轿车挂钩支架冲压工艺编制及工装设计.doc

毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题 目 轿车挂钩支架冲压工艺编制及工装设计 学 院 机械动力工程学院 专业班级 机设应 学生姓名 学号 指导教师 职称 评阅教师 职称 学生毕业设计（论文）原创性声明学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行 的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文 献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立 完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证 书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日 重庆科技学院本科生毕业设计 摘要 i 摘要摘要 模具工业是现代工业发展的基础，冲压模具是模具工业的重要组成部分。近年来， 与机械相关的各个行业都越来越重视模具的设计与应用，不仅是因为模具已发展成为 一项比较成熟的共性技术，同时还因为模具在现代工业中发挥越来越重要的作用。 在这次毕业设计中，先介绍了工件的结构，对其工艺特点进行分析，再根据其结 构特点对模具进行设计。其中重点阐述了成形该零件的复合模的排样设计、工位设计、 模具总体结构设计、模具凸、凹模设计、固定板设计及抬顶料装置、卸料板结构及各 零部件材料、热处理技术要求等。该模具结构简单，加工质量好，生产效率高。 设计过程中，不可避免的遇到一些困难，但是通过努力最终得以解决。这次设计 是对模具设计的一次全面实践，相信对未来自己从事的工作一定会有相当大的帮助。 关键词：关键词： 复合模 工艺分析 零件设计 模具设计 重庆科技学院本科生毕业设计 abstract ii abstract the mould industry is the foundation of the modernization industry, and stamping die plays a very important part in die industry. in recent years, each industry that related with mechanics is all paying more and more attention to the design and application of mould. that is not only because mould has already been developed into one ripe generality technology, but also because mould plays a more and more important role in modernization industry. in the graduation project, the structure of hanging boardis introduced at first. the technological characteristics of the clip board is analyzed. the die of the clip board is designed according to its structural characteristics. the layout design of the composite die for forming the part and the designs of the work positions, general structure of the die, the punch and matrix of the progressive die, retaining plate, the structure of the block lifting device, the structure of the stripping plate, and the technical requirements for the material and heat treatment of each component are mainly stated. the die structure is simple, the processing quality of the die is good and the productivity is high. during the design, unavoidable i met some difficulties in the design, but i have conquered them with my assiduity. its my first time to practice of the design of mold, so i believe that it will be great helpful for my job in the future. keywordskeywords： composite die; technical; analysis; die design 重庆科技学院本科生毕业设计 目录 1 目录 摘要摘要.i abstractii 1 绪论绪论.2 1.1 冲压模相关介绍.2 1.2 冲模在现代工业生产中的地位.2 1.3 国内外冲压模具的研究现状和发展趋势：.2 2 工件工艺性分析及方案确定工件工艺性分析及方案确定5 2.1 工件工艺性分析.5 2.2 零件尺寸计算.6 2.3 计算材料利用率计算7 3 冲裁工艺计算冲裁工艺计算.9 3.1 冲裁力计算.9 3.2 卸料力的计算.9 3.3 选择冲压设备.10 3.4 落料刃口计算.11 4 弯曲工艺计算弯曲工艺计算.12 4.1 弯曲回弹值.12 4.2 凸模圆角半径.12 4.3 凹模圆角半径与凹模深度.12 4.4 弯曲模具间隙.12 4.5 凸凹模宽度尺寸12 4.6 弯曲力的计算及压力机选择.13 5 凸模、凹模及凸凹模的结构设计凸模、凹模及凸凹模的结构设计.14 5.1 模具材料的选择.14 5.21 落料凸、凹模结构设计.14 5.2.2 确定凹模外形尺寸.14 5.2.3 冲孔凸模外形尺寸.15 524 凸凹模设计15 5.3 弯曲凸模凹模设计.16 6 主要零部件设计主要零部件设计.18 6.1 模柄的设计.18 6.2 固定板设计.18 6.3 定位零件的设计.19 6.4 出件机构的设计.20 7 模架的选择模架的选择.22 7.1 模架的具体类型.22 7.2 模架的选择.23 重庆科技学院本科生毕业设计 目录 2 7.2.1落料的模架选择23 7.2.2. 成型模架选择.23 7.3 模具工作原理24 结论结论.25 参考文献参考文献.26 致谢致谢.27 重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 2 1 绪论 1.1 冲压模相关介绍 冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形， 从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。冲压可分为五个基本工序：冲裁、 弯曲、拉深、成形和立体压制。冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属） 加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模） 。冲压 模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。复合模与单工序模相比减少 了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是 孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合 大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。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。模具设计与制造技术水平 的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产 品的质量、效益和新产品的开发能力。 1.2 冲模在现代工业生产中的地位 在现代工业生产中，冲模约占模具工业的 50%， ，在国民经济各个部门，特别是汽 车、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门 得到极其广泛的应用。据统计，利用冲模制造的零件，在飞机、汽车、电机电器、仪 器仪表等机电产品中占 60%70%，在电视机、录音机、计算机等电子产品中占 80%以上， 在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占 85%以上。在各种类型的汽 车中，平均一个车型需要冲压模具 2000 套，其中大中型覆盖件模具 300 套。 1.3 国内外冲压模具的研究现状和发展趋势： 按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为 10 大类，其中，冲压模和塑料 成型模两大类占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占 50左右，塑料成形模约 占 20，拉丝模（工具）约占 10，而世界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例 一般占全部模具产值的 40以上。在采用 cad/cam/cae/capp 等技术设计与制造模具方 面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用 cad 技术设计 模具方面，仅有约 10%的模具在设计中采用了 cad，距抛开绘图板还有漫长的一段路要 走；在应用 cae 进行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用 和动画游戏阶段；在应用 cam 技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二 是现有的工艺设备（包括近 10 多年来引进的先进设备）或因计算机制式（ibm 微机及 其兼容机、hp 工作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异 等，联网率较低，只有 5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作；模具 cad/cae/cam 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具检测、加工设备向 重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 3 精密、高效和多功能方向发展。快速经济制模技术。模具材料及表面处理技术发展迅 速。 21 世纪的今天,中国凭借丰富且廉价的人力资源、庞大的市场及其许多有利条件， 已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地。随着国际交往的日益增多和外资 在中国模具行业的投入日渐增加，中国模具已经与世界模具密不可分，中国模具在世 界模具中的地位和影响越来越大。据相关专业人士分析，未来十年，中国模具工业和 技术的主要发展方向将主要集中在以下几个方面： (1)模具结构日趋大型、精密、复杂及寿命日益提高。由于成型零件日趋大型及高 效率生产所要求的一模多腔，使模具日趋大型化；随着零件微型化和模具结构发展的 要求，今后模具加工的精度将更小，这必将促进超精密加工的发展。 (2)cad/cae/cam 技术在模具设计制造中的广泛应用。在模具设计与制造中，开发 并应用计算机辅助设计的制造系统(cad/cae/cam)，发展高精度、高寿命模具和简易模 具(软模、低熔点合金模具等)制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置 等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。模具制造是设计的延续，推 行模具设计与制造一体化可达到优化设计的要求。实践证明，模具 cad/cae/cam 技术 是当代最合理的模具生产方式，既可用于建模、为数控加工提供 nc 程序，也可针对不 同的模具类型，以相应的基础理论，通过数值模拟方法达到预测产品成型过程的目的， 改善模具结构。从 cad/cae/cam 一体化的角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、 智能化和网络化，其中心思想是让用户在统一的环境中实现 cad/cae/cam 协同作业， 以充分发挥各单元的优势和功效。因此，应大力进行高端辅助设计制造软件的培训、 推广和应用。 (3)快速经济模具技术的推广应用。快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速 发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。与传统的模具技术相比，该技术 具有制模周期短、成本特点，是综合经济效益较显著的模具制造技术。近年来快速模 具制造商投入了很大的人力和物力，对各种模具的快速制造工艺进行研发，对传统的 快速模具制造技术进行改造，嫁接了先进的 rp 及 nc 技术，有效满足一些高精度、高 寿命模具的生产需求。 (4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准化及模具标准件的应用 将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。模具标准件 应进一步增加规格、品种、发展和完善销售网络，保证供货速度，为客户提供交货期 短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低的优质模具标准件。 (5)开发优质模具材料和先进的表面处理技术。模具材料是模具工业的基础，制造 冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他 重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 4 复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形 性能，不断发展和改善冲压成形技术。当前，国外模具材料系列日趋完善与细化，国 内开发的高级优质模具钢品种虽然不少，但推广应用不足，每年所需约 70 万吨模具钢 还要有相当一分进口。模具表面处理技术对模具的制造精度、模具的强度、模具的寿 命、模具的制造成本等有着直接的影响。稀土表面工程技术和纳米技术表面工程技术 的出现进一步推动模具制造的表面工程技术的发展。同时处理技术由大气热处理向真 空热处理发展。 (6)冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。科学化主要体现深入研究冲压 变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理念、失稳理论与变形程度等对成形过程、产 品质量、成本、效益的预测和可控程序。数字化主要体现在应用有限元、边界元等技 术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可 能出现的质量问题，从而优化冲压方案。 (7)成形过程的数值模拟技术将在实用化方向取得很大的发展，并与化制造系统很 好地集成。人工智能技术、智能化控制将从简单形状零件成形发展到覆盖件等复杂开 关零件成形，从而真正进入实用阶段。 (8)注重产品制造全过程，最大程度地实现多目标全局优化。优化将从传统的单一 成形环节向产品制造全过程及全生命期的系统整体发展。 (9)对产品可制造性和成形工艺的快速分析与评估能力将有大的发展。以便宜从产 品初步设计甚至构思时起，就能针对零件的可成形性及所需性能的保证度，作出快速 分析评估。 (10)冲压技术将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小指量多品种混流生产模式 及市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。推广 应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统(fms)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人 送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 重庆科技学院本科生毕业设计 2 工件工艺性分析及方案确定 5 2 工件工艺性分析及方案确定 2.1 工件工艺性分析 图 1 零件图 由零件图图 1 可见，该工件的加工涉及到落料、冲孔、弯曲、翻孔等工序成形。 该零件长为 76.4mm,属于大制件，形状简单且对称，适于冲裁加工。查冷冲压模具设 计与制造表 2.3 冲压件内、外形所能达到的精级精度，因制件形状简单、对称，冲 裁件内外形所能达到的精级精度为 it12-it13。查表 2.7 一般剪切断面表面粗糙度为 3.2m。材料 08 钢，其冲压性能较好，孔与外缘的壁厚较大，复合模中的凸凹模壁厚 部分具有足够的强度。 根据工件形状，初步确定采用落料、冲孔、翻孔和拉深等工序，现确定以下方案： 表 1 单工序模、连续模和复合模的性能比较 项目单工序模连续模复合模 尺寸精度精度较高可达 it1310 级可达 it98 级 工件形状易加工简单件可加工复杂零件，如 宽度极小的异形件、 特殊形件 形状与尺寸要受模具 结构与强度的限制 孔与外形的 位置精度 较高较差较高 工作情况 工件平整性推板上落料，平整较差，易弯曲推板上落料，平整 重庆科技学院本科生毕业设计 2 工件工艺性分析及方案确定 6 工件尺寸一般不受限制宜较小零件可加工较大零件 工件料厚一般不受限制0.66mm0.053mm 操作性能方便方便不方便，要手动进行 卸料 安全性比较安全比较安全不太安全工艺性能 生产率低，压力机一次行程 只能完成一道工序， 但在多工位压力机使 用多副模具时，生产 率高 高，压力机一次行程 内可完成多道工序 较高，压力机一次行 程内能完成两道以上 工序 条料宽度要求不严格要求严格要求不严格 模具制造结构简单，制造周期 短 结构复杂，制造和调 整难度大 结构复杂，制造难度 大 对以上组合方案的比较，我们采用三副模具即：落料冲孔的复合模，翻孔单工序 模和翻边的单工序的工艺方案。工艺过程：落料翻孔翻边 2.2 零件尺寸计算 1.平板毛坯翻孔直径 d0 可以近似的按弯曲展开计算 (d1-d0)/2= 2rt2h 得 d0=24.1 2.旋转体根据零件总面积计算出圆形面积毛坯直径 a1=dh a2=/42r1d-2r 8r1 +/42r2d-2r8r2 a3=dh 得直径=53.8mm 3 根据以上数据绘出零件回转部分，再根据零件图其他位置与之相对位置关系直接绘出 完整零件展开图 图 2 排样 重庆科技学院本科生毕业设计 2 工件工艺性分析及方案确定 7 表 2 导料板与条料之间的最小间隙 zmin（mm） 有 侧 压 装 置 条 料 宽 度 b/mm材料厚度 t/mm 100 以下100 以上 0.5 0.51 12 23 34 45 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 8 根据表 2 导料板与条料之间的最小间隙为 5mm 4.确定搭边 a 与 a1 的值 表 3 搭边 a 和 a1 数值 圆件及 r2t 的工件矩形工件边长 l50mm矩形工件边长 l50mm 或 r2t 的工件 材料厚度 工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a工件间 a1沿边 a 0.25 0.250.5 0.50.8 0.81.2 1.21.6 1.62.0 2.02.5 2.53.0 3.03.5 3.54.0 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 重庆科技学院本科生毕业设计 2 工件工艺性分析及方案确定 8 4.05.0 5.012 3.0 0.6t 3.5 0.7t 3.5 0.7t 4.0 0.8t 4.0 0.8t 4.5 0.9t 由表 3 得条料宽度:b=100mm 步距:l=60 mm 2.3 计算材料利用率计算 图 3：零件展开图 1.计算制件的面积 a 由于零件外形尺寸计算过于复杂，这里采用 caxa 软件进行面积分析，面积 a 约为 3328： a一个步距内冲裁件的实际面积； b条料宽度（mm） ； s步距(mm)。 2.材料利用率计算 材料利用率 总= a/(b*l) 56% 因此材料利用率为 56% 重庆科技学院本科生毕业设计 3 冲裁力计算及压力机选择 9 3 冲裁工艺计算 3.1 冲裁力计算 冲裁力是指冲裁时凸模承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦阻力。 通常说的冲裁力是指的冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。 平刃口冲裁模的冲裁力 f 一般按照下式计算 f 落公式为 f 落=klt 式中 f 落落料力（n） l冲裁件周长(mm) t材料厚度(mm) 材料的抗剪强度（mpa） k系数，常取 k=1.3 这里 l=319 t=3.2mm 取 =300mpa 则 f 落=1.33193003.2 =398112（kn） f 冲公式为 f 冲=klt 式中 f 冲落料力（n） l冲裁件周长(mm) t材料厚度(mm) 材料的抗剪强度（mpa） k系数，常取 k=1.3 这里 l=24.1 t=3.2 =300 于是 f 冲=24.11.33.2300=94486 f 总= f 落+f 冲=492,598 kn 3.2 卸料力的计算 板料经过冲裁后，由于弹性变形恢复的作用，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内， 而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将凸模上的料卸 下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力就叫卸料力；将梗塞 在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力叫做推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出 所需要的力称顶件力。由于本设计采用自然漏料的方式，因此没有顶件力。 卸料力、推件力是从压力机、卸料装置中获得的。所以在选择设备的公称压力或 设计冲模时，应分别考虑。影响这些力的因素比较多，主要有材料的力学性能、材料 重庆科技学院本科生毕业设计 3 冲裁力计算及压力机选择 10 的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况等，一般常用以下经验公 式计算： 卸料力：=0.065*492598=32019nfxkxf 推件力：=1*0.1*492598=49260n tt fnk f 3.3 选择冲压设备 冲压设备是提供模具行程能量的，在冷冲压生产中，为了适应不同的冲压工作需 要，采用各种不同类型的压力机。压力机的类型很多，按传动方式的不同，主要可分 为机械压力机和液压压力机两大类。其中机械压力机在冷冲压生产中应用最广泛。随 着现代冲压技术的发展，高速压力机、数控回转头压力机等也日益得到广泛地应用。 下面表和表分别列举了按冲压件大小和按生产批量选择设备。 表 4 按冲压件大小选择设备 零件大小选用类型特点适用工序 小型或中小型开式机械压力机有一定的精度和刚度，操 作方便，价格低廉 分离及成形 （深度浅的成形件） 大中型闭式机械压力机精度与刚度更高，结构紧 凑，工作平稳 分离、成形 （深度大的成形件及复合工序） 按生产批量选择设备 冲压件批量设备类型特点适用工序 薄板通用机械压力机速度快，生产效率高，质量较稳 定 各种工序小批量 厚板液压机行程不稳定，不会因超载而损坏 设备 拉深、胀形、弯曲等 高速压力机高效率冲裁大批量 多工位自动压力机高效率，消除了半成品堆储等问 题 各种工序 为安全起见，防止设备超载，应注意以下几点： 1.所选冲压机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：f 压机f 总 2.所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应，即满足：冲模的闭合高度在 压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。 3.压力机的工作台面的必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余 地，但过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。 重庆科技学院本科生毕业设计 3 冲裁力计算及压力机选择 11 4.压力机的行程大小应适应，由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于 冲模、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开 的不良后果。压力机的公称压力必须大于等于冲压力。计算总冲压力 fz，原则上只计 算同时发生的力，并根据不同的模具结构分别对待。本设计采用的是弹性卸料装置和 下出料方式的冲裁模具，因此采用下列公式：总冲压力 =492598+32019+49260n zxt ffff =1.3*573877=746040nfp :（1. 11. 3） 根据冲压模具设计与制造选取 750kn 开式可倾工作台压力机 3.4 落料刃口计算 查冷冲模设计表 3-3 冲裁模初始双面间隙 z 取 zmin=0.1mm zmax=0.14mm 对零件图中未注公差的尺寸，冲压件一般保证精度 it14，因制件形状简单且对称，在 这里保证精度 it13。 查互换性与测量技术基础表 3-6 简单形状冲裁时凸凹模的制造偏差 凹=+0.03mm 凸=-0.02mm 因此：| 凹|+| 凸|=0.03+0.02 mm =0.05mm zmax -zmin=0.14-0.1mm =0.04mm | 凹|+| 凸| zmax zmin 因此在这里采用单配方法加工。 对于落料，先做凹模，并以它作为基准配做凸模 查互换性与测量技术基础表 2-4 查出其极限偏差为 查冷冲模设计表 3-5 磨损系数 取 x=0.5 则 d 凹= =(24.1-0.50.46）+（1/4）0.46 0 mm =23.87 +0.1150 mm 落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其双面间隙为 0.100.14mm 重庆科技学院本科生毕业设计 5 凸模、凹模及凸凹 模 12 4 弯曲工艺计算 4.1 弯曲回弹值 弯曲卸载后，由于中性层附近的弹性变形以及内、外层总变形部分的恢复，使弯 曲件的弯曲中心角和弯曲半径变得和模具尺寸不一致的现象称为回弹。 一般情况下，凸模圆角半径 凸 r 取等于或略小于工件内侧的圆角半径 r，对于工 作 r 较大（r/t10） ，而且精度较高时，则应进行回弹计算并采取相应的措施。本设 计中的相对弯曲半径 r/t10 ，且弯曲角度无特殊要求，因此不考虑回弹。 4.2 凸模圆角半径 若弯曲件的内侧弯曲半径为 r，则应取，但不能小于材料允许的最小弯曲半rr 凸 径。如因工件结构上的需要，出现 时，则应取，然后增加一次整形工r min r 凸 r min r 序，使整形模的。rr 凸 4.3 凹模圆角半径与凹模深度 凹模口圆角半径的大小直接影响坯料的弯曲成形。太小，弯曲时坯料拉入凹 a r a r 模的阻力大，厚度易拉薄，表面易擦伤。太大，会影响毛坯定位的准确性。对称弯 a r 曲时，若凹模两边的大小不一致，将因两边流动阻力不一致使坯料在弯曲过程中产 a r 生偏移。 凹模的深度应当适当。凹模太浅则坯料两端的自由部分很长，弯曲件会弹大，直 边部分不平直。凹模太深，则浪费模具钢材，且要求压力机有较大的行程。由于本设 计弯曲件有高度差，因此凹模深度只能根据工件的实际要求制定。 4.4 弯曲模具间隙 对于 u 形件，凸凹模的间隙对弯曲件回弹、表面质量和弯曲力有很大影响。间隙 愈大，回弹愈大，制件的误差愈大；间隙过小，会使制件边部壁厚减薄，降低凹模寿 命。因此，必须根据弯曲件材料厚度、力学性能和弯曲件的高度、尺寸精度合理选择 凸、凹模的间隙。凸模和凹模单边间隙 z 一般按下式计算： z=t+ct 式中：z弯曲模凸模和凹模的单边间隙； t板料厚度公称尺寸； 板料厚度的上偏差； c间隙系数，可查表得到。 当制件精度要求较高时，其间隙值应适当减小，取 z=t。因为前面的设计中不考虑 回弹，但为了尽量减少弯曲角的回弹值，取 z=t。 4.5 凸凹模宽度尺寸 弯曲工序中，凸、凹模的宽度尺寸根据弯曲工件的标注方式不同，可根据下列情 重庆科技学院本科生毕业设计 5 凸模、凹模及凸凹 模 13 况分别计算。 （1）标注外形尺寸的弯曲件 应该以凹模为基准，首先设计凹模的宽度尺寸。 当工件标注成双向偏差时： 凹模的宽度： 0 (0.25 ) d d ll 当工件标注成单向偏差时： 0 (0.75 ) d d ll 在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应该按凹模宽度尺寸配置，并保证单边 间隙为 c，即 0 (2 ) p pd llc （2）标注内形尺寸的弯曲件 应该以凸模为基准，首先设计凸模的宽度尺寸。 当工件标注成对称偏差时 凸模宽度 0 (0.25 ) p p ll 当工件标注成单向偏差时 凸模宽度 0 (0.75 ) p p ll 在工件标注内形尺寸的情况下，凹模宽度尺寸应该按凸模宽度尺寸进行配制，并 保证单边间隙为 c，即 0 (2 ) d pd llc 式中： 弯曲凸、凹模宽度尺寸，mm pd ll、 l弯曲件外形或内形基本尺寸，mm c弯曲模单边间隙，mm 弯曲件尺寸公差，mm 凸、凹模制造公差，一般取（1/3-1/4） pd 、 由于工件标注在内形上，因此以凹模为基准，先计算凹模宽度尺寸， 基本尺寸为：30mm，板厚 3.2mm 的弯曲件未注公差为0.3，则由式： 凸模宽度 = (30+0.25*0.6 )0-0.2=30.150-0.2 0 (0.25 ) p p ll 凹模宽度 = (30.15+3.2*1)+20=33.35+0.20 0 (2 ) d pd llc 4.6 弯曲力的计算及压力机选择 弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力，是设计冲压工 艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机 械性能、弯曲方法和模具结构等多种因素有关，理论分析方法很难精确计算，在实际 生产中常按经验公式进行计算。对于校正弯曲，其弯曲力比自由弯曲大得多，而且在 弯曲过程中，两者不重叠。因此在选择压力机时，以校正弯曲为依据即可。ff 压力校 =fqa 校 式中：f校正弯曲力（kn） ； q单位面积上的校正力（mpa） ，q 值可 校 以按冲压工艺及冲模设计表 4-4 取。 a校正部分投影面积 mm 2 qa=50*3328=166400n=166kn=f校 查冲压模具简明冲压手册选取 180kn 的开式可倾工作台压力机。 重庆科技学院本科生毕业设计 5 凸模、凹模及凸凹 模 14 5 凸模、凹模及凸凹模的结构设计 5.1 模具材料的选择 从众多模具材料中选出 9mn2v 钢，该模具钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好 的低合金工具钢，它具有较高的硬度和耐磨性，淬火时变形较小，淬透性很好。由于 钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了钢的过热敏感性，同时碳化物较细小和分 布较均匀。 9mn2v 钢的化学成分和物理性能分别如表 5 和表 6 所示 表 5 9mn2v 钢化学成分（gb/t 12992000）w% csimnvps 0.850.950.401.702.000.100.250.0300.030 表 6 临界温度 临界点ac1acmar1ar3 温度（近似值）730760655690 表 7 综合性能 耐磨性耐冲击性淬火不变形性淬硬深度 中等中等好浅 红硬性脱碳敏感性切削加工性 差较大较好 所以这里不管是凸模、凹模还是凸凹模，材料都选用 9mn2v 钢 这里的落料凹模的热处理硬度为 6062hrc 5.21 落料凸、凹模结构设计 冲孔落料复合模的凸凹模其刃口平面与工件尺寸相同，这就产生了复合模的 “最小壁厚”问题。 冲孔落料复合模许用最小壁厚可按表 4 选取， 表 6 凸凹模最小壁厚a 数值 （单位： mm）部分如下 材料厚度0.80.91.01.2 最小壁厚2.32.52.73.2 5.2.2 确定凹模外形尺寸 确定凹模外形尺寸的方法有多种，通常都是根据零件的材料厚度和排样图所确定 重庆科技学院本科生毕业设计 5 凸模、凹模及凸凹 模 15 的凹模型孔壁间最大距离为依据，来求凹模的外形尺寸。 凹模的刃口形式，考虑到本例生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，故采用 阶梯形直壁式。 凹模的外形一般有矩形与圆形两种，凹模的外形尺寸应保证凹模有足够的强度与刚度， 凹模的厚度还应考虑修模量。凹模的外形尺寸一般根据冲材料的厚度和冲裁件的最大 外形尺寸来确定。 图 4 落料凹模 5.2.3 冲孔凸模外形尺寸 1.凸模的形式采用类似直通式的形式，少了阶梯形式的复杂，主要受凸模孔的影响， 避免出现最小壁厚。 2.凸模的长度 凸模的长度=冲孔凸模固定板的厚度+落料+超出落料、翻边凸凹模的 2mm 则凸模的长度=70mm 冲孔凸模简图如图 5 图 5 冲孔凸模 524 凸凹模设计 1.凸凹模的形式采用类似直通式的形式，少了阶梯形式的复杂，主要受凸模孔的影响， 避免出现最小壁厚。 重庆科技学院本科生毕业设计 5 凸模、凹模及凸凹 模 16 2.凸模的长度 凸凹模的长度=冲孔凸模固定板的厚度+落料+超出落料，则凸模的长度=60 mm 图 6 凸凹模 5.3 弯曲凸模凹模设计 5.31 翻孔凸模如下图 图 7 翻孔凸模 5.32 翻孔凹模如下图 图 8 翻孔凹模 重庆科技学院本科生毕业设计 5 凸模、凹模及凸凹 模 17 5.33 拉深翻边凸模如下图： 图 9 翻边凸模 5.34 拉深凹模如下图： 图 10 翻边凹模 重庆科技学院本科生毕业设计 6 主要零部件设计 18 6 主要零部件设计 6.1 模柄的设计 中国模具设计大典第 4 卷，表 22.5-26 凸缘模柄（a40 jb/t7646.3-1994） 选择 b 型 技术条件：按 jb/t 7653-1994 的规定 材料：q235-af 模柄简图如图 7 图 11 模柄 6.2 固定板设计 查中国模具设计大典第 3 卷，表 22.5-19 固定板 材料：45 热处理硬度 4348hrc 冲孔、翻边凸凹模固定板的简图如图： 图 12 凸凹模固定板 重庆科技学院本科生毕业设计 6 主要零部件设计 19 图 13 落料凸模固定板 图 14 翻孔模固定板 图 15 拉深凸模固定板 6.3 定位零件的设计 固定挡料销的作用是控制送料步距，分圆形与钩形两种，一般装在凹模上。 定位销的作用是提供条料的导向，以免送偏。 材料：45 热处理硬度：4348hrc 定位销简图如图： 图 16 定位销 重庆科技学院本科生毕业设计 6 主要零部件设计 20 6.4 出件机构的设计 1.推板 1 材料：45 热处理：4348hrc 落料模推件板简图如图 17 图 17推件板 2.推板 2 材料：45 热处理：4348hrc 弯曲模推件板如图： 图 18 推件板 3 查中国模具设计大典第 3 卷，表 22.5-61 顶杆（jb/t7650.3-1994） 材料：45 热处理硬度：4348hrc 落料模上顶杆的长度 l=冲孔凸模固定板厚度+上垫板厚度+空闲高度+行程距离 =40mm 上顶杆的结构简图如图 19 图 19 上顶杆 重庆科技学院本科生毕业设计 6 主要零部件设计 21 下出件机构是个弹顶器，装于下模座，由弹簧驱动。 查中国模具设计大典第 3 卷，表 22.5-61 顶杆（jb/t7650.3-1994） 材料：45 热处理硬度：4348hrc 弯曲模下顶杆的长度 l=冲孔、翻边凸凹模固定板厚度+下模座厚度+翻边高度 和安全距离=50mm 下顶杆的结构简图如图 20 图 20 下顶杆 重庆科技学院本科生毕业设计 模架的选择 22 7 模架的选择 7.1 模架的具体类型 标准模架中，应用最广的是用导柱、导套作为导向装置的模架。根据导柱、 导套配置的不同有以下四种基本型式：对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导 柱模架、四导柱模架。 表 7 列举了它们之间的功能及用途 表 7 各模架功能及用途 模架型式（标准号）功能及用途 对角导柱模架 gb/t2851.1-1990 在凹模面积的对角中心线上，装有前后导柱，其有效区在毛坯进给方 向的导套间，受力平衡，上模座在导柱上运动平稳，适用于纵向或横 向送料，使用面宽，常用于级金模或复合模。其凹模周界范围为 63mm50mm500mm500mm 后侧导柱模架 gb/t2851.3-1990 两导柱、导套分别装在上、下模座后侧，凹模面积是导套前的有效区 域，可用于冲压较宽条料，且可用边角料，送料及操作方便，可纵向、 横向送料。主要适用于一般精度要求的冲模，不宜用于大型模具，因 有弯曲力矩，上模座在导柱上运动不平稳。其凹模周界范围为 63mm50mm400mm250mm 中间导柱模架 gb/t2851.5-1990 其凹模面积是导套间的有效区域，仅使用于横向送料，常用于弯曲模 或复合模。具有导向精度高，上模座在导柱上，运动平稳的特点。其 凹模周界范围为 63mm50mm500mm500mm 四导柱模架 gb/t2851.7-1990 模架受力平稳，导向精度高。使用于大型制件，精度很高的冲模，以 及大批量生产的自动冲压生产线上的冲模。其凹模周界范围为 160mm250mm630mm400mm 重庆科技学院本科生毕业设计 模架的选择 23 7.2 模架的选择 7.2.1落料的模架选择 图 21 落料模 7.2.2. 成型模架选择 图 22 翻孔模 重庆科技学院本科生毕业设计 模架的选择 24 图 23 翻边模 7.3 模具工作原理 落料模具工作原理： 条料送进定位螺钉 6，上模 13 下行，凸模 12，凹模 7 凸凹模 21，对板料进