毕业设计（论文）-零件电器外壳冲压模具设计.doc

xx大学2011届毕业设计说明书1 引言11.1 概述11.2 冲压技术的进步21.3 模具的发展与现状21.4 模具cad/cae/cam技术31.5 课题的主要特点及意义42 确定冲压工艺方案和模具结构形式确定52.1 分析零件的冲压工艺性52.2 确定零件的冲压工艺方案62.2确定模具结构形式73 冲裁部分83.1 弯曲件展开尺寸计算83.2 排样93.2.1 排样、确定条料宽度及步距确定83.2.2 材料利用率93.3 冲裁件的冲裁力和初选设备103.3.1 冲裁力计算93.3.2 压力中心计算与确定113.3.3 卸料方式及卸料力计算123.3.4 初选压力机123.4 冲裁刃口尺寸计算133.5 冲裁模具外形尺寸确定193.5.1 凹模的设计193.5.2 冲孔凸模的设计203.5.3 凸凹模的设计213.6 选择模架及其它零件223.7 校核冲压设备基本参数224 弯曲部分244.1弯曲卸载后的回弹244.1.1 影响回弹的因素234.2.2 回弹值的确定234.1.3 控制回弹的措施244.2 最小相对弯曲半径264.3 弯曲力的计算274.4 “u”形件弯曲模结构设计284.5 弯曲模主要工作零件的结构参数确定294.5 选择模架及其它零件314.5.2 弯曲凸模和凹模的圆角半径284.5.2 凹模工作部分深度284.6 卸料方式及卸料机构324.7 设备参数校核33参考文献36致谢371 引言1.1 概述冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。1.2 冲压技术的进步近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造（图1-1）。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。 图1-1 冲压作业方式的进化冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式计算机集成制造系统cims（computer integrated manufacturing system）。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。1.3 模具的发展与现状模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步伐日益加快，产品发展重点主要应表现在 ：（1）汽车覆盖件模；（2）精密冲模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具标准件；（5）其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距。1.4 模具cad/cae/cam技术冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。模具cad/cae/cam是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具cad/cae/cam技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。模具cad/cae/cam在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具cad/cae/cam技术发展速度更快，应用范围更广。在级进模cad/cae/cam发展应用方面，本世纪初，美国ugs公司与我国华中科技大学合作在ug-ii（现为nx）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模cad/cam软件nx-pdw。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模cad/cam系统。我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模cad/cam系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在autocad软件平台上开发出基于特征的级进模cad/cam系统hmjc，包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块。上海交通大学为瑞士法因托（finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模cac/cam系统。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模cad系统等。近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模cad/cam系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统cmcad、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的cad系统fox-cad等4。展望国内外模具cad/cae/cam技术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。今后10年新一代模具cad/cae/cam系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化、智能化四个方面。主要表现在：（1）模具cad/cam的专业化程度不断提高；（2）基于网络的cad/cae/cam一体化系统结构初见端倪；（3）模具cad/cae/cam的智能化引人注目；（4）与先进制造技术的结合日益紧密。1.5 课题的主要特点及意义零件冲压工艺规程是模具设计的依据,而良好的模具结构设计又是实现工艺过程的可靠保证,若冲压工艺有所改动,往往会造成模具的返工,甚至报废,冲裁同样的零件,通常可以采用几种不同方法,工艺过程设计的中心就是依据技术上先进,经济上合理,生产上高效,使用上安全可靠的原则,使用上安全可靠的原则,使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和经济效益。本课题旨在针对具体的零件，分析、选择冲压工艺方案，并结合三维设计软件得到最终模具设计流程以及三维图。 2 确定冲压工艺方案和模具结构形式确定资料准备：1、材料：08f钢2、材料厚度：1.5mm3、生产批量：5万件 4、设备情况：一般工业制造常见设备。5、产品图：如下所示。2.1 分析零件的冲压工艺性冲裁件的工艺性主要包括冲裁件的结构工艺性、冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度以及冲裁件的尺寸标注。冲裁件的结构工艺性：a.冲裁件的形状应力求简单、对称，尽可能采用圆形或矩形等规则形状，应避免过长的悬臂和窄槽。b.冲裁件的外形和内形的转角处要避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处的开裂。同时也可以防止尖角部位的刃口磨损过快而影响模具寿命。c.冲孔时,由于受凸模的强度限制，孔的尺寸不能太小，其数值与孔的形状、板厚t以及材料的力学性能有关。本课题所涉及的零件初定尺寸406020。孔径初定为=5mm.冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度：冲裁件的尺寸精度可以分为精密级和经济级两类。由于电器外壳属于非精密零件，对尺寸精度要求不高，一般冲压生产设备可以满足要求。本零件所选材料08f钢，08钢具有低硬度，高塑形的特点，具有良好的冲压性能，因此适合用冲压生产。2.2 确定零件的冲压工艺方案 根据材料的变形特点分：分离工序、成形工序。 本课题零件电器外壳包括了两种成形工序，既有分离，也有成形。在此强调一下两种变形方式的力学特点：成形工序要求在成形时，变形材料内部应力超过屈服极限但未达到强度极限，材料只产生塑形变形；而分离工序要求材料内部应力超过强度极限以使材料发生断裂分离，从而成形零件。很显然，本课题包括冲孔、落料、弯曲三种冲压成形方式。冲压模具形式多种多样，按工序组合程度分为一下三类：1. 单工序模，即在一副模具中只完成一种工序，如落料，冲孔，切边等。单工序模一般由一个凸模和一个凹模洞口组成，也可以是多个凸模和多个凹模洞口组成。2. 复合模，即在压力机的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成多道冲压工序，如冲孔落料、落料弯曲等复合方式，压力机一次行程一般得到一个冲压件。3. 级进模（俗称连续模），即在压力机的一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序，级进模所完成的同一零件的不同冲压工序是按照一定顺序、相隔一定进距排列在模具的送料方向上的，压力机的一次行程得到一个或者数个冲压件。针对“电器外壳”这个冲压件的结构外形及变形特点，该零件包含了落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可选变形方案如下： 方案一：落料冲孔弯曲，采用三套单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合弯曲，采用两套复合模生产。 方案三：冲孔落料弯曲复合模生产。 方案四：落料-冲孔-弯曲连续冲压，采用级进模生产。 方案一模具结构简单，装配和生产操作都比较容易，但是过程过于繁琐，程序太多，费时费力，生产效率太低，只适用与很小批量的生产；方案二采用落料冲孔复合，然后对板料进行弯曲，落料冲孔复合比较简单，易于操作实现生产，形状的弯曲件可以一次弯曲成形，此件左右对称，定位以及压力中心易于确定，故此方案比较合适；方案三一次复合成形，模具设计比较复杂，由于此零件产量不大，模具开发费用不易太大，方案四采用级进模生产，模具设计比较复杂，而且冲孔位置精度不如复合模。综合以上分析，最终选择方案二，即先落料冲孔，然后进行弯曲。2.3确定模具结构形式 落料冲孔复合模采用正装复合模形式，即落料凹模在下，凸凹模在上的结构形式，落料件用橡胶卸料，向上由顶板顶出；冲孔凸模固定在下垫板上，冲孔废料留在凸凹模孔洞中，用安装在上模座的打杆来打下，剩余板料在上模回程中遇卸料板实现卸料，卸料板的卸料力由橡胶在压缩过程中的储存能释放来提供。 弯曲过程中由于受力比较低，模具装配结构也比较简单，模具强度易于保证，弯曲凸模与凹模直接用螺钉固定在模座上，凹模在下，凸模在上。由于此弯曲件是90直壁弯曲，零件与凸模、凹模都是紧密接触，回程中零件可能随凸模向上运动，也可能留在凹模中，故上下模具都需要设置卸料装置。打杆安装在上部，从弯曲凸模中间穿过，当工件卡在凸模上时，打杆向下推出。推板安装在下部，由推杆连接出去，当零件留在凹模时，推板向上顶出。3 冲裁部分3.1 弯曲件展开尺寸计算 图3-1 弯曲件此工件有一部分有90直角弯曲，如图3-1所示，为便于冲裁部分设计及计算，在此先计算坯料展开尺寸。一般将r0.5t的弯曲称为有圆角半径的弯曲，r0.5t的弯曲称为无圆角半径的弯曲。本题r=3mm，t=1.5mm，r0.5t,属于有圆角半径的弯曲，毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度和圆弧部分长度的总和。 l=+式中 l弯曲件毛坯总长度（mm） 各段直线部分长度（mm） 各段弯曲部分弯曲中心角（） 各段圆弧部分弯曲半径（mm） 各段圆弧部分中性层位移系数（见表3.1）。表3.1 弯曲90时中性层位移系数x0.10.250.51.02.04.0488x0.320.350.380.420.4450.470.4750.5 由于r=3mm，t=1.5mm， =2.0，由表3.1查得x=0.445。 此零件有六处弯曲，但都是同一弯曲半径，展开长度都是一样，则只需计算一处 =5.76mm.则坯料长宽最大尺寸为：l=402+120+2=211.52mm b=402+80+18.52+5.764=220.0mm.将尺寸不同的各边分别定义为a,b,c,d.如图所示。则各边长展开尺寸分别为： a=120mm b=40+18.5+25.76=70.0mm c=40+5.76=45.76mm. d=80mm.3.2 排样3.2.1 排样、确定条料宽度及步距确定 此零件毛坯展开形状非圆非方，也不宜用组合式排样，由于长宽尺寸不一致，采用斜排虽可以提高材料利用率，但是定位不方便，而且模具也得转一定角度，导致横向尺寸增大，选模架时尺寸也会增大。故最后还是选单排直排方案，如图3.2所示： 图3-2 排样图 查冲压工艺与冲模设计表2.5.2（成红 主编），采用弹压卸料板形式的冲模，板料厚度t=1.5mm时，前后搭边值a=1.82.8，侧搭边值。则 两工件间搭边值a=2mm.工件边缘搭边值=3mm.步距n=220+2=222mm.条料宽度b=mm.其中是工件基本宽度，是侧搭边值，是条料公差值（查简明冷冲压手册表6-10），条料宽度大于100，厚度t=1.5，取=-1.2。3.2.2 材料利用率 一个步距内的材料利用率为： =其中a是落料件的面积，b是条料宽度，n是步距，由3.1.1的计算结果可得 =88.8%3.3 冲裁件的冲裁力和初选设备3.3.1 冲裁力计算该冲裁件冲裁力由落料力和冲孔力组成，落料部分： =1202+802+408+5.7612+18.54 =400+160+69.12+74 =703.12mm.则 =t=703.121.5250=263.67 kn.冲孔部分： =32+ =3210+48 =1105.28.则 =t=1105.281.5250=414.48 kn.总冲裁力 =+=678.15kn.其中 l剪切刃口剪下材料周边总长度（mm） t板材厚度（mm） 材料的剪切应力，查表3.2.1.=220310mpa.取=250mpa.表3.2.1 部分常用冲压材料的力学性能材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 /mpa 抗拉强度 /mpa 伸长率 /% 屈服强度 /mpa 普通碳素钢 q195 未退火 260320 320400 2833 200 q235 310380 380470 2125 240 q275 400500 500620 1519 280 优质碳素结构钢 08f 已退火 220310 280390 32 180 08 260360 330450 32 200 10 260340 300440 29 210 20 280400 360510 25 250 45 440560 550700 16 360 65mn 已退火 600 750 12 400 不锈钢 1cr13 已退火 320380 400470 21 1cr18ni9ti 热处理退软 430550 540700 40 200 铝 l2、l3、l5 已退火 80 75110 25 5080 冷作硬化 100 120150 4 铝锰合金 lf21 已退火 70110 110145 19 50 3.3.2 压力中心计算与确定 模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可安以下原则来确定：1、对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、工件形状 相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。xo=l1x1+l2x2+lnxn/l1+l2+lnyo=l1y1+l2y2+lnyn/l1+l2+ln 由于本冲压件前后左右对称，则压力中心正好位于落料件的几何中心。 =211.52/2=105.26 =220.0/2=1103.3.3 卸料方式及卸料力计算根据模具结构，落料件卡在下面的凹模中，由橡胶卸料方式向上弹顶出。 =k=0.04263.67=10.55kn.冲孔废料向上卡在凸凹模洞口中，由推杆向下推出， =0.04=0.04414.48=16.58kn.3.3.4 初选压力机由以上得出的冲压力及卸料力，得：f=+=678.15+10.55+16.58=705.28kn.选择设备时，乘以系数k=1.3.得： p=1.3f=1.3705.28 =916.86kn. 选择通用型的开式双柱压力机。型号j23-100，其主要技术参数如下：公称压力：100t滑块行程：130mm最大闭合高度：480mm最大装模高度：380mm连杆调节长度：100 mm工作台尺寸：前后 710 mm 左右 1080 mm模柄孔尺寸：6075 mm3.4 冲裁刃口尺寸计算3.4.1 冲裁模间隙值确定设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。由于硬铝与中碳刚的间隙取值是一样的，所以硬铝材料的间隙值与中碳刚的间隙取值一样。表81 冲裁模初始用间隙2c(mm)材料厚度08、10、35、09mn、q23516mn40、5065mn2cmin2cmax2cmin2cmax2cmin2cmax2cmin2cmax小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1263.4.2 刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现： 1、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 3、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 1、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙去在凹模上。 2、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值”it14级处理，冲模则可按it12级制造；对于圆形工件可按it7it9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。3.4.3 刃口尺寸的计算冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和配做加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或薄板工件的模具。对于该工件厚度只有1.5（mm）属于薄板零件，并且各个孔有位置公差要求，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准件上标注尺寸制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做所留的间隙值。这与就不再受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取=/4（精密模具的制造公差可选46m）。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙枝很小，而且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。模具刃口尺寸计算如下，为便于标识，将各边分别以a、b、c、d、e、f等表示。如图所示： 序号 计 算1制件的尺寸如下：落料部分：a= b= c= d= e= f=冲孔部分： 2查表取双面间隙：3查表确定模具制造偏差：落料部分：b、c、d凸模-0.020；凹模+0.025。a、e、f 凸模-0.030；凹模+0.045冲孔部分：凸模-0.020；凹模+0.0204验证制造偏差是否合理：0.030+0.020=0.050=0.14-0.11=0.03不满足凸、凹模分别加工的要求，故采用配作法分别加工。5对简单零件基准图的绘制尺寸可根据分开加工的计算方法得到，对于复杂零件在绘制产品基准图后：对落料件，凹模按基准图加工。凸模按基准图-合理间隙加工对冲孔件，凸模按基准图加工，凹模按基准图+合理间隙加工7落料部分a=mmb=mmc=mmd=mme=mmf=mm.落料凸模根据凹模尺寸，保证凸凹模间隙配作加工。则凸模尺寸为：=a-=(119.74-0.11)=119.63mm=b-=(69.8-0.11) =69.69mm=c-=(45.56-0.11) =45.45mm=d-=(79.78-0.11) =79.67mm=e-=(211.18-0.11) =211.07mm=f-=(219.66-0.11) =219.55mm.8冲孔部分=（10-0.750.15）=mm=(8-0.750.15) =7.89mm=(9.89-0.11) =9.78mm=(7.89-0.11) =7.78mm.其中，为工件基本公差，为凸、凹模制造公差，查阅表3.4.13.4.1凸模和凹模制造公差表公称尺寸/mm18-0.02+0.021830+0.0253080+0.0380120-0.025+0.035120180-0.03+0.04180260+0.045260360-0.035+0.05360500-0.04+0.06500-0.05+0.073.5 冲裁模具外形尺寸确定3.5.1 凹模的设计在设计模具时，凹模的外形尺寸还不能仅用理论计算来确定，在设计模具时，由h=kb可以确定凹模的厚度: k-系数,查表得k=0.18 b-冲裁件最大外形尺寸. b=220mm h=kb=0.15220=33mm 可根据模具的结构需要取h=50mm凹模壁厚的确定见下式：c=(1.52.0)h可以确定凹模的壁厚: c=（1.52.0）35=（49.570）mm 取c=50mm,按此式计算得到的我摸外形尺寸可以保证凹模具有足够的强度和刚度，一般不再进行强度校核。凹模的刃口高度的确定在不影响刃口强度的情况下由冲裁件的厚度确定，所以凹模的外边缘的尺寸等于凹模的刃口尺寸加上壁厚，则外边缘尺寸宽 l=2c+211=250+211=311mm b=2c+220=250+220=320mm组合形式：采用橡胶弹性卸料、纵向送料，且凹模外形尺寸为311mmx320mmx50mm。螺孔、销孔 各螺孔、销孔的大小、数量、位置均可以从典型组合标准gb2873.2中查得。材料及技术要求 材料选用gr12mov 硬度为: hr57 60 。各表面粗糙度如凹模样图所示。由以上设计结果，凹模零件图如下图所示：3.5.2 冲孔凸模的设计凸模的结构形式：圆形截面的凸模采用阶梯式，采用固定板压入式固定。凸模的长度计算：根据模具结构，凸模长度应该是凸模固定板厚度加落料凹模厚度再加卸料板与凹模之间的安全距离取5mm.则凸模总长度l=30+50+5=85mm.凸模的材料及技术要求：选用gr12mov 硬度为: hr57 60根据gb2863.2-81,得到b型圆凸模的尺寸参数，最后的凸模如下图所示：3.5.3 凸凹模的设计凸凹模尺寸以落料凹模和冲孔凸模的尺寸配作加工，保证凸凹模间隙。其厚度依据模具结构确定，l=30+8+15+3=56mm.凸凹模的结构形式 直通式，采用凸凹模固定板固定。凹凸模的材料及技术要求：选用gr12mov 硬度为: hr57 60。各表面的粗糙度如下图所示，由设计计算结果绘成下图：3.6 选择模架及其它零件按照冷冲模国家标准gb2851.5-90选择中间导柱模架，根据凹模的外边缘尺寸lb=320311，选择凹模周界尺寸为400mm315mm的标准模架。上模座：40031555下模座：40031565导柱： 45260导套： 4514053紧固件的选取：上模零件选取4个m1670的内六角螺纹固定，另加两个1280的销钉。下模零件选用4个m16120的内六角螺纹紧固，另加两个12100的销钉定位（螺钉长度根据连接件而定），材料用45钢。3.7 校核冲压设备基本参数 本冲裁件初选压力机为j23-100。其主要技术参数如下：公称压力：100t滑块行程：130mm最大闭合高度：480mm最大装模高度：380mm连杆调节长度：100 mm工作台尺寸：前后 710 mm 左右 1080 mm模柄孔尺寸：6075 mm冲压力校核：冲裁总压力f=705.28kn.设备的公称压力p=1000kn1.3f=916.86kn。满足使用要求。闭合高度校核：模具总装配高度h=266.5mm，介于压力机最大最小装模高度，满足适用要求。工作台尺寸校核：模座尺寸为400315，设备工作台尺寸为1080710，满足使用要求。故压力机设备选择合适。模具总装配图如下：1.下模座 2.下垫板3.凸模固定板4.落料凹模5.卸料板6.导柱7.导套8.上模座9.模柄10.打料组件11.凸凹模12.凸凹模固定板13.卸料橡胶14.顶料板15.冲孔凸模4 弯曲部分经冲裁得到的工件需通过弯曲工序，才能得到最终所需的产品，最终产品图在第二章已有展示，现不作赘述，下面主要分析工件的弯曲工艺及模具的相关设计。4.1弯曲卸载后的回弹回弹包括角度回弹及曲率回弹两个方面，此是弯曲变形区与不变形区两部分回弹综合效应的结果。4.1.1 影响回弹的因素影响回弹的因素很多，主要有：坯料的机械性能s，e。s愈高、e值愈小，弯曲回弹愈大；变形程度r/t。在其相同的条件下，角度回弹量随r/t值增大而增大；曲率回弹量则随r/t值增大而减少；弯曲中心角o弯曲中心角大，回弹角大；模具间隙z。凸、凹模间隙大，回弹量大；弯曲方式。自由弯曲回弹量大，较正弯曲回弹量小，全形镦校弯曲回弹量最小；工件形状及材料组织状态。形状复杂，相互牵扯多回弹量小，冷作硬化后回弹量大；模具结构及压边力大小。压边力大，工件弯后回弹量小。4.1.2回弹值的确定确定工件的回弹值，是为了采取相应的措施来克服回弹，以使弯曲工件达到图纸要求的精度。确定回弹值的方法有查图法、查表法和计算法，一般来说都是近似的。目前，不论国内还是国外，对回弹的研究仍在继续。由于回弹涉及的因素多，较为复杂，目前还没有一个精确的计算公式。故对于回弹值的控制一般均是用不同结构的模具来修正，主要是在试模中予以修正的。弯曲件的相对弯曲半径r/t（58）时，弯曲半径的变化小，可以不予考虑，仅考虑弯曲角度的回弹变化。由r/t=2，查表可确定回弹值为130230。4.1.3 控制回弹的措施 1.选择弯曲性能好的材料 用屈服极限小、弹性模量大的材料作为弯曲件，可获得较高的弯曲质量。此外，坯料的厚度公差大小，表面质量的优劣和平面度的好坏，都对弯曲回弹有较大的影响。对弯曲精度要求高的工件，也要对坯料此方面的质量加以筛选。2.选择较小的相对弯曲半径 r/t值小，表明变形程度大。一般在r/t3-5时，认为板料的弯曲区已全部进入塑料状态。较小的弯曲半径对减烛回弹有利，但过小的弯曲半径会使弯曲区破裂。目前资料上给出的材料最小弯曲半径主要是绝对经验数据，可作为板金设计者设计工件弯曲半径的参考依据。3.选择需要的模具间隙 v型弯曲，其间隙值是靠高速机床来实现的，与模具本身无关。对u型弯曲来说，其回弹随凹模开口深度增大而减少，随模具间隙减小而回弹量减小。若弯曲精度高的工作，可以取弯曲单边间隙值为z=t；若需要更高的弯曲精度，采用带有稍许变薄的弯曲，对减少回弹会更有用。因为零间隙或负间隙弯曲，可以改变板料的应力状态，使其由普通的弯曲转化为具有拉弯性质的弯曲，使坏料的中性层内侧压应力状态，从而坯料整个截面在切向均处于拉应力状态，卸载后内外侧纤维回弹相互抵消，可减小回弹。所以采用拉弯工艺及可调间隙的模具，对控制回弹是很有好处的。4. 设计合理的工件形状 u型弯曲件比v型件回弹量小。工件形状复杂，各部分间相互牵扯多，回弹困难。所以？型回弹量比u型小。若在弯曲处压制出适宜的加强筋，则回弹量更小。因此对弯曲件进行翻边或叠边处理，既可以提高刚度，又能减小回弹。5.采用合适的组织状态 冷作硬化后的材料，弯曲回弹量大。对精度要求高的弯曲件其坯料有冷作硬化，应对其进行退火处理，再弯曲。在需要且又允许的情况下，应对较厚坯料的工件采用加热弯曲消除回弹。6. 采用校正弯曲正式 校正弯曲回弹角明显小于自由弯曲，且校正力愈大，回弹愈小。这是因为校正弯曲力将使冲压力集中在弯曲变形区，迫使金属内层金属受挤压，则板材被校正后，内外层纤维都被伸长，卸载后都要缩短。由于内外层的回弹趋势相反，回弹量将减小，从而达到克服或减少回弹的目的。故校正弯曲，是与拉弯性质相似的一种弯曲方式，其应用范围显得更大一些。4.2最小相对弯曲半径弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限，而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件列表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。影响最小弯曲半径的因素有：1. 材料的力学性能 材料的塑性越好，其塑性指标就越高，材料许可的最小相对弯曲半径也越小。2. 零件的弯曲中心角 理论上讲，变形区外表面的变形程度只与r/t有关，而与弯曲中心角无关。实际上，当弯曲中心角较小时，由于变形区不大，接近弯曲中心角的直边部分（不变形区）可能参与变形，产生一定的伸长，从而使弯曲中心角处的变形得到一定的减轻，可使最小相对弯曲半径减小。3. 板料的表面质量与剪切断面质量 板料表面有划痕，裂纹，毛刺等缺陷时，弯曲易造成应力集中，使弯曲件过早的破坏。在这些情况下要选用较大的弯曲半径。4. 板料宽度的影响 窄板弯曲时，在板料的宽度方向的应力为零，宽度方向的材料可以自由流动，可使最小相对弯曲半径减小。宽板弯曲时，材料沿宽度方向流动的阻力大，选用的相对弯曲半径要大一些。5. 材料的方向性 弯曲材料采用的冷轧钢板，沿纤维方向的塑性指标要优于垂直方向。故当弯曲线与纤维方向垂直时，材料具有较大的抗拉强度，不易被拉裂，最小相对弯曲半径数值就小，反之则大。最小相对弯曲半径的确定：由于影响板材最小相对弯曲半径的因素很多，故在实际应用中考虑了部分工艺因素的影响，其数值一般由实验方法确定。表4-1为实验得到的最小相对弯曲半径的实验数值，可直接选取。4-1最小相对弯曲半径的实验值材料正火或退火硬化弯曲线方向与轧纹垂直与轧纹平行与轧纹垂直与轧纹平行铝00.30.30.805、08f00.30.20.515,20,q2350.10.50.51.045,500.51.01.01.7注：本表用于板材厚度t10mm,弯曲角90，剪切断面良好的情况。本题材料08f钢，可选最小相对弯曲半径=0.5。前面初定尺寸时，弯曲半径定的是r=3mm，r/t=3/1.5=2,大于最小相对弯曲半径值，可以成形。4.3 弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模和和选择压力机吨位的重要依据。由于弯曲力的因素较多，如材料的性能，零件的形状，弯曲方法，摸具结构，模具间隙和磨具工作表面质量等。因此，用理论分析的方法很难准别计算弯曲力，生产中常用经验公式概略的计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。 本零件属于“u”形件的自由弯曲，采用以下经验公式计算弯曲力， =本零件有两个不同尺寸的弯曲边，b=200d的边所需弯曲力是： = = 14.742kn.b=80的边所需的弯曲力是： =9.828kn.式中 冲压行程结束时的弯曲自由力（n）； k安全系数，一般取1.3； b弯曲件的宽度（mm）； t弯曲件的厚度（mm）； r弯曲件的内弯曲半径（mm）； 材料的抗拉强度（mpa） 08f钢的=275383，取300mpa.f=+=414.742+29.828=78.64kn.初选设备j23-10型号的开式双柱可倾压力机，其主要技术参数如下：公称压力/t：10最大闭合高度/mm：180最大装模高度/mm：145连杆调节长度/mm：35工作台尺寸/mm： 前后 240 左右 370模柄孔尺寸/mm：30554.4 “u”形件弯曲模结构设计 本题的零件形状为,这类零件可以分两次分别成形，也可以一次弯曲成形。为了提高生产