支架的彎曲級進模設計(沖壓課程設計說明書)

1、目錄目錄1 序 言 .12 工藝設計 .22.1 工藝性分析 .22.2 沖壓工藝方案的分析與制定 .22.3 工藝計算 .32.3.1 彎曲件展開尺寸的計算 .32.3.2 沖壓工藝力的計算 .42.4 排樣設計及材料利用率 .53 模具的結構形式及工作零件設計 .63.1 模具總體結構形式 .63.2 彎曲工作零件的設計 .63.2.1 凸模與凹模的圓角半徑、凹模深度和間隙 .63.2.2 彎曲凸模和凹模的刃口尺寸 .73.2.3 彎曲凸模和凹模結構設計 .73.3 沖裁工作零件的設計 .83.3.1 沖裁凸模和凹模的刃口尺寸 .83.3.2 沖裁凸模和凹模的結構設計 .93.4 模具其他

2、零件的設計 .113.4.1 模架的選擇 .113.4.2 凸模固定板 .113.4.3 凸模墊板 .113.4.4 沖孔凹模固定板 .123.4.5 定位裝置的設計 .123.4.6 卸料板 .123.4.7 緊固件及其它零件的選用 .133.4.8 彈性元件的選用 .134 沖壓設備的選擇和校核 .155 模具工作過程 .166 設計總結 .17參考文獻 .18沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計11 1 序序 言言 模具做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實現(xiàn)無切

3、屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員沒有很高的技術要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復雜的零件制品；容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化的特點。設計出正確合理的模具不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、具使用壽命，還可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟效益。在進行模具設計時，必須清楚零件的加工工藝，設計出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是設計者進行模具設計的前提，新的設計思路必然帶來新的模具結構。本次設計了一套彎曲模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，通過沖裁力、頂件力、卸料

4、力和彎曲力等計算，確定壓力機的型號。再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設計的模具。得出將設計模具類型后將模具的各工作零部件設計過程表達出來。在設計說明書的第一部分，說明了沖壓模具的重要性與本次設計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，對零件排樣圖的設計，完成了材料利用率的計算。再進行彎曲工藝力的計算和彎曲模工作部分的設計計算，對選擇沖壓設備提供依據(jù)。最后為主要零部件的設計和標準件的選擇，為本次設計模具零件圖的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計22 2 工藝設計工藝設計沖壓件的工藝性是指沖壓

5、件對沖裁工藝的適應性。一般情況下對彎曲件的工藝性影響最大的是制件的結構形狀，精度要求，形位公差及技術要求。良好的結構工藝性應保證材料消耗少，工藝數(shù)目少，模具結構簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單。通常對工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求。2.1 工藝性分析 圖 2-1 零件圖（1）結構工藝性 沖裁件工件形狀簡單，結構對稱，沒有復雜曲線，無懸臂、凹槽，20孔徑、孔邊距均大于1.5t，可直接沖出。工件r/t=3/3=1,由表4-233（垂直于纖維）查得：=0.8t，能一次彎曲成功。minr工件彎曲邊高度：30-3-3=24mm2t，可以彎曲成功。（2）精度 該零件尺寸精度均為未注公差普

6、通沖裁可以保證。彎曲部分為90彎曲件當 r/t0.5t=1.5，故沖裁件的尺寸滿足要求。制件的直邊高度達到了30mm，滿足要求。（3）材料 Q235是常用沖壓材料，主要性能為：s=235MPa，b=420Mpa，=360MPa，延伸率為30%，具有良好的綜合沖壓性能。綜上所述，該零件具有良好的沖壓性能，適合沖壓加工。沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計32.2 沖壓工藝方案的分析與制定（1）方案一，采用分步加工法，一副沖裁模和一副彎曲模，沖裁模為倒裝復合模沖出彎曲毛坯件,彎曲模為自由彎曲。（2）方案二，采用分步加工法，一副沖裁模和一副彎曲模，沖裁模為級進模沖出彎曲毛坯件，彎曲模

7、為自由彎曲。（3）方案三，采用級進模加工，模具一次行程中完成沖孔、落料和彎曲三道工序。模具設置三個工位，第一工位沖孔，第二工位為空工位做定位用，第三工位完成切斷、彎曲兩道工序。由于板料選縱切鋼帶而工件上有個 20孔，沖壓加工需要沖孔、切斷和彎曲三道工序。方案一和方案二都為兩幅模具設計難度上與方案三相當且分步加工不易于保證零件尺寸精度，同時考慮到工件為大批量生產(chǎn)故采用方案三。2.3 工藝計算2.3.1 彎曲件展開尺寸的計算按圓角半徑 r=3mm0.5t=1.5mm 的彎曲件計算方法進行計算33。將彎曲件制件分為3段如圖2-2所示 沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計4 圖 2-2

8、 零件圖（1）直邊段為 , 1L3L=30-3-3=24mm1L=80-3-3=74mm3L（2）圓角邊段為2L 由于 R/t=3/3=10.5,則該圓角屬于有圓角彎曲，根據(jù)中性層長度不變原理計算。查表4-333得，x=0.3 =/2=（r+xt）/2=3.14(3+0.33)/2=6.1mm2L (3)彎曲毛坯展開總長度： L=+ +=24+74+6.22=104.1mm1L2L3L查閱附表88，該尺寸采用 IT14級，公差為0.87mm。2.3.2 沖壓工藝力的計算算（1）彎曲力 由于彎曲力受到材料的力學性能，零件形狀與尺寸，板料厚度，彎曲方式，模具結構形狀與尺寸，模具間隙和模具工件表面質(zhì)

9、量等多種因素的影響，很難用理論分析方法進行準確計算。因此，在生產(chǎn)中均采用經(jīng)驗公式估算彎曲力。查表4-1133，L 形彎曲件是在自由彎曲階段相當于彎曲 U 形件的一半，而且應設置壓料裝置，所以可近似地取彎曲力為 FWQ=FW+FD （2-1）其中： FW為彎曲力 FD為頂件力查表4-633，U 形件彎曲時的自由彎曲力 （2-trbtFb2W2）彎曲材料的抗拉強度=400Mpa，bt 為彎曲件的厚度，t=3mmb 為彎曲件的寬度，b=30mmr 為內(nèi)圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑） ，r=3mm將數(shù)據(jù)代入式1-2，計算，可得： FW=18000N沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計5

10、頂件力也由式（4-4）33得 FD=0.2FW將數(shù)據(jù)代入，求得： FD=3600N將 FD、FW代入式（2-1）33得： FWQ=21600N（2）沖裁工藝力 1）沖孔力=Kt =1.3203310Mpa=75963.7N沖孔F沖孔Lb查表3-833得，為0.030.04之間，取=0.04。卸K卸K故卸料力： =75963.70.04=3038.5N卸F沖孔F卸K 2）切斷力=K t=1.3303310Mpa=36270N切F切Lb（3）總沖壓力 總沖壓力壓力機一次行程中先完成切斷，其次是彎曲和沖孔： WQFF沖孔總F 1 =1.2（FWFD）+沖孔F卸F =1.2（18000+3600）+7

11、5963.7+3038.5 =104.92KNDFFF切總2=36270+3600=39.870KN ，故取總沖壓力=104.92KN1總F2總F總F1總F2.4 排樣設計及材料利用率 據(jù)工件形狀和縱切鋼帶的規(guī)格，這里采用無廢料單排排樣。如圖 2-3 所示 圖 2-3 排樣圖 由 GB/T15055-2007查得縱切鋼帶寬度30mm 公稱厚度 t=3mm 時寬度極限沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計6尺寸 b=300.4mm 查 GB/T708-2006，取600mm1250mm 的縱切鋼帶，采用縱裁法科裁得寬30mm 的條料20條每條可以沖出彎曲毛坯件12個毛坯面積為 A=

12、30104.1mm=3123mm故材料利用率為 =99LBAn1250600312312203 3 模具的結構形式模具的結構形式及工作零件設計及工作零件設計3.1 模具總體結構形式為了操作方便并保證精度，模架選用對角導柱模架，且由于尺寸較大，其上模座與壓力機滑塊連接方式為壓板連接。送料方向由導料板定位。第一工位擋料用始用擋料銷，彎曲工位由導正銷和固定擋料銷聯(lián)合作用。料厚為3mm，故沖孔部分采用剛性卸料裝置。彎曲凹模內(nèi)裝有頂件塊，頂件力由安裝在模座下的彈頂器提供。 3.2 彎曲工作零件的設計3.2.1 凸模與凹模的圓角半徑、凹模深度和間隙（1）凸模圓角半徑由于制件的相對彎曲半徑 r/t 較小，凸

13、模圓角半徑可取彎曲件的內(nèi)彎pr曲半徑=3mm33。pr（2）凹模圓角半徑凹模圓角半徑的大小直接影響坯料的彎曲成形。凹模的圓角半徑通drdr常不小于3mm。當 t=3mm 時，取=9mm33。dr（3）彎曲件直邊高度要求較低且料厚較厚彎曲時不需全部直邊進入凹模內(nèi)。由表4-1033查得凹模深度25mm。（4）彎曲 L 形時，必須選擇適當?shù)耐?、凹模間隙。間隙過大則回彈量大，工件的形狀和尺寸誤差增大。間隙過小，使彎曲力增大，直邊壁厚變薄，增大摩擦，容易擦傷工件表面，加速凹模的磨損，降低凹模的使用壽命。同時考慮到下列因素的影響：彎曲件寬度較大時，受模具制造和裝配誤差的影響，將加大間隙的不均勻程度，因此間

14、隙應取大些。寬度較小時間隙沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計7值可以取小些，硬材料則應取大些，彎曲件相對彎曲半徑 r/t 較小時可以取大些。此外還應考慮彎曲尺寸精度和板料厚度偏差的影響。綜上所述，對于尺寸精度要求一般的彎曲件，板料為黑色金屬時，單邊間隙 c 可按下式計算88： c=（1.051.15）t （3-1）式中 c 為彎曲凹、凸模的單面間隙，mm； t 為材料厚度的基本尺寸（或中間尺寸） ，mm；取間隙系數(shù)1.1，將各個數(shù)據(jù)代入式（3-1）中，得： c=3.3mm3.2.2 彎曲凸模和凹模的刃口尺寸模具工作零件結構的確定即彎曲模凸、凹模工作尺寸的確定。彎曲凸、凹模工作

15、尺寸的計算與工件尺寸的標注行成有關。一般原則是：當工件標注為外形尺寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上，彎曲間隙通過增大凹模刃口尺寸取得，并以此配作凹模；當工件標注內(nèi)行尺寸時，應以凸模為基準件，間隙取在凹模上，彎曲間隙通過減小凸模刃口尺寸取得，并以此來配作凸模88。綜上所述，以凹模為計算基準件，可得： 凹模 (3-2)ALLA0max)75. 0( 凸模 (3-3)0_)(TZLLTT式中 為凹模的基本尺寸，mm；AL為凸模的基本尺寸，mm;TLLmax 為彎曲件的最大極限尺寸，mm；為彎曲件的尺寸公差，2mm； ，為凹模、凸模的制造公差，按 IT7級查?。籄T將數(shù)據(jù)代入式（3-2） 、 （

16、3-3）得： mm03. 005 .78AL mm003. 02 .75TL沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計83.2.3 彎曲凸模和凹模結構設計(1）凸模 凸模結構形式如圖3-1所示。材料選用 Cr12，熱處理硬度5660HRC.圖 3-1 彎曲凸模(2）凹模 凹模結構形式如圖4-2所示。材料選用 Cr12MoV，熱處理硬度5660HRC. 圖3-2 彎曲凹模3.3 沖裁工作零件的設計3.3.1 沖裁凸模和凹模的刃口尺寸(1）模具間隙 零件無平面度要求，考慮到模具壽命，選用 iii 類間隙。查表3-203得 C=(7.010.0)%t。即C=0.073=0.21mmmin沖

17、壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計9C=0.103=0.30mmmax(2）沖模刃口尺寸 采用分別加工法，沖孔模為基準模。查表3-25和表3-2433得表 3-1 沖裁工作零件刃口尺寸表零件尺寸磨損系數(shù)模具制造公差凸模刃口凹模刃口=-0.02p200.40.5=+0.03d0pxdd）（=0-0.80.519.6）（=20mm002. 0d0dmin2xdd）（C=d00.21220）（=20.42mm03. 00 (3）校核間隙值 由于 +=0.05mmpd2（C-C）=0.15mmmaxmin故 +2（C-C）間隙值合理。pdmaxmin3.3.2 沖裁凸模和凹模的結構設計

18、(1）沖孔凸模 估算凸模長度計算式33為L=+h1h2h3h其中 為凸模固定板厚度取25mm1h 卸料板厚 8mm2h 導料板厚取12mm3h h 安全距離取15則 L=25+8+12+15=60mm查 JB/T5826-200844得，圓柱頭縮桿沖孔凸模取252063JB/T5826-2008其中 l 取40mm。結構如圖3-3所示沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計10技術要求熱處理頭部硬度刃口硬度 圖 3-3 沖孔凸模(2）沖孔凹模 沖孔凹模刃口尺寸33為=20.42mmd0dmin2xdd）（Cd00.21220）（03. 00根據(jù)沖裁力表99取沖孔凹模深度為23mm。

19、由于前述計算得彎曲凹模深度25mm，又考慮到彎曲 L 型件需要用頂件塊，故在級進模中凹模深度應該在3550之間。查 JB/T5830-200844得圓凹模取 B 4020.58 JB/T5830-2008.其結構如圖3-4所示 圖 3-4 沖孔凹模 (3）切斷凹模 切斷凹模的尺寸由級進模中整體尺寸確定其結構形式如圖3-5所示技術要求熱處理硬度沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計11技術要求熱處理硬度圖 3-5 切斷凹模3.4 模具其他零件的設計3.4.1 模架的選擇為了保證沖出零件的精度和高穩(wěn)定的質(zhì)量，采用對角模架導向方式。模架導向不僅能保證上、下模的導向精度而且能提高模具的剛

20、性，延長模具的使用壽命，使沖裁件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，使模具的安裝比較容易。查GB/T2851-2008得表 3-2 對角模架主要技術參數(shù)表凹模周界閉合高度模座導柱和導套L=315mmB=125mm最小190mm最大230mm上模座 315X200X45 GB/T2855.1-2008下模座 315X200X55 GB/T2855.2-2008導柱A 35X180 GB/T2861.1-2008 A 40X180 GB/T2861.1-2008導套A 35X115X43 GB/T2861.3-2008A 40X115X43 GB/T2861.3-20083.4.2 凸模固定板(1）沖孔凸模固定板44

21、沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計12查 JB/T7644.1-2008取為2523 JB/T7644.1-2008(2）彎曲凸模固定板44查 JB/T7643.2-2008取為12512524 JB/T7643.2-20083.4.3 凸模墊板(1）沖孔凸模墊板44查 JB/T7644.2-2008取為56 JB/T7644.2-2008(2）彎曲凸模墊板44 查 JB/T7643.3-2008取為1251258JB/T7643.3-2008 3.4.4 沖孔凹模固定板為了方便安裝導料板和卸料板沖孔凹模采用矩形固定板固定在下模座上。凹模外形公式33為H=Kb15mm C=（

22、1.52）H3040mm L=+2CbD B=+2CaD式中 b 為工件最大外形尺寸 H 為凹模厚度（高度） C 為凹模壁厚 K 為系數(shù)，由表3-2933選用 、為凹模刃口尺寸aDbD 由以上公式計算得 L=124mm，B=124mm。查表6-2144取矩形固定板16012540 JB/T7643.2-2008.3.4.5 定位裝置的設計（1)導料板 據(jù)計算得級進模上導料板長度為312.3mm 寬為46.7mm。查表8-1444取導料板3155012JB/T7648.5-2008.（2)始用擋料銷44 查 JB/T7649.1-2008得，始用擋料銷718 JB/T7649.1-2008。（3

23、）固定擋料銷44 級進模第二工位用作送料步距的定位需用一個沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計13固定擋料銷。查 JB/T7649.10-2008得，固定擋料銷取 A16 JB/T7649.10-2008。（4）導正銷44 第三工位有切斷和彎曲兩道工序彎曲該 L 形制件，故在彎曲凸模上安裝一個導正銷以保證凸、凹模的間隙和制件的精度要求。查 JB/T7647.4-2008取 D 型導正銷2016JB/T7647.4-2008。3.4.6 卸料板由于料厚 t=3mm，故采用固定卸料板查表9-1444得卸料板厚為8mm，查表9-1744得卸料板與凸模單邊間隙值 z/2=0.3mm。3

24、.4.7 緊固件及其它零件的選用 螺釘和銷釘?shù)倪x擇（國家標準）(1） 上模座、墊板、凸模固定板采用螺釘固定，規(guī)格分別為：螺釘 2個 M10 x60 參照 GB/T70.12000 4個 M10 x65 參照 GB/T70.12000銷釘 4個6m6X60 參照 GB/T119.1-2000(2） 下模座、凹模，采用螺釘固定，規(guī)格分別為：螺釘 6個 M10 x90 參照 GB/T70.12000 2個 M12x100 參照 GB/T70.12000銷釘 2個8m6X70 參照 GB/T119.1-2000 2個8m6X80 參照 GB/T119.1-2000 3.4.8 彈性元件的選用彈簧的設計

25、66（1）每個彈簧所承受的負荷，nFFX/ 頂件塊工作時的頂件力 NF3600頂根據(jù)模具的安裝，擬選用1根彈簧，則每根彈簧的負荷為： =3.6kN預F1卸F沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計14（2）考慮到模具的結構尺寸，對初選彈簧參數(shù)為66：d=10mm， D 60mm，L=110mm， F =1200， n=5.4J=32.8，f =3.79mmJh(3）確定彈簧的預壓量66由于彎曲初始狀態(tài)所需頂件力不大且考慮到螺栓長度的限制，取彈簧預壓縮量為 h=2mm。預(4）檢查彈簧的最大壓縮量是否滿足。 311282修磨工作預hhh 式中 彈簧的壓縮量預h 卸料板工作行程, 工作

26、h 凸凹模修磨量, =1修磨h修磨h 則=32.831 故設計合理Jh 彈簧裝配高度為110-2=108mm。 沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計15 4 4 沖壓設備的選擇和校核沖壓設備的選擇和校核(1）設備選擇彎曲時，有上述計算可知，總的沖壓工藝壓力 F總為： F總= 104.92KN一般情況下，壓力機的公稱壓力應大于或等于沖壓總工藝力的1.3倍33，可以取壓力機的壓力為 F壓機1.3 F總代入數(shù)據(jù)得： F壓機136.4KN查表9-98，初選壓力機 JC-3-35，其主要技術參數(shù)為： 公稱壓力：350KN 滑塊行程：70mm 滑塊行程次數(shù)：120/min 最大閉合高度：2

27、80mm閉合高度調(diào)節(jié)量：60mm工作臺尺寸：mmmm380610模柄孔尺寸：mmmm200290 （2）設備校核33 經(jīng)計算得，下模座最大外形尺寸435mm270mm,長度方向單邊小于壓力機工作臺（610-435）/2=87.5mm；下模座平面尺寸單邊大于壓力機工作臺孔（435-290）/2=72.5mm 彈頂器距離工作臺孔邊緣長度滿足安裝要求；mm8 .155 .725 .788 .1062315435模具閉合高度45+8+81-25+40+55=204mm 小于壓力機最大閉合高度。綜上，此設備合適。沖壓工藝與模具設計課程設計沖壓工藝與模具設計課程設計165 5 模具工作過程模具工作過程 模具的工作過程大體為：壓力機滑塊下行過程中，通過上模座和墊板帶動第三工位的彎曲凸模（同時也是切斷凸模）和第一工位的沖孔凸模一起向下運動。但彎曲凸模比沖