冲压模具课程设计 姓名： 年级班号： 学号：日期：2013.12.201冲裁弯曲件的工艺分析图21 零件图如图21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：3.50 +0。30 20 0-0.52 250-0.52 四个孔的位置公差为：170.12 140.2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。 方案属于复合冲裁模，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。根据分析采用方案复合冲裁。2模具总体结构设计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。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。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。3 模具设计工艺计算1计算毛坯尺寸相对弯曲半径为：R/t=3.8/1.2=2.170.5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（mm）。 =r0+kt 式中：r0内弯曲半径t材料厚度 k中性层系数查表，K=0.45 根据公式51 = r0+kt=0.38+0.45X1.2=4.34（mm） 图51 计算展开尺寸示意图根据零件图上得知，圆角半径较大（R0.5t），弯曲件毛坯的长度公式为： LO=L直+ L弯 公式（52）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51中： A= 公式（53） COSP=(RA+RC-B)/(RA+RC) 公式（54） RA=3.8+0.6=4.4 （mm） RC=1.2+0.6=1.8（mm） B=3.8（mm）根据公式53 A=23.8(4.4+1.8)-3.825.6（mm）根据公式54 COSP= (RA+RC-B)/(RA+RC)= ( 4.4+1.6-3. 8)/(4.4+1.6)= 0.367 则 P=carCOS0.367=68.47。 2P=268.47。=136.94。根据公式52 L直=L总长-2A =20-25.6=8.8（mm）L弯=2（P180+P180）=23.144.34(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2532（mm）,如图42所示。 图52 尺寸展开图4冲裁力的计算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F p一般可以按下式计算：Fp=KptL 式中 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13。当查不到抗剪强度r时，可以用抗拉强度b代替，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LY21Y的抗剪强度为280310(MPa)，取=300(MPa)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LY21Y的抗剪强度为280310(MPa ) 2.1 总冲裁力： Fp=F1+F2 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51 F1=KptL=11.2114300=41.040(KN)冲孔时的周边长度为：L2=4d=43.143.5=44（mm） F2= KptL =11.244300=15.84(KN)总冲裁力：Fp=F1+F2=41.040+15.84=56.88(KN)2.2 卸料力FQ的计算 FQ=Kx Fp K卸料力系数。查表65得K0.0250.08，取K0.08 根据公式62FQ=K Fp 0.0856.884.55(KN)2.3推料力FQ1的计算 FQ1=KtFp Kt推料力系数。查表65得Kt0.030.07, 取Kt=0.07 根据公式63 FQ1=KtFp=0.0756.884(KN)2.4顶件力FQ2的计算 FQ2=KdFp Kd顶件力系数。 查表65得Kd0.030.07, 取Kt=0.07 根据公式64 FQ2=KdFp =0.0756.884(KN)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。 形弯曲件的经验公式为： Fu=0.7KBt2b/+t 公式(65) Fu冲压行程结束时不校正时的弯曲力。 B弯曲件的宽度（mm）。 t弯曲件的厚度（mm）。 内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。 b弯曲拆料的抗拉强度(MPa)(查机械手册b=400(MPa)。 K安全系数，一般取1.3.根据公式65 Fu=0.7KBt2b/(+t)=0.71.3251.22400/(5+1.2)=21.45(KN) 对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%80%。 F压=80% Fu=80%21.45=17.159(KN) 弯曲力: FC= Fu+ F压=21.45+17.15=38.6(KN)2.6总的冲压力的计算根据模具结构总的冲压力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC=56.88+4.55+4+4+38.6=108.03(KN)根据总的冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机J2325。5模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，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。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可安以下原则来确定：1、对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、工件形状 相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln由于该零件是一个矩形图形，属于对称中心零件，所以该零件的压力中心在图形的几何中心O处。如图61所示：图71 压力中心6冲裁模间隙的确定 根据实用间隙表 81 查得材料40的最小双面间隙2Cmin=0.123mm，最大双面间隙2Cmax=0.180mm 7 刃口尺寸的计算1刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现：1、 由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：1、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙去在凹模上。2、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则