冲孔落料复合模弯曲模Word文档格式.docx

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现在生产销售厂家虽然逐年增加，但大多数是规模小、设备陈旧、工艺落后、成本高、效益低。

只有普通中小型标准冲模模架和塑料模模架、导柱、导套、推杆、模具弹簧、气动元件等产品，商品化程度较高，可基本满足国内市场的需求，并有部分出口。

而那些技术含量高、结构先进、性能优异、质量上乘、更换便捷的具有个性化的产品，如球锁式快换凸模及固定板、固体润滑导板和导套、斜楔机构及其零部件，高档塑料模具标准件和氮气弹簧等在国内的生产厂家甚少，且由于资金缺乏，技改项目难以实施，生产效率低，交货周期长，供需矛盾日益突出。

因此，每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3-8%。

国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等方面，还存在不少问题。

诸如，产品标准混乱，功能元件少且技术含量低，适用性差；

技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定；

专业人才缺乏，管理跟不上、生产效率低、交货周期长；

生产销售网点分布不均，经营品种规格少，供应不足；

某些单位为了争夺市场，不讲质量，以次充好，伪劣商品充斥市场。

还有不计成本、盲目降价、扰乱市场的现象，是需要认真研究，亟待解决的。

国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，随着我国国民经济的快速发展，模具市场的总趋势是平稳向上的。

汽车、摩托车行业是模具的最大市场。

家用电器、电子通信、建筑器材、仪器仪表、塑料橡胶等行业也有相当可观的模具市场。

因此，模具标准件的应用必将日益广泛。

在今后的市场经济中模具标准件必将成为一种十分活跃而又高速发展的产品。

从长远发展的角度看，我国模具工业必将伴随着知识经济时代的来临而发生深刻的变革，模具结构的典型化、零部件的标准化、标准化的专业化生产和商品化供应，也是今后发展的必然趋势。

因而深信模具标准件行业的发展前景是非常乐观而美好的。

1.2本次设计的意义

本次设计是在大学期间的最后一次设计，也是对大学三年所学知识的检验，更是走上工作岗位前的一次练兵，因此，此次设计的意义深远。

此次设计完全采用电子文档和AUTOCAD绘图，因此这又是一次对CAD熟悉的过程，对毕业后直接操作CAD有很大的帮助。

此次设计的为复合模具，在冷冲模中占有相当大的比重，所设计的落料拉深冲孔复合模也是比较复合模具中的典型。

因此设计这一副模具可以对模具的设计有很深的理解，希望这次设计圆满顺利的完成。

第二章冲裁工艺分析

2.1.1冲裁件的形状和尺寸

图2-1工件图

对冲压工艺性分析的分析：

根据所设计的是电闸开关的连结电表与电线介媒，必须是导电性良好，有一定硬度，才能保证通电性能畅通；

而且所设计是应用广泛，在现实生活中保证了用电的安全，小到生活上、大到工厂及国家的用电的安全。

据统计可以中批量生产，因此，所选是该工件材料H62，查文献[1]表8-3，该铜种是纯铜。

含铜量为99.70%，具有良好的冲压、拉延和弯曲性能，易切削。

该工件属于较典型的冲孔、落料、弯曲件，形状简单，所有尺寸公差等级均为IT14，对工件厚度变化也没有作要求。

2.1.2冲裁工艺方案的确定

在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。

冲裁工序的组合

冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁

复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；

级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。

除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。

组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。

冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定。

1．生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或级进冲裁。

2．工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。

级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低，在级进冲裁中采用导正销结构，可提高冲裁件精度。

3．对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常采用复合冲裁或级进冲裁。

对于尺寸中等的工件，由于制造多副单工序模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。

但工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。

所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大，但级进冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不宜太大。

4．模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。

因模具制造、安装调整较易，成本较低。

5．操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。

级进冲裁较安全。

综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。

必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。

该工件包括落料、拉深、冲孔三个基本工序，可有以下三种工艺方案：

方案一：

先落料，再弯曲，后冲孔。

采用单工序模生产。

方案二：

先冲孔落料，再弯曲，采用复合模具和弯曲模具生产。

方案三：

冲孔－落料－弯曲采用复合模生产。

方案一，模具结构简单，但需三道工序两三副模具，生产效率低，难以满足该工件大批量生产的要求。

方案二，先采用复合模具冲孔－落料冲裁能够保证冲裁尺寸精度，适用范围广、效益高。

再用弯曲模具弯曲，用孔定位能保证冲裁件的尺寸精度。

方案三，对于初学者很多冲裁件尺寸不能保证，模具结构复杂很多地方不能达到要求。

通过对上述三种方案的分析比较，该件若能一次冲裁，则其冲压生产采用方案二为佳。

第三章主要设计计算

3.1毛坯尺寸计算

1.1弯曲件毛坯展开长度的计算：

一般将r＞0.5t的弯曲称为有圆角半径的弯曲,r≤0.5t的弯曲称为无圆角半径弯曲。

根据：

如图2-5工件图，所以1.5＞0.5×

2l固零件是有圆角弯曲，计算如下：

有圆角半径的弯曲（r＞0.5t）

有圆角半径的弯曲件，毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度与圆弧部分长度的总和。

板材L形弯曲件，（弯曲角90度时）长度L的计算：

L＝∑Li＋∑πai/1800（ri＋Χiti）（3.3）

式中L——为弯曲件毛坯总长度，（mm）；

Li——为各段直线部分长度（mm）；

a——为各段圆弧部分弯曲中心角；

rir——为各段圆弧部分弯曲半径，（mm）；

Χi——为各段圆弧部分中性层位移系数。

各段直线部分长度的计算：

L1＝15-1.5-2

＝11.5（mm）

L2＝50-1.5-2

＝46.5（mm）

毛坯展开尺寸：

L＝11.5+46.5.5+900π1800（1.5+0.42×

2）

＝58+3.6738

＝62.6738（mm）

{注：

Χi圆弧部分中性层位移系数查书《冲压工艺与模具设计（第二版）》中表3.3.3，弯曲900时系数Χi，Χi＝0.42。

}

3.2弯曲工序压力计算

3.2.1自由弯曲时的弯曲力的计算

3.2.1.1弯曲力的计算

根据所设计的零件图，是Ｖ形弯曲件弯曲力公式如：

F自＝0.6Kbt2ab/r+t

式中F自——为冲压行程结束时的自由弯曲力，（N）；

b——冲裁件宽度（mm）；

t——材料厚度（mm）；

r——总裁件弯曲半径（mm）；

ab——材料抗拉强度（MPa）；

K——为安全系数。

一般取系数K=1.3

Ｖ形弯曲件弯曲力计算：

F自＝0.6×

1.3×

8×

（4）2×

300/1.5＋2

＝4608/3.5

≈2139.43（N）

{注：

查冲压工艺与模具设计（第二版）书，冲压金属板料的力学性能表1.4.1，选用硬材料材料抗拉强度为300（MPa）}

3.2.1.2校正弯曲时的弯曲力

V形弯曲件弯曲公式：

F校＝qA

式中F校——为校正弯曲时的弯曲力，（N）；

q——为校正部分垂直投影面积，（mm）2；

A——为单位面积上的校正力，（MPa）；

具体弯曲计算如下：

L＝62.6738（mm）；

取整数约为63。

A＝63×

8

＝504（mm）2

F校＝40×

504

＝20160（N）

查冲压工艺与模具设计（第二版）书，校正弯曲时单位压力q值表3.3.2，选用硬材料为黄铜、厚度1～3之间。

选取最大的为40（MPa）}

因为弯曲不需要顶件和压料力FQ＝0

3.2.1.3压力机吨位的确定

自由弯曲时压力机吨位应为：

F压机≥F自＋FQ（3.3.5）

F压机≥2139.43（N）

由于校正力是发生在接近压力机下死点的位置，校正力的数值比自由弯曲力、顶件力和压料力大得多，故F自、FQ值可忽略不计。

则按校正弯曲力选择压力机的吨位，即：

F压机≥F校（3.3.6）

F压机≥20160（N）

故F压机取用23000（N）。

3.3弯曲模主要工作零件结构参数的确定

1.弯曲凸模和凹模的圆角半径

（1）弯曲凸模的圆角半径（rT）

当弯曲件的相对弯曲半径r/t＜5～8，且不小于rmin/t时，凸模的圆角半径一般等于弯曲件的圆角半径；

若弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径（r＜rmin）时，首次弯曲可先弯成较大的圆角半径，然后采用整形工序进行整形，使其满足弯曲件圆角的要求；

若弯曲件的相对弯曲半径较大（r/t＞10），精度要求较高时，由于圆角半径的回弹大，凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正。

（2）凹模圆角半径

凹模的圆角半径的大小对弯曲变形力和制件质量均有较大影响，同时还关系到凹模厚度的确定。

凹模圆角半径过小，坯料拉入凹模的滑动阻力大，使制件表面易擦伤甚至出现压痕。

凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性。

凹模两边的圆角要求制造均匀一致，当两边圆角有差异时，毛坯两侧移动速度不一致，使其发生偏移。

生产中常根据材料的厚度来选择凹模圆角半径：

当t≤2mm时,ra＝（3～6）t

t＝2～4mm时,ra＝（2～3）t

t＞4mm时,ra＝2t

弯曲模结构尺寸示意图：

图3－1弯曲结构尺寸

V形弯曲凹模其底部圆角半径可依据弯曲变形区坯料变薄的特点取：

r‵a＝（0.6～0.8）（rt＋t），或在底部开退刀槽。

根据设计零件尺寸：

rt＝1.5（mm）ra＝3×

2r‵a＝0.8×

（1.5＋2）

＝6（mm）＝0.8×

3.5

＝2.8（mm）

h＝22（mm）L0＝15（mm）

查《冲压工艺与模具设计（第二版）》书h、L0的值，表3.4.1弯曲V形件的凹模深度L0及底部最小厚度值h}。

3.4零件冲裁模的凸模和凹模配制加工计算刃口尺寸

对于形状复杂或料薄的冲压件，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须彩用配合加工。

此方法是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个（基准件），然后依此为基准再按最小合隙配作另一件。

这种加工方法的特点是：

（1）模具的冲裁间隙在配制中保证，不需受到︱dP︱＋︱dd︱≤2Zmax－2Zmin条件限制，加工基准件时可适当放宽公差，使工容易。

根据经验，普通冲裁模具的制造偏差dP或dd一般可取△／4（△为制件公差）。

（2）尺寸标注简单，只在基准件上标注尺寸和制造公差，配制件只标注公称基本尺寸并注明做所留的间隙值。

但该方法制造的凸模、凹模是不能互换的。

尺寸（凸凹模刃口尺寸）。

在计算复杂形状的凸模、凹模工作部分的尺寸时，其各部分尺寸在模具工件时磨损性质不同，一个凸模或凹模会同时存在着三类不同磨损性质的尺寸：

①凸模或凹模磨损会增大的尺寸；

②凸模或凹模磨损后会减小的尺寸；

③凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸。

根据查《冲模设计应用实例》书，表2－10落料、冲孔模刃口始用间隙：

冲裁模初始双面间隙Zmax＝0.34Zmin＝0.30。

未标公差的毛坯尺寸按照IT14级精度计算，也可查《冲模设计应用实例》书末附录D1。

根据《冲模设计应用实例》书中的附录查得零件各尺寸公差为：

150－0.4362.670－0.6220－0.25Ø

40+0.3080－0.36

图3－1要冲裁的零件图

表2.3.2以冲孔凸模设计为基准的刃口尺寸计算

工序性质

凹模刃口尺寸磨损情况

基准件凹模的尺寸（图2.3.4b）

配制凸模的尺寸

落料

磨损后增大的尺寸

Aj＝（Amax－x△）0＋0.25△

按凹模实际尺寸配制，保证双面合理间隙Zmin～Zmax

磨损后减小的尺寸

Bj＝（Bmin＋x△）0－0.25△

磨损后不变的尺寸

Cj＝（Cmin＋0.5△）±

0.125△

表2.3.3以冲孔凸模设计为基准的刃口尺寸计算

凸模刃口尺寸磨损情况

基准件凸模的尺寸（图2.3.4b）

配制凹模的尺寸

冲孔

aj＝（amax－x△）0＋0.25△

按凸模实际尺寸配制，保证双面合理间隙Zmin～Zmax

bj＝（bmin＋x△）0－0.25△

cj＝（cmin＋0.5△）±

1.1根据零件特点，先冲孔两个Ø

40+0.30的孔，该冲裁件属冲孔，凸模设计为基准件。

是凸模刃口尺寸磨损变小的尺寸。

由表2.3.1查得：

其磨损系数为x＝0.5。

查《冲压工艺与模具设计（第二版）》书}

bj＝（bmin＋x△）0－0.25△

＝（4＋0.5×

0.3）0－0.25×

0.3

＝4.150－0.075

凸模刃口尺寸确定，查《冲模设计应用实例》书中表2－10，冲裁合理间隙Zmax＝0.34Zmin＝0.30，故：

凸模刃口尺寸按凹模相应部位的尺寸配制，保证双面最小间隙为Zmin＝0.30。

1.2根据零件的形状，后落料，以凹模设计为基准件。

是凹模刃口尺寸磨损变大小的尺寸有：

500－0.6280－0.36R4。

其中R4为半磨损尺寸，制造偏差d＝0.25△/2；

为保证圆弧R4与80－0.36尺寸相切，故R4不需用公式计算，直接取Aj8计算值的一半。

由表2.3.1查得：

Aj50＝（62.67－0.5×

0.62）0＋0.25×

0.62

＝62.360＋0.155

Aj8＝（8－0.5×

0.36）0＋0.25×

0.36

＝7.820＋0.09

AR4＝Aj8/2

＝7.85/20＋0.09/2

＝3.910＋0.045

3.5冲裁力的计算

计算冲裁力的目的是为了合理地选用冲压设备、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，以适应冲裁的需求。

若采用平刃冲裁模具，其冲裁力FP按下式计算：

FP＝KPtLτ

式中τ——为材料抗剪强度，（MPa）；

L——为冲裁周边长总长，（mm）；

t——为材料厚度，（mm）；

系数KP——是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动（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素而设置的安全系数，一般取1.3。

当查不到材料抗剪强度τ时，可用抗拉强度ab代替τ，此时KP＝1。

根据冲裁零件计算：

FP＝1.3×

2×

（8＋62.67－4＋8π/2）×

300

＝1.3×

79.17×

＝61752.6（N）

卸料力推料力和顶料力的计算；

生产中常采用经验公式计算：

卸料力：

FQ＝KFP

推料力：

FQ1＝nK1FP

顶料力：

FQ2＝K2FP

式中，FP——冲裁力，（N）；

K——卸料力系数，其值为0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）；

K1——推料力系数，其值为0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值）；

K2——顶件力系数，其值为0.04～0.08（薄料取大值，厚料取小值）；

n——梗塞在凹模内的制件或废料数量，n＝h/t，h为直刃口部分的高，（mm）；

t为材料厚，（mm）。

料厚（mm）

钢

≤0.1

>

0.1～0.5

0.5～2.5

2.5～6.5

6.5

0.065～0.075

0.045～0.055

0.04～0.05

0.03～0.04

0.02～0.06

0.1

0.063

0.055

0.045

0.025

0.14

0.08

0.06

0.05

0.03

铝铝合金

紫铜黄铜

0.025～0.08

0.03～0.07

0.03～0.09

注：

卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值

当冲裁完成后，由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿径向发生弹性收缩，会箍在凸模上。

而冲裁下来的工件或（废料）径向会扩张，因此会卡在凹模内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的工件或废料推出。

根据所设计模具，卸料力推料力和顶料力的计算：

卸料力:

FQ＝0.06×

61752.6

＝3705.156（N）

n＝6/2

＝3

FQ1＝3×

0.07×

＝12968.046（N）

顶料力：

FQ2＝0.08×

＝4940.208（N）

3.5.1压力机公称压力的选取

冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺力的总和FP总

采用弹压卸料装置和下出件的模具时：

FP总＝FP＋FQ＋FQ1

采用弹压卸料装置和上出件的模具时：

FP总＝FP＋FQ＋FQ2

采用刚性卸料装置和下出件的模具时：

FP总＝FP＋FQ1

根据所设计的模具，选用弹压卸料装置和上出件的模具时：

FP总＝61752.6＋3705.156＋4940.208

＝70397.964（N）

3.6冲压模具压力中心的计算：

模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。

为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。

对于带有模柄的冲压模，压力中心应通过模柄的轴心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

冲模的压力中心，可按下述原则来确定：

（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。

（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心与零件的对称中心相重合。

（3）形状复杂零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。

解析法的计算依据是：

各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴的力矩。

求出合力作用点的坐标位置，即为所求模具的压力中心。

计算公式为：

X0＝（L1X1＋L2X2……LnXn）/（L1＋L2……Ln）＝∑LiXi/∑Li（2.4.10）

y0＝（L1y1＋L2y2……Lnyn）/（L1＋L2……Ln）＝∑Liyi/∑Li（2.4.11）

根据零件图如下：

X0＝{16×

4π＋2×

（58.67×

39.335）＋4π×

68.67＋8π/2×

68.67}/（4π＋2×

58.67＋4π＋8π/2）

＝{200.96＋4615.5689＋862.4952＋862.4952}/12.56+117.34+12.56+12.56

＝6541.5193/155.02

≈42.20

y0＝14（根据零件的特殊情况:

是对称的）

第四章冲裁工艺分析

冲裁工艺设计包含冲裁件的工艺性分析、冲裁工艺方案