冲压模具冲压模具课程设计课程设计姓名：年级班号：学号：日期：2013.12.201 冲裁弯曲件的工艺分析冲裁弯曲件的工艺分析图图 21 零零件图件图如图 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 模具总体结构设计模具总体结构设计1 模具类型的选择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 模具设计工艺计算模具设计工艺计算1 计算毛坯尺寸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）图图 51 计算展开尺寸示意图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（52)(2BRCRAB3）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）2)(2BRCRAB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。图图 52 尺寸展开图尺寸展开图4 冲裁力的计算冲裁力的计算1 计算冲裁力的公式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：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)2.22.2 卸料力卸料力 FQ 的计算的计算FQ=Kx Fp K卸料力系数。查表 65 得 K0.0250.08，取 K0.08根据公式 62 FQ=K Fp 0.0856.884.55(KN)2.3 推料力推料力 FQ1的计算的计算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 顶件力顶件力 FQ2的计算的计算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 弯曲力弯曲力 FC的计算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：图图 71 压力中心压力中心6 冲裁模间隙的确定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=0.180mm7 刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算1 刃口尺寸计算的基本原则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，冲模则可按 IT11 级制造；对于圆形工件可按 IT17IT9 级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“如体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。2 刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和配做加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或波板工件的模具。对于该工件厚度只有 1.2（mm）属于薄板零件，并且四个孔有位置公差要求，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准件上标注尺寸制造公差，另一