冲压模具设计实例

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1、弯曲模零件简图：如图 3-11 所示 零件名称：汽车务轮架加固板 材料：08 钢板厚度：4mm生产批量：大量生产要求编制工艺方案。图3-11汽车备轮架加固板零件图一. 冲压件的工艺分析该零件为备轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车备轮架强度。零件外形对称，无尖角、 凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半彳裁，相 对圆角半径%为巧，大于表相关资料所示的最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。砒加陋的 八个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上，孔距有们置要求，但孔径无公差配合。圆 孔精度不高，弯曲角为，也无公差要求。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的

2、厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形 问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。二. 确定工艺方案（1）计算毛坯尺寸该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算：上=A + 4 + 1吁列广+砒）上式中圆角半径厂=歸 板料厚度加用 兀为中性层系数，由表查得勺艷3,打为直边尺寸，由图3-13可知，占=211 6 - (r +214mm珀=140-2 (r + /) = 12 2m将这些数值代入，得毛坯宽度方向的计算尺寸L = 214 + 122 + 1.57(5+0.42x4)=考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取Z= 355mmo同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图3-

3、14所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。(2) 确定排样方式和计算材料利用率图3-14的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。有三种排样方式，见图3-15a、 b、c。由表查得沿送料进方向的搭边“他，侧向搭边心歸，因此，三种单排样方式产 材料利用率分别为64%、64%和70%。第三种排样方式，落料时需二次送进，但材料利用率最高, 为此，本实例可选用第三种排样方法。图3-14加固板冲压件展开图a）材料利用率64%b）材料利用率64%665c）材料利用率70%图3-15加固板的排样方式(3) 冲压工序性质和工序次数的选择冲压该零件，需要的基本工序和次数有:(a)落料；(b)冲如孔6 个;(c)

4、冲底部趴1孔2个；(d)扼1粹4冲孑孔(e)冲2个腰圆孔；(f)首次弯曲成形；(g)二次弯曲成形。(1)工序组合及其方案比较根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。(a) 落料，如图3-16所示。(b) 冲壁部门孔6个。11 1r J| I1 1 +1-1 ：(c) 冲底部两个八孑L、一个圆孔和两个腰圆形孔，见图3-19。(d) 首次弯曲成形，如图3-17所示。(e) 二次弯曲成形，如图3-18所示。方案二：(a) 落料和冲2个腰圆孔。也1矶1 亦1泸4(b) 冲底部两个孑L、壁部六个孔和孑L。(C)首次弯曲成形，见图3-17。(d) 二次弯曲成形，见图3-18。方案三：(a) 落料和冲零

5、件上的全部孔。(c) 首次弯曲成形，见图3-17。(d) 二次弯曲成形，见图3-18。方案四:(a) 落料，见图3-16。矶1血垮诙(b) 冲底部两个厂孑L、一个圆孔和两个腰圆形孔，见图3-19。(c) 首次弯曲成形，见图3-17。(d) 二次弯曲成形，见图3-18。戒1(e) 冲壁部两个 孑L。戒1(f) 冲另一个面壁部四个孑L。方案五：(a) 落料，见图3-16。(b) 首次弯曲成形，见图3-17。(c) 二次弯曲成形，见图3-18。與1 扼1把(d) 冲底部两个广孔和一个孑L。(e) 冲腰圆孔。戒1(f) 冲侧壁六个孑L。方案六:(a)落料，见图3-16。祖1扼帯附(b) 冲底部两个孑L

6、、一个孔和两个腰圆孔，见图3-19。(c) 首次弯曲成形，见图3-17。(d) 二次弯曲成形，见图3-18。炭1(e) 钻壁部六个孑L。对以上六种方案进行比较，可以看出：方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁 力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也较方便。但是，该方案的二次弯曲均安排大冲孔以后进行， 弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。戒1妙1方案二，落料和冲腰圆孔组合以及底部两个厂 孔和壁部六个 孔组合冲出，可以节省一道工序，但是模具结 构比方案一复杂，同时多凸模厚板冲孔模容易磨损，刃磨次数增多，模具寿命低。二次弯曲工序均

7、在冲孔后进行, 产生与方案一相同的缺点。方案三，落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，可以提高和生产效率，但模具结构 與1复杂，且壁部六个孔处的孔边与落料外缘间距仅8mm，模壁强度较差，模具容易磨损或破坏，因此不宜采用。01 1方案四，壁部六个孔安排在弯曲后进行，可以提高孔距精度，保证零件质量，但是壁部冲孔的操作不便，同时弯曲后二次冲孔的模具费用也较高。方案五，全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、下料操作也不方便。與1方案六，情况与方案四基本相同，但壁部六个孔改为钻孔，可以保证孔间尺寸，提高了零件精度，同时可减少两套冲

8、孔模，有利于降低零件的生产成本。缺点是增加了钻孔工序，增加工序时间。通过以上的方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案六是比较合理的。确定了工艺方案以后，就可以进行该方案的模具结构形式的确定，各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。图3-16加固板落料模1 下模板、2 导柱、3 导套、4卸料板、5 螺钉、6 螺钉、7凹模、8上模板、9 销钉、10挡料销、11螺钉、12凸模、13 销钉、14销钉三. 各工序模具结构形式的确定上面的工艺方案分析和比较中，已选用了模具种类，如选用落料模、冲孔模、首次弯曲模和二次弯曲模等，在最 佳工艺方案六选定后，再确定各工序模具的具体结构形式。本实例为便于介

9、绍和分析，在各工艺方案分析和比较 时，已给出了模具的结构形式，见图3-16、17、18、19等，因此，这里不再另述。图3-17务轮架加固板第一次弯曲模图3-19加固板冲孔模1 下模板、2 导柱、3 导套、4上模板、5、7、9 凹模、6、8、10凸模、11、18、20定位销、12-垫板、13凸模固定板14、16、17紧固螺钉、15 卸料板、19 凹模固定板、21 定程柱、22 挡料销四. 计算各工序冲压力和选择冲压设备(1) 第一道工序一一落料(a) 平刃口模具冲裁时，落料力按下式计算：饱=1.3Z/T将加固板毛坯的周长L = 1395mm ,厚度心4用型以及08钢材料的抗剪强度厂式，得=1.3

10、-1334260为了降低落料力，改用斜刃口模具，落料力戶& = 1,3,KL t 上式中，T为模具斜刃口部分长度。考虑到落料时条料容易安置和定位，模具的部分刃口可以设计成平口= 0的。因此，2表示刃口部分的长度（如果模具刃口全部做成斜口的，则），如图3-16所示。图中L-, = 2：-SO = ldOmm平刃口长度L = 1/395-10 =斜刃口长度K = 0.4则备=1.3(0.4x 123x4+160x460)= 884S00?/（b）推件力粗=2= 0 045设同时梗塞在凹模内的零件数，查表系数，代入上式，得耳=-. 0.045:S4200 = 79500A7（C）选用冲压设备备=33

11、42007 臻= 79500这一工序的落料力，推件力，因此，工序所需的总压力9637007&n,bsp; &, nbsp;从总压力出发，应选用1000kN压力机，但是1000kN压力机的工作台，对加固板落料模尺寸偏小，不能安 装，故应选择1600kN压力机。(2) 第二道工序冲孔(图3-19)觎1(a) 冲压两个孑L,冲孔力,/DIV(b) 冲压孑L,冲孔力(c) 腰圆孔冲孔力码=2M .3 x.214 + 2 x.52) 4 -2d = 519000(d) 选用冲压设备工序总的冲孔力耳=耳+巴+也二7加加故可选用1000kN压力机。(3) 第三道工序首次弯曲成形(图3-17)该工序冲压力，包

12、括自由弯曲力，校正弯曲力和压料力(或推件力)。(a)自由弯曲力07上詔臥广+f上式中,安全系数:i = （11 6 + 立：习=170 宽度：弯曲半径:口否=苗 008钢抗拉强度：0.7汽 1.汽170咎42 辺3$0 5 + 4 (b)校正弯曲力冲压件在行程终了时受到的校正弯曲力，可按厅谡*戸近似计算。加固板冲压件首次弯曲的投影面积 = （11 石縫鮎斗5&xl7g） = 30170zraffl22p = 了 Cl A奸&查表得单位校正力，代入上式得,FR = 2100kN（c）压料力& nb,sp;& am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;nb,sp;碁=（04118

13、）脣取系数0.5,则伦=4胁（d）选择冲压设备由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，可按选择冲压设备，实际选用2500kN压力机。（4）第四道工序二次弯曲成形（图3-18）该工序所需压力，有自由弯曲力、校正弯曲力和压料力等。因校正弯曲力大于自由弯曲力和压料力，且在押我=丄，P弯曲时这些压力不是同时产生的，故在选择冲压设备时，只需计算校正弯曲力就可以了，即。A = 17S140 =P =加固板零件二次弯曲的投影面积，取，代入上式，得陷=17407，实际选用2500kN压力机。五. 编写工艺文件，填写冲压工艺卡。点击下载:叫Ht:E奖半8梟岀loo-套曲 bwss冈mH吕烷誥It尽滋e 弓 I-ei眩H女平恫H出比芟S3刖11dg甘 掘二t寸69L