毕业设计（论文）-锁芯本体模具设计.doc

青岛大学毕业设计（论文） 1 目目 录录 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 41 排样设计和裁板方案 .3 42 冲压力的计算5 43 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 51 工艺分析.15 52 弯曲工艺力的计算.16 521 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 青岛大学毕业设计（论文） 3 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。 青岛大学毕业设计（论文） 4 第一章 工艺分析 该工件材料为 lf21y2、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。 37 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： 0 0.074 75 0 0.025 1 0 0.025 2 0 0.025 1.5 0 0.018 6.5r 0 0.036 9.89 0 0.052 26.1 0 0.052 28.1 0 0.0125 2r 0 0.062 34.1 0 0.074 57.5 零件内形： 0.015 0 4.87 0.036 0 6.84 0.043 0 12.1 0.052 0 23 0.025 0 2.05 0.03 0 4 0.03 0 6 0.062 0 35.6 0.025 0 2 孔心距： 60.015170.021525.50.026 第二章 工艺工艺方案的确定 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： 青岛大学毕业设计（论文） 5 1. 、可看作 l 形件进行计算。 1 l 2 l 由公式 l= 111 abs 27.5+9-1.92=34.58mm 1 l 26.5+9-1.92=33.58mm 2 l 其他都可按 u 形件进行计算。 由公式 l=可得： 1111 abcs 14+8+8-3.90=26.1mm 3 l 14+9+9-3.90=28.1mm 4 l 14+12+12-3.90=34.1mm 5 l -8-8=12.1mm 6 l 4 l 弯曲件展开长度补偿值 1 s 2.翻边前小孔的尺寸计算 d-2(h-0.43r-0.72t) 1 d 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 41 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：=2.0mm 1 a 步距为：35.6mm 采用有侧刃定距的条料宽度： b= 0 2dane 青岛大学毕业设计（论文） 6 =(取有侧刃的搭边) 0 1.5dane 0.75aa = 0 75 1.5 1.5 1 2 =mm（取宽度 80mm） 0 79.25 d冲裁件垂直于送料方向的尺寸，单位为 mm 侧刃的搭边尺寸 a n侧刃的数量 e侧刃冲切的条料宽度，通常取 e1.52.5mm，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： bb+z80mm b-e80-278mm 1 b 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 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： 条25 条 1 n 2000 80 每块条料冲制的制件数： 个33 个（余 2 n 1200 1 35.6 25.2mm） 每张板料冲制制件数 n=25 33 个825 个 12 n n 材料利用率： 100%60.3% 825 1754.585 1200 2000 横裁时，每张板料裁成条料数： 条15 条 1 n 1200 80 每块条料冲制制件数： 个56 个（余 5.4mm） 2 n 2000 1 35.6 每张板料冲制制件数： 15 56840 个 n 12 n n 青岛大学毕业设计（论文） 7 材料利用率：100%61.4% 840 1754.585 1200 2000 由上述计算结果可知，应采用材料利用率高的横裁。 42 冲压力的计算 落料力：kltklt0.8f落 b b 1.3 1.0 120 211.133 32.94kn 冲孔力：kltklt0.8f冲 b b 1.3 （2+20+102.52） 1 120 1 d 21.5kn 侧冲压力：kltklt0.8f测 b b 1.3 39.6 1 120 6.18kn 卸料力：查表 2-9 取0.06 1 k 0.06 32.941.98knf卸 1 k f落 推件力：查表 2-9 取0.06 凹模型口直臂高度 h6 2 k 则 nh/t6/16 nf推 2 k f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： + +70.4knf总f落f冲f卸f推f测 l冲裁件周边长度，单位为 mm 材料抗切强度，单位为 mm b k系数，一般取 k1.3 、卸料力、推件力系数，可见表 2-9 1 k 2 k n同时梗塞在凹模内的工件（或废料数）nh/t 43 冲孔落料级进模工作零件刃口尺寸计算 青岛大学毕业设计（论文） 8 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、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0.1mm，0.14mm, min z max z -0.04mm. max z min z 最小双面合理间隙 min z 最大双面合理间隙 max z 从表 2-6 查出尺寸 r6.5、4.87 的 k0.75. 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 k1. 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。 青岛大学毕业设计（论文） 9 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 /40.018mm，+-则： p t d t p t d t max z min z = d d0 dt dk 0.018 0 75 1 0.074 0.018 0 74.926 = p d 0 min p d t dz 0 0.018 74.9260.1 0 0.018 74.826 落料凹模刃口的基本尺寸 d d 落料凸模刃口的基本尺寸 p d 冲裁件公差 凸模刃口制造公差 p t 凹模刃口制造公差 d t 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 0.51.0 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 /40.018mm，+-则： p t d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.018 0 57.5 1 0.074 0.018 0 57.426 p d 0 min p d t dz 0 0.018 57.4260.1 0 0.018 57.326 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 /40.015mm，+-则： p t d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.015 0 34.1 1 0.062 0.015 0 34.038 p d 0 min p d t dz 0 0.015 34.0380.1 0 0.015 33.938 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 /40.013mm，+-则： p t d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.013 0 28.1 1 0.052 0.013 0 28.048 p d 0 min p d t dz 0 0.013 28.0480.1 0 0.013 27.948 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 /40.013mm，+-则： p t d t p t d t max z min z 青岛大学毕业设计（论文） 10 d d0 dt dk 0.013 0 26.1 0.052 0.013 0 26.048 p d 0 min p d t dz 0 0.013 26.0480.1 0 0.013 25.948 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 /40.009mm，+-则： p t d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.009 0 9.89 1 0.036 0.009 0 9.854 p d 0 min p d t dz 0 0.009 9.8540.1 0 0.009 9.754 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 p t /40.006mm，+-则： d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.006 0 2 1 0.025 0.006 0 1.975 p d 0 min p d t dz 0 0.006 1.9750.1 0 0.006 1.875 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 p t /40.006mm，+-则： d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.006 0 1 1 0.025 0.006 0 0.975 p d 0 min p d t dz 0 0.006 0.9750.1 0 0.006 0.875 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 /40.006mm，+-则： p t d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.006 0 1.5 1 0.025 0.006 0 1.475 p d 0 min p d t dz 0 0.006 1.4750.1 0 0.006 1.375 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 p t /40.004mm，+-则： d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.004 0 130.75 0.018 0.004 0 12.987 p d 0 min p d t dz 0 0.004 12.9870.1 0 0.004 12.887 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 p t 青岛大学毕业设计（论文） 11 /40.003mm，+-则： d t p t d t max z min z d d0 dt dk 0.003 0 4 1 0.0125 0.003 0 3.988 p d 0 min p d t dz 0 0.003 3.9880.1 0 0.003 3.888 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 p t /40.015mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.015 35.6 1 0.062 0 0.015 35.662 d d min 0 d t p dz 0.015 0 35.6620.1 0.015 0 35.762 冲孔凸模刃口的基本尺寸 p d 冲孔凹模刃口的基本尺寸 d d 尺寸 2mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t /40.006mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.006 2 1 0.025 0 0.006 2.025 d d min 0 d t p dz 0.006 0 2.0250.1 0.006 0 2.125 尺寸 23mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t /40.013mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.013 23 1 0.052 0 0.013 23.052 d d min 0 d t p dz 0.013 0 23.0520.1 0.013 0 23.152 尺寸 12.1mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t d t /40.001mm，+-则： p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.001 12.1 1 0.043 0 0.001 12.143 青岛大学毕业设计（论文） 12 d d min 0 d t p dz 0.001 0 12.1430.1 0.001 0 12.243 尺寸 6.84mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t /40.009mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.009 6.84 1 0.036 0 0.009 6.876 d d min 0 d t p dz 0.009 0 6.8760.1 0.009 0 6.976 尺寸 2.05mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t /40.006mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.006 2.05 1 0.025 0 0.006 2.075 d d min 0 d t p dz 0.006 0 2.0750.1 0.006 0 2.175 尺寸 6mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t /40.007mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.007 6 1 0.03 0 0.007 6.03 d d min 0 d t p dz 0.007 0 6.030.1 0.007 0 6.13 尺寸 4mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 p t /40.007mm，+-则： d t p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.007 4 1 0.03 0 0.007 4.03 d d min 0 d t p dz 0.007 0 4.030.1 0.007 0 4.13 尺寸mm 为 it9 级精度，凸、凹模的制造精度都取 it7 级，则 4.87 p t d t /40.003mm，+-则： p t d t max z min z p d 0 p dk t 0 0.003 4.870.75 0.015 0 0.003 4.881 d d min 0 d t p dz 0.003 0 4.881 0.1 0.003 0 4.981 4.3.3 孔边距 青岛大学毕业设计（论文） 13 尺寸 25.5mm，公差值0.052mm 则： j b 0 1 min 4 bk 0 0.013 25.474 1 0.026 0 0.013 25.5 尺寸 17mm，公差值0.043mm 则： j b 0 1 min 4 bk 0 0.01 17 尺寸 6mm，公差值0.03mm 则： j b 0 1 min 4 bk 0 0.007 6 凹模也孔心距的尺寸，公差取工件公差的 1/4 即/4 j b d t 工件孔心距的最小极限尺寸 min b 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： 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：lb+2c 80+2 30140mm 凹模板宽度：b2 30+34.1 2+1.5129.7mm 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：h+ 1 h 2 h 3 h 16+30+1844mm 其中卸料板厚度 1 h 弹簧的高度 2 h 固定板厚度 3 h 青岛大学毕业设计（论文） 14 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） 15 4.3.6 凸模的强度校核： 1. 抗压强度校核：根据式得：可取 4 p b c d k t 2000m，4.881mm，t1mm，符合要求。 c a p p d 凸模直径，单位为 mm p d t板材厚度，单位为 mm 材料抗剪强度，单位为 m b a p 凸模材料许用压应力，单位为 m c a p 2. 凸模抗压失稳校核：f和校核得，符合要求。 2 2 2ej kl max l 2 270 p d f f冲裁力，单位为 n k安全系数，淬火钢 k23 e凸模材料的弹性模量，一般模具钢为 5 2.2 10 a mp j凸模最小横截面的惯性矩，单位为 4 mm 允许的凸模最大自由长度，单位为 mm max l 4.3.7 冲床的选用 根据总冲压力 f70.41kn，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 青岛大学毕业设计（论文） 16 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。 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 青岛大学毕业设计（论文） 18 第五章 弯曲单工序模 51 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） 19 52 弯曲工艺力的计算 521 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： fqa 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 2 mm q单位面积上的校正力，单位为 m，其值按表 4-4 选取。 a p 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 2 0.7 b kbt rt 0.7 1.3 12 1 180 0.5 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 材料的抗拉强度，单位为 m b a p k系数，一般取 k11.3. 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 青岛大学毕业设计（论文） 20 略，即 21kn yj pp 校正弯曲力，单位为 n j p 弯曲用压力机标称压力，单位为 n。 y p 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： a0 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成正比， s 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/2+ktt+kt max t 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 青岛大学毕业设计（论文） 21 弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为： p l 0 1 4 p p t l 0 0.021 1 120.043 4 0 0.021 12.01 凸模工作部分尺寸，单位为 mm p l l工件公称尺寸，单位为 mm 工件公差，单位为 mm 凹模、凸模制造偏差，单位 mm. p t 5.2.6 弯曲凸、凹模的结构尺寸 查表得：5mm, 0.5mm,m4mm,l12mm d r p r 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） 22 青岛大学毕业设计（论文） 23 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。 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。 青岛大学毕业设计（论文） 24 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） 25 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() s tdd 1.1 3.14 1 329 (74.87) 青岛大学毕业设计（论文） 26 2.42kn 弯曲力：p弯 1 3 b c b t 2 470 18 1 3 5.64kn 顶件力：10% 1 ff翻 0.12.42kn 0.242kn 60% 2 fp弯 0.65.64kn 3.384kn +f顶 1 f 2 f 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 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 d7-2 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 z 2 tkt 1 0.520.05 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： 0 1 4 p p t ll 0 0.26 2.1 0.13 0 0.26 21.13 青岛大学毕业设计（论文） 27 凹模尺寸为： 0 d t dp llz 0.26 0 21.133.14 0.26 0 24.27 式中. l弯曲件的基本尺寸 、凸模、凹模工作部分尺寸 p l d l 弯曲件的公差 、凸、凹模制造公差，选用 it9 级精度 p t d t 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 选用 125 100 35mm 的下模座，125 100 30mm 的上模座。 青岛大学毕业设计（论文） 28 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。 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 青岛大学毕业设计（论文） 29 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 at 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。 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 青岛大学毕业设计（论文） 30 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