L型弯曲件课程设计(共31页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上学 号_0910121083_ 课程设计课 题 塑性成形工艺（冲压）课程设计 学生姓名 徐 松 系 别 机械工程系 专业班级 09材料成型及控制工程1班 指导教师 刘 建 二0 一 二 年 五 月专心-专注-专业目 录摘 要第第001222334677 5.3.2压力机的选择.190034567L型弯曲件冲压工艺课程设计 摘 要 随着社会的发展，弯曲件的运用也日渐广泛，本次课程设计的主要任务就是设计L型弯曲件的冲压工艺，其具有很重要的意义，首先，好的冲压工艺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，所以本次课程设计十分必要；其次，通过本次课程

2、设计使自己掌握了常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，加深了自己对专业知识的理解和掌握，培养了自己查阅资料、运用软件制图以及团队协作等各方面的能力；最后，此次课程设计，让我发现了自己的不足，使自己在以后的学习生活中，有机会完善自己，为以后的学习和工作打下了坚实的基础。 本次课程设计从对零件的工艺性能分析，生产方案的制定及模具结构的确定，到冲压工艺的主要计算（包括弯曲件展开尺寸的计算、排样的分析及材料的利用率、压力中心的确定、凸模与凹模刃口尺寸的计算、冲压工艺的计算、冲压设备的选择），弯曲工艺主要计算（主要包括弯曲工序的计算和设备的选择、弯曲回弹值的计算、弯曲模具工作零件刃口尺寸的计算、

3、模具工作零件的结构的确定）等方面进行设计。经过分析计算，最终确定采用级进模和弯曲模的生产方案，采用少废料排样法，材料利用率为84.2%，冲裁部分选择开式双柱可倾压力机，型号为J23-63，弯曲部分初选压力机采用开式双柱可倾压力机，型号为J23-16。 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，其具有很大的发展前景，L型弯曲件的应用也会越来越广，因此，今后冲压工艺设计应当朝着更高效率、更高精度、更长寿命、更大效益的方向发展。此次课程设计，我学到了很多，为以后的学习工作打下了坚实的基础，相信自己以后会做得更好。关键词：冲压工艺；L形弯曲件；弯曲模；级进模；排样 第一

4、章 概述1.1冲压的概念冲压是利用安装在冲床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这种加工方法。1.2冲压的特点冲压生产靠模具和压力机完成加工过程，与其他加工方法相比，它具有以下优点：（1） 冲压件尺寸精度由模具来保证，具有一模一样的特征，所以质量稳定，互换性好。（2） 由于利用模具加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的，壁薄、重量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。（3） 适合于批量生产。（4） 冲压加工不会产生大量切削金属,节约材料。同时，冲压加工也存在以下缺点：（1） 冲压加工中模具的制造周期比较长、成本比较高

5、。（2） 冲压加工时会产生比较大的噪声和振动。（3） 不适用于单件小批量生产。1.3冲压工序的分类冲压工艺分为分离工序与成形工序两大类，每一类中又包括许多不同的工序。分离工序是指坯料在冲压力的作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序又可分为落料、冲孔、剪切等。成形工序是指坯料在冲压力的作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度冲压件的加工工序。在实际生产中，为了提高生产效率和产品质量，往往以复合工序的形式出现。1.4冲压的现状随着近代工业的发展，冲压技术得到迅速发展。我国冲压技术落后、经济效益低。主要

6、是因为冲压基础理论与成形工艺落后；模具标准化程度低；模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后；模具专业化水平低。所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。1.5冲压技术的发展趋势冲压技术发展趋势：冲压模具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。1.6 本设计的目的

7、及意义 目的：冲压课程设计是让学生熟悉所学知识，掌握冷冲压成形的基本原理；掌握冲压工艺过程设计；能够综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题；能够合理选用冲压设备。课程设计是锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。 意义：本次课程设计具有重要的意义。首先，好的冲压工艺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，所以本次课程设计十分必要；其次，通过本次课程设计使自己掌握了常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，加深了自己对专业知识的理解和掌握，培养了自己查阅资料、运用软件制图以及团队协作等各方面的能力；最后，此次课程设计，让我发现了

8、自己的不足，使自己在以后的学习生活中，有机会完善自己，为以后的学习和工作打下了坚实的基础。 第二章 冲压工艺性分析设计任务工件名称：L型件 材料：Q235 材厚：3mm图2-1工件零件图2.1冲压材料分析 冲压材料为Q235，属于碳素结构钢，其性能参数查表2-1可知：抗剪强度310380MPa，屈服强度MPa，抗拉强度380470MPa，伸长率为21%25%。强度不高，塑性良好，冲压工艺性好，适合进行冲压加工。表2-1 部分碳素钢抗剪性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（MP）抗拉强度(MP)伸长率(%)屈服强度(MP)普通碳素钢Q195未退火2603203204002833200Q235未退火3

9、103803804702125240Q275未退火40050050062015192802.2结构形状分析该工件是L形弯曲件，弯角是直角，工件结构对称，形状简单，孔为直径为20mm的圆孔，故符此形状方面的要求。 为了便于模具加工，冲裁件转角处应该尽量避免尖角，而以圆弧过度，从而减少冲压时候的开裂以及冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。一般冲裁件的圆角半径R应大于或等于板厚t的一半，即R0.5t。本次设计的工件，圆角半径R=30.5t=1.5，故冲裁件的尺寸满足要求。 在直角弯曲时，为了使弯曲过程中能产生足够的弯矩，保证弯曲件的直边平直，必须使弯曲件的直边高度H2t，本次设计的工件的直边高度为30mm

10、，故满足要求。 对于带孔的弯曲件，为了防止预先冲好的位于弯曲变形区附近的孔由于弯曲过程中材料的塑性流动产生变形，孔的位置应处于弯曲变形区外。孔边至弯曲半径r中心的距离L材料厚度有关，一般应满足一下条件：当t0.5t=1.5mm的弯曲件计算方法进行计算。可将工件分为如图4-1中的直边段L1，L2，L3三段。图4-1 L型弯曲件零件图 （1） 直边段的长度、分别为 mm mm （2）圆角段为 因为,所以该圆角是属于有圆角弯曲，可根据中性层长度不变原理计算，中性层位移系数表如表4-1所示 表4-1 中性层位移系数x值r/t0.10.20.30.40.50.60.70.81.01.2x0.210.22

11、0.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.52.02.53.04.05.06.07.08.0x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5查表4-1可得中性层位移系数则mm (3)弯曲毛坯展开总长度为：mm 由于采用的是IT14级,公差为0.87mm，故长度尺寸为mm。4.2弯曲回弹 因为相对弯曲半径较大，属于大变形程度，圆角回弹值小，不必计算，且制件精度要求不高，制件卸载后的回弹可通过设置压料装置予以减小，制件卸载后可以符合精度要求。4.3弯曲模刃口尺寸的计算4.3.1凸模与凹模的圆角半径和凹模深度（1）凸模圆角半径 当弯曲

12、件的弯曲半径不小于时，凸模的圆角半径一般取弯曲件的圆角半径。如因弯曲件结构需要，出现弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径(r,然后经整形工序达到所需的弯曲半径。当弯曲件的弯曲半径较大、精度要求较高时，还应考虑工件的回弹，凸模的圆角半径应作相应的修正。 由于该工件的弯曲半径，故凸模圆角半径可取弯曲件的内弯曲半径r=3mm。（2）凹模圆角半径凹模圆角半径rd的大小对弯曲力和工件质量均有影响。凹模圆角半径rd过小，坯料弯曲时进入凹模的阻力增大，工件表面产生擦伤甚至压痕。凹模圆角半径过大，影响坯料定位的准确性。凹模两边的圆角半径应一致，以免弯曲时工件产生偏移。在生产中，凹模圆角半径rd一般取决于弯曲件材料

13、的厚度t：当mm时，当mm时，当 mm时，又材料的t=3mm，故mm。 （3）凹模深度 凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才能直边全部进入凹模内，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。 弯曲u形件的凹模深度可由表4-2查得，如下表所示表4-2 弯曲u形件的凹模深度L (mm)弯曲件边长L材料厚度t4h

14、hh10252550507575100100150202227323710151520202525303035222732374215253035403237424730354050查表4-2，选凹模深度25mm4.3.3弯曲模凸模和凹模的间隙弯曲时，弯曲模之间必须选择适当的间隙。凸模与凹模之间的间隙对弯曲件的质量和弯曲力有很大的影响。间隙值过大则弯曲件回弹增加，降低零件的制造精度。间隙值过小，弯曲力增大，同时零件直边的料厚减薄和出现划痕，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

15、取小些，硬材料则应取大些。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Z可按下式计算： （4-1）式中 Z弯曲凹、凸模的单面间隙，mm； T材料厚度的基本尺寸（或中间尺寸），mm； n间隙系数。材料的弯曲系数可由表4-3查得，如下表所示 表4-3 弯曲系数n (mm)弯曲件高度H材料厚度t0.50.522447.52H100.050.050.04-0.100.100.08-200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.10

16、0.060.06750.100.070.050.050.200.150.100.100.08100-0.070.050.050.05-0.150.100.08150-0.100.070.05-0.200.150.100.10200-0.100.070.07-0.200.150.150.10查表4-3，取间隙系数n=0.04将各个数据代入式（4-1）中，得： mm4.4弯曲力计算及压力机的选择4.4.1弯曲力的计算 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，在生产中均采用

17、经验公式估算弯曲力。L形弯曲件是在自由弯曲阶段相当于弯曲U形件的一半，而且应设置压料装置，所以可近似地取弯曲力为 （4-2）其中：弯曲力 压料力弯曲公式计算公式式中-自由弯曲力(N)-校正弯曲力(N)-顶件力（或压料力）(N)K-安全系数，一般可取1.3b-弯曲线长度（mm）t-料厚（mm）-材料的抗拉强度（MPa）R-弯曲半径（mm）A-校正部分的阴影面积（mm）P-单位校正力（MPa）V行弯曲自由弯曲校正弯曲U形弯曲自由弯曲弹性卸料弯曲（0.30.8）弹性卸料校正弯曲由表可知，U形件弯曲时的自由弯曲力 （4-3）式中，K为安全系数，取1.3 =420Mpa,为弯曲材料的抗拉强度 t为弯曲件

18、的厚度，t=3mmB为弯曲件的宽度，B=30mmr为内圆弯曲半径（等于凸模圆角半径），r=3mm将数据代入式4-3中计算，可得：=17199N对设置压料装置的弯曲模，其压料力也要由压力机滑块承担，=（0.30.8）,这里取=0.5。将数据代入，求得：=8599.5N将、代入式（4-2）得： =12899N4.4.2压力机的选择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

19、留出较大的安全范围。自由弯曲时，有上述计算可知，总的冲压工艺压力为：= FL=12899N1.3 则代入数据可得：16768.7N 选取的开式双柱可倾压力机J23-16的参数如下：型号：J23-16;滑块行程次数：120/min;滑块行程：55mm;公称压力：160KN;最大闭合高度：220mm;闭合高度调节量：45mm;床身最大倾角：;工作台尺寸：300mm450mm;模柄孔尺寸：. 第五章 冲压工艺的设计与计算5.1排样 各种排样方式的比较如下表所示表5-1 排样方式的比较排样方式产品质量模具强度材料利用率选择原则有废料排样最高最高最低常用形式，优先采用少废料排样较高较高用于产品外形比较规

20、则、质量要求较低的情况无废料排样最低最高用于产品外形比较规则、质量要求较低的情况直排常用形式，优先采用斜排高对于具有一定形状和尺寸的产品，如果采用斜排方式能够提高材料利用率，或改善冲压变形条件，应考虑斜排多排高对于具有一定形状和尺寸的产品，如果采用多排方式能够提高材料利用率，或改善冲压变形条件，应考虑多排对排高对于具有一定形状和尺寸的产品，如果采用对排方式能够提高材料利用率，或改善冲压变形条件，并且操作方便，应考虑对排混排高对于材料牌号、厚度相同，生产批量相同（或成倍数），具有一定形状和尺寸的多个产品，如果采用混排方式能够提高材料利用率，或减少冲压工序总数，并且操作简便，应考虑混排 分析表5-

21、1和本次设计生产的零件是小批量生产，采用的是级进模，根据零件的尺寸要求，选择少废料直排的排样方式。5.1.1搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边太小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。合理的搭边值可由表5-2查得，如下表所示 5-2 合理的搭边值表 (mm)料厚t人工送料自动送料圆形非圆形反复送料11.51.521.5322.521221.52.523.52.532232.523

22、2.543.53.533432.53.53544345435465545654657665由上图4-1和表4-1可知，由于选择的手动送料，故取搭边值=3mm，=2.5mm。5.1.2步距的确定步距是指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值。步距可定义为 (5-1)式中，S冲裁步距理论公差为0，mm； b沿条料送进方向，弯曲件的宽度，mm; 沿送进方向的搭边值，mm；步距为 =30+2.5=32.5mm5.1.3 条料的规格1） 条料的宽度的确定：有测压装置的模具，条料能始终沿基准导料送料，条料宽度B按下列公式计算 调料宽度： (5-2)式中，条料宽度

23、，mm； l为冲裁件垂直于送料方向的尺寸，mm； 搭边值，mm； 条料宽度偏差，mm，其值可查下列表5-3； 表5-3 条料宽度偏差 (mm)条料宽度B材料厚度t011223350500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3查上表数据可得条料宽度偏差=0.7mm.故条料宽度 2）条料的长度L可根据确定： (5-3) 式中，L条料的长度，mm； n一根条料上可冲裁零件的个数，个； b 冲裁件的最大尺寸，mm；由于冲裁件的个数未知，可假设一根条料班上可冲裁零件个数为30个，

24、则条料的长度为 mm 5.1.4 材料利用率计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。一个步距内的材料利用率可用下式表示： (5-4)式中， 一个步距内冲裁件的实际面积,； B条料宽度,mm； S步距,mm。其中计算实际面积的公式如下 (5-5)式中，R冲裁件中冲孔圆半径，mm则可知一个步距内冲裁件的实际面积为 =3026由上式可得一个步距内的材料利用率 若考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率为 (5-6) 式中， n一一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数目； 一个冲裁件的实际面积,； B板料（或带料、条

25、料）宽度,mm； L板料（或带料、条料）长度,mm。这里一个冲裁件的实际面积即等于个步距内冲裁件的实际面积 则一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率为 图5-1 详细的排样图5.2 压力中心的确定 模具压力中心是指冲压力合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。冲裁形状对称时，其压力中心位于冲裁件轮廓图形的中心。 多模压力中心计算公式： （5-7） （5-8）式中，分别为每个孔的压力中心坐标，分别为各个空的周长，为压力中心。

26、由图可知矩形的压力中心在它的对称中心上为，圆孔的压力中心在它的圆心上为。所以压力中心为故冲裁的压力中心为图5-2 压力中心示意图5.3冲压力计算与压力机选择5.3.1冲压力的计算（1）冲裁力的计算 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，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。用一般平刃冲裁时，其冲裁力F一般按下列公式计算： （5-9）式中，冲裁力，N； 冲裁周边长度，mm； 材料厚度，mm； 材料剪切强度，MPa；可由表5-7查得 安全系数。系数K是考虑到实际生

27、产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取。 5-4 冲压常用黑色金属材料（部分）的力学性能材料名称牌号材料状态力学性能抗剪强度抗拉强度屈服点伸长率普通碳素结构钢Q195未退火2553143153901952833Q2353033723754602352631Q2753924904906102751520碳素结构钢08F退火23031027538018027300826036021541020027202804003555002502435400520490635320194544056053068536015 查表5-4可得，故取最

28、大值372MPa。又因为 故冲裁力 （2）卸料力、推件力、顶件力的计算1）卸料力卸下包在凸模上材料所需的力叫卸料力，其计算公式为 （5-10） 2）推件力 顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需要的力叫做推件力，其计算公式为 （5-11） 3）顶件力 逆着冲裁件方向顶出卡在凹模里的材料所需要的力一般叫做顶件力，其计算公式为 （5-12） 式中，分别为卸料力、推件力、顶件力系数，见表5-5 同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数； 凹模洞口的直壁高度，mm； 材料厚度，mm。表5-5 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚(mm)钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.

29、0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铅、铝合金0.0250.080.030.07纯铜、黄铜0.020.060.030.09凹模孔口形式及主要参数如表5-6所示 表5-6 凹模孔口形式及主要参数 材料厚度(mm)刃口高度(mm)0.50.5.01.02.52.56.06.0 由于采用级进模刚性卸料装置、下出料方式，故不需要计算顶件力，查表可知取 所以 故推料力 故卸料力 由于采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，故冲压力 （5-13）故：5.3.2压力机的选择压力机的公称压力必须大于或等于总冲压力，即