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1、湖南科技大学目录第一章 概述11.1设计的目的11.2设计要求11.3模具设计的意义1第二章 冲压件的工艺分析22.1模具设计的内容22.2弯曲件的质量分析32.3弯曲件的工艺性6第三章 设计方案的确定73.1弯曲件坯料展开尺寸的计算73.2弯曲力的计算与压力机的选用83.3弯曲模工作部分尺寸设计93.4模具零件材料的选取133.5模具零件形式的选取13第四章 模具的工作原理及生产注意事项174.1工作原理174.2生产注意事项17第五章 总结19第一章 概述1.1设计的目的课程设计是冲压模具课程设计重要的综合性与实践性教学环节。课程设计的基本目标是：（1）综合运用冲压模具设计、机械制图、公差
2、与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等先修课程的知识，分析和解决冲压模具设计过程中遇到的问题，进一步加深对所学知识的理解；（2）通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。（3）通过计算绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行冲压模具设计技能训练，为此后的模具设计及其机械设计打下良好的基础。1.2设计要求详尽的设计计算说明书1份、工作零件图2张、模具装配图1份。1.3模具设计的意义冲压成形/塑料成型工艺与模具设计是机制专业的专业基础课程。通过模具的课程设计使学生加强对课程知识的理解，在掌握
3、材料特性的基础上掌握金属成形工艺和塑件成型工艺，掌握一般模具的基本构成和设计方法，为学生的进一步发展打下坚实的理论、实践基础。第二章 冲压件的工艺分析2.1模具设计的内容设计一副如下图2.1所示弯曲件的成形模具：图2.1 弯曲件2.2弯曲件的质量分析该弯曲件名为压块，形状对称，尺寸无精度要求，材料是Q345，低合金钢。采用复合模冲压成形，本模具是完成1个U形和2个V形弯曲的冲压工艺，弯曲角都是90。在实际生产中，弯曲件的质量主要受回弹、滑移、弯裂等因素的影响，重点介绍回弹因素，具体如下。2.2.1弯曲件的回弹回弹常温下的塑性弯曲和其它塑性变形一样，在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两
4、部分组成。当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳（简称回弹）。弯曲件的回弹现象通常表现为两种形式：一是弯曲半径的改变，由回弹前弯曲半径r0变为回弹后的 r1。二是弯曲中心角变变，由回弹前弯曲中心角度0（凸模的中心角度）变为回弹后的工件实际中心角度1。2.2.2影响回弹的主要因素1）材料的力学性能金属材料的变形特点与材料的屈服强度成正比，与弹性模数E成反比，即材料的屈服强度s越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳越大。2）相对弯曲半径
5、rt相对弯曲半径rt越大，板料的弯曲变形程度越小，在板料中性层两侧的纯弹性变形区增加越多，塑性变形区中的弹性变形所占的比例同时也增大。故相对弯曲半径rt越小，则回弹也越小。3）弯曲中心角4）弯曲方式及弯曲模板料弯曲方式有自由弯曲和校正弯曲。在无底的凹模中自由弯曲时，回弹大；在有底的凹模内作校正弯曲时，回弹值小。原因是：校正弯曲力较大，可改变弯曲件变形区的应力状态，增加圆角处的塑性变形程度。5）弯曲件形状工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，各部分的回弹值相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹
6、角减小。 如形件的回弹值比U形件小，U形件又比V形件小。6）模具间隙在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。2.2.3减少回弹的措施1）选用合适的弯曲材料在满足弯曲件使用要求的条件下，尽可能选用弹性模量E大、屈服极限s小、加工硬化指数n小、机械性能较稳定的材料，以减少回弹。2）改进弯曲工艺（1）采用热处理工艺 对一些硬材料和已经冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理，降低其硬度以减少弯曲时的回弹，待弯曲后再淬硬 。在条件允许的情况下，甚至可使用加热弯曲。 （2）增加校正工序运用校正弯曲工序，对弯曲件施加较大的校正压力，可以改变其变形区的应力应变状态，以减
7、少回弹量。通常，当弯曲变形区材料的校正压缩量为板厚的2%5% 时，就可以得到较好的效果。（3）采用拉弯工艺3）改进零件的结构设计在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难。4）改进模具结构（1）补偿法利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量。（2）校正法当材料厚度在 0.8mm 以上，塑性比较好，而且弯曲圆角半径不大时，可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变 ），从而使内外侧回弹趋势相互抵消。
8、（3）采用聚氨酯弯曲模利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲，弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹 。2.2.4回弹值的确定1）小变形（r/t10）自由弯曲时的凸模弯曲角 和凸模圆角半径；式中：凸模圆角半径； r弯曲件圆角半径；弯曲件弯曲角； 凸模弯曲角；材料屈服点； E材料弹性模量； t板料厚度；2）大变形（r/tR+2t，如弯曲边高度太小，则难以形成足够的弯矩。第三章 设计方案的确定3.1弯曲件坯料展开尺寸的计算3.1.1中性层的确定由于中性层的长度在弯曲变形前后不变，其长度就是弯曲件坯料展开尺寸的
9、长度。而欲求中性层长度就必须找到其位置，用曲率半径表示。中性层位置与板料厚度t、弯曲半径r、变薄系数等因素有关，在实际生产中为了使用方便，通常采用下面的经验公式来确定中性层的位置： 式中：中性层半径；r弯曲件内弯半径；x为中性层位移系数，其值件下表：表3.1r/tx3.00.464.00.485.00.5从弯曲件图可以看到：圆角半径都为r=5mm，板料厚度t=1mm，查表3.1得x=0.5，则中性层半径为：3.1.2毛坯展开尺寸的计算由于圆角半径r0.5t，所以毛坯展开长度等于弯曲件直线部分长度与弯曲部分中性层展开长度的总和，即。弯曲件有5段直线部分和4段弯曲部分，因此3.2弯曲力的计算与压力
10、机的选用3.2.1弯曲力的计算弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力，是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机械性能、弯曲方法和模具结构等多种因素有关，理论分析方法很难精确计算，在实际生产中常按经验公式进行计算。1）自由弯曲时的弯曲力公式V形弯曲件： ； U形弯曲件：；式中：、自由弯曲力；B弯曲件的宽度；t弯曲件厚度；r内圆弯曲半径；弯曲材料的抗拉强度；K安全系数，一般取1.3。2）、校正弯曲力公式式中：校正力；单位面积上的校正力，Mpa；A弯曲件被校正部分的投影面积，mm2。3）计算本弯曲件弯曲部分，其中两处V形弯曲，一处U形弯
11、曲。Q345的MPV形弯曲力：U形弯曲力：总弯曲力：校正弯曲力：；弯曲件被校正部分的投影面积自由弯曲力与校正弯曲力之和：3.2.2压力机的选用压力机的选取总原则：压力机的公称压力必须大于弯曲时的所有工艺力之和。由于本模具采用自由弯曲和校正弯曲，所以压力机的公称压力必须大于自由弯曲力与校正弯曲力之和，即。压力机选用还决定于压力机的调整与板料厚度误差的大小。由上述可知，该弯曲件弯曲所需的压力是145245.8N，查取模具设计手册，可选取具有以下规格的压力机，具体如下表3.2：表3.2 压力机参数型号公称压力滑块行程行程次数最大闭合高度闭合高度调节量工作台尺寸垫板尺寸模柄孔尺寸J11-50160KN50mm150次/min220mm45mm前后300mm，左右450mm厚度40mm，孔径210mm直径40mm，深度60mm3.3弯曲模工作部分尺寸设计3.3.1凸模圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，取凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径rmin。那么，凸模的圆角半径应等于工件内侧圆角半径，即。3.3.2凹模圆角半径凹模圆角半径的大小不会直接影响到弯曲件的圆角半径，但是过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小毛坯如凹模困难，会擦伤毛坯表面。另外，凹模两侧的圆角半径必须相等，否则会引起板
