冲压模具设计实例

弯曲模

零件简图：如图3-11所示零件名称：汽车务轮架加固板材料：08钢板

厚度：4mm

生产批量：大量生产

要求编制工艺方案。

图3-11 汽车备轮架加固板零件图

一. 冲压件的工艺分析

该零件为备轮架加固板，材料较厚，其主要作用是增加汽车备轮架强度。零件外形对称，无尖角、

凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径，相

对圆角半径为，大于表相关资料所示的最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。的八个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上，孔距有们置要求，但孔径无公差配合。圆孔精度不高，弯曲角为，也无公差要求。

通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。

二. 确定工艺方案

（1）计算毛坯尺寸

该零件的毛坯展开尺寸可按式下式计算：

上式中

圆角半径；

板料厚度；

为中性层系数，由表查得；

，为直边尺寸，由图3-13可知，

将这些数值代入，得毛坯宽度方向的计算尺寸

考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取。

同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图3-14所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。

（2）确定排样方式和计算材料利用率

图3-14的毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压。有三种排样方式，见图3-15a、b、c。由表查得沿送料进方向的搭边，侧向搭边，因此，三种单排样方式产

材料利用率分别为64％、64％和70％。第三种排样方式，落料时需二次送进，但材料利用率最高，为此，本实例可选用第三种排样方法。

图3-14 加固板冲压件展开图

a）材料利用率64% b）材料利用率64%

c）材料利用率70%

图3-15 加固板的排样方式

（3）冲压工序性质和工序次数的选择

冲压该零件，需要的基本工序和次数有：

（a）落料；

（b）冲孔6个；

（c）冲底部孔2个；

（d）冲孔；

（e）冲2个腰圆孔；

（f）首次弯曲成形；

（g）二次弯曲成形。

（1）工序组合及其方案比较

根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。

方案一：

（a）落料，如图3-16所示。

（b）冲壁部孔6个。

（c）冲底部两个孔、一个圆孔和两个腰圆形孔，见图3-19。

（d）首次弯曲成形，如图3-17所示。

（e）二次弯曲成形，如图3-18所示。

方案二：

（a）落料和冲2个腰圆孔。

（b）冲底部两个孔、壁部六个孔和孔。

（c）首次弯曲成形，见图3-17。

（d）二次弯曲成形，见图3-18。

方案三：

（a）落料和冲零件上的全部孔。

（c）首次弯曲成形，见图3-17。

（d）二次弯曲成形，见图3-18。

方案四：

（a）落料，见图3-16。

（b）冲底部两个孔、一个圆孔和两个腰圆形孔，见图3-19。

（c）首次弯曲成形，见图3-17。

（d）二次弯曲成形，见图3-18。

（e）冲壁部两个孔。

（f）冲另一个面壁部四个孔。

方案五：

（a）落料，见图3-16。

（b）首次弯曲成形，见图3-17。

（c）二次弯曲成形，见图3-18。

（d）冲底部两个孔和一个孔。

（e）冲腰圆孔。

（f）冲侧壁六个孔。

方案六：

（a）落料，见图3-16。

（b）冲底部两个孔、一个孔和两个腰圆孔，见图3-19。

（c）首次弯曲成形，见图3-17。

（d）二次弯曲成形，见图3-18。

（e）钻壁部六个孔。

对以上六种方案进行比较，可以看出：

方案一，从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁

力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也较方便。但是，该方案的二次弯曲均安排大冲孔以后进行，

弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。

方案二，落料和冲腰圆孔组合以及底部两个孔和壁部六个孔组合冲出，可以节省一道工序，但是模具结构比方案一复杂，同时多凸模厚板冲孔模容易磨损，刃磨次数增多，模具寿命低。二次弯曲工序均在冲孔后进行，

产生与方案一相同的缺点。

方案三，落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，可以提高和生产效率，但模具结构

复杂，且壁部六个孔处的孔边与落料外缘间距仅8mm，模壁强度较差，模具容易磨损或破坏，因此不宜采用。

方案四，壁部六个孔安排在弯曲后进行，可以提高孔距精度，保证零件质量，但是壁部冲孔的操作不便，同

时弯曲后二次冲孔的模具费用也较高。

方案五，全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、

下料操作也不方便。

方案六，情况与方案四基本相同，但壁部六个孔改为钻孔，可以保证孔间尺寸，提高了零件精度，同时可减少两套冲孔模，有利于降低零件的生产成本。缺点是增加了钻孔工序，增加工序时间。

通过以上的方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案六是比较合理的。确定了工艺方案以后，

就可以进行该方案的模具结构形式的确定，各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。

图3-16 加固板落料模

1－下模板、2－导柱、3－导套、4－卸料板、5－螺钉、

6－螺钉、7－凹模、8－上模板、9－销钉、10－挡料销、

11－螺钉、12－凸模、13－销钉、14－销钉

三. 各工序模具结构形式的确定

上面的工艺方案分析和比较中，已选用了模具种类，如选用落料模、冲孔模、首次弯曲模和二次弯曲模等，在最佳工艺方案六选定后，再确定各工序模具的具体结构形式。本实例为便于介绍和分析，在各工艺方案分析和比较时，已给出了模具的结构形式，见图3-16、17、18、19等，因此，这里不再另述。

图3-17 务轮架加固板第一次弯曲模

图3-18 备轮架支架加固板第二次弯曲模

图3-19 加固板冲孔模

1－下模板、2－导柱、3－导套、4－上模板、5、7、9－凹模、

6、8、10－凸模、11、18、20－定位销、12－垫板、

13－凸模固定板14、16、17－紧固螺钉、15－卸料板、

19－凹模固定板、21－定程柱、22－挡料销

四. 计算各工序冲压力和选择冲压设备

（1）第一道工序——落料

（a）平刃口模具冲裁时，落料力按下式计算：

将加固板毛坯的周长，厚度以及08钢材料的抗剪强度代入上式，得

为了降低落料力，改用斜刃口模具，落料力

上式中，为模具斜刃口部分长度。考虑到落料时条料容易安置和定位，模具的部分刃口可以设计成平口

的。因此，表示刃口部分的长度（如果模具刃口全部做成斜口的，则），如图3-16所示。图中

平刃口长度，

斜刃口长度，

取

则

（b）推件力

设同时梗塞在凹模内的零件数，查表系数，代入上式，得

（c）选用冲压设备

这一工序的落料力，推件力，因此，工序所需的总压力

&n,bsp; &,nbsp;

从总压力出发，应选用1000kN压力机，但是1000kN压力机的工作台，对加固板落料模尺寸偏小，不能安装，故应选择1600kN压力机。

（2）第二道工序——冲孔（图3-19）

（a）冲压两个孔，冲孔力<,/DIV>

（b）冲压孔，冲孔力

（c）腰圆孔冲孔力

（d）选用冲压设备

工序总的冲孔力

故可选用1000kN压力机。

（3）第三道工序——首次弯曲成形（图3-17）

该工序冲压力，包括自由弯曲力，校正弯曲力和压料力（或推件力）。

（a）自由弯曲力

上式中，

安全系数：

宽度：

弯曲半径：

08钢抗拉强度：

则

（b）校正弯曲力

冲压件在行程终了时受到的校正弯曲力，可按近似计算。加固板冲压件首次弯曲的投影面积查表得单位校正力，代入上式得，

（c）压料力

,

&nb,sp; &am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;am,p;nb,sp;

取系数0.5，则

（d）选择冲压设备

由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和

压料力大得多。因此，可按选择冲压设备，实际选用2500kN压力机。

（4）第四道工序——二次弯曲成形（图3-18）

该工序所需压力，有自由弯曲力、校正弯曲力和压料力等。因校正弯曲力大于自由弯曲力和压料力，且在

弯曲时这些压力不是同时产生的，故在选择冲压设备时，只需计算校正弯曲力就可以了，即。加固板零件二次弯曲的投影面积，取，代入上式，得，实际选用2500kN压力机。

五. 编写工艺文件，填写冲压工艺卡。

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