冲压模具毕业设计范本.docx

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冲压模具毕业设计范本

固定夹冲压弯曲模设计

1绪论………………………………………………………………………………..1

2冲裁弯曲件的工艺设计…………………………………………………………..1

3确定工艺方案及模具的结构形式………………………………………………..2

4模具设计工艺计算………………………………………………………………..3

4.1计算毛坯尺寸…………………………………………………………...…..3

4.2排样、计算条料宽度及距的确定……………………………………….......5

4.2.1搭边值的确定………………………………………………………….5

4.2.2条料宽度的确定………………………………………………..............7

4.2.3到料板间距的确定……………………………………………………..7

4.2.4排样……………………………………………………………………..8

4.2.5材料利用率的计算……………………………………………………..8

5冲裁力的计算……………………………………………………………………10

5.1计算冲裁力的公式………………………………………………………….10

5.2总的冲裁力、卸料力、推件力、顶件力、弯曲力和总的冲压力……….11

5.2.1总的冲裁力……………………………………………………………11

5.2.2卸料力FQ的计算……………………………………………………..12

5.2.3推料力FQ1的计算……………………………………………………12

5.2.4顶件力FQ2的计算………………………………………………….....12

5.2.5弯曲力FC的计算……………………………………………………...13

5.2.6总冲压力的计算……………………...................................................14

6模具压力中心与计算............................................................................................14

7冲裁间隙的确定…………………………………………………………………15

8刃口尺寸的计算…………………………………………………………………16

8.1刃口尺寸计算的基本原则………………………………………………….16

8.2刃口尺寸的计算…………………………………………………………….17

8.3计算凸、凹模刃口的尺寸………………………………………………….18

8.4冲裁刃口高度……………………………………………………………….21

8.5弯曲部分刃口尺寸的计算………………………………………………….21

8.5.1最小弯曲半径…………………………………………………………21

8.5.2弯曲部分工作尺寸的计算……………………………………………22

9模具总的结构设计………………………………………………………………25

9.1模具类型的选择…………………………………………………………….25

9.2定位方式的选择…………………………………………………………….25

9.3卸料方式的选择…………………………………………………………….25

9.4导向方式的选择…………………………………………………………….25

10主要零部件的设计……………………………………………………………..26

10.1工作零件的设计…………………………………………………………...26

10.1.1凹模的设计…………………………………………………………26

10.1.2凸凹模的设计………………………………………………………27

10.1.3外形凸模的设计…………………………………………………..27

10.1.4内孔凸模的设计……………………………………………………28

10.1.5弯曲凸模的设计……………………………………………………28

10.2卸料部分的设计…………………………………………………………...29

10.2.1卸料板的设计……………………………………………………..29

10.2.2卸料弹簧的设计…………………………………………………....29

10.3定位零件的设计…………………………………………………………...31

10.4模架及其他零部件的设计………………………………………………...31

10.4.1上下模座…………………………………………………………....31

10.4.2模柄………………………………………………………………....32

10.4.3模具的闭合高度…………………………………………………....32

11模具总装图……………………………………………………………………..33

12压力机的选择…………………………………………………………………33

总结…………………………………………………………………………………..34

致谢…………………………………………………………………………………..35

参考文献......................................................................................................................36

附录…………………………………………………………………………………..37

附录1冲压模具装配工序卡片……………………………………………...37

附录2非标准零件的加工工艺过程…………………………………….…..38

附录3冲孔凸模加工工艺过程………………………………………….…..39

附录4凸凹模加工工艺卡片……………………………………..……….....40

附录5空心垫板的加工工艺过程…………………………………………...41

附录6弯曲凸模加工工艺过程……………………………………………...41

附录7部分标准公差值……………………………………………………...42

附录8J23系列开式可轻压力机主要技术参数………………………….....43

摘要

本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，首先根据工件图算工件的展开尺寸，在根据展开尺寸算该零件的压力中心，材料利用率，画排样图。

根据零件的几何形状要求和尺寸的分析，采用复合模冲压，这样有利于提高生产效率，模具设计和制造也相对于简单。

当所有的参数计算完后，对磨具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。

在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图，非标准零件的零件图，工件的加工工艺卡片，工艺规程卡片，非标准零件的加工工艺过程卡片。

关键词：

复合模；冲压；设计

1绪论

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。

模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。

采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；

容易实现生产的自动化的特点。

2冲裁弯曲件的工艺分析

图2—1零件图

如图2—1所示零件图。

生产批量：

大批量;

材料：

LY21-Y;

该材料，经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。

尺寸精度：

零件图上的尺寸除了四个孔的定位尺寸标有偏差外，其他的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可安IT14级确定工件的公差。

经查公差表，各尺寸公差为：

Ø3.50+0。

30200-0.52250-0.52

四个孔的位置公差为：

17±0.1214±0.2

工件结构形状：

制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。

结论：

该制件可以进行冲裁

制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。

3确定工艺方案及模具的结构形式

根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案;

（1）落料——弯曲——冲孔；单工序模冲压

（2）落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。

（3）冲孔——落料——弯曲；连续模冲压。

（4）冲孔——落料——弯曲；复合模冲压。

方案

（1）

（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内

完成一个冲压工序的冲裁模。

由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。

方案（3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。

于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。

方案（4）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。

采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。

根据分析采用方案（4）复合冲裁。

4模具总体结构设计

4.1模具类型的选择

     由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。

4.2定位方式的选择

 　 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。

控制条料的送进步距采用导正销定距。

4.3卸料方式的选择

 因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。

4.4导向方式的选择

 　　为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该复合模采用对角导柱的导向方式。

5模具设计工艺计算

5.1计算毛坯尺寸

相对弯曲半径为：

R/t=3.8/1.2=2.17>0.5

式中：

R——弯曲半径（mm）

t——材料厚度（mm）

由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先

求变形区中性层曲率半径β（mm）。

β=r0+kt公式（5—1）

式中：

r0——内弯曲半径

t——材料厚度

k——中性层系数

表5—1板料弯曲中性层系数

r0/t

0.1

0.2

0.25

0.3

0.4

0.5

0.6

0.8

1.O

K1（V）

0.30

0.33

0.35

0.36

0.37

0.38

0.39

0.41

0.42

K2（U）

0.23

0.29

0.31

0.32

0.35

0.37

0.38

0.40

0.41

K3（O）

—

—

—

—

—

0.72

0.70

0.67

0.63

r0/t

1.2

1.5

1.8

2

3

4

5

6

8

K1（V）

0.43

0.45

0.46

0.46

0.47

0.48

0.48

0.49

0.50

K2（U）

0.42

0.44

0.45

0.45

0.46

0.47

0.48

0.49

0.50

K3（O）

0.49

0.56

0.52

0.50

查表5—1，K=0.45

根据公式5—1β=r0+kt

=0.38+0.45X1.2

=4.34（mm）

图5—1计算展开尺寸示意图

根据零件图上得知，圆角半径较大（R>0.5t），弯曲件毛坯的长度

公式为：

LO=∑L直+∑L弯公式（5—2）

式中：

LO——弯曲件毛坯张开长度（mm）

∑L直——弯曲件各直线部分的长度（mm）

∑L弯——弯曲件各弯曲部分中性层长度之和（mm）

在图5—1中：

A=

公式（5—3）

COS∠P=（RA+RC-B）/（RA+RC）公式（5—4）

RA=3.8+0.6=4.4（mm）RC=1.2+0.6=1.8（mm）B=3.8（mm）

根据公式5—3A=

=2×3.8（4.4+1.8）-3.82

≈5.6（mm）

根据公式5—4COS∠P=（RA+RC-B）/（RA+RC）

=（4.4+1.6-3.8）/（4.4+1.6）

=0.367

则∠P=carCOS0.367=68.47。

2∠P=2×68.47。

=136.94。

根据公式5—2∑L直=L总长-2A

=20-2×5.6

=8.8（mm）

∑L弯=2πβ（∠P／180+∠P／180）

=2×3.14×4.34×（68.47/180+68.47/180）

=20.74（mm）

LO=∑L直+∑L弯

=8.8+20.74

=31.54（mm）

取LO=32（mm）

根据计算得：

工件的展开尺寸为25×32（mm）,如图4—2所示。

图5—2尺寸展开图

5.2排样、计算条料宽度及步距的确定

5.2.1搭边值的确定

排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。

搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。

搭边过大，浪费材料。

搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。

或影响送料工作。

搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。

表5—2搭边a和a1数值

材料厚度

圆件及r＞2t的工件

矩形工件边长L＜50mm

矩形工件边长L＞50mm

或r＜2t的工件

工件间a1

沿边a

工件间a1

沿边a

工件间a1

沿边a

＜0.25

0.25~0.5

0.5~0.8

0.8~1.2

1.2~1.6

1.6~2.0

2.0~2.5

2.5~3.0

3.0~3.5

3.5~4.0

4.0~5.0

5.0~12

1.8

1.2

1.0

0.8

1.0

1.2

1.5

1.8

2.2

2.5

3.0

0.6t

2.0

1.5

1.2

1.0

1.2

1.5

1.8

2.2

2.5

2.8

3.5

0.7t

2.2

1.8

1.5

1.2

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

2.5

3.5

0.7t

2.5

2.0

1.8

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.2

4.0

0.8t

2.8

2.2

1.8

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.2

4.0

0.8t

3.0

2.5

2.0

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.2

3.5

4.5

0.9t

搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表4—2给出了钢（WC0.05%～0.25%）的搭边值。

对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：

钢（WC0.3%～0.45%）0.9

钢（WC0.5%～0.65%）0.8

硬黄铜1～1.1

硬铝1～1.2

软黄铜，纯铜1.2

该制件是矩形工件，根据尺寸从表4—2中查出：

两制件之间的搭边值a1=1.2（mm）,侧搭边值a=1.5（mm）。

由于该制件的材料使LY21—Y（硬铝），所以两制件之间的搭边值为：

a1=1.2×（1～1.2）=1.2～1.414（mm）

取a1=1.2（mm）

侧搭边值a=1.5×（1～1.2）=1.5～1.8（mm）

取a=1.5（mm）

5.2.2条料宽度的确定

计算条料宽度有三种情况需要考虑；

有侧压装置时条料的宽度。

无侧压装置时条料的宽度。

有定距侧刃时条料的宽度。

有定距侧刃时条料的宽度。

有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。

条料宽度公式：

B=（D+2a）

公式（5—2）其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为—△，见表4—3条料宽度偏差。

D——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。

a——侧搭边值。

查表4—3条料宽度偏差为0.15

根据公式4—1B=（D+2a）

=（25+2×1.5）0-0.15

=280-0.15

表5—3条料宽度公差（mm）

条料宽度

B/mm

材料厚度t/mm

～0.5

>0.5～1

>1～2

～20

0.05

0.08

0.10

>20～30

0.08

0.10

0.15

>30～50

0.10

0.15

0.20

5.2.3导板间间距的确定

导料板间距离公式：

A=B+Z公式（5—2）

Z——导料板与条料之间的最小间隙（mm）；

查表4.3—3得Z=5mm

根据公式4—2A=B+Z

=28+5

=33（mm）

表5—4导料板与条料之间的最小间隙Zmin（mm）

材料厚度t/mm

有侧压装置

条料宽度B/mm

100以下

100以上

~0.5

0.5~1

1~2

2~3

3~4

4~5

5

5

5

5

5

5

8

8

8

8

8

8

5.2.4排样

根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。

采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。

同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。

由于设计的零件是矩形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有费料直排法。

5.2.5材料利用率的计算：

冲裁零件的面积为：

F=长×宽=25×32=800（mm2）

毛坯规格为：

500×1000（mm）。

送料步距为：

h=D＋a1=32+1.2=33.2

一个步距内的材料利用率为：

n11=（nF/Bh）×100%

n为一个步距内冲件的个数。

n11=（nF/Bh）×100%

=（1×800/28×33.2）×100%

=81.96%

横裁时的条料数为：

n1=1000/B

=1000/28

=34.01可冲34条，

每条件数为：

n2=（500-a）/h

=（500-1.5）/33.2

=15.024可冲15件，

板料可冲总件数为：

n=n1×n2=34×15=510（件）

板料利用率为：

n12=（nF/500×1000）

=（510×800/500×1000）×100%

=81.6%

纵裁时的条料数为：

n1=500/B

=500/28

=17.006可冲17条，

每条件数为：

n2=（1000-a）/h

=（1000-1.5）/33.5

=30.084可冲30件，

板料可冲总件数为：

n=n1×n2=17×30=510（件）

板料的利用率为：

n12=（nF/500×1000）

=（510×800/500×1000）×100%

=81.6%

横裁和纵裁的材料利用率一样，该零件采用横裁法。

图5—3排样图

6冲裁力的计算

6.1计算冲裁力的公式

计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力Fp一般可以按下式计算：

Fp=KptLτ公式（6—1）

式中τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；

L——冲裁周边总长（mm）；

t——材料厚度（mm）;

系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数Kp，一般取1~3。

当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度σb代替τ，而取Kp=1的近似计算法计算。

根据常用金属冲压材料的力学性能查出LY21—Y的抗剪强度为280～310（MPa），

取τ=300（MPa）

6.2总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力

由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。

总的冲裁力包括

F——总冲压力。

Fp——总冲裁力。

FQ——卸料力

FQ1——推料力。

FQ2——顶件力

FC——弯曲力

根据常用金属冲压材料的力学性能查出LY21—Y的抗剪强度为280～310（MPa）

6.2.1总冲裁力：

Fp=F1+F2公式（6—1）

F1——落料时的冲裁力。

F2——冲孔时的冲裁力.

落料时的周边长度为：

L1=2×（25+32）=114（mm）

根据公式5—1F1=KptLτ

=1×1.2×114×300

=41.040（KN）

冲孔时的周边长度为：

L2=4πd=4×3.14×3.5=44（mm）

F2=KptLτ

=1×1.2×44×300

=15.84（KN）

总冲裁力：

Fp=F1+F2=41.040+15.84=56.88（KN）

表6—5卸料力、推件力和顶件力系数

料厚t/mm

Kx

Kt

Kd

钢

≤0.1

＞0.1~0.5

＞0.5~0.25

＞2.5~6.5

＞6.5

0.065~0.075

0.045~0.055

0.04~0.05

0.03~0.04

0.02~0.03

0.1

0.063

0.055

0.045

0.025

0.14

0.08

0.06

0.05

0.03

铝、铝合金

纯铜，黄铜

0.025~0.08

0.02~0.06

0.03~0.07

0.03~0.09

对于表中的数据，后的材料取小直，薄材料取值。

6.2.2卸料力FQ的计算

FQ=KxFp公式（6—2）

K——卸料力系数。

　查表6—5得KＸ＝0.025~0.08，取KＸ＝0.08

　　根据公式6—2　FQ=KＸFp

　　　　　　　　＝0.08×56.88

　　　　　　　　＝4.55（KN）

6.2.3推料力FQ1的计算

FQ1=KtFp公式（6—3）

Kt——推料力系数。

查表6—5得Kt＝0.03~0.07,取