管件冲压工艺及模具设计课程设计

材料科学与工程系
《冲压工艺及模具设计》
课程设计说明书
设计名称：《冲压工艺及模具设计》课程设计
专业班级： 2011级材料成型及控制工程
姓名：熊威
学号： 1132012143 指导教师：施钢、龚晓叁
评定成绩：
教师评语：
指导老师签名：
年月日
目录
1 序言 -------------------------------------------------------------------1
2 制件的工艺性分析--------------------------------------------------------1
3 冲压工艺方案的制定------------------------------------------------------1 3 方案种类----------------------------------------------------------------1 3.1 方案比较------------------------------------------------------------1 3.2 方案确定------------------------------------------------------------1
3.3 模具结构形式的论证及确定--------------------------------------------1
4 模具结构形式的论证及确定------------------------------------------------1
5 排样图设计及材料利用率计算----------------------------------------------1
6 一次弯曲数值计算--------------------------------------------------------1
7 主要零部件的设计--------------------------------------------------------1
8 整理-------------------------------------------------------------------1 致谢----------------------------------------------------------------------1 主要参考文献--------------------------------------------------------------1
冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。

目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。

浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。

本课程设计是在学生学完《冲压工艺与模具设计》理论课并进行了生产实习之后进行的一个重要教学环节。

是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严谨细致作风的一次重要机会。

通过本次设计要达到以下目的：
1、巩固与扩充“冲压工艺与模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握制订冲压工艺规程和设计冲压模具的方法。

2、培养综合运用本专业所学课程的知识，解决生产中实际问题的工程技术能力（包括：设计、计算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力）。

3、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。

本次课程设计小组用到的成型工序有落料和弯曲。

落料和弯曲是冲压工艺中的两种工序。

落料是将材料沿封闭轮廓分离的一种冲压工序，被分离的材料成为工件或工序件，大多数是平面形的。

弯曲是利用压力使材料产生塑性变形，从而被弯成有一定曲率、一定角度的形状的一种冲压工序。

自己的任务：B2一次弯曲，直径20，顶部宽度7
2 制件的工艺性分析
弯曲零件如图1所示，材料：A3（H62）厚度：1.0MM。

表面镀光亮镍，镍层厚3UM以上。

图1 产品零件图
①材料：该弯曲件的材料是H62,H62黄铜表示平均含铜量为62%的普通黄铜，有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。

可做各种深拉伸和弯折制造的受力零件，如销钉、铆钉、垫圈、螺母、导管、气压表弹簧、筛网、散热器零件等,具有较好的冲裁和弯曲性能。

②零件结构：该弯曲件是管夹结构，并在凸出的地方转角有四处R3圆角，该产品的基本工序为：落料，弯曲。

③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。

查公差表可得各尺寸公差为：
零件外形：650
62
.0
-mm 300
52
.0
-
mm R30
25
.0
-
mm
结论：适合落料和弯曲。

3 冲压工艺方案的制定3.1 方案种类
该零件包括落料、弯曲两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案
①先落料，再一次弯曲成型
②先落料，一次弯曲成波浪形，再二次弯曲成型
③直接弯曲成型
3.2 方案比较
方案一先进行落料，把落好的料进行一次性弯曲成形，此方案的优点是工序少，操作简单，误差较小，但是一次性弯曲成形容易容易产生裂痕和回弹，影响工件的强度和精度；方案二同样是先落料，先弯曲成一个波浪形的工件，再进行进一步弯曲，一定程度减少了工件的裂痕和回弹，保证工件的强度和精度，缺点是工序多；方案三用的模具是复合模具，模具复杂，不易生产，不能保证工件的强度和精度，优点是操作简单，生产周期短。

3.3 方案确定
制件的精度没有要求，按IT14级算，用普通的生产方法就可以达到要求，可以看出生产精度要求的不高，为保证制件的精度和减少回弹，综上所述，选择方案二。

4 模具结构形式的论证及确定
制件的加工分为落料和弯曲两道工序，分别由三套模具依次加工，落料模具选用冲裁后侧导向模架，落料件为长方形，四周有倒角，模具选用单工序，横向送料，弹性卸料，向下直接出件的结构形式。

该结构是导柱式，导柱式冲裁模的导向比导板模的可靠，其精度高，寿命长、是实用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高。

它广泛用于生产批量、精度要求高的冲裁件。

根据制件的生产批量决定模具类型，一般来说，小批量生产时，应力求模具结构简单、生产周期短、成本低，宜采用单工序模；大批量生产时，模具费用在冲裁件成本中所占比例相对较小，可选用复合模或级进模。

对于尺寸精度要求，复合模具的冲压高于级进模，而级进模又高于单工序模，该落料件构简单，模具结构简单，尺寸精度没有特别要求，适合采用单工序。

5 排样图设计及材料利用率计算
①弯曲件展开长度,如图2所示。

查表 中性层Kt R +=ρ K=0.5 t=1mm R=9 得ρ=9.5mm
图2
如图展开长L=53.59+4.99*2=63.57 ② 搭边和排样, 确定后排样图如图3所示。

工件间：a=2mm 侧面：a1=1.5mm
条料宽度b b=(Dmax+2a)0∆- =(63.57+2×2)0∆- A =67.570∆-=67.57mm
步距h h=30+1.5=31.5mm 图3
③ 材料利用率
面积A=(67.57-4)*30=1907.1mm 2
一个步距内的材料利用率η为： %100⨯=
hb
A
η =1907.1÷(67.57×31.5)×100％
= 89.60%
查板材标准，宜选1*1000mm*2000mm 的钢板，每张钢板可剪裁为15张条料（70mm
×2000mm ），每张条料可冲63个工件，则η总为：
=
2000
100066
.18696315⨯⨯⨯×100％
=88.34%
即每张板材的材料利用率为88.34%
6 一次弯曲数值计算
（1） 回弹值计算： ET
s r rp σ311
+=
r=10 t=1 e=103*310 s σ=110MPa rp=9.69mm
（2） 弯曲力计算
Fz=t
r KBt +σ27.0
Fz==1
10320
*1*30*3.1*7.0+=794.1
（3）
压力机的选择
根据弯曲力，选择压力机型号为J23-3.15,此压力机的主要参数： 标称压力 31.5KN 最大封闭高度 120mm 封闭高度调节量 25mm 电动机功率 0.55KW
（4） 凸凹模间隙 Z=tmax+xt=t+∆+xt Z=1+0.05=1.05 （5）
凹凸模工作部分的尺寸与公差 Lp=(L+0.5∆)
p
σ0
Ld=(Lp+2z)
d
σ+ Lp=5.56015
.0-o Ld+7.66
015
.0+
（6）
凹模的外形尺寸
根据制件尺寸，选择凹模尺寸，选B*L*H=100*100*26
（7）凸模外形尺寸
根据制件尺寸，选择凹模尺寸，选B*L*H=50*50*28
（8）模架的选择
根据制件的需要，模架选后侧导柱模架，B*L=100*100。

上模座选116*116*30，下模座选116*116*30
（9）导柱导套
根据需要，选导柱32*210‘选导柱32*140
7 模具总体结构设计
该落料模具选用后侧滑动导向模架，横向送料，弹性卸料，向下直接出件的结构形
式。

模具主要零件包括模炳、凸模座，凸模、卸料板、凹模、下模座，标准件的选用有圆柱螺钉，定位螺钉，导料螺钉，连接销，和防转销。

模具结构，上模座、和凸模固定板由4根圆柱螺钉和2根连接销连接起来，固定凸模，再通过4根较长的螺钉将其和橡胶体、卸料板固定起来，组成上模；下模由4根螺钉和2根销钉将凹模板、下垫板和下模座连接。

工作原理，该模具为横向送料，通过2个导料螺钉定位送料的方向，由1个定位螺钉固定送料的步距，控制材料的利用率，使落料工序顺利进行；压力通过压力式模炳传递到上模，再通过凸模和凹模板的作用落料成型；卸料方式为弹性卸料，通过橡胶弹性体和卸料板的作用进行卸料的步骤；出料的方式是向下直接落料。

8主要零部件的设计
① 下模坐结构
②凸模结构
③上模座结构
④模炳结构
⑤凹模结构
9整理
，弯曲模结构设计注意事项：
(1),模具结构的复杂程度模具结构是否与冲件批量相适应
(2),模架对称模具的模架要明显不对称，以防止上、下模装错位置 (3),对称弯曲件对称弯曲件的凸模圆角和凹模圆角应分别作成两侧相等
(4),小型的一侧弯曲件，有时可用同时弯两件变成对称弯曲，以防止冲件滑动，冲件在弯后切开
(5),毛坯位置落料断面带毛刺的一侧，应位于弯曲内侧
(6),弯曲件卸下 u形弯曲件校正力大时，也会贴住凸模，需要卸料装置 (7),校正弯曲校正力集中在弯曲件圆角处，效果更好，为此对于带顶板的u形弯曲模，其(8),凹模内侧近底部处应做出圆弧，圆弧尺寸与弯曲件相适应 (9),安全操作放入和取出工件，必须方便、安全
(10),便于修模弹性材料的回弹只能通过试模得到准确数值，因而模具结构要使凸（凹）模便于拆卸、便于修改
(11),提高弯曲件的精度提高弯曲件精度的工艺措施有减少回弹、防止裂纹以及克服弯曲件偏移
弯曲工艺的原则
a.先中间弯曲再两边弯曲
b.b.前一次弯曲要考虑后次的定位
c.后次弯曲考虑前一次的变形根据本设计的特点采用一次弯曲成形的工艺
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。

近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。

一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件。

导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度
较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。

尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。

致谢
感谢老师来点名，感谢同学认真的计算，认真的画图，感谢大家的热情解答，使我对管件弯曲模的设计有了长足的进步。

感谢前人的热情总结，是他们的辛勤汗水使我们省了大把的功夫。

参考文献
[1] 冲压设计手册编写组.冲压设计手册之四.机械工业出版社，1988：18~102
[2] 冯炳尧韩泰荣蒋文森主编.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社，1998：34~162
[3] 刘心治主编.冷冲压工艺及模具设计.重庆：重庆大学出版社，1995：21~64
[4] 李天佑主编.冲模图册.北京：机械工业出版社，1988：45~104
[5] 万战胜主编.工艺及模具设计.中国铁道出版社.1995：43~210 [9] 张延汉主编.新型冷冲压模具.北京：国防工业出版社，1985：373~485
[6] 大连理工大学工程画教研室.机械制图.北京：高等教育出版社，1993：75~230
[7] 翁其金, 徐新成. 冲压工艺及冲模设计[M]. 北京：机械工业出版社, 2004.
[8] 韩永杰主编. 冲压模具设计[M] . 哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2008
[9] 齐卫东. 冷冲压模具图集[M] . 北京：北京理工大学出版社，2007
[10]王孝培主编. 实用冲压技术手册[M] . 北京：机械工业出版社, 20013
[11] 林承全,余小燕. 冲压模具设计指导书[M]. 武汉:湖北科学技术出版, 2008.
[12] 刘建超、张宝忠主编，冲压模具设计与制造，高等教育出版社，2010.
[13] 齐卫东. 简明冲压模具设计手册[M]. 北京：北京理工大学出版社, 2010.
[14] 重庆大学王孝培主编.冲压设计资料.机械工业出版社，1983：33~151
[15] 郝滨海主编.冲压模具简明设计手册.北京：化学工业出版社，2005：25~86
[16] 王春武,齐广霞,揭钱发编著.冷冲压模具设计.北京：兵器工业出版社，1995：5~104
[17] 巩云鹏,田万禄,张主立主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社。