冲压模具设计与制造课程-L形弯曲件设计说明书.docx

常州信息职业技术学院

模具设计与制造专业

冲压模具设计与制造课程

弯曲模设计

班 级： 模具143
姓 名： xxxxx
学 号： xxxxxxxxx16
指 导 教 师： xxxx
成 绩：

目录
零件分析： 1
零件工艺性能 1
分析比较和确定工艺方案 2
毛坯尺寸计算 2
回弹补偿量的确定 4
冲压力计算及冲压中心的确定 4
冲压设备的选择 6
凸凹模结构设计 7
凸凹模结构设计 10
总体结构设计 12

14

零件分析：
零件材料Q235，简图如图1所示

图1
零件工艺性能
冲压工艺分析
1、材料： Q235，是常见的冲裁材料。零件用的是厚1mm的Q235板。
力学性能：抗拉强度 σb (MPa)：440～470；
抗剪强度 τ(MPa)：310～380；
伸长率 δ10 (％)： 21～25；
屈服点σs (MPa)：240；
Q235为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评适合冲裁加工。
2、工件结构：工件形状简单、对称，无悬臂、窄槽及锐的清角，孔边距大于1.5倍工件厚度，孔边距大于凸凹模允许的最小壁厚，最小孔径φ7.3大于过小孔径，满足冲裁要求。
3、尺寸精度：零件图上未注公差，属于自由公差，按IT14级确定工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。
综上所述，制件具有较好的冲裁性能，适宜采用冲裁加工。
弯曲工艺分析
该工件材料为Q235为普通素结构钢，较利于弯曲。工件为L形，形状简单、对称，孔边（弯曲线）距Smin=11.75≥3、弯曲直边高度、最小弯曲半径均大于弯曲工艺要求，弯曲坯料上的孔还可以防止弯曲时坯料产生的偏移，弯曲边缘无缺口，尺寸为自由尺寸和表面粗糙度要求一般。因此，其弯曲工艺良好。
分析比较和确定工艺方案
从零件的结构特点以及冲压变形特点来看，该零件冲压工序性质有冲孔、落料、弯曲三种。工件弯曲部分简单。根据工序性质可能的组合情况，该零件可能的冲压方案有：
方案一：先落料，后冲孔，再进行弯曲。采用单工序模生产
方案二：冲孔、弯曲、落料，采用复合模生产。
方案三：冲孔、切废+弯曲连续冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，模具强度较差，制造难度大。模具各部分的强度、刚度难保证。冲裁与弯曲在一起，模具结构复杂。复合模的维修保养用高。
方案三也只需一副模具，生产效率高，将零件结构的内外形分解为简单形状的凸模或凹模，在不同工位上分步逐次冲压，提高了模具强度和模具寿命，操作方便，工件精度也能满足要求。由于工件和孔废料都可由压力机台下排出，操作方便安全，生产效率高，同时连续模上可以利用已冲的孔进行导正销定位，从而保证了工件的精度。
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
毛坯尺寸计算
弯曲件展开尺寸计算
 毛坯长度按零件中性层计算。圆弧的中性层位移系数根据查《冷冲压工艺与模具制造》（表3—9）得k=0.449,故中5性层曲率半径为：

式中 ——弯曲件中性层曲率半径；
r——弯曲件内层弯曲半径；
t——材料厚度；
k——中性层位移系数；
圆弧部分长度s=α=2.499×=3.85
垂直部分的直线长度：l1=3
底部的直线长度为：l2=25
故弯曲件展开长度为：

排样：
本工件采用直排方案，排样图如下：

排样图
为节约材料，应合理确定搭边值.查表取搭边a=2，为了保证送料时工件间连接强度工件间搭边值a1=3。
材料利用率
计算冲压件一个进距的材料利用率：

式中：——一个布局内零件冲裁件面积，；
　——一个布局内所需毛坯面积，；
——条料宽度，；
——送料进距，；
此工件的材料利用率为
η=SS0100％=520.8377825.7×100％≈63.7％
回弹补偿量的确定
r/t=3<5～8时，弯曲半径的回弹值不大，因此只考虑角度的回弹。查表-1可得α=2.5°
大变形（r/t<5）时弯曲件圆角半径变化很小，而只修正弯曲角。

表-1 单角90°校正弯曲回弹角
材料
r/t
≤1
1～2
2～3
Q215、Q 235
1～1.5°
0～2°
1.5～2.5°
纯铜、铝、黄铜
0～1.5°
0～3°
2～4°

冲压力计算及冲压中心的确定
冲裁力
F=KLtτ
式中 F——冲裁力（N）；
L——冲裁件
K——系数，取K=1.3
t——材料厚度
τ——材料抗剪强度（MPa）
外轮廓周边长度L= 205.74，材料抗剪强度350 MPa，材料厚度
1
则 F=KLtτ=205.74×1.3×1×350=93611N
卸料力
F卸= K 卸F
式中 F——冲裁力，单位为N；
K 卸——卸料力系数，其值为0.025～0.060；
则 F卸=93611×0.06=5616.66 N
推料力
F推= nK推 F
式中 F——冲裁力，单位为N；
K推——推料力系数，其值为0.050；
n——废料叠加数量，其值为5；
则 F推=93611×5×0.050=23402.75 N
顶件力
F顶= K顶F
式中 F——冲裁力，单位为N；
K顶——顶件力系数，其值为0.14；
则 F顶=93611×0.14=13105.54 N

弯曲力的计算
自由弯曲力
FZ=0.7KBt2σbr+t
式中： FZ——冲压行程结束时的自由弯曲力；
K——安全系数，一般去K=1.3；
B——弯曲件的宽度（mm）；
t——弯曲材料的厚度（mm）；
r——弯曲件的内弯曲半径（mm）；
——材料的抗拉强度（Mpa）。
有零件图可知 b=20mm
t=1mm
r=3mm
查表可知 =450Mpa
故 FZ=0.7KBt2σbr+t=0.7×1.3×20×1×4501+3=2047.5N
由于L形弯曲，其自由弯曲力为U形弯曲的一半，所以自由弯曲力为1023.75N。
顶件力和卸料力
Fd或Fy值可近似去自由弯曲力的30%～80%，
即Fd=（0.3—0.8）FZ=0.3×1023.75=307.125N
校正弯曲力
校正弯曲力有公式：
Fj=qA
式中： Fj——校正弯曲时的弯曲力（N）；
A——校正部分的垂直投影面积（）；
q——单位面积上的校正力（Mpa）。
经计算得A=60
经查表得p=30Mpa
Fj=qA=48×30=1440N
考虑到回弹补偿，故采用校正弯曲，本工件采用卸料板，故可省去压料板，所以卸料力不计算在内。
则 F弯=Fj=1440N
则F冲压=F冲裁+F卸+F推+F弯=93611+5616.66+23402.75+1440=124070.41N
冲压中心
由AUTOCAD得冲裁得质心: X: 1699.2670 Y: 1550.5883。
根据 X=F弯X1+F弯X2F冲压 Y=F弯Y1+F弯Y2F冲压
X=F弯X1+F弯X2F冲压=720×(41.4175+53.4175)124070.41 ≈0.55mm
Y=F弯Y1+F弯Y2F冲压= 720×12.3579124070.41≈0.07mm。
则弯曲模的压力中心为1699.817，1550.5183
冲压设备的选择
模具采用160KN开式压力机。选用开式双柱可倾式压力机（J23-160）,其部分参数如下：
开式双柱可倾式压力机参数表
公称压力
160KN
滑块行程
70mm
行程次数
115次/min
连杆调节长度
80mm
最大装模高度
220mm
装模高度调节量
60mm
工作台尺寸前后×左右
300mm×450mm
模柄孔尺寸直径×深度
φ30×50mm
机身可最大倾斜角
30
立柱间距离
260mm
垫板厚度
60mm

凸凹模结构设计
冲裁间隙的确定
工件断面精度等级
Ⅲ型断面
合理双面间隙范围t%
1%
刃口计算方式
配合加工
最小合理单面间隙mm
0.1

落料
Dd=（Dmax-x∆）+δd0
DP=( Dd-Zmin) 0-δp=( Dmax-x∆-Zmin) 0-δp
冲孔
dp=（dmin+x∆）0-δp
dd=( dp +Zmin)+δd0 =( dmin+x∆+Zmin) +δd0
孔心距
Ld=（Lmin+0.5∆）±0.125∆

式中 Dd——落料凹模基本尺寸（㎜）；
Dmax——落料件最大极限尺寸（㎜）；
dmin——冲孔件孔的最小极限尺寸（㎜）；
Ld——同一工步中凹模孔距基本尺寸（㎜）；
Zmin——凸、凹模最小初始双向间隙（㎜）；
δp——凸模下偏差，按IT6～IT7选取或查规则形状凸、凹模的刃口尺寸偏差表；
δd——凹模上偏差，按IT6～IT7选取或查规则形状凸、凹模的刃口尺寸偏差表；
x——为磨损系数，按刃口尺寸计算原则选取或查磨损系数x表；

规则形状凸、凹模的刃口尺寸偏差（mm）
公称尺寸/mm
凸模偏差δp
凹模偏差δd
≤18
＞18～30
＞30～80
-0.020
+0.020
+0.025
+0.030
80～120
-0.025
+0.035

磨损系数x
料厚
t/mm
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差 ∆/mm
1
＜0.16
0.17～0.35
≥0.36
＜0.16
≥0.16
1～2
＜0.20
0.21～0.41
≥0.42
＜0.20
≥0.20
2～4
＜0.24
0.25～0.49
≥0.50
＜0.24
≥0.24
＞4
＜0.30
0.31～0.59
≥0.60
＜0.30
≥0.30
查磨损系数x表得x=0.75；
冲孔凸模刃口计算
BΦ7.3p=dmin+x∆=7.3+0.75×0.360-0.02=7.57-0.02 0
切废凸模刃口计算
B20p=dmin+x∆=20+0.75×0.520-0.02=20.39-0.02 0
B3p=dmin+x∆=3+0.75×0.250-0.02=3.188-0.02 0
B4p=dmin+x∆=4+0.75×0.30-0.02=4.225-0.02 0
B10.85p=dmin+x∆=10.85+0.75×0.360-0.02=11.12-0.02 0
B14.85p=dmin+x∆=14.85+0.75×0.430-0.02=15.173-0.02 0
B23p=dmin+x∆=23+0.75×0.520-0.02=23.39-0.02 0
B6p=dmin+x∆=6+0.75×0.30-0.02=6.225
BR10=Rmin+x∆=10-0.75×0.360-0.02=10.27-0.02 0
B2p=dmin+x∆=2+0.75×0.250-0.02=2.188-0.02 0
凸模刃口图如下：

实际生产，工件为小批量生产，凸模尺寸可以为工件的基本尺寸。
弯曲部分工作部件尺寸计算
rt=2<10，相对圆角半径较小。
r=2mm ， rmin=0.5mm
式中 r为工件弯曲半径，rmin为Q235最小弯曲半径。
因为有公式rd=r≥rmin，所以凹模圆角半径rd=2mm。
则凸模圆角半径，根据当 r<2mm,rp=3~6t;
r=2~4mm,rp=2~3;t
r>4mm,rp=2t;
则此工件,rp=3mm。

凹模深度
根据《冷冲压工艺与模具设计》表3-20，知凹模深度15mm，则凹模总体厚度为20mm。
弯曲模间隙的确定
根据公式 z=tmax+xt=t+∆+xt

式中 z——弯曲模凸、凹模单边间隙（㎜）；
t——工件材料厚度（㎜）；
∆——工件材料厚度的正偏差（㎜），可查《冷冲压工艺与模具设计》附录F得到；
x——间隙系数，可查《冷冲压工艺与模 具设计》表3-22（㎜）；
则 z=2.12+0.05=2.17mm,考虑到回弹修正，取。z=0.95×2.17=2.062mm

弯曲模工作部分尺寸与公差
取工件精度等级为IT14级，取模具精度等级为IT9级。本工件为L形弯曲件，弯曲的凸凹模尺寸未定。可取凹模尺寸10㎜，凸模与凹模相距一个间隙2.062㎜，区凸模工作尺寸为6㎜。尺寸结构图如下：

凸凹模结构设计
凹模结构设计
如图

凹模

凸模结构设计
如图

左 冲孔凸模 右 切断凸模

切废凸模

弯曲凸模
总体结构设计
送料装置
模具采用自动送料机送料，简单方便。
定距装置
模具采用自动送料机进行定距送料。
定位装置
模具采用，采用导料销倒料、两个导正销进行精定位。弯曲工位，采用一个定位销，进行防偏定位
卸料装置
模具采用弹性卸料板卸料。
导向装置
模具采用四角导柱，进行导向。导柱、导套结构图如下：

导柱、导套

其它结构
模具采用，反侧压块对弯曲凸模进行保护。
模柄裁直径为30的压入式模柄。如下图所示

模柄