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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……………………………………………………………………..32
12压力机的选择…………………………………………………………………32
结论…………………………………………………………………………………..33
参考文献…………………………………………………………………………….34
致谢.............................................................................................................................35
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
2．1零件图
如图2.1所示零件图。
生产批量：
大批量；
材料：
Q235;
工艺分析：
该材料，不具有较高的强度、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两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：
130.80+0。
30
四个孔的位置公差为：
48±
0.1235±
0.211±
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；
级进模冲压。
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，连续模结构虽然复杂，但是效率高，因此，采用该方案。
根据分析采用方案（3）级进模冲裁。
4模具设计工艺计算
4.1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（4—1）
r0——内弯曲半径
t——材料厚度
k——中性层系数
表4.1板料弯曲中性层系数
r0/t
0.1
0.25
0.3
0.4
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
0.40
K3（O）
—
0.72
0.70
0.67
0.63
1.2
1.5
1.8
2
3
4
5
6
8
0.43
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.44
0.56
0.52
查表4.1，K=0.37
4.1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（4—2）
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）
根据计算得：
工件的展开尺寸为131.4×
21（mm）,如图4—2所示。
图4.2尺寸展开图
4.2排样、计算条料宽度及步距的确定
4.2.1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4.2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
＜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
1.0
2.2
2.5
3.0
0.6t
2.0
2.8
3.5
0.7t
3.2
4.0
0.8t
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）。
由于该制件采用的是级进模，所以两制件之间的搭边值为：
a1=4（mm）
侧搭边值a=4mm
4.2.2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（4—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）
=139.4.80-0.15
表4.3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
0.15
30～50
0.20
4.2.3导板间间距的确定
导料板间距离公式：
A=B+Z公式（4—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
=139.4+4
=143.4（mm）
表4.4导料板与条料之间的最小间隙Zmin（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
4.2.4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。
4.2.5材料利用率的计算：
冲裁零件的面积为：
F=长×
宽=2379.6（mm2）
毛坯规格为：
500×
1000（mm）。
送料步距为：
h=D＋a1=21+4=25
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。
=（1×
800/28×
33.2）×
=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）×
=81.6%
纵裁时的条料数为：
n1=500/B
=500/28
=17.006可冲17条，
n2=（1000-a）/h
=（1000-1.5）/33.5
=30.084可冲30件，
n2=17×
30=510（件）
板料的利用率为：
=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
5冲裁力的计算
5.1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（5—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）
5.2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）
5.2.1总冲裁力：
Fp=F1+F2公式（5—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=689（mm）
根据公式5—1F1=KptLτ
=1.3×
1×
689×
300
=268.7（KN）
冲孔时的周边长度为：
L2=4πd=25（mm）
F2=KptLτ
1.×
25×
=9.75（KN）
总冲裁力：
Fp=F1+F2=268.7+9.75=278.45（KN）
表5.5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
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.06
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。
5.2.2卸料力FQ的计算
FQ=KxFp公式（5—2）
K——卸料力系数。
查表5—5得KＸ＝0.025~0.08，取KＸ＝0.08
根据公式5—2 FQ=KＸFp
＝0.08×
268.7
＝21.5（KN）
5.2.3推料力FQ1的计算
FQ1=KtFp公式（5—3）
Kt——推料力系数。
查表6—5得Kt＝0.03~0.07,取Kt=0.07
根据公式6—3FQ1=KtFp
=0.07×
278.45
≈19.5（KN）
5.2.4顶件力FQ2的计算
FQ2=KdFp公式（5—4）
Kd——顶件力系数。
查表5—5得Kd＝0.03~0.07,取Kt=0.07
根据公式5—4FQ2=KdFp
≈19.5KN）
5.2.5弯曲力FC的计算
影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；
弯曲件的形状和尺寸；
模具结构及凸凹模间隙；
弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。
实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。
Ư形弯曲件的经验公式为：
Fu=0.7KBt2σb/γ+t公式（5—5）
Fu——冲压行程结束时不校正时的弯曲力。
B——γ弯曲件的宽度（mm）。
t——弯曲件的厚度（mm）。
γ——内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。
σb——弯曲拆料的抗拉强度（MPa）（查机械手册σb=400（MPa）。
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