托架弯曲模具设计说明书

新余学院课程设计任务书

一、设计内容：

1、设计一幅弯曲模，完成下图托架零件（生产批量：2万件/年）的弯曲。

材料：08冷轧钢板，料厚t=1.5mm ，,其未注公差尺寸精度等级为IT14，编制冲压工艺方案并完成模具结构的设计。

托架的零件图

2．模具整体方案设计：包括零件的工艺分析、模具类型的确定、压力中心计算、毛坯尺寸计算、压力机选择等。

3．模具整装配图和模具重要零件选用与设计。

4．撰写此模具设计说明书

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前言

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性本设计是在老师的指导下，按企业里的格式及顺序进行编写的。其中的一些数据都是按照“冲压模具及设备”及“互换性与技术测量”上的表查得的标准数据，而图也是遵循“机械制图”上的标准画法画的。本设计以够用为准，着重的考虑它的应用性、实用性及综合性。本设计对冲压的工艺、模具的设计、材料的分析等都一一的进行了分析及介绍。

根据考虑合理的工艺编制、实现高速化、自动化、提高材料利用率降低材料成本等一些因素，以降低冲压的成本及模具的费用，提高效率。

根据企业要求及冲压成型工艺及模具设计的工程技术的要求，设计出企业所需要的、简单的、应用性好的模具模具及产品。

1.冲压件的工艺分析

1.1 结构工艺性分析

根据零件的结构形状和批量要求，可采用落料,冲孔,弯曲三道工序，这里只考虑弯曲工序。

1.弯曲件的形状

由冲压件给的零件图知，弯曲件的形状对称，变形区附近没有缺口，弯曲半径左右一致，偏移量较小，适合于弯曲，为了保证坯料在弯曲模内准确定位，减小在弯曲过程中坯料的偏移，尽量增添工艺孔，但本冲压件形状对称，规则，不需要工艺孔。

2. 弯曲件的相对弯曲半径

弯曲件的相对弯曲半径r/t>/t,查表5-3知08冷作硬化状态时垂直纤维方向的最小相对弯曲半径为0.4，平行纤维方向的最小相对弯曲半径为

0.8，由图纸知r=1.5,t=1.5,所以r/t=1>/t,满足要求。

3.弯曲件的弯边高度

弯曲件的弯边高度不宜过小，应满足h>r+2t,h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件，由本冲压件图知弯边高度有2种，①=14.71>4.5,10>1.5+2×1.5, ②=28.5>4.5,本冲压件满足条件，所以本冲压件适合于弯曲。

4.弯曲件的孔边距离

带孔的板料弯曲时，如果孔位于弯曲变形区，则弯曲时孔的形状会发生变形，因此必须使孔位于变形区之外，孔弯曲半径r中心的距离要满足以下关系：L≥t

由本冲压件知t=1.5mm，L=6满足≥t，

=0<1.5,故孔位于变形区域内在弯曲时易变形，所以4应在弯曲后冲裁，这样还可以保证孔距36mm的尺寸，φ10离孔距圆角变形区距离L=6mm 在弯曲变形区域外弯曲时不变形。

5. 避免弯边根部开裂

由于本冲压件结构对称，形状简单，没有局部弯曲的部分，所以不会产生弯曲根部撕裂。

6. 弯曲件的尺寸标注

弯曲件的尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排，由于本冲压件采用的是先弯曲后冲孔，所以采用，《冲压模具及设备》图5-30的第二种方法标注。

1.2 精度分析

弯曲件的精度受坏料定位、偏移、回弹、翘曲等因素的影响，弯曲件的工序数目越多，精度越低。一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度公差在15'。由本零件图知弯曲件长度未标注尺寸公差的极限偏差由《冲压模具及设备》表5-6知，，，，，由《互换性与技术测量》表

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2.3知精度等级为IT14级，孔的公差等级为IT9级，满足要求，所以适合于弯曲。

1.3 材料分析

弯曲件的材料，要求有足够的塑性，屈弹比s σ/E 和s σ/t 小。查表2-3知08的抗拉强度b σ=324～441,取b σ=330屈服点s σ=196MPa 弹性模量E=186MPa,屈弹比s σ/E=196/186=1.05,屈强比s σ/b σ=196/330=0.59,屈弹比和屈强比都足够小，所以08适合弯曲。

2.工艺方案的确定

2.1 工艺设计内容方案

1.工序类型

2.工序次数

3.工艺组合方式

1.工序类型

从零件的结构和形状可知，所需基本工序为冲孔、落料、弯曲三道工序类型。2.工序次数

由图纸知弯曲件工序次数为三次，冲孔、落料、弯曲。

3.工艺组合方式

方案一：冲φ12mm孔与落料复合→弯两外角并使两内角预弯45°→弯两内角→冲4×φ5mm孔。

方案二：冲φ12mm孔与落料复合→弯两外角→弯两内角→冲4×φ5mm孔。

方案三：冲φ12mm孔与落料复合→弯四角→冲4×φ5mm孔。

方案四：冲φ12mm孔、切断与弯两外角级进冲压→弯两内角→冲4×φ5mm孔。方案五：冲φ12mm孔、切断与弯四角级进冲压→冲4×φ5mm孔。

方案六：全部工序合并，采用带料级进冲压。

落料→冲φ20mm孔→弯两外角→弯两内角→冲4×φ5mm孔。

2.2 方案分析

方案一：优点是模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快；零件能实现校正弯曲，故回弹容易控制，尺寸和形状准确，且坯料受凸凹模的阻力小，

因而表面质量也高；除工序1以外，各工序定位基准一致且与设计基准

符合，操作也比较方便。

缺点是工序分散，需用模具、设备和操作人员较多，劳动量较大。

方案二：具有方案一的优点，但是零件回弹不容易控制，形状和尺寸不太准确，可能达不到客户要求，同时也具有方案一的缺点。

方案三：工序结构比较集中，占用设备和人员少。但弯曲摩擦大，模具寿命低，零件表面有划伤，厚度有变薄同时回弹也不易控制，尺寸和形状不太准

确。

方案四：工序集中，采用了切断冲孔与弯曲两外角同时在一副级进模上完成的工艺，便于现场管理。但模具结构复杂，制造成本高，工艺要求高，模具

维修费用昂贵。

方案五：工序比方案三方案四还集中，工艺路线短，但每道工序内容多优于方案三方案四。但模具技术含量更高，制造成本更高。

方案六：采用了工序高度集中的级进冲压方式，生产效率高，需要的人力物力都比较少。但模具的结构比较复杂，安装，调试、维修比较困难，制造周

期长，使用于大批量生产。

综上所述：方案四五要求的模具结构比较复杂，考虑到制造成本比较高，所以不

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适合本弯曲件的选用，方案六虽然生产效率高，但模具结构复杂，运作量很大，消耗的人力比较大，由于本弯曲件结构简单，所以也不适合选用，方案一比较浪费人力物力，所以也不适合于本弯曲件的选用。所以选用方案三。

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3．有关的工艺计算

3.1 排样设计

为了保证零件的精确、条料的强度和刚度， 便于手工送料，采用单排有废料排样，据《冲压工艺与模具设计》搭边a 和α 1 数值表查得：a=1.5mm ，α1=1.8mm 。

一个步距内的材料利用率；

%3.89%1006.17951.11354.786.1795%100=?--=?=

BS A η

排样图如图3-1所示：

图3-1 排样图

3.2 弯曲件的展开尺寸计算

1. 弯曲中性层位置的确定 有公式ρ＝r ＋xt

式中r —弯曲件的内弯曲半径；r=1.5 t —材料厚度；由图知t=1.5

x —中性层位移系数；由《冲压模具及设计》表5-8知x=0.32 ρ＝r ＋xt=1.5+0.32×1.5=1.98

2. 弯曲件展开尺寸计算

由于r/t=1>0.5,所以展开尺寸长度为 = + +

ρ= + +

（r+xt ）

式中L —坯料展开总长度（mm ）；α—弯曲中心角（°）

由上图知L= + + + ) ×2=(11+29+9.5+ ° °

×1.98×2)

×2=113.4344mm ≈113.4mm

3.3 计算各工序冲压力

弯曲力的计算

1.自由弯曲时的弯曲力

形件弯曲力 ac F b t 2.4B σ=

式中 F----由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力 B------弯曲件的宽度 t------弯曲件材料厚度 b σ----材料的抗拉强度 a------系数，其值见表5-11 c------系数，其值见表5-12 由图纸可知，B=32 t=1.5 查表2-3可知，取b σ =400b σ∕MPa

查表5-11可知，a=0.607～0.680，取a=0.65 查表5-12可知，取c=0.570 F=2.4Bt b σac

=2.4×32×1.5×400×0.65×0.570 =17072.64N 2.顶件力或压料力

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由于本弯曲模有顶件装置或压料装置，其顶件力 )可以近似取自由弯曲力的30％～80％，即 （ ）=（0.3～0.8）F=（0.3～0.8）17072.64=5121.79～13658.11；取15000N

工序1：（冲φ12mm 孔与落料复合） F=Lt b σ=22619.47N

工序2：弯曲力计算40KN 503225Aq 校=??==F ，60KN 1.5F F 校压力机=≥ 工序3.（4×φ5mm 孔）F=Lt b σ=9424.78N

3.4 压力中心的确定

如图3-2所示，冲压力的合力的作用点称为冲模的压力中心。冲模的压力中心应与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏斜，导致模具和压力机急剧磨损。

对于简单形状冲裁及形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形等，其冲裁时的压力中心即工件的几何中心。由于这里研究的工件为对称形式，压力中心就在φ12mm 孔上。故不需考虑不规则形状冲裁的压力中心的求法。确定了压力中心之后，在进行模具的装配时必须使模柄和压力中心在一条竖直线上，这样才不会产生弯矩，使模具磨损

图3-2 零件的压力中心

3.5 压力机标称压力的确定

本零件各工序中只有冲裁和弯曲两种冲压工艺方法，且冲压力均不太大，故均选用开式可倾式压力机，根据弯曲力小选用J23-16.其规格如下：

公称压力为160KN ，滑块行程为55mm ，滑块行程次数位 120次/min ，最大封闭高度为 220mm ，封闭高度调节量为 45mm ，滑块中心至床身距离为 160mm ，立柱距离为 220mm ，工作太尺寸前后为300mm ，左右为 450.

3.6 回弹值的确定

自由弯曲时的回弹值,由于本弯曲件r/t=1<5～8,为大变形程度，弯曲件的圆角半径回弹量很小，可以不予考虑，只需确定角度的回弹值，由《冲压模具及设备》表5-4知 =2°

3.7弯裂

最小相对弯曲半径,设中性层位置在半径为ρ=r+t/2=2.25处，且弯曲后厚度

保持不变，则R=r+t=3，且有

外==1/3,将

外

以材料断后伸长率δ代入，则

r/t转为/t,且有/t==1，

由于本弯曲件的弯曲半径大于最小弯曲半径，满足要求。

3.8 偏移

由于本弯曲件结构对称，弯曲凸凹模结构对称，产生偏移量比较小，由于本弯曲件的偏移量小，形状结构比较对称，所以在本弯曲件的中心设一个定位销。

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4. 托架弯曲模具参数计算

4.1 凸模与凹模工作部分尺寸计算

1）凸模工作部分尺寸计算

凸模圆角半径根据定义知道当弯曲件的相对弯曲半径r/t<5～８时，且不小于min r /ｔ，凸模圆角半径等于弯曲件的圆角半径。

２）凹模工作部分尺寸计算

凹模圆角半径 在生产中凹模圆角半径通常根据冲压件厚度取值mm t 5.1≤时， =（３～６）t=4.5～9。 3)凹模深度尺寸的计算

凹模深度 查表5-16知， =20mm 2、凸、凹模间隙的确定 根据公式Ｚ＝ +nt

查《冲压模具及设备》表5-17可知凸、凹模间隙系数n=0.05 所以Z=1.5+0.05?1.5=1.575。 3、凸、凹模横向尺寸 1）计算弯曲件外形尺寸

=（ Δ）

2）标注弯曲件内形尺

=（ ）

=

、 ——弯曲凸、凹模横向尺寸； 、 ——弯曲件的横向最大、最小极限尺寸；Δ——弯曲件的横向公差

、 ——弯曲凸、凹模制造公差。取凸模精度取IT9级，凹模精度取IT8级。 Z ——凸凹模单边间隙，取1.5375 25为内形尺寸，由于本弯曲件采用配作法加工，故以凸模为基准，配作凹模，间隙取在凹模上；

=（25+0.75×0.6）52.00-=25.4552.00-

=(25.45+2Z)052.0+=(25.45+2×1.5375) 052.0+=28.53052.0+

5.模具结构和模具零件的选择及确定

5.1 定位零件

1)、挡料销

根据冲裁模结构可知，固定挡料销广泛用于冲压中小型冲压件的挡料定距。所以该托板适合用固定挡料销。选用标准件GB699

2）、导料销

固定式导料销与固定式挡料销基本一样，可从标准中选用。选用GB/T7648.2-2008

5.2 卸料和出件装置

1）、卸料装置

根据冲压件图可知，采用刚性卸料装置。

2）出件装置

推件装置：根据冲裁模结构可知，采用刚性顶件装置。

5.3 模架及其零件

（1）、模架

冲裁模模架已经标准化，根据冲裁模结构可知，选用导柱模模架。由冲压件图可知，选用后侧导柱模架。

（2）、导向零件

导向零件一般都采用对上下模进行导向，以保证上模相对于下模的正常运动。导向零件有导柱、导套、导板，并都已标准化。根据冲裁模结构可知，选用A型可卸导柱，A型导套。导套型号：A25H6×90×38 GB/T2581.6 导柱型号：A25H5×180 GB/T2581.1

5.4 上下模座

设计冲模时，模座的尺寸规格一般根据模架类型和凹模周界尺寸从标准中选取。凹模尺寸：L=160mm,B=100mm模具闭合高度H=190～225mm,模架160×100GB/T2581.3,后侧导柱上模座型号为：160×100×40

后侧导柱下模座型号为：160×100×50

模座的外形尺寸根据凹模周界尺寸和安装确定，所以设计的模座必须和所选压力机工作台和滑块的有关尺寸相配合，并进行必要的校核。

上下模座的导柱与导套安装孔的位置尺寸必须一致，其孔距公差要求以下。

模座材料根据工艺要求和模座的重要性作用，一般选用HT200或HT250.也可选用Q235或Q255.

5.5 其它支撑和固定零件

（1）、模柄

模柄的结构形式较多，并已标准化。根据模具大小、上模结构、模架类型及精度等确定模柄的结构类型，选用压入式模柄，生产中最常用。选用GB700. （2）、凸模固定板，垫板及导料板

凸模固定板和垫板的轮廓形状及尺寸均已标准化，可根据上述尺寸确定原则，凸模固定板厚度为10mm，垫板厚度为6mm。导料板厚度为4.5mm。从相应标准中选用。垫板选用GB699

5.6紧固件

冲模中用到的紧固件主要是螺钉和销钉，螺钉和销钉都以标准化。模具设计时，螺钉和销钉的选用应注意以下几点:

1)、同一组合中，螺钉的数量一般不少于3颗。

2）、螺钉和销钉的规格应根据冲压工艺大小和凹模厚度等条件确定。

3）、螺钉之间，螺钉与销钉之间的距离，螺钉、销钉距凹模刃口及外边缘的距离，均不宜过小。

4）、各被联接件的销孔应配合加工，以保证位置精度。

综上所述：螺钉选用4×GB/T70-2000,销钉选用5×GB/T199-2000.

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6.绘图6.1 零件图

（1）.弯曲凸模零件图

（2）.弯曲凹模零件图

6.2 装配图

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7.模具的工作原理及使用说明

7.1 工作原理

模具由上模座、凸模、凸模固定板、凸模垫板、销钉、螺钉、凹模、凹模垫板、顶件块、推杆、下模座、紧固螺钉等组成。模具的工作过程：开启模具后，将板料放在凹模上，通过定位销可靠定位，并通过顶板上定位销与板件上的中间孔配合固定，防止在弯曲时板件移动，凸模下行完成弯曲工艺。当行程终了时，凸模回程，顶料件将弯曲件顶出，完成一个工作流程。

7.2 生产注意事项

1、模具的安装和搬运冲模的使用寿命、工作安全和冲件质量等与冲模的正确安装有着极大的关系。

1）冲模应正确安装在压力机上，使模具上下部分不发生偏斜和位移，这样可以保证模具有较高的准确性，避免产生废品。而且可保证模具寿命。

2）模具安装时，将带有导向的模具，上下应同时搬到工作台面上。由于大型模具在工作台面上不便移动，应按材料的送料方向、产品的取出方式、气垫顶杆孔的位置等尽量准确定位。先固定上模，然后根据上模的位置固定下模。

3）固定上模的方法有压板压紧、螺钉紧固、燕尾槽配合和模柄固定等。对中小型模具，最常用的方法是模柄固定。模柄装入曲柄压力机模柄孔后，采用模柄夹持器来固定。夹紧模柄时，旋紧夹持器上两螺母，再用方头螺钉顶紧模柄。4）凡大型模具用模柄固定时，为增强固定的可靠性，制成带固定斜面的模柄把用固定螺钉紧固，或模具的上模座用吊挂螺丝安装。

5）当模柄外形尺寸大小模柄孔尺寸时，禁止用随意能够得到的铁块、铁片等杂物作为衬垫，必须采用专门的开口衬套或对开衬套。

6）固定下模的方法主要有螺钉固定和压板固定。螺钉固定准确可靠，但增加了冲模制造工时，且装拆冲模也不方便，适用于大、中型冲模。特别注意的是在安装下模座时，不要将废料孔堵住。

7）在冲压生产过程中，由于压力机的振动，可能引起固定冲模的坚固零件松动，操作者必须随时注意和检查各紧固零件的工作情况。

8）对于笨重的冲模，为了便于安装和搬运，应设置起重吊钩，通常采用螺栓吊钩或焊接吊钩等.

2、模具的使用注意事项

1）、使用模具前，应检查模具是否完好，所用的模具名称、编号和基本结构是否与工艺规程一致。有导向装置的模具，检查其润滑是否良好。并清除模具表面油污、赃物。

2）、冲压用毛坯表面要洁净，并均匀涂抹润滑剂。

3）、定期检查压力机，保证其精度和完好状态。

4）、定期进行维护性修理。

3、压力机应具有安全保护装置压力机安全装置应具有下列各项中的某一项功能，以杜绝人身事故的发生。

1）压力机滑块运行期间，人体的任一部分不会进入危险区。

2）滑块下行程时，当人体的任一部分进入危险区之前，滑块能停止下行程或停于下死点之前。3）滑块下行程时，能将进入危险区的人体某一部分推出。

4）滑块下行程时，能将进入危险区的操作者手臂拉出。

5）当操作者双手脱离启动离合器的操纵按钮（或操纵手柄）后，直到伸进危险区之前，滑块能停止下行程或停于下死点之前。

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8.设计小结

通过这次托架弯曲模具的设计，让我收获了很多并且对自己的专业有了比较深刻的了解。首先，由于这个设计需要自己思考完成，让我真正了解了模具的结构、设计和制造。其次，在完成这个设计的过程中碰到实在不能解决的问题，和老师、同学研究解决，让自己理解到了团结的含义。其次，由于模具行业的快速发展，许多问题用原有的资料已不能解决，我们就上网查询相关的信息，让我学会了如何利用网络资源。如果有时间也可以自己到企业去体验一下，锻炼一下自己。

在设计的过程当中我也碰到不少问题。弯曲件的回弹值不易控制，弯曲时要设计的模具比较复杂，感觉速度还是不够快，还你是很熟练，在接下来的下半学期里，我将加强自己对基础知识的消化，争取能够又快又好地完成设计。我相信在老师和同学们的帮助下，我对自己的非常有信心，一定能够学好冲压模具这科重要的专业课。学好冲压模具，对自己今后的发展打下坚实的基础，这将是我人生的有一个起点。