一、 零件設計任務
零件簡圖
材料：q235
材料厚度：6mm
（一）材料分析
q235是一種普通碳素。q代表的是這種材質的屈服度，後面的235，就是指這種材質的屈服值，在235mp左右。並會隨著材質的厚度的增加而使其屈服值減小。
由於含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等效能得到較好配合，用途最廣泛。
（二）、工件結構形狀
彎曲是將金屬板料毛坯、型材、棒材或管材等按照設計要求的曲率或角度成形為所需形狀零件的沖壓工序。彎曲工序在生產中應用相當普遍。零件的種類很多，如汽車上很多履蓋件，小汽車的櫃架構件，電單車上把柄，腳支架，單車上的支架構件，把柄，門扣，鐵夾等。
（三）、彎曲的基本原理
以v形板料彎曲件的彎曲變形為例進行說明。其過程為：
1、凸模運動接觸板料（毛坯）由於凸,凹模不同的接觸點力作用而產生彎短矩，在彎矩作用下發生彈性變形，產生彎曲。
2、隨著凸模繼續下行，毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸，使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少，毛坯與凹模接觸點由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。（塑變開始階段）。
3、隨著凸模的繼續下行，毛坯兩端接觸凸模斜面開始彎曲。（回彎曲階段）。
4、壓平階段，隨著凸凹模間的間隙不斷變小，板料在凸凹模間被壓平。
5、校正階段，當行程終了，對板料進行校正，使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需形狀。
（四）、彎曲件的質量分析
1、彎曲件的彎裂
彎曲件變形區外邊是拉伸區，當此區的拉應力超出材料的應力極限時（強度極限）就產生裂紋。彎曲件的相對彎曲半徑r/t越小，則變形越大，越易拉裂。
2、彎曲件的滑移
由於毛坯與模具之間磨擦的存在，當磨擦力不平衡時造成毛坯的移位，稱作滑移，使彎曲件的尺寸達不到要求：
1） 產生滑移的原因：由於兩邊磨擦力不等。
工作不對稱，毛坯兩邊與凹模接觸面不相等；凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等，半徑小，磨擦力更大；兩邊折彎的個數不一樣；v形彎曲中凹模不是中心對稱，角度小的一邊正壓力大，磨擦大； 凹模兩邊的間隙和潤滑情況不一樣。
2） 防止滑移的措施
盡可能採用對稱凹模，邊緣圓角相等，間隙均勻；採用彈性頂件裝置的模具結構；採用定位銷的模具結構。
（四）、彎曲件的工藝性
1、最小彎曲半徑：
在保證外層纖維不發生破壞的條件下，所能彎曲零件內表面的最小圓角半徑，稱作彎曲件的最小彎曲半徑，表示彎曲時的成形極限。
最小彎曲半徑的影響因素：
材料的力學效能；彎曲線的方向：由於板料的紮製造成板料效能和各項異性，紮製方向塑性較好，使彎曲的切向變形方向與紮製方向一致；板料寬度：寬度加大，最小彎曲半徑增大；板料的表面質量；彎曲角；板料的厚度。
2、彎曲件直邊高度
彎曲件的彎曲邊高度不宜太小，h>r+2t，如彎曲邊高度太小，則難以形成足夠的彎矩。
（五）、最小相對彎曲半徑
而彎曲件的相對彎曲半徑為所以在彎曲工藝時不必採取特殊工藝措施。
五、設計方案的確定
（一）、彎曲件工藝分析
該彎曲件名為壓塊，形狀對稱，尺寸無精度要求，材料是q235a，普通碳素鋼。採用復合模沖壓成形，其需要經過三道工序完成：落料、衝中間孔、復合彎曲、衝兩側孔。
落料工序已經在上道工序中衝制完成。本模具是完成1個u形和2個v形彎曲的沖壓工藝，彎曲角都是90°。
（二）、彎曲件坯料展開尺寸的計算（補充圖紙）
1、中性層的確定
由於中性層的長度在彎曲變形前後不變，其長度就是彎曲件坯料展開尺寸的長度。而欲求中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑表示。中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r、變薄係數等因素有關，在實際生產中為了使用方便，通常採用下面的經驗公式來確定中性層的位置：
式中：——中性層半徑；r——彎曲件內彎半徑；
x為中性層位移係數，其值件下表：表-2
從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為r=2mm，板料厚度t=2mm，查表-2得x=0.32，則中性層半徑為：
ρ=5+0.32*6=6.92mm
2、毛坯展開尺寸的計算
由於圓角半徑r>0.5t，所以毛坯展開長度等於彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開長度的總和，即。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分，因此
l=2*31+8+ /2(5+0.32*6)*2=91.8
（三）、彎曲力的計算與壓力機的選用
1、彎曲力的計算
彎曲力是指彎曲件在完成預定彎曲時所需要的壓力機施加的壓力，是設計沖壓工藝過程和選擇裝置的重要依據之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機械效能、彎曲方法和模具結構等多種因素有關，理論分析方法很難精確計算，在實際生產中常按經驗公式進行計算。
1）自由彎曲時的彎曲力公式
u形彎曲件
式中b——彎曲件的寬度；t——彎曲件厚度；r——內圓彎曲半徑；——彎曲材料的抗拉強度；k——安全係數，一般取1.3
2、壓力機的選用
壓力機的選取總原則：壓力機的公稱壓力必須大於彎曲時的所有工藝力之和。由於本模具採用自由彎曲和校正彎曲，所以壓力機的公稱壓力必須大於自由彎曲力與校正彎曲力之和，即。
壓力機選用還決定於壓力機的調整與板料厚度誤差的大小。
由上述可知，該彎曲件彎曲所需的壓力是72230n，查取模具設計手冊，可選取具有以下規格的壓力機，具體如下：
（四）、彎曲模工作部分尺寸設計
1、凸模圓角半徑
當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，取凸模圓角半徑等於或略小於工件內側的圓角半徑r，但不能小於材料所允許的最小彎曲半徑rmin。由前面所述，該工件的相對彎曲半徑等於最小相對彎曲半徑，那麼，凸模的圓角半徑應等於工件內側圓角半徑，即r=5mm
2、凹模圓角半徑
凹模圓角半徑的大小不會直接影響到彎曲件的圓角半徑，但是過小的凹模圓角半徑會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯如凹模困難，會擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側的圓角半徑必須相等，否則會引起板料偏移。在實際生產中通常根據材料厚度選取凹模圓角半徑：
當； ； 。
所以ra=12mm
3、凹模深度
凹模深度要適當，若過小則彎曲件兩端自由部分太長，工作回彈大，不平直；若深度過大則凹模過高，浪費模具材料並需要較大的壓力機工作行程。
對於u型彎曲件，如果彎曲件直邊較長，凹模深度可以小於工件高度，凹模深度l0值見下表：
表-4 彎曲u型件的凹模深度l0（mm）
但由於本模具原理如下圖形式：
凹模的具體尺寸見凹模零件圖。
4、凸、凹模的間隙
v形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調整壓力機的閉合高度來控制的。但在模具設計中，必須考慮到要使模具閉合時，模具的工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質量。
u形件彎曲時必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過大則回彈大，工件的形狀和尺寸
誤差增大。間隙過小會加大彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件並降低模具的壽命。u形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計算：
；式中：z/2——凸、凹模的單面間隙；t——板料厚度的基本尺寸；
△——板料厚度的正偏差；
c——根據彎曲件的高度和寬度而決定的間隙係數，其值按表4-16選取。
表-5 間隙係數c值（單位mm）
當工件精度要求較高時，間隙值應適當減小，可以取z/2=t。
查有關資料板料厚度的負偏差為 δ=0.12mm
由公式可得：ζ/2=t+δ+kt=6+ 0+0.06×6=6.36
5、u形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差
凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當工件標註外形尺寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上；當工件標註內形尺寸時，應以凸模為基準件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應根據工件尺寸、公差、回彈情況以及模具的磨損規律而定。
1）彎曲件標註外形尺寸
凹模尺寸為
凸模尺寸為（或凸模尺寸按凹模實際尺寸配製，保重單面間隙z/2）
2) 彎曲件標註內形尺寸
凸模尺寸為
凹模尺寸為 （或凹模尺寸按凸模實際尺寸配製，保重單面間隙z/2）
式中：l——u形彎曲件基本尺寸，mm；、——凸、凹模工作部分尺寸，mm；
——彎曲件公差，mm；、——凸、凹模製造公差，選用it7~it9級精度，mm；
z/2——凸、凹模單面間隙。
由彎曲件圖可以看出彎曲件標註外形尺寸，且彎曲件未標註尺寸公差，則按未按公差it14級來處理，查表得彎曲件公差δ=0.43mm，凹模製造公差，選用it8級精度=0.033mm，凸模製造公差，選用it7級精度=0.
018mm。
凹模尺寸為
凸模尺寸為
由於頂件板與凹模的配合為：0.1—0.5mm（單邊），所以
頂件板尺寸為
6、模具零件材料的選取
模具材料的選取一般原則為：要有足夠的使用效能；良好的工藝性—好的淬透性、耐回火性高、熱處理變形小；合理的經濟效能。應考慮到的因素：
模具的工作條件—受力狀態、工作溫度、腐蝕等；模具工作性質及其加工手段；模具熱處理要求等。
1）凸、凹模的常用材料及熱處理要求
表-6選取t10a為凸、凹模的材料。
7、模具零件形式的選取
1）模架的選取
初步選取滑動導向模架中的後側導柱模架，其特點是導向裝置在後側，橫向、縱向送料比較方便，但由於偏心載荷的作用將加劇導向裝置和凸、凹模之間的磨損，從而影響了模具壽命，一般用於較小的衝模。見下圖
具體尺寸如下：表-8
選取凹模邊界l=200mm，b=100mm，閉合高度h=160~190mm，上模座200*100*35，下模座200*100*40，導柱25*150，採用b型普通導柱，導套25*85*33，採用a型普通導套。導套(導柱)與上、下模座採用h7/r6配合精度。
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