沖壓模具設計L型彎曲件

1、目錄第一章 緒論 3第二章 沖壓工藝分析 2.1沖壓件簡介 5 2.2沖壓工藝性分析 6 2.3沖壓工藝方案的確定 6第三章 落料沖孔彎曲復合模設計 3.1模具結構 8 3.2確定其搭邊值 8 3.3確定排樣圖 9 3.4材料利用率計算 10 3.5凸凹模刃口尺寸計算 10 3.6沖壓力計算 13 3.7壓力機選用 16 3.8壓力中心計算 17 3.9落料沖孔彎曲復合模主要零部件設計 17 3.10模具閉合高度、壓力機校驗 24 第四章 結論 25第一章緒 論1.1 課題研究的目的和意義目的：為了更好的了解模具設計的一些步驟，和一些設計模具時所需要注意的地方，為以后的工作打好基礎。意義：此次

2、設計讓我知道了自己的理論知識要運用到實際工作中去并不是那么容易的需要經過多次練習及長時間積累的。 1.2 課題國內外研究概況1.1.1 國外模具發(fā)展概況目前，歐洲模具業(yè)已越來越感受到來自中國同行所帶來的影響和壓力，預計到2018年，中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一。”德國亞琛工業(yè)大學的亞力山大教授日前在寧?？疾煸摰啬＞咧圃鞓I(yè)基地時發(fā)出這樣的感嘆。 亞力山大表示，據相關研究部門調查得知，歐洲模具設計和生產的時間要分別比中國快44和61左右。1.1.2國內模具發(fā)展概況近年來，中國模具市場對精密、大型、復雜型、長壽命模具的需求量有所增長，預計到2010年，國內模具市場需求量將在1，200億

3、元人民幣左右。 綜合媒體6月4日報道，中國模具協(xié)會企業(yè)年報顯示：近年來，中國模具市場對精密、大型、復雜型、長壽命模具的需求量有所增長，預計到2010年，國內模具市場需求量將在1，200億元人民幣左右。 專家分析，從1997年開始，隨著汽車、裝備制造業(yè)、家用電器的高速增長，中國國內模具市場的需求開始顯著增長。雖然到2006年中國模具工業(yè)總產值已達516億元，但屬“大路貨”的沖壓模具、壓鑄模具等約占總量的80。已經進入中國的少量外資模具企業(yè)開始生產各種高精大多功能模具，但目前仍供不應求。據介紹，目前中國汽車模具潛在市場十分巨大。質量好的沖壓模具在汽車整車等行業(yè)供不應求；壓鑄模具在汽車零部件、裝備制

4、造業(yè)等行業(yè)需求激增；注塑模具在家用電器等行業(yè)發(fā)展?jié)摿σ埠艽蟆Ａ硗?，特種模具也有較大的發(fā)展前景。1.3 課題研究的主要內容沖壓模具的設計在其生產、加工以及使用過程中尤為重要。特別是它的結構設計，對加工、裝配、工期、成本乃至沖壓產品的質量及生產效率產生極大的影響。所以，此課題主要考慮以下幾個方面的內容：1. 分析沖壓件的圖樣及技術條件。2. 對沖壓件進行工藝分析，確定排樣方案。3. 計算沖裁、拉深力，確定壓力機參數，選擇合理的沖壓設備。4. 確定模具的具體結構，繪制草圖。5. 繪制模具的裝配圖及主要零件圖。6. 零件圖標注尺寸、公差及技術條件，并進行必要的強度校核。7. 根據開題的研究過程撰寫設計

5、說明書。第二章沖壓工藝設計2.1 沖壓件簡介形狀和尺寸如下圖所示。材料為Q235，板材厚度3mm。零件圖如下：圖 2.1 零件圖展開圖2.2 沖壓的工藝性分析沖壓工藝分析主要考慮產品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術和經濟兩方面內容。在技術方面，根據產品圖紙，主要分析零件的形狀特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經濟方面，主要根據沖壓件的生產批量，分析產品成本，闡明采用沖壓生產可以取得的經濟效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否以最簡單最經濟的方法沖壓出來。1 影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術和經濟方面考慮，主要因素：工件的外形為平板形狀，

6、外形簡單，適宜沖裁。工件無細長的旋臂與窄槽，模具結構不復雜，適合沖壓。材料為Q235，是常見的沖壓材料。工件尺寸要求不是很高，尺寸未注公差按IT14級處理。生產批量，一般來說，大批量生產時，可選用連續(xù)和高效沖壓設備，以提高生產效率；中小批量生產時，常采用簡單模或復合模，以降低模具制造費用。成型件的尺寸要求不高，表面粗糙度要求不高。綜上所述，此工件適宜沖裁。2 本沖壓件工藝分析如下：1圖形分析形狀較簡單，主要是落料、沖孔形狀。2尺寸分析尺寸公差要求不高，未注公差尺寸均取IT14級。3材料Q235，是常見的沖裁材料。零件用的是厚1.5mm的Q235板。力學性能：抗拉強度 b (MPa)：44047

7、0（查參考文獻2P411頁，表7-1）抗剪強度 (MPa)：310380伸長率 10 ()： 2125屈服點s (MPa)：240由于零件是一個平面形狀，內部有兩個小孔，外部是直線組成。關鍵是沖孔、落料彎曲能否同時進行？4批量批量生產。5沖壓工序落料、沖孔、彎曲。6沖裁間隙根據料厚t=1.5，再查參考文獻3P30頁，得單面間隙C0.210.3mm2.3 沖壓工藝方案的確定經過對沖壓件的工藝分析后，結合產品進行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝、沖壓次數，工藝順序組合方式的基礎上，提出各種可能的沖壓分析方案。方案一：單工序模。適當整合各沖壓工序，需要兩副模具，即落料模和沖孔模，這些模具制造方便、經

8、濟，但需要零件二次定位，產品上孔定位精度不高，生產周長一些，占用沖壓設備多。方案二：復合模。根據參考文獻2P257頁，表5-17得到t=3時，最小壁厚a=6.7，由于本產品的最小壁厚為4mm，故可以采用復合模。復合模具結構相對要復雜一些，制造難度也高一些，但因為只需一副模具制造成本并不高多，同時沖壓生產周期短，產品質量高，占用設備少，能起到節(jié)能、節(jié)省勞動力作用。因此綜合考慮產品質量，制造周期，生產周期，節(jié)省成本等因素，采用方案二。第三章落料沖孔復合模設計3.1 模具結構由于料厚適中，可以保證平整度，故模具結構可采用倒裝復合模，即落料凹模裝在上模部分，落料凸模（確切說是凸凹模，包括落料凸模和沖孔

9、凹孔模）裝在下模部份，沖孔凸模裝在上模部份。卸料采用彈性卸料結構，由于結構復雜，沖孔較多建議彈性材料采用聚氨酸脂或矩形彈簧。產品件采用推件塊彈性推出，由上而下推出。沖孔廢料從下模直接落下。條料采用手動前后送料裝置，采用定位銷定位方式。如圖所示。圖3.1 模具結構圖3.2 確定其搭邊值考慮到成型范圍，應考慮以下因素：1 材料的機械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。2 沖件的形狀尺寸 沖件的形狀復雜或尺寸較大時，搭邊值大一些。3 材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。4 材料及擋料方式 用手工送料，手動側壓。5 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料大搭邊值小一些。6 材料為：Q235

10、，落料部有帶大圓角的形狀。綜上所述，根據參考文獻2P51頁，表2-4，兩工件間的搭邊值：a1=2.5mm工件側面搭邊值：a=3.0mm3.3 確定排樣圖在沖壓零件中，材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產品成本的重要因素，必須認真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。排樣方法可分為三種：1有廢料排樣2少廢料樣3無廢料排樣少廢料排樣的材料利用率也可達70%90%。但采用少、無廢料排樣時也存在一些缺點，就是由于條料本身的公差以及條料導向與定們所產生的誤差，使工作的質量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質量和模具壽命。根據本工件的形狀和批

11、量，對模壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。排樣時工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進。本產品外形是帶大圓弧形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮對排，對排方式可以是直排，具體由下面計算決定。方案一：送料步距A95.3+2.5=97.8mm。條料寬度B(D+2a) 其中：40，a3，B（40+2×3）=46mm由于在剪板時也有公差，查參考文獻4P49頁，得條料寬度公差0.7mm所以,剪板寬度B（40+2×3+0.7）=排樣圖如圖3.2所示。圖3.2 排樣圖3.4 材

12、料利用率計算在沖壓零件中，材料利用率是一個非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的途徑之一。由于本產品采用復合工序的單副模具生產，送料采用手動送料，因此可以假設原材料為板料，再經剪板后成為條料。板料尺寸為定制，厚3mm。材料利用率計算公式：其中：S0板材總面積S 實際產品面積故 S0=46.7×97.8=4567.26 mm2 S=S落-S孔由于圖特征多，外形復雜，故采用CAD軟件進行輔助分析計算，要CAD軟件中測得S落=3250.1 mm2，S孔=282.743 mm2，所以S=3250.1-282.743=2967.357mm2故材料總利用率可見材料利用率大于80%，因此材料利

13、用還是可以接受的。3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定本模具有2種工序組成，落料和沖孔，外形是落料，內部各孔是沖孔，下面分二部份分別計算。3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定（1）計算原則本產品外形屬于落料工序，因此計算原則以凹模為基準，配做凸模。由于外形復雜，故采用凸、凹模配合加工法來制造，并進行設計計算。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算。工件尺寸有：，, , , ，。凸、凹模制造公差取對應尺寸公差的1/4。查參考文獻3P30頁，沖裁雙面間隙Zmin=0.42，Zmax=0.60，所以：Zmax -Zmin0.18（3）落料凸、凹模刃口尺寸計算由于以凹模為基準，所以查參考文獻1P6

14、4-P65頁，得公式凹模磨損后尺寸變大的：凹模磨損后尺寸變小的：凹模磨損后尺寸不變?。? , ,屬于磨損后尺寸變大的尺寸，屬于磨損后尺寸不變的尺寸。1計算A=26，=0.52凹模偏差d=/4=0.13mmt=3，查參考文獻4P39頁，表，得=0.5所以 2尺寸計算A=40，=0.62凹模偏差d=/4=015mmt=1，查參考文獻4P39頁，得=0. 5所以 3尺寸計算A=95.3，=0.74凹模偏差d=/4=0.18mmt=1，查參考文獻4P39頁，得=0. 5所以 4尺寸計算A=51.3，=0.62凹模偏差d=/4=0.15mmt=1，查參考文獻4P39頁，得=0. 5所以 5. 尺寸計算C

15、=37，=0.52凹模偏差d=/4=0.15mmt=1，查參考文獻4P39頁，得=0. 5所以 凸模與凹模為基準配做，保證雙面間隙為：0.420.60mm。3.5.2沖孔部份凸、凹模刃口尺寸的確定（1）計算原則沖孔計算原則以凸模為基準，配做凹模。圓孔由于加工方便采用分開加工法制造并計算。非圓形孔由于外形復雜，制造不便故采用凸、凹分開配合加工法來制造，并進行設計計算。公差查表確定。（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算有兩個孔，分別是一個圓孔和一個孔，兩圓心距尺寸；查參考文獻1P63頁，得計算公式： 凸模尺寸： 凹模尺寸：有一個圓孔,尺寸有：和定位尺寸；另一個圓孔，尺寸有：和定位尺寸，。由

16、于以凸模為基準，所以查參考文獻1P64-P65頁，得公式凸模磨損后尺寸變小的：凸模磨損后尺寸變大的：凸模磨損后尺寸不變?。汗钊」ぜ叽绲?/4。,屬于磨損后尺寸變小的尺寸，屬于磨損后尺寸變大的尺寸。屬于磨損后尺寸不變的尺寸。查參考文獻3P30頁，表4-2沖裁雙面間隙Zmin=0.42，Zmax=0.60，所以：Zmax -Zmin0.18（3）沖孔凸、凹模刃口尺寸計算1圓孔的尺寸計算（分開加工法）查參考文獻2P148頁，得：凸模偏差p=0.020mm凹模偏差d=0.020mm沖裁雙面間隙Zmax -Zmin=0.060因此：p+d=0.020+0.020=0.0400.18=Zmax -Zm

17、in所以凸、凹模制造公差合理。所以：mm mm2圓孔的尺寸計算（分開加工法）查參考文獻2P148頁，得：凸模偏差p=0.020mm凹模偏差d=0.020mm沖裁雙面間隙Zmax -Zmin=0.060因此：p+d=0.020+0.020=0.0400.18=Zmax -Zmin所以凸、凹模制造公差合理。所以：mm mm3.尺寸，前面已經計算過在此不再計算。3.6 沖壓力計算因此必須認真計算沖壓力。本模具沖壓力（F總）有三大部分組成，即落料部分力（F落）、沖孔部分力（F沖）彎曲部分力（F彎）組成，由于落料、沖孔同時進行，然后進行彎曲，因此只需考慮壓力機在整個沖壓運動過程中是否有足夠的動力提供，取

18、三者和，下面分別進行計算。3.6.1 落料部分沖壓力根據本模具的結構，沖壓力包括落料沖裁力、卸料力和頂件力。已知材料Q235鋼板，板材厚3.0mm，材料的抗剪強度取中間值=350MPa進行計算。1沖裁力式中 L落料件的周長，mm t 板料厚度，mm 材料抗剪強度，MPa2卸料力查參考文獻3P41頁，表4-15表3.53 卸料力、推件力、頂件力系數材料料厚t/mmK1卸K2推K3頂鋼0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250

19、.03鋁、鋁合金0.0250.080.030.070.030.07純銅、黃銅0.020.060.030.090.030.09式中 K卸卸料力系數，N 查參考文獻3P41頁，表4-15，得K卸=0.043落料總沖壓力 F落=F沖+F卸=351198+10536= 361733N3.6.2 沖孔部分沖壓力根據本模具的結構，沖孔力包括沖裁力和卸料力。已知材料Q235鋼板，板材厚3mm，材料的抗剪強度取中間值=350MPa進行計算。1沖孔力式中 L落料件的周長，mm t 板料厚度，mm 材料抗剪強度，Mpa2. 推件力式中 K卸卸料力系數，N 查參考文獻3P41頁，表4-15，得K卸=0.045沖孔總

20、沖壓力 F孔= F卸+F沖=102921+4631=107552N3.6.3彎曲部分沖壓力根據本模具的結構，沖孔力包括沖裁力和推件力。已知材料Q235鋼板，板材厚3mm，材料的抗剪強度取中間值=350MPa進行計算。1自由彎曲力式中 k安全系數，1.3 b彎曲件寬度，mm b材料強度極限，Mpa t材料厚度，3mm2. 壓料力式中 K彎彎曲力系數，N 查參考文獻3P41頁，表4-15，得K卸=0.05彎曲總沖壓力 F總= F彎+F壓=22974+1149=24123N3.6.3 總沖壓力總沖壓力 F總=F落+F孔+F彎總=361733+ 107552+24123=493408N3.7壓力機選用

21、如果落料和沖孔、彎曲一起進行，壓力很大，必須選用很大的壓力機，對沖孔凸模不利，也極不經濟，因此采用階梯沖裁，首先落料，等落料沖孔完成后再彎曲，這樣可達到降低沖壓力，同時壓力機的行程有所增大，必須大于20mm。由上面計算可知落料沖孔部份力大于彎曲部份力，并且落料沖孔在前彎曲在后，故取總的落料部份力來計算壓力機所需的壓力。壓力機的沖壓力選用1.3倍總沖壓力以上。即，F(xiàn)1.3F孔=1.3×493408N641.4KN。綜合上述，查參考文獻2P478頁，附錄A，選得開式雙柱固定臺壓力機型號為：JD21-100壓力機參數如下：公稱壓力：1000KN滑塊行程：120mm最大封閉高度：400mm工

22、作臺尺寸：左右1000mm×前后600mm工作臺孔尺寸：200mm模柄孔尺寸：60mm×80mm圖3.4雙柱可傾壓力機3.8 壓力中心計算一副模具的壓力中心就是這副沖模各個壓力的合力作用點，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應盡可能與壓力機滑塊的中心在同一垂直線上，否則沖壓時會產生偏心載荷，導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機的使用壽命，而且也影響沖壓件的質量，因此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點“合力對某軸的力矩之和”的力學

23、原理求得。本次設計的工件不是對稱的，所以壓力中心需要計算。查參考文獻3P340頁，得不規(guī)則形狀沖裁同時借助CAD軟件輔助計算得壓力中心為：X0=13.7 Y0=0圖3.5壓力中心3.9落料沖孔模主要零部件的結構設計根據本模具采用倒裝復合模結構，其主要零件有：落料凹模、凸凹模、2種沖孔凸模（共2個）、凸凹模固定板、凸模固定板、凸模墊板、卸料板、打桿和推件桿等。3.9.1落料凹模結構及設計1凹模及刃口形狀采用直刃口，刃口高度取h=36mm，下方為臺階形，周邊大35mm，形狀如下圖所示。圖3.6 凹模刃口形狀2凹模材料和熱處理查參考文獻2P434頁，表7-15得材料為Cr12，熱處理6062HRC。

24、3凹模外形尺寸凹模厚度：H=Kb（15mm）b=40，t=3mm查參考文獻4P72頁，表3.64 系數K值b/mm材料厚度t/mm0.50.5112233500.30.350.420.50.6501000.20.220.280.350.421002000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22得，K=0.5所以 H=0.5×40=20mm，取H=20mm凹模壁厚：C=（1.52.0）H（30mm）C=2.0×H=2.0×20=40mm，（由于形狀復雜，取系數2.0）凹模邊長尺寸為：2×40+95.3=175.3175

25、 mm（取整并考慮推件塊活動空間）取L=186mm2×40+40=120 凹模高度調整：考慮放置推件塊及彎曲的需要，凹模高度再作調整，故取H=80查標準模板得：凹模外形尺寸為：160×250×804凹模固定和定位方式凹模放在上模座上，用螺釘與上模座固定，再用銷與上模座定位。形狀如下圖所示。圖3.7 凹模3.9.2 凸凹模結構及設計由于此凸模不僅是起落料作用，還要充當沖孔凹模的作用，因此稱它為凸凹模。1凸凹模材料和熱處理查參考文獻2P434頁，表7-15得材料為Cr12，熱處理6062HRC。2凸凹模形狀及長度凸模形狀為柱體，刃口外形尺寸與落料凹模配做，保證一定的間

26、隙。凸?？傞L度：L=78mm 圖3.8凸凹模3.9.3 圓凸模1結構及設計此圓柱形凸模對應產品基本尺寸為6，共1個。1圓凸模材料和熱處理查參考文獻2P434頁，表7-15得材料為Cr12，熱處理5862HRC。2圓凸模形狀及長度圓凸模形狀為圓柱形回轉體，由于凸模比較細長因此做成臺階形，刃口部份直徑最小，頭部直徑較大。凸?？傞L度：L=H固+h凹=72mm注：H固、h凹分別為固定板厚度、凹模高度，具體各長度計算確定見后面各相應部分計算。3圓凸模定位、固定方式圓凸?？颗c凸模固定板成過渡配合定位，頭部臺階來固定。圖3.9 圓凸模13.9.4 圓凸模2結構及設計此圓柱形凸模對應產品基本尺寸為18，共1個

27、。1圓凸模2材料和熱處理查參考文獻2P434頁，表7-15得材料為Cr12，熱處理6062HRC。2圓凸模2形狀及長度圓凸模2形狀為圓形回轉體，因此可做成臺階形。圓凸模2總長度：L=H固+h凹-t=72mm注：H固、h凹分別為固定板厚度、凹模高度，具體各長度計算確定見后面各相應部分計算。3圓凸模2定位、固定方式圓凸?？颗c凸模固定板成過渡配合定位，頭部臺階來固定。圖3.10 圓凸模23.9.4 彎曲凹模結構及設計此彎曲凹模產品彎曲成L型。1彎曲凹模材料和熱處理查參考文獻2P434頁，表7-15得材料為Cr12，熱處理6062HRC。2彎曲凹模形狀及長度圓凸模2形狀為非圓形回轉體，因此不可做成臺階

28、形。圓凸模2總長度：L=H固+h凹-t=72mm注：H固、h凹分別為固定板厚度、凹模高度，具體各長度計算確定見后面各相應部分計算。3彎曲凹模定位、固定方式彎曲凹?？颗c凸模固定板成過渡配合定位，螺釘固定。彎曲凹模3.9.7凸模固定板設計1凸模固定板確定外形為正方體，中間有與3個凸模成過渡配合的孔。材料為45鋼（查參考文獻2P439頁，表7-20得），熱處理硬度4348HRC。 2凸模固定板尺寸確定周界與凹模尺寸相同，尺寸為：160×250，厚度為：20mm中間3個孔與凸模構成H7/m6過渡配合，如下圖所示。圖3.13 凸模固定板3.9.9壓料板設計1壓料板確定材料為45鋼（查參考文獻2P439頁，表7-20得），熱處理硬度4348HRC2壓料板尺寸確定周界與凹模刃口尺寸相同，并構成間隙，同理與各沖孔凸模也構成間隙，各單邊間隙約0.20.3mm。厚度為由彎曲高度等因素決定，形狀尺寸如下圖所示。圖3.15 壓料板0 卸料板設計1卸料板形狀確定材料為45鋼（查參考文獻2P439