锁芯本体的模具设计论文

青岛大学毕业设计（论文） 1 目 录 前言 . 1 第一章工艺分析 . 2 第二章工艺方案的确定 . 2 第三章 毛坯尺寸计算 . 2 第四章 落料冲孔级进模 . 3 4 1 排样设计和裁板方案 . 3 4 2 冲压力的计算 . 5 4 3 冲孔落料级进模工作零件刃口尺寸计算 . 5 4.3.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算 . 5 4.3.2 冲孔凸、凹模刃口尺寸计算 . 9 4.3.3 孔边距 . 11 4.3.4 工作零件结构尺寸 . 11 4.3.5 其他模具零件结构尺寸 . 12 4.3.6 凸模的强度校核： . 13 4.3.7 冲床的选用 . 13 4.3.8 冲裁工艺设计 . 13 第五章 弯曲单工序模 . 15 5 1 工艺分析 . 15 5 2 弯曲工艺力的计算 . 16 5 2 1 较正弯曲力的计算 . 16 5.2.2 顶件力和压料力的计算 . 16 5.2.3 弯曲设备标称压力的选择 . 16 5.2.4 弯曲件的回弹及防止措施 . 17 5.2.4.1 影响回弹的因素： . 17 5.2.4.2 减小回弹量的措施 . 14 5.2.5 弯曲凸凹模设计 . 17 5.2.5.1 弯曲凸模与凹模之间的间隙 . 17 5.2.5.2 工作部分尺寸计算 . 17 5.2.6 弯曲凸、凹模的结构尺寸 . 18 5.2.7 弯曲模结构的设计特点 . 19 第六章翻边、弯曲复合模的设计 . 22 6.1 工艺分析 . 22 6.2 翻边力与弯曲力的计算及冲压设备的选择 . 22 6.3 工作零件刃口尺寸计算 . 23 6.3.1 翻边的凸、凹模刃口尺寸计算 . 23 6.3.2 弯曲的凸、凹模刃口尺寸计算 . 23 6.3.3 凸、凹模的结构尺寸 . 23 6.4 复合模的特点、种类及选用 . 24 6.4.1 复合模的特点 . 24 青岛大学毕业设计（论文） 2 6.4.2 选择复合模的原则 . 25 6.4.3 复合模的设计特点 . 25 第七章 模具寿命及维护 . 27 7.1 模具失效方式与原 因 . 27 7.1.1 模具失效方式 . 27 7.1.2 模具失效的原因 . 28 7.1.3 提高模具寿命的措施 . 28 7.1.3.1 拟定合理的冲压工艺 . 28 7.1.3.2 设计合理的模具结构和几何参数 . 29 7.1.3.3 合理选择模具材料 . 29 7.1.3.4 改善模具的热处理工艺 . 29 7.1.3.5 完善模具加工工艺 . 29 7.1.3.6 正确使用、维护和保管模具 . 29 结 论 . 30 谢 辞 . 31 参考文献 . 32 锁芯本体模具设计 前言 本部分就是设计出几套模具把锁芯本体做出来，在设计的过程中参考 了大量书籍，如相关的标准等技术资料还有前人的研究成果，向老师进行大量咨询。并根据自己的知识能力对其进行了一些改进。几套模具的三维视图是用 Solidworks 造型工具完成的，二维图是用 Caxa 完成的。 设计的过程是先工艺分析，然后是提出工艺方案及确定，根据方案一步一步设计出各凸模、凹模及根据要求选用的其他工作零件，零件的设计过程按照冲压模具设计的相关要求来完成，即经过工艺分析，工艺方案确定，排样，冲裁力的计算，凸模、凹模刃口尺寸的计算等等。 做设计之前需要现有一定的感性认识，即对整个设计过程要有总 体上的把握。为此需要向老师借用一些冲压模具模型以及到工厂进行实地的参观考察，了解模具的工作过程及结构。重点是工艺方案的确定和凸模、凹模的计算，毕业设计是走出校门前的最后一个关卡，是走向社会前的一个非常重要的学习机会。进入社会之后，考虑问题时不仅仅要考青岛大学毕业设计（论文） 3 虑设计本身的优劣，还应该考虑到单位的研发、制造水平，制造的成本，市场前景等等各个方面，单纯的学生式思维已经不能满足今后工作的需要，因此，实地的考察是至关重要的。下面就按照步骤逐条进行介绍。 第一章 工艺分析 该工件材料为 LF21 Y2、形状简单，尺寸 较小，厚度适中，大批量生产，属普通冲压件，在进行冲压工艺设计和模具设计时应注意以下几点： 1 加工过程中的定位要注意。 2 该工件有两个弯曲，慎重选择工艺路线，控制回弹。 3 7 的小孔翻边，在设计模具时应注意。 4 有一定的批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的寿命。 5 该工件需几套模具方能完成。 6 尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按 IT9 级确定工件尺寸的公差。查公差表可得各尺寸公差为： 零件外形： 00.07475 00.0251 00.0252 00.0251.5 00.0186.5R 00.0369.89 00.05226.1 00.05228.1 00.01252R 00.06234.1 00.07457.5 零件内形： 0.01504.87 0.03606.84 0.043012.1 0.052023 0.02502.05 0.0304 0.0306 0.062035.6 0.02502 青岛大学毕业设计（论文） 4 孔心距： 6 0.015 17 0.0215 25.5 0.026 第二章 工艺 方案的确定 根据工艺性分析，其工序有落料、冲孔、弯曲、翻边四种，按其先后顺序组合，可得以下三种方案： a) 落料冲孔复合模 边弯曲翻边、中弯曲复合模。 b) 落料单工序模冲孔、翻边复合模边弯曲中弯曲。 c) 落料、冲孔级进模边弯曲单工序模孔翻边、中弯曲复合模。 方案 1由于工件尺寸较小，落料、冲孔复合模不宜采用。 方案 2 单工序模生产效率低，由于此制件生产批量较 大，并且尺寸又较小，故不宜采用。 方案 3即解决了 2中生产效率的问题，又解决了 1 中尺寸较小的问题。根据工件的形状，进行分析，先孔翻边，边弯曲就不好定位，应先边弯曲，由于中弯曲也可用翻边完成，可和小孔翻边一块加工，应采用此方案。 第三章 毛坯尺寸计算 经测量总长度 L=75mm，根据弯曲件展开长度计算公式得： 1. 1L、2L可看作 L 形件进行计算。 由 公式 L=1 1 1abs 1L 27.5+9-1.92=34.58mm 2L 26.5+9-1.92=33.58mm 其他都可按 U形件进行计算。 由公式 L=1 1 1 1a b c s可得： 3L 14+8+8-3.90=26.1mm 4L 14+9+9-3.90=28.1mm 5L 14+12+12-3.90=34.1mm 6L4L-8-8=12.1mm 1s弯曲件展开长度补偿值 2.翻边前小孔的尺寸计算 青岛大学毕业设计（论文） 5 1D D-2(H-0.43r-0.72t) 9-2(3-0.43 0.5-0.72 1) 4.87mm D翻边后孔的尺寸 H翻边高度 r翻边圆角半径 t板材厚度 第四章 落料冲孔级进模 4 1 排样设计和裁板方案 查表得：两工件间的搭边： a=1.5mm 工件边缘搭边：1a=2.0mm 步距为： 35.6mm 采用有侧刃定距的条料宽度： b= 02D a ne = 01 .5D a n e(取有侧刃的搭边 0.75aa ) = 07 5 1 . 5 1 . 5 1 2 = 079.25mm（取宽度 80mm） D冲裁件垂直于送料方向的尺寸，单位为 mm a 侧刃的搭边尺寸 n侧刃的数量 e侧刃冲切的条料宽度，通常取 e1.5 2.5mm，薄料取小值，厚料取大值 Z条料与侧面导料板间的间隙值，单位为 mm 导料板间距离： B b+z 80mm 1b b-e 80-2 78mm 确定后 排样如图： 板料尺寸，选用 1200 2000 1.0mm 的板材。 裁板方案有纵裁和横裁两种，比较两种青岛大学毕业设计（论文） 6 方案，选用其中材料利用率高的一种。 纵裁时，每张板料裁成条料数： 1n 200080条 25 条 每块条料冲制的制件数： 2n 1200 135.6个 33 个（余 25.2mm） 每张板料冲制制件数 n12nn=25 33 个 825 个 材料利用率： 8 2 5 1 7 5 4 .5 8 51 2 0 0 2 0 0 0 100% 60.3% 横裁时，每 张板料裁成条料数： 1n 120080条 15 条 每块条料冲制制件数： 2n 2000 135.6个 56 个（余 5.4mm） 每张板料冲制制件数： n 12nn 15 56 840 个 材料利用率： 8 4 0 1 7 5 4 .5 8 51 2 0 0 2 0 0 0 100% 61.4% 由上述计算结果可知，应采用材料利用率高的横裁。 4 2 冲压力的计算 落料力： F落 KLtb KLt0.8b 1.3 1.0 120 211.133 32.94KN 冲孔力： F冲 KLtb KLt0.8b 1.3 （ 2 1D+20+102.52） 1 120 21.5KN 侧冲压力： F测 KLtb KLt0.8b 1.3 39.6 1 120 6.18KN 卸料力：查表 2-9取1K 0.06 F卸1KF落 0.06 32.94 1.98KN 青岛大学毕业设计（论文） 7 推件力：查表 2-9取2K 0.06 凹模型口直臂高度 h 6 则 n h/t 6/1 6 F推 n2KF冲 6 0.06 21.5 7.74KN 由于采用弹性卸料装置和下出料方式，所以总冲裁力为： F总 F落+F冲+F卸+ F推+F测 70.4KN L冲裁件周边长度，单位为 mm b材料抗切强度，单位为 mm K系数，一般取 K 1.3 1K、2K卸料力、推件力系数，可见表 2-9 n同时梗塞在凹模内的工件（或废料数） n h/t 4 3 冲孔落料级进模工 作零件刃口尺寸计算 4.3.1 落料凸、凹模刃口尺寸计算 1根据冲孔和落料的特点 落料件的尺寸决定于凹模尺寸，故落料模以凹模为设计基准，先确定凹模的刃口尺寸，再按间隙值确定凸模的刃口尺寸；冲孔时孔径的尺寸决定于凸模尺寸，故冲孔模以凸模为设计基准，先决定凸模的刃口尺寸，再按间隙确定凹模的刃口尺寸。 2考虑凸、凹模的磨损 凸、凹模在冲裁过程中有磨损，凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模刃口尺寸磨损则使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求，并尽可能提高模具的使用寿命 ，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模刃口的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。这样就能保证凸、凹模磨损到一定程度后仍能冲裁出合格的工件。不论落料还是冲孔，凸、青岛大学毕业设计（论文） 8 凹模间隙都应取用合理间隙范围内的最小值。 3刃口制造精度与工件精度的关系 凸、凹刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具的一定使用寿命。模具刃口制造精度与冲裁件精度的对应关系见表 2-5。一般情况下，也可按工件公差的 1/31/4 选取。对于圆形凸 、凹模，由于制造容易，精度易保证，制造公差可按 IT6IT7 级选取。 从表 2-2可查出间隙范围为（ 10%-14%），则minZ 0.1mm，maxZ 0.14mm, maxZ-minZ 0.04mm. minZ最小双面合理间隙 maxZ最大双面合理间隙 从表 2-6查出尺寸 R6.5、 4.87 的 K 0.75. 尺寸： 75、 1、 2、 1.5、 9.89、 26.1、 28.1、 34.1、 57.5、 6.84、 12.1、 23、 2.05、4、 6、 17、 25.5 的 K 1. 查表 2-5冲裁件精度等级为 IT9 级，取模具刃口制造精度为 IT7 级。 尺寸 75mm，公差值 0.074mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pTdT /4 0.018mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK= 0 . 0 1 807 5 1 0 . 0 7 4 = 0.018074.926 pD= 0m in pd TDZ= 00 .0 1 87 4 .9 2 6 0 .1 = 00.01874.826 dD落料凹模刃口的基本尺寸 pD落料凸模刃口的基本尺寸 冲裁件公差 pT凸模刃口制造公差 dT凹模刃口制造公差 K系数，为了避免多数冲裁件尺寸都偏向极限流尺寸，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。 K 值在 0.5 1.0 之间，与冲裁件的精度等级有关。可查表 2-6可得。 尺寸 57.5mm，公差值 0.074mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pTdT /4 0.018mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 1 805 7 . 5 1 0 . 0 7 4 0.018057.426 青岛大学毕业设计（论文） 9 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 85 7 . 4 2 6 0 . 1 00.01857.326 尺寸 34.1mm，公差值 0.062mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.015mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 1 503 4 . 1 1 0 . 0 6 2 0.015034.038 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 53 4 . 0 3 8 0 . 1 00.01533.938 尺寸 28.1mm，公差值 0.052mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.013mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 1 302 8 . 1 1 0 . 0 5 2 0.013028.048 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 32 8 . 0 4 8 0 . 1 00.01327.948 尺寸 26.1mm，公差值 0.052mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.013mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 .0 1 302 6 . 1 0 . 0 5 2 0.013026.048 pD 0m in pd TDZ 00 .0 1 32 6 . 0 4 8 0 . 1 00.01325.948 尺寸 9.89mm，公差值 0.036mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.009mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 0 909 . 8 9 1 0 . 0 3 6 0.00909.854 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 99 .8 5 4 0 .1 00.0099.754 尺寸 2mm，公差值 0.025mm，落料凸、凹模 的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 .0 0 602 1 0 .0 2 5 0.00601.975 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 61 .9 7 5 0 .1 00.0061.875 尺寸 1mm，公差值 0.025mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT 青岛大学毕业设计（论文） 10 dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 .0 0 601 1 0 .0 2 5 0.00600.975 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 60 .9 7 5 0 .1 00.0060.875 尺寸 1.5mm，公差值 0.025mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 0 601 . 5 1 0 . 0 2 5 0.00601.475 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 61 .4 7 5 0 .1 00.0061.375 尺寸 13mm，公差值 0.018mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.004mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 0 401 3 0 . 7 5 0 . 0 1 8 . 0012.987 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 41 2 .9 8 7 0 .1 00.00412.887 尺寸 4mm，公差值 0.0125mm，落料凸、凹模的制造公差按 的 1/4 选取，则pT dT /4 0.003mm，pT+dTmaxZ-minZ则： dD 0 dTDK 0 . 0 0 304 1 0 . 0 1 2 5 0.00303.988 pD 0m in pd TDZ 00 .0 0 33 .9 8 8 0 .1 00.0033.888 4.3.2 冲孔凸、凹模刃口尺寸计算 尺寸 35.6mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.015mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 . 0 1 53 5 . 6 1 0 . 0 6 2 00.01535.662 d m in 0 dTpdZ 0 .0 1 503 5 . 6 6 2 0 .1 0.015035.762 pd冲孔凸模刃口的基本尺寸 青岛大学毕业设计（论文） 11 d冲孔凹模刃口的基本尺寸 尺寸 2mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /40.006mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 .0 0 62 1 0 .0 2 5 00.0062.025 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 602 .0 2 5 0 .1 0.00602.125 尺寸 23mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.013mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 . 0 1 32 3 1 0 . 0 5 2 00.01323.052 d m in 0 dTpdZ 0 .0 1 302 3 . 0 5 2 0 .1 0.013023.152 尺寸 12.1mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.001mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 . 0 0 11 2 . 1 1 0 . 0 4 3 00.00112.143 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 101 2 .1 4 3 0 .1 0.001012.243 尺寸 6.84mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.009mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 . 0 0 96 . 8 4 1 0 . 0 3 6 00.0096.876 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 906 .8 7 6 0 .1 0.00906.976 尺寸 2.05mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.006mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 . 0 0 62 . 0 5 1 0 . 0 2 5 00.0062.075 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 602 .0 7 5 0 .1 0.00602.175 尺寸 6mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4青岛大学毕业设计（论文） 12 0.007mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 .0 0 76 1 0 .0 3 00.0076.03 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 706 .0 3 0 .1 0.00706.13 尺寸 4mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.007mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 .0 0 74 1 0 .0 3 00.0074.03 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 704 .0 3 0 .1 0.00704.13 尺寸 4.87 mm 为 IT9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 IT7 级，则pT dT /4 0.003mm，pT+dTmaxZ-minZ则： pd 0pdKT 00 . 0 0 34 . 8 7 0 . 7 5 0 . 0 1 5 00.0034.881 d m in 0 dTpdZ 0 .0 0 304 .8 8 1 0 .1 0.00304.981 4.3.3 孔边距 尺寸 25.5mm，公差值 0.052mm 则： jB 0 1m in4BK 00 . 0 1 32 5 . 4 7 4 1 0 . 0 2 6 00.01325.5 尺寸 17mm，公差值 0.043mm 则： jB 0 1m in4BK 00.0117 尺寸 6mm，公差值 0.03mm 则： jB 01m in 4BK 00.0076 jB凹模也孔心距的尺寸，公差取工件公差的 1/4 即dT /4 minB工件孔心距的最小极限尺寸 工件孔心距公差 4.3.4 工作零件结构尺寸 落料凹模板尺寸： 青岛大学毕业设计（论文） 13 凹模厚度： h=kb( 15mm)(查表 3-3 得 k取 0.22) =0.22 75mm=16.5mm 凹模壁厚： c=(1.52)h( 3040mm) =24.7533mm 取 c=30mm b凹模孔的最大宽度，单位 mm，但 b不小于 15mm c凹模壁厚，单位 mm，指刃口至凹模外形边缘的距离 k系数，见表 2-4可得 凹模板边长： L b+2c 80+2 30 140mm 凹模板宽度： B 2 30+34.1 2+1.5 129.7mm 弹簧的选用：根据 GB/T 2089-1994 选用圆柱螺旋压缩弹簧，材料直径 1.6mm，弹簧中径 16mm，自由高度 30mm。 凸模的长度为： h1h+2h+3h 16+30+18 44mm 其中1h卸料板厚度 2h弹簧的高度 3h固定板厚度 4.3.5 其他模具零件结构尺寸 查标准 GB 2858-81,确定凹模板外形为 160 125 18mm，查表 14-10 卸料板厚度为16mm，根据 JB/T 8066.1-1995 查得： 垫板外形尺寸为： 160 125 6mm 固定板尺寸为： 160 125 18mm 导料板外形尺寸为： 160 13 6mm 根据模具零件结构尺寸，查标准 GB/T 2855.5-90 选取后侧导柱 160 125 标准模架一副。 青岛大学毕业设计（论文） 14 4.3.6 凸模的强度校核： 1. 抗压强度校核：根据 4p bcd kt 式得：可取 c 2000Map，pd 4.881mm， t1mm，符合要求。 pd凸模直径，单位为 mm t板材厚度，单位为 mm 青岛大学毕业设计（论文） 15 b材料抗剪强度，单位为 MaP c 凸模材料许用压应力，单位为 MaP 2. 凸模抗压失稳校核： F 222 EJkl 和 maxL 2270 pdF校核得，符合要求。 F冲裁力，单位为 N K安全系数，淬火钢 k 2 3 E凸模材料的弹性模量，一般模具钢为 52.2 10aMP J凸模最小横截面的惯性矩，单位为 4mm maxl允许的凸模最大自由长度，单位为 mm 4.3.7 冲床的选用 根据总冲压力 F 70.41KN，模具闭合高度，冲压工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用开式双柱可倾式压力机，其主要工艺参数如下： 公称压力： 160KN 滑块行程： 50mm 压力行程： 3.17mm 行程次数： 150 次 /分 最大闭合高度： 220mm 闭合高度调解量： 45mm 工作台尺寸（前后 左右）： 300 450mm 4.3.8 冲裁工艺设计 冲裁工艺设计是在对给定的冲裁件进行工艺性分析的基础上制定冲裁工艺方案，并以文件的形式确定。良好的工艺性和合理的工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料和工时，以最经济的方法保持保量地加工冲裁件。 1. 冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性是指其冲压工艺的适应性，即冲裁件的材料、形状、尺寸精度以及其它技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对冲裁件设计提出的工艺要求。影响冲裁件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要有以下几方面。 2. 冲裁件 的形状和尺寸 具有良好工艺性的冲裁件形状和尺寸应符合下面的条件。 A 冲裁件的形状应力求简单、规则，使排样时废料最少。 B 冲裁件的内、外形转角处应避免尖锐的清角。 C 冲裁件形状应避免有过长的悬臂或过窄的凹槽。 青岛大学毕业设计（论文） 16 D 冲裁件上冲孔孔径不宜太小，否则极易损坏冲孔凸模。冲孔孔径的 最小尺寸与孔的形状、材料的力学性能、板料的厚度和凸模的结构有关。 E 冲裁件上孔与孔之间，孔与外形边缘的尺寸不能过小，以避免影响凹模强度和冲裁质量。当冲孔边缘与冲裁件外形边缘不平行时不小于 t；平等时应不小于 1.5t。 3. 冲裁件的尺寸精度与断面粗糙 度 A 冲裁件能达到的尺寸精度一般为 IT10IT12 级，采用较高精度的复合模可达到 IT8IT9 级。如无特殊要求，落料件的尺寸精度要比冲孔低一级。 B. 冲裁件的结构尺寸标注基准应尽可能与冲裁时的定位基准相重合，以避免基准不重合误差。 青岛大学毕业设计（论文） 17 第五章 弯曲单工序模 5 1 工艺分析 1. 由于半成品件形状简单，为 U 形件，可以采用一次弯曲成形的方法。 2. 在弯曲开始时，毛坯就应定位良好，稳定可靠，该零件采用方孔和圆孔与挡料销配 合定位。 3. 该零件内形尺寸为主要尺寸，因此定义凸模为基准件。 青岛大学毕业设计（论文） 18 5 2 弯曲工艺力的计算 5 2 1 较正弯曲力的计算 为了合理地选择弯曲用的压力机和设计模具，必须计算弯曲力。弯曲力的大小不仅与毛坯的尺寸、材料的力学性能、弯曲半径等有关，而且与弯曲方式也有很大关系，从理论上计算弯曲力比较繁杂，精确度亦不高，因此生产中常采用经验公式进行计算。 较正弯曲力： F qA 25 840 21KN F校正弯曲力，单位为 N A校正部分投影面积，单位为 2mm q单位面积上的校正力，单位为 MaP，其值按表 4-4 选取。 5.2.2 顶件力和压料力的计算 顶件力或压料力 Q 值可近似取自由弯曲力的 30% 80%。 自由弯曲力： F 20.7 bkbtrt 0 . 7 1 . 3 1 2 1 1 8 00 . 5 1 1.31KN F自由弯曲力，单位为 N b弯曲件的宽度，单位为 mm r弯曲半径（等于凸模圆角半径），单位为 mm b材料的抗拉强度，单位为 MaP k系数，一般取 k 1 1.3. 顶件力和压料力： Q（ 0.30.8） F 0.6 1.31KN 0.786KN 5.2.3 弯曲设备标称压力的选择 校正弯曲时，由于校正弯曲力的数值比压料或顶件力大得多，故 Q可以忽略，青岛大学毕业设计（论文） 19 即 yjpp 21KN jP校正弯曲力，单位为 N yP弯曲用压力机标称压力，单位为 N。 查表得取标称压力为 60KN 5.2.4 弯曲件的回弹及防止措施 查表得角度回弹量为： a 0 3 5.2.4.1 影响回弹的因素 ： A. 材料的力学性能 角度回弹量及曲率回弹量与材料的屈服点s成正比，与弹性模量 E成反比。 B. 弯曲半径与材料厚度的比值 r/t 当其他条件相同时，角度回弹量随 r/t值的增大而增大，曲率回弹量随 r/t 的增大而减小。 C. 弯曲角 弯曲角越大，表示变形区域越大，角度回弹量也越大。而曲率回弹量与弯曲角度大小无 关。 D. 弯曲工件的形状 一般弯制 U形工件要比弯制 V 形工件的回弹量要小。 E. 模具间隙 在弯曲 U 形工件时，凸模与凹模之间的间隙越小，则回弹量越小。 F. 校正弯曲时的校正力 校正力小，回弹量大，增加校正力可减小回弹量。对弯曲半径小（ r/t0.20.3）的 V 形工件进行校正弯曲时，角度回弹量可能为负值或零。 5.2.4.2 减小回弹量的措施 弯曲加工时必然要发生回弹现象，要完全消除回弹是极其困难的，但可以从模具设计和产品设计等方面来减少甚至消除回弹，根据对工件的分析采用较正法来消除工件的回弹。 5.2.5 弯曲凸凹模设 计 5.2.5.1 弯曲凸模与凹模之间的间隙 Z/2maxt+kt t+ +kt 1+0.043+0.05 1 1.093 Z/2弯曲凸、凹模单面间隙 t板料厚度的基本尺寸 板料厚度的正偏差 k弯曲间隙系数，其值按表 4-10选取。 5.2.5.2 工作部分尺寸计算 弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为 ： 青岛大学毕业设计（论文） 20 pL 014 pp TL 00 . 0 2 111 2 0 . 0 4 34 00.02112.01 pL凸模工作部分尺寸，单位为 mm L工件公称尺寸，单位为 mm 工件公差，单位为 mm pT凹模、凸 模制造偏差，单位 mm. 5.2.6 弯曲凸、凹模的结构尺寸 查表得：dr 5mm, pr 0.5mm,m 4mm,L 12mm 凹模外形尺寸为： 125 100 25mm 根据凹模外形尺寸查表得：选用 125 100 30mm 的上模座、 125 100 35mm的下模座，压入式 B式模柄。 青岛大学毕业设计（论文） 21 5.2.7 弯曲模结构的设计特点 弯曲件的工序安排对弯曲模具的结构、产品的精度影响极大。为了达到工件的质量要求，在确定弯曲件的工序安排和设计模具结构时，应合理制定工艺，遵循弯曲过程中的变形规律，除了需要综合考虑前述的模具结 构设计原则外，同时还必须注意以下几点。 1. 弯曲件工序的安排 1） 对于形状简单的弯曲件，如 V 形、 U形、 Z形和帽罩形工件等，可以采用一次弯曲成形。对于形状复杂的弯曲件，则一般需要采取二次或多次弯曲成形 ； 2） 对于批量大且尺寸较小的弯曲件，为使操作方便、定位准确和提高生产率，应尽可能采用级进模或复合模 ； 3） 需进行多次弯曲时，弯曲次序一般是先弯两端，后弯中间部分。前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响到前次已弯曲成形的形状。 2. 弯曲工序和模具尺寸的确定 应充分考虑到冲件的尺寸和形状，然后确定弯曲工序的顺序。 1） 对冲件 的工艺性进行总体分析，确定地评价冲件整体结构的合理性和采用工艺过程的可行性。对弯曲角和弯曲次数多的冲件、非对称形状的冲件，要分析所采用工艺的可靠性 ；对有孔或有切口的冲件等，要注意由于弯曲的作用特别容易引起变形或出现的尺寸误差。这时，最好是在弯曲之后再作冲孔或切口。 青岛大学毕业设计（论文） 22 2） 计算出冲件的毛坯展开长度，以此计算毛坯的长度在已设计好的弯曲模上作试弯曲。然后经过修正，将毛坯的展开长度最后确定下来。这样就可以得到最终要求尺寸的冲件。因而，先是要进行弯曲模的设计制造，然后再确定下料模的精确尺寸。 3） 制备毛坯时，应尽量使后续弯曲工 序的弯曲线与材料轧制方向成一定的夹角。对于需进行多次弯曲的零件，一般应选用冲压行程方向作为零件的弯曲方向。 4） 选取比弯曲力吨位稍大的设备，对与此相适应的模具大小、高度、行程长度等等作出考虑。特别是为了保证形状及尺寸必须设计校平模的某些场合，此校平模就要做得既结构简单又要牢固可靠，能够承受足够大的压力。 3. 毛坯要有可靠的定位 毛坯的定位必须能迅速而准确地进行，尽可能水平放置，并要考虑到下列各点： 1） 在弯曲开始时，毛坯就应定位良好，稳定可靠。为防止弯曲过程中毛坯可能产生的偏移，这时在模具上除了有放置毛坯的定位板（销） 以外，还必需考虑到因滑动所引起的偏移而采取必要的措施。 2） 以毛坯的外形作为粗定位，然后用凸模上的导正销作精定位。它适合平而厚的板料的弯曲，其冲件的精度好，生产率也高。 3） 选取弯曲加工中不发生变形的部位来定位。在万不得已的情况下要使用已发生变形的部位来定位时，要有不妨碍材料移动的结构。 4） 当工艺上要求多道工序时，各工序要有同一定位基准。 5） 对于厚板的场合，要特别注意使定位板不致与端面的毛刺相干扰。 6） 在压弯过程中，必须考虑到防止毛坯滑动的可能性。 4. 增加装置或改变工艺 为有利于提高弯曲件的精度，在必要时，弯曲件可添加工艺 连接带（这部分材料在弯曲后再将其切除）或采用对称弯曲。 5. 不应使毛坯产生严重的局部变薄或变形不足。 6. 弯曲区能得到校正。 7. 有补偿回弹量的可能。 8. 作用在毛坯上的外力要尽量对称，以避免在变形过程中毛坯产生错移。 9. 冲件的取出装置。 10. 注意操作者安全。 11. 模具的标准化。 青岛大学毕业设计（论文） 23 青岛大学毕业设计（论文） 24 第六章翻边、弯曲复合模的设计 6.1 工艺分析 该半成品主要是翻边模进行加工时的固定及尺寸的精确，弯曲时必须保证其定位可靠，该零件内形尺寸为主要尺寸，因此定义弯曲凸模为基准件。 6.2 翻边力与弯曲力的 计算及冲压设备的选择 翻边力： F翻 1 .1 ( )st D d 1 . 1 3 . 1 4 1 3 2 9 ( 7 4 . 8 7 ) 2.42KN 弯曲力： P弯 13 bc bt 2 4 7 0 1 8 13 5.64KN 顶件力：1F 10%F翻 0.1 2.42KN 0.242KN 2F 60%P弯 0.6 5.64KN 3.384KN F顶1F+2F 0.242+3.384KN 3.626KN 可选用公称压力为 160KN 的开式双柱可倾式压力机 青岛大学毕业设计（论文） 25 6.3 工作零件刃口尺寸计算 6.3.1 翻边的凸、凹模刃口尺寸计算 翻边模单边间隙 Z/2 值为 0.85mm 凸模的尺寸 D 7-2 0.85 5.3mm 6.3.2 弯曲的凸、凹模刃口尺寸计算 (1)弯曲凸模与凹模之间的间隙 Z2 t kt 1 0 .5 2 0 .0 5 1 1.57mm (2) 弯曲件标注内形尺寸，应以凸模为基准件，增大凹模取间隙。弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为： 014 pp TLL 00 .2 62 .1 0 .1 3 00.2621.13 凹模尺寸为： 0 dTdpL L Z 0 .2 602 1 .1 3 3 .1 4 0.26024.27 式中 . L弯曲件的基本尺寸 pL、dL凸模、凹模工作部分尺寸 弯曲件的公差 pT、dT凸、凹模制造公差，选用 IT9 级精度 Z弯曲模的双面间隙 6.3.3 凸、凹模的结构尺寸 凹模的外形尺寸： 125 100mm 翻边的凸模的外形尺寸： 21mm 弯曲的凸模的外形尺寸： 13 10 44mm 青岛大学毕业设计（论文） 26 选用 125 100 35mm 的下模座， 125 100 30mm 的上模座。 6.4 复合模的特点、种类及选用 6.4.1 复合模的特点 A生产效率高。复合模结构紧凑，一套模具能完成若干工序，大大地减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，从而提高了生产率。 B提高冲压件的质量。在复合模具中几道冲压工序是在同一工位上完成的，不用重新定位，可以避免重新定位产生的误差，从而保证了冲压件的位置精度。 冲压件内、外形的同轴度偏差可达 0.020.04mm，特别适合薄 料的冲裁。 青岛大学毕业设计（论文） 27 C. 复合模对用料的要求没有连续模那样严格，不规则的边角材料也能使用。 D复合模的结构复杂。复合模的结构比单工序模复杂，加工难度大，对模具制造精度要求高，制造周期相对较长，因此模具的制造成本显著增加。 E某些带狭窄面的工件受到凸凹模强度的限制不能用复合模加工。 6.4.2 选择复合模的原则 确定是否采用复合模要考虑以下几个方面。 A生产批量 由于复合模成本较高，小批量生产时宜采用单工序模，几个单工序模可能比一套复合模成本还低，在大批量生产时适合使用生命模。 B冲压工件的精度 当冲 压件的尺寸或同轴度、对称度等位置精度要求较高时，应考虑采用复合模；对于形状复杂，重新定位可能产生较大误差的冲压工件，也应采用复合模。 C复合工序的数量 一般复合模的工序数量在四工序以下，否则模具过于复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也随之下降。 6.4.3 复合模的设计特点 复合模中每个工序的设计、计算与单工序模相同。在进行复合模结构设计时需要注意以下几个方面。 A. 曲柄压力机的许用负荷曲线与复合模压力曲线的关系。由于复合模的工作行程往往较大，尤其是落料、拉深复合模，落料在先，拉深在后，一般落料力 较大，拉深力较小，这与压力机的许用负荷曲线的变化趋势相反，所以容易产生超载。设计复合模时要注意校核。 B. 复合模中的凸凹模设计。由于复合模中的凸凹模（既是某工序的凸模同时又是另一工序的凹模）的壁厚是冲压件的尺寸决定的，而凸凹模的壁厚受强度限制不能过薄，因此其厚度应大于最小壁厚 a。 当凸凹模装于上模时，内孔不积存废料，凸凹模胀力小，其最小壁厚 a 可按下式确定： 冲裁硬材料时 a=1.5t 冲裁软材料时 a t 凸凹模设计时还应注 意其加工、装配以及维修、刃磨等方面的要求。 C. 复合工序的先后顺序排列有利于成形及模具制造、维修。例如落料 -拉深 -冲孔的复合顺序是有利于成形的。又如冲孔 -落料复合时，为使凸凹模刃磨方便，两工序应同时进行。 D复合模选用的模架。由于复合模的精度较高，因此也应选用精度较高的模架。对要求精度较高的小间隙薄料冲裁复合模，应采用球面浮动式模柄，使之可自动微调，避免因导向精度误差或冲压设备和模具的安装误差对模具产生不利影响，保证模具安全，提高使用寿命。应当注意的是，当采用浮动模柄时，导柱不能离开导套，否则可能产生严 重的机床和人身事故。 E注意模具各部位的配合与精度要求。一般情况是： a. 凸凹模、凸模、凹模当采用窝座定位配合时，嵌入深度一般可用 510mm； b. 顶杆、模柄采用双边间隙为 0.05mm 的间隙配合； c. 顶件器与凹模孔之间采用 0.05mm 的单边间隙，顶件器在顶件终了时应突出凹模端面 0.5mm； d. 卸料板工作面就高出凸模端面 0.30.5mm。 青岛大学毕业设计（论文） 28 F复合模工作部分零件的材料选用。复合模工作部分零件应选用加工性能较好、耐磨性好、淬透性高、热处理变形小的材料。 G模具材料的基本性能 a. 模具材料的 耐磨性 模具工作表面与工件多次强烈地磨擦，因此要求模具必须能较长时间的保持其尺寸精度和表面粗糙度，不致早期失效；要求模具材料既能承受机械磨损，又能在承受重载和高速磨擦时，在被磨擦表面形成薄而致密的起润滑作用的附着氧化膜，防止在模具和工件表面之间产生黏附、焊接等损伤及模具表面的氧化损伤。合理的热处理工艺、良好的润滑状态和模具材料的表面处理对改善模具的耐磨性能有良好的作用。 b. 模具材料的韧性 对于受强烈冲击载荷的模具零件的模具材料，韧性是十分重要的考虑因素，对于在高温下工作的模具，还必须考虑其在工 作温度下的高温韧性。模具材料的化学成分、晶粒度、碳化物的组成数量、形态、尺寸和分布情况、金相组织、微观偏析等都会对材料的韧性带来影响；钢的纯净度、毛坯锻轧变形的方向会对横向性能产生很大的影响。模具材料的韧性往往和耐磨性、硬度互相矛盾。因此，根据模具的工作情况，选择合理的模具材料，并采用合理的精炼、加工和热处理、表面处理工艺才能使模具材料具有最佳的耐磨性和韧性。 c. 硬度 模具在工作时必须具有高的硬度和强度，才能保持其原来的形状和尺寸，一般冲压模具钢，要求其淬回火硬度为 60HRC 左右，而热作模具钢为 4550HRC 左右，并且要求热作模具材料在其工作温度下仍保持一定的硬度。 青岛大学毕业设计（论文） 29 第七章 模具寿命及维护 模具在正常工作中，冲出废品工件以前所冲工件的数量称为模具寿命。模具在两次刃磨之间所冲工件数量称刃磨寿命；模具因磨擦导致磨损至不能在修复为止，其所冲工件总数称为模具总寿命；模具因某种原因而损坏，致使不能再修复，则损坏前所冲工件总数称为损坏寿命。模具因自然磨损或损坏，致使模具不能继续冲出合格工件，称此模具失效。 7.1 模具失效方式与原因 7.1.1 模具失效方式 模具失效方式主要表现形式有磨损、塑 性变形、疲劳破坏和早期破坏等。 模具在使用过程中因磨擦自然磨损而失效者，是一种正常的失效方式。刃口模具的自然磨损规律与刃具磨损相似，分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段。使用时应控制在正常磨损阶段以内，当出现急剧磨损时，应立即刃磨。 在冲裁硬、脆材料时，会因硬粒或碳化物的剥落而引起磨粒磨损，使刃口磨损加快，此时要求凸、凹模硬度高，耐磨性好。当冲压高韧性金属材料时，会出现粘附磨损，使磨损加快，此时要求凸、凹模耐磨性高、抗粘性强，同时保持良好的润滑。对于弯曲、拉深，特别是冷挤压，因变形金属与模具工作表面的相 对流动，会使磨擦磨损和粘附磨损加剧，因此，要求模具有较高的耐磨性、抗粘性和低的表面粗糙度值，同时保持良好的润滑。 当模具承受的负荷超过自身钢材的屈服点时，模具会产生塑性变形，从而失去其尺寸的准确性而失效。如凸模的镦粗、局部压塌、模具工作表面产生皱纹、凸模的弯曲变形等，都会使模具失效，因此要求凸、凹模有足够的硬度。 模具的凸、凹模在反复交变应力作用下，加工一定数量的工件之后就会产生疲劳裂纹。随着冲压次数的增加，裂纹不断扩展，致使模具破坏而失效。这种疲劳破坏失青岛大学毕业设计（论文） 30 效方式在挤压模在表现突出。如冷挤压凸、凹模经使用一个 时期后产生的纵裂、横裂、网裂、碎裂和剥落等。因此要求凸、凹模抗疲劳强度高，要求“内柔外硬”。 模具因某种原因出现崩刃、折断、碎裂等早期破坏，致使模具不能继续工作而失效。这种早期破坏失效的方式在国内外都普遍存在，这在模具行业中是比较突出的问题，必须寻找产生的原因，努力消除。 7.1.2 模具失效的原因 造成模具失效的原因很多，涉及的技术面很广，但其中主要原因可归纳为设计不合理、材质不佳、热处理不当、加工不良、使用不妥等几方面。因此，在模具使用中出现失效问题后，应逐项分析，找出原因，提出解决问题的办法 。 7.1.3 提高模具寿命的措施 7.1.3.1 拟定合理的冲压工艺 拟定合理的冲压工艺包括下列几个方面：工件的结构设计要要符合冲压工艺性的要求。 1. 选择合理的工艺搭边。 2. 合理分配各工序的变形量，合理安排变形前和工序间的软化热处理工序。 3. 合理润滑，提高润滑质量。润滑不仅在拉深、冷挤压等变形工序中对提高模具寿命效果显著，而且在冲裁工序中也有较大的作用。 4. 合理控制抟坯的尺寸和形状误差，保持毛坯表面清洁和较好的表面质量。 7.1.3.2 设计合理的模具结构和几 何参数 合理的模具结构和几何参数应从下列诸方面考虑： 1. 增大上模座与下模座的厚度，加大导柱、导套直径，以提高模架的刚性。 2. 提高模架的导向性能，增加导柱、导套数量。用卸料板作为凸模的导向和支承部件。 3. 选用合理的模具间隙，保证工作状态下的间隙均匀，因此，要提高模具工作零件和导向装置的相互位置精度。 4. 在模具结构上采取防止废料回升与堵塞的措施。 5. 保持压力机的压力中心和模具压力中心基本一致。 6. 控制和减小冲压时的振动；提高模架刚性，缩短凸模工作部分的长度，增大其固定部分直径和尾端的承压 面积。细长凸模设置保护套。 7. 适当增加凹模刃口直筒部分的高度，以增加刃磨次数。 8. 尽量避免凸、凹模在垂直和水平剖面内的尖角过渡，以减小应力集中或延缓磨损。尽量避免截面的急剧变化，以减小应力集中。对于截面急剧变化的整体式凸、凹模，应以较大的圆角半径和锥度过渡。 9. 对于因应力集中而易于开裂的凹模和某些结构的凸模，可在易开裂处分开，设计成组全式或镶拼式结构。对于重负荷凹模应设计成多层预应力组合式凹模。 10. 采用合适的定位方式与支承方式，以减小毛坯的定位误差。 11. 在成形工序中，凸、凹模的几何参 数应有利于金属的变形和流动，应尽可能地减小工作零件表面的粗糙度值。 青岛大学毕业设计（论文） 31 7.1.3.3 合理选择模具材料 根据加工材料和工序性质，合理选择模具材料。采用材料匹配，磨损快的模具零件用好钢材，或凸、凹模分别用工具钢和硬质合金配合使用。 7.1.3.4 改善模具的热处理工艺 1. 完善和严格控制热处理工艺。采用真空热处理，防止脱碳、氧化、渗碳。加热要适当、均匀，回火要充分。 2. 采用表面强化处理，使模具的成形零件“内柔外硬”，以提高耐磨性、抗粘性和抗疲劳强度。 3. 采用高频淬火、喷丸、机 械滚压等表面硬化处理，使表面产生压应力，以提高抗疲劳强度。 4. 模具使用一个时期后进行一次应力退火，以清除疲劳应力。 5. 在热处理工艺中，增加冰冷或超低温处理，以提高耐磨性。 6. 热处理时，要注意强韧匹配，柔硬兼顾。 7.1.3.5 完善模具加工工艺 1. 采用三方六面镦拔法反复锻造凸、凹模毛坯，把碳化物不均匀度控制在 3 级以内。 2. 消除电加工表面化不稳定硬碎层；调整电加工参数，以便减小硬碎层深度和硬度；电加工后进行回火，以消除加工应力。 3. 应注意防止磨削裂纹的产生，防止出现磨削烧伤，磨削 后进行一次补充回火，以消除加工应力。 4. 注意研磨