模具設計例項------u形彎曲件模具設計
（一）零件工藝性分析（圖1）
工件圖為圖15所示活接叉彎曲件，材料45鋼，料厚3mm。其工藝性分析內容如下：
1.材料分析
45鋼為優質碳素結構鋼，具有良好的彎曲成形效能。
2.結構分析
零件結構簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利。可查得此材料所允許的最小彎曲半徑，而零件彎曲半徑，故不會彎裂。另外，零件上的孔位於彎曲變形區之外，所以彎曲時孔不會變形，可以先沖孔後彎曲。
計算零件相對彎曲半徑，解除安裝後彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮，而彎曲中心角發生了變化，採用校正彎曲來控制角度回彈。
3.精度分析
零件上只有1個尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求屬於it14，其餘未注公差尺寸也均按it14選取，所以普通彎曲和衝裁即可滿足零件的精度要求。
4.結論：由以上分析可知，該零件沖壓工藝性良好，可以衝裁和彎曲。
（二）工藝方案的確定
零件為u形彎曲件，該零件的生產包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序，可有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，後沖孔，再彎曲。採用三套單工序模生產。
方案二：落料—沖孔復合沖壓，再彎曲。採用復合模和單工序彎曲模生產。
方案三：沖孔—落料連續沖壓，再彎曲。採用連續模和單工序彎曲模生產。
方案一模具結構簡單，但需三道工序三副模具，生產效率較低。
方案二需兩副模具，且用復合模生產的沖壓件形位精度和尺寸精度易保證，生產效率較高。但由於該零件的孔邊距為4.75mm，小於凸凹模允許的最小壁厚6.7mm，故不宜採用復合沖壓工序。
方案三也需兩副模具，生產效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需在模具上設定導正銷導正，故其模具製造、安裝較復合模略複雜。
通過對上述三種方案的綜合分析比較，該件的沖壓生產採用方案三為佳。
（三）零件工藝計算
1.彎曲工藝計算
（1） （1）毛坯尺寸計算
（圖2）
對於有圓角半徑的彎曲件，由於變薄不嚴重，按中性層展開的原理，坯料總長度應等於彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，可查得中性層位移係數，所以坯料展開長度為
由於零件寬度尺寸為18mm，故毛坯尺寸應為64mm×18mm。彎曲件平面展開圖見圖16，兩孔中心距為46mm。
（2）彎曲力計算
彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機的重要依據。該零件是校正彎曲，校正彎曲時的彎曲力和頂件力為
對於校正彎曲，由於校正彎曲力比頂件力大得多，故一般可以忽略，即
≥生產中為安全，取≥，根據壓彎力大小，初選裝置為jh23—25。
2.沖孔落料連續模工藝計算
（1）刃口尺寸計算
由圖3-2可知，該零件屬於一般沖孔、落料件。根據零件形狀特點，衝裁模的凸、凹模採用分開加工方法製造。尺寸18mm、r9mm由落料獲得，2×φ8.
5mm和46±0.31mm由沖孔同時獲得。查得凸、凹模最小間隙，最大間隙，所以。
按照模具製造精度高於衝裁件精度3～4級的原則，設凸、凹模按it8製造，落料尺寸，凸、凹模製造公差，磨損係數取0.75。沖孔尺寸，凸、凹模製造公差，磨損係數取0.
5。根據衝裁凸、凹模刃口尺寸計算公式進行如下計算：
落料尺寸，
校核不等式≤，代入資料得。說明所取的與合適，考慮零件要求和模具製造情況，可適當放大製造公差為
將已知和查表的資料代入公式得
故落料凸模和凹模最終刃口尺寸為：，。
落料r9mm，屬於半邊磨損尺寸。由於是圓弧曲線，應該與落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取為
沖孔：校核，代入資料得：。說明所取的與合適，考慮零件要求和模具製造情況，可適當放大製造公差為：， 。
將已知和查表的資料代入公式得
故沖孔凸模和凹模最終刃口尺寸為：，。
孔心距46±0.31mm
因為兩個孔同時衝出，所以凹模型孔中心距為
（2） 排樣計算
（圖3）
分析零件形狀應採用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有如圖17所示兩種。
比較方案a和方案b，方案a是少廢料排樣，顯然材料利用率高，但因條料本身的剪板公差以及條料的定位誤差影響，工件精度不易保證，且模具壽命低，操作不便，排樣不適合連續模，所以選擇方案b。同時，考慮凹模刃口強度，其中間還需留一空工位。現選用規格為3mm×1000mm×1500mm的鋼板，則需計算採用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數。
經查得零件之間的搭邊值，零件與條料側邊之間的搭邊值，條料與導料板之間的間隙值，則條料寬度為
步距由於彎曲件裁板時應考慮纖維方向，所以只能採用橫裁。即裁成寬71.5mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個數為
計算每個零件的面積，則材料利用率為。排樣圖如圖18所示。
（圖4）
3.衝裁力計算
此例中零件的落料周長為148.52mm，沖孔周長為26.69mm，材料厚度3mm，45鋼的抗剪強度取500mpa，衝裁力基本計算公式。則衝裁該零件所需落料力
沖孔力模具結構採用剛性卸料和下出件方式，所以所需推件力為
計算零件所需總衝壓力
初選裝置為jc23—63。
4.壓力中心計算
（圖5）
零件為一對稱件，所以壓力中心就是衝裁輪廓圖形的幾何中心，但由於採用級進模設計，因此需計算模具的壓力中心。排樣時零件前後對稱，所以只需計算壓力中心橫座標，如圖19所示建立座標系。設模具壓力中心橫座標為（計算時取代數值），則有
即 ，
解得所以模具壓力中心座標點為（-31.2 , 0）。
（四）沖壓裝置的選用
1. 沖孔落料連續模裝置的選用
根據衝壓力的大小，選取開式雙柱可傾台壓力機jc23—63，其主要技術引數如下：
公稱壓力：630kn
滑塊行程：120mm
最大閉合高度：360 mm
閉合高度調節量：80 mm
滑塊中心線到床身距離：260mm
工作台尺寸：480 mm×710 mm
工作台孔尺寸：φ250mm
模柄孔尺寸：φ50 mm×80 mm
墊板厚度：90 mm
2.彎曲模裝置的選用
根據彎曲力的大小，選取開式雙柱可傾台壓力機jh23—25，其主要技術引數如下：
公稱壓力：250kn
滑塊行程：75mm
最大閉合高度：260 mm
閉合高度調節量：55mm
滑塊中心線到床身距離：200mm
工作台尺寸：370 mm×560mm
工作台孔尺寸：φ260mm
模柄孔尺寸：φ40 mm×60mm
墊板厚度：50 mm
（五）模具零部件結構的確定
1.沖孔落料連續模零部件設計
（1）標準模架的選用
標準模架的選用依據為凹模的外形尺寸，所以應首先計算凹模周界的大小。根據凹模高度和壁厚的計算公式得
凹模高度
凹模壁厚
所以，凹模的總長，為了保證凹模結構對稱並有足夠的強度，將其長度增大到163mm。凹模的寬度。
模具採用後側導柱模架，根據以上計算結果，查得模架規格為：上模座200mm×200mm×45mm，下模座200mm×200mm×50mm，導柱32mm×160mm，導套32mm×105mm×43mm。
（3） （2）其它零部件結構
（圖6）
凸模固定板與凸模採用過渡配合關係，厚度取凹模厚度的0.8倍，即20mm，平面尺寸與凹模外形尺寸相同。
卸料板的厚度與卸料力大小、模具結構等因素有關，取其值為14mm。
導料板高度查表取12mm，擋料銷高度取4mm。
模具是否需要採用墊板，以承壓面較小的凸模進行計算，沖孔凸模承壓面的尺寸如圖20所示。則其承受的壓應力為
查得鑄鐵模板的為90～140mpa，故 。因此需採用墊板，墊板厚度取8mm。
模具採用壓入式模柄，根據裝置的模柄孔尺寸，應選用規格為a50×105的模柄。
2.彎曲模主要零部件設計
根據工件的材料、形狀和精度要求等，彎曲模採用非標準模架。下模座的輪廓尺寸為255mm×110mm。
（1）工作部分結構尺寸設計
1）凸模圓角半徑
在保證不小於最小彎曲半徑值的前提下，當零件的相對圓角半徑較小時，凸模圓角半徑取等於零件的彎曲半徑，即。
2）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不應過小，以免擦傷零件表面，影響衝模的壽命，凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時坯料會發生偏移。根據材料厚度取。
3）凹模深度
（圖7）
凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，零件回彈大且不平直，影響其質量；深度過大，則浪費模具鋼材，且需壓力機有較大的工作行程。該零件為彎邊高度不大且兩邊要求平直的u形彎曲件，則凹模深度應大於零件的高度，且高出值，如圖21所示。
4）凸、凹模間隙
根據u形件彎曲模凸、凹模單邊間隙的計算公式得
5）u形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差
零件標註內形尺寸時，應以凸模為基準，間隙取在凹模上。而凸、凹模的橫向尺寸及公差則應根據零件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規律而定。因此，凸、凹模的橫向尺寸分別為
（2）彈頂裝置中彈性元件的計算
由於該零件在成型過程中需壓料和頂件，所以模具採用彈性頂件裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計算如下
1）確定橡膠墊的自由高度
認為自由狀態時，頂件板與凹模平齊，所以
由上兩個公式取。
2）確定橡膠墊的橫截面積
查得圓筒形橡膠墊在預壓量為10%~15%時的單位壓力為0.5mpa，所以
3）確定橡膠墊的平面尺寸
根據零件的形狀特點，橡膠墊應為圓筒形，中間開有圓孔以避讓螺桿。結合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為φ17mm，則其直徑d為
4）校核橡膠墊的自由高度
橡膠墊的高徑比在0.5~1.5之間，所以選用的橡膠墊規格合理。橡膠的裝模高度約為0.85×140=120mm。
（六）沖孔落料連續模裝配圖
有了上述各步計算所得的資料及確定的工藝方案，便可以對模具進行總體設計並畫出衝裁裝配圖如圖22所示。
模具閉合高度h模=45+8+20+15+14+12+25+50=189mm。
（七）彎曲模具裝配圖
由上述各步計算所得的資料，對彎曲模具進行總體設計並畫出裝配圖如圖23所示。
（圖8）
模具閉合高度h模=40+20+4+103=167 mm。
（圖9）
第二部分編寫設計計算說明書應考慮的問題
一、設計計算說明書的內容與要求
設計計算說明書應以計算內容為主，要求寫明整個設計的主要計算及簡要的說明。
在設計計算說明書中，還應附有與計算有關的必要簡圖，如壓力中心計算中應繪製零件的排樣圖；確定工藝方案時應繪製多種工藝方案的結構圖，以便於比較。
沖壓模具設計總結
曲柄滑塊壓力機上一般衝模的設計 1 cad中壓力中心的計算方法 1 對剪下線非封閉區域偏移一微小距離如0.3mm，並連線兩端使之封閉 對孔等封閉區域同樣偏移一微小距離如0.3mm，2 針對剪下線 已封閉兩端 執行繪圖 面域，形成剪下線的封閉區域 對於孔等已封閉區域則先執行面域，形成內外兩個面域，再執...
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2008 08 18 02 38 27 分類 技術知識 標籤 字型大小大中小訂閱 1 第一步 產品圖的公差縮放縮放原理 由於產品衝出來之後,總是存微小的毛邊 其內孔一般偏小,外形一般偏大,至於毛邊的大小,與衝裁間隙和衝子,刀口的鋒利程度有關 衝裁間隙越大,毛邊俞大,衝子,刀口鈍化後,毛邊也會增大,故...
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