支架冲孔、压弯、切断连续模研发设计

第一章绪言模具行业是一个非常重要的行业，我们日常生活中许多东西的生产都是需要依靠模具来完成的，像平常用到的各种瓶盖，壳体类，玩具等各种塑料类还有许多金属工具等。

也可以说，模具行业的设计技术与制造水平，在一定程度上代表了一个国家的发展水平，模具行业技术水平高，也就说明了国家的各项制造水平高。

模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同事本身又是高新技术产业的重要领域。

总体来说，我国的模具行业还是落后于许多国家的，像美国，日本，德国，这些国家在模具行业是处于非常先进的行列他们设计的模具效率高，精密度高，自动化，微型等各种优势。

我国目前也在积极往这个行业发展，大量培养人才，以求能够赶上其他国家。

最近几年来，我国的模具行业发展迅速，从一开始的小批量模具厂到现在出现了许多大型的模具企业，标志着我国正在往高效率，自动化，高精密的方向发展。

当今模具的发展趋势是：首先与计算机紧密联系，现今出现了许多制图软件，编程软件能够更好地帮助完成模具设计。

CAD,CAE,CAM等技术进一步一体化，先进化第三章冲压工艺方案的确定第二章冲压件工艺分析对于冲裁件的工艺性分析，我们要确定冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。

首先我们要明确对工艺性影响最大的是冲裁件的几何形状、尺寸、精度要求等。

2.2 冲压件结构工艺性及分析冲裁件的形状应力求简单、对称有利于材料的合理利用，避免浪费。

该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。

冲裁件内形及外形的转角冲裁件要避免尖角，应以圆弧过渡。

工件图如图1.1所示：图1-12.3 模具结构形式模具结构形式该制件主要工序为：冲孔、压弯、切断。

采用级进模可以对冲压件进行冲裁、弯曲、拉深成形等加工，便于实现机械化和自动化，适于大批量生产，由于采用条料或带料进行连续冲压，所以采用级进模。

选择手动送料，自动卸料装置。

2.4 模具材料的选择模具材料，我们首先要选择能够适应模具工作的材料，可以承受冲裁过程中产生的力，能够使模具正常工作。

其次我们要考虑到经济性的问题，一套模具少则几万，多则几十万，这个支出我们必须考虑在内。

既要保证模具的正常使用，又要尽可能的降低成本，降低模具的制造费用。

如果工件为大批量生产，模具材料应该选择高效率，寿命长硬质合金材料，硬质合金比钢的寿命要长很多。

中批量生产，首先应尽量使冲模标准化，大力发展冲模标准件的品种，推广冲模典型结构，最大限度地缩短冲模设计与制造周期。

制造中、小型冷冲压模具的材料有铸铁、碳素工具钢、合金工具钢，硬质合金等。

凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作的，并伴随有温度的升高，所以对凸模、凹模和材料要求有好的耐温性。

工作过程中产生的冲击力很大，所以对凸模、凹模和材料要求有好的耐磨性、耐冲击性、淬透性和切削性，硬度很大，热处理变形小。

经过分析，此工件的主要工序有冲孔，压弯，切断。

并且需要大批量生产，所以模具材料应采用质量较高，能保证耐用度的材料，选择材料为Cr12MoV.第三章冲压工艺方案的确定第三章冲压工艺方案的确定冲压工艺方案的内容是针对某一具体的冲裁件，根据其材料，结构特点，尺寸精度要求以及生产批量，按照现有设备和生产能力制定出一套合理的方案。

主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等。

同一种冲压件往往有多种多种工艺方案，因而要根据各方面的因素和要求，通过分析比较进行优化设计，确定最终方案。

在对冲压件进行工艺分析的基础上，考虑冲压工序的性质，数量，顺序，组合方式以及其他的安排，拟出最佳工艺方案。

级进模是在压力机的一次行程中，一副模具的不同位置上完成不同的工序。

根据冲压件工艺分析，设计出工艺方案：方案一：先冲大孔，再冲小孔，再压弯，最后切断；方案二：先大小孔一起冲，再切断，最后压弯。

工位数的确定：首先要保证冲裁件的精度要求和几何形状的正确；其次要力求简单，规则，容易加工；能够合并的工位，只要模具可以完成，就尽量合成一起，不要轻易分解，增加工位。

安排冲压工序顺序的原则：（1）对于纯冲裁级进模，原则上先冲孔，随后在冲切外形余料，最后再从条料上冲下完整的冲压零件。

应保持条料载体的足够强度，能准确无误地送进。

（2）属于冲裁弯曲级进模，应先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，再进行弯曲，最后在冲靠近弯边的孔和侧面有孔位精度要求的侧壁孔。

最后分离冲下零件。

经过以上分析，我们可以做出结论，方案二是更加合理的，所以我们选择方案二第四章 工艺计算第四章 工 艺 计 算4.1毛坯尺寸计算板料、带料弯曲时，外层材料受拉而伸长，内层材料受压而缩短，中间材料长度保持不变。

弯曲件毛坯尺寸计算是按弯曲中性层长度不变的原则进行的。

图4-1图4-2如上图4-2：毛坯尺寸L=直线部分长度S+弯曲部分长度R直线部分长度=19+13=32mm ；弯曲部分长度：R>0.5t 的弯曲件R=()2r xt π⨯+ （4-2）表4-1 中性层位置系数x 值查表4-1：r/t=2/3, x=0.27R=2π⨯（1+0.27⨯1.5）=2.2mm毛坯展开尺寸L=32+2.2=34.2mm （参考文献[1] 101P ）4.2材料的规格的选择：冲压生产中使用的材料相当广泛。

有金属材料和非金属材料，大部分都是各种规格的板料、带料、条料和块料。

板料是冲压生产中应用最广的材料，适合于成批生产。

其尺寸规格按国家标准定，采用标准规格板料可能会增加余料，使材料利用率降低。

带料（卷料）用于大批量生产。

带料的宽度一般在300mm 以下，根据材料的不同，有不同的宽度尺寸，长度可达几米到几十米，有的薄材料可达数百米。

条料是根据冲压件的需要，由板料剪切而成，用于中小型零件的冲压。

块料适用于单件小批量生产和价值昂贵的有色金属的冲压。

根据生产要求和工艺性，选择切边带料。

（参考文献[4] 8P ）4.3排样图的设计与材料利用率的计算4.3.1排样图的设计（一）排样分析排样指冲裁件在板料、条料或带料上的布置方式。

排样是否合理，对材料利用率的大小有直接影响。

还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。

冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。

衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。

要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况：第四章工艺计算（1）结构废料由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。

（2）工艺废料工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。

因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。

根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：（1）有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图4-3a所示。

（2）少废料排样沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图4-3b所示。

（3）无废料排样工件与工件之间。

工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。

如图4-3c所示。

图4-3排样方法a) 有废料排样b) 少废料排样c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。

少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%～95%，少废料排样法也可达70%～90%。

少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。

由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。

但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。

在几个工件的汇合点容易产生毛刺。

由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。

有废料、少废料或无废料排样。

按工件的外形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等。

对于简单形状的工件，可以用就算方法选择合理的排样方式，而对于形状复杂的工件要作出正确判断则比较困难，通常用放样的方法，即用厚纸片剪3～5个样件，摆出各种可能的排样方案，从中选择一个比较合理的方案。

合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。

考虑到该工件的外形特征和材料的利用情况，可采用少废料直排的排样方式。

（参考文献[1] 69P ） 4.3.2 材料利用率的计算一个进距内的材料利用率η为：100%nA Bhη=⨯ （4-3） 式中：A ——冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（2mm ）；n —— 一个进距内冲件数目；B ——条料宽度（mm ）；h ——进距（mm ）。

1478.252035.7η⨯=⨯=67% （参考文献[1] 67P ） 4.4冲压工艺力的计算4.4.1冲裁力冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料厚度、工件周边长度、材料的力学性能等参数有关。

冲裁模设计时．为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。

压力机吨位必须大于计算的冲裁力。

以适应冲裁的要求。

冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。

考虑到成本和冲裁件的质量要求，平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力F(N)可按下式计算： F KLt τ= （4-4）式中 L ——冲裁件周边长度(mm)；t ——材料厚度(mm)；τ ——材料抗剪强度(MPa)；K ——系数。

考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。

选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素实际冲裁力可能增大，所以应取F ＝1.3b Lt Lt τσ≈ （4-5）第四章 工艺计算式中 F ——最大可能冲裁力(称冲裁力)；Nb σ——材料抗拉强度(MPa) 1.3b στ≈。

（参考文献[1] 49P ）10钢的抗剪强度τ：260340N/2mm ，强度极限b σ：300440 N/2mm（参考文献[2] 404P ）大圆孔的冲裁力的计算：1F =1.3Lt τ =1.3⨯2⨯π⨯12mm ⨯1.5mm ⨯340N/2mm =49963.6（N ）小圆孔的冲裁力的计算：2F =1.3Lt τ=1.3⨯2⨯π⨯5mm ⨯1.5mm ⨯340N/2mm =20818.2（N ）切断部分的冲裁力计算：3F =1.3Lt τ=1.3⨯77.3mm ⨯1.5mm ⨯340N/2mm =51250（N ）4.4.2弯曲部分的弯曲力计算：自由弯曲力为：F 自=2b CKBt r t σ+ （4-6）式中 C ——与弯曲形式有关的系数，对于V 形件C 取0.6；对于U 形件C 取0.7； K ——安全系数，一般取1.3；B ——料宽（mm ）；t ——料厚（mm ）；r ——弯曲半径（mm ）；b σ——材料强度极限(MPa)。