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1、 弯曲模具设计 图1所示为弹簧片，材料45钢，厚度1.5mm，年产量为5万件，要求编制该零件的冲压工艺方案。1. 冲压件的工艺分析（1）.根据零件的使用条件和技术要求进行工艺分析该零件为弹簧片，以孔定位，两侧的圆弧位置是该零件的保护重点。另外该零件外观要求不高，只须平整。（2）根据零件形状、尺寸和要求进行分析 该零件端部四角为尖角，若采用落料工艺，则工艺性较差，根据该零件使用和装配情况，为了改善落料的工艺性，故将四角改为圆角，取圆角半径为2mm； 图1 弹簧片该零件“腿”较长，若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件；腰圆孔边至弯曲半径为12.5mm，大于材
2、料的厚度（1.5mm），从而腰圆孔位于变形区之外，弯曲不会引起孔变形，故该孔可在弯形前冲出。2. 确定工艺方案（1） 冲压工艺类型和工序顺序的选择冲压该零件需要的基本工序和顺序有剪裁或落料、冲腰圆孔、一次弯曲、二次弯曲。（2） 工序组合及其方案比较1弯曲变形的方法及比较该零件弯曲变形的方法可采用图2的任何一种。 a.一副模具成型 b. .两副模具成型 c两模具成型图2第一种方法：如图2（a）所示，其优点是用一副模具成形，可以提高生产效率，减少设备和操作人员。缺点是毛坯的整个面积几乎参与激烈的变形，零件表面擦伤严重，起且擦伤面积大，零件的形状和尺寸都不明确，弯曲处变薄严重，这些缺点将随零件“腿”
3、的增加和“腿”的长减少而愈加明显。第二种方法：如图2（b）所示它先用一副模具弯曲端部两角，然后在另一副模具上弯曲两“脚”的两圆弧。这明显比第一种的弯曲变形的激烈程度缓和得多，但回弹现象还是严重，且增加了模具、设备和操作人员。第三种方法：如图2（c）所示它先用一副弯曲两“脚”的两圆弧，然后在另一副模具上模具弯曲端部。这明显比第一种的弯曲变形的激烈程度缓和得多，但回弹现象还是严重，且增加了模具、设备和操作人员，模具的制造难度也较前二种方法难。2工序组合方案比较根据冲压该零件的基本工序和弯曲成形的不同方法，可以作出下列各种组合方案。方案一：落料与冲腰圆孔复合、弯曲直角与弯曲半圆弧。其优点是工序较集中
4、，占用设备和人员少，但回弹难于控制，尺寸和形状不精确，表面擦伤严重。方案二：落料与冲腰圆孔复合、弯曲直角、弯曲半圆弧。其优点是模具结构简单，投产快，但回弹还是难于控制，尺寸和形状不精确，而且工序较多，占用设备和人员较多。方案三：落料与冲腰圆孔复合、弯曲半圆弧，弯曲连续直角。其缺点是模具结构复杂，安装、调试和维修困难，制造周期长。综上所述，该零件虽然对表面外观要求不高，方案二能够满足这仪要求。其冲压工序如下：冲孔，冲废料，第一次弯曲（弯曲端部直角并弯曲两圆弧的小弧度），第二次弯曲（弯曲两圆弧）3. 工 艺 计 算（1） 计算毛坯展开尺寸毛坯展开尺寸按图3算毛坯展开长度 L=2(l1+l2+l4)
5、+l3 式中：l3 =25mm l4=2.5mm和按（）计算 图3其中，圆角半径r分别为1mm和5mm，材料厚度t=1.5mm，中性层位置系数按r/t中性层相关表查取。当r=1mm时，取=0.27，当r=5mm时，取=0.41将以上数值代入上式得 L=2(l1+l2+l4)+l3 =2+25=69.67考虑到弯曲时材料略有伸长，故取毛坯展开长度L=70mm对于精度要求较高的弯曲件，还要通过试弯后进行修正，以获得准确的展开尺寸。（2） 确定排样方案和计算材料的利用率确定排样方案根据零件的形状选用合理的方案，以降低零件的材料消耗工艺定额和提高材料的利用率。该零件采用落料与复合冲压，毛坯形状为矩形长
6、度方向和尺寸较大，为了便于送料，采用单排排样方案见图4图4弹簧片排样方案查表搭边值a和b得a=2mm，b=1.8mm确定板料规格和裁料方式根据条料的宽度尺寸，选择合适的板料规格，使剩余的边料越小越好。该零件宽度为72mm 以选择1.5mm940mm1480mm板料规格为宜。裁料方式既要考虑所选板料规格冲制零件数量，又要考虑裁料操作的方便性，该零件以纵裁下料为宜。对较为大型的零件，则着重考虑冲制零件的数量，以降低零件的冲制费用。 计算材料消耗工艺定额和材料利用率根据排料计算，一张钢板可冲制的零件数量为n=13107=1391(件) G=材料消耗工艺定额 =0.01178(kg)4. 工序冲压和选
7、择冲压设备（1） 第一道工序落料冲孔本工序冲压力包括冲裁力，卸料力和推件力，按图9的结构形式，系采用打杆在滑块快回到最高位置时将工件直接从凹模内打出，故不考虑顶件力 冲裁力 =Lt（或1.3Lt）查表取=600Mpa剪裁长度L按图8所示的尺寸计算，即L=+ 将图示尺寸代入L计算公式可得=2（68-22+12-22）+22=157（mm） =23=19（mm）因此 L=157+19=176mm将以上数值代入冲裁力计算公式可得：=Lt=1761.5600=158400（N）落料卸料力=t式中：卸料力系数，由相关表查取；=0.04 落料力（N）将数值代入卸料力公式得=0.041761.5600=63
8、36（N）冲孔推件力=n=nt式中： =0.055 n=5；将以上数值代入推件力计算公式可得：=50.055191.5600=235（N）第一倒工序总冲压力 =+=158400+6336+941 =168382N168KN选择冲压设备时着重考虑的是公称压力、装模高度、滑块行程、台面尺寸等。根据第一道工序所需的冲压力，选用公称压力为350KN的压力机就完全能够满足使用要求。查压力机相关表，选取JC23-35压力机。计算压力中心：由于工件式对称件，所以压力中心就是工件的几何中心。（2） 第二道工序一次弯形（见图4）本工序的冲压力包括预弯两角和两圆弧，校正两角及压料力等，这些力并不是同时发生或达到最
9、大值的，最初只有压弯力和预压弯力，滑块下降到一定位置时开始压弯两角，最后进行校正弯曲，故本工序最大冲压力只考虑正弯曲力和压料力。校正弯曲力 =Aq查相关表，取q=100MpaA=(30+28)12-=689.72()校正弯曲力= Aq=689.72100=68972(N)压料力为自由弯曲力的30%80%自由弯曲力 =式中：B=12 mm（弯曲件宽度）t=1.5mm（弯曲件厚度）=600Mpa（抗拉强度） r=1mm（弯曲件内弯曲半径）将以上数值代入表达式，得=6480（N）取=50%得压料力 =50%6480=3240N则第二道工序的总冲压力 =+=68972+3240=72212(N)72(
10、KN)根据第二道工序所需的冲压力，选用公称压力为JC23-35的压力机完全能够满足要求。（3） 第三道工序两次弯形（见图5）本工序仍然需要压料，故冲压力包括自由弯曲力和压料力校正弯曲力 = Aq=6.512100=7800（N）压料力 =50%=50%15600=3900（N）则第三道工序的总冲压力 =+=7800+1900=9700（N）第三道工序所需的冲压力很小，若单从这一角度考虑，所选的压力机就小，滑块行程远不能满足本工序的加工需要。该工序宜选用滑块行程较大的350KN压力机。查表取JC23-35压力机。5. 计算凸凹模刃口尺寸（1） 落料冲孔复合模本制件形状简单，可采用配作法计算。由图
11、可知，68mm、12mm、R2 由落料获得， R3由冲孔同时获得，查表，=0.170mm =0.240mm制件尺寸未标注公差，按IT14级确定公差值查表：mm、mm、当IT=14时x=0.5落料凹模尺寸 计算公式= = =落料用的凸模刃口尺寸按凹模实习尺寸配制保证，最小间隙0.170mm。冲孔凸模尺寸 = =（2） 弯曲凸凹模工作部分由于第一次弯曲是过渡尺寸，所以只计算最终弯曲。根据零件图要求，零件标注内形尺寸，查表得30mm，IT14级，=0.52，300.26mm、=IT7IT9，取IT7，=0.021。当零件标注双向偏差时，凸模计算公式 =（mm）凸、凹模间隙 Z=1.5+0.07+0.
12、081.5=1.69（mm） =0.07 ，C=0.08（查相关表）凹模尺寸按凸模尺寸配制，保证单面间隙1.69mm。6. 模具结构设计（1） 落料冲孔复合模落料凹模结构尺寸凹模厚度为 H=Kb（15mm）式中：K系数，查表取K=0.24 H=0.2468=16.32（mm） 取H=16mm凹模壁厚为 C=（1.52）H （1630mm）取 C=1.820=36（mm）得落料凹模周界尺寸LBH L=68+2C=68+236=140（mm）B=12+2C=12+236=84（mm）H=20（mm）根据冲模组合尺寸的有关标准，选择复合矩形原凹模组合尺寸 160100180230冲孔凸模结构尺寸凸模
13、长度 L=20+16+5=41mm弹簧或橡胶的选择由于这副模具所需的卸料力较大，如果选用弹簧，即使使用8个弹簧，每个弹簧所承担的负荷也将达到 =792（N）因此选用橡胶作为卸料弹性元件，确定卸料橡胶。确定橡胶的自由高度 = （=t+1=1.5+1=2.5 =5（mm）=15（mm）确定和 =（0.100.15）=0.1515=2.25（mm） =-=15-2.25=12.75（mm）确定橡胶横截面积A， A=12672（）而实际橡胶面积=18835.6 （），见设计结构图。A，满足要求。（2） 第二次弯曲模1. 凸模圆角半径r/t= 1/1.5=0.6710，不考虑回弹； =r=1（mm）2. 凹模圆角半径t2mm时，=（36）t取 =4t=41.5=6（mm）3. 弯曲凸凹模工作部分由于第一次弯曲时
