1、 弯曲、冲压级进模设计第 1 页目 录第一章零件工艺分析31、工件材料32、工件结构形状33、工件尺寸精度3第二章冲压零件工艺方案的拟定4第三章弯曲件尺寸、排样形式、裁板方法和材料利用率计算51、弯曲件展开尺寸的计算52、排样方式的选择53、裁板方法64、计算材料利用率6第四章冲裁力、弯曲力、压力中心的确定和压力机的选择61、冲裁力72、弯曲力73、卸料力74、推件力75、压力中心的确定8第五章冲裁间隙的确定9第六章模具主要结构的设计101、模具类型的选择102、操作方式103、出件方式104、确定送料方式105、确定导向方式10第七章冲孔刃口尺寸的计算11第八章主要零部件的设计131、冲孔凸
2、模13弯曲、冲压级进模设计第 2 页2、冲孔凹模133、弯曲凸模、凹模的设计144、定位零件155、卸料板的设计156、上下模座157、模柄168、模具的闭合高度：17第九章压力机技术参数校核17第十章模具零件制造工艺编制171、冲孔凸模加工工艺过程172、冲孔凹模加工工艺过程183、弹压卸料板加工工艺过程19第十一章模具工作原理与使用注意事项19第十二章设计感受20参考资料21弯曲、冲压级进模设计第 3 页第一章 工艺分析图 1-11、工件材料主要特征: 镀镍铁带，具有优良的耐蚀性和耐磨性应用举例: 应用于电池生产及组合用连接片、极耳、引出片、集流片。2、工件结构形状工件结构简单，U 型弯曲
3、，有一个圆孔，厚为 0.15mm，满足许用壁厚要求，可以冲裁、 、弯曲加工。3、工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用 IT14 级精度，普通冲裁完全可以满足要求。弯曲、冲压级进模设计第 4 页第二章加工工艺方案确定各类模具结构及特点比较模具种类比较项目单工序模（无导向） （有导向）级进模 复合模零件公差等级 低 一般可达 IT13IT10级可达 IT10IT8 级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.16mm 可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达 3mm零件平面度 低 一般中小型件不
4、平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率 低 较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产弯曲、冲压级进模设计第 5 页方案一：先冲孔，后切断、弯曲。单工序模生产。方案二：冲孔切断、弯曲复合冲压。复合模生产。方案三
5、：冲孔切断、弯曲级进冲压。级进模生产。根据分析结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小。方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三为佳。第三章弯曲件尺寸、排样形式、裁板方法和材料利用率计算1 弯曲件展开尺寸的计算弯曲
6、件毛坯展开长度是根据应变中性层弯曲前后长度不变以及变形区在弯曲前后体积不变的原则来计算的。弯曲属于 90角弯曲，取圆角半径 r = 0.1t =0.1 ，r 0.5 。查冲压与模mt具设计表 4-5 可知弯曲件毛坯长度按下式计算：L1 = l + l + l + 0.6 = 2.75+0.25+0.60.15=3.5823tL2 = l + l + l + 0.6 3.583.20.1570.15 7.02mmL3= l + l + l + 0.6 7.570.257.82mm123t2 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
7、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，模弯曲、冲压级进模设计第 6 页具寿命较方案一低，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、冲件质量、材料利用率和零件结构，该冲件的排样方式选择方案一为佳。3 裁板方法 4 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 /BS100% 公式（ 5-2）式中 A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；349.24
8、1969.717100%36%第四章冲裁力、弯曲力、压件力压力机的选择和压力中心的确定1. 冲裁力 模具共有 2 个冲裁区，冲裁力由下式计算。 tLF式中： 冲裁力（N） ； 冲裁件周边长度（ ） ； 材料厚度Fmt（ ） ，t=1； 材料抗剪强度（MPa） ， 。m25弯曲、冲压级进模设计第 7 页各冲裁区只是冲裁线的长度不同，材料抗剪长度和材料厚度均相同，用上式可分别计算各冲裁区的冲裁线长度和冲裁力，见表 4-1。表 4.1 冲裁线长度和冲裁力部 位 mL/ NF/第 1 工 位 96.34 3685第 2 工 位 188.864 7736总 计 1114212 弯曲力该零件弯曲属于 V
9、形件弯曲。弯曲力公式 （4-14） 冲压工tKBbr6.0F2自艺与模具设计式中 自由弯曲力（ ） ；自FN弯曲件宽度（ ） ，B40Bm弯曲件材料厚度（ ）t0.15t弯曲件内半径（ ） ，R0.1t0.1R材料抗拉强度，b350b安全因数，K.10.61.3400.153500.10.15756（N）自FF 弯2 27561512（N）自3 卸料力和推件力的确定1 卸料力 卸料力不仅是设计卸料板是的重要参数，它还是冲小孔是，影响凸模使用寿命的一个主要因素。合理地确定卸料力可以使模具结构紧凑和保证冲裁生产过程的稳定。生产上常以经验公式来估算卸料力 P 即）（卸 NKPF式中 P冲裁力弯曲、冲
10、压级进模设计第 8 页K 卸料力系数，查模具设计使用手册查得 K=0.050.08 取 K=0.05 F 卸0.051114215571.05（N）2 推件力查 模具设计使用手册查得 （N）nKPF推式中 P弯曲力K卸料力系数，查模具设计使用手册查得 K=0.050.08 取 K=0.05F 推0.150.05151212（N）4 压力中心的确定 n1iiiin210 LxLxx n1iiiin210 yyxX0103.656Y035.555弯曲、冲压级进模设计第 9 页第五章冲裁间隙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
11、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 Cmin，最大值称为最大合理间隙 Cmax。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 Cmin。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。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，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重
12、，而降低了模具的寿命。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，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。用理论方法确定合理间隙值：Z= （3-1） 冲tan12tan200hth）（压工艺与模具设计式中 t材料厚度产生裂纹时凸模挤入材料深度，单位 mm0h产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度t剪切裂纹与垂线的夹角通过计算 Z=0.050弯曲、冲压级进模设计第 10 页第六章模具结构形式的确定1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模2 操作方式零件的生产批量为大
13、批量，但合理暗盘生产可用手动送料方式，既要满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。3 出件方式采用推件出料4 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度 B 小于送料方向的凹模长度 L 故采用横向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。5 确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。
14、方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。弯曲、冲压级进模设计第 11 页根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用对角导柱的导向方式，即方案一最佳。第七章冲孔刃口尺寸计算按下面关系选取。工件精度 IT10 以上 x=1工件精度 IT11IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5A、0.5A、A凹模制造偏差，通常取 A=/4 。系数 x 选取非圆形 圆形x=1 x=
15、0.75 x=0.5 x=0.75 x=0.5料厚 t(mm)工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.3008.05.7.40Z.0minax 1266i AAA凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。根据计算原则，冲孔时以凸模为设计为设计基准。首先确定凸模刃口尺寸：据公式：0minTdx式中 冲孔凸模刃口尺寸，mmd冲孔件孔的最小极限尺寸，mmmindT2.410.03将凸模刃口尺寸加上最小合理间隙值即得到凹模
16、刃口尺寸弯曲、冲压级进模设计第 12 页即： 弯曲、冲压级进模设计第 13 页第八章 主要零件的设计1 冲孔凸模凸模材料选用 Cr12MoV，凸模刃口淬火硬度为 HRC5860，尾部回火至4050HRC。此凸模为圆形凸模所以凸模的固定方式使用阶梯固定方式,如图所示凸模长度计算：模具采用固定卸料装置 根据公式hhL321式中 L凸模长度凸模固定板厚度1h卸料板厚度2导料板厚度3h增长宽度L=30+10+2+20=62mm2 冲孔凹模凹模的刃口形式：查冲压工艺与模具设计冲孔凹模采用形刃口形式。 ，此凹模固定采用螺钉和销钉直接直接固定在支撑板上凹模大小按照固定板和垫板的大小冲孔凹模凹模厚度公式 Hk
17、b式中 k系数b凹模刃口最大尺寸(查表取 K0.3) 弯曲、冲压级进模设计第 14 页凹模厚度系数 K材料厚度 t/mmS/mm1 13 36 50 0.300.40 0.350.50 0.450.6050100 0.200.30 0.220.35 0.300.45100200 0.150.20 0.180.22 0.220.30200 0.100.15 0.120.18 0.150.22取凹模厚度 H 30mm3 弯曲凸模、凹模的设计1)弯曲凸凹模的圆角半径（1）此弯曲件的相对弯曲半径较小，所以凸模的圆角半径就取弯曲件的弯曲半径 0.5t（2）凹模圆角半径材料厚度 t 22-4 4凹模圆角半
18、径 r （3-6）t （2-3）t 2t因为弯曲件的相对弯曲半径较小，所以据表取凹模的园角半径为 3t2)弯曲凹模深度弯曲 U 件的凹模深度 值0L材料厚度弯曲件变长L 11-2 2-4 4-6 4-105015 20 25 30 3550-75 20 25 30 35 4075-100 25 30 35 40 40100-150 30 35 40 50 50150-200 40 45 55 65 65据表，弯曲凹模深度取 15弯曲、冲压级进模设计第 15 页3)弯曲凸模与凹模间的间隙 ctZmax式中 Z弯曲模的凸、凹模单边间隙t工件材料厚度工件材料的最大厚度maxC间隙系数（查冲压工艺与模
19、具设计表 4-13 得 0.05）Z0.150.050.150.1575mm4 定位零件1)导料板5 卸料板的设计卸料板采用Q235制造，卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，厚度根据JB/T 8066.2-1995规定，选用200mm125mm组模具参考，其厚度为30mm。6 上下模座模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模座。弯曲、冲压级进模设计第 16 页本模具采用对角导柱、导套来保证模具上、下模的精确导向。滑动导柱、导套都是圆柱形的，其加工方便，可采用车床加工，装配容易。导柱的长度应保证上模座最底位置时（闭合状态） ，导柱上端面与上模座顶面的距离 15mm。
20、而下模座底面与导柱底面的距离为 5mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用R7/h5 的过盈配合,导套的外径与上模座导套孔采用 R7/h5 的过盈配合。导套的长度，需要保证冲压时导柱一定要进入导套 10mm 以上。导柱与导套之间采用H7/h6 的间隙配合，导柱与导套均采用 20 钢，热处理硬度渗碳淬硬5660HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：d/mmL/mm 分别为 32160，35160；导套：d/mmL/mmDmm 分别为 3210546, 3510549模座的的尺寸 L/mmB/mm 为 100mm80mm。模座的厚度应为凹模厚度的1.52 倍上模座的厚度为 40，上垫板厚度取 20
21、，固定板厚度取 300，下模座的厚度为 40mm。7 模柄模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。常用的模柄形式有：1）整体式模柄，模柄与上模座做成整体，用于小型模具。2）带台阶的压入式模柄，它与模座安装孔用 H7/n6 配合，可以保证较高的同轴度和垂直度，适用于各种中小型模具。3）带螺纹的旋入式模柄，与上模连接后，为防止松动，拧入防转螺钉紧固，垂直度较差，主要用于小型模具。4）有凸缘的模柄，用螺钉、销钉与上模座紧固在一起，使用与较大的模具。5）浮动式模柄，它由模柄，球面垫块和连接板组成，这种结构可以通过球面垫块消除冲床导轨位差对对冲模导向精度的影响，适用于滚珠导柱、导套导向的精密冲裁。
22、本模具采用带台阶的压入式模柄。在设计模柄时模柄长度不得大于冲床滑块内模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致。8 模具的闭合高度：弯曲、冲压级进模设计第 17 页该模具的闭合高度为H 闭=H 上模+H 垫+L+H+H 下模-h2=(40+20+62+30+40-2)mm=190（mm）式中：L凸模长度，L=62H凹模厚度，H=30h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2第九章压力机技术参数校核通过校核，该冲裁件所需的冲裁力为 119.79Kg，选择开式双柱可倾压力机J2325 能够满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm最大装模高度；220
23、mm作台尺寸（前后左右）：370mm560mm垫板尺寸（厚度孔径）：50mm200mm模柄孔尺寸：40mm60mm最大倾角高度：30第十章模具零件制造工艺编制1 冲孔凸模加工工艺过程 材料：T8A 硬度：5660HRC：序号 工序名称 工序内容1 备料 锻件（退火状态）：302070mm2 粗洗 洗六面到尺寸 131363mm，注意两大平面与相邻侧面用标准角尺测量达到基本垂直3 热处理 淬火 硬度至 HRC5660弯曲、冲压级进模设计第 18 页4 线切割 切割外型，保留 0.01-0.02mm 磨削余量5 磨削 磨削端面尺寸到表面粗糙的要求6 检验 检验7 钳 装配（钳修并装配、检修）2 冲
24、孔凹模加工工艺过程 材料：Gr12MoV 硬度：5660HRC序号 工序名称 工序内容1 备料 锻件（退火状态）：22015040mm2 粗洗 洗六面到尺寸 20212732mm，注意两大平面与相邻侧面用标准角尺测量达到基本垂直3 平面磨 磨光两大平面厚度达到 31mm，并两相邻侧面达到四面垂直，垂直度 0.02mm4 钳 划线 画出各孔径中心线并画出凹模洞口轮廓尺寸钻孔 钻螺纹底孔、销钉底孔和凹模洞口穿线孔绞孔 绞销孔到要求攻丝 攻螺纹到要求5 热处理 淬火 使硬度达到 5660HRC6 磨平面 磨光两大平面，使厚度达到 30.3mm7 线切割 割凹模洞口，并留有 0.010.02 的研磨量
25、8 钳 研磨洞口内壁侧面达到 0.08um9 钳 用垫片层保证凹模与凸凹模间隙均匀后，凹模与上模座配做销钉孔10 平磨 研磨凹模板上面达到厚度尺寸要求弯曲、冲压级进模设计第 19 页3弹压卸料板模加工工艺过程 材料：45钢 硬度：4860HRC序号 工序名称 工序内容1 备料 锻件（退火状态）：22015040mm2 粗洗 洗六面到尺寸 20212732mm，洗突出部分宽429mm 注意两大平面与相邻侧面用标准角尺测量达到基本垂直3 平面磨 磨光两大平面厚度达到 31，21mm，并两相邻侧面达到四面垂直，垂直度 0.02mm4 钳 划线 画出各孔径中心线并画出凹模洞口轮廓尺寸钻孔 钻螺纹底孔、
26、销钉底孔和凹模洞口穿线孔绞孔 绞销孔到要求攻丝 攻螺纹到要求5 热处理 淬火 使硬度达到 5660HRC6 磨平面 磨光两大平面，使厚度达到 30.3mm7 线切割 割凹模洞口，并留有 0.010.02 的研磨量8 钳 研磨洞口内壁侧面达到 0.08um9 钳 用垫片层保证凹模与凸凹模间隙均匀后，凹模与上模座配做销钉孔10 平磨 研磨凹模板上面达到厚度尺寸要求第十一章使用注意事项注意事项：1：装配前，按图纸检查零件配合尺寸，合格零件才能装配，所有零件装配前用弯曲、冲压级进模设计第 20 页煤油清洗。2：装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求。3:模柄（活动模柄除外）装入上模座后，其轴心线对上模
27、座上平面应垂直度。4:导柱和导套装配后，其轴心线应分别垂直于下模座的底平面和上模座的上平面。5:上模座的上平面应和下模座的底平面平行。6:装入模架的每对导柱和导套应满足其配合间隙要求。7:装配好的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。8:装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留 12mm 距离，选用 B 型导套时，装配后其固定端面与上模座上平面 12mm 距离。9:凸模和凹模的配合间隙应符合设计要求，沿整个刃口轮廓应均匀一致。10:定位装置要保证定位正确可靠。11:卸料及顶件装置活动灵活、正确，出料孔畅通 无阻，保证制件及废料不卡在冲模内。12:模具应在生产的条件下进行试验，冲
28、出的制件应符合设计要求第十二章设计感受在这次设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对冲压模具设计的整个过程，主要零件的设计，主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。总之，本次设计，是我认真的结果，也是我架起“工作”的关键一步，验了我大学三年学习的成果，文中上述所有内容主要是在讲述模具设计的整个过程，利用对零件图形的工艺性分析，设计出适合加工零件的模具，以达到生产要求，提高生产效率，零件的冲裁工艺性分析、模具结构的确定是模具设计的重要内容，只要合理就可以保证其加工精度及其各项指标要求。通过这次模具设计及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了弯曲、冲压级进模设计第 21 页动脑、动手的能力。只实践也理论相结合才能达到规定的各项性能指标。参考文献1 成虹主编 冲压工艺与模具设计 高等教育出版社2陈于萍 高晓康主编 互换性与测量技术 高等教育出版社3马朝兴主编 冲压模具设计手册 化学工业出版社
