冲压模设计过程分析

第一篇：冲压模设计过程分析

冲压模设计过程分析

姓名：徐松 班级：09材控1班学号：0910121083

摘要: 冲压是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。冲压模设计过程包括冲压件工艺性分析、制定冲压工艺方案、冲压模具整体结构设计、冲压工艺设计与计算（包括排样设计、冲压力计算、压力中心的确定、刃口尺寸的计算、压力机选择）、冲压模具结构设计与计算（包括工作零件设计、定位零件设计、卸出料零件设计、模架及组成零件设计、连接与固定零件设计）、装配图及零件图的绘制。

关键词：冲压；冲压模；凸、凹模；排样；冲压设备

0 引言

冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。

冲压件与铸、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。但由于冲模制造一般是单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。生产中有噪声，所以冲压成形适宜批量生产。

冲压加工工艺的优点突出，在国民经济各部门中获得了广泛应用。不仅在日常生活用品中占据非常重要的位置，而且在现代航空、航天、兵工、汽车、拖拉机、电机、电器和电子仪表生产中也占有十分重要的地位。冲压工艺性

1.1冲压件工艺性分析

冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即设计的冲压件在结构、形状、尺寸及公差以及尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。

影响冲压件工艺性的因素有很多，分析工艺性主要考虑冲压件的公差等级和断面粗糙度以及冲压件结构形状与尺寸。

1.2制定冲压工艺方案

确定冲压件的工艺方案时需要考虑冲压工序的性质、数量、顺序、组合方式以及其它辅助工序的安排。

冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁、级进冲裁。确定冲裁组合方式时考虑如下因素：

（1）根据生产批量；（2）根据冲裁件尺寸和精度等级；（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性；（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低；（5）根据操作是否方便与安全。

级进冲裁顺序的安排为：（1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。（2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。

多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排为：（1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。1

（2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。

1.3 冲压模具总体结构设计

冲压模具结构设计主要确定模具结构形式。如果冲压件的生产批量很小，可以考虑单工序的简单模具，按冲压工序逐步来完成，以降低冲压件生产成本。若生产批量很大，应尽量考虑将几道工序组合在一起的工序集中的方案，采用一副模具可以完成多道冲压工序的复合模或级进模结构。

单工序冲裁模是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。特点是结构简单，制造方便、成本低廉，但制件精度，生产效率低。一般有以下几种单工序模：

（1）无导向单工序冲裁模：结构简单、制造周期短、成本较低。但冲压件质量差，模具寿命低，操作不够安全。一般适用于冲裁精度要求不高、形状简单、批量小的冲裁件；

（2）导板式单工序冲裁模：导板模比无导向简单模的精度高，寿命也较长，使用时安装较容易，卸料可靠，操作较安全，轮廓尺寸也不大。导板模一般用于冲裁形状比较简单、尺寸不大、厚度大于0.3mm的冲裁件

（3）导柱式单工序冲裁模：导柱式冲裁模的导向比导板模的可靠，精度高，寿命长，使用安装方便，但轮廓尺寸较大，模具较重、制造工艺复杂、成本较高。它广泛用于生产批量大、精度要求高的冲裁件

级进模是整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。有用导正销定位的级进模、侧刃定距的级进模。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化，但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高。适用于大批量生产小型冲压件。

复合模是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小，但结构复杂，制造精度要求高，成本高。适用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。冲压工艺设计与计算

2.1 排样设计

冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。根据材料利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等形式。

排样设计时应：

（1）根据冲压件形状尺寸查表确定搭边值；

（2）根据公式S=D+a1（式中D——平行于送料方向的冲裁件宽度（mm）；a1——冲裁件

之间搭边值（mm））计算出步距；

（3）根据公式B=Dmax+2a（式中 Dmax——条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸(mm)；B——

条料宽度基本尺寸(mm)；a——侧搭边值(mm)；Δ——条料宽度的单向（负向）偏差（mm））确定条料宽度；

（4）根据条料板所冲裁的数量计算条料长度；

（5）最后根据冲压件形状及计算结果画出若干种排样示意图，并根据公式η总=

算各种方案的材料利用率，选择总利用率最高的排样方式。

2.2 冲压力计算

冲裁时，凸模给材料施加压力，同时，材料也对凸模产生反作用力，通常我们把这种反作用力称为抗力。材料对凸模的最大抗力就是冲裁力，在冲压过程中，压力机滑块所必须同时担负的各种压力总和即为冲压力。冲裁时可能产生的压力包括冲裁力、卸料力、推件力、和顶件力。它是选择压力机和设计模具的重要依据之一，为了正确选择压力机和设计模具，就必须计算冲裁力。nA1BL×10000计

2.3 压力中心的确定

冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。设计冲裁模时，应该使冲裁模的压力中心与压力机滑块的中心想重合，即冲裁模的模柄中心应该与冲裁模的压力中心一致，以保证冲裁模在压力机上正常、平衡地进行重制工作。若无法使压力中心与滑块中心线完全重合，则设计中考虑采取平衡偏心载荷的措施，但偏载力要控制在尽可能小的范围内，且偏心距离不应该超过冲裁模的模柄尺寸。

压力中心确定原则如下：

（1）冲裁形状对称的冲件时，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。

（2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。

（3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置按x0R的半径（mm）；α——圆弧中心角的1/2（°））

（4）多凸模冲裁时的压力中心：根据各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。根据下面公式可求得压力中心坐标(x0,y0)位置。

nn

ii180sin计算（式中R——圆弧所对应

x0=L1x1+L2x2++LnxnL1+L2++Ln∑Lx=i=1ny0=L1y1+L2y2++LnynL1+L2++Ln∑L=i=1n

i=1iyii∑Lii=1∑L

式中L1、L2、L3………Ln分别为各冲裁周边长度。

2.4 刃口尺寸计算

2.4.1 间隙的选择

间隙是指凹模与凸模刃口横向尺寸的差值，是设计模具的重要工艺参数。间隙的大小影响冲裁断面质量、尺寸精度、冲裁力、模具寿命。

冲压生产中主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命来确定冲裁间隙的范围，即合理间隙。确定合理间隙的方法有理论确定法和查表法。用理论法确定合理间隙值，是根据上下裂纹重合的原则进行计算。查表法是根据材料厚度及材料类型进行查表。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。

2.4.2 刃口尺寸计算的原则

在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的。故计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下：

（1）落料：落料件光面尺寸与凹模尺寸相等，故应以凹模为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙；

（2）冲孔：工件光滑的孔径和凸模尺寸相等，故应以凸模为基准。又因落料件尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故落料凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙；

（3）孔心距：当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。由于凸凹模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注。

（4）冲模刃口制造公差：凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为标准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。

2.4.3 刃口尺寸的计算方法

刃口尺寸的计算方法可以分为两种情况：凸模与凹模分别加工和凸模与凹模配合加工。

（1）凸模与凹模分别加工方法目前多用于圆形或简单规则形状的工件。计算公式如下：

落料Dd(Dmaxx)

Dp(DdZmin)0Pd0 0P(DmaxxZmin)

P 冲孔dp(dminx)

dd(dp d

0Zmin)d

0(DmaxxZmin)

Dmax式中Dd——落料凹模基本尺寸(mm)；Dp——落料凸模基本尺寸(mm)；——落料件最大极

δp限尺寸(mm)；Δ——落料件外径公差(mm)；Zmin——凸、凹模最小初始双面间隙(mm)；——凸

模刃口尺寸制造偏差，可按IT6选用(mm)；δd——凹模刃口尺寸制造偏差，可按IT7选用(mm)； x——磨损系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，x值在0.5~1之间，与工件制造精度有关。

（2）凸模与凹模配合加工法：先加工凸模（或凹模），然后再根据制造好的凸模（或凹模）的实际尺寸，配置凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最合理间隙。加工方法为把先加工凸模（或凹模）作为基准件，它的工作部分的刃口尺寸作为基准尺寸，而与它配做的凹模（或凸模）只需在图纸上标注相应部分的凸模（或凹模）的公称尺寸，不标注制造公差。

2.5 压力机的选择

冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。压力机设备分机械压力机、液压机、剪切机和弯曲矫正机。机械压力机代号为J，液压机代号为Y，剪切机代号为Q，弯曲校正机代号为W。要根据冲压工艺特点、生产率、送取毛坯和工件是否方便以及操作安全等选用冲压设备。在选择合适的压力机之后应注意参数的校核。冲压模具结构设计与计算

3.1 工作零件设计

3.1.1 凸模设计

凸模结构形式有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式、带护套式和快换式等。凸模的固定方式有台阶固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等。

凸模长度主要根据模具结构，并考虑修磨、操作安全、装配等的需要来确定。当按冲模典型组合标准选用时，则可取标准长度，否则应该进行计算。

当采用固定卸料板和导料板时，其凸模长度按式L=h1+h2+h3+h计算；当采用弹压卸料板

h1—凸模固定板厚度时，其凸模长度按式L=h1+h2+t+h计算（式中：L—凸模长度（mm）；（mm）；

h2—卸料板厚度（mm）；h3—导料板厚度（mm）；t—材料厚度（mm）； h—增加长度（mm））。

模具刃口要有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，所以应有较高的硬度与适当的韧性。形状简单的凸模常选用T8A、T10A等制造；形状复杂，淬火变形大，特别是用线切割方法加工时，应选用合金工具钢（如Cr12、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV等）制造。

3.1.2 凹模设计

凹模是指在冲压过程中与凸模配合直接对冲压制件进行分离或成形的工作零件。凹模的类型有

很多，结构有整体式和镶拼式；凹模的外形有圆形和矩形；刃口有平刃和斜刃。

凹模尺寸计算指其平面尺寸与厚度。冲裁中小型工件时，常采用圆形凹模；大型工件时，常采用矩形凹模。凹模厚度由式H=kb（≥15mm）计算；凹模壁厚由式C=（1.5~2）H（≥30~40mm）计算；凹模长度由A=b+2c计算；凹模宽度由式B=a+2c计算。

3.2 定位零件

为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。

条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位。对于工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。

（1）导料板用于固定卸料式冲模和级进冲裁模。导料板有整体式和分开式。前者与刚性卸料板配合使用，用于简单模和级进模；后者与刚性卸料板或弹性卸料配合，应用较广。

（2）导料销应用灵活广泛，用于简单模和复合模中。导料销有固定式和弹顶式两种基本类型，前者多用于顺装式复合模，后者多用于倒装式复合模。在弹压卸料倒装式落料模上，也可采用导料销进行导料。

（3）侧压装置是在条料公差较大时，为避免条料在导料板中偏摆，使最小搭边得到保证。板厚小于0.3mm时及自动送料的模具中不宜采用侧压装置。弹簧式侧压装置侧压力较大，用于厚料；簧片式侧压装置结构简单，侧压力小，用于薄料；板式侧压装置侧压力大而且均匀，用于单侧刃的级进模中。

（4）固定挡料销主要用在落料模与顺装复合模上，在2～3个工位的简单级进模上有时也用；活动挡料销是一种可以伸缩的挡料销，通常安装在倒装落料模或倒装复合模的弹压卸料板上；回带式挡料装置是一种装在固定卸料板上的卸料装置。板料不能太薄，一般应不小于0.8mm，且软铝板也不适用；始用挡料装置在级进模解决首件定位问题时使用。

（5）侧刃在级进模中使用。侧刃按端面形状分为平面型（Ⅰ）型和台阶型（Ⅱ）型两类。台阶型多用于厚度为1mm以上板料的冲裁。侧刃按截面形状分为长方形侧刃和成形侧刃。

（6）导正销是为了消除送进导向和送料定距或定位板等粗定位的误差。主要用于级进模。主要有固定导正销和活动式导正销。

3.3 卸出料零件设计

模具是采用弹性卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹性卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹性卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹性卸料板，而只有在弹性卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强（如采用矩形弹簧），弹性卸料板的卸料力大大增强。

固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此当冲裁板料较厚（大于0.5mm）、平直度要求不很高的冲裁件时一般采用固定卸料装置。弹压卸料装置的基本零件包括卸料板、弹性元件（弹簧或橡胶）、卸料螺钉等。用于质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁（t<1.5mm）。对于落料或成形件的切边，如果冲件尺寸大或板料厚度大，卸料力大，往往采用废料切刀代替卸料板，将废料切开而卸料。

3.4 模架及组成零件设计

模架主要有导柱模模架和导板模模架。其中导柱模模架由上模座、下模座、导柱、导套等组成；导板模模架由弹压导板、下模座、导柱、导套等组成。作为凸模导向用的弹压导板与下模座以导柱导套为导向构成整体结构，凸模与固定板是间隙配合，因而凸模在固定板中有一定的浮动量。

3.5 连接与固定零件设计

连接与固定零件主要有模柄、固定板、垫板、紧固件等。

中、小型模具一般是通过模柄将上模固定在压力机滑块上。要求与压力机滑块上的模柄孔正确配合，安装可靠；与上模正确而可靠连接。通常模柄形式有：（1）旋入式模柄：主要用于中、小型

有导柱的模具上；（2）压入式模柄：主要用于上模座较厚而又没有开设推板孔的场合；（3）凸缘模柄：凸缘厚度小，但平直度差；（4）浮动模柄：主要用于滚动导向模架，在压力机导向精度不高时，选用一级精度滑动导向模架也可采用。但其模具必须使用行程可调压力机；（5）通用模柄：根据需要可更换不同直径的凸模；（6）槽形模柄：主要用于弯曲模，也可用于冲非圆孔冲孔模、切断模等。

固定板用于固定小型的凸模和凹模，标准凸模固定板有圆形、矩形和单凸模固定板等多种形式。其厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍，与凸模过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后磨平，材料一般选用Q235、45钢。

若凸模头部端面上的单位压力P大于模座材料的许用压应力时，就需要加垫板；反之则不需要加垫板。垫板的平面形状尺寸与固定板相同，其厚度一般取6~10mm。

螺钉、销钉在冲模中起紧固定位作用。螺钉拧入的深度不能太浅，否则紧固不牢固；也不能太深，否则拆装工作量大。圆柱销钉配合深度一般不小于其直径的两倍，也不宜太深。装配图及零件图的绘制

总装配图应有足够说明冲模构造的投影图及必要的剖视，剖面图，一般主视图和俯视图对应绘制。绘图时，先画工作零件，再画其它各部分零件，并注意与上一步计算工作联合进行。

一般情况下，用主视图和俯视图表示模具结构。主视图上尽可能将模具的所有零件剖出，可采用全剖视或阶梯剖视。俯视图可只绘出下模或上、下模各半的视图。有必要时再绘一侧视图以及其它剖视图和部分视图。

在模具总装配图中，只要简要注明对该模具的要求和注意事项，在右下方适当位置注明技术条件。技术条件包括冲压力、所选设备型号、模具闭合高度等，冲裁模要注明模具间隙等。零件图中所有的配合尺寸或精度要求较高的尺寸都应标注公差（包括表面形状及位置公差）。未注尺寸公差按IT14级制造。所有的加工表面都应注明表面粗糙度等级。总结与体会

随着科学技术的发展，模具行业对国民经济和社会的发展，越来越起着重要的作用。好的冲压模能够保证产品的质量，提高生产率，降低生产成本，并增加产品的使用寿命，所以冲压模设计十分必要。冲压模设计过程包括冲压件工艺性分析、制定冲压工艺方案、冲压模具整体结构设计、冲压工艺设计与计算（包括排样设计、冲压力计算、压力中心的确定、刃口尺寸的计算、压力机选择）、冲压模具结构设计与计算（包括工作零件设计、定位零件设计、卸出料零件设计、模架及组成零件设计、连接与固定零件设计）、装配图及零件图的绘制等。

冲压工艺的应用愈加广泛，冲压技术发展趋势是冲压模设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变；模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高；快速经济模具技术的推广应用；提高模具标准水平和模具标准件的使用率；开发优质模具材料和先进的表面处理技术。

作为材料成型及控制工程专业的学生，我们应该努力学习专业知识，熟练掌握模具设计的过程和详细步骤，为以后的学习生活打下坚实的基础。

参考文献

[1]齐卫东.简明冲压模具设计手册[M].北京：北京理工大学出版社，2010.8

[2]蒙以嫦，梁艳娟.冲压模具设计与制造[M].北京：北京理工大学出版社，2010.4

[3]韩永杰.冲压模具设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.2

[4]郝滨海.冲压模具简明设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009.3

第二篇：冲压模设计调研报告

汽车门柱连接件冲压模具设计

毕业设计调研报告

江苏大学京江学院

机械设计制造及其自动化（模具）李云飞 2013/4/9

1.课题研究的意义

本课题要求对给定汽车门柱连接件进行落料、冲孔、翻边、整形冲压模设计，通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案并制定部分零件的制造工艺，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。通过该课题能够让学生掌握中等复杂程度零件冲压模具设计与制造的一般方法，对零件冲压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的认识，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性与实践性意义。

2、研究现状和发展趋势（文献综述）2.1冲压技术的发展现状

随着科学技术的不断进步，工业产品生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。冲压技术自身也在不断地创新和发展。冲压技术的发展现状主要可以归纳为以下几个方面：(1)冲压加工自动化与柔性化

为了适应大批量高、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。对于大型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械手或机器人。这不仅仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且也增加了冲压工作的安全性。在中、小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级模、多工位压力机或高速压力机。在中、小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统。为了适应多品种生产时不断更换模具的需要，已成功地开发出快速换模系统。(2)塑性成形的基础理论已基本形成

冲压成形工艺近年来有很多新的发展，在精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等方面取得很大的进展。冲压件的成形精度、生产率越来越高。精密冲压的范围越来广，由平板零件精密冲

精密拉深及立方体精密成形等。可加工的工件的厚度也不断提高，并可对高强度合金材料进行精密冲裁。

计算机辅助工程在冲压领域得到较好的应用，可进行应力、应变等的分析，排样、毛坯的优化设计及工艺过程的模拟与分析等，实现冲压过程的优化设计。

此外，冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形已从原来的经验、实验分析开始走上由冲压理论指导的科学联系使冲压成形趱计算机辅助工程化和智能化的发展道路。

(3)以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟,为人们认识成形过程的本质规律提供了新途径。

以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术可以用于冲压成形过程的分析、优化和模具设计，能显著减少模具和调试周期，降低生产成本提高产品质量。在国外已得到广泛的应用，在我国随着产品更新换代的频繁化，模具设计与制造工作量急剧加大，对冲压成形的分析及模具CAD/CAE/CAM现代化设计手段的需求也急剧增加，CAE技术正在得到普遍重视并将得到更广泛的应用。

冲压企业要从整体上提高效率、改进技术、优化管理、降低成本，还必须将计算机辅助技术集成运用。企业信息集成系统的推广应用，将从根本上改变现有企业生产管理的低效率，促进企业的技术进步及人员素质的提高，会产生明显的社会效益。信息集成技术的应用与网络化技术的分不开的，而计算机网络技术的应用必将成为企业在信息技术环境下赢得市场的关键工具。进入20世纪90年代以来，高新技术全面促进了传统成形技术的改进及先进成形技术的形成与发展，同时冲压技术也取得了长足的发展。

(4)CAD/CAE/CAM等技术的不断深入应用,使模具质量提高、制造周期下降。先进冲压技术是指导信息技术新材料新工艺与传统冲压成形技术的结合。前,冲压行业的技术水平和先进性，要表现在以CAD/CAE/CAPP/CAM技术为代表的数字化与信息化程度，及企业中信息集成和管理网络程度。目前，国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术，CAPP和技术也已开始使用。

我国不少企业已经在尝试或开展计算机辅助冲压工艺设计CAPP系统的应用。冲压CAPP系统已从工艺设计发展到工艺信息的管理，设计方法也从派生式、创成式、混合式三种CAPP系统并举的局面向智能化的混合式CAPP系统方向发展。但很多地方仍需要设计人员的决策与经验，真正实用的基于知识的大型复杂冲压件CAPP系统尚未建立。由于冲压工艺设计过程的复杂性和模糊性，要想全面有效地解决问题，需要一种新型智能型工程设计方法，即基于知识的工程的KBE技术及信息管理技术综合应用到冲压件工艺设计中，建立智能型的优化CAPP系统，并实现与CAK/CAE/CAM及管理的集成化，将是该领域未来发展的方向。

(5)新的成形方法不断出现并得到成功应用。

随着计算机技术的发展和普及，冲压模具也基本实现了计算机化，其中有代表性的是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE），有些企业还在AutoCAD平台上进行了二次开发，形成了具有自己特色的、针对性非常强的冲压模CAD软件。目前，我国以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。几大汽车模具厂由于采用了国际上先进的模具加工设备、制造技术和软件，实现了CAD/CAE/CAM一体化，如今的国内冲压模具企业几乎全部甩掉了传统的绘图板，摒弃了落后的手工绘图方式，大大提高了冲压模具的设计开发和制造能力，缩短了模具的生产周期。例如捷达、富康、夏利等轿车的大型件模具均为国内设计制造，再如一汽模具公司和美国福特汽车公司联合设计了大红旗轿车发动机罩的内外板和左右前翼子板等高档模具。此外，许多研究机构和大专院校也在开展模具技术的研究。如吉林大学汽车覆盖件盛开技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件、华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件、上海交大模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模具和精冲模具CAD软件等在国内模具行业有不少的用户。国内的模具企业也在充分抓住汽车工业所带来的发展契机，加大设备、产品、生产规模的升级步伐，积极开拓国内市场。近年来，我国冲压模具行业结构调整取得不小的成绩，无论是企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构，都在向着合理化的方向发展。目前全世界模具总产值约为680亿美元，中国只占8%左右，为更新和提高装备水平，冲压模具企业每年都需进口设备。在创

冲压模具行业内综合开发能力的提升已严重滞后于生产能力的提高，主要问题体现在以下几个方面：

(1)各层次的冲压模具技术人才资源不足，尤其是高级模具设计人员、CNC数控机床操作工等，需求缺口较大。

(2)模具标准化程度不高，模具及其零件部件的商品率偏低。(3)模具制造的专业化程度和集中化程度待进一步提高。(4)模具修理机制不健全，因拖延修理期影响生产的事时有发生。(5)模具寿命偏低，使模具费占产品成本比率过高且长期居高不下。(6)模具及零部件市场价偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方“议价”，地区与厂际之间价差悬殊。

(7)模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。

(8)设备老化严重，超期服役的情况普遍。

(9)各类模具的标准及技术指导性文件不齐全，特别是与国际市场接轨的各类模具国家标准缺口大。

(10)模具钢的精炼和模具锻坯的锻造技术推广应用问题，至今未能解决。上述一系列问题表明，中国目前的模具结构还需要进一步调整，增长方式也需要进一步转变，必须从量的扩张逐渐转变到以质为先的轨道上来。只有这样，我国模具产品的质量与水平才能真正提升，才能的拥有国际市场的竞争力，才能使模具产品的出口量的增长与质的提升相结合。

2.2冲压技术的发展趋势

21世纪的今天,中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其它许多有利条件，已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可

中国模具在世界模具中的地位和影响越业越重要。据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面：

(1)模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加工的发展。

(2)CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计的制造系统(CAD/CAE/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具(软模、低熔点合金模具等)制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。模具制造是设计的延续，推行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具CAD/CAE/CAM技术是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的，改善模具结构。从CAD/CAE/CAM一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，以充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、推广和应用。

(3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有制模周期短、成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模具制造商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的RP及NC技术，有效满足一些高精度、高寿命模具的生产需求。

(4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。

开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础，制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，国内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约70万吨模具钢还要有相当一分进口。

模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的寿命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。同时处理技术由大气热处理向真空热处理发展。

(6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理念、失稳理论与变形程度等对成形过程、产品质量、成本、效益的预测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压方案。

(7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开关零件成形，从而真正进入实用阶段。(8)注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。优化将从传统的单一成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。

(9)对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便宜从产品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速分析评估。

(10)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统(FMS)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）

3.1毕业设计（论文）研究方案的确定

(1)通过对门柱连接件的工艺分析，确定工作的重点主要集中在模具工作部分零件的设计（比如：凸模、凹模、凸凹模），各种固定板的设计和相关尺寸计算和校核。

(2)设计时前后工序的关联性以及模具的关联性，合理安排工序，尽量使模具的结构更紧密。同时在设计的过程中还要考虑到所设计零件的可加工性，要尽可能多的选用标准零件，达到规范化设计的要求成为此毕业设计的难点。

(3)针对此次模具设计工作量大，工作难度大的特点，拟采用计算机辅助设计AutoCAD、UG等相关专业软件来完成模具的设计，从而来节省时间和精力；收集相关文献、期刊论文来加以辅助设计；针对自身理论方面的不足，将更多地向指导老师请教学习；当然，在具体的设计中也要不断地去实践设计的模具的实用性与经济性，使设计更趋于精确化，规范化，系统化。

设计中所提供的车门连接件材料为厚度1mm的10钢，该零件需内孔翻边和拉伸成形。一般冲制该零件需落料、冲孔、翻边、整形四道工序来完成。

3、主要参考文献

[1]牟林．冲压工艺与模具设计[M]．北京：中国林业出版社，2006 [2]杨玉英．实用冲压工艺及模具设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2005 [3]徐慧民．模具制造工艺学[M]．北京：北京理工大学出版社，2007 [4]周贤宾．冲压技术的发展[J]．机械工人，2002,1: 12-15 [5]朱伟成,徐成林,宋宝阳,富壮.冲压技术发展趋势[J].汽车工艺与材料,2007,1: 19-20 [6]张苇．冲压件模具CAD现状与发展[J]．轻型汽车技术，2004,176(4): 14-16

[7]刘胜国.我国冲压模具技术的现状与发展[J].黄石理工学院学报,2007,23(1): 12-14 [8]洪丽华,陈永禄.中国模具工业现状和模具技术发展趋势[J].机电技术，2007 2 : 96-99 [9]闫伟光.冲压成形技术的发展趋势[J].机械工人，2002 ,11: 50 [10]陈旭娟.浅析冲压模具制造技术现状及发展趋势[J].内蒙古科技与经济，2005，15：115-116

第三篇：三角片冲压模设计报告

三角片冲压模设计报告

一，选题的目的和意义

总结和巩固基础技术课程和专业课程中所获得的知识，综合应用这些知识，并将理论知识用于解决生产实际问题，通过设计使我获得课堂讲授不易掌握的冲模结构知识;培养我的设计、计算和绘图能力，培养我独立解决冲压范围内的问题。

冲压是利用安装在压力机上的模具，对板料施加变形力，使板料在模具中产生变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在材料的冷状态（室温）下进行，因些也称为冷冲压。冲压加工的特点：

1.冲压产品壁薄、重量轻、刚性好，可以成形形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁等。

2.冲压产品精度高，尺寸稳定，具有良好的互换性。

3.冲压加工是少、无切屑加工的一种，零件冲压直接成形，大部分无须再加工，材料利用率高达85%。

4.生产效率高，生产过程易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产。

5.操作简单，对工人技术等级要求不高，便于组织生产的管理。

冲压加工的缺点是噪声和振动大；在采用机械压力机的场合，由于滑块往复运动快，需要大量手工操作，劳动强度大，易发生事故，安全生产与管理要求高，需采用必要的安全措施来保证。

冲压加的应用十分广泛，冲压加工不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料，在现代制造业如汽车、农业机械、电子电器、仪器仪表、化工容器、玩具及日用品的生产方面，都占有十分重要的地位。另外在现代国防工业生产中，如飞机、导弹、各种枪弹和炮弹、铁道、邮电、交通、化工、医疗器具的生产，冲压加工也占很大的比例。据有关调查统计，自行车，缝纫机、手表里有80%是冲压件；电视机，收录机，摄像机里有90%是冲压件；还有食品金属罐壳，钢精锅炉，搪瓷盆碗及不锈钢餐具，全都是使用模具的冲压加工产品，就连电脑的硬件中也缺少不了冲压件。

冲压加工也存在着一些问题和缺点。主要表现在冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生，不过这些问题不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的，随着科学技术的进步特别是计算机技术的发展，这些问题一定会尽快完善的得到解决。

国内外的研究现状及分析：

据统计，2003年我国生产汽车冲压件约240万吨/8亿件，摩托车冲压件约28万吨/19亿件，拖拉机、农用车冲压件约96万吨/7.1亿件，家用空调和冰箱冲压件100万吨/12.8亿件。业内专家预计，随着冲压成形行业最大用户市场—汽车行业今后继续迅猛发展。

科学技术的迅猛发展，尤其是在现有资源及环境不可乐观的形势下，对冲压加工乃至整个塑性加工企业等都提出了严重的挑战。减轻重量，节省材料，降低能耗，开拓创新已成为塑性加工行业等面临的一个极其重要的课题。不可在金属加工中，冲压成形效率和材料利用率最高的加工方法之一，面对严重挑战，生产

出了具有自己的优势和特点的产品。例如冲压发动机壳体、冲压摇臂、冲压摇臂座、冲压排气管、冲压焊接成形的离心泵、冲压托架、冲压焊接成形的后轿壳、冲压离合器壳体、冲压变速箱壳体、冲压皮带轮等等，所有这些不仅一改过去工件由铸造、焊接生产而呈现的粗笨外表，许多冲压件的精度也毫不逊色于机械加工的产品、其结构合理性甚至某些机械加产品、尤其是其生产率又远非机械加工所能比拟的。而复合冲压、微细冲压、智能化冲压、绿色冲压等高新技术又向我们展示了冲压加工极具魅力的新令域、可以说冲压加工不论从深度、还是广度上都大有作为，前景美好。

随着计算机技术和制造技术的发展、冲压模具设计与制造技术正由手设计依靠人的经验和常规机械加工技术转向以计算机辅助设计（CAD/三维软件）、数控加工(CNC)的计算机辅助设计与制造（三维造型/CAM）技术转变，计算机辅助设计软件与模具设计和制造技术相结合的模具设计目前在我国已迅速发展。已经形成了CAD/三维造型/CAM这一新技术、例如，在自动冲床上的用级进冲裁组合冲裁进行叠加并铆接好转子与定子成品或其他插接件成品都是有目共睹的由此可见，模具冲压大有前途。

二.设计对象及主要设计内容：

1.分析零件的冲裁的工艺性，确定冲裁的工艺方案。绘制冲压工序图，选择模具的结构形式。

2.进行必要的工艺计算计算与选型：

1.排样设计与计算。

2.计算冲裁力等工艺力，初选压力机吨位

3.计算模具压和中心。

4.计算凸凹模工作部分的尺寸并确定其制造分差。

5.弹性元件等的选用及计算。

3.选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸

4.确定压力机吨位，5.设计及绘制模具装配图（图1张）

6设计及绘制模具主要零件（凸模、凹模、凸凹模等）图（3~5）张

三，研究设计方案：

通过对产品零件的形状、尺寸与材料性质分析，可知该零件适合冲裁。冲裁该零件包括落料、冲孔两个基本的工序，可以采用以下三中工艺方案： 方案一：落料—冲孔，采用单一工序模；

方案二：落料—冲孔复合模，采用复合模生产；

方案三：冲孔—落料级进复合模，采用级进复合模；

方案一：模具简单，需要两道工序两副模具，成本高生产效率低，难以满足大批量生产的要求，方案二：只需要一副模具，但产效率低，方案三：结构简单，（省去了顶出装置），便于操作，并为机械化出件提供了条件。以使用这个方案好点。

四.初步准备进展情况：

已经准备好相关资料，对零件进行了分皙其工艺性，确定了冲裁工艺方案，零件的相关冲压工序也陆续确定，排样设计与相关的各方面的计算，也将陆续进

行，而后面的一些事项则也在着手准备。

五：设计进程计划：

第一阶段（10月18日～10月30日）：资料准备阶段；完成开题报告；

第二阶段（11月1日～11月7日）：确定冲裁的工艺方案、绘制冲压工序图、选择模具的结构形式；

第三阶段（11月8日～11月15日）：完成相关的计算与选型；

第四阶段（11月16日～12月5日）：绘制装配图及各非标准零件的零件图；

第五阶段（12月6日～12月20日）：完成毕业设计说明书，准备毕业答辩；

第六阶段（时间待定）：毕业答辩。

六：参考资料：

1.《冲模课程设计与毕业设计指导》汤酞则 主编 湖南大学出版社 2008.10

2.《冷冲模具设计》李双义 主编 清华大学出版社 2008.4

3.《冲压模具设计和加工计算速查手册》薛啟翔 编著 北京大学出版社 2007.10

4.《冲压模具设计》宋满仓 主编 电子工业出版社 2010.1

学号：0901030055姓名：曹东辉

第四篇：介绍冲压模具的设计过程

冲压模具设计培训内容

一.介绍冲压模具的设计过程：产品图检查、产品展开、估价、工程布料图、开立模具料单、模具设计、模具装配、试模、维修等的常规工作；

产品介绍：五金产品的公差、成型工艺分析、后处理工艺（氧化、电镀、喷砂、烤漆、拉丝、焊接等）

五金产品材料介绍：常用的五金材料，如镀锌板（SECC）、不锈钢(SUS系列)、马口铁、热轧板、磷青铜、合金铝等材料特性及冲压注意事项

二绘图软件：

1、AutoCAD二维零件设计、二维图形创建和编辑、图层使用和面域造型、图案填充方法和技巧、环境设置、工程图制作等；

2、Presscad的学习及应用、cad二次开发程序的应用

3、UG或 PRO/E在五金模具中的应用

三.冲模简述：

1.简要介绍冲压模具的基本结构(连续模、工程模、复合模、拉伸模)，建立对模具的初步认识；

2.模具材料与热处理： 介绍常用的国产和进口合金模具钢的特性，热处理的要求等；

3.模具标准件：介绍模具常用标准件的材质、规格、用途等；

4.工程拆分与排料：工程模的工程拆分和连续模的料带排布；

5.精密模具零件加工：精密工程模和连续模的零件加工方法介绍及注意事项；

6.典型精密产品的模具设计：

a、电脑周边五金件（转轴、支架、外壳、端子等）

b、手机周边五金件（屏蔽罩、天线弹片、滑轨、外壳）

c、连接器（端子、USB外壳）

d、拉伸件（马达壳、鸡眼模）

e、涉及各类形式各异的精密连续模以及各种常规工程模、非常规工程模（如旋切、侧冲、翻版等等）；

学员独立完成模具设计，老师仔细评审。学员在三个月时间内前后应完成20套模具的设计工作, 学会为止.

第五篇：弯曲冲压模课程设计

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<2mm 是，L≥t；当t≥2mm时，L≥2t，而本次设计的工件t=2mm≥2mm，L=21mm≥2t=4mm，满足要求。

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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