焊片B冲压设计.docx
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焊片B冲压设计
广西工学院
《冲压工艺与模具设计》课程设计
说明书
设计题目焊片B的弯曲单工序模设计
系别机械工程系
专业班级
学生姓名
学号
指导教师
日期2011.01.18
目录
一、简述设计的任务与要求1
二、冲压件工艺性分析2
1.材料分析2
2.结构分析2
3.精度分析：
3
三、确定冲压工艺方案3
四、确定模具总体结构4
1.模具类型的确定4
2.导向方式4
3.模架的选择5
4.压、卸料方式的确定5
5.定距方式的确定5
五、弯曲部分主要工艺参数的计算6
1.毛坯尺寸计算6
2.弯曲力计算7
3.弯曲模主要零部件设计8
六、确定排样图和裁板方案12
七、模具其他零件的设计13
1）凸模的固定方法14
2）定位装置的设计14
3）凸模固定板14
4）模架的选择15
5）紧固件及其它零件的选用15
6）模柄的选择16
7）垫板的确定16
8）弹性元件的选用16
9）模具的闭合高度17
八、设计心得体会18
九、参考文献19
一、简述设计的任务与要求
1．拟定冲压件的工艺过程，并填写工艺过程卡1份；
2．设计指定冲压件的其中一道工序的冲压模（每人设计一副不同的模具），并绘制装配图和凸、凹模零件图：
1套；（注：
指定冲压件的生产批量可以根据需要进行更改）
3．编写设计说明书1份，约20页左右。
4.本小组设计的零件简图如下：
生产批量：
小批量
材料：
黄铜带H68，t=0.5mm
技术要求：
1.未标注尺寸公差按IT14.
2.毛刺小于0.15
二、冲压件工艺性分析
1.材料分析
材料名称:
H68普通黄铜有极为良好的塑性（是黄铜中最佳者）和较高的强度,可切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定,但易产生腐蚀开裂。
为普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。
抗拉强度σb（MPa）：
390～530
伸长率δ10（％）：
≥13
硬度：
105～175HV
屈服强度：
245MPa
弹性模量：
113x1000MPa
2.结构分析
零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。
零件两端有异形孔，孔的最小尺寸为1mm，满足冲裁最小孔径
≥
的要求。
另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为2.5mm，满足冲裁件最小孔边距
≥
的要求。
所以，该零件的结构满足冲裁的要求。
零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。
可查得此材料所允许的最小弯半径
，而零件弯曲半径
，故不会弯裂。
另外零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。
在进行直角弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯矩，将无法保证弯曲件的直边平直。
所以必须使弯曲件的直边高度H>2t，最好H>3t>1.5mm,制件的直边高度达到了7.5mm，异型孔距离也满足要求。
3.精度分析：
零件上有4个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属IT13，所以普通冲压可以达到零件的精度要求。
对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。
三、确定冲压工艺方案
由零件图和冲压工艺性分析可知，该零件的基本工序为落料、拉深-冲孔-翻孔、冲孔、切边、弯曲六道工序。
可采用以下两种方案：
方案一：
落料、拉深、切边、冲孔、翻孔、弯曲六道工序分别采用单工序模生产。
方案二：
落料冲孔复合模，拉深-冲孔-翻孔采用复合模生产，然后切边、弯曲分别采用单工序模生产。
方案三：
拉深-冲孔-翻孔-冲侧孔-落料采用级进模生产，弯曲分别采用单工序模生产。
方案比较：
方案一：
需要多个模具进行加工，生产率较低，加工成本高。
不适合多工序工件生产。
且工件小，加工繁琐。
方案二：
方案二采用复合模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。
但由于经计算先落料-冲孔后拉深-冲孔-翻孔会使壁薄，不保证冲压件质量，不予才去。
方案三：
将方案二两个复合模集中到一个级进模，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差（该工件要求精度不高）。
欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正。
综合比较上述的三种方案，方案三为本零件的最佳加工方案。
四、确定模具总体结构
1.模具类型的确定
根据零件的结构，加工工序分为落料、拉深、切边、弯曲、冲孔和翻孔六道工序。
按小组的分工情况，本人做的是弯曲最后一道工序。
考虑到薄板成形，采用正装结构。
制件小，采用弹性卸料装置，对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面。
2.导向方式
采用导柱导套导向方式。
3.模架的选择
由工艺分析及后侧导柱式模架：
工作面展开，用于小型冲模。
4.压、卸料方式的确定
工件平直度较高，料厚为0.5mm相对较薄，卸料力不大，可采用弹性卸料元件，弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面。
5.定距方式的确定
采用固定挡料销定距。
采用导料销来导正材料的送进。
五、弯曲部分主要工艺参数的计算
图16坯料展开图
1.毛坯尺寸计算
对于
有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数
，所以坯料展开长度为
由于零件两端宽度尺寸为3.5mm，故毛坯尺寸应为22.74mm×3.5mm。
弯曲件平面展开图见图16。
查文献
（1）表9-13，该尺寸采用IT14级，公差为0.52mm
2.弯曲力计算
弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。
U形件弯曲时的自由弯曲力
==
K为安全系数，取1.3
=392Mpa,为弯曲材料的抗拉强度
t为弯曲件的厚度，t=0.5mm
B为弯曲件的宽度，B=3.5mm
r为内圆弯曲半径（等于凸模圆角半径），r=1mm
该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力
和顶件力
为
对于校正弯曲，其弯曲力比自由弯曲力大得多，而且在弯曲过程中，两者不能重叠。
由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般
可以忽略，即以校正弯曲力为依据：
≥
生产中为安全，取
≥
，根据压弯力大小，对于薄板小件的一般弯曲生产加工选用C型曲柄压力机。
初选设备为开式可倾台压力机J23—4.
其主要技术参数如下：
公称压力：
40kN
滑块行程：
40mm
最大闭合高度：
160mm
闭合高度调节量：
35mm
滑块中心线到床身距离：
100mm
工作台尺寸：
280mm×180mm
工作台孔尺寸：
φ100mm
模柄孔尺寸：
φ30mm×50mm
工作台板厚度：
35mm
立柱间距离：
130mm
3.弯曲模主要零部件设计
（1）工作部分结构尺寸设计
由文献（3）表4-2可查得：
黄铜H68最小相对弯曲半径Rmin/t=0.8<1.
1）凸模圆角半径
在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径
较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即
。
2）凹模圆角半径
凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。
根据薄、软材料取较大值
。
图2凹模结构图
3）制件进模深度m和凹模深度h（如图）
m为矮边U形件的侧壁上端到凹模圆角中心的距离。
凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费
模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。
该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度。
由【1】表4-23得m=3mm
由【3】表4-9得h=15mm
4）凸、凹模间隙
根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得
有色金属：
t为材料厚度的基本尺寸（或中间尺寸），mm；
c为间隙系数。
查阅文献【1】表4-25，取间隙系数c=0.05
5）U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差
零件标注内形尺寸时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。
而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。
因此，凸、凹模的横向尺寸分别为
凹模尺寸按凸模尺寸配制，保证间隙
式中
为凹模的基本尺寸，mm；
为凸模的基本尺寸，mm;
△为弯曲件的尺寸公差，mm；
，
为凹模、凸模的制造公差，mm，采用等级IT9
Z为凹、凸模单面间隙，mm。
6）凸凹模材料
采用高耐磨微变形冷作模具钢：
Cr12MoV
许用应力/MPa
拉伸应力
压缩
弯曲
250
1000~1600
300~500
7）凸模
凸模的强度校核计算：
压应力校核计算：
为凸模最小断面积
弯曲应力：
允许的凸模最大自由长度
凸模的实际长度
因此凸模强度校核符合
8）凹模
由【3】表3-14、3-15得凹模厚度H=ks=9.301*0.4=3.7（k=0.3~0.4）
因为H不小于8mm，因此取H=10mm
垂直送料方向的凹模厚度B=s+（2.5~4.0）H
=9.301+2.5*10=34.301
取B=40mm
送料方向的凹模长度L=3.5+20=23.5mm
取B=25mm
由资料可知凹模周界：
凹模壁厚向外扩增35~45mm
六、确定排样图和裁板方案
材料利用率及弯曲回弹值的计算
该制件属于单工序弯曲模，且为最后一道工序，其材料利用率达到100%。
由于相对弯曲半径r/t=1较大，属于大变形程度，圆角回弹值小，不必计算，且制件精度要求不高，制件卸载后可以符合精度要求。
七、模具其他零件的设计
1）凸模的固定方法
凸模在上模的正确固定应该是既保证凹模工作可靠良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时，拆装方便，在此基础上，尽量使结构简单。
该凸模的固定方法选用固定板固定凸模，由于凸模的端部呈方形，必须保证其不能转动，否则将影响制件的尺寸和精度，故在固定板固定的基础上加止转销防止凸模转动。
图3-1
2）定位装置的设计
弯曲该U形制件时，采用定位销法定位制件的平动。
3）凸模固定板
根据模架结构，凸模固定板的外形尺寸为80*20，其中厚度为凹模厚度的0.6～0.8倍，则凸模固定板厚度为：
H=（0.6～0.8）H0
=18～24mm=20mm
取凸模固定板厚度为20mm，按H7加工精度。
4）模架的选择
为了保证冲出零件的精度和高稳定的质量，采用模架导向方式。
模架导向不仅能保证上、下模的导向精度而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命，使冲裁件的质量稳定可靠，使模具的安装比较容易。
模架的类型选用后侧导柱模架
查阅文献【4】表9-46选用的模架主要技术参数为：
参照GB/T2855—90
凹模周界：
L=125mmB=100mm
闭合高度：
最小120mm最大150mm
上模座：
125mmX100mmX25mm下模座：
125mmX100mmX30mm
导柱：
22mmX110mm导套：
22mmX80mmX28mm
5）紧固件及其它零件的选用
1.螺钉和销钉的选择（国家标准）
1）上模座、凸模固定板采用螺钉固定，规格分别为：
螺钉4个M6x35/销2个6x30参照GB/T7001—2000
2）下模座、凹模，采用螺钉固定，规格分别为：
螺钉4个M10x40/销2个6x35参照GB/T7001—2000
6）模柄的选择
中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机上。
模柄是作为上模与压力机滑块连接的零件。
对它的基本要求是：
一要压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；二要与上模正确而可靠连接。
查阅文献
（1）表9-41，采用压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6，并加销钉以防转动。
这种模柄可以较好的保证轴线与上模座的垂直度，适用于各种中、小型冲压模，生产中最常见。
模柄的直径根据所选用压力机的模柄孔径确定。
7）垫板的确定
垫板的厚度取10mm，其尺寸：
150X35X10mm
8）弹性元件的选用
模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下
1）确定橡胶垫的自由高度
认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，所以
由上两个公式取
。
2）确定橡胶垫的横截面积
查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%~15%时的单位压力为0.26MPa，所以
3）确定橡胶垫的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒形，中间开有圆孔以
避让螺杆。
结合零件的具体尺寸，橡胶垫中间的避让孔尺寸为φ10mm，则其直径D为
4）校核橡胶垫的自由高度
橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。
橡胶的装模高度约为0.85×63=54mm。
9）该模具的闭合高度为
H闭=H上模+L+H+H下模-h2
=（25+50.5+30+32.5-18）mm
=120（mm）
式中：
L——凸模长度，L=40.5mm
H——凹模厚度，H=32.5mm
h2——凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=14.5mm
可见所选的压力机及模架均符合模具的闭合高度120mm
八、设计心得体会
本次设计为课程设计，为了能更加好的完成设计任务，我从图书馆和网上查阅了大量的冷冲模设计资料。
这为我在后来设计阶段省下了不注宝贵的时间表。
除了对知识的查阅，我还翻出了大学三年来所学的重点专业知识，重新系统的去学习和撑握，为设计做准备。
尽管做了很好的准备，但在设计过程中却暴露了基础知识不扎实。
对许多专业知识还不能自如的运用，对许多概念上的知识、专业术语含糊不清，做不到深刻理解。
模具设计中许多问题的解决都是通过从实践所得的数据来确定、并适当的做出选择，如：
冲裁间隙的确定等。
本次设计的工作量相对于课程设计大了很多，特别对图线的要求。
绘图成了快速完成设计的最大障碍，绘图软件主要用CAD。
这是我们大二所学的知识，因为环境等因素的制约，想提高绘图技巧是我必须要完成的任务。
在这次设计中，我受益匪浅！
首先，它让我知道了什么叫一丝不苟，为什么要一丝不苟。
在一次次的计算，绘图的修改中，我认识到了认真的力量，多次的绘图修改让我明白了没有踏踏实实的工作，不会有最后的成功。
再就是，它让我知道了什么叫态度决定一切！
倘若有一个良好的工作心态和态度，那么你就成功了一半。
设计已经结束，但是在设计中我们学到的东西将使我受益终身！
九、参考文献
【1】郑可隍主编.实用冲压模具设计手册
北京：
宇航工业出版社1990.5.
【2】薛绮翔主编.冲压模具设计和加工计算速查手册
北京：
化学工业出版社2007.10.
【3】翁其金主编.冲压工艺及冲模设计
北京：
机械工业出版社2004.7.
【4】杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册
北京：
机械工业出版社2004.7.
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