冲压模具设计说明书

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1、湖南科技大学课程设计课程设计名称：冲压模课程设计学生姓名：肖文杰学院:机电工程学院专业及班级：11材料成型及控制工程3班学号：1 1 0 3 0 4 0 1 9指导教师：刘 筱2014 年 12 月 29 日目录一、工艺分析 4材料选择：4力学性能：4结构分析：5弯曲回弹值计算：6减少回弹的措施：6二、毛坯尺寸及力学计算 7中性层位置：7毛坯长度计算：7弯曲力计算：7顶件力计算：8三、冲压设备选择 9四、弯曲模工作部分尺寸计算 12凸模圆角半径：12凹模圆角半径：12凹模工作部分深度：12凸模和凹模之间的间隙：13刃口尺寸计算：13凸模、凹模横向尺寸制造公差：14弯曲方案选择：15部分零件设计

2、：16五、 总结19参考文献 20摘要弯曲是将板料、棒料、型材或管料等弯曲成一定形状和角度的零 件的一种冲压成型工序。采用弯曲成形的零件种类很多，常见有汽车 大梁、自行车车把、门窗铰链、各种电器零件的支架等。本设计中的一些数据都是按照“冲压模具及设备”及“互换性与 技术测量”上的表查得的标准数据，而图也是遵循“机械制图”上的 标准画法画的。本设计以够用为准，着重的考虑它的应用性、实用性 及综合性。本设计对冲压的工艺、模具的设计、材料的分析等都一一 的进行了分析及介绍。 根据考虑合理的工艺编制、实现高速化、自 动化、提高材料利用率降低材料成本等一些因素，以降低冲压的成本 及模具的费用，提高效率。

3、 根据企业要求及冲压成型工艺及模具设 计的工程技术的要求，设计出企业所需要的、简单的、应用性好的模 具模具及产品。 由于编者的水平有限，因此书中存在一些错误和缺 点，恳请读者进行批评指正。Bending is plate, bar, pipe material profiles or bent into a certain shape and angle of stamping forming process of parts A lot of bending parts used in automobile crossbeam, types, bicycle handlebar, door

4、hinge, various electric parts are common support etcSome data in this design are the standard data in accordance with the die and equipment and interchangeability and measuring technology on the table look up, and the figure is also follow the standard painting painting on the mechanical drawing Thi

5、s design is subject to sufficient, emphatically the application, practicability and its integrated The design of the stamping process, die design, material analysis and so on are analyzed and introduced in one one Based on the consideration of process planning, reasonable to realize high speed, impr

6、ove the utilization rate of material to reduce the material cost and some other factors, in order to reduce the cost of automation, and die stamping costs, improve efficiency. According to business requirements and stamping forming process and die design of the engineering requirements, design of mo

7、ld enterprises need, simple, good applicability and products The editors level is limited, so there are some mistakes and shortcomings in the book, ask the reader criticism 关键词Aut oCAD、弯曲复合模、计算工艺分析图 1-1 零件图材料选择：零件选择Q345钢。Q345综合力学性能良好，低温性能尚可，塑 性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、 电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、

8、一般金属结 构件，热 轧或正火状态使用，可用于-40C以下寒冷地区的各种结构。 力学性能：抗拉强度：490-620MPa，取 500MPa屈服强度： 345MPa抗剪强度： 500MPa伸长率：三21%断面收缩率：三27%屈服强度： 345MPa热处理工艺Q235钢用920C水淬，硬度可以达到3543HRC （获得板条马氏 体）而直接使用；Q345钢用830850C淬火+适当温度回火，进行 调质处理，可获得更高的机械强度。结构分析：该工件结构简单，形状对称，适合弯曲。在弯曲时应有一定的凸凹模间隙，工件中对有标有尺寸精度的尺 寸按照零件图的精度进行设计，对其他未标尺寸按一般精度设计，即 按国际对

9、非圆形工件精度等级去 IT14 级设计。工件弯曲半径是5mm，其最小弯曲半径查冲压工艺设计及冲模设计表 4-2。取 r =0.8t=0.8X1.2=0.96mm。由公式 HR+2t 得， min425+1.2X2。可弯曲成功。该工件是一个弯曲角度为 90的四角弯曲件，所有尺寸精度均 未标注公差，而当r/t5时，可以不考虑圆角半径的回弹，所以该工 件符合普通弯曲的经济精度要求。排样方式：搭边值根据中国模具设计大典表 19.1-17 得，工件间的搭边： 1.2mm工件与边缘搭边：1.5mm利用率为 180X65/ (180+2.4)X(65+3) =0.94利用率高，排样图如图1-2所示。图1-2

10、排样图弯曲回弹值计算：回影响回弹的因素很多，如材料的力学性能，工件的相对弯曲半 径r/t,弯曲中心角的大小，弯曲工件的形状，弯曲方式，模具间隙 等。因此很难用精确的计算方法得出回弹值的大小，一般是按表格或 图表查出经验数值，或按计算法求出回弹角后，再在生产实践中，试 模修正。当弯曲件的相对半径r/t5-8时，属于小半径弯曲。当弯曲 角度不是90o时，其回弹角的计算公式可用a =a -F90Xa，且根据经验所得，一般在10%左右，故回弹90值取 1o。减少回弹的措施：改进弯曲件的设计，采取适当的弯曲工艺，正确设计弯曲模具等 都可减少回弹。二、毛坯尺寸及力学计算中性层位置：中性层的曲率半径公式如下

11、：p 二r+KtK 为中性层位移系数，查冲压工艺设计及冲模设计表 4-3，K=0.48。所以算出p的值为5.576mm。毛坯长度计算：L=L +H+4 X n (r+Kt) *2=180+42+4 Xn (5+0.48X1.2) =298mm3落料冲裁力计算：F=kLtTK 一般取1.3, t是抗剪强度，L是周边长度。T算得 F 的值为 294KN。弯曲力计算：弯曲力指的是压力机完成预定的弯曲工序所需施加的压力，是选 择压力机和设计模具的重要依据之一，所以必须进行计算，但要从理 论上计算弯曲力是很复杂的，并且计算的值还不是十分的准确。因此， 在生产中通常采用经验公式进行计算。弯曲力大小受到材料

12、力学性能、弯曲件形状、毛坯尺寸、弯曲半 径、模具间隙、凹模圆角支点距离、弯曲方式等多种因素影响。根据冲压工艺设计及冲模设计，公式如下：F=0.7kbt2O 三(r+1)bF为自由弯曲力，b是弯曲件宽度，r是弯曲件内弯曲半径，Ob 是材料抗拉强度， k 为系数，一般取1.3。算得 F 的值为 6869N。顶件力计算：一般顶件力为弯曲力的30%80%，故，顶件力 Fd= (0.30.8)X6869二(20605495) N弯曲力校正F=qAF 为校正力， q 为单位面积上的校正力， A 为校正部分的投影面 积。其中 q 查冲压工艺设计及冲模设计表4-4，取60。所以 F=60X65X 180=70

13、2KN三、冲压设备选择压力机的选择：在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的大小、模 具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。1、所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力。2、压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的， 张开高度因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸 模与导板分离，导模板，或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深 模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯 的放进和成形零件的取出。3、所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足 冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的 要求。4、压力机工作台面的尺寸必

14、须大于模具下模座的外形尺寸，还 要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模 时，对工作台的受力条件也是不利的。 在实际生产中，为了防止设 备的超载，可按F$(1.61.8)F来估算压力机的公称压力F。可选取 开式双柱可倾压力机。F =(0. 50. 8)F总压力机可得 F=15455N。压力机查冲压工艺设计及冲模设计表 6.2-1，可选 J23-3.15 压力机，具体参数如表3-1 所示。表 3-1 压力机参数名称数值公称压力/KN31.5滑块行程/mm25滑块行程次数/min200最大圭寸闭咼度/mm120封闭高度调节量/mm25滑块中心至床身距离/mm90立柱间距/mm1

15、20工作台尺寸（前后）/mm160工作台尺寸（左右） /mm250工作台孔尺寸（前后） /mm90工作台孔尺寸（左右） /mm120工作台尺寸（直径） /mm110垫板尺寸（厚度） /mm30模柄孔尺寸（直径） /mm25模柄孔尺寸（深度） /mm40滑块底面尺寸（前后） /mm90滑块底面尺寸（左右） /mm100床身最大可倾角/45o模架选择：根据之前的计算和零件尺寸，选用铸铁模架，滑动导向的对角导柱模架。模座对角中心线有前、后导柱。冲压时受力平衡，上模座沿导柱运动平稳。使用面广，常用于级进模和复合模，凹模周界范围(mm)： 315X250。四、弯曲模工作部分尺寸计算凸模角半径：当工件的相

16、对弯曲半径不小于 r 时，凸模圆角半径一般取弯曲min件的圆角半径。如因弯曲件的结构需要，出现弯曲件圆角半径小于最 小弯曲半径( rr ，然后应整形工序达到所需弯曲半径。当弯曲件的min弯曲半径较大时、精度要求又高时，还应考虑工件的回弹，凸模的圆角半径应进行修正。凹模角半径：凹模圆角半径大小对弯曲力和工件质量都有影响。凹模圆角半径 过小，则坯料弯曲时进入凹模阻力增大，工件表面会产生擦伤或压痕； 凹模圆角半径过大，会影响坯料定位准确性。凹模两边圆角半径要一致，以免弯曲时工件产生偏移。在生产中，凹模圆角一般取决于弯曲 件材料厚度。本设计材料厚度1.2mm，则r = (36) t,算得r = (3.

17、67.2)ddmm。凹模工作部分深度： 这个深度要适当。若过小，则工件弯曲成形后回弹大，且直边不 平直；若深度过大，则模具材料消耗大，且压力机需要较大行程。凹模深度大于零件高度的差值m,查冲压工艺设计及冲模设计表 4-8 得m=4mm工作部分深度L =20mm，查冲压工艺设计及冲模设计表4-9O所得。凸模和凹模之间的间隙：间隙值对弯曲件质量和弯曲力有很大影响。间隙值过小，则弯曲 力增大，同时零件直边的料厚将减薄和出现划痕，从而降低凹模使用 寿命；间隙值过大，则弯曲件回弹增加，从而降低了零件的制造精度。间隙值公式：Z=t +ntmaxt 为材料厚度的最大尺寸， n 为间隙系数。maxn 查冲压工

18、艺设计及冲模设计表 4-10 得， n=0.07mm。算得 Z=1.284mm刃口尺寸计算：冲裁件的尺寸精度取决于凸模与凹模的刃口部分的尺寸。冲裁的 合理间隙也要靠凸模与凹模刃口部分的尺寸来实现和保证。所以正确 的确定刃口部分尺寸是相当重要的。在决定模具刃口尺寸及制造公差 时，需考虑下述原则：1. 落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。设计冲 孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。2. 考虑到冲裁时凸、凹模的磨损 在设计凸凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值，对基准件

19、刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样在凸 凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。3. 在确定模具刃口制造公差时要既能保证工件的精度要求。又能 保证有合理的间隙数值。工件尺寸为245.64mm，则有D = (D6 =(245.640.5X0.2)o.o3 =245.54o.o3 mm凹 max凹 000D = (D xZ ) o = (245.640.5X0.20.132) o mm凸 maxmin 6 凸0.02其中凸、凹模制造公差如表 41 所示表 41 凸、凹模制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差W180.020.0218-300.020.0

20、2530-800.020.03Z 值查冲压工艺及冲模设计表 34。凸模、凹模横向尺寸制造公差：弯曲件取标注内形尺寸，模具制造公差选IT9，具体查冲压模 具设计指导表6. 31.凸模：Lp=(L+0.25A)-卜pLp=(70+0.25X 0.2)=700.05 mm0.740.69凹模：Ld=(Lp+2Z)+d弯曲件宽度公差值如表 4-2 所示Ld=(70+2X 1.284) +0.74=730.308 mm-0.432表 4-12 宽度公差材料厚度/工件公差10.161 20.20240.24弯曲方案选择：图 4-1 为一次弯曲成形的复合弯曲模结构，是将两个简单模复合 在一起的弯曲模。凸凹模

21、 1 即是弯曲 U 形的凸模又是弯曲四角形的凹 模。弯曲时先由凸凹模 1 和凹模 2 将毛坯弯成 U 形，然后凸凹模 继续下压与活动凸模 3 共同作用，将工件弯曲成四角形件。3.图 4-1 凹凸模结构图至于取件方式，由于零件只需弯曲成形，壁厚很薄，不需要设置额外 的取件装置，手工取出即可。部分零件设计：导柱设计如图 4-2 所示。基轴制加工，与模座的配合为R7/h6或R7/h5。为便于安装，导柱固 定端有3mmX3。的引入部分。具体结构尺寸来源参考冲压模具设计 指导表 5.4-1。对角导柱下模座设计如图4-3 所示。导柱模座选取对角式，具体尺寸参考模架参数和冲压模具设计指导 表 5.7-5。装

22、配图如图 4-5 所示。: 一口11/一 、n包 1/1丄*仃、11,J1/111L、=1图 4-5 装配图五、总结课程设计是大学阶段一个重要学习环节，是学习深化与升华的重 要过程。它既是对所学的所有知识的一次全面考查，同时又是我们从 学习知识到运用知识的一个过渡。在设计当中，我们不但需要把以往 学到过的所有专业知识再复习巩固一次，而且还要将所有的知识串联 起来，充分调动它们为毕业设计服务，完成一份优秀的课程设计。在这次课程设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请 教了老师可胜有关冷冲模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇 到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的

23、飞跃。经过一段时间的努力，课程设计已圆满完成。我们在设计期间参考了大量文献、资料，而且设计从结构和各项 计算分析上也已基本达到设计要求，但由于我们实践经验的欠缺，许 多方面仍有尚待完善之处，不妥之处还望各位老师同学批评指正。在 这次课程设计过程中得到了专业老师的悉心指导以及许多同学的帮 助。我从指导老师身上学到了很多东西。他认真负责的工作态度，严 谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅，使我得到不少的提 高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢她们耐心的 辅导在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的 感谢。1翁其金 等2伍先明 等3张毅4许发樾机械工业出版社国防工业出版社 国防工业出版社 机械工业出版社参考文献 冲压工艺及冲模设计 冲压模具设计指导 现代冲压技术 模具标准应用手册