螺母板支座模具的设计毕业论文说明书.doc

山东建筑大学毕业设计说明书1 前 言 板料成形通常称为冲压或冷冲，即在室温下，利用安装在压力机上的冲压模具（冷冲模、冲模）对材料（板料、条料或带料）施加压力，使其产生分离或发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸、具有一定力学性能的零件的一种压力加工方法。 冲压模具是指在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品件）的一种特殊工艺装备。冲压成型加工必须具备相应的模具。模具是技术密集型产品，其制造属于单件小批量生产具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%30%）的特点。所以，只有在冲压件生产批量大的情况下，冲压成型加工的优点才能得到充分体现，从而获得好的经济效益。 冲压生产具有生产率高，材料利用率高，生产的制件精度高、复杂程度高、一致性高等一系列突出优点，因此在批量生产中得到了广泛应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防及民用工业生产中必不可少的加工方法。 冲压加工是完成金属塑性成形的一种重要手段，它是最基本、最传统、最重要的金属加工方法之一。冲模设计是冲压工艺设计中关键的一环，工艺设计结果直接影响模具的结构和生产的冲压产品质量。冲压工艺方案的产生和处理是冲压工艺设计的主要内容，其中工序生成、工序排序及工序组合是工艺方案设计的主要工作。 在冲压生产中，冲压模具作为冲压工艺的具体执行工具，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。因此，开发和推广冷冲压生产工艺，必须高标准地超前攻克冲模技术，这是必然的逻辑和规律。早在20世纪50年代，美、日等工业发达国家已注意及此，在开发应用冷冲压新技术的同时，集中了部分优势人才和资金，结合市场的需要，将模具作为一个统一的产业来发展，因而取得明显的效果。经过多年的耕耘，不仅在模具精度、模具结构、模具寿命、模具周期等方面取得了明显的突破，而且在板材成形过程模拟、模具优化和可靠性设计等方面形成了新的理论和方法，为适应新的市场环境进一步实现快速制模，开辟新的效益空间，打下了基础1。 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。在现代技术迅猛发展的今天，要想圆满完成一套模具的设计，除了要有模具设计相关方面的知识外，还要全面了解与模具制造有关的新技术、新方法，从而不断更新、改进落后传统的设计原则，形成面向制造、面向世界的模具制造设计原则：制造可行性、制造合理性、制造经济性、制造效率、制造设备等。这几方面相互依存、相辅相成，进行模具设计时要综合考虑。本次设计即是依据以上原则，尽量兼顾节材、高效、低成本拟定的工艺方案，从而设计模具。 本次设计共分为六章：第一章，主要介绍模具设计任务书和工件图；第二章，主要从技术和经济两个方面对工件进行工艺分析；第三章，通过工艺分析和比较，选定最佳工艺方案；第四章，主要介绍各个工序冲裁力的计算方法，同时选择合理的冲压设备；第五章，主要介绍落料、冲孔复合模的结构和设计；第六章，主要介绍弯曲模的结构和设计。2 产品图本次的设计任务是通过多道冲压工序完成螺母板支座的成型。制件图如图1-1所示：图2-1 制件图3 冲压工艺分析 该零件为螺母板支座，零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，是典型的板料冲压件。零件外形尺寸公差要求不高，壁部圆角半径r1，相对圆角半径r/t0.5，大于参考文献2表3-5所示的最小弯曲半径值。弯曲件直边高度h2t，因此可以弯曲成形。4mm的两个孔均布在零件的两个弯曲直边上，孔距有位置要求，但孔径无公差配合。10mm圆孔无公差配合，弯曲角为90，也无公差配合。 通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的板料弯曲件，尺寸精度要求不高，因此可以用冲压方法生产。4 工艺方案的确定4.1 毛坯展开尺寸计算4.1.1 计算公式的确定 零件有落料，冲孔，弯曲工序，所以应将其展开计算：根据参考文献1弯曲件r=0.5t：有圆角半径的弯曲件，其展开长度是根据弯曲前后应变中性层长度不变的原则进行计算的。弯曲件毛皮长度等于直线部分的长度和弯曲部分应变中性层展开长度之和。L= l直+l弯式中L弯曲件毛坯长度（mm） l直弯曲件各直线段长度之和（mm）l弯弯曲件各弯曲部分（圆弧部分）应变中性层展开长度之和（mm）该工件属于双直角弯曲且，因此 （文献1） 图4-1 4.1.2 毛坯尺寸计算 当 （文献1） 所以毛坯总长度为所得毛坯如图3-2所示：图4-2 产品毛坯图4.2 确定排样方式和计算材料利用率零件外轮廓尺寸较复杂，考虑操作方便和材料利用率的问题，采用双排。如图4-3所示。图4-3 工件排样图 由参考文献2表2-13查得搭边数值为： a2.0mm， a12.2mm条料宽 b42242aa1 （422422.02.2）mm 72.2mm进距 AB+a （52.712.0）mm 54.71mm选用板料规格为 2mm800mm2500mm，采用横排，剪切条料尺寸为72.2mm2500mm。条数 n180072.211条 余5.8mm 每条个数 n2（25002.224）54.7145个 余11.85mm 每板个数 n32n1n221145990个冲片面积 材料利用率 （1096.77990)(8002500）100% 54.3%考虑到冲裁送料时板料的定位问题，剪切条料尺寸修正为：73.2mm2497.52mm。4.3 冲压工序性质和工序次数的选择冲压该零件，需要的基本工序和次数有：1落料2冲4孔2个3冲10孔1个4弯曲成形4.4 工序组合及其方案比较根据以上这些工序，可以作出下列组合方案。方案一： 1. 落料 2. 冲10孔1个 3. 弯曲成形 4. 冲侧壁4孔2个方案二： 1.落料 2.冲10孔1个 3.冲4孔2个 4.弯曲成形方案三： 1.落料 2.冲4孔2个，冲10孔1个 3.弯曲成形方案四： 1.落料，冲10孔1个 2. 冲4孔2个 3.弯曲成形从生产效率、模具结构和寿命方面对以上四种方案进行比较，可以看出： 方案一：将落料和冲孔分开加工，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构也较简单。但是，须设计四套模具，浪费材料，显然生产效率不高。另外，在弯曲成形之后再冲侧壁孔，可以提高孔距精度，保证零件质量，但在壁部冲孔增加了操作难度，操作不便，同时模具费用也较高。 方案二：情况与方案一基本相同，但弯曲成形安排在冲孔之后，操作方便，弯曲成形在冲孔以后进行，弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。 方案三：将三个孔组合到一套模具上冲压，减少了一套模具，节省了工序，降低了生产成本。弯曲工序在冲孔之后进行，产生与方案二相同的缺点。 方案四：落料与冲孔符合，满足最小壁厚要求。模具结构紧凑且少一套模具设计。弯曲工序在冲孔之后进行，与上述方案基本相同。 通过以上的方案分析，结合零件对孔距精度要求不高的情况，可以看出，方案四的模具设计无论是工艺性还是经济性都比较合理，符合本次设计，故选用方案四的模具设计。5 各工序冲压力的计算和冲压设备的选择5.1 冲裁力的计算5.1.1 冲裁力计算公式的确定计算冲裁力的目的是为了合理地选用压床和设计模具。所选用的压床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求2。一般情况下，冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力称卸料力。从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称推件力。影响这些力的因素较多，主要有材料的机械性能、材料厚度、模具间隙、零件形状尺寸以及润滑情况等2。冲裁时的冲压力是冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在设计模具和选择压力设备时是否需要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。由于本部分落料、冲孔模具的设计是采用弹性卸料装置和下出料方式，所以冲裁力为：F总F+F顶+F卸 （5-1） 本部分设计采用平刃口模具冲裁，考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际冲裁力按参考文2献式(2-1)计算： F1.3Lt (5-2) 式中 F冲裁力；t材料厚度； 材料抗剪强度，为MPa； L冲裁周长。5.1.2 所需落料力的计算 因为 L（222+152+230.71+218+29）mm 189.42mm查参考文献3表D-22得：360480MPa取 400MPa代入式（5-2）得： F11.3Lt=196996.8N5.1.3 所需冲孔力的计算冲10mm孔所需的冲裁力 因为 Ld 10mm 31.4mm代入式(5-2)得：F21.3Lt=32656N5.1.4 所需推件力的计算 顶件力参照参考文献2计算：F顶K顶FK顶（F1+F2） (5-3)式中 F顶顶件力，F为N； K顶顶件力系数，其值见表参考文献2表2-2； F冲裁力，F为N。查参考文献2表2-2得：K顶0.06代入式(4-3)得：F顶13779.168N5.1.5 所需卸料力的计算 卸料力参照参考文献2计算：F卸K卸FK卸（F1+F4） (5-4)式中 F卸卸料力，F为N； K卸卸料力系数，其值见表参考文献2表2-10； F冲裁力，F为N。查参考文献2表2-2得：K卸0.040.05 取 K卸0.045由式(5-4)得：F卸10334.376N5.1.6 所需总冲裁力的确定 F总F1+F2+F顶+F卸196996.8+32656+13779.168+10334.376N253766.344N254KN5.2 冲小孔工艺力计算5.2.1冲裁力的计算冲小孔时采用弹性卸料装置和下出料，故其总冲压力为 F总F冲+F卸 因为L=2d=（23.144）mm=25.12mm查参考文献3表D-22得：360480MPa取 400MPa 按参考文2献式(2-1)计算：F冲1.3Lt=（1.325.122400）N=26124.8N5.2.2 所需卸料力的计算 卸料力参照参考文献2计算：F卸K卸FK卸F冲 (式中 F卸卸料力，F为N； K卸卸料力系数，其值见表参考文献2表2-10； F冲冲裁力，F为N。查参考文献2表2-2得：K卸0.040.05 取 K卸0.045由式得：F卸1175.616N故 F总F冲+F卸=（26124.8+1175.616）N=27300.416N5.3 弯曲力的计算 弯曲力是拟订板料弯曲加工工艺和选择设备的重要依据之一。板料弯曲时，开始是弹性弯曲，其后是变形区内外层纤维首先进入塑性状态，并逐渐向板的中心扩展进行自由弯曲，最后是凸、凹模与板料相互接触并冲击零件的校正弯曲。弯曲力包括自由弯曲力、校正弯曲力和压料力（或推件力）。5.3.1 自由弯曲力的计算 自由弯曲力参照参考文献1式（2.3-37）计算： (5-5)式中最大自由弯曲力，为N； 材料抗拉强度，为MPa； K安全系数，一般取k1.3； B弯曲件宽度，b为mm。 已知 B9mm t2mm r1mm查参考文献3表D-22得：b450600MPa取 b500MPa代入式得：5460N5.3.2 校正弯曲力 校正弯曲力按参考文献1式（2.3-38）计算：FjfA (5-6)式中 Fj校正弯曲力，Fj为N； A弯曲件校正部分的投影面积，A为mm2； f单位校正力，其值见参考文献1表2.3-4 因为 A279mm2 243mm2由参考文献1表2.3-4查得：f5070MPa 取 f60MPa代入式（5-6）得：Fj14580N5.3.3 压料力的计算 压料力参照参考文献1按下式计算：Fd（或Fy）kFz (5-7)式中 Fd顶件力（N） Fy压料力（N） Fz自由弯曲力（N） K系数，可查表2.3-5 文献1计算顶件力时系数取0.4 计算压料力时系数取0.8由式（5-7）得：Fd2184N Fy=4368N5.4 冲压设备的选择在冲压生产中，最常用的是摩擦压力机、偏心压力机和曲轴压力机（俗称冲床）以及油压机等。冲压设备的选择是冲压工艺及模具设计中一项重要内容，它直接关系到冲压设备的安全使用，冲压工艺能否顺利实现和模具寿命、产品质量、生产效率、成本高低等重要问题。冲压设备的选用包括选择设备类型和确定设备规格两项内容。冲压设备类型的选择主要是根据冲压工艺特点和生产率、安全操作等因素来确定的。在中小型冲压生产中，主要选用开式压力机；对需要变形力大的工序（如冷挤压等），应该选用刚性好且比较精密的闭式压力机；对于校平、整形和温、热挤压等工序，最好选用摩擦压力机；对于薄材料的冲裁工序，最好选用导向准确的精密压力机；对于大型拉深件的冲压工序，最好选用拉深压力机；在大量生产中，应该选用高速压力机或多工位自动压力机；对于不允许冲模导套离开导柱的冲压工序，最好选用行程可调整的偏心式压力机。经过如上分析，本次螺母板支座冲压件的设计选用开式压力机。 在压力机的类型选定好之后，应该进一步根据变形力的大小、冲压件尺寸和模具尺寸来确定设备的规格。具体地说，在完成某一工序而选用压力机时，必须考虑的参数有：公称压力、滑块行程、行程次数、工作台面尺寸、闭合高度和电动机的功率等。 在实际选用设备时，除了要参照压力机的公称压力进行选择，还需要考虑模具空间的大小，工艺流程和设备负荷等因素，再作合理安排。此次设计的模具由于制件尺寸较小，而且整个模具的外形结构也简单，只需选用开式压力机。5.4.1 落料、冲孔模根据参考文献5，通过工艺力及做功校核选择压力机根据工艺计算力，可初选J2340设备，因为此时工艺计算力图完全落在压力机许用负荷图安全区内。做功校核。对J2340压力机Sg=7mm，Fg=400KN 根据式（2-18），压力机做功能力有 文献5 而此时工件变形功A2为 故可选J2340压力机通过计算及校核可选400KN的开式压力机。由参考文献1400KN开式可倾工作台压力机基本参数如下：公称压力 400KN公称压力时滑块下死点距离 7mm滑块行程 100mm行程次数 80次/min最大封闭高度 300mm封闭高度调节量 80mm滑块中心到床身距离 220mm工作台尺寸 左右 630mm 前后 420mm工作台孔尺寸 左右 300mm 前后 150mm 直径 200mm立柱间距离 300mm模柄孔尺寸 5070mm工作台板厚度 80mm倾斜角 30垫板厚度 65mm5.4.2 冲小孔冲孔模 方法同上述落料冲孔，由同样的方法可选择100KN的开式压力机。由参考文献1100KN开式可倾工作台压力机基本参数如下：公称压力 100KN公称压力时滑块下死点距离 4mm滑块行程 60mm行程次数 135次/min最大封闭高度 180mm封闭高度调节量 50mm滑块中心到床身距离 130mm工作台尺寸 左右 360mm 前后 240mm工作台孔尺寸 左右 180mm 前后 90mm 直径 130mm立柱间距离 180mm模柄孔尺寸 3050mm工作台板厚度 50mm倾斜角 305.4.3 弯曲模 由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正弯曲力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，在选择冲压设备时，可仅以校正弯曲力作为依据1，即F压力机（1.11.2）Fj (5-8) 根据以上计算，可选用40KN的压力机。 参照参考文献140KN开式可倾工作台压力机基本参数如下：公称压力 40KN公称压力时滑块下死点距离 3mm滑块行程 40mm行程次数 200次/min最大封闭高度 160mm封闭高度调节量 35mm滑块中心到床身距离 100mm工作台尺寸 左右 280mm 前后 180mm工作台孔尺寸 左右 130mm 前后 60mm 直径 100mm立柱间距离 130mm模柄孔尺寸 3050mm工作台板厚度 35mm倾斜角 305.5 压力中心的计算为了保证压力机和模具正常地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则在冲压时会使冲模与压力滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度。形状简单而对称的工件，如圆形、正多边形、矩形，其在冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。形状复杂的工件、多凸模及连续模的压力中心则用解析法或作图法来确定。由参考文献5可知对于形状不规则的冲压件，其压力中心可按下列公式计算：x0（l1x1+l2x2+lnxn）/(l1+l2+ln) (5-9) y0（l1y1+l2y2+lnyn）/(l1+l2+ln) (5-10)式中 l1，l2ln冲裁边各线段的长度； x1，x2xn各线段中心的x坐标值； y1，y2yn各线段中心的y坐标值； x0，y0压力中心的坐标值。由于工件结构简单而且左右对称，故可设其压力中心O点坐标为（x0，y0），如图5-1所示：由图5-1可知：x026.55mm由式（5-10）得：y021.47mm即压力中心O点坐标为（26.55，21.47）。图5-1 压力中心计算6 落料冲孔模模具设计 图6-1 落料冲孔模具示意图6.1 落料、冲孔模简介 从工件的外形分析，工件要先经落料、冲孔，才能进行下一步工序，由此根据模具设计的基本原则，选择使用落料、冲孔倒装复合模。 所谓复合模，是指在压力机的一次行程中，在模具的同一位置上同时完成落料、冲孔等多个冲压工序，而冲件材料无需随工序进给移动的模具。复合模的结构，一般都很紧凑，具备导向、顶料、卸料、缓冲、复位等多种辅助系统。复合模虽然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，加工制造较困难，模具成本较高。复合模适于生产精度要求较高的软材料或薄板料冲压件。 落料、冲孔复合模具有复合形式的凸凹模，它既是落料凸模，又是冲孔凹模。按凸凹模的安装位置，复合模分倒装式和正装式两种结构型式。落料凹模装在上模的复合模为倒装复合模。在这种模具上所产生的冲孔废料，是由冲孔凸模直接推入下模部分的凸凹模下漏出的，工件则嵌在上模部分的落料凹模内，必须通过顶料销与顶料板顶出。顶料板对工件不起压平作用。因此，对于多孔和对平直度要求较松的零件，多采用倒装结构的复合模1。6.2 凸凹模刃口尺寸计算 由于落料冲孔件的工作尺寸均未标注公差，由国家标准按IT11级精度选取，由参考文献3表E-1查得各部分尺寸公差如下：A122mm 0.13mmA29mm 0.09mmA315.355mm 0.13mmA415mm 0.11mmA518mm 0.11mmD110mm 0.09mmD24mm 0.075mm 标注公差的落料冲孔件如图6-2所示：图6-2 落料冲孔件凸模与凹模分开加工：采用这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，必须满足下列条件2：pdZmaxZmin （6-1）或取： p0.4（ZmaxZmin） （6-2）d0.6（ZmaxZmin） （6-3）冲孔部分尺寸可按参考文献2式（2-8）和（2-9）计算： （6-4） （6-5）落料部分尺寸按参考文献2式（2-6）和（2-7）计算： （6-6） （6-7）式中 ，冲孔凸、凹模直径，与为mm； ，落料凹、凸模尺寸，与为mm； 工件制造公差，为mm； Zmax最大合理间隙（双面），Zmax为mm； Zmin最大合理间隙（双面），Zmin为mm； p，d凸、凹模的制造公差，p与d为mm； 磨损量，其中系数x是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。x值在0.51之间，与工件制造精度有关，可查参考文献2表2-11。 由参考文献2表2-5查得：Zmax0.18mm, Zmin0.14mm 则 ZmaxZmin0.180.14mm0.04mm对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.025mm pd0.045mmZmaxZmin由式（6-2）和（6-3）得：p0.016mmd0.024mm由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-6）和（6-7）得：mmmm对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.020mm pd0.040mmZmaxZmin由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-6）和（6-7）得：mmmm对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.020mm pd0.040mmZmaxZmin由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-6）和（6-7）得：mmmm对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.020mm pd0.040mmZmaxZmin由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-6）和（6-7）得：mmmm对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.020mm pd0.040mmZmaxZmin由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-6）和（6-7）得：mmmm对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.020mm pd0.040mmZmaxZmin由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-4）和（6-5）得：mmmm6.3 复合模主要零件的结构与设计 由所选择的压力机的基本参数，初步确定复合模的闭合高度为：3005h模22010295h模230 根据设计需要选取模具的闭合高度为： H230mm6.3.1 工作零件的设计6.3.1.1凸模结构形式参照参考文献4表1-10-1此部分冲孔凸模采用B形圆凸模（如图6-3所示），凸模做成阶梯形，用以增加强度，凸模各部分长度视模具设计需要而定。凸模和固定板为过渡配合，固定板用螺钉、销钉与上模座连在一起。凸模的固定如图6-4所示。图6-3 B形圆凸模图6-4 凸模的固定6.3.1.2凸模长度计算 参照参考文献4表1-10-1根据模具设计需要选取凸模总长度L50mm，凸模台阶高度H3mm，凸模与凸模固定板配合长度L123mm。 6.3.1.3凸模强度计算（1）凸模承压能力的校核 凸模材料的许用应力决定于其热处理状况和模具的结构。一般模具钢（T8A、T10A、GCr15、Cr12MoV等）的许用应力，当淬火硬度为HRC5862时，可取=15002100MPa。 已知材料厚度t2mm，模具材料为T10A碳素工具钢，由参考文献3表D-22查得其抗剪强度600MPa，取其许用压应力1500MPa。 由参考文献2可知圆形冲裁凸模的最小直径： （6-8）式中 dmin凸模最小直径； t材料厚度； 材料抗剪强度，为MPa； 凸模材料的许用应力，单位为MPa。则由式(6-8)可知:dmin3.2mm（2）凸模抗弯能力的校核凸模抗弯能力的校核参照参考文献1表3.1-10相关规定按下式进行。 （6-9）式中 Lmax凸模许可的最大长度；(mm) C系数；见表3.1-11 文献1 E凸模材料弹模量（Mpa） 见D-22 文献3 冲件抗剪强度（Mpa） 见D-22 文献3 对于冲小孔凸模：由式(6-9)可知:Lmax67.2mm对于冲大孔凸模：由式(6-9)可知:Lmax171.5mm 由以上计算结果可知冲孔凸模强度校核合格。6.3.2凹模的设计 工件的外形落料凹模采用整体结构，直筒形刃口凹模。这种刃口形式强度比较好，孔口尺寸不会随着刃口的刃磨而增大，适用于形状复杂、精度高的工件。 凹模因其结构形式不一，冲裁时受力状态比较复杂，现在还不能用理论计算方法确定其尺寸。在生产实际中，一般根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度，按下式概略计算凹模的外形尺寸1。 凹模厚度 Hkb（H15mm）， 凹模壁厚 c（1.52）H（c3040mm）。式中 b凹模孔的最大宽度，单位为mm，但b不小于15mm； K系数，其值查参考文献1表3.1-17。 按照上述方法确定的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度。所以凹模外形尺寸确定后，一般不作强度校核。 在此次设计当中： 由参考文献1表3.1-17查得：K0.42 则有： 凹模厚度：H22.1382mm 凹模壁厚：C33.207344.2764mm 考虑实际加工生产中各种因素的影响，实际取凹模厚度H=25mm，确定凹模的外形尺寸为： L125mm B125mm6.3.4 定位零件的设计 模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位。根据毛坯形状，尺寸以及模具的结构形式，可以选用不同的定位方式。此部分采用的是弹簧弹顶挡料销，其规格为M626JB/T 7649.5。6.3.5 卸料和顶出装置的设计6.3.5.1卸料装置 此部分设计采用弹性卸料板卸料，由弹簧提供卸料力，其外形尺寸为：160mm160mm14mm。6.3.5.2顶出装置 顶出装置用于从模具内卸下冲件或废料。顶出装置有弹性和刚性两种。本设计采用刚性顶出装置，由打杆和顶件板组成，打杆从模柄孔中穿过后直接顶在顶件板上，顶件力大而且可靠。6.3.6 导向零件的设计 导向零件可以保证模具冲压时上下模之间有精确的位置关系。在中小型模具中广泛采用的导向零件是导柱和导套。导柱和导套经常用两个，一般导柱安装在下模座，导套安装在上模座，分别采用过盈配合。导柱和导套常用20钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为HRC5862，渗碳深度0.81.2mm。 此部分设计采用了A型的导柱和导套，它们的规格为：GB/T 2861.1-90导柱28200，GB/T 2861.6-90导套2811043，材料均为20钢。导柱与导套和模座之间为过盈配合H7/r6，与导柱配合的内孔开有储油环槽用于润滑。导柱和导套之间为H7/h6或H6/h5配合，且使其配合间隙小于冲裁间隙。本设计在确定导柱和导套的尺寸规格时是根据所选的标准模架和模具实际闭合高度确定的，保证了有足够的导向长度并且符合安装要求。6.3.7 固定与连接零件的设计 固定与连接零件用来将凸、凹模固定在上、下模座上，以及将上、下模座固定在压力机上。主要的固定与联接零件有模柄、模板和固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。设计模具时这些零件可以按标准选用。6.3.7.1 模柄 模柄是连接上模与压力机的零件，1000KN以下压力机的模具安装，一般均采用模柄连接2。在选择模柄时先根据模具大小、上模结构、模架的类型及精度等确定模柄的结构类型，再根据压力机滑块上模柄孔的尺寸确定模柄的尺寸。一般模柄直径应与模柄孔的直径相等，模柄的长度应比模柄孔的深度小510mm。 综合考虑以上各因素，此部分设计采用规格为50mm的凸缘模柄。6.3.7.2 模座 上、下模座用以安装全部模具零件，构成模具的总体和传递冲压力。因此，模座不仅应具有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，工作时会产生严重的弹性变形而导致模具零件的迅速磨损或破坏，降低模具使用寿命。上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。设计模具时，通常都按标准选用模架和模座，只有在不能使用标准的情况下才自行设计，自行设计模座时，应尽量参考标准的有关主要参数。设计时，圆形模座的外径应比圆形凹模直径大3070mm；矩形模座的长度应比凹模大4070m，而宽度取与凹模相同或稍大的尺寸。下模座轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大4050mm。模座厚度参照凹模厚度估算，通常取为凹模厚度的11.5倍。 模座材料一般为HT200，铸钢ZG270-500或ZG310-570，模座结构应满足铸造工艺要求。 本设计综合考虑以上各个因素，并且由工件的最大外形尺寸、凹模周界以及所选用的压力机型号、压力机上工作台孔尺寸参考参考文献1选用后侧导柱型的标准模架。由凹模周界尺寸：L200mm，B160mm，选择模架的闭合高度为：Hmin210mm，Hmax255mm。 上模座主要参考尺寸： L=200mm B=160mm H=45mm L1=210mm S=210mmA1=110mm A2=195mm R=42mm L2=80mm D=42mm 下模座主要参考尺寸：L=200mm B=160mm H=55mm L1=210mm S=210mm A1=110mm A2=195mm R=42mm L2=80mm D=28mm 根据模架选择要求，还应该考虑模架与压力机的安装关系，模座的宽度应比压力机工作台孔的孔径每边约大4050mm，而本部分设计所选压力机的模座比压力机要求的稍小，可考虑在模座与压力机间加一垫板来满足设计需要，垫板外形尺寸及内孔尺寸根据压力机工作台孔的孔径而定。6.3.7.3 固定板和垫板 1固定板 固定板是将凸模、凸凹模或镶拼凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上的板件。固定板的尺寸和轮廓应与相应的整体凹模一致。凸模固定板的厚度通常按凹模镶块的厚度计算确定。 固定板通常选用Q235或45号钢制造，压装配合面的粗糙度值应达到Ra1.60.8m。本设计选用45号钢制造，外形尺寸为：12512524mm。 2垫板 垫板作用主要是承受凸模压力或凹模压力，防止过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑，影响模具正常工作。垫板厚度取310mm，外形尺寸与凸、凹模固定板相同，材料为45号钢，热处理后硬度HRC43-48。本设计中垫板外形尺寸为：1251258mm。四、螺钉与销钉 螺钉与销钉用于对模具板件固定与定位。本设计选用螺钉与销钉如下：上模座、垫板、凸模固定板和凹模的连接采用两个5mm的销钉定位，销钉布置在对角，另外采用四个M6的螺钉紧固。下模座和落料凸模连接采用两个6mm的销钉定位，销钉布置在对角，另外采用四个M6的螺钉紧固。它们的具体位置参见装配图和相应的零件图。7 冲孔模具设计图7-1 冲孔模具示意图7.1 凸凹模刃口尺寸计算 具体计算方法如落料冲孔刃口尺寸计算方法一样 所以 对于mm由参考文献2表2-10查出凸、凹模制造公差： p0.020mm d0.020mm pd0.040mmZmaxZmin由参考文献2表2-11查出： x1由式（6-4）和（6-5）得：mmmm7.2 冲孔模主要零件的结构与设计 由所选择的压力机的基本参数，初步确定复合模的闭合高度为：1805h模13010175h模140 根据设计需要选取模具的闭合高度为： H140mm7.2.1 工作零件的设计 由于该套模具的设计与落料冲孔基本相同，工作零件的选择选择也相同，所以不做详细说明。具体尺寸可参考装配图即零件图。 8 弯曲模模具设计图8-1 弯曲模具示意图8.1 弯曲模工作部分的尺寸计算8.1.1 凸、凹模圆角半径凸模圆角半径rp应等于弯曲件内侧的圆角半径r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径rmin。如果rrmin,弯曲时应取rprmin，随后增加一次校正工序，校正模的rpr2。 凹模圆角半径rd不宜过小，以免弯曲时擦伤毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径rd应当一致，用以防止弯曲时的毛坯偏移。通常rd可以根据板料厚度t选取2： t2时， rd（36）t t24mm时， rd（23）t t4mm时， rd2t 考虑以上因素，凸、凹模圆角半径确定如下： 凸模圆角半径：rpr1mm 凹模圆角半径：rd（36）t612mm 取 rd5mm。8.1.2 凸、凹模间隙C对于U形件弯曲，必须合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹大，弯曲件尺寸和形状不宜保证；间隙过小，弯曲力增大，且使工件变薄，降低模具寿命。生产中常按材料机械性能和材料厚度选取2：对于钢板，C（1.051.15）t对于有色金属，C（1.01.1）t 本设计中取 c1.1t2.2mm。8.1.3 凸、凹模的宽度尺寸计算 本设计中弯曲件宽度尺寸标注在内侧，应以凸模作为基准，先计算凸模的尺寸。考虑到模具的磨损和弯曲件的回弹等因素的影响，凸模宽度尺寸应按参考文献2计算： （8-1） 凹模尺寸Bd按凸模配制，保证单边间隙C，则BdBp2C （8-2）式中 B弯曲件的基本尺寸； 弯曲件的制造公差； p凸模的制造公差，按IT68级公差等级选取。 此外，弯曲模的凸、凹模长度、凹模深度等工作部分的尺寸，可根据弯曲件边长、压力机行程等条件，由设计者合理选取2。 已知 mm 凸凹模制造公差按IT7级选取： 由参考文献3附表E-1查得 ：0.021mm由式（8-1）得：Bpmm代入式（8-2）可得：Bd31.525mm 由参考文献3附表E-1查得凹模的制造公差为：0.025mm，所以凹模的尺寸为：mm 凹模深度：H35mm。8.2 弯曲模结构设计 此套弯曲模