冲压模具毕业设计-固定夹冲压弯曲模设计

2 冲裁弯曲件的工艺分析图21 零件图经查公差表，各尺寸公差为：3.50 +0。30 20 0-0.52 250-0.52 四个孔的位置公差为：170.12 140.24 模具总体结构设计4.1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。4.2定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。控制条料的送进步距采用导正销定距。4.3卸料方式的选择 因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。4.4导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用对角导柱的导向方式。5 模具设计工艺计算5.1计算毛坯尺寸5.2排样、计算条料宽度及步距的确定5.2.2条料宽度的确定5.2.3 导板间间距的确定5.2.4 排样由于设计的零件是矩形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有费料直排法。6 冲裁力的计算6.1计算冲裁力的公式6.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括F总冲压力。 Fp总冲裁力。 FQ卸料力FQ1推料力。FQ2顶件力FC弯曲力6.2.1 总冲裁力：6.2.2 卸料力FQ的计算6.2.3推料力FQ1的计算6.2.4顶件力FQ2的计算6.2.5弯曲力FC的计算 影响弯曲力大小的基本因素有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，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。 形弯曲件的经验公式为： Fu=0.7KBt2b/+t 公式(65) Fu冲压行程结束时不校正时的弯曲力。 B弯曲件的宽度（mm）。 t弯曲件的厚度（mm）。 内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。 b弯曲拆料的抗拉强度(MPa)(查机械手册b=400(MPa)。 K安全系数，一般取1.3.根据公式65 Fu=0.7KBt2b/(+t) =0.71.3251.22400/(5+1.2) =21.45(KN) 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%80%。 F压=80% Fu =80%21.45 =17.159(KN) 弯曲力: FC= Fu+ F压=21.45+17.15=38.6(KN)7 模具压力中心与计算8 冲裁模间隙的确定9 刃口尺寸的计算9.5弯曲部分刃口尺寸的计算9.5.1最小相对弯曲半径rmin/t弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限，而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件列表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。设中性层半径为，则最外层金属（半径为R）的伸长率外为： 外=（R-）/ 公式（91）设中性层位置在半径为=r+t/2处，且弯曲厚度保持不变，则有R=r+t,固有 外=1/(2r/t+1) 公式（92）如将外以材料断后伸长率带入，则有r/r转化为rmin/t，且有 rmin/t=（1-）/2 公式（93）根据公式就可以算出最小弯曲半径。最外层金属（半径为R）的伸长率外为：根据公式92 外=1/(2r/t+1) =1（251.2+1） =0.107最小弯曲半径为：根据公式93 rmin/t=（1-）/2 =（1-0.107）/20.107 =0.10129.5.2弯曲部分工作尺寸的计算 1、回弹值 由工艺分析可知，固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处，r/t=3.8/1.2=3.165。此处属于小圆角V形弯曲，故只考虑回弹值。查表8.51得,回弹值为60，由于回弹值很小，故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸标注，在试模后稍加修磨即可。表93 铝材料校正弯曲回弹材料r/t材料厚度t(mm)0.80.822硬铝LY122203040254060805601001403、模具间隙 弯曲V形件时，不需要在设计和制造模具时确定间隙。对于U形件的弯曲，必须选择合模具间隙 弯曲V形件时，凸、凹模间隙是用调整冲床的闭合高度来控制的适的间隙，间隙过小，会使边部壁厚变薄，降低模具寿命。间隙过大则回弹大，降低制件精度凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算： Z=t+ct 公式（94）式中：Z弯曲凸、凹模单边间隙 t材料的厚度 材料厚度的正偏差（表92） C间隙数(表93)查表得： =0 C=0.05根据公式94 Z=t+ct =1.2+0+0.051.2 =1.2+0.60 =1.8 (mm)表94 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08FH62,H68,HP12A11、2A12B级公差C级公差冷扎带冷轧板最小公差最大公差0.20.040.06-0.03-0.03-0.02-0.040.30.040.06-0.04-0.04-0.02-0.050.40.040.06-0.07-0.07-0.03-0.050.50.050.07-0.07-0.07-0.04-0.120.60.060.08-0.07-0.08-0.04-0.120.80.080.10-0.08-0.10-0.04-0.141.00.090.12-0.09-0.12-0.04-0.171.20.110.13-0.10-0.141.50.120.15-0.10-0.16-0.10-0.272.00.150.18-0.12-0.18-0.10-0.282.50.170.20-0.12-0.18-0.20-0.303.00.180.22-0.14-0.20-0.25-0.353.50.200.25-0.16-0.23-0.25-0.364.00.220.30-0.18-0.23-0.25-0.374.5-0.20-0.265.0-0.20-0.26-0.30-0.37表95 U形弯曲件凸凹模的间隙系数C值弯曲件边长L/mmB2LB2L材料厚度t/mm0.50.622.144.155.0 0.622.144.17.57.612100.050.050.040.100.100.08200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06700.100.070.050.050.200.150.100.100.081000.070.050.050.150.100.100.081500.100.070.050.200.150.150.102000.100.070.070.200.150.150.104、凸凹模横向尺寸的确定 弯曲模的凸凹模工作部分尺寸确定比较复杂，不同的工件形状其横向工作尺寸的确定方法不同。工件标注外形尺寸时，按磨损原则应以凹模为基准，先计算凹模，间隙取在凸模上。当工件为双向对称偏差时，凹模尺寸为：LA=(L-2/1)+A0 公式（95）当工件为单向偏差时，凹模实际尺寸为：LA=(L-3/4) +A0 公式 (96)凸模尺寸为：LT=(LA-Z)0-t 公式（97） 或者凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证单向间隙Z/2。式中： L弯曲件的基本尺寸（mm） LT、LA凸模、凹模工作部分尺寸（mm） 弯曲件公差 T、A凸、凹制造公差，选用IT7IT9级精度，亦可按t=A=/4选取。 2/Z凸模与凹模的单向间隙工件的外形尺寸为：11.2+0.430由于工件为单向偏差，所以凹模的实际尺寸为：LA=(L-3/4) +A0凸、凹制造公差，t=A=/4=0.454=0.1125根据公式96凹模尺寸为： LA=(L-3/4) +A0 =（11.2-3/40.45）+0.11250 =10.86+0.11250（mm）根据公式97凸模尺寸为： LT=(LA-Z)0-t =（10.86-1.8）0-0.1125 =9.060-0.1125（mm）根据工件的尺寸要求，凸、凹模刃口处都应有相应的圆角，为保证弯曲件的尺寸精度，圆角应按实际尺寸配制。10主要零部件的设计10.1 工作零件的结构设计10.1.1凹模的设计10.1.3外形凸模的设计10.1.4内孔凸模设计因为内孔凸模是圆凸摸，仍然选用直通式凸模，采用线切割加工。与凸模固定板采用H7/r6配合。凸模长度与外形凸模长度相等为45mm。凸模材料应选T10A，热处理5660HRC，凸模与卸料板之间的间隙见表103查得凸模与卸料板的间隙选为0.035mm。表103 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Z1辅助小导柱与小导套间隙Z210.0150.0250.0050.007约为0.00320.0250.050.0070.015约为0.00630.050.100.0150.025约为0.0140.100.150.0250.035约为0.0210.1.5弯曲凸模的设计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，热处理5660HRC，冲孔凸模与弯曲凸模之间有一定的间隙。为了保证间隙合理，弯曲凸模的宽度取16 mm。10.2卸料部分的设计10.2.1卸料板的设计10.2.2卸料弹簧的设计 在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑本模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。 1、弹簧的选择与计算 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（GB20891980），设计时根基所要求的压缩量和生产的压力按标准选用即可。 （1）卸料弹簧的选择原则 a、为保证卸料正常工作，在非状态下，弹簧应该预压，其与压力应大于等于单个弹簧承受的卸料力，即 FyFx/n 公式（101）式中 Fy弹簧的预压力，N； Fx卸料力，N； N弹簧根数。b、弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量，即 HjH=Hy+Hx+Hm 公式（102）式中 Hj弹簧的极限压缩量，mm； H弹簧工作时的总压缩量，mm； Hy弹簧在余压力作用下的预压量，mm； Hx卸料板的工作行程mm； Hm凸模与凸凹模的刃磨量，mm，通常取Hm=410mm。 C、选用的弹簧能够合理的布置在模具的相应空间。（2）卸料弹簧的选用与计算步骤a、根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧根数n，计算每个弹簧应产生的预压力Fy。b、根据根据预压力和模具结构预选弹簧的规格，选择时应使弹簧的极限工作压力大于预压力，初选时一般可取Fj=（1.52）Fy。C、计算预选弹簧在预压力下的预压量Hy Hy= FyHj /Fj 公式（103）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 HjH=Hy+Hx+Hm。如不满足，则需重选弹簧规格，直至满足为止。e、列出所选弹簧的主要参数：d（钢丝直径）D2(弹簧中径)t（节距）h0 （自由高度）n（圈数）Fj（弹簧的极限压力）Hj（弹簧的极限工作量）由于固定夹的料厚为1.2mm,计算除的卸料力为4550N。（1）假设考虑模具结构，初定弹簧的根数n=4，则每个弹簧的预压力为 根据公式101 FyFx/n=4550/41137(N)(2)初选弹簧规格，按2Fy估算弹簧的极限工作压力Fj Fj=2Fy=21137=2274(N)查标准GB20891980，初选弹簧规格为dD2 h0=435100, Fj=1400, Hj=30.9(mm)(3)计算所选弹簧的的预压量Hy 根据公式103 Hy= FyHj /Fj=113730/1400=24.3（mm）(4)校核所选弹簧是否合适。卸料板的工作行程Hx=0.6+1=1.6（mm）,取凹模刃磨量为4（mm）,则弹簧工作时的总压缩量为 H=Hy+Hx+Hm =24.3+1.6+4=29.9(mm) 应为HHj=30.9mm，故所选弹簧合格。 （5）所选弹簧的主要参数为：d=4mm,D2=35mm,t=12.5mm,n=12圈，h0=100mm, Fj=1400, Hj=30.9(mm)。弹簧的标记为：弹簧435100 GB20891980.10.3定位零件的设计10.4模架及其它零件的设计10.4.1上下模座10.4.2模柄10.4.3模具的闭合高度：该模具的闭合高度为 H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-h2 =(20+10+35+20+25-2)mm =158（mm）式中： L凸模长度，L=35 H凹模厚度，H=20h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2可见该模具闭合高度小于所选压力机J2325的最大装模高度（220）可以使用。11 模具总装图 通过以上的设计，可得到模具总装图。模具的上模部分由上模座、上模垫板、凸模、凸模固定板、及卸料板等组成。卸料方式是采用的弹性卸料板卸料。上模座、上模垫板、凸模固定板、及卸料板用4个M81螺钉和4个6圆柱销固定。螺钉选取：M860mm的标准件。采用45钢，热处理淬火硬度2428HRC。圆柱销选取：670mm的标准件。采用45钢，热处理淬火硬度4045HRC。下模部分由下模座、凸凹模、卸料板等组成。下模座、凹模、卸料板用4个M8的螺钉和4个6的圆柱销固定。螺钉选取：M870mm的标准件。采用45钢，热处理淬火硬度2428HRC。圆柱销选取：670mm的标准件。采用45钢，热处理淬火硬度4045HRC。冲孔废料由漏料孔漏出。12 压力机的选择通过校核，该冲裁件所需的冲裁力为108.03KN，选择开式双柱可倾压力机J2325能够满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm最大装模高度；220mm作台尺寸（前后左右）：370mm560mm垫板尺寸（厚度孔径）：50mm200mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大倾角高度：30总 结在这次的毕业设计中，我综合了两年多来所学的所有专业知识，使我受益匪浅。不仅使自己的专业技能有所发挥并且掌握的更为熟练，也加强了在大学阶段所学专业理论知识的巩固。在做毕业设计的过程中，在设计和绘图都遇到方面遇到了一些问题，经过老师和同学的指导帮准，再加上自身不懈的努力，问题得到了及时解决。这次的毕业设计使我对冷冲压模具设计有了一定的认识，在模具设计过程中，不仅把大学三年所学到知识加深了，还学会了查有关书籍和资料，能够把各科灵活的运用到设计中去。这次的毕业设计不仅是对自己大学三年的考核，也是在工作之前对自身的一次全面、综合型的测试。这为今后的工作做好了铺垫和奠定了一定的基础。参考文献1王海明主编.机械制造技术M.北京:中国农业出版社, 2004. 72张鼎承主编.冲模设计手册.北京:机械工业出版社，1999.53阎其凤主编.模具设计与制造.北京:机械工业出版社，1995.114翁其金主编.冲压工艺与冲模设计.北京:机械工业出版社，1999.55李正风主编.机械设计基础M.上海:上海交通大学出版社，2005.16许发樾主编.模具设计应用实例.北京:机械工业出版社，1999,57刘力主编.机械制图. 北京:高等教育出版社.第二版，2004.78曾欣主编.塑料模具与冲压模具.宜宾:宜宾职业技术学院.9史铁梁主编.冷冲模设计指导.北京：机械工业出版社，1996.710薛启翔主编.新编冲压工计算手册.北京:机械工业出版社，2004.311陈剑鹤主编.冷冲压工艺与模具设计.北京: 机械工业出版社，2001.9附录附录1 冲压模具装配工序卡片工号工序工艺说明1凸、凹模凸凹模预配1、装配前仔细检查各凸模、凹模、凸凹模的形状及尺寸，是否符合图纸要求和尺寸精度，形状；2、将凸模分别于相应的凹模孔配合，检查间隙是否加工均匀，不合适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，并挤紧牢固。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；2、在下模座、卸料板上，用机加工好的凹模分别确定其螺孔位置，并分别钻孔，攻丝；3、将下模、卸料板、下垫板、凸凹模、活动当料销，弹簧装在一起，打入销钉，用螺钉钉紧。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；2、预装上模，画出与凸模固定板相应的螺孔、销孔位置并钻绞螺孔销孔；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、切纸检查，合适打入销钉，宁静螺钉。5试冲与调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整。附录2 非标准零件的加工工艺过程落料凹模加工工艺过程 材料：T10A 硬度：5660HRC序号工序名称工序内容1备料锻件（退火状态）：12010020mm2粗洗洗六面到尺寸1008019 mm，注意两大平面与相邻侧面用标准角尺测量达到基本垂直3平面磨磨光两大平面厚度达到18.6mm，并两相邻侧面达到四面垂直，垂直度0.02mm4钳划线 画出各孔径中心线并画出凹模洞口轮廓尺寸钻孔 钻螺纹底孔、销钉底孔和凹模洞口穿线孔绞孔 绞销孔到要求攻丝 攻螺纹到要求5热处理淬火 使硬度达到5660HRC6磨平面磨光两大平面，使厚度达到18.3mm7线切割割凹模洞口，并留有0.010.02的研磨量8钳研磨洞口内壁侧面达到0.08um9钳用垫片层保证凹模与凸凹模间隙均匀后，凹模与上模座配做销钉孔10平磨研磨凹模板上面达到厚度尺寸要求附录3 冲孔凸模加工工艺过程冲孔凸模加工工艺过程 材料：T10A 硬度：5660HRC：序号工序名称工序内容1备料锻件（退火状态）：560mm2热处理退火 硬度达到180220HB3车车一端面，打顶尖孔，车外圆至4mm；掉头车另一端，长度至尺寸50mm；打顶尖孔双顶尖顶，车外圆尺寸到要求4检验检验5热处理淬火 硬度至HRC56606磨削磨削外圆尺寸达到要求7线切割切除工件端面顶尖，长度尺寸至45mm8磨削磨削端面尺寸到表面粗糙的要求9检验检验10钳装配（钳修并装配、检修）附录4 凸凹模加工工艺卡片凸凹模加工工艺卡片 材料：T10A 硬度：5660HRC序号工序名称工序内容1备料锻件（退火状态）：403050mm2粗洗洗六面见光 3 平磨磨上下平面到尺寸47mm,弯曲圆弧到4钳划线 在长度方一侧留出线切割6mm后，分别画凸模轮廓线并画出四个凹模的中心线和弯曲凹模的中心线钻孔 按凹模洞口中心线切割中心孔锪扩凹模落料孔到要求。5洗按照尺寸粗洗弯曲凹模精洗弯曲凹模纸至尺寸要求6热处理淬火 硬度达到HRC60647磨平磨下平面，使高度尺寸达到45.5mm8线切割割凹模，并留出单边0.010.02的研磨余量9钳研配 研凸凹模并配如凸凹模固定板研 研各侧面达到便面粗糙度的要求10平磨平磨高度到要求11钳总装配附录5 空心垫板的加工工艺过程空心垫板的加工工艺过程 材料：T8A 硬度：2428HRC序号工序名称工序内容1备料气割下料13010010mm2热处理调质 硬度为HRC24283粗洗洗六面达到102829mm，并使两大平面的相邻两侧面基本垂直4平磨磨光两大平面，厚度达到8mm;并磨两相邻侧面使四面垂直，垂直度为0.025钳划线 螺钉孔、销钉孔和过孔中心线钻孔 钻螺纹孔、销钉孔和过孔到要求6 洗洗过孔到要求7平磨磨两大平面厚度到要求8钳总装配附录6 弯曲凸模加工工艺过程弯曲凸模加工工艺过程 材料：T10A 硬度：5660HRC 序号工序名称工序内容1备料锻件（退火状态）：302060mm2粗洗粗洗凸模外形3磨磨下平面至尺寸，并留有1毫米的余量磨四周的平面，使相邻两侧面的垂直度达到0.024热处理淬火 使表面硬度达到HRC60645磨磨凸模表面的所有平面至尺寸精度要求6钳总装配固定夹冲压弯曲复合摸装配图弯曲凸模落料凹模板空心垫板凸凹模冲孔凸模22