDocument"4.5紧固件及其它零件的选用一一 13\o"CurrentDocument"4.6模柄的选择 14\o"CurrentDocument"4.7垫板的确定 14\o"CurrentDocument"4.8弹性元件的使用 14\o"CurrentDocument"5设计心得体会 166附表：参考文献 17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。

1．设计课题设计模具名称：弯曲模工件名称：L型件材料：Q235 材厚3mm工件简图：020408002040802．课程设计的目的及要求冲压模具课程设计以《课程设计任务书》的形式下达，由指导老师指定模具结构、制件模具形状和要求。生产批量等原始资料。要求学生以完整正确的模具装配图、零件图以及设计计算书作为完成设计任务的成果。《冲压成形技术》课程设计是课程的最后一个教学环节，同时是第一次对学生进行全面的模具设计训练。设计过程本身对于我们学生来说就是一种挑战，是一种创新，对我们的设计能力和经验的积累是十分有利的。其设计目的：（1）综合理由冷冲压模课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。（2）学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。（3）通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能。设计要求：（1）对于模具：a） 必须保证操作安全、方便。b） 便于搬运、安装、紧固到冲床上方便、可靠c） 生产批量为小批量生产。d） 冲压零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。e） 保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。f） 保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。g） 模具设计包括：模具整体方案设计，包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心的计算、刃口尺寸计算、压力机选择等。（2） 对于图纸：a） 总装配图一张。b） 模具零件图（凸、凹模、凸凹模等零件图3-5张）。（3） 对于说明书：a） 计算过程详细、完全。b） 内容条理清楚，按步骤书写。c） 资料数据充分，并表明数据出处。d） 公式的字母含义应标明，有时还应标明公式的出处。e） 说明书用计算机打印出来（15-20页）。1.工艺过程的制定制件的工艺性分析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。1.1.1冲裁件的形状和尺寸应满足的要求a） 冲裁件的形状应尽可能简单，对称，避免形状复杂的曲线，本次设计的工件形状简单，结构对称，没有复杂曲线，故符此形状方面的要求。b） 冲裁件内外形转角处要尽量避免尖角，而以圆弧过度，以便于模具加工,减少热处理和冲压时候的开裂，减少冲裁时候尖角处的崩刃和过快磨损。冲裁件的一般圆角半径R应大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。在同种材料相同的情况下外形上的圆角半径值可比内形上的圆角半径值小10%~20%。本次设计工件无尖角，便于模具的加工，减少了尖角处的崩刃和磨损，冲裁件的圆角半径R=3>0.5t=1.5，故冲裁件的尺寸满足要求。c） 冲裁件的凸出悬臂和凹槽宽度不宜太大，以免凸模折断，而本次设计的工件无凸出悬臂。d） 在进行直角弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯矩，将无法保证弯曲件的直边平直。所以必须使弯曲件的直边高度H>2t，最好H>3t>3mm,制件的直边高度达到了30mm,满足要求。e） 对于带孔的弯曲件，若预先冲好的孔位于弯曲变形区附近，弯曲过程中材料的塑性流动，会使原有的孔变形。所以，孔的位置应处于弯曲变形区外。孔边至弯曲半径r中心的距离L材料厚度有关，一般应满足一下条件：当tv2mm是，L±t；当t±2mm时，L±2t，而本次设计的工件t=3mm±2mm，L=37mm±2t=6mm，满足要求。1.1.2冲裁件的精度与断面粗糙度冲裁件的经济精度一般不高于11级，最高可达IT8〜IT10级，本次设计中工件未标注公差，故按未注公差IT14级来处理，设计模具时采用IT11级制造。端面粗糙度只要不影响工件的使用和装配，取其自然的断面粗糙度，即Ra=12.5〜50,最高Ra=6.3。1.1.3材料的冲压性能分析材料为Q235,为普通碳素钢，查文献（1）表9-1，其主要性能为：。s=235MPa,。b=420Mpa,T=360MPa,延伸率为30%,强度不高，塑性良好，冲压工艺性好，适合进行冲压加工。冲压工艺方案的分析与制定要生产所给制件,只需弯曲一道工序即可完成。由于工序简单,制件结构比较简单而且精度要求也不高,而单工序模符合要求且成本较低,因此采用单工序模。该制件由右侧板导向,由于制件坯料是成形冲裁件,其本身有一直径为20mm的孔可作为定位孔,故可直接采用定位销定位,定位较容易,且精度易保证。2设计工艺计算2.1弯曲件展开尺寸的计算根据文献（2）125页，按圆角半径r=3mm>0.5t=1.5mm的弯曲件计算方法进行计算。将弯曲件制件分为如图3段图1-1（1）直边段为L1，L3L1=30-3-3=24mmL3=80-3-3=74mm（2）圆角边段为L2由于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理计算。查文献（2）表4-6查得，x=0.32L2=np/2=n（r+xt）/2=3.14*（3+0.32*3）/2=6.22mm（3）弯曲毛坯展开总长度：L=L1+L2+L3=24+74+6.22=104.22mm

查文献（1）表9-13，该尺寸采用IT14级，公差为0.87m冲压力的计算及冲压设备的选择2.1.1冲压力的计算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，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。查文献（2）130页，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1-1)FL=（FUZ+FQ）/21-1)其中：Fuz为弯曲力FQ为压料力查文献（2）129页，U形件弯曲时的自由弯曲力1-2)0.7KBt2b1-2)F= b UZ r+tK为安全系数，取1.3b=420Mpa，为弯曲材料的抗拉强度bt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：FUZ=17199N对设置压料装置的弯曲模，其压料力也要由压力机滑块承担，Fq可近似取自由弯曲力的30%〜60%，即Fq=（0.3〜0.6）Fuz。，这里取Fq=0.5Fuz。将数据代入，求得：FQ=8599.5N将FQ、Fuz代入式（1-1）得：FL=12899N初选冲压设备确定压力机的额定压力不仅要考虑能完成弯曲加工，而且要注意防止压力机过载。由于前述计算所得的弯曲力均为弯曲过程中可能出现的最大弯曲力数值，即短时间内出现的峰值，如果压力机的额定压力等于或略大于该计算值，并不能保证在整个弯曲过程中压力机不过载。因此，在确定压力机的压力时，应预留出较大的安全范围。自由弯曲时，有上述计算可知，总的冲压工艺压力F总为：F总=FL=12899N查文献（2）131页，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位F压机$1.3F总代入数据得：F压机$16768.7N查文献（1）表9-9，初选压力机J23-16，其主要技术参数为：公称压力：160KN滑块行程：55mm滑块行程次数：120/min最大闭合高度：220mm闭合高度调节量：45mm工作台尺寸：300mmx450mm模柄孔尺寸：Q40mmx60mm床身最大倾角：3502.3材料利用率及弯曲回弹值的计算该制件属于单工序弯曲模，其材料利用率达到100%。由于相对弯曲半径r/t=3/3=1较大，属于大变形程度，圆角回弹值小，不必计算，且制件精度要求不高，制件卸载后的回弹可通过设置压料装置予以减小，制件卸载后可以符合精度要求。3.模具工作零件设计弯曲模具工作零件刃口尺寸的计算凸模与凹模的圆角半径1、凸模圆角半径弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r,但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。由于影响Rmin/t的因素很多，Rmin/t值的理论计算公式并不实用。所以在生产中主要参考经验数据来确定Rmin/1值。由文献（1）表3-3可查得：Q235最小相对弯曲半径Rmin/1二2.5。由于该制件的相对弯曲半径r/t较小，故凸模圆角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r=3mmo2、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不能过小，否则弯曲时坯料拉人凹模的阻力大，厚度易拉薄，擦伤工件表面。rd太大，会影响毛坯定位的准确性。rd的值通常按材料厚度t来选取。查文献（1）表3-14t=3mm时，rd=7mm3.1.2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，才能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。初选凹模深度30mm3.1.3弯曲模凸模和凹模的间隙弯曲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，查阅文献（1）68页，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Zb可按下式计算：Zb=（n+1）t （3-1）式中Zb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；n为间隙系数。查阅文献（1）表3-16，取间隙系数n=0.04将各个数据代入式（3-1）中，得：Zb=3.12mm模具工作零件结构的确定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。综上所述，查阅文献（1）68页，以凹模为计算基准件，可得：

凹模凸模式中L=(L -0.75A凹模凸模式中L=(L -0.75A)仝aA max 0L=(L-Z)oT 丁 _5tL为凹模的基本尺寸，mm；ALT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，mm；为凹模、凸模的制造公差，mm△，这里取1/4A；Z为凹、凸模双面间隙，mm。弯曲模具为（3-2）（3-3）,取（1/4〜1/3）L型模具，以单面间隙代替。将数据代入式3-2）、（3-3）得：L二79.445+0.185A0L=76.205oT -0.1854.模具其他零件的设计凸模的固定方法凸模在上模的正确固定应该是既保证凹模工作可靠良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时，拆装方便，在此基础上，尽量使结构简单。该凸模的固定方法选用固定板固定凸模，由于凸模的端部呈方形，必须保证其不能转动，否则将影响制件的尺寸和精度，故在固定板固定的基础上加止转销防止凸模转动。图3-14.2定位装置的设计弯曲该L形制件时，采用定位销法定位制件的平动。由于该制件结构简单，外形呈方形，可采用在右侧加一略高于凹模一个板厚的侧板进行定位，防止制件在冲压弯曲过程中的转动而影响制件尺寸和精度。同时，该侧板可以起到导料的作用。弯曲L形制件时，会产生一定的侧向力，而侧板则可以平衡一定的侧向力，保证凸、凹模的间隙和制件的精度要求。凸模固定板查阅文献（2）106页，凸模固定板的外形尺寸与凹模相同，厚度为凹模厚度的0.6〜0.8倍，则凸模固定板厚度为：H=（0.6〜0.8）H0=18〜24mm取凸模固定板厚度为20mm，按H7加工精度。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，使模具的安装比较容易。模架的类型选用后侧导柱模架查阅文献（1）表9-46选用的模架主要技术参数为：凹模周界：L=160mmB=100mm闭合高度：最小190mm最大225mm上模座：200mmX100mmX40mm下模座：200mmX100mmX50mm导柱：25mmX180mm导套：25mmX90mmX38mm紧固件及其它零件的选用1.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4个M10x45 参照GB/T7001—20002） 下模座、凹模，采用螺钉固定，规格分别为：螺钉4个M10x50 参照GB/T7001—2000模柄的选择中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机上。模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是：一要压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；二要与上模正确而可靠连接。查阅文献（1）表9-41，采用压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6，并加销钉以防转动。这种模柄可以较好的保证轴线与上模座的垂直度，适用于各种中、小型冲压模，生产中最常见。模柄的直径根据所选用压力机的模柄孔径确定。垫板的确定垫板的厚度取10mm，其尺寸：150X35X10mm4.8弹性元件的选用弹簧的设计1）每个弹簧所承受的负荷f=f/n，X查阅文献（1）表2-17，工作时的卸料力F=KF=0.04x12899N=515.9N卸 x根据模具的安装，拟选用1根弹簧，则每根弹簧的负荷为：F=仝卸=0.52kN预12） 查文献（1）表9-32，并考虑到模具的结构尺寸，对初选弹簧参数为：d=6mm,D=40mm,t=9.9mm,L=60mm