固定板弯曲工艺及模具设计.docx
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固定板弯曲工艺及模具设计
摘要
本设计题目为弯曲模具设计，体现了冲孔落料类零件的设计要求、内容及方向，有一定的设计意义。
通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冲裁模设计的基础知识，为设计更复杂的冲裁模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。
本设计运用冲压工艺及模具设计的基础知识，首先分析了工件的工艺要求，为选取排样的类型做好了准备；然后估算了板料的选取，便于导尺的宽度及确定排样的方法；最后分析了工件的特征，确定模具的设计参数、设计要点及自动漏料装置。
本工件为薄板的冲孔落料见，且工件的料厚较薄，所以在选取压力机是不宜过大，材料上说铜料的屈服强度也没有钢料的大，工件的尺寸较小设计时必须考虑设计一个能在冲孔落料时的剪切力小于材料的屈服强度以免冲裁力过大冲出废件。
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse
关键词：
冲裁模冲裁极限强度
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse
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Abstract
Thisdesigntopicisbentthemoldingtooldesign,bodynowthebluntborefalltoanticipateatypeofsparepartsofdesignrequest,contentsanddirection,havecertaindesignmeaning.Passthedesigntothespareparts'moldingtool,furtherstrengthenedadesignbluntcutthefoundationknowledgeof[with]molddesign,fordesignmorecomplicatedofbluntcutamoldingtooltohavedonecushionandabsorbeddeeperexperience.
Thisdesignusagebluntpressthefoundationknowledgeofcraftandmoldingtooldesign,analyzedthecraftoftheworkpiecearequestfirst,havedonepreparationforthetypethattheselectionlinesupkind;Thentheselectionestimatingplanktoanticipate,easytoleadthemethodofthewidthandassurancerowkindofChinesefoot;Analyzedthecharacteristicofworkpiecefinally,makesurethedesignparameter,designimportantpointofmoldingtoolandleaktoanticipatedeviceautomatically.Thisworkpiecefallstoanticipatetoseeforthebluntboreoflamella,andtheworkpieceanticipatethickthinner,soBeselectingbyexaminationspressuremachineisshouldnotleadgreatly,sayonthematerialthecopperanticipatesacceptsdefeatstrengthtoalsohavenosteeltoanticipateofbig,thesizeofworkpieceissmallertodesignhavetoconsidertodesign1canwhilehurtlingtheborefalltoanticipateofshearingandslicingthedintissmalltoacceptdefeatstrengthinthematerialinordertopreventbluntoncecutdinttorushouttodiscardapiecegreatly.
Keyword：
blankingdieblankingultimate
1绪论
目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。
1.1国内模具的现状和发展趋势
1.
图2-1
2.2确定工艺方案
本模具的弯曲采用上一道工序剪切好的坯料，尺寸如图2-1。
故模具只需对其弯曲部分进行设计，而无需切边或外轮廓落料。
弯曲模没有固定的结构型式，有可能设计得很简单，也可能设计得很复杂，这需要根据工件的材料性能、形状、精度要求和产量进行综合分析，确定模具结构型式。
本工件的后断面是Z形的，其前表面还要弯曲成直角尺寸，确定工艺方案为弯曲一弯曲两个工序。
本工序主要完成弯曲工艺，达到如图2-1所示的Z形工件。
这种Z一般分两次弯成，先弯成一定角度形件，然后再侧弯成Z，这就需要两套模具，生产效率低。
考虑该工件的批量较大，因此应该尽量设计一种效率较高的模具.
1、方案种类
该工件包括三个弯曲基本工序，可有以下两种工艺方案：
方案一：
逐个弯曲，采用单工序模生产。
方案二：
采用三个弯曲同时进行的复合模生产。
2、方案的比较
方案一，模具结构简单，制造方便，但需要三道工序，三副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。
故而不选此方案。
方案二，只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸、制造相对第一种方案都有比较好。
3、方案的确定
综上所述，本套模具采用复合模
根据指导书表3-5查得弯曲件毛坯展开计算公式，如下工件平面图
图2-2
3、冲裁工艺计算
3.1确定凸凹模尺寸的原则
考虑弯曲分两部分，弯曲件的尺寸取决与凸凹模中任一个，因此弯曲模应先决定一个尺寸，用以凸模或凹模尺寸来减小合理间隙；
考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。
一般弯曲模精度较弯曲件精度高2~3级。
查表2-1[1]凸、凹模分别加工时，其工作部分的尺寸计算。
公式
工序性质
冲件尺寸
凸模尺寸
凹模尺寸
落料
D0-A
DP=（D-X∆-Zmin）0-δp
Dd=（D-x∆）0+δd
冲孔
D+a0
dp=（d+x∆）0-δp
dd=（d+x∆+Zmin）0+δd
（注：
计算时，必须先将冲件尺寸化成D0-A、、d0+A的形式。
）
表中DP、Dd―分别为落料凸、凹模的刀口尺寸（mm）;
Dp、、dd―分别为冲孔凸、凹模的刀口尺寸（mm）;
D、d―分别为落料件的外径和冲孔件的基本尺寸（mm）；
δP、δD―分别为冲孔凸、凹模的制造公差，凸模接近IT6，凹模接近IT7，也可接近2-12[1]选取。
∆―制造件的制造公差（mm）。
Z―最小合理间隙。
为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙（Zmax）凸模和凹模制造公差必须保证：
δP+δd≤Zmax-Zmin
X―磨损系数，其值在0.5~1之间，工件精度在IT14级，取X=0.5。
因为图纸制件上的孔均未注公差，按T14级[4]计算。
1）毛坯尺寸计算毛坯尺寸分析如图2所示
展开料宽度：
L=138mm
长度尺寸为102mm。
故毛坯尺寸为138mm×102mm。
2）弯曲力计算影响弯曲力的因素很多，若要进行精确的计算是很复杂的，这里只是进行大略计算，不考虑校平。
按公式F=2.4btσbαβ
式中α表[8]为0.65由表[8]查得伸长率为21％~25％
β表[8]为0．8。
所以F＝2．4×138×3×102×0．65×0．8N=17566.848N
（3）模具总体设计要由上模板、凸模、凹模、下模板、垫板、斜滑块等组成。
初步计算模具闭合高度
H模=80mm凹模座的外廓尺寸约计为80mm×300mm。
图2-12模具结构草图
4、冲裁件的排样
因为该制件采用的是上一道工序剪好的样板作为坯料，故该模具无须考虑排样问题据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，若有推件时应考虑台面空的大小使冲后有关零件能自由通过。
（3）选择压力机的闭合高度与模具是否匹配
（4）模柄直径长度尺寸是否与压力机滑块模柄孔直径，深度尺寸相当。
（5）压力机形程次数保证有最高生产率。
（6）压力机使用安全方便。
查表8-10[8]初选JD36-160BI闭式双柱可倾压力机，其主要技术参数如下：
公称压力：
1600KN，
滑块行程：
315mm，
滑快行程次数：
20次/min，
最大封闭高度：
800mm，
封闭高度调节量：
250mm，
工作台尺寸：
前后1250mm，左右2000mm，
工作台孔尺寸：
左右560mm，直径500mm，
6模具压力中心的确定
从制件工艺图纸上看，该制件的弯曲本上沿宽度中心线对称分布，凸模成阶梯状分布时，冲裁力主要落在大方凸模上，其余的小孔的冲裁力不大，对压力机的影响较小，且压力机滑块面积相当大，故根据经验：
把模具中心沿大凸模中心线交点水平向右偏移15~25mm.
7、冲模的闭合高度
冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离H。
冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适当，即冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度H
和最小装模高度H
之间，其关系为：
H
-5mm≥H≥H
+10mm
根据
8、冲裁模主要零部件的结构设计
1）凸模部分该工件的断面是Z形的，当成形后由于张力工件不会留在凸模上，所以不必考虑凸模的特殊性，把凸模制成整体型式。
如图2-13所示。
图2-13整体式凸模
图2-14
凸模的材料采用T10A，刃口部分热处理硬度为58~60HRC，尾部回火至40~50HRC
8.2凹模的结构设计
2）凹模部分凹模是滑块式的，左右滑动。
这种形状的凹模也不应该制成整体而应是组合的，且镶有凹模镶块，如图2-15所示。
这样便于机械加工，另外镶块部分容易磨损，这样既便于更换又节省金属材料。
图2-15
8.3滑块及凸凹模位置设计
此模具滑块和凸凹模位置的设计是关系到模具是否能完成一次弯曲的关键，在此有多种方法来固定，但考虑到制件和模具精度问题，先固定凸模。
如图2-16所示，此模具的工作过程为凸模下行，凸模接触毛坯时毛坯两侧耳发生弯曲，当毛坯下行接触到B点时毛坯开始从B点弯曲，当凸模下行时B点同时下行，当B点接触A点时AB点发生位移，B点向右移动，当工件接触C点的时候B点继续右移使毛坯再次发生弯曲，当C点和B点达到一个料厚的时候一次弯曲完成。
根据3.1所知可以先固定凸模，由模具运动过程可知当G点与E点相接触到完成最后弯折为丙运动全过程，所以由此可以固定丙的位置如图2-17所示：
图2-17
此图为工件与图2-16中C点相接触的示意图，由于简化没有画出工件。
由运动过程所知C点到B点为工件弯折过程，由于从C点弯折，所以工件成型后CE应与EB重合，由此可知LCE=LEB所以点C到EB与C点到AB的距离LC-EBLC-AB可计算的出。
所以G点的位置应在C点左边。
由于凸模运动速度v1，甲的总长L甲已知，丙的位置应介于C点和H点之间，由于LC-AB与v1已知，可以计算出凸模运动LC-AB距离的时间t1，由此可的丙的移动速度v2。
由v1和v2可以计算出甲丙两板斜面的斜度，又由于当G点与E点接触时A点必然在丙上可以确定甲的位置，由此可以确定整个凸凹模以及滑块的位置。
详细计算过程烦琐在次不在写出。
9、定位零件的设计与分析
因为该制件的坯料是采用切好的板料作为毛坯料，故定位时采用定位板对其进行外缘定位即可
10、卸料与推件零件的设计
10.1卸料装置
因为制件坯料的厚度h=1.5mm，属于薄板件，在此卸料装置采用弹性卸料，在冲压过程中弹性卸料板能起到压料作用，能提高冲压精度。
弹性原件采用橡胶，如下图所示：
10.2推件装置
因为该模具无废料从凹模孔中通过工采用Q235或45钢。
12.3垫板
垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座的单位压力，防止模座被局部压陷，从而影响模具的正常工作。
为保证模具的使用寿命，在此应选用垫板，其厚度为10mm，外形尺寸与凹模板相同。
12.4螺钉与销钉
螺钉和销钉都是标准件，在此直接选用就即可。
螺钉用于固定模具零件，选用内六角螺钉，查表
销钉起定位作用，常用圆柱销钉，在次适当选用即可。
13模具的装配
13.1装配主要技术要求要求
①组成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和热处理均要符合相应的图样要求；
②模架的三项技术指标：
上模座上平面对下模座的下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应能达到规定的精度登记要求；
③模架的上模导柱上、下移动应该平稳，无阻滞现象；
④装配好的冲模，其封闭高度应该符合图样规定的要求；
⑤凸模和凹模之间的配合间隙应该符合图样要求，周围间隙应均匀一致；其间隙控制方法可以通过：
测量法、透光法、试切法、垫片法、涂层法等来保证；
⑥定位装置要确保准确可靠；
⑦卸料装置活动灵活、正确，出料孔畅通无阻，保证废料不卡在冲模中。
13.2装配顺序
①装配模架把导柱压入下模座，把导套压入上座，然后牢固。
②装配下模部分在凹模板上安装定位装置，把凹模置于下模座上，找正中心位置，用平行夹头夹紧，钻好定位孔和螺孔，对螺孔进行攻丝，校正后用螺钉固定打上销钉，最后紧固即可。
③装配上模部分将卸料板套装在已装入固定板的凸模上，两者之间垫入适当的垫铁，用平行夹具夹紧，以卸料板上的螺孔定位，在凸模固定板上钻出锥窝。
然后拆去卸料板，以锥窝定位钻固定板的螺钉过孔。
将已装入固定板的凸模插入凹模孔中，在凹模和固定板之间垫入适当的等高垫铁，并将垫板置于固定板上，在装上上模座。
用平行夹具夹紧上模座和固定板，以凸模固定板上的孔定位，在上模座上钻锥窝，然后拆开以锥窝定位钻孔后，在卸料板与凸模固定板之间放入选好的橡胶用螺钉将上模座、垫板、凸模固定板连接并稍加紧固。
将凸、凹模间隙用上述方法调整均匀紧固即可。
14模具闭合高度的校核
上模座厚度：
55mm,下模座厚度：
55mm，垫板：
10mm，凸模固定板：
40mm，卸料板厚度：
20mm，凹模：
50mm，橡胶空间：
60mm。
故模具的闭合高度为：
H闭合=55+55+10+40+20+50+60=290mm﹤800mm（压力机的最大闭合高度），故该压力机可用。
15绘制模具总装图
总图如图10所示，图中零件名称见表2-2。
表2-2零件明细表
序号
代号
名称
数量
材料
热处理
1
上模柄
1
Q235
2
止转销
4
3
上模座
1
45钢
4
垫板
1
45钢
56~62HRC
5
凸模固定板
4
6
螺钉
2
45钢
56~62HRC
7
弯曲凹模
22
Q235
8
螺钉
2
Q235
9
推板
2
T10A
10
凹模固定板
1
HT200
11
顶杆
4
Q235
12
托板
2
Q235
13
固定板
5
Q235
14
橡皮
1
45钢
50~45HRC
15
托板
4
45钢
40~45HRC
16
下模座板
5
60Si2Mn
17
螺钉
2
45钢
18
销钉
8
19
定位杆
2
45钢
40~45HRC
16零件图
图10
17总结
经过近段的努力，在老师和同学们的指导和帮助下，我顺利地完成了这次的毕业设计任务。
经过这次的设计任务，使我对模具设计，特别是模具的设计过程有了进一步地了解；对模具的基本结构、组装、调试、加工制造等方面有了深刻理解。
在设计的过程中，通过对制件的分析和对模具的设计的研究时，能够较好地将课本上的理论知识应用与设计当中，并且能够从整体，宏观上去研究、分析、考虑设计问题。
同时，在这次的设计过程中，还很大地程度上锻炼了自己的动手能力，如：
亲自去收集和查找有关资料，并从中又学会了一门新的课程《如何查找资料和文献》；其次，通过搜寻大量的资料，还大大地锻炼了自己的画图、看图、排版等方面的能力。
最重要的是，经过这次毕业设计，使我真正地感受到了集体的力量和学习方法。
在设计过程中，难免会遇到技术或其他方面的难题，但是通过老师的指导和与同学们的交流和虚心地请教都得到了解决，使我最终顺利地完成设计。
由于本人的水平有限，经验不足，在设计当中如有不妥之处，还恳请各位老师指导更正。
18致谢
经过一段时间的紧张工作，今日终于顺利完成毕业设计。
在这里，我要忠心地感谢一些在我的设计工作中给予我很大帮助的人：
首先：
我要感谢我的指导老师，特别感谢原红玲老师的近段设计期间对我的耐心指导和帮助，在我遇到解决不了的问题找他指导时，原老师百忙中也抽时间给我指导，使我非常感动，真正体会到老师的伟大。
还有就是杨占尧老师和于智宏老师也给了我很大帮忙，在此我也真心的感谢她们。
其次：
我要感谢的是我的同学们，在设计过程中遇到技术问题，通过与他们的商讨和帮助，查阅资料，一一攻破难关，助我顺利地完成设计。
最后：
感谢母校——河南机电高等专科学校的辛勤培育之恩！
感谢材料工程系给我提供的良好学习及实践环境，使我学到了许多新的知识，掌握了一定的操作技能。
19参考文献
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机械工业出版社，1998
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