浮生、流年 《塑性成形工艺》课程设计 2015年7月32日
题 目： V形弯曲模具设计 姓 名：
灬焚书灬
学 号：
89757
系 别：
材料工程系
专 业：
材料成型及控制工程专业
年 级：
2015级
指导老师： 目 录 1、设计任务书 设计题目： V形弯曲模具设计 工件图： 如图1 材料 ： Q235 厚度 ： 1mm 技术要求： 小批量，零件公差按IT14选取
图 1：工件图 2、冲压工艺分析 材料分析 Q235号钢为普通碳素结果钢，性质较软，具有较好的弯曲性能，弹性模量E=200~220GPa ，σb=375~500MPa。
工艺分析 该弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度小，可以采用单工序模弯曲，且定位精度易保证。
弯曲件的工序安排 参考《冷冲模设计》[Ⅰ] P136可一次压弯成形。 3、弯曲模具总体结构设计 模具类型的选择 冲压工艺分析可知，采用单工序冲模，所以采模具类型为单工序模。 操作与定位方式 零件小批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。零件尺寸较小，厚度较小，宜采用定位板定位。
卸料与出件方式 因为工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性料装置卸料。
导向方式的选择 导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具，一般都采用导向装置。模具中应用最广泛的是导柱和导套。 该模具生产批量不大，工件变形弯曲简单，弯曲力较小，可以不采用导向装置。
4、弯曲模具工艺与设计分析 弯曲工件毛坯尺寸计算 工件属于有圆角半径的弯曲件，毛胚展开长度为：
）（ππ圆弧圆弧直线xtrlll1803602L
公式 1 式中 L — 弯曲件板料长度 l直线 — 线部分的各段长度； l圆弧 — 圆弧部分的长度； X — 中性层系数。 ∵r/t=12/1=12>8,查[Ⅰ]-P131-表得中性层系数x=，按公式1计算板料的展开长度得： ∴
毛胚L=40+）（π10.512180120=
图 2：板料展开图 弯曲力的计算 弯曲力受材料力学性能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力，以便作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。 查《冷冲模设计》P133可得v形件弯曲力：
trtb20.6KbF自 公式 2
其中 F自 — 冲压行程结束时的自由弯曲力（N）； K — 安全系数，一般取K=； B — 弯曲件的宽度（mm）； t — 弯曲材料的厚度（mm）； r — 弯曲件的内弯曲半径（mm）； σb — 材料的强度极限（MPa）。 根据图1可得：b=40mm；t=1mm；r=12mm 查阅《机械设计课程设计手册》[Ⅱ]P37，表2-3可得b=450MPa。 代入公式2得
压弯时的顶件力和卸料力 压弯时的顶件力和卸料力FQ值近似取弯曲力的30%~80%即： 自）（F0.8~0.3FQ 所以 FQ=×1080=864 N
弯曲时压力机吨位的选择 自由弯曲时，压力机的吨位F为： F≧F自+FQ≧1080+864=1944 N
5、弯曲模具零件设计 凸模与凹模工作部位设计 凸模与凹模的圆角半径 在材料弯曲变形结束，工件不受外力作用，由于弹性恢复，使弯曲件的角度、弯曲半径与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为回弹。弯曲回弹表现为1：弯曲半径增大；2：弯曲件角度增大。材料的屈服点σb愈高，弹性模量E愈小，弯曲回弹愈大。 当r/t<5，弯曲半径的回弹值不大，只考虑角度回弹，可以查表得出。 当r/t>10，弯曲相对半径较大，工件不仅有角度回弹，弯曲半径也有较大的回弹。可由下面公式得出：
Et3r11Etr31rrss
凸
公式 3
)1rr)(-180(-凸凸
公式 4 其中： r — 工件的圆角半径（mm）； r凸 — 凸模的圆角半径（mm）； a — 弯曲件的角度（°）； α凸 — 弯曲凸模的角度（°）；
t — 板料的厚度（mm）； E — 弯曲材料的弹性模量(MPa)； σs — 弯曲材料的屈服点（MPa）。 ∵R/t=12/1=12>10 ∴加工的板料有角度回弹和半径回弹，查阅《机械设计课程设计手册》P4 表2-3得Q235号钢材的弹性模量为200-220×103MPa，取值 E=210×103MPa 代入公式3，公式4得 11.53511021023531211r3凸 mm
所以， 弯曲模凹、凸模间隙 对于V型件，凹模与凸模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的，所以Z=t=1(mm)。
弯曲凸、凹模刃口尺寸及公差 弯曲凸、凹模工作尺寸的计算与工件尺寸的标注形式有关。一般原则是：当工作标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上，当工件标注内行尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上，并来用配作法制模。
凹模尺寸设计 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，才使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线。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提起出线，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，凹模的深度要适当。由《冷冲模设计》P134 表5-7 取压边长度L0=12，h=20，如图3。 图 3：凹模
根据几何知识可算出： 10.62227.62sin121H mm
6.702)27.62cos1(535.122H mm 根据[Ⅰ]表 4-13可得： 203H mm
所以： 7.3243凹H mm
由几何知识可得 053.33)27.62cos1227.62sin53.21(2b mm
根据《冷冲模设计》P101可计算得 所以： 6.69557.1Hc mm 可得： 146.742bLC凹 mm
153.392C40B凹 mm
31.0927.62sin12BB凹凸
mm
凹模板具有标准尺寸，查阅《冲压模具标准件与设计指南》[Ⅲ]P103表4-13取得凹模标准尺寸为： 160×160×40 mm 图 4 调整后得到： 676.223Hmm;；325.63Cmm，凹模尺寸如图4。
模座的选择 模座材料采用HT400，模具采用“中间导柱下模座”（简图见《冲压模具标准件与设计指南》图2-53），根据凹模尺寸，选择凹模周界L=315mm，B=160mm，厚度H=40mm的中间导柱下模座。各部位尺寸详见《冲压模具标准件与设计指南》P57表2-31 因为工件批量不大，变形简单，弯曲力较小，可以不采用导柱导向。模具工作的时候，将上模固定在压力机上，下模固定在压力机工作台上，位置调整准确即可对板料进行弯曲加工。 为节省材料，对下模座进行必要加工，两边各预留30mm压边尺寸，对多余
部分进行切削，加工后下模座规格为： 240×160×40 mm 上模座选择配套规格，同理进行必要切削加工后的尺寸为 160×160×32，其余的尺寸详见《冲压模具标准件与设计指南》P42表2-22。
垫板规格的的选择 查阅《冲压模具标准件与设计指南》P166对垫板进行选择。 垫板的作用是直接承受和扩散凸，凹模传递的压力，以降低模板所受的单位压力，防止模板局部破坏导致模具寿命降低。冲模中最常见为凸模垫板，它被装在凸模固定板与凹模之间。另外，当采用刚性推件装置，上模板被挖空时也需加垫板。 是否需要垫板，根据模板承受压力来判断，公式为： 压F/A
公式 5
式中： σ — 冲板承受的压力； F — 冲裁力，即凸（凹）模所承受的压力，N； A — 凸（凹）模与上、下模板的接触面积、即凸（凹）模固定板端面面积；mm2； 压 — 模板材料的许用应力。
其中：F=1944 N，A= (120-40) = 6920 mm2，压=120MPa。 代入公式5得： 0.28069201944 MPa<压
所以，可以不采用垫板。
固定板的选择 固定板（凸、凹模固定板）主要用于固定中、小型的凹模，小型的凸、凹模零件一般通过固定板间接地固定在模板上，以减少模具钢的用量。为了保证安装、固定牢固，固定板必须有足够的厚度，查《冲压模具标准件与设计指南》P166厚度可以由下面经验公式得出 凸模固定板： D1.5~1H）（ 凹模固定板： 0H8.0~0.6H）（
式中 H — 固定板厚度 H0 — 凹模高度与垫板高度之和
