道路照明路灯灯杆托板弯曲模设计.docx

LED道路照明路灯灯杆托板弯曲模设计

摘 要
冷冲模是广泛运用的模具之一，种类包括冲孔模，落料模，弯曲模，拉伸模等，近年来冷冲模的应用越来越广泛。冷冲压具有成本低，产品质量稳定，能加工多种性能，状态的零件。本次设计为LED道路照明路灯灯杆托板弯曲模设计。根据设计
装配图

目 录
01
1． 02
一．工艺过程的制定 03
1.1 制件的工艺性分析 03
03
1.3冲压件的精度与断面粗糙度 03
1.4材料的冲压性能分析 03
1.5冲压工艺方案的分析与制定 04
二.设计工艺计算 05
2.1弯曲件展开尺寸计算 05
2.2冲压力的计算 06
2.3初选冲压设备 06
2.4弯曲回弹值的计算 07
三.模具工作零件设计 08
3.1凸模与凹模的圆角半径 08
3.2弯曲模凸模和凹模的间隙 08
3.3凸凹模刃口尺寸的计算 09
3.4凹模的外形尺寸计算 10
3.5凸模长度计算 10
四、模具其他零件的设计 11
4.1凸模固定板外形尺寸确定 11

4.2内托板外形尺寸确定 11
4.3定位销钉 11
4.4模柄 11
4.5紧固螺钉 11
4.6弹料钉 11
4.7卸料螺钉 12
4.8螺栓 12
4.9防转销钉 12
4.10导柱 12
4.11导套 12
4.12橡胶板 12
4.13上下模座的设计 12
五、压力机相关尺寸的校核 13
六、模具结构设计 14
6.1凹模板 14
6.2凸模固定板 15
6.3内托板 16
6.4凸模 16
七、工艺过程卡的编制 17
7.1 17

7．3凸模固定板 19

7.4内托板 20
八．装配图 21
九、小结 23
参考文献 24
作者简介 25

绪 论
模具做为高效率生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。
设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、模具使用寿命，还可以提高产品经济效益。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。
本次设计了一套弯曲模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲压力、顶件力、卸料力和弯曲力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在设计说明书的第一部分，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行弯曲工艺力的计算和弯曲模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后为主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具零件图的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。

1．设计课题
设计模具名称：弯曲模设计
工件名称：LED道路照明路灯灯杆托板
材料：Q235 材厚3mm
零件图：

一.工艺过程的制定
1.1 制件的工艺性分析
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。一般情况下对弯曲件的工艺性影响最大的是制件的结构形状，精度要求，形位公差及技术要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工艺数目少，模具结构简单而寿命高，产品质量稳定，操作简单。通常对工件的工艺影响最大的是几何形状尺寸和工艺要求。
1.2冲压件的形状和尺寸应满足的要求
3该制件未注尺寸公差按GB/T1804-M级、未注形位公差按GB/T1184-K级计算。由于要求产品表面平整无刮痕，可取粗糙度值1.4材料的冲压性能分析
材料为Q235，为普通碳素钢，其主要性能为：σs=235MPa,σb=400Mpa，τ=360MPa，延伸率为30%，强度不高，塑性良好，冲压工艺性好，适合进行冲压加工。

1.5冲压工艺方案的分析与制定
该产品包括，落料、冲孔、弯曲三个工序，可有以下三种工艺方案：
方案一:先落料，后冲孔，再弯曲，采用单工序模生产。
方案二:落料-冲孔复合冲压，再弯曲，采用复合模生产。
方案三：连续模。
分析:方案一模具结构简单，需三道工序三副模具，难以满足大批量生产，但适合小批量生产，制造简单。方案二只需两副模具，冲压件的形状精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，但结构复杂成本高。尽管模具数量较方案二多，但由于零件的几何形状简单对称，成本低模具制造并不困难，又小批量生产。方案三模具制造比较麻烦，产品精度不易保证，模具加工成本较高，维修不便。
通过对上述两种方案的分析比较，故采用单工序模生产。本人设计弯曲模。

二.设计工艺计算2.1弯曲件展开尺寸计算
根据文献，按零件的内弯曲半径r=0.5mm<0.5t=1.5mm的弯曲件计算方法进行计算。
将弯曲件分为如图3段

将工件尺寸分为如上图的尺寸，a，b, c,确定各个尺寸的大小a=294mm b=29.87 c=54mm t=3
则由计算公式可计算出弯曲件的展开尺寸。
弯曲件的展开尺寸：L= a+2 b+2c+t
L=294+2*29.87+2*54+3=464.74mm
式中：L为坯料展开总长度；t为材料厚度；

零件名称
材料
材料厚度
生产批量
LED道路照明灯灯杆托板
Q235
3mm
小批量
2.2冲压力的计算
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，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。
由于设计的工件是四角弯曲零件且弯曲直边为90度，工件的弯曲半径也较小，故采用校正弯曲力的计算公式：
即 F校 = A * P = 359.73 * 45 * 60 = 971.271KN
式中：A为校正部分投影面积；
P为单位面积校正力,查表3-1 得P=60
最终弯曲力的值为：F校= 971.271KN
对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力FD大得多，故顶件力FD可以忽略，即：
F压力机≥(1.2——1.3) F校
2.3初选冲压设备
缺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，应预留出较大的安全范围。
对于校正弯曲时，由上述计算可知，总的冲压工艺压力F总为：
F总=971.271KN
一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于校正弯曲力的(1.2——1.3)倍，可以取压力机的压力位
F压机≥1.3 F校
代入数据得：
F压机≥1263KN
查表9-3初选压力机J23-160，其主要技术参数为：
公称压力：1600KN
滑块行程：160mm
滑块行程次数：40/min
最大闭合高度：450mm
闭合高度调节量：130mm
工作台尺寸：1120mm 710mm
模柄孔尺寸：
床身最大倾角：
2.4弯曲回弹值的计算
由于相对弯曲半径r=0.17mm，属于极小变形程度，圆角回弹值小，不必计算，且制件精度要求不高，制件卸载后可以符合精度要求。

三.模具工作零件设计
3.1凸模与凹模的圆角半径
1、凸模圆角半径
弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径r p可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。
由于该制件的相对弯曲半径r/t较小，故凸模圆角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r=0.5mm。
2、凹模圆角半径
凹模圆角半径rd的大小直接影响坯料的弯曲成形。凹模的圆角半径rd不能过小，否则弯曲时坯料拉人凹模的阻力大，厚度易拉薄，擦伤工件表面，同时年增加弯曲力进而影响模具的使用寿命。rd太大，会影响毛坯定位的准确性。由于该制件的相对弯曲半径r/t较小，并且该弯曲件是四角弯曲，故凹模圆角半径rd可取弯曲件的内弯曲半径r=0.5mm。
3.2弯曲模凸模和凹模的间隙
弯曲四角形时，必须选择适当的凸、凹模间隙。间隙过大则回弹量大，工件的形状和尺寸误差增大。间隙过小，使弯曲力增大，直边壁厚变薄，增大摩擦，容易擦伤工件表面，加速凹模的磨损，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取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲尺寸精度和板料厚度偏差的影响。
综上所述，查阅文献，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：
Z=tmax+ct
式中 Z为弯曲凹、凸模的单面间隙，mm；
tmax为材料最大厚度，3mm；
C为间隙系数。
查阅文献，取间隙系数C=0.05
将各个数据代入式中，得：
Z=3+0.053=3.15 mm
3.3凸凹模刃口尺寸的计算
由于本次设计的弯曲模具采用的是单工序模具，其中要确定的主要尺寸有凸模尺寸，凹模的尺寸。
该弯曲件凸、凹模横向尺寸的决定；该弯曲件的300是标注为外形尺寸的；所以凹模为基准件，先确定凹模尺寸，然后再决定凸模尺寸。由上计算可知凸凹模的单边间隙值为3.15mm
所以： Ld=300mm
Lp=300-3.152=293.7mm
3.4凹模的外形尺寸计算
(1)材料Cr12MoV 淬硬性HRC60-64
(2)凹模厚度H:
H= kb (h15mm) 查表2—26得 k=0.18
( 其中 b为凹模刃口的最大尺寸；K为系数，考虑板料厚度影响)
取H=85mm
(2)凹模壁厚C：
C=(1.5—2)H (30—40)=1.585=128mm
(3)凹模宽度B:
B=45+2×128=301mm 即圆整取B=300mm
(4)凹模长度A:
A=300+2×128=556mm 即圆整取A=600mm
凹模的外形尺寸600mm300mm85mm

3.5凸模长度计算
材料Cr12MoV 淬硬性HRC60-64
凸模长度计算: =57+30=87mm
H内—内托板的厚度18mm ;
—凸模固定板的厚度50mm ;
H橡胶—橡胶长度选取100mm ;
凸模凹模结构形式及固定形式:
凸模:整体式，销钉定位，螺钉紧固。
凹模:整体式，销钉定位，螺钉紧固。

四、模具其他零件的设计
4.1凸模固定板外形尺寸确定
材料：45钢 ， =(0.6-0.8) =0.685=51 mm
圆整后得，=50 mm
尺寸为：600mm300mm50mm
（凸模固定板与凸模通过销钉定位螺丝紧固来固定）
4.2内托板外形尺寸确定
材料：45钢，根据凹模的尺寸得出H内的厚度为18mm
尺寸为：300mm45mm18mm
4.3固定销钉
材料：45钢 6-mm
外形尺寸: dL=6mm100mm
4.4模柄
凸缘模柄mm-90mm 加防转销
4.5紧固螺钉
14-M10 dL=10mm55mm
4.6弹料钉
2- dL=6mm13mm

4.7卸料螺钉
4-M10 dL=10mm90mm
4.8螺栓
M10170mm

4.9防转销钉
1-mm
4.10导柱
20mm130mm 材料20钢的C型导柱 淬硬性HRC58-62
导柱与导套采用间隙配合H7/h6
导柱与导套一般采用过盈配合H7/r6分别压入上下模中
4.11导套孔
20mm85mm 直接在凹模上线切割成型
4.12橡胶
厚度取100mm
4.13上下模座的设计
由于工件较大不好选用标准模架，因此采用内导柱形式模架，由凹模尺寸600mm300mm85mm，可知上下模座的尺寸为：680mm300mm40mm

五、压力机相关尺寸的校核
冲压模的总体结构尺寸必须与所用的压力机相适合，模具的总体平面尺寸应该与压力机工作台尺寸相适应，模具的封闭高度与压力机的装模高度相适应。
模具闭合高度为：H=40+50+30+85+40=245mm
压力机的最大闭合高度：Hmax=450mm ；最小闭合高度：Hmin=160mm
即 170mm <245mm<445mm
模具的闭合高度在压力机的最大与最小装模高度之间,所以该压力机满足冲压要求。

六、模具结构设计
6.1凹模板

材质：Cr12Mov 规格:600mm300mm85mm
A: 4-Ф20导套孔直单+0.005
B：6-M10 螺纹孔, 钻、攻
C：6-Ф6 定位孔直单+0.005
D：2-Ф10 固定销孔直单+0.005
E：1-Ф6 穿丝孔、钻
F : 凹模孔，正寸直割

6.2凸模固定板

材质：45 规格:600mm300mm50mm
A: 4-Ф20 导柱孔直单+0.005
B：6-M10 螺纹孔 ,钻、攻
C：4-Ф10 固定销孔直单+0.005
D : 2-Ф10 螺丝过孔、沉头孔,钻

6.3 内托板

材质：45 规格:300mm45mm18mm
A:4-M10 螺纹孔， 钻、攻

6.4凸模

材质：Cr12Mov 固定方式：销钉定位，螺丝紧固
A：2-M10 螺纹孔， 钻、攻
B: 2-Ф10 固定销孔直单+0.005
C：2-Ф8 弹料钉过孔、沉头孔，钻
D:凸模正寸直割

七、工艺过程卡的编制
7.1

7．3凸模固定板

7.4内托板

八．装配图

序号
名称
材料
数量
备注
1
模柄
A3
1

2
上模座
铸铁
1

3
螺钉
45
2

4
销钉
45
2

5
凸模
Cr12MoV
1
淬火处理
6
定位销
45
6

7
销钉
45
2

8
下模座
铸铁
1

9
卸料螺钉
A3
4

10
橡胶

1

11
防转销
45
1

12
螺钉
45
6

13
固定板
45
1

14
弹料钉
45
2

15
导柱
20
2
渗碳，淬火
16
内托板
45
1

17
凹模板
Cr12MoV
1
淬火处理
18
垫板
45
1

19
螺栓
45
1

九、小结
在这次设计中，我受益匪浅！首先，它让我知道了什么叫一丝不苟，为什么要一丝不苟。在一次次的计算，绘图的修改中，我认识到了认真的力量，多次的绘图修改让我明白了没有踏踏实实的工作，不会有最后的成功。再就是，它让我知道了什么叫态度决定一切！倘若有一个良好的工作心态和态度，那么你就成功了一半。设计已经结束，但是在设计中我学到的东西将使我受益终身！

参考文献
书名 出版社 主编
《冲压手册》 机械工业出版社 王孝培
《互换性与测量技术》 机械工业出版社 周文玲
《冷冲压工艺与模具设计》 电子科技大学出版社 陈传胜
《模具制造与工艺设备》 机械工业出版社 孙凤勤
《模具制造技术》 清华大学、北京交通大学 林承全
《机械制图》 机械工业出版社 王谟金
《模具材料及表面处理》 机械工业出版社 吴兆祥
《机械加工技术》 机械工业出版社 刘本锁