模具设计与制造专业 冲压模具设计与制造课程 弯曲模设计
班 级： 模具143 姓 名： xxxxx 学 号： xxxxxxxxx16 指 导 教 师： xxxx 成 绩： 常州信息职业技术学院
1 目录
零件分析： ................................................................................ 1 零件工艺性能 ............................................................................ 1 分析比较和确定工艺方案 ......................................................... 2 毛坯尺寸计算 ............................................................................ 2 回弹补偿量的确定 .................................................................... 4 冲压力计算及冲压中心的确定 ................................................. 4 冲压设备的选择 ........................................................................ 6 凸凹模结构设计 ........................................................................ 7 凸凹模结构设计 ...................................................................... 10 总体结构设计 .......................................................................... 12 常州信息职业技术学院 2 1 零件分析： 零件材料Q235，简图如图1所示
图1 零件工艺性能 冲压工艺分析 1、材料： Q235，是常见的冲裁材料。零件用的是厚1mm的Q235板。 力学性能：抗拉强度 σb (MPa)：440～470； 抗剪强度 τ(MPa)：310～380； 伸长率 δ10 (％)： 21～25； 屈服点σs (MPa)：240； Q235为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评适合冲裁加工。
2、工件结构：工件形状简单、对称，无悬臂、窄槽及锐的清角，孔边距大于1.5倍工件厚常州信息职业技术学院 2 度，孔边距大于凸凹模允许的最小壁厚，最小孔径φ7.3大于过小孔径，满足冲裁要求。 3、尺寸精度：零件图上未注公差，属于自由公差，按IT14级确定工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。 综上所述，制件具有较好的冲裁性能，适宜采用冲裁加工。
弯曲工艺分析 该工件材料为Q235为普通素结构钢，较利于弯曲。工件为L形，形状简单、对称，孔边（弯曲线）距Smin=11.75≥3、弯曲直边高度、最小弯曲半径均大于弯曲工艺要求，弯曲坯料上的孔还可以防止弯曲时坯料产生的偏移，弯曲边缘无缺口，尺寸为自由尺寸和表面粗糙度要求一般。因此，其弯曲工艺良好。
分析比较和确定工艺方案 从零件的结构特点以及冲压变形特点来看，该零件冲压工序性质有冲孔、落料、弯曲三种。工件弯曲部分简单。根据工序性质可能的组合情况，该零件可能的冲压方案有： 方案一：先落料，后冲孔，再进行弯曲。采用单工序模生产 方案二：冲孔、弯曲、落料，采用复合模生产。 方案三：冲孔、切废+弯曲连续冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，模具强度较差，制造难度大。模具各部分的强度、刚度难保证。冲裁与弯曲在一起，模具结构复杂。复合模的维修保养用高。
方案三也只需一副模具，生产效率高，将零件结构的内外形分解为简单形状的凸模或凹模，在不同工位上分步逐次冲压，提高了模具强度和模具寿命，操作方便，工件精度也能满足要求。由于工件和孔废料都可由压力机台下排出，操作方便安全，生产效率高，同时连续模上可以利用已冲的孔进行导正销定位，从而保证了工件的精度。
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
毛坯尺寸计算
弯曲件展开尺寸计算 毛坯长度按零件中性层计算。圆弧的中性层位移系数根据2/tr查《冷冲压工艺与模具制造》（表3—9）得k=0.449,故中5性层曲率半径为：
2.449(mm) 1449.02 ktr常州信息职业技术学院
3 式中 ——弯曲件中性层曲率半径； r——弯曲件内层弯曲半径；
t——材料厚度；
k——中性层位移系数；
圆弧部分长度s=α=2.499×2=3.85
垂直部分的直线长度：l1=3
底部的直线长度为：l2=25
故弯曲件展开长度为：
)(85.31 2585.33 2弯1mmlllLz
排样： 本工件采用直排方案，排样图如下：
排样图 为节约材料，应合理确定搭边值.查表取搭边a=2mm，为了保证送料时工件间连接强度工件间搭边值a1=3mm。 常州信息职业技术学院 4 材料利用率 计算冲压件一个进距的材料利用率： 100%100%110SS==SAB
式中：1S——一个布局内零件冲裁件面积，2mm； 0S——一个布局内所需毛坯面积，2mm；
B——条料宽度，mm；
A——送料进距，mm；
此工件的材料利用率为
η=𝑆𝑆0100％=520.8377825.7×100％≈63.7％
回弹补偿量的确定 r/t=3<5～8时，弯曲半径的回弹值不大，因此只考虑角度的回弹。查表-1可得α=2.5° 大变形（r/t<5）时弯曲件圆角半径变化很小，而只修正弯曲角。
表-1 单角90°校正弯曲回弹角 材料 r/t ≤1 1～2 2～3 Q215、Q 235 1～1.5° 0～2° 1.5～2.5° 纯铜、铝、黄铜 0～1.5° 0～3° 2～4°
冲压力计算及冲压中心的确定 冲裁力 F=KLtτ 式中 F——冲裁力（N）； L——冲裁件 K——系数，取K=1.3 t——材料厚度 τ——材料抗剪强度（MPa） 外轮廓周边长度L= 205.74mm，材料抗剪强度350 MPa，材料厚度 1mm 则 F=KLtτ=205.74×1.3×1×350=93611N 卸料力 常州信息职业技术学院 5 F卸= K 卸F 式中 F——冲裁力，单位为N； K 卸——卸料力系数，其值为0.025～0.060； 则 F卸=93611×0.06=5616.66 N
推料力 F推= nK推 F 式中 F——冲裁力，单位为N； K推——推料力系数，其值为0.050； n——废料叠加数量，其值为5； 则 F推=93611×5×0.050=23402.75 N
顶件力 F顶= K顶F 式中 F——冲裁力，单位为N； K顶——顶件力系数，其值为0.14； 则 F顶=93611×0.14=13105.54 N
弯曲力的计算 自由弯曲力 𝐹𝑍
=
0.7𝐾𝐵𝑡2𝜎𝑏
𝑟+𝑡
式中： 𝐹𝑍——冲压行程结束时的自由弯曲力； K——安全系数，一般去K=1.3； 𝐵——弯曲件的宽度（mm）； t——弯曲材料的厚度（mm）； r——弯曲件的内弯曲半径（mm）；
b——材料的抗拉强度（Mpa）。
有零件图可知 b=20mm t=1mm r=3mm
查表可知 b=450Mpa
故 𝐹𝑍
=0.7𝐾𝐵𝑡2𝜎𝑏𝑟+𝑡=0.7×1.3×20×1×4501+3=2047.5𝑁
由于L形弯曲，其自由弯曲力为U形弯曲的一半，所以自由弯曲力为1023.75N。 顶件力和卸料力
𝐹𝑑或𝐹𝑦值可近似去自由弯曲力的30%～80%，
即𝐹𝑑=（0.3—0.8）𝐹𝑍=0.3×1023.75=307.125N 常州信息职业技术学院 6 校正弯曲力 校正弯曲力有公式： 𝐹𝑗
=𝑞𝐴
式中： 𝐹𝑗——校正弯曲时的弯曲力（N）；
A——校正部分的垂直投影面积（2mm）； 𝑞——单位面积上的校正力（Mpa）。 经计算得A=602mm 经查表得p=30Mpa 𝐹𝑗
=𝑞𝐴=48×30=1440𝑁
考虑到回弹补偿，故采用校正弯曲，本工件采用卸料板，故可省去压料板，所以卸料力不计算在内。
则 𝐹弯=𝐹𝑗=1440N
则𝐹冲压=𝐹冲裁+𝐹卸+𝐹推+𝐹弯=93611+5616.66+23402.75+1440=124070.41𝑁
冲压中心 由AUTOCAD得冲裁得质心: X: 1699.2670 Y: 1550.5883。 根据 X=𝐹弯𝑋1+𝐹弯𝑋2𝐹冲压 Y=𝐹弯𝑌1+𝐹弯𝑌2𝐹冲压
X=𝐹弯𝑋1+𝐹弯𝑋2𝐹冲压=720×(41.4175+53.4175)124070.41 ≈0.55𝑚𝑚 Y=𝐹弯𝑌1+𝐹弯𝑌2𝐹冲压= 720×12.3579124070.41≈0.07𝑚𝑚。 则弯曲模的压力中心为(1699.817，1550.5183)
冲压设备的选择 模具采用160KN开式压力机。选用开式双柱可倾式压力机（J23-160）,其部分参数如下： 开式双柱可倾式压力机参数表 公称压力 160KN 滑块行程 70mm 行程次数 115次/min 连杆调节长度 80mm 最大装模高度 220mm 装模高度调节量 60mm 工作台尺寸前后×左右 300mm×450mm