落料、冲孔、弯曲复合模设计

模具设计作业题：冲孔弯曲复合模设计：

零件简图：如图1所示；

生产批量：大批量；

材料：Q235A ；

零件厚度： 3 mm。

图1 零件简图

1、冲压件的工艺分析以及方案的确定

通过对冲压件图样的分析得出对于这类工件，一般采用先落料、冲孔，再弯曲的加工顺序进行加工。如果把三道工序放到一起，可以大大提高工作效率，降低整个模具的开发成本，能够减轻工作量，节约能源，产品质量稳定而且在加工时不需再将手伸入模具空间, 保护了操作者的人身安全。将三道工序复合在一起，可以有以下两个不同的工艺方案：

方案一、先落料，然后冲孔和弯曲在同一工步；

方案二、冲孔为同一工步首先完成，然后再进行弯曲。

采用第一种方案加工工件，不易保证长度尺寸的精度，而且容易磨损内孔冲头，降低模具寿命。经分析、比较最后确认方案二。对弯曲的回弹，可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。

该冲压件的形状较为简单对称,由《冷冲压成形工艺与模具设计制造》中的表4-9和表4-11查的，冲裁件内外形达到的经济精度为IT12～IT13,弯曲部分用r=2.5mm 的圆角进行过渡。除孔0.021018+Φmm 有精度要求外, 其余尺寸的精度要求不高。Q235- A 钢冲压性能较好, 孔与外缘的壁厚较大, 复合模中的凸凹模壁厚部分具有足够的强度。因此, 该工件采用落料、冲孔及弯曲复合模加工较合理。

2、主要工艺参数的计算

2.1 毛坯尺寸的计算

在计算毛坯尺寸前，需要先确定弯曲前的形状和尺寸,又有弯曲半径 r=2.5mm > 0.5t=0.5x3=1.5mm,故这类弯曲件变薄不严重，横断面畸变较小，可以按应变中性层展开长度等于毛坯长度的原则计算毛坯尺寸，即： 12++()180a

r kt L l l π+=

式中的L ——毛坯的展开长度，k ——与变形程度有关的系数，r K t

==2.53 =0.83查书本中表4-5利用插值法算得 k=0.4064，带入数据L=9.5+80.5+3.1490(2.50.40643)180

⨯+⨯=95.84 mm

2.2 排样的设计与计算

排样设计主要确定排样形式、送料步距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。

（1）排样方式的确定 根据冲裁件的结构特点，排样方式选择为直排。

（2）送料步距的确定 查相关手册表2-7，工件间最小工艺搭边值为

2.2mm ，可取a1=4 mm 。最小工艺边距搭边值为2.5 mm ，取a=3 mm 。送料步距确定为h=99.84 mm 。

（3）条料的宽度确定 按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查相关手册表2-8和2-9可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为b0=0.8mm ，Δ=0.5mm 。

B=0

0(2)l a b -∆++=000.5(40230.8)46.8-∆-+⨯+= （4） 材料利用率的确定

n A Bh η==12n A A Bh +（）=(2640)80.5215.34099.8446.8

+⨯⨯

+⨯⨯1（）×100％=70.0％ （5）绘制排样图。冲裁件排样图如图2所示：

图2 排样图

2.3 冲压力的计算及设备的选择

该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力0=++=F F F F 卸推由冲裁力F 、卸料力F 卸、推件力F 推和弯曲力F 弯曲组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力F 落料和冲孔冲裁力F 冲孔两部分组成。

平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力可按下式计算：

F Lt τ=

式中：L --冲裁件的周长，mm ；

t --材料的厚度，mm ；

τ--材料的抗剪强度，MPa 。

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的因素，实际冲裁力可能增大，所以应取

1.3b F Lt Lt τσ=≈

式中b σ--材料的抗拉强度，MPa 。

（1） 落料、冲孔冲裁力的计算。查相关手册得知材料Q235-A 的抗拉强度 b σ=375~500MPa ，取b σ=400MPa 。

落料力 F 落料= b Lt σ=258.2⨯3⨯400=309840 N

冲孔力 F 冲孔= b Lt σ= 75.4⨯3⨯400 = 90480 N

冲裁力 +F F F =落料冲孔=309840+90480=400320 N

（2） 卸料力的计算。查书本《冲裁工艺与冲裁模》表2-13，卸料力的系 数1K =0.04。

1F K F =卸落料=0.04⨯309840=12393.6 N

（3） 推件力的计算。查书本《冲裁工艺与冲裁模》表2-13，推件力的系 数2K =0.045，取刃口高度h=12 mm 。n=12/3=4

2n F K F =推冲孔=4⨯0.045⨯90480=16286.4 N

（4） 弯曲力的计算

设计采用强力弹压校正弯曲，故可按下式计算弯曲力F 弯曲：

=q F A 弯曲

式中，A 为工件压料校正部位的投影面积，单位为2mm ，可依工作计算 尺寸求得；q 为单位弯曲校正力（2N/mm ）。根据该工件材料、厚度查相关手

册表4-4得知q =70～1002N/mm ，取q =852N/mm ，则可求出：

=q F A 弯曲=83⨯9⨯85=63495 N

（5） 压料力F 压可近似取弯曲力的30﹪～80﹪。

即 F =0.6F ⨯压弯曲=0.6⨯63495=38097 N

（6） 选择冲床时的总冲压力为：

0=++++F =F F F F F 卸推弯曲压492495 N ≈530.6 kN

（7） 选用设备公称压力。

根据上面算的总冲压力为530.6kN ，所用机械压力机公称压力应选

取最接近0F 而又稍大一些的压力机，查相关手册，选取国产公称压力为 630kN 的J 23—63型开式双柱可倾压力机，其主要结构参数如表1所示：

表1 J 23—63型开式双柱可倾压力机主要结构参数