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课程设计说明书
(锻压方向)
题 目 冲压模具课程设计 学院名称 材料科学与工程学院 班 级 430711 学 号 43071115 学生姓名 张宇 指导教师 职 称
2011年 1月 09日
吉林大学材料科学与工程学院课程设计
冲压模课程设计任务书
目录
序言
吉林大学材料科学与工程学院课程设计
1.2课程设计的目的及要求
冲压模具课程设计由指导老师指定模具结构、件模具形状制和要求。生产批量等原始资料。要求学生以完整正确的模具装配图、零件图以及设计计算书作为完成设计任务的成果。
其设计目的：
（1）综合理论由冷冲压模课程和其它有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化。（2）学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。
（3）通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能。设计要求：（1）对于模具：
a）必须保证操作安全、方便。
b）便于搬运、安装、紧固到冲床上方便、可靠 c）生产批量为小批量生产。
d）冲压零件必须具有良好的工艺性，即制造装配容易、便于管理。e）保证规定的生产率和高质量的冲压件的同时，力求成本低、模具寿命长。f）保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。
g）模具设计包括：模具整体方案设计，包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心的计算、刃口尺寸计算、压力机选择等。(2)对于图纸：
a)总装配草图一张（A0或A1）。b)总装配图一张（A0或A1）。c)零件图（A3或A4）。
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(3)对于说明书：
a)应包括：冲压工件的工艺分析及结论，工艺方案制定，冲压工艺计算和模具设计参数计算，合理性分析，主要零部件结构设计的合理性分析。b)计算过程详细、完全。
c)内容条理清楚，按步骤书写。d)资料数据充分，并表明数据出处。
e)公式的字母含义应标明，有时还应标明公式的出处。
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于弯曲变形区外。孔边至弯曲半径r中心的距离L与材料厚度有关，一般应满足一下条件：当t
f）板材弯曲件的冲裁毛刺面与弯曲方向：弯曲件的毛坯往往是经过冲裁落料而成的。冲裁的断面一面是光亮面，另一面是毛刺面。弯曲件应使其毛刺面作为内侧，当必须将毛刺面置于外侧时，应尽量加大弯曲半径，以避免开裂。
2.1.2弯曲件的精度与断面粗糙度应满足的要求
弯曲件的经济精度一般不高于11级，最高可达IT8~IT10级，本次设计中工件未标注公差，故按未注公差IT14级来处理，设计模具时采用IT11级制造。断面粗糙度只要不影响工件的使用和装配，取其自然的断面粗糙度，即Ra=12.5~50，最高Ra=6.3。
2.1.3弯曲件材料的冲压性能应满足的要求
材料为08钢，为碳素结构钢，查文献（2）表1-6，其主要性能为：σs=196MPa，σb=350Mpa（275--410Mpa），τ=216--324Mpa，强度不高，塑性良好，冲压工艺性好，适合进行冲压加工。
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图 1-1
该制件r/t=1>0.5，这类弯曲件的相对弯曲半径较大，弯曲成形过程中毛坯的变薄现象不严重，可按毛坯长度等于弯曲件直线段长度与弯曲部分应变中性层长度之和的原则计算，即
Lz=L1+L3+（παρ）/180o=L1+L3+πα（r+xt）/180o（1）直边段为L1，L3
L1=11-2-2=7mm L3=40-2=38mm（2）圆角边段为L2
查文献（2）表3-9查得，x=0.41 L2=πρ/2=π（r+xt）/2=3.14*(2+0.41*2)/2 =4.43mm(3)弯曲毛坯展开总长度：
L=L1+L2+L3=7+38+4.43=49.43mm 查文献（3）附表2，该尺寸采用IT14级，公差为0.62mm
3.1.2弯曲力的计算及压力机设备的选用
为了合理选择弯曲用的压力机和设计模具，必须计算弯曲力。由于弯曲力受到材料的力学性能，零件形状与尺寸，板料厚度，弯曲方式，模具结构形状与尺寸，模具间隙和模具工件表面质量等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，实际生产中常采用经验公式来计算。
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查文献（2）162页，总冲压工艺压力 Fz=F自+FD 其中：F自为弯曲力
FD为顶料力
F自=0.6KBtσb/(r+t)（1-2）K为安全系数，取1.32（1-2）
b=350Mpa,为弯曲材料的抗拉强度 t为弯曲件的厚度，t=2mm B为弯曲件的宽度，B=284mm r为内圆弯曲半径（等于凸模圆角半径），r=2mm 将数据代入式1-2，计算，可得：
F自=77532N
对设置顶料装置的弯曲模，其顶料力也要由压力机滑块承担，FD可近似取弯曲力的30%～60%,即FD=（0.3～0.6）F自。这里取FD=0.5F自。将数据代入，求得：
FD=38766N 将 FD、F自代入式（1-1）得：
Fz=F自+FD=116298N
压力机设备的选用：确定压力机的额定压力不仅要考虑能完成弯曲加工，而且要注意防止压力机过载。由于前述计算所得的弯曲力均为弯曲过程中可能出现的最大弯曲力数值，即短时间内出现的峰值，如果压力机的额定压力等于或略大于该计算值，并不能保证在整个弯曲过程中压力机不过载。因此，在确定压力机的压力时，应预留出较大的安全范围。
查文献（2）163页，一般情况下，P≧（1.6--1.8）Fz
代入数据得：
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P≧（1.6--1.8）Fz=197.7066N P-----选用压力机吨位，KN 查文献（2）表1-39，选压力机J23-25，其主要技术参数为：
公称压力：250KN 滑块行程：65mm 滑块行程次数：55/min 最大闭合高度：270mm 闭合高度调节量：55mm 立柱距离：270mm 工作台尺寸：370mm×560mm 工作台孔尺寸：200mm×290mm 模柄孔尺寸：υ40mm×60mm 床身最大倾角：30o
3.1.3材料利用率及弯曲回弹值的计算
该制件属于单工序弯曲模，其材料利用率达到100%。
由于相对弯曲半径r/t=2/2=1较小，属于小变形程度，弯曲半径的回弹量不大，可只考虑角度的回弹值，回弹角度参考文献（2）表3-4得Δα=1o
3.2冲压工艺方案的制定
设计弯曲模是在确定弯曲工序的基础上进行的，为达到冲件弯曲的质量要求，设计时必须注意以下几点: 毛坯在模具上应有可靠的定位；不应使毛坯产生严重的局部变薄；应防止在压弯过程中毛坯滑动和偏移；要有利于安全操作，并保证制件质量。
要生产所给制件，只需弯曲一道工序即可完成。由于工序简单，制件结构比较简单而且精度要求也不高，而单工序模符合要求且成本较低，因此采用单工序模。
该制件由于坯料是成形冲裁件，其本身有两直径为12mm的孔可作为定位孔，故可直接采用定位销定位，定位较容易，且精度易保证。并与水平方向成5o角，使冲模调整和维修方便，因凸模和凹模的斜面是可调的。
垂直压弯时，制件易向一边错动，因此定位孔易拉长，有时将定位销拉断，吉林大学材料科学与工程学院课程设计
翻边高度11的尺寸也不易保证。当倾斜5o大有好转，保证了制件质量。
反侧压块与凸模为无间隙配合，可防止弯曲过程中由于侧向力而改变凸模与凹模之间的间隙。
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入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出现，对压力机是很不利的。凹模深度过小，可能造成弯曲件直边不平直，降低其精度。因此，凹模深度要适当。查文献（2）表3-18 选凹模尺寸N=5mm 4.弯曲模凸模和凹模的间隙
弯曲L形时，必须选择适当的凸、凹模间隙。间隙过大则回弹量大，工件的形状和尺寸误差增大。间隙过小，使弯曲力增大，直边壁厚变薄，增大摩擦，容易擦伤工件表面，加速凹模的磨损，降低凹模的使用寿命。
同时考虑到下列因素的影响：弯曲件宽度较大时，受模具制造和装配误差的影响，将加大间隙的不均匀程度，因此间隙应取大些。宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲尺寸精度和板料厚度偏差的影响。
综上所述，查阅文献（2）170页，对于尺寸精度要求一般的弯曲件，板料为黑色金属时，单边间隙Zb可按下式计算：
Zb=（n+1）t（3-1）式中 Zb为弯曲凹、凸模的单面间隙，mm；
t为材料厚度的基本尺寸（或中间尺寸），mm； n为间隙系数。
查阅文献（2）表3-21，取间隙系数n=0.1 将各个数据代入式（3-1）中，得： Zb=2.2mm
5.模具工作零件结构的确定
模具工作零件结构的确定即弯曲模凸、凹模工作尺寸的确定。
弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注行成有关。一般原则是：当工件标注为外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，弯曲间隙通过增大凹模刃口尺寸取得，并以此配作凹模；当工件标注内行尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，弯曲间隙通过减小凸模刃口尺寸取得，并以此来配作凸模。
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综上所述，查阅文献（2）171页，以凸模为计算基准件，可得：
L=（L+N）-δp(3-2)
+δd 凹模 Ld=（Lp+Z）0(3-3)式中 Ld为凹模的基本尺寸，mm； Lp为凸模的基本尺寸，mm； L为弯曲件的尺寸，mm； 凸模 p
0 δd，δp为凹模、凸模的制造公差，mm，取（1/4～1/3）
△，这里取1/4△；△为弯曲件的尺寸公差，mm；
Z为凹、凸模双面间隙，mm。弯曲模具为L型模具，以单面间隙代替。
将数据代入式（3-2）、（3-3）得：
L=（L+N）-δp =45-0.155
+δd+0.155 Ld=（Lp+Z）0 =47.20 p
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4.2定位零件设计
该制件由于坯料是成形冲裁件，其本身有两直径为12mm的孔可作为定位孔，故可直接采用定位销定位，定位较容易，且精度易保证。并与水平方向成5o角，使冲模调整和维修方便，因凸模和凹模的斜面是可调的。定位销的选用可依据JB/T7642.2--1994。
4.3顶杆零件设计
该零件的出件方式采用顶件方式。该零件尺寸规格较小，可选用两个顶杆定出零件。顶杆的选用可依据JB/T7650.3--1994。
4.4模架和模座零件设计
模具闭合高度Hm应介于压力机最大与最小装模高度Hmax，Hmin之间。一般按如下关系式确定：Hmax-5mm>=Hm>=Hmin+10mm。无特殊情况，Hm应取上限值，最好取在Hm>=Hmin+M/3范围内（M=Hmax-Hmin），避免连杆调节过长，导致螺纹接触面积过小而被压坏。模具闭合高度Hm取240mm符合，不加垫板即可与压力机装模高度配合。
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下模座尺寸每边都大于压力机工作台孔尺寸40--50mm，不需加附加垫板。该模具上模直接用T型螺栓固定于上模座。
为了保证冲出零件的精度和高稳定的质量，采用模架导向方式。模架导向不仅能保证上、下模的导向精度而且能提高模具的刚性，延长模具的使用寿命，使冲裁件的质量稳定可靠，使模具的安装比较容易。模架的类型选用后侧导柱模架标准模架。根据冲压件的形状尺寸和精度以及结构类型等选择模架的类别和形式；根据凹模周界和闭合高度要求确定模架的规格。
查阅文献（2）表10-29选用的模架主要技术参数为：
凹模周界： L=315mm B=200mm 闭合高度：
最小 210mm 最大 255mm 上模座： 315mm×200mm×50mm GB/T2855.5 下模座： 315mm×200mm×65mm GB/T2855.6 导柱： 35mm×20mm GB/T2861.1 导套： 35mm×125mm×48mm GB/T2861.6
4.5模柄零件设计
使用开式压力机，模具比较小，常用模柄固定上模。模柄夹持部分的公称直径与压力机滑块的模柄孔径相等（其尺寸配合关系可取H11/d11），高度则小于模柄孔深度5--10mm。其选用可参考（2）表10-45。
4.6紧固零件设计
螺钉和销钉的选择（国家标准）
1）上模座、凸模采用螺钉固定，规格分别为： 螺钉 6个M10x25 参照GB/T70.1—2000 2）下模座、凹模采用螺钉固定，规格分别为：
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螺钉 8个M10x60 参照GB/T70.1—2000 3）上模座、模柄采用螺钉固定，规格分别为： 螺钉 4个M10x25 参照GB/T70.1—2000 4）上模座和上模，下模座和下模采用销钉定位，规格分别为： 圆柱销 6个M10x80 参照GB/T119.1—2000
4.7弹性元件设计
弹簧的设计
1）每个弹簧所承受的负荷F=Fx/n，由冲压力计算可知FD=38766N 工作时的卸料力F卸=KxFD=0.04x38766N=1550.64N 根据模具的安装，拟选用四根弹簧，则每根弹簧的负荷为 F=F卸/4=387.66N 2）考虑到模具的结构尺寸，对初选弹簧参数为：
d=4.0mm，D ＝30mm，t=9.92mm，L=60mm，Fs=554N，n=7.5，fsd=5.91mm 取弹簧预压缩量为8.9mm 3）检查弹簧的最大压缩量是否满足。
h预+h工作+h修磨=8.9+3+6=17.9mm
式中 h预——弹簧的压缩量
H工作——卸料板工作行程一般取材料厚+1, h修磨——凸凹模修磨量一般取5～10,h修磨=6 则 fs=44.325＞19 故设计合理
弹簧装配高度为60-18=42mm
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