固定夹冲压弯曲模设计

hasbeenwidelyusedinmoldtechnology,molddesignandmanufactCAM/CAE.Japanistheworld'sindustrialpatternmold,theUleader,accountingforhalfoftheworlddies,theyhaveamoderndesignmethodsandfandproductivityrequirementsoftheprpersonnelandcapital-intensive.Moldsfromthetraditionallabor-intensivetoAllinall,molddesignandmanufacturingwillcompletelygetridofmaionmanualmethodsofproduction,sothatthemoldismostreamlinedstructure,moreaccurately,forthefuturedevelmoldmemberandawaytomeettherequirementsofrationalusKeywords:molds,stampi到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”;广东一些大集团公司和中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分工设备2、数控雕铣机用于完成较小铣削量，或软金属的加工设备3、高速切削上述设备的结构可以帮我们做出正确的选择。而且尽可能的轻巧。优点：能进行中小量的切削(例一般φ10的平底刀，对于45号钢(300)深切深度以0.75为好);缺点：正确使用下能发挥高效，低成本，铣显著的不同之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离，以克服不良力矩的问右3、高速切削机床要求高速的数控系统以及极好的伺服电机特性，主轴转速牙的箱体，而且要天天做差不多的(一批量最小2百个以上)那就一定选加工中价大于10万元人民币，而且编程人员要头脑清醒。不然悲剧就会发生，问题也实践中的效率后者远高于前者。又好请您注意自动对刀仪的最好品牌的价格如(BT40的10把刀库不会低于10万人民币)。的事件。先不要考虑其昂贵的造价(150万左右),单从使用上讲我认为一定是那些不实用的做法。在数控机床行业8年内实战经验告诉我他们的成本应在60-70务可以在1-2天内解决所有的问题。因为我们现有的科技还不能实现"固体传真高速切削因当前的机床本身的主轴和采用的刀具的限制决定了它不可能是一定削机床很多，加工费很低2)加工量大，精度要求不高极易达到3)刀具便宜4)转入高速切削后，因为加工对象已接近成形，所以第一刀的切削量很均匀5)成形可避免的，所以不大可能用小半径刀具。对于雕铣机来说要主轴工作在2-3万RPM才可工作，回转精度一般2个μ左右，不然断刀现象全很严重，所以一定如果自己没有去这些大公司访问，没有站在巨大的机器旁，没有感受到地面的震颤，没有看巨大型的机器人的手臂吧零件从一个机器移动到另一个机器，一种情况均要求特殊的、专门的模具。原理图1.1描述的是一个简单的从坯料拉深成一个圆柱水杯的成形过程程。冲头冲头图1.1板料成形一个简单的水杯料成形的原理如图1.2所示。图1.2板料成形原理弯曲容许范围弯曲容许范围弯曲T弯曲角斜角材料缩进图1.3弯曲术语弯曲中所用的术语，如图1.3所示，应该注意的是，在弯曲中材料的外纤的减少(弯曲半径对厚度的比值变小),外纤维的拉应力增加，材料最终断裂(参见图1.4)。图1.4泊松效应材料状态软硬铝合金0钕青铜合金，钕合金0黄铜，低铅0镁钢奥氏体不锈钢低碳钢，低合金钢，高强度铅合金钛钛合金注：T——材料厚度。α——弯曲角度(弧度),度；k——当半径R<2T时为0.33,当半径R>2T时为0.50。 图1.5弯曲方式弯曲力的大小是可以通过对一根矩形横梁的简单弯曲的工艺过程的确定来估算。在此情况下的弯曲力是材料强度的函数，此弯曲力的计算式为：P=KLST/W式中：P——弯曲力，吨(对于米制使用单位，吨乘以8.896数值以得到千牛顿单位);K——模具开启系数：16倍材料厚度(16T)时的开启系数为1.20,8倍材料厚度(8T)时的开启系数为1.33;L——零件长度，英寸；S——极限张力强度，吨/平方英寸；W——V或U形模具的宽度，英寸；T——材料厚度，英寸。对于U形弯曲(槽形弯曲),弯曲力大约是V形弯曲所需要的弯曲压力的两倍，棱边弯曲则大约是V形弯曲所需要的弯曲压力的1/2。回弹。所有金属材料均有一个固定的弹性模量，随之而来的是塑性变形，当施加在材料上的弯曲力消除时就会有一些弹性恢复(见图1.6)。在弯曲过程中这种恢复称为回弹。一般而言，这样的回弹在0.5°~5°之间变化，取决于固定的弹性模量、弯曲方式、模具间隙等。磷青铜的回弹则在10°~15°之间。图1.6弯曲中的回弹减少或消除在弯曲工序中回弹方法可以根据下列工艺方法进行，如图1.7图1.7减少或消除回弹的方法1.2冲压件的工艺性冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即设计的冲压件在材料、结构、形状、尺寸大小及公差和尺寸基准等方面是否符合冲压件加工的工艺要求。一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。工艺性差的冲压件，材料损耗和废品率会大量增加，甚至无法正常生产出合格的产品；良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较产品零件图是编制和分析冲压工艺方案的重要依据。首先可以根据产品的零件图纸，分析研究冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求，以及所用材料的机械性能、冲压成形性能和使用性能等对冲压加工难易程度的影响，分析产生回弹、畸变、翘曲、歪扭、偏移等质量问题的可能性。特别要注意零件的极小拉深圆角半径等),以及尺寸公差、设计基准等是否适应冲压工艺的要求。图1.8零件示意图确定工艺方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数、工序的组合和顺序等。工艺方案中一个主要内容就是用什么类型的模具，用单工序还1.4工序性质、工序数的确定及工序顺序的安排工序性质是指冲压件所需的工序种类，如分离工序中的冲孔、落料、切1.5冲裁工艺方案及方案确定(1)弯曲-冲孔-落料单工序模方案1:图1.9典型的单工序冲孔模具1—下模座2、一导套3—凹模4—导杆6—弹压卸料板7—凸模8—托板9—凸模护套10—扇形块11—固定板12—凸模固定板13—垫块15—阶梯螺钉16—上模座17—模柄任何一个完整的冲压模具都是有一副(或多副的组合)用于冲制工作的(冲模。冲压(术语)通常将完整压制工具的凹模(母模)部分定义为模具。安装在上模座上的凸模固定装置固定两个凸模(模具中的突出部分),这两凹模(母模)部分，即凹模，通常是由插入模具体内的两个模具导套组成下死点之间进行摆动的连杆组成，连杆摆动时间很短).在临近冲程底部时慢速冲程和滑块的速度均是可调的(见图1.10)。辅助基辅助基附块图1.10典型液压机驱动很容易就被制成复杂成形与切断加工(拉深、挤压、切断、模锻等)的单一开式压力机棚同的，床身长度可为6～20英尺(1.8～6米)或更长，它基本上是刀具分别进行浅冲孔、切口与成形(见图1.11)。这就可以使零件仅通过把复杂昂贵的冲制刀具。此种类型加工工序用于小批量生产或试样零床身底牌离合与制动联动图1.11典型弯板机使用带有简单央具的弯扳机可以容易地对钣金进行弯曲。弯板机使用一个于低强度材料与小批量生产),也可以是硬质合金材料。大多数应用中，一方案2:与方案1比较都是先进行工艺补充拉深后，再进行冲孔和落料，所不同的是经分析本零件由于零件要求不高，生产批量为大批量，初步可选用复合模。本产品两边冲孔位置要求不高，同轴压配，所以最好使用复合模进行冲复合模能在压力机一次行程内，完成弯曲、冲孔、落料及拉深等多道工2)冲裁件表面较为平整3)适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料4)可充分利用短料或边角余料5)冲模面积较小第2章模具总体结构表2.1模具零件粗糙度粗糙度使用范围配合面零件部件Ra0.21.抛光的成形面及表面2.精密配合的滑动面凸模成形端部，工作面圆角，导柱导套滑动面1.凸模2.凹模工作表面，行腔表面、圆角，高精密导柱和导套的压入面Ra0.81.零件的固定和支撑表面2.工作部分滑动表面顶料杆与凹模；环形顶出器与凸模和凹模一般精度的导柱、导套的滑动表面3.密合表面横向分割凹模的接触面4.导向表面凸凹模自身导向的滑动面5.过盈配合和过度配合的紧固表面凸模与固定套，组合凹模的压配合面Ra1.6一般配合部位非配合的滑动表面支承面模柄表面、销孔、顶杆、打料杆的滑动面，模板，模低平面2.2尺寸偏差孔尺寸为H₇,轴尺寸为h₇,长度尺寸为js₇。的第一种间隙配合H₇/h₆;滑动部分H₉/hg;紧固部分H,/m₆。配合外，其余轮廓尺寸的极限偏差，按GB1804-79规定的IT14。2.3形位公差2.4配合要求表2.2模具零件的公差配合序号配合零件名称配合要求序号配合零件名称配合要求1导柱、导套分别与模板7固定挡料销与凹模2导柱与导套8活动挡料销与卸料板3导板与凸模9初始挡料销与导料4压入式模柄与上模侧压板与导料板(导第3章模具主要零部件主要零部件结构，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，本模具适宜采用线切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、内孔凸模，能够保证同轴度。3.1工作部件的结构3.1.1凹模凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。模具厚度的确定公式为：H=Kb…………K一系数值，考虑板料厚度的影响；b—冲裁件的最大外形尺寸；按上式计算后，选取的H值不应小于(15～20)mm;0.10~0.150.12~0.18凹模宽度的确定公式为：B=b+2C凹模长度的确定公式为：L=20+2×30表3.2矩形和圆形凹模的外形尺寸矩形凹模的宽度和长度矩形和圆形凹模厚度H3.1.2凸凹模3.1.3外形凸模导正销的直线部分应为(0.5～0.8)t,导正销伸入定位孔是，板料应处于3.1.4内孔凸模热处理56～60HRC,凸模与卸料板之间的间隙见表3.3查得凸模与卸料板的间隙表3.3凸模与卸料板、导柱与导套的间隙序号模具冲裁间隙Z卸料板与凸模间隙辅助小导柱与小导套间隙Z21约为0.0032约为0.0063约为0.014约为0.02弯曲凸模选用直通式，采用线切割加工方法。弯曲凸模与凸模固定板采用H7/r6配合。长度与外形凸模的长度相等，等于45mm,凸模材料应选T10A,热3.2卸料板结构3.2.1卸料板卸料板厚度为6mm。卸料板与2个凸模的间隙以在凸模设计中确定了为0.035。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度40~45HRC。表3.4固定卸料板厚度冲件厚度t卸料板宽度~0.8668688在卸料装置中，常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧已标准化(1)卸料弹簧的选择原则Fy≥Fx/n……………………Fy一弹簧的预压力，N;N一弹簧根数。Hj一弹簧的极限压缩量mm;H一弹簧工作时的总压缩量mm;Hy一弹簧在余压力作用下的预压量mm;Hx一卸料板的工作行程mm;(2)卸料弹簧的选用与计算步骤Hy=FyHj/Fj……………d、校核弹簧的极限压缩量是否大于工作时的实际总压缩量，即由高度)n(圈数)Fj(弹簧的极限压力)Hj(弹簧的极限工作量)根据公式(6.2)Fy≥Fx/n=4550/4≈1137(N)查标准GB2089—1980,初选弹簧规格为d×D₂×h₀=4×35×100,Fj=1400,(3)计算所选弹簧的的预压量Hy根据公式(3.4)Hy=FyHj/Fj=1137×30/1400=24.3(mm)H=Hy+Hx+Hm=24.3+1.6+4=29.9(mm)3.3零件定位e=c-D/2+d/2+0.1……………根据公式(3.5)e=33.2-32/2+10/2+0.1即活动挡料销的位置在距导正销12.1mm处。采用45钢制造，热处理硬度3.4模架及其它部件3.4.1上下模座导柱的长度应保证上模座最底位置时(闭合状态),导柱上端面与上模座顶采用H7/h6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳淬硬3.4.2模柄 (4)有凸缘的模柄。(5)浮动式模柄，本模具采用带台阶的压入式模柄。第4章模具设计工艺计算4.1计算毛坯尺寸R一弯曲半径(mm);t—材料厚度(mm);β=r₀+kt…………………(4.1)t一材料厚度；k一中性层系数；表4.1板料弯曲中性层系数———234568查表4.1,K=0.45根据公式(4.1)图4.1计算展开尺寸示意图根据计算展开尺寸示意图可知，圆角半径较大(R>0.5t),ZL——弯曲件的各弯曲部分中性层长度之和(mm);在图4.1中：A=√2B(RA+RC)-B²COS∠P=(RA+RC-B)/(RA+RC)RA=3.8+0.6=4.4根据公式(4.3)根据公式(4.2)ZL直=L总长-2AZL=2πβ(∠P/180+∠P/180)=2×3.14×4.34×(68.47/18根据计算得：工件的展开尺寸为25×32(mm),如图4.2所示。图4.2尺寸展开图4.2排样、计算条料宽度及确定步距4.2.1搭边值的确定材料厚度圆件及r>2t的工件矩形工件边长L<矩形工件边长L>工件间al工件间al沿边a或r<2t的工件工件间al沿边a0.25~0.50.8~1.22.0~2.53.0~3.54.0~5.03.02.52.83.53.52.83.24.04.04.5搭边值即废料，所以需尽量取最小值，但过小的搭边值易挤进凹模，增加刃硬黄铜硬铝该制件是矩形工序件，从表4.2中查看尺寸：两制件之间的搭边值a₁=1.2由于该制件的材料使LY21—Y(硬铝),所以两工序件之间的搭边值为：4.2.2条料宽度的确定B=(D+2a)………(4.4)公式(4.4)其中条料宽度偏差上偏差为0,下偏差为一△,见表4.3查表4.3条料宽度偏差为0.15表4.3条料宽度公差(mm)条料宽度~0.5~204.2.3导板间间距的确定根据公式(4.5)表4.4条料与导料板之间最小间隙Zmin(mm)100以下100以上558855558888n₁=(nF/Bh)×100%=(1×800/28×33.2)×100横裁时的条料数为：n₁=1000/B=1000/28=34.01可冲34条每条件数为：n₂=(500-a)/h=(500-1.5)/33.2=15.02可冲15件，纵裁时的条料数为：n₁=500/B=500/28=17.006可冲17条，=(1000-1.5)/33.5=30.084可冲30件，中中中中中图4.3排样图5.1计算冲裁力的公式Fp=KptLT……………………L一冲裁周边总长(mm);t一材料厚度(mm);5.2总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力5.2.1总冲裁力：Fp=F1+F2………F1一落料时的冲裁力；落料时的周边长度为：L1=2×(25+32)=114(mm)根据公式(5.1)F1=KptLT冲孔时的周边长度为：L2=4πd=4×3.14×3.5=44(mm)表5.1卸料力、推件力和顶件力系数钢≤0.1铝、铝合金纯铜，黄铜通过数据可知，厚的材料取小值，薄材料取大值。5.2.2卸料力FQ的计算FQ=K.Fp………K一卸料力系数；查表5.1得Kx=0.025～0.08,取Kx=0.08根据公式(5.3)FQ=KxFp5.2.3推料力FQ₁的计算FQ₁=KtFp………查表5.5得K₁=0.03～0.07,取Kt=0.07根据公式(5.4)FQ₁=KtFp5.2.4顶件力FQ₂的计算FQ₂=KdFp………查表5.1得Ka=0.03～0.07,取Kt=0.07根据公式(5.5)FQ₂=KdFp5.2.5弯曲力Fc的计算影响弯曲力大小的基本因素为：变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等括计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论依据。U形弯曲件的经验公式为：Fu=0.7KBt²σb/γ+t…………………(5.6)Fu—冲压行程结束时不校正时的弯曲力；B—Y弯曲件的宽度(mm);t—弯曲件的厚度(mm);Y一内弯曲半径(等于凸模圆角半径)(mm);K一安全系数，一般取1.3;根据公式(5.6)Fu=0.7KBt²σ/(γ+t)对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%~5.2.6总的冲压力的计算根据总的冲压力，初选压力机为：德国舒乐(Schuler)压机。第6章刃口尺寸的计算6.1刃口尺寸计算的概念冲裁件的尺寸精度和模具刃口的尺寸的精度有密切的联系，模具的合理间计冲裁模的关键工序。6.2刃口尺寸的计算杂或波板工件的模具。6.3计算凸、凹模刃口的尺寸凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。1、凹模磨损后变大的尺寸，按一般落料凹模公式计算，即2、凹模磨损后变小的尺寸，按一般冲孔凸模公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，即3、凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为为了方便使用，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为三种情况：工件尺寸为C时工件尺寸为C时工件尺寸为C±△时C—工件的基本尺寸；△一工件公差；x一系数；尺寸),x值在0.5~1之间，与工件精度有关可查表6.1或按下面关系选取。工件精度IT11~IT13:x=0.75工件精度IT14:x=0.5表6.1系数x料厚t(mm)非圆形圆形11(1)落料刃口尺寸计算32°-0.52查表6.1磨损系数X=3.950.5根据公式(6.2)E凸=(Bmax+x△)6.4冲裁刃口高度料厚查表6.2,刃口高度为h>8～10(mm),取h=9(mm)6.5弯曲部分刃口尺寸的计算设中性层半径为p,则最外层金属(半径为R)的伸长率外为：有最外层金属(半径为R)的伸长率外为：根据公式(6.8)δ外=1/(2r/t+1)根据公式(6.9)rmin/t=(1-δ)/2δ处，r/t=3.8/1.2=3.16<5。此处属于小圆角V形弯曲，故只考虑回弹值。查表6.3得，回弹值为6,由于回弹值很小，故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸表6.3铝材料校正弯曲回弹材料材料厚度t(mm)硬铝LY12>56°42、模具间隙。△—材料厚度的正偏差(表6.2)根据公式(6.10)Z=t+△+ct表6.4薄钢板、黄铜板(带)、铝板厚度公差厚度材料薄钢板黄铜板(带)铝板B级公差C级公差冷扎带冷轧板最小公差最大公差—士0.17士0.18—一表6.5U形弯曲件凸凹模的间隙系数C值弯曲件边长0.6~22.1~44.1~50.6~22.1~44.1~7.6~3、凸凹模横向尺寸的确定。LT=(LA-Z)°-t………………L一弯曲件的基本尺寸(mm);△一弯曲件公差；根据公式(6.12)凹模尺寸为：LA=(L-3/4△)+A根据公式(6.13)凸模尺寸为：LT=(LA-Z)°8第7章模具中心、冲裁间隙及总装7.1模具压力中心与计算合力作用点的坐标位置0,0(x=0,y=0),即为所求模具的压力中心。Xo=L₁X₁+L₂X₂+……LnXn/LYo=L₁Y₁+L₂Y₂+……LnYn/L该零件为矩形且有对称中心，因此该零件的压力中心在图形的几何中心0处。如图7.1所示：图7.1压力中心表7.1冲裁模初始用间隙2c(mm)材料厚度小于极小间隙0.60.70.80.91.01.21.52.02.12.53.04.04.55.56.06.58.0注：使用08号钢冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙的25%。7.3模具总装料板用4个M81螺钉和4个φ6圆柱销固定。个M8的螺钉和4个φ6的圆柱销固定。(220)可以使用。作台尺寸(前后×左右):370mm×560mm尽管各种工艺的基本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板(或滑块)的运动是重要的控制因素。实际上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件工号工序工艺说明1凸、凹模凸凹模预配纸要求和尺寸精度，形状；者应重新修磨或更换。2凸模装配以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的孔中，并挤紧牢3装配下模1、在下模座1上画中心线，按中心线装配下垫板凸凹模和卸料板；分别钻孔，攻丝；4装配上模1、在已装好的下模上放等高垫铁，并在凹模中放入0.12的纸片，装上落料凹模，空心垫板，然后将凸模与固定板组合并转入凹模中；3、用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧；4、复查凸、凹模间隙并调整合适，紧固螺钉；5试冲与调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整。2落料凹模加工工艺过程序号工序名称工序内容1备料2粗洗洗六面到尺寸100×80×19mm,注意两大平面与相邻侧面用标准角尺测