弯垫板冲压模具设计说明

课程设计说明书题目：弯垫板冲压模具设计

学院：材料科学与工程学院

专业：材料成型及控制工程

班级：

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指导教师：

目录

一、确定工艺方案及模具结构形式

二、工艺计算

三、凸、凹模具零件设计

四、模具零部件设计

五、相关零件刚度、强度校核

六、压力机的校核

七、参考文献

零件图

一、确定工艺方案及模具结构形式

（一）工艺方案的确定

1、零件的工艺性分析

该零件材料为10钢，为优质碳素结构钢，其抗剪强度为τ=260～340MPa，抗拉强度为σb=300～440MPa，屈服强度为σs=210MPa，伸长率为δ=29%，屈强比为σs/σb=0.48～0.7，材料综合性能良好，适合冲压工艺。大批量生产，板厚为1.5mm，工件精度为IT8。有落料、冲孔、弯曲三个工序。

2、工艺方案的确定

（1）方案种类：该零件包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可以有三种工艺方案：

方案一：先冲孔，后落料，再弯曲。采用单工序模生产

方案二：先冲孔落料，再弯曲。采用连续模和弯曲模生产

方案三：先冲孔落料，再弯曲。采用复合模和弯曲模生产

方案四：冲孔落料弯曲复合模生产

（2）方案比较：

方案一：结构简单，但需要三道工具三副模具，成本高而生产效率低，模具寿命低，冲压精度差，操作也不安全，难以满足中批量生产要求。

方案二：连续模是一种多工位，效率高的加工方法。但连续模轮廓尺寸较大，采用此方案会加大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。

方案三：需要两套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小，模具的制造成本不高。

方案四：只需一套模具，但模具结构复杂，制造加工难度大，且维修不易。

综合考虑，故采用第三种方案最佳。

（二）模具总体结构设计

1、模具类型

根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模，所以模具类型为落料-冲孔复合模、弯曲模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件——凸凹模。凸凹模装在上模模称为正装式复合模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。

2、定位方式

模具冲压所使用的原料是条料，卸料采用弹性卸料装置，导料采用导料销，送进步距控制采用活动挡料销。

3、卸料与出件方式

采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装置依靠弹簧的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料作用，可以保证冲裁件表面的平面度。冲孔废料直接从凸凹模孔中落下，制件由顶件块从凹模中顶出。

4、模架的类型

中间导柱导套模架适宜于纵向送料，对角导柱导套模架适宜横向送料，四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。该模具采用后侧导柱的模架，模架100ｘ80ｘ130~150 I GB/T 2851.3，用导柱导套导向，送料与操作的方便。

二、工艺计算

（一）毛坯尺寸计算

弯曲件毛坯展开长度的计算：

一般将r／t＞0.5的弯曲称为有圆角半径的弯曲，r／t≤0.5的弯曲称为无圆角半径弯曲。根据工件图，r／t =０．５／１．５＝０.３３＜０．５，故零件是无圆角半径弯曲。

无圆角半径弯曲的毛坯尺寸计算是依据弯曲前后材料体积不变原则确定的，并考虑弯曲时圆角变形区板厚变薄。计算公式如下：

L＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｏ．５ｔ

＝１４＋（２２－２）＋０．５ｘ１．５

＝３４．７５ｍｍ

（二）排样的设计与计算

冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样设计包括选择排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距，计算材料利用率，画排样图。

１、排样方法的选择

根据对所给零件的分析，可采用直排有废料排样或无搭边对排方式，但无搭边对排方式模具过于复杂，且不能保证精度，而且两种排样方式材料利用率相差不大，故采用直排有废料排样方式，这样可以保证冲件质量，提高模具寿命。可以补偿送料误差，以保证冲出合格工件。

２、计算冲裁面积

冲裁面积A＝１２ｘ８＋２２ｘ９＋０．５π（６２＋１１２）－（π（３２＋６２））＝３９９.２４mm2

侧面搭边ａ＝1.５mm, 工件间搭边ａ１＝１.２mm

３、步距和条料宽度的计算

步距H＝２２＋1.２＝２３.２mm

条料宽度B＝３４.７５＋２ｘ１.５＝３７.７５mm

４、排样图

（三）材料利用率的计算

一个步距的材料利用率:

η＝(A/BH)×100%

＝(３９９.２４/（３７.７５×２３.２）)×100%

＝４５.６%

（四）工艺力的计算

１、冲孔落料模

（１）冲裁工艺力的计算

冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力。冲裁力是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。

冲裁力的计算公式：F＝KLtτ

式中F——冲裁力（N）；

L——零件的剪切周长（mm）；

t——材料厚度（mm）；

τ——材料抗剪切强度（MPa）；

K——系数。考虑到模具间隙值的波动及均匀性，刃口的磨损，材料力学性能及厚度的波动、润滑情况等因素对冲裁力的值都有影响，一般取K＝1.3。K＝1.3 ；t＝１.５mm ；τ＝３００MPa；

落料力F1＝KL1tτ＝1.3×９７.４×１.５×３００＝５６９７９N

冲孔力F2＝KL2tτ＝1.3×５６.５５×１.５×３００＝３３０８２N

冲裁力F＝F1＋F2＝９００６１N

卸料力F卸＝K卸F＝0.04×９００６１＝３６０２N

推件力F推＝K推F＝0.055×９００６１＝４９５３N

表3.1 卸料力、推件力、顶件力系数

（２）初选压力机

总的冲压力F总＝F＋F卸F推

＝９００６１＋３６０２＋４９５３