U型弯曲模课程设计

U型弯曲模课程设计
目录
一、摘要
二、任务书
三、冲压零件的工艺性分析
四、制定冲压工艺方案
五、毛坯展开长度的确定
六、落料冲孔模设计计算
七、弯曲力的计算
八、压力机的选择
九、弯曲模工作部分尺寸的确定
十、弯曲模模架及主要零件设计
十一、装配图
十二、总结
十三、参考文献
一、摘要
弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。

卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。

对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

关键词：弯曲凹模凸模卸料板
二、任务书
《冲压工艺与模具设计》
机械工学院姓名：学号
一设计题目 U型件弯曲
二设计内容要求
材料： 08
厚度： t=1mm
大批量生产
指导教师董瑞华 2014年6月
三、冲压零件的工艺性分析
1、材料该工件采用08号钢，其为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。

查《冲压工艺及模具设计》表5-2可得08号碳素钢
垂直轧制方向相对弯曲半径
min /t0.4
r 。

工件弯曲半径r=1mm，均大于以上条件下最小弯曲半径，因此此工件一次弯曲可以成型不会弯裂。

2、工件结构工件为圆形带孔弯曲件，孔在底部并且不在弯曲变形区。

3、尺寸精度该件各部分尺寸为自由尺寸，可看做IT14级，普通弯曲工艺工艺均能满足要求。

四、制定冲压工艺方案
方案A:通过该工件的结构、精度工艺性分析以确定该工件可以采取弯曲连续模一次型成型。

方案B:需要两套模具，先冲孔落料，再弯曲工件。

比较A,B 两方案，虽然A 方案比较科学，但由于该工件尺寸较小，得不到所需精度的零件。

B 方案机械化程度不及A 方案，但其生产效率及尺寸精度均能满足要求，且生产效率也不低，综合比较决定采用B 方案。

五、毛坯展开长度的确定
毛坯长度按零件中性层计算。

两段圆弧的中性层位移系数根据r/t=0.4查《冲压模具设计与制造》（表5—3）得x=0.24 ,故中性层曲率半径为：
r+xt ρ=
=1+0.24×1
=1.24mm
1、圆弧部分长度
l =
180
πα
ρ弯
=
60
180
π??1.24
=1.30mm
2、倾斜部分长度
=8(cos )3
l π
--倾斜ρρ
=7.62mm
3、底部直线长度
=402(cos )3
l π
--直ρρ
=38.38mm
4、故毛坯总长度
=2+l +l l 总弯直倾斜（l ）
=56.22mm
经过计算，展开长度初步确定为=57mm l 总,精度确定需在试模后
再进行修正。

六、落料冲孔模设计计算
排样计算条料宽度、确定步距、计算材料利用率（一）排样方式的选择
方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。

冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。

方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。

通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。

考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。

（二）计算条料宽度
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，根据零件形状，工件之间搭边值a=2mm ，工件与侧边之间搭边值a1=1.5mm, 条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值—△
00
(2)B D b --?=++ΔΔ
式中 D —条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； b —条料侧边的搭边值；△—条料宽度公差值；
00
0.50.5(572)60B --=+=×1.5
所以条料宽度在59.5~60mm 。

（三）确定步距
送料步距S ：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。

进距与排样方式有关，是决定挡料销位置
的依据。

条料宽度的确定与模具的结构有关。

进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

送料步距S
S ＝4+10=14mm
（四）计算材料利用率
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。

一个步距内的材料利用率
η＝Ａ/BS ×100%
式中 A —一个步距内冲裁件的实际面积；
B —条了宽度； S —步距；
2
1057 1.510078.18%6012
A BS πη-===×××%×
（五）冲压力的计算 1）冲裁力的计算
用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ一般按下式计算：
F=KLt τ b ( 公式5-3)
式中 F —冲裁力； L —冲裁周边长度； t —材料厚度；
τb —材料抗剪强度；
K —系数，系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取Ｋ=1.3。

k t P F L =孔孔τ
k=1.3
P F 孔=1.3×π×3×1×300
=3675.66N
k t P F L =落料落料τ
P F 落料=1.3×(20+112.44) ×300=516516.6N
查表取b τ=300Mpa 所以
k t P F L =孔孔τ
k=1.3
P F 孔=1.3×π×3×1×300
=3675.66N
k t P F L =落料落料τ
P F 落料=1.3×(20+112.44) ×300=516516.6N P F =3675.66N+516516.6N=520192.26N
2）卸料力、推料力的计算
卸料力x P F
x =P X P F K F
推件力t P F
t t =n P P F K F
n ～梗塞在凹模内的制件或废料数量(n=h/t)； h ～直刃口部分的高(mm)； t ～材料厚度(mm)
x P F =0.05×520192.26=26.00KN
（X K 、t K 为卸料力、推件力系数，其值查表可得）
t P F =4×0.055×96.5
=11.44KN 所以总冲压力
F 总 =P F +t P F +x P F =63.47KN
根据冲压力计算结果拟选压力机规格为J23—16F 。

（六）模具压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。

为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。

该零件为中心可根据力矩平衡原理得：（如图所示，设该压力中心在
Q 点）
()14-F F χχ?=?孔落
516516.6×X=(14-X) ×3675.66
X=9.97mm
（七）工作零件刃口尺寸计算 1）间隙对冲裁件尺寸精度的影响
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，则精度越高，这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。

2）间隙对模具寿命的影响
模具寿命受各种因素的综合影响，间隙是也许模具寿命诸因数中最主要的因数之一，冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，所以过小的间隙对模具寿命极为不利。

而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具寿命。

3）间隙对冲裁工艺力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。

通常冲裁力的降低并不显著，当单边间隙在材料厚度的5~20%左右时，冲裁力的降低不超过5~10%。

间隙对卸料力推料力的影响比较显著。

间隙增大后，从凸模里卸料和从凹模里推料都省力当当单边间隙达到材料厚度的15~25%左右时的卸料力几乎为零。

但间隙继续增大，因为毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力迅速增大。

4）间隙值的确定
由以上分析可见，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。

因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。

考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理
间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙C min，最大值称为最大合理间隙C max。

考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值C min。

确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。

根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。

对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。

由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。

经验公式；
软材料：t＜1mm，C=(3%~4%)t
t=1~3mm，C=(5%~8%)t
t=3~5mm，C=(8%~1%)t
硬材料：t＜1mm，C=(4%~5%)t
t=1~3mm，C=(6%~8%)t
t=3~8mm，C=(8%~13%)t
（八）落料凹、凸模刃口尺寸计算
该制件为简单的矩形件适合采用级进模生产，适合采用凸凹模配作加工。

配作法加工的特点是模具的间隙由配做保证，工艺比较简单，无需较核[δT＋δA]≤Zmax—Zmin的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易，所以采用配作法加工。

落料：（工件孔的尺寸A,矩形）
落料凸模刃口磨损后，刃口尺寸只有一种变化，全部变大。

其刃口尺寸一般按下式计算。

查《冲压工艺及模具设计》表3-3，3-5，3-6可得max Z =0.14mm ，min Z =0.100mm ，p δ=-0.020，d δ=+0.03，x=0.5，采用IT9级公差，可得长Δ=0.74，宽Δ=0.36 p 0t =A -δ（A+x Δ)
a A 长=（57+0.5×0.74）00.02-=57.370
0.02-mm a A 宽=（10+0..5×0.36）00.02-=10.180
0.02-mm
冲孔：（工件孔的尺寸A ）
该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值min max ~0.100~0.14mm Z Z =。

查《冲压工艺及模具设计》表3-3，3-5，3-6可得max Z =0.14mm ，
min Z =0.100mm ，p δ=-0.020，
d δ=+0.02，x=0.5，采用IT9级公差，可得Δ=0.25
t =x P A A +-δ（Δ）
t A =(3+0.5×0.25) 0
0.02-=3.1300.02-mm
X —磨损系数△—工件制造公差；
该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值min max ~0.100~0.14mm Z Z =。

（九）主要零部件设计
（h3为卸料板厚度，h1为凸模固定板厚度，h2为中间行程厚度。

）与之相对应卸料凸模长度也为66mm。

一）卸料部件的设计
1、卸料板的设计
卸料板采用45钢制造，淬火硬度40～45HRC，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度为10mm。

2、卸料螺钉的选用
卸料板上设置2个卸料螺钉，公称直径为8mm,为标准圆柱头内六角卸料螺钉,卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，以保证卸料的正常运动。

卸料螺钉拧紧后，应使卸料螺板超出凹模端面1mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

3、模架及其他零部件的选用
因为该工件小而厚度也较小，选择标准后侧导柱模架能够满足需求，查《模具设计大典》以凹模轮廓尺寸为依据，选择上模座规格100×63×30mm，下模座100×63×40mm。

选两组相同导套、导柱。

A型导柱d/mm×L/mm为Φ20mm×130mm,导套d/mm×L/mm×D/mm为Φ20mm×70mm ×32mm。

上模座厚度H1取30mm,垫板厚度取5mm,固定板厚度取25mm,卸料板厚度取10mm,凹模厚25mm，下模坐厚度取40mm。

该标准模架闭合高度在120~145mm之间，模具闭合高度H与压力机的配合应该遵守下列关系
10
)(5min max +->>--H H H H d d H ）（
2054051604010H -->>-+
160130H >>，选H =150mm
式中H max —压力机的最大闭合高度（mm ） H min —压力机的最小闭合高度（mm ） H —模具闭合高度（mm ） H d —压力机垫板厚度（mm ）
七、弯曲力的计算
为了保证弯曲件在一次弯曲过程中即可得到弯曲件内形尺寸精度,故采用校正弯曲。

查《冲压工艺及模具设计》表5-10得单位面积矫正力p=60Mpa
=F AP 矫
F 矫=40×10×60
=24000N
顶件力或顶料力
(0.3~0.8)D F F =自
U 型件的弯曲力
2b
0.7t =r+t
KB F 自σ
K=1.3 B=10mm r=1mm t=1mm b σ=400Mpa
带入计算的
=1820N
F 自则
D F =0.5×1820
=910N
冲裁力的计算
k t P F L =孔孔τ
k=1.3
P F 孔=1.3×π×3×1×300
=3675.66N
k t P F L =落料落料τ
P F 落料=1.3×(20+112.44) ×300=516516.6N
顶件力
d d =P P F K F
d K =0.06 d P F =220.53N
压力机公称压力的确定
F 落料=516516.6N
F 弯曲=（1.1~1.3）+F D 矫（F ）
F 弯曲=(27401~32383)N
八、压力机的选择
查《冲压工艺及模具设计》表2-2根据F F 落料弯曲、值可选择J23-10开式压力机。

九、弯曲模工作部分尺寸的确定
（一）弯曲模凸模圆角半径r T 确定因r/t=1<5~8 故r T =1mm （二）凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。

根据材
料的厚度mm 5t 5t 6~3r d ===
）（
（三）凹模深度
凹模深度过小，则坯料两端为受压部分过多，零件回弹值大且不平，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的
工作行程。

该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U 形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，且高出值得03mm h =。

0h 由表1查得。

表1
（四）凸、凹间隙
根据U 形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得
c c t t t +?+=+=t max Z
式中Z —凹凸模单边间隙（mm ），?—材料厚度的正偏差（mm ） C —间隙系数（mm ）
由表2可得05.0C =，所以Z 10.090.051 1.14mm =++?=
（五）凸、凹模横向尺寸及公差
弯曲件标注内形尺寸40，故应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。

凸模的制造精度按IT8确定，凹模的制造精度按IT9确定。

其计算结果如下：
1）凹模尺寸
)
(40.28 0.46)0.75(40.62 )75.0(0.062
0.062 0 0
max d mm L d
L +++=?-=?-=δ
2）凸模尺寸
)(38.00 1.14)2(40.28 )2(0 0.039- 0 0.039- 0
p mm
Z L L p
d =?-=-=-δ
式中L p —凸模尺寸，L d —凹模尺寸
L min —弯曲件的最小极限尺寸，?—弯曲件尺寸
Z —凸凹模之间的间隙尺寸，
δp 、δd —凸、凹模的制造公差，采用9IT ~7IT 标准公差等级十、弯曲模模架及主要零件设计。