机械专业综合课程设计说明书-级进弯曲模

一、设计题目冲压工件（如图1）：图1工件图冲压件技术要求:材料：20钢材料厚度：生产批量：大批量未注公差：IT14二、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。而零件上的孔到弯曲中心的距离为，弯曲时不会引起孔变形，因此孔可在压弯前冲出，冲出的孔可以做后续工序的定位孔用。因此完成该零件的弯曲成形，可能的工艺方案有以下几种：方案一：冲的孔→落料与弯曲复合级进模方案二：冲孔→落料（不完全）→弯曲→落料（完全）级进模方案三：冲孔→落料与弯曲复合两副模具方案四：冲料与落料复合→弯曲两副模具方案五：冲孔→落料→弯曲三套模具在上述列举的方案中，各方案优、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孔定位，尺寸和形状准确，表面质量高。缺点：模具维修较难，制造周期稍长。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。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，考虑的零件比较简单，产量大，为保证各项技术要求与精度要求，采用方案一。工序如下：冲的孔→落料与弯曲复合级进模。三、坯料计算及排样1、毛坯尺寸：毛坯各部分尺寸如图2对于的弯曲件，由于弯曲变形时不仅制作的圆角变形区产生严重变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，故因按变形前后体积不变条件确定坯料长度。坯料长度坯料宽度图2工件尺寸2、排样由于该工件比较简单，各尺寸公差为IT14，精度较低，较容易加工，且为便于落料与弯曲的复合，决定采用无废料排样。如此能最大限度节省材料。其排样方式如下：图3-1排样1图3-2排样2分析可知，排样2更适合落料与弯曲的复合，故选排样2。四、工艺力计算及压力中心确定1、冲裁力计算式中-冲裁力-冲裁周边长度-材料厚度-材料抗剪强度-系数（一般取1.3）经查，20钢的抗剪强度为246~328Mpa，取328Mpa，冲孔时冲裁周边长度则冲孔时冲裁力落料时，冲裁周边长度则落料时冲裁力2、弯曲力计算采用自由弯曲时式中-自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力-安全系数（一般取1.3）-弯曲件宽度-弯曲件厚度-弯曲件内弯曲半径-材料的抗拉强度经查，20钢的抗拉强度为，则则该模具需要总压力为选用冲床。冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。由于该制件为轴对称件，因此压力中心就是冲裁件的几何中心。3、考虑冲裁件尺寸总体形状复合矩形厚凹模尺寸为：凹模周界为115×63mm垫板为115×63×5mm固定板为115×63×25mm冲孔凹模厚度为42.2×63×40mm导料板为42.2×63×4mm内六角圆柱头螺钉为6×M10×60mm内六角圆柱头螺钉为7×M8×48mm采用模架如下滚动式导柱导套模架主要用于高精度高寿命及薄材料的冲裁模具。因此采用滑动式导向中间导柱圆形模架，（参考选用冷冲模设计指导/史铁梁主编P95)规格如下：凹模周界为L=180mm闭合高度H=90mm导柱为20×130mm导套为20×80×44mm上模座为240×200×23mm下模座为240×200×30mm

4、凸凹尺寸计算以及结构设计4.1冲孔凸凹模刃口尺寸的确定冲孔dT=(dmin+x∆)-ᵨT0dA=（dT+Zmin）0+ᵟ=(dmin+x∆+Zmin)0+ᵟdT,dA冲孔凸凹模尺寸dmin冲孔件的最小极限尺寸（由工件图可知为8）∆冲裁件制造公差（查表取0.5）Zmin最小双面间隙(查表取0.360)dT=8.180-0.020dA=8.2460+0.0204.2弯曲凸凹模工作部分尺寸的计算决定U形件弯曲凸凹模横向尺寸及公差的原则是：工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，由于工件标注如右图，因此尺寸标注在外形上的弯曲件凹模尺寸为LA=(Lmax-0.75∆)0+ᵟA凸模尺寸为LT=（LA-2Z）0-ᵨT式中LA、LT凸凹模横向尺寸Lmax弯曲件横向的最大极限尺寸∆弯曲件横向的尺寸公差Z弯曲模凸凹模单边间隙（由于工件精度有高要求，其间隙取为Z=t）-ᵨTᵟA凸凹模的制造工差带入数据得LA=31.480+0.021LT=240-0.0214.3冲孔凸模结构设计为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则：1）精确定位:凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位，否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。2）防止拔出:回程时，卸料力对凸模产生一定的作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。3）防止转动。对于非圆形凸模，则制成无台阶断面的形式，材料常用Cr6Wv,Cr12,CrWmn等。（参考冷冲压模具设计）即直通式凸模。冲孔凸模用固定板压配固定，采用H7/m6配合，刃口部分热处理硬度为58-62HRC，尾部回火至40-50HRC。凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，且应留修磨量，用螺钉和销钉固定，热处理硬度为58-62HRC，尾部回火至40-50HRC。冲裁时凸模进入凹模一定深度。同时，凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，如图所示：台阶式圆形凸模强度刚性较好，装配修磨方便。按国标JB/5827-2008及国标JB/5828-2008及JB/5829-2008选用如右图所示的凸模结构图。凸模长度计算L=L1+L2+L3+l式中L凸模长度L1凸模固定板厚度，（根据国际模板厚度取其厚度为25mm）L2卸料板厚度(设计中不设有卸料板)L3导料板厚度(设计为5mm)l考虑闭模时的安全空间、凸模刃磨高度等因素后的附加长度，一般取l=15~20。既L=25+6+20=51图4D1=17d=8.180-0.020凸模校核所设计凸模为无导向圆形凸模根据校核公式lmax≤94d2/√p式中p冲裁力d冲孔凸模直径lmax=12.6≤94d2/√p=14.1因此符合强度标准4.4冲孔凹模结构设计表1选择图a的结构形式进行凹模设计，由于板料厚度为2mm，固h=3*2=6，如图5。图54.5弯曲凸模的设计凸模圆角半径:当工件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径r1取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值。当工件r/t>10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径r1加以修正。所设计的零件厚度为t=2，最小半径取为r=1.5，r/t值比较小，因此，凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径。4.6弯曲凹模的设计凹模圆角半径凹模圆角半径rA不能过小，以免擦伤工件表面，影响冲模使用寿命，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。rA值通常根据材料厚度取为t≤2mmrA=(3~6)tt=2~4mmrA=(2~3)tt>4mmrA=2t由于工件厚度为2，因此，取rA=2t=4凹模深度凹模深度l0过小，则坯料两端未受压部分太多，工件回弹量大且不平直，影响工件质量。若过大，则浪费模具材料，且需冲床有较大的工作行程。表2根据表格信息，因此选取l0<50mm。弯曲模结构设计如图6：图64.7标准件的使用凸凹模固定板,材料为45钢,选自(GB2873.181)尺寸115×63×25mm。导料板：材料为45钢，选自(GB2873.181)尺寸40.5×63×7.5mm。垫板：材料为45钢，选自(GB2873.181)尺寸115×63×5mm。内六角圆柱头螺钉选自（GB/T70.1-2008）导套的选择参照（GB/T2861.4-2008）导柱的选择参照（GB/T2861.2-2008）弹簧的选用：节选（冷冲压模具设计/江维健、林玉琼、许华昌编）P80表2-31.尺寸为：mmmmmmn=5～8mm模柄选择参照(JB/T7646.2-2008)五、模具装配1—下模座2—弯曲凸模3—挡块4—顶件销5—弯曲凹模6—导套7—弹簧8—螺栓9—上模座10—垫板11—固定板12—冲孔凸模13—弹性元件14—压板15—冲孔凹模16—导柱17、18—导料板图7模具装配图工作原理：事先将板材切割成宽度为的条料，加工第一个件时，将条料前端沿导料板送至与冲孔凹模内边缘平齐，然后开启压力机，上模座下行，加工孔；之后上模座上行，继续送料，直至条料与挡块接触；上模座下行，冲出下一工件的孔的同时，弯曲凹模将条料裁断，上模座继续下行，被裁断部分条料进入弯曲工序，工件被压缩，同时弹簧被压缩；上模座上行时，顶板在弹簧的作用下将加工好的工件顶出弯曲凹