汽车空气滤清器固定架的冲压工艺与模具设计.doc

济南大学毕业设计毕业设计题 目 轻型越野车空气滤清器固定 架的冲压工艺与模具设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机升1001 学 生 学 号 指导教师 二一二年五月二十四日- 2 -济南大学毕业设计摘 要冲压成形是一个涉及领域极其广泛的行业，深入到制造业的每个方面，冲压成形加工主要是通过冲压模具来实现。冲压模具是大批量生产同类产品的工具，是冲压成形的常用工艺装备。本设计首先根据空气滤清器固定架冲压件的结构特点、生产批量、加工精度进行冲压工艺性分析，确定冲压工艺方案。空气滤清器固定架成型工序包括两个大的部分：一部分是板材的冲孔落料，另一部分为材料的弯曲工艺。因此，由冲压工艺性分析所确定的冲压工艺方案是设计四套模具，分别是冲孔、落料复合模、中间弯曲单工序模、外角弯曲单工序模，外角弯曲单工序模。然后对这四套冲压模具进行工艺计算并设计每套模具所用的零部件：凸模、凹模、凹模固定板、卸料板、弯曲模等。按照冲压模具的设计的步骤，对各套冲压模具选用合适的导柱、导套、模柄及模架等标准件。最终完成空气滤清器固定架冲压件的模具设计。关键词：冲压工艺；复合模；弯曲模；空气滤清器固定架ABSTRACTThe stamping is a very wide range of the areas of industry, into all aspects of manufacturing, stamping forming processing to achieve through the stamping die. The stamping dies are the tools of mass production of similar products is the main process of stamping equipment. The design is first based on the structural characteristics of the air filter holder stampings, production volume, processing precision stamping process analysis to determine the program of stamping process. The air filter holder molding processes, including punching, blanking, bending, stamping process determined by the stamping process analysis program is to design three sets of mold, namely, punching, blanking, bending single-process mode, punching down composite material, bending mode, punching and blanking, bending the middle, both ends of the curved composite mode. And then punching, blanking, bending single-process mode, punching and blanking, bending composite mold, punching and blanking the middle bend, both ends of the curved composite mode, three sets of stamping die process calculation and design of each mold parts: punch, die, punch fixed plate and the fixed plate of the die, stripper plate, bending modulus and so on. In accordance with the steps of stamping die design different sets of stamping dies, the appropriate choice of guide posts, guide sleeve, die handle and mold standard parts. The final completion of the air filter holder of stamping mold design.Key words： Stamping process；Punching blanking the composite modulus；Bending mode目 录摘 要IABSTRACTII目 录III1 前言12 冲压件的工艺方案的制定22.1冲压件的工艺性分析22.1.1冲压件的工艺性32.1.2冲压件的精度和粗糙度42.1.3冲压件毛坯尺寸的计算42.2冲压件工艺方案的分析与制定52.2.1零件冲压工艺性分析52.2.2冲压工艺方案的制定63 冲孔、落料复合模的设计83.1模具总体结构方案83.1.1模具结构83.1.2操作与定位方式83.1.3卸料方式83.1.4模架类型的选择83.2冲压件冲压力的计算83.3 冲压设备的选择103.3.1 模具压力中心的确定103.3.2 凸、凹模间隙值的确定103.3.3 凸、凹模刃口尺寸的确定113.4 冲孔、落料复合模主要零部件的结构设计143.4.1 落料凹模143.4.2 冲孔凸模153.4.3 冲孔凹模的设计163.4.4 凸凹模163.4.5 螺钉与圆柱销的设计与选用173.4.6 卸料板173.4.7 挡料装置183.4.8 模座183.4.9 模柄183.4.10 推杆183.4.11 导柱、导套193.4.12 冲模闭合高度的确定193.5冲孔落料复合模装配图204 弯曲模的设计214.1 模具总体结构方案214.1.1卸料方式214.1.2模架类型的选择214.2冲压件弯曲工艺的计算214.2.1弯曲件展开尺寸的计算214.2.2弯曲力的计算234.2.3顶件力和压料力的计算244.3冲压件弯曲设备的选择244.4弯曲模模具设计254.4.1凸模与凹模的圆角半径254.4.2凹模深度264.4.3弯曲模凸模和凹模的间隙尺寸264.4.4模具工作零件结构的确定274.5弯曲模模架及零件设计284.5.1后侧导柱模架的选用284.5.2定位板284.5.3模柄284.5.4螺栓284.5.5上模座284.5.6下模座284.6弯曲模装配图及工作图285 结 论31参 考 文 献32致 谢33- 34 -1 前言现阶段我国的冲压模具不论质量、技术和能力，还是在数量上已经有了长足的进步但与世界先进水平和发达国家相比，差距仍然非常很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具都需要每年大量进口，特别是轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些比较简单的冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。模具是用来成型物品的工具，它由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。冲压模具是冲压生产中不可或缺的工艺装备，冲模制造的主要特征是单间小批量生产，技术要求高，精度高，属于技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。冲模工艺的应用范围很广泛在生活的各个方面，如汽车，电器，电子，国防，航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品，如不锈钢饭盒、高压锅、汽车覆盖件、冰箱把门板等。在冲模设计中所设计使用的模具，已经成为现代工业规模生产的基础工艺装备、重要手段和工艺发展方向，是国民经济各部门发展的重要基础，一个国家模具工业发展的水平能反映出这个国家现代化、工业化的发展程度，是衡量一个国家生产力制造水平的重要标志，决定着一个国家在制造业方面的国际竞争力。本课题可是我们在设计的过程中，锻炼自己的分析问题、解决问题及独立工作的能力，提高机械设计水平，为以后的工作奠定良好的基础。2 冲压件的工艺方案的制定2.1冲压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，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状、尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。根据设计题目的要求可知，空气滤清器固定架如图2.1所示，该冲压件的材料为08钢，板厚为2.5 mm，该零件外形对称，两端各有两个直径为10的孔，且零件中间有一弯曲部分，无尖角、凹陷，大批量生产，该零件是典型的板料冲压成形件。图2.1 空气滤清器固定架图2.2 空气滤清器固定架2.1.1冲压件的工艺性（1）最小圆角半径 a.冲压件的最小圆角半径允许值可以查表得知，如果是少、无废料拍样冲裁，或者采用镶拼模具时可不要求冲压件有圆角。本次设计是少废料拍样的冲裁，所以对圆角不作要求。b.弯曲件的结构设计，其圆角半径不宜小于最小弯曲半径。本次设计是多角弯曲，应该左右对应相等，以免弯曲过程中材料产生工件偏移。（2）最小孔距、边孔距 a.冲压件的孔与孔间，孔与边缘间的距离不能太小，否则模具强度不够或使冲压件变形，一般取该距离大于料厚的二倍，但不得小于3-4mm.此次设计的边孔距满足规定要求。b.弯曲件孔的毛坯在弯曲时，为避免孔的形状发生变化，孔的位置应在变形区之外，活在弯曲后再经行冲孔，以免使孔的形状发生畸变。本零件板厚为t=2.5mm，L2t，符合最小孔边距。（3）最小弯曲半径 弯曲时弯曲半径愈小，板料外表面变形程度愈大，如果弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的最大许可变形程度而发生裂纹。因此，弯曲工艺受到最小弯曲半径的限制。此零件要求的最小弯曲半径为R=7mm，满足最小弯曲半径要求。2.1.2冲压件的精度和粗糙度（1）精度 冲压件的经济精度一般为IT11-IT12级，最高可达IT8IT10级，冲孔比落料精度约高一级。（2）断面粗糙度 冲压件的断面粗糙度一般为Ra12.550，最高可达Ra6.3，具体数值可根据设计手册查表可得。2.1.3冲压件毛坯尺寸的计算滤清器固定架形状较简单，毛坯为矩形。考虑到中性层位移，算出零件各部分圆角长度以及弯曲长度相加即可得到工件的总面积。根据中性层的定义，弯曲件的坯料展开长度，应等于中性层的展开长度。中性层的位置以曲率半径表示，通常用下面的经验公式计算。=r+xt (2.1)式中 r零件的内弯曲半径 t板料的厚度 x中性层位移系数表2.1 板料弯曲时中性层位移系数r/t 1 2 2.8 4 56 8x 0.32 0.38 0.4 0.42 0.44 0.46 0.5此零件 有三处不同弯曲的半径大小当r=10时 查表得中性层位移系数x=0.42得 (mm)当 r=7 时 查表得中性层位移系数x=0.4得 (mm)当 r=81时 查表得中性层位移系数x=0.5得 (mm)根据计算得中间圆弧为对于计算圆角半径的弯曲件时，坯料长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。既 (2.2)式中 坯料展开总长度，mm。 弯曲中心角，； 两侧直线部分长度，mm。中间大圆弧的长度为(mm)中间凸缘弧长为(mm)经计算坯料展开总长度 =(59.34+10+17.34+8.72+64.76)2=327.466(mm)宽度 =75(mm)坯料面积为 327.46675=24559.95()2.2冲压件工艺方案的分析与制定2.2.1零件冲压工艺性分析从零件的结构形状可知，零件所需的冲压基本工序为冲孔、落料、弯曲。根据零件特点和工艺要求。该零件的冲压可以有以下几种方案：(1) 单工序模:冲孔落料弯曲（两端）弯曲（中间圆弧）(2) 冲孔落料复合模：冲孔、落料弯曲（两端）弯曲（中间圆弧）(3) 冲孔落料、弯曲（两端）、弯曲（中间圆弧）方案比较：方案（1）单工序模，该方案模具结构简单，需要四道工序才能完成，生产效率低。方案（2）将冲孔、落料同时进行，有效减少了冲压的工序，节省了模具和设备，提高了生产效率，提高了零件的精度。方案（3）虽然节省了冲压工序，但模具相对要复杂。综上所述，选用方案（2）冲孔落料复合模：冲孔、落料弯曲（两端）弯曲（中间圆弧）。2.2.2冲压工艺方案的制定（1）零件的排样图，如图2.3所示排样是指冲件在条料、帯料或板料上布置的方法。冲压件的合理布置，与冲压件的外形有很大关系，对材料利用率的大小有直接影响，本次设计采用直排。搭边的最小宽度大于塑变区宽度，由板厚2.5mm查表3.1得，沿边搭边为2.2mm，工件间搭边为2.5mm。 表3.1 搭边a和a的数值材料厚度t/mm 圆件最小搭边值 2.0-2.5 工件间a 2.2 侧边a2.5图2.3排样图材料的利用率计算： 一个进距内的材料利用率可以按一下公式计算： （2.3） 式中 A 冲裁件的面积（mm）； n 一个进距内冲裁件数目； b 条料宽度(mm)； h 进距(mm)； =93.16%（1）第一步工序：冲孔、落料复合模，工件变化如图3.3图2.4 冲孔落料工件图3 冲孔、落料复合模的设计3.1模具总体结构方案冲孔、落料复合模能在压力机一次行程内，完成冲孔、落料两道工序。完成这两道工序的过程中，冲压件材料无需进给移动。复合模具有主要的特点：（1）冲压件精度较高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好；（2）冲件表面较为平整；（3）适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料；（4）可充分利用短料和边角余料等。3.1.1模具结构根据零件的冲压工艺方案可知，此工序模为冲孔落料复合模。3.1.2操作与定位方式为了降低复合模具的成本，采用手工送料方式。同时因为零件尺寸不大，条料宽度板厚适中，所以采用两侧定位板定位。3.1.3卸料方式考虑到零件的结构形状为矩形，料厚为2.5mm，材料硬度适中，采用弹性卸料方式。3.1.4模架类型的选择考虑到工件的工艺特点，本套单工序模具采用双侧导柱模架。3.2冲压件冲压力的计算（1）冲裁力计算 （3.1）式中 L冲裁件周长（mm）,L=（+）2=（327.466+75）2=804.932(mm)； t 材料的厚度（mm），t=2.5mm； 材料抗剪强度（MPa）。本零件两端各有两个直径为10的孔，计算时应该加入其中。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取 （3.2）式中 材料抗拉强度，(Mpa); 08钢 =280390Mpa，取所以 + =+ =926.86（KN）（2）推件力 （3.3）式中 n 卡在凹模洞里的工件数； 推件力系数；查表3.1，推件力系数取；所以 =64.88（KN）（3）卸料力 卸料力的大小于凸模凹模之间的间隙、工件形状、材料种类及材料上所涂的润滑剂的质量等因素有关，其计算公式为： （3.4）式中 卸料力系数，查表3.1，卸料力系数=0.12；所以 =111.22（KN）表3.1 推件力系数、顶件力系数和卸料力系数料厚/mmK K K 08钢 150.07 0.06 0.123.3 冲压设备的选择（1）压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力。 （3.5） =926.86+64.88+111.22=1102.96（KN）（2）根据模具结构选择压力机类型的冲程次数，本工序工件需从模具中间出件，根据总的冲裁力大小选择压力机型号为J31-160闭式单点单动压力机，公称压力为1600KN，最大闭合高度为370mm，最小闭合高度为250mm。3.3.1 模具压力中心的确定 冲模对工件施加的冲压合力的中心称为冲压压力中心，要使模具正常工作，必须使压力中心与模柄的中线线相重合，从而使压力中心与所选设备滑块的中心相重合。此设计的毛坯为圆形，模具的压力中心位于圆心。3.3.2 凸、凹模间隙值的确定冲裁凸模和凹模之间的间隙，不仅对冲裁件的质量有极重要的影响，而且影响模具的试用寿命、冲裁力、卸料力和推件力等，因此，冲裁间隙是一个非常重要的工艺参数。但很难找到一个固定的间隙值能同时满足冲裁件质量最佳、冲模的使用寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。因此，在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具的使用寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值，即选择合理的间隙。（1） 落料、冲孔模刃口使用间隙，查表3.2得冲裁初始双边间隙值 （2） Z=0.360mm，Z=0.500mm。表3.2 冲裁模初始双面间隙材料厚度(mm) ZZ2.50.3600.5003.3.3 凸、凹模刃口尺寸的确定（1）确定凹凸模刃口尺寸的原则落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减少凸模尺寸来保证合理间隙。考虑到刃口磨损对冲件尺寸的影响：刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸变小，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最大极限尺寸。（2）凸凹模分别加工时的工作部分尺寸落料凸、凹模刃口尺寸表3.3 冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸/mm凸模偏差/mm凹模偏差/mm180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300.0401802600.0300.0452603600.0350.050根据表3.3，查得凸凹模的制造公差为：凸模（mm）凹模（mm）为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙（Z），凸模和凹模制造公差必须保证 （3.6）（mm）（mm）因为 （满足间隙公差条件）由于零件为矩形且比较简单，所以凸凹模可以分开加工，且零件的公差等级为IT10级，查表3.4可得标准公差为0.23mm，即。表3.4 标准公差数值/基本尺寸/mm公 差 等 级IT10IT11IT1280120140220350120180160250400 180250185290460 250315210320520315400230360570落料凹模的尺寸： （3.7） 落料凸模的尺寸： （3.8）式中 D 落料件外径的基本尺寸，（mm）； 、凸、凹模的制造公差，（mm）； 工件的制造公差，（mm）； 磨损系数，这里零件的公差等级为IT10取系数x=1；Z 最小合理间隙，（mm）。所以， 落料凹模的尺寸为： =326.77（mm） 落料凸模的尺寸为： =326.41（mm）冲孔凸、凹模刃口尺寸表3.5 冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸/mm凸模偏差/mm凹模偏差/mm1201800.0300.0401802600.0300.0452603600.0350.050根据表3.5，查得凸凹模的制造公差为：凸模（mm）凹模（mm）零件的公差等级为IT10级，制造公差为0.23mm，即=0.23mm。冲孔凸模的刃口尺寸： （3.9）冲孔凹模的刃口尺寸： （3.10）式中 冲孔件的最小极限尺寸，（mm），=10mm； 工件的制造公差，（mm）；所以，冲孔凸模的刃口尺寸为： =11.23（mm）冲孔凹模的刃口尺寸为： =11.59（mm）孔距尺寸： = =5020.230.125 =500.0575（mm）3.4 冲孔、落料复合模主要零部件的结构设计3.4.1 落料凹模（1）外形尺寸凹模受力复杂，很难按理论方法精确计算，对于非标准尺寸一般不做强度校核，可用下述经验公式确定尺寸。凹模高度 （3.11）凹模壁厚 （3.12）式中 冲裁件的最大外形尺寸,(mm)； 系数，考虑板料厚度的影响，可查表4.7，取=0.165表3.6 系数K值b/mm料厚t/mm0.512332000.10.120.150.180.22所以 (mm)综合冲裁力大小及其他方面因素取凹模高度80mm,考虑模具现实结构等问题取凹模的壁厚为85mm。则凹模的尺寸为： l=327+285=500（mm） a=75+285=245（mm）（2）凹模的固定形式 利用螺钉和销钉固定在下模座上。（3）材料落料凹模的材料采用CrMo12V。3.4.2 冲孔凸模根据典型圆形凸模的结构形式和尺寸，本零件需要冲直径为10的孔，选择JB/T 8057.2-1995,工作部分的直径为10凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定，凸模长度为： （3.13）式中 L-冲裁凸模的长度（mm）； 凸模固定板的厚度，取决于冲压件的厚度t，一般在冲制t1.5mm的板料时，为15-25mm；当t=1.5-2.5mm时，为20-25mm； 卸料板的厚度（mm）； H附加长度，主要考虑凸模进入凸模的深度（0.5-1mm）、总修磨量（10-15mm）以及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离（15-20mm）考虑到冲孔后冲裁件易卡在冲头上，故采用卸料板导向凸模。凸模最大允许长度公式为： l0.20式中为材料的剪切强度，08钢剪切强度为280-420Mpa，取300 l=135（mm）取凸模长度L=80mm,采用线切割加工，设计凸台与固定板固定，并用螺钉与模座连接。凸模材料为CrMo12V，热处理5660HRC2。3.4.3 冲孔凹模的设计因为零件结构简单，总体尺寸不大冲孔凹模采用整体式矩形凹模较为合理，通过螺钉与模座固定在一起，固定时将压力中心与模柄中心重合。模具厚度的确定公式为：H=KB （3.14）式中：K系数值，根据板厚度确定； B冲裁件的最大外形尺寸；查板厚系数值2,查得K=0.35根据公式（3-9）得：H=KB =0.3560 =21mm取H1=25mm；查表取标准值，取M=400mm；所以，凹模轮廓尺寸为400mm, 材料选用CrMo12V。3.4.4 凸凹模(1)外形尺寸根据此前确定的落料凹模的厚度，在保证凸凹模强度的要求下，取凸凹模的长度为500mm;凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定于冲裁件的尺寸，从强度上考虑，壁厚受最小值限制，一般由经验数据决定，具体数据参考表4.8,得知最小壁厚为5.8mm表3.7 凸凹模最小壁厚料厚/mm2.52.1最小壁厚/mm5.85.0最小直径/mm2525根据此前的计算得出落料凹模的刃口尺寸为401.18，两刃口尺寸即凸凹模的边界尺寸，经分析满足最小壁厚要求。（2）凸凹模的固定形式利用螺钉和销钉固定在上模座上，与模座间有垫片。（3）材料 凸凹模的材料采用CrMo12V。3.4.5 螺钉与圆柱销的设计与选用1.螺钉尺寸的设计与选用按照螺钉所承受力，可近似计算出螺钉的直径，计算公式为：d= （3.15）式中：P最大冲裁力N； n螺钉数； 螺钉材料的极限强度，MPa； d螺钉计算直径。螺钉材料选用45钢，它的极限强度=500MPa；选取螺钉数为四个，所以螺钉直径为： d= =12mm所以查标准最少直径为M12即可，本次设计选用M12和M12的螺钉。2.圆柱销的设计与选用设计中选用圆柱定位销定位，由于圆柱销所承受的压力不是很大，所以可查圆柱销标准值2，查得圆柱销的尺寸为12mm，防转圆柱销的尺寸选12mm。3.4.6 卸料板（1）结构形式合理的卸料板结构形式是模具能否正常工作的重要环节之一。卸料板除了进行卸料外，在某些模具中还起到保护凸模的作用。因为此工件的比较薄，要求平整的落料，可采用无导向的弹压卸料板。材料采用45钢。（2）外形尺寸卸料孔每侧与凸模保持间隙: (3.17)式中 工件材料的厚度，(mm)； =2.5mm.所以 =0.10.2=0.25 0.4(mm)这里取；根据模具的尺寸等综合因素考虑，取卸料板宽度B=500mm；根据卸料板宽度尺寸查表3.8得出卸料板的厚度h=18mm。 表3.8卸料板厚度料厚/mm卸料板宽度B/mm80125 125200 2001.5-2.5 14 16 183.4.7 挡料装置挡料装置在单工序落料或复合模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。根据此落料拉深复合模的设计，选用固定的导料销进行导料，挡料装置选用挡料螺栓进行挡料，材料采用45钢。3.4.8 模座（1）外形尺寸根据落料凹模的尺寸d=327mm,确定下模座的尺寸为，根据下模座的尺寸确定上模座的尺寸为。（2）模座的材料本设计从降低模具成本考虑选用铸铁HT200作为模座的材料。3.4.9 模柄根据所选压力机的模柄孔，相应的标准的模柄D=200mm。3.4.10 推杆推杆的长度 （3.16）式中 推出状态下，推杆在上模座内的长度，（mm）； 压力机结构尺寸，（mm）； 考虑各种误差而附加的常数，取1015mm。所以， =140（mm）3.4.11 导柱、导套选用标准的导柱、导套，选用时应注意，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上表面与上模座顶面距离不小于1015mm，而下模座底面与导柱面的距离不应小于15mm，导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm以上。选用A型的导套、导柱，直径分别是D=mm，d=mm。 材料采用20钢。3.4.12 冲模闭合高度的确定冲模闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低的工作位置时，上模座的上平面至下模座的下平面之间的距离。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。压力机的装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面间的距离。当连杆调至最短时为压力机的最大装模高度；当连杆调至最长时为压力机的最小装模高度。冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其关系为： 5mm+10mm （3.17）经分析可知=360mm；再根据压力机的选择可知压力机的最小闭合高度=250mm；最大闭合高度=370mm。3.5冲孔落料复合模装配图图3.1冲孔落料复合模1打杆，2模柄，3推板，4推杆，5上模座，6垫板，7凸模固定板，8冲孔凸模，9推件板，10导套，11落料凹模，12卸料板，13活动挡料销，14橡胶垫，15凸凹模，16导柱，17凸凹模固定板，18垫板，19内六角卸料螺钉，20下模座4 弯曲模的设计4.1 模具总体结构方案4.1.1卸料方式毛坯利用凹模上的定位板定位，刚性推见装置推件，并同时提供顶件力，防止毛坯窜动。4.1.2模架类型的选择考虑到工件的工艺特点，本套单工序模具采用双侧导柱模架。4.2冲压件弯曲工艺的计算4.2.1弯曲件展开尺寸的计算滤清器固定架形状较简单，毛坯为矩形。考虑到中性层位移，算出零件各部分圆角长度以及弯曲长度相加即可得到工件的总长度，也可以得到总面积。图4.1弯曲件的尺寸根据中性层的定义，弯曲件的坯料展开长度，应等于中性层的展开长度。中性层的位置以曲率半径表示，通常用下面的经验公式计算。 (4.1)式中 r零件的内弯曲半径 t板料的厚度 x中性层位移系数表4.1 板料弯曲时中性层位移系数r/t 1 2 2.8 4 56 8x 0.32 0.38 0.4 0.42 0.44 0.46 0.5此零件 有三处不同弯曲的半径大小当r=10时 查表得中性层位移系数x=0.42得 (mm)当 r=7 时 查表得中性层位移系数x=0.4得 (mm)当 r=81时 查表得中性层位移系数x=0.5得 (mm)根据计算得中间圆弧为对于计算圆角半径的弯曲件时，坯料长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。既 (4.2)式中 坯料展开总长度，mm。 弯曲中心角，； 两侧直线部分长度，mm。中间大圆弧的长度为(mm)中间凸缘弧长为(mm)经计算坯料展开总长度 =(59.34+10+17.34+8.72+64.76)2=327.466(mm)宽度 =75(mm)坯料面积为 327.46675=24559.95()4.2.2弯曲力的计算由于弯曲力收到材料的力学性能，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。根据本次设计的实际情况可知，本次弯曲的过程相当于一次约束弯曲和两次U形弯曲的复合模形式组成。约束弯曲为第一阶段，第二阶段四角形弯曲件是在自由弯曲阶段相当于U形弯曲中的自由弯曲，而在第三阶段则相当于一个完整的U形弯曲。第一阶段约束弯曲的弯曲力 （4.3）式中 -冲压行程结束时自由弯曲力，N； K-安全系数，一般K=1.3； B-弯曲件的宽度，mm； t-弯曲件的材料的厚度，mm； r-弯曲件的内弯曲半径，mm； -材料的抗拉强度，MPa。本零件为08钢280-390Mpa 取350Mpa =1532（N） 第二阶段自由弯曲阶段力 内圆弯曲半径为10（mm） （4.4） =11943（N）第三阶段自由弯曲阶段的力 内圆弯曲半径为7（mm） （4.5） =35921（N）最终取最大值 =35921（N）第一阶段为一个大圆角半径的弯曲，为了防止回弹变形，让凸模多压一会，保持零件的精度。4.2.3顶件力和压料力的计算 （4.6）=0.635921 =21552（N）4.3冲压件弯曲设备的选择对于有弹性顶件装置的自由弯曲压力机吨位可按下式计算： (4.7)式中 压力机公称压力，(N)=（1.11.2）（3592621552）N=（1.11.2）=63225（N）即 =63225N该工件不需要考虑圆角的回弹，工件需大批量生产，精度要求不高，故不需要用校正弯曲来控制回弹，因为此故选用100KN的压力机，为JA23100A。 其参数如下： 公称压力 100KN 滑块行程 60mm 行程次数 130/min 最大闭合高度 180mm4.4弯曲模模具设计4.4.1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，凸模圆角半径可取弯曲件的弯曲半径，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，应该先弯成较大的圆角半径，再用整形工具达到要求的圆角半径。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确定。由于此零件有三处不同弯曲的半径大小当r=10时， 此处凸模弯曲半径=r=10 当 r=7 时，此处凸模弯曲半径=r=7 (2) 凹模圆角半径凹模的圆角半径直接影响坯料的弯曲成形。凹模的圆角半径不能过小，圆角处不能过粗糙，否则会使工件通过摩擦时摩擦阻力增大，擦伤坯料表面，增加了弯曲力。两边凹模圆角半径应一致，否则弯曲时坯料会产生偏移。实际生产中按照材料厚度来决定凹模圆角半径，见下表 . 表4.2 凹模圆角半径材料厚度t122334凹模圆角半579查表得凹模圆角半径：=7（mm）4.4.2凹模深度凹模的工件深度将决定板料的进模深度，凹模深度过小可能会造成弯曲件直边不平直，精度降低，对压力机很不利。而凹模深度过大不仅增加了凹模的消耗，并且增加压力机的工作进程，因此模具设计中，凹模深度要适当。该弯曲件凹模深度应大于零件的高度，且高出值见表 表 4 .3 弯曲件凹模的m值材料厚度t122334m456查表得m=5mm。所以凹模工作部分深度为=30mm4.4.3弯曲模凸模和凹模的间隙尺寸对于U型件凸模和凹模之间的间隙值对弯曲件回弹、表面质量和弯曲力均有很大影响。间隙越大，回弹越大；间隙过小则零件的边缘变薄，凹模摩擦加剧，会降低凹模的使用寿命。弯曲模的凸、凹模单边间隙按照下面公式计算： （4.8）式中 Z弯曲模的凸、凹模单边间隙； t工件材料厚度； 工件材料的最大厚度； c间隙系数，见表4.4。 表4.4 弯曲模凹凸模间隙系数c值弯曲件高度Hb/H2材料厚度2.14200.0