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Stamping is an energy-saving and environmentally friendly way. This design is about the stamping die for the later drum plate. Considering the service time of the part, the progressive die is used to form the part at one time. The bracket parts belong to simple parts. The blanking process can meet the requirements of product precision. The design needs to select the reasonable types of materials and the processing technology are also arranged. According to the characteristics of parts, the punching, blanking and bending processes are analyzed and calculated. The die is easy to operate, the precision and hardness of the workpiece can meet the requirements, the cost is relatively reduced, and the production efficiency is improved, so it has a certain use value. It can not only produce in large quantities, but also ensure the quality to meet the requirements. The use of this part can be well expanded, and it can be used in many industries and aspects. This makes us solve many difficult problems in production and manufacturing.【Key words】: Stamping Die; Bending; Process Analysis第一章、引言1.1 冲压工艺与模具的发展方向1.1.1 成形工艺与理论的研究从2000年开始，世界上的冲压模具相关技术有了长足的发展，特别是体现在模具的精密方面的提高，以及材料的超塑性成形，激光切割，以及电磁成形的相关工艺的应用同时由于相关的加工水平的提升，所成型的冲压件的精度也越来越高。越来越精确。生产率也大大提高，冲压工艺正在升级到一个高质量、新水平的发展1。在过去的几年中，精密冲压的主要还只能体现在板料的平面冲裁，但是到目前的冲压模具水平，除了在平面上的精密冲裁外，还可以在零件的弯曲；拉伸等方面同样能够保证精密性，所以现在对于复杂的零件也能够很好的保证它的精密性。同时以往的精密冲裁只能保证较薄材料的精密加工，通过发展目前甚至可以保证厚度25mm厚板材料冲裁的精密性，并且对于强度很高的合金材料进行冲裁加工。由于CAE的引入，冲压工艺已逐步从原来的应力应变有限元分析发展到利用计算机对冲压工艺进行模拟和分析，能够提前对冲压件的展开胚料进行软件分析，对工件在冲压变形的过程中各个部位的应力变化，能够很好的判断零件在变形的过程中是否存在撕裂的风险，通过提前分析可以在零件设计时将各种问题提前预判，在模具设计时提前考虑，避免模具设计不成功的案例发生。以期设计出最优的模具。此外，由于软件的发展，现在已经有很多的公司在模具设计开始前都要通过软件对所需设计的成型零件进行成型分析和成型的预测，从这一迹象表明冲压模具的设计已经逐步的从以往的靠经验设计向科学分析阶段发展。使模具的设计更加的智能化。1.1.2 模具工业的发展趋势通过前20年世界基础工业的迅速发展，模具行业也得到了长足的进步，其中冲压模具的发展方向向大型化，精密化，集成化发展，近年来模具工业的技术水平迅速提升，同时加工设备的发展也使模具的制造周期逐渐缩短，目前由于互联网的发展，有部分模具公司将互联网与模具相结合，使模具的加工与生产更加的便捷化；智能化；信息化2。据悉，我国的冲压模具行业已经逐步处于世界的领先水平，相比世界发达国家也不落其后，不少的国内的冲压产品的性能能够超过国外的水平。另由于我国的人工费用较低，大大加大了我国冲压模具的竞争力，使我国的模具产品能够出口到世界各地。我国的模具工业已站上了世界舞台，部分设计及加工水平已经实现赶超，依照国内的发展进程来看，我国的模具行业已经开始慢慢成为推动世界模具行业发展的中坚力量。使国际上的模具水平发展更加大型化，集成化。我国由于人口众多，在劳动力上相比国外具有非常大的优势，另外由于我国作为人口大国，在基础工业上的需求较大，所以市场需求也很庞大，通过上述等有益条件，我国在对国外的贸易中具有非常大的竞争优势，很多国外的机构都通过我国进行采购。近年来中国作为世界上最大的模具出口国，对世界的模具工业的格局也越来越重要。据专业人士的分析，未来我国的模具将在以下几个方面展开：（1）模具将越来越大型化以及集成化，尤其是较为复杂的冲压件将集成至生产线模式的生产方式，尤其是现在计算机与机械的结合能够具备使冲压模具做到无人工厂的生产模式。大大缩减人工的应用，能够比较好的避免在冲压模具工作过程中所产生的工伤。（2）CAD / CAE / CAM技术已经完全的融入到了模具的设计与制造的过程当中。计算机辅助设计（CAD / CAE / CAM）制造系统的开发与应用，对于各种模具的设计与制造起到了强大的促进作用，尤其是3D技术，能够提前使用计算机对模具的装配过程，加工过程进行模拟，从而减少以往传统技术的出错率。因此国家以及企业都需要对（CAD / CAE / CAM）制造系统的开发与应用加大资金的投入与技术的储备。（3）能够快速成形的技术以及能够提高模具经济性的技术将会更快的推广与普及。在过去的两年这方面的技术已经在迅速的发展，相比以前的传统的技术，能够有效的降低模具的生产成形周期与成本，近年来各个大型的模具供应商也在这方面加大了资金与技术的投入，并嫁接先进的RP和NC技术，以有效地满足生产需要一些高精度和长寿命的模具。（4）在模具的设计加工过程当中将会更多的使用标准化的零件，逐渐标准化的模具零部件，将会极大的缩短模具的加工周期，加工周期的缩短就相当于提高了产品的开发周期，使产品具有更大的市场竞争力，所以在以后的模具行业当中将会出现更多品种与规格的标准化的零件产生，但是标准件的生产商也需要更加注重零配件的质量，为客户提供规格更齐全，质量统一的标准零配件。（5）在以后的模具材料使用当中，品质更高的材料将会取代现有的传统材料，另外更好的零部件表面处理技术将取代现有的表面处理技术，模具材料的发展快慢将决定着模具行业发展的快慢，所以需要继续加强模具材料的开发，不断的提高现有的材料性能，并取代现有的进口材料，实现模具钢材的国产，目前我国仍有大量的钢材需要进口3。模具的精度强度寿命等因素也可以通过模具的表面处理技术来进行有效的控制，在，通过这些年的发展模具的表面技术发展出了纳米处理技术，以及表面稀土工程处理技术，这两样技术的发展对模具的保养以及使用寿命起到了至关重要的作用，同时以往的热处理技术也得到了长足的发展，现在主流的热处理技术已经升级至零部件的真空热处理，相比以往的大气热处理技术所得到的零部件更加的优秀4。（6）计算机控制技术将会融入到冲压技术当中使冲压模具的技术更加的科学与数字化，实现物联网的融合。在计算机技术的融入当中，主要是使用计算机技术来实现冲压件变形过程中的变形规律，以及分析冲裁件变形过程中是否存在不稳定性，用以预测模具冲压过程中可能存在的问题从而提前规避。 (7) 在模具的设计过程中将加入成型过程的计算机数值模拟技术，将模具的设计过程更加的智能化，尤其对于曲面复杂的胚料尺寸的分析，以及零件成型过程的应力变化都可以在计算机上进行分析计算，可以提前对模具的缺陷做到已知，从而规避模具后期的风险。（8）今后的冲压模具将会更加重视模具的加工过程，在加工过程当中来对模具的各个零件的加工方案进行优化，将模具以往的单一的成形部分的优化变更为模具的设计到加工的整个设计成型过程全程优化，以提高模具的加工生产质量。（9）由于技术的发展模具的设计将于制造相结合，产品在设计过程中就可以对产品以后的加工成形进行有效的分析，能够大大节约以往的先设计试生产，再修改的困局，能够在有效的提高模具的设计效率的同时保证产品的质量。 (10) 冲压模具以后将会更加具备共用与替换的特征，来提高模具生产与加工的灵活性，这样就可以对一部分小批量生产的零部件进行部分零件共用互换来提高产品在市场上的竞争压力，能够大大降低零件的生产成本，对于企业的竞争力能够有效的促进。 另外由于机械手将模具生产的过程中大量应用，用以节约生产过程中的人力成本。1.2 模具工业在国民经济中的作用作为现代工业发展的重要基础装备的模具。它是一种以特殊的生产方式改变材料形状及结构的一种物理加工工艺。就比如，金属的塑性变形就是冲压模具的一种加工方式5。由于冷冲压模具有非常多的优点，但它最突出的优点却体现在大批量的生产中，因此，在机械制造；汽车；拖拉机；电子；电器；仪表；国防；航空航天以及日用品各个行业当中，都得到了广泛的应用。大到汽车覆盖件小到钟表及仪器仪表元件，大多都是由冷冲压完成的。目前不论哪个国家需要发展国民经济都无法忽视模具工业在其中所起的作用，只有模具工业的迅猛发展才能促进国家的经济发展，同时也只有模具工业的发展才能提高国家的自造也水平，因为全部的工业产品都需要用到模具，所以模具工业也被人称为“社会的动力”因此可以知道模具是一个国家的基础工业，任何国家要发展都离不开模具工业的发展。第二章、冲压件的工艺性分析冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲压，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲压、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。冲压的工艺分析是模具设计当中的首要步骤，就工艺来看，目前用的比较多的主要是分离跟成型两种工序，分离最主要就是冲裁，也就是让冲压件跟板料实现分开的效果，并且有比较好的断面质量。对于成型来说主要就是在对板料进行塑形变形，得到需要的零件，但是在具体的加工中，大部分都是各种工序在一块。2.1.冲压件的结构工艺性2.1.1.冲压件的形状与工艺分析图2-1 零件及尺寸此制件所选原材料为管件，形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。所使用的材料为08AL-HF钢，隶属于08AL钢，08AL钢是优质碳素结构钢的一种，其抗拉强度为320-410MPa，抗剪强度为260-360MPa，屈服点200MPa。主要用于制造4mm以下的各种冷冲压构件，如车身、驾驶室、各种仪表及机器外壳等2.1.2.冲压件的尺寸精度冲压件的精度主要以其尺寸精度、冲压断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12IT14的经济级普通冲压。2.2.制件成形工艺的设计和工位确定由制件的结构形状可以知道，要冲压出该制件需要的经过的基本工序为：毛坯加工，预翻边，翻边等工艺过程。经过分析，包括毛坯零件加工方法，一共有4种工艺方案可以实现该冲压件的加工，分别如下：方案一：直接采用落料，拉伸，拉伸，切边，冲孔，预翻边，翻边等，7副单工序模具设计。方案二：直接采用落料拉伸，切边冲孔，冲孔翻孔，预翻边，翻边，5副复合模设计。方案三：采用连续冲裁方式，其实连续冲裁也只能加工到毛坯图形，后续预翻边和翻边，还是需要单独设计模具的，这样，就是要三套模具。方案四：原始毛坯采用管型件，加工到所需要的长度，然后两边采用预翻边，翻边等模具冲压，即可达到尺寸，原材料为圆管，这样只需要三副模具即可完成冲压。 经分析，可知道：方案一的优点是模具结构比较简单，易加工，制造周期短。模具数量多，工序多，冲次多，模具成本和冲压成本都很高，而且中间工序周转也很困难，不是太合理。方案二具有某些优点，此方法是将一些工序复合成一副模具，采用复合模生产，工序合并在冲压工艺是常见的，不过同样工序多，而且采用板料生产，材料利用率相对比较低，总体说不是太经济。方案三采用级进模，级进模，模具结构复杂，维修困难，不过可以采用卷料生产，生产效率高，人工成本低，和方案二各有优缺点，不过其中一边的翻边只能采用单独的一副模具生产，不能在级进模里一起实现，所以一共还是要3幅模具，同样是采用条料生产，这样的材料利用率依然很低。方案四和以上三个方案完全不同，这个方案的原材料选择的是圆管料，直接将两边的材料翻边，然后在翻边的单边翻边，即可达到产品尺寸和形状，采用这样的设计方案，材料利用率提高很多，而且模具少而简单，工序也少，模具和冲压的成本都比较低，不需要担心因为中期周转而混乱，和以上四个方案比较，此方案更为合理，可靠。综合以上分析，确定工艺方岸方案四为最佳工艺方案。本次设计中，毛坯件已经实现。为方便设计模具，所以要设计预翻边，翻边这两个工序的模具，预翻边就是将产品翻边先翻个角度，为后续翻边压平打下基础，所以设计翻边角度在90-120之间，本次设计选择90，同时保证产品内扣尺寸不变，如下图所示：第三章、毛坯尺寸计算与设计3.1.毛坯尺寸的计算本次设计的课题，所选原材料为管形件，所设计的模具是用于翻边，仅仅翻口部尺寸，小范围的变形，在冲压模具里实际就是一种平口形的扩口形的扩口件，计算毛坯尺寸可以依据体积不变设计原则来计算，反过来推算翻边毛坯高度尺寸。首先计算产品立体，由于过度R角部分，材料有变薄现象，所以计算体积只能粗略计算，体积计算公式，底面积乘高，材料厚度为1.2mm所以V=3.14(12.4-10)7.54+3.14(20-12.4)1.224 =316.512+463.91616=780.42816mm反过来推算毛坯高度780.42816=3.14(12.4-10)H4计算H=18.492857mm，本次设计取18.5mm，所以毛坯图如下：毛坯管可以直接购买管件，切割加工，材料利用率为100%。第四章、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心4.1.预翻边模计算4.1.1.冲压力的计算冲压力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。其翻边力F的计算公式为：Fst(d0+d1)/2其中F-翻边力N；圆周率；3.14s坯料的屈服强度Mpa；200t-板料厚度mm；1.2d0翻边前筒体坯料外直径mm；17.7d1翻边前筒体坯料内直径mm；10翻边模具的冲压力为：Fst(d0+d1)/23.142001.2（17.7+10）/210437.36N=10.438KN。4.1.2.侧滑力的计算整个模具结构需要设计成斜契块，将活动模块按一定的导轨滑到一定的位置后冲压，方便工人操作，滑块力的计算可以按翻边力的比例来计算。契紧力和冲件轮廓的形状、冲压间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状因素有关。在实际生产中常用以下经验公式计算： 式中 F冲压力；契紧系数；可根据经验查取。当冲压件形状复杂、冲压间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。取为0.06 =0.0610.4380.62628KN。综上所述，总的冲压力为=10.438+0.62628=11.06428KN11.06KN4.2.二次翻边模计算4.2.1.冲压力的计算冲压力计算公式同上,Fst(d0+d1)/2翻边模具的冲压力为：Fst(d0+d1)/23.142001.2（20+10）/211304N=11.304KN。4.2.2.侧滑力的计算契紧力在实际生产中常用以下经验公式计算： 式中 F冲压力；契紧系数；可根据经验查取。当冲压件形状复杂、冲压间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。取为0.06 =0.0611.3040.67824KN。4.2.3.校正力的计算校正力是在自由翻边阶段后，进一步对贴合于凸、凹模表面的零件进行挤压，其作用力比自由翻边力大得多。因两个力并非同时存在，校正时只需计算校正力。=qA弯曲校正力q单位面积上的较正力，08AL钢查表40-60MPa，取60MPa。 A零件件被较正部分的投影面积，3.14(20-10)4=235.5mm=235.560=14130N=14.13KN综上所述，总的冲压力为=11.304+0.67824+14.13=26.11224KN26.11KN4.3.压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。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的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （）对称形状的单个冲压件，冲模的压力中心就是冲压件的几何中心。（）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （）形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的压力中心可用解析计算法求出诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的座标位置(X0,Y0)，即为所求模具的压力中心。计算公式为：因冲压力与冲压周边长度成正比， 所以式中的各冲压力 P、Pn，可分别用各冲压周边长度 L、Ln代替，即：本次设计课题产品为同心圆，对称件，所以该模具压力中心和模具中心吻合，即（0,0）。4.4.压力机的选用根据模具总压力，模具大小及闭合高度，初步确定压力机的型号：F公称F总，因此选择压力机的型号为：开式双柱可傾式压力机J23-16压力机 公称压力/KN160垫板尺寸/mm厚度40滑块行程/mm55直径200滑块行程次数/（次/min）120模柄孔尺寸/mm直径40深度60最大封闭高度/mm220滑块底面积尺寸/mm前后180封闭高度调节量45左右200滑块中心线至床身距离/mm160床身最大可倾角35立柱距离/mm220工作台尺寸/mm前后300左右450第五章、凸、凹模刃口尺寸5.1.模具间隙选择间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲压过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与产品之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。冲压间隙对冲压力的影响：虽然冲压力随冲压间隙的增大有一定程度的降低，但是当单边间隙介于材料厚度 5%20%范围时，冲压力的降低并不明显（仅降低5%10%左右）。因此，在正常情况下，间隙对冲压力的影响不大。冲压间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响：间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后，从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的15%25%左右时斜料力几乎减到零。冲压间隙对尺寸精度的影响：通过以上分析可以看出，冲压间隙对断面质量、模具寿命、冲压力、斜料力、推件力、顶件力以及冲压件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲压模具寿命最长，冲压力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲压件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲压件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲压件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲压件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。5.2.凸模、凹模刃口尺寸计算方法5.2.1.凸模和凹模分开加工 这种方法设计和加工都简单，主要适用于圆形或简单刃口。设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸精度及制造公差。并且保证冲模的制造公差与冲压间隙之间满足：d+pZmax-Zmin。此方法适合材料相对比较厚的产品。本次设计，凸模与凹模间隙选择1.0t，即单边1.2mm。本次设计的课题材料壁厚为1.2，凸模，凹模，模块的形状完全不一样，所以必然要分开加工的方法。翻边凸模是圆筒零件翻边模具最重要的工作零件，工作频繁，且直接与产品接触，所以该零件设计时要选择耐磨，耐热的模具钢，本次设计选择强韧性较好的Cr12MoV,热处理55HRC，为减少加工成本，翻边凸模可以设计成易损件，然后加工备件，经常更换，本次设计凸模为圆形，与固定板过渡配合，方便快速拆换和维修，具体见CAD图纸。为方便工人操作，翻边凹模是由两个半个零件加工合并成一个整圆，由于侧面有斜契插入，将活动模板沿着导轨推入一定的距离，经常摩擦，且型腔部分直接和产品接触，所以建议选择Cr12MoV,热处理55HRC，型腔加工后研磨，表面粗糙度0.4一下。凹模由固定模块21和活动模块5组成，具体见CAD图纸，在设计模具时，可以采用管件外圆部分定位。预翻边，凹模两个半圆合并保证产品外圆直径，翻遍角度为45，所以，凸模与产品接触的部分为45，凸模的直径与毛坯内直径一致，凸模设计角度和R角，能导向进入产品，无需设计凹模，产品翻边自然成型，后续通过二次翻边压平。二次翻边时，同样的设计凹模和凸模，但是凸模需要设计台阶，凸模尺寸和预翻边尺寸一样，才能将产品翻边部分压平，但是压平后由于材料有挤压，内部有塑形变形，容易卡在凸模上，所以上模需要设计卸料板，此卸料板同时起到校正的作用。第六章、模具整体结构形式设计6.1.预翻边模具的结构形式模具装配图如上，翻边模主要工作部件由斜契5，预翻边凸模6和固定模块15，活动模块4以及支撑座18，拉杆17和弹簧16组成，再通过上下模座1,10，采用标准模架自带的滑动导柱导套合并成一副模具，预翻边凸模6与固定模块15，活动模块4共同完成工件的翻边，斜契5主要是为了活动模块4夹持工件提供动力，上固定板8用于安装斜契5和预翻边凸模6，弹簧16可为活动模块4回复提供弹力。6.2.预翻变工作原理当上模在上极限位置时，翻边模具处于待工作状态，可以将工件毛坯沿着活动模块和固定模块的中间槽放入型腔，推到底，就到了模具中心，模具工作时，上模随着压力机压块下滑，首先斜契5与活动模块4接触，并逐步推动其沿固定板3的导轨右滑，继而夹持工件毛坯，随着滑块继续下行，预翻边凸模6即可完成毛坯的翻边成型，同时弹簧16压缩变形，最后上模达到下极限点位置，此时预翻边凸模6端面碰到了活动模块和固定模块，接着上模随着滑块开始向上运动，预翻边凸模6从工件中退出，且斜契5脱离活动模块4，弹簧16弹力释放，推动活动模块4向左平移，此时，即可将已成型的工件从模块的槽中滑出来，完成一次冲压。6.3.二次翻边模具的结构形式模具装配图如上，结构与翻边模结构类似，主要工作部件由斜契5，翻边压料板6和固定模块16，活动模块4以及支撑座19，拉杆18和弹簧17组成，再通过上下模座1,11，采用标准模架自带的滑动导柱导套合并成一副模具，翻边凸模7与压料板6，固定模块16，活动模块4共同完成工件的翻边，斜契5主要是为了活动模块4夹持工件提供动力，上固定板8用于安装斜契5和翻边凸模7，弹簧17可为活动模块4回复提供弹力。6.4.二次翻边工作原理与预翻边模具工作原理一样，只是多了压料板，压料板的目的是为了最后对工件进行校正和卸料。第七章、模具零件的结构设计7.1.预翻边凸模的设计材料：Cr12Mov，硬度：5862HRC，形状结构：（如图），与固定板过盈配合，过盈量0.02-0.03。设计预翻边凸模时，考虑到在机械加工时，应严格控制翻边凸模尺寸，尺寸太小，工件与凸模之间间隙太大，圆筒翻边后凸缘会出现皱折，波纹等现象，尺寸太大，凸模无法插入产品内孔，翻边凸模端口处要保持一定的角度，切圆弧过渡，表面粗糙度应达到1.6以下，以减少圆筒翻边时的成型阻力。翻边凸模太有直线段，有利用提高翻边质量。7.2.活动模块的设计材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与固定板过度配合。7.3.固定模块的设计材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与固定板过度配合，固定模块和活动模块在模具压到位时，中心的半圆，R6.2和R11的圆形刚好重合，合并成整圆，不过为了防止加工时的误差，导致合并后有干涉，就是撞一起了，所以设计两个模块时，每边留0.5mm的空间，如上图和下图：第八章、模具的总装配1、确定装配基准件应以凹模为装配基准件。首先要确定凹模在模架中的位置，安装凹模组件，然后用平行板将凹模组件和上模座夹紧，在上模座上划出弯曲孔线，进而安装上模座其他组件。2、安装下模部分 检查下模部分各个零件尺寸是不是满足装配技术条件要求。 安装下模，调整冲压间隙， 将下模系统各零件分别装于下模座内。3、安装下模部分4、自检 按冲模技术条件进行总装配检查。5、检验6、试冲设计小结毕业设计是一种综合性较强的专业实践环节，它具知识面宽、学科广、综合性强，通过这次毕业设计，我巩固了以前学过的知识，提高了查阅资料的能力，使我更加认识到毕业设计的重要性，从而提高了我理论联系实际的设计能力和动手能力。为我今后走向工作岗位打下了一定的基础。在本次设计中，我学到了许多的东西。首先对于AUTOCAD的应用更加熟练；其次，通过模具设计我对于模具设计的流程基本上熟悉。这次设计是对以前所学的专业知识的一次综合性的实践。涉及到机械制图、机械设计、模具设计、互换性以及CAD/CAM各个方面的内容。设计过程中按照任务书的要求和目的，循序渐进,力求数据准确，结构合理。参考了许多文献资料。由于经验不足，还有许多地方没有考虑全面，有待于完善。总之，学海无涯，在以后的时间里，我要更加努力学习！致 谢对几年来辛勤教导我的老师和学校致以最崇高的敬意！对本次毕业设计指导我和给予我最多的老师表示我最衷心的感谢!毕业设计开始以来，有幸多次聆听老师的教诲。老师以他宽广的知识、高瞻远瞩的学识、在实际生产中所积累的经验。拓宽了我的视野和思维，更为重要的是老师以他对事业孜孜不倦的追求和待人接物谦逊的态度和豁达的胸襟，时刻都在潜移默化地影响着我，这将使我终生受益。参考文献1朱光力主编. 模具设计与制造实训.第1版. 北京：高等教育出版社. 2002. 1341562吴诗 主编. 冲压工艺及模具设计 . 第1版. 西安：西北工业大学出版社. 2001. 40453温松明主编. 互换性与测量技术基础. 第2版. 长沙：湖南大学出版社. 1998. 454冯炳尧 韩泰荣 殷振海 蒋文森编. 模具设计与制造简明手册. 第1版.上海：上海科学技术出版社. 1985. 1 805刘朝儒 彭福荫 高政一主编. 机械制图. 第3版. 北京：高等教育出版社.20016张代东主编. 机械工程材料应用基础. 第1版.北京：机械工业出版社.2001.851037王卫卫主编. 材料成型设备. 第1版.北京：机械工业出版.2004. 47488傅建军主编. 模具制造工艺. 第1版.北京：机械工业出版社.2005. 24259王新华主编. 冲模设计与制造实用计算手册. 北京：机械工业出版社.2004年8月第1版. 2 1510王新华 袁联富主编.冲模结构图册. 第1版. 北京：机械工业出版社. 2003.10傅建军. 模具制造工艺M.北京:机械工业出版社,2004.11单岩，王蓓，王刚.Moldflow模具分析技术基础.北京：清华大学出版社，2004.912王卫卫. 弯曲与塑料成型设备M. 北京:机械工业出版社,2004.13冯开平，左宗义主编.画法几何与机械制图.广州：华南理工大学出版社，2001.9.14R. A. Harris, H. A. Newlyn, R. J. M. Hague and P. M. Dickens, The future direction of stamping dies , Volume 43, Issue 9, July 2003, Pages 879-887目 录 摘 要3第一章、引言51.1 冲压工艺与模具的发展方向51.1.1 成形工艺与理论的研究51.1.2 模具工业的发展趋势51.2 模具工业在国民经济中的作用8第二章、冲压件的工艺性分析92.1.冲压件的结构工艺性102.1.1.冲压件的形状与工艺分析102.1.2.冲压件的尺寸精度102.2.制件成形工艺的设计和工位确定10第三章、毛坯尺寸计算与设计133.1.毛坯尺寸的计算13第四章、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心144.1.预翻边模计算144.1.1.冲压力的计算144.1.2.侧滑力的计算144.2.二次翻边模计算154.2.1.冲压力的计算154.2.2.侧滑力的计算154.2.3.校正力的计算154.3.压力中心的计算164.4.压力机的选用17第五章、凸、凹模刃口尺寸185.1.模具间隙选择185.2.凸模、凹模刃口尺寸计算方法185.2.1.凸模和凹模分开加工18第六章、模具整体结构形式设计206.1.预翻边模具的结构形式206.2.预翻变工作原理216.3.二次翻边模具的结构形式226.4.二次翻边工作原理23第七章、模具零件的结构设计247.1.预翻边凸模的设计247.2.活动模块的设计247.3.固定模块的设计25第八章、模具的总装配268.1 冲压模具装配的技术要求26设计小结28致 谢29参考文献3032摘 要模具产业涉及的面比较广，并且模具产品使用的非常的广泛，尤其是我们生活中的各种产品都是通过模具生产出来的，无论是塑料产品还是金属制件，这些也都无法脱离模具行业的辅助加工。冲压加工是一种节能而且又环保的方式。本设计是关于以后鼓轮板为研究对象的冲压模具。考虑到该零件的使用时间，采用级进冲模一次成型。本次零件属于简单零部件，冲裁加工能够满足产品精度要求，设计需要合理选取材料的种类，以及加工工艺也进行了安排。文章中针对零件特点，对冲孔、落料和弯曲工艺进行了分析与计算。此模具操作简便，工件的精密度、坚硬度可以满足要求，成本相对减少，生产效率提升较多，具有一定的使用价值。它不仅可以大批量的生产，而且可以保证质量达到要求，此零件的使用可以得到很好的扩展，并且可以用在很多的行业和方面，这让我们在生产和制造中大大的解决了很多困难的问题。关键词：冲压模具；弯曲；工艺分析Abstract Mould industry involves a wide range of areas, and the use of die products is very extensive, especially in our life, all kinds of products are produced through the die, whether plastic products or metal parts, these can not be separated from the auxiliary processing of the die industry. Stamping is an energy-saving and environmentally friendly way. This design is about the stamping die for the later drum plate. Considering the service time of the part, the progressive die is used to form the part at one time. The bracket parts belong to simple parts. The blanking process can meet the requirements of product precision. The design needs to select the reasonable types of materials and the processing technology are also arranged. According to the characteristics of parts, the punching, blanking and bending processes are analyzed and calculated. The die is easy to operate, the precision and hardness of the workpiece can meet the requirements, the cost is relatively reduced, and the production efficiency is improved, so it has a certain use value. It can not only produce in large quantities, but also ensure the quality to meet the requirements. The use of this part can be well expanded, and it can be used in many industries and aspects. This makes us solve many difficult problems in production and manufacturing.Key words: Stamping Die; Bending; Process Analysis第一章、引言1.1 冲压工艺与模具的发展方向1.1.1 成形工艺与理论的研究从2000年开始，世界上的冲压模具相关技术有了长足的发展，特别是体现在模具的精密方面的提高，以及材料的超塑性成形，激光切割，以及电磁成形的相关工艺的应用同时由于相关的加工水平的提升，所成型的冲压件的精度也越来越高。越来越精确。生产率也大大提高，冲压工艺正在升级到一个高质量、新水平的发展1。在过去的几年中，精密冲压的主要还只能体现在板料的平面冲裁，但是到目前的冲压模具水平，除了在平面上的精密冲裁外，还可以在零件的弯曲；拉伸等方面同样能够保证精密性，所以现在对于复杂的零件也能够很好的保证它的精密性。同时以往的精密冲裁只能保证较薄材料的精密加工，通过发展目前甚至可以保证厚度25mm厚板材料冲裁的精密性，并且对于强度很高的合金材料进行冲裁加工。由于CAE的引入，冲压工艺已逐步从原来的应力应变有限元分析发展到利用计算机对冲压工艺进行模拟和分析，能够提前对冲压件的展开胚料进行软件分析，对工件在冲压变形的过程中各个部位的应力变化，能够很好的判断零件在变形的过程中是否存在撕裂的风险，通过提前分析可以在零件设计时将各种问题提前预判，在模具设计时提前考虑，避免模具设计不成功的案例发生。以期设计出最优的模具。此外，由于软件的发展，现在已经有很多的公司在模具设计开始前都要通过软件对所需设计的成型零件进行成型分析和成型的预测，从这一迹象表明冲压模具的设计已经逐步的从以往的靠经验设计向科学分析阶段发展。使模具的设计更加的智能化。1.1.2 模具工业的发展趋势通过前20年世界基础工业的迅速发展，模具行业也得到了长足的进步，其中冲压模具的发展方向向大型化，精密化，集成化发展，近年来模具工业的技术水平迅速提升，同时加工设备的发展也使模具的制造周期逐渐缩短，目前由于互联网的发展，有部分模具公司将互联网与模具相结合，使模具的加工与生产更加的便捷化；智能化；信息化2。据悉，我国的冲压模具行业已经逐步处于世界的领先水平，相比世界发达国家也不落其后，不少的国内的冲压产品的性能能够超过国外的水平。另由于我国的人工费用较低，大大加大了我国冲压模具的竞争力，使我国的模具产品能够出口到世界各地。我国的模具工业已站上了世界舞台，部分设计及加工水平已经实现赶超，依照国内的发展进程来看，我国的模具行业已经开始慢慢成为推动世界模具行业发展的中坚力量。使国际上的模具水平发展更加大型化，集成化。我国由于人口众多，在劳动力上相比国外具有非常大的优势，另外由于我国作为人口大国，在基础工业上的需求较大，所以市场需求也很庞大，通过上述等有益条件，我国在对国外的贸易中具有非常大的竞争优势，很多国外的机构都通过我国进行采购。近年来中国作为世界上最大的模具出口国，对世界的模具工业的格局也越来越重要。据专业人士的分析，未来我国的模具将在以下几个方面展开：（1）模具将越来越大型化以及集成化，尤其是较为复杂的冲压件将集成至生产线模式的生产方式，尤其是现在计算机与机械的结合能够具备使冲压模具做到无人工厂的生产模式。大大缩减人工的应用，能够比较好的避免在冲压模具工作过程中所产生的工伤。（2）CAD / CAE / CAM技术已经完全的融入到了模具的设计与制造的过程当中。计算机辅助设计（CAD / CAE / CAM）制造系统的开发与应用，对于各种模具的设计与制造起到了强大的促进作用，尤其是3D技术，能够提前使用计算机对模具的装配过程，加工过程进行模拟，从而减少以往传统技术的出错率。因此国家以及企业都需要对（CAD / CAE / CAM）制造系统的开发与应用加大资金的投入与技术的储备。（3）能够快速成形的技术以及能够提高模具经济性的技术将会更快的推广与普及。在过去的两年这方面的技术已经在迅速的发展，相比以前的传统的技术，能够有效的降低模具的生产成形周期与成本，近年来各个大型的模具供应商也在这方面加大了资金与技术的投入，并嫁接先进的RP和NC技术，以有效地满足生产需要一些高精度和长寿命的模具。（4）在模具的设计加工过程当中将会更多的使用标准化的零件，逐渐标准化的模具零部件，将会极大的缩短模具的加工周期，加工周期的缩短就相当于提高了产品的开发周期，使产品具有更大的市场竞争力，所以在以后的模具行业当中将会出现更多品种与规格的标准化的零件产生，但是标准件的生产商也需要更加注重零配件的质量，为客户提供规格更齐全，质量统一的标准零配件。（5）在以后的模具材料使用当中，品质更高的材料将会取代现有的传统材料，另外更好的零部件表面处理技术将取代现有的表面处理技术，模具材料的发展快慢将决定着模具行业发展的快慢，所以需要继续加强模具材料的开发，不断的提高现有的材料性能，并取代现有的进口材料，实现模具钢材的国产，目前我国仍有大量的钢材需要进口3。模具的精度强度寿命等因素也可以通过模具的表面处理技术来进行有效的控制，在，通过这些年的发展模具的表面技术发展出了纳米处理技术，以及表面稀土工程处理技术，这两样技术的发展对模具的保养以及使用寿命起到了至关重要的作用，同时以往的热处理技术也得到了长足的发展，现在主流的热处理技术已经升级至零部件的真空热处理，相比以往的大气热处理技术所得到的零部件更加的优秀4。（6）计算机控制技术将会融入到冲压技术当中使冲压模具的技术更加的科学与数字化，实现物联网的融合。在计算机技术的融入当中，主要是使用计算机技术来实现冲压件变形过程中的变形规律，以及分析冲裁件变形过程中是否存在不稳定性，用以预测模具冲压过程中可能存在的问题从而提前规避。 (7) 在模具的设计过程中将加入成型过程的计算机数值模拟技术，将模具的设计过程更加的智能化，尤其对于曲面复杂的胚料尺寸的分析，以及零件成型过程的应力变化都可以在计算机上进行分析计算，可以提前对模具的缺陷做到已知，从而规避模具后期的风险。（8）今后的冲压模具将会更加重视模具的加工过程，在加工过程当中来对模具的各个零件的加工方案进行优化，将模具以往的单一的成形部分的优化变更为模具的设计到加工的整个设计成型过程全程优化，以提高模具的加工生产质量。（9）由于技术的发展模具的设计将于制造相结合，产品在设计过程中就可以对产品以后的加工成形进行有效的分析，能够大大节约以往的先设计试生产，再修改的困局，能够在有效的提高模具的设计效率的同时保证产品的质量。 (10) 冲压模具以后将会更加具备共用与替换的特征，来提高模具生产与加工的灵活性，这样就可以对一部分小批量生产的零部件进行部分零件共用互换来提高产品在市场上的竞争压力，能够大大降低零件的生产成本，对于企业的竞争力能够有效的促进。 另外由于机械手将模具生产的过程中大量应用，用以节约生产过程中的人力成本。1.2 模具工业在国民经济中的作用作为现代工业发展的重要基础装备的模具。它是一种以特殊的生产方式改变材料形状及结构的一种物理加工工艺。就比如，金属的塑性变形就是冲压模具的一种加工方式5。由于冷冲压模具有非常多的优点，但它最突出的优点却体现在大批量的生产中，因此，在机械制造；汽车；拖拉机；电子；电器；仪表；国防；航空航天以及日用品各个行业当中，都得到了广泛的应用。大到汽车覆盖件小到钟表及仪器仪表元件，大多都是由冷冲压完成的。目前不论哪个国家需要发展国民经济都无法忽视模具工业在其中所起的作用，只有模具工业的迅猛发展才能促进国家的经济发展，同时也只有模具工业的发展才能提高国家的自造也水平，因为全部的工业产品都需要用到模具，所以模具工业也被人称为“社会的动力”因此可以知道模具是一个国家的基础工业，任何国家要发展都离不开模具工业的发展。第二章、冲压件的工艺性分析冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲压，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲压、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。冲压的工艺分析是模具设计当中的首要步骤，就工艺来看，目前用的比较多的主要是分离跟成型两种工序，分离最主要就是冲裁，也就是让冲压件跟板料实现分开的效果，并且有比较好的断面质量。对于成型来说主要就是在对板料进行塑形变形，得到需要的零件，但是在具体的加工中，大部分都是各种工序在一块。2.1.冲压件的结构工艺性2.1.1.冲压件的形状与工艺分析图2-1 零件及尺寸此制件所选原材料为管件，形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。所使用的材料为08AL-HF钢，隶属于08AL钢，08AL钢是优质碳素结构钢的一种，其抗拉强度为320-410MPa，抗剪强度为260-360MPa，屈服点200MPa。主要用于制造4mm以下的各种冷冲压构件，如车身、驾驶室、各种仪表及机器外壳等2.1.2.冲压件的尺寸精度冲压件的精度主要以其尺寸精度、冲压断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12IT14的经济级普通冲压。2.2.制件成形工艺的设计和工位确定由制件的结构形状可以知道，要冲压出该制件需要的经过的基本工序为：毛坯加工，预翻边，翻边等工艺过程。经过分析，包括毛坯零件加工方法，一共有4种工艺方案可以实现该冲压件的加工，分别如下：方案一：直接采用落料，拉伸，拉伸，切边，冲孔，预翻边，翻边等，7副单工序模具设计。方案二：直接采用落料拉伸，切边冲孔，冲孔翻孔，预翻边，翻边，5副复合模设计。方案三：采用连续冲裁方式，其实连续冲裁也只能加工到毛坯图形，后续预翻边和翻边，还是需要单独设计模具的，这样，就是要三套模具。方案四：原始毛坯采用管型件，加工到所需要的长度，然后两边采用预翻边，翻边等模具冲压，即可达到尺寸，原材料为圆管，这样只需要三副模具即可完成冲压。 经分析，可知道：方案一的优点是模具结构比较简单，易加工，制造周期短。模具数量多，工序多，冲次多，模具成本和冲压成本都很高，而且中间工序周转也很困难，不是太合理。方案二具有某些优点，此方法是将一些工序复合成一副模具，采用复合模生产，工序合并在冲压工艺是常见的，不过同样工序多，而且采用板料生产，材料利用率相对比较低，总体说不是太经济。方案三采用级进模，级进模，模具结构复杂，维修困难，不过可以采用卷料生产，生产效率高，人工成本低，和方案二各有优缺点，不过其中一边的翻边只能采用单独的一副模具生产，不能在级进模里一起实现，所以一共还是要3幅模具，同样是采用条料生产，这样的材料利用率依然很低。方案四和以上三个方案完全不同，这个方案的原材料选择的是圆管料，直接将两边的材料翻边，然后在翻边的单边翻边，即可达到产品尺寸和形状，采用这样的设计方案，材料利用率提高很多，而且模具少而简单，工序也少，模具和冲压的成本都比较低，不需要担心因为中期周转而混乱，和以上四个方案比较，此方案更为合理，可靠。综合以上分析，确定工艺方岸方案四为最佳工艺方案。本次设计中，毛坯件已经实现。为方便设计模具，所以要设计预翻边，翻边这两个工序的模具，预翻边就是将产品翻边先翻个角度，为后续翻边压平打下基础，所以设计翻边角度在90-120之间，本次设计选择90，同时保证产品内扣尺寸不变，如下图所示：图2-2 预翻边第三章、毛坯尺寸计算与设计3.1.毛坯尺寸的计算本次设计的课题，所选原材料为管形件，所设计的模具是用于翻边，仅仅翻口部尺寸，小范围的变形，在冲压模具里实际就是一种平口形的扩口形的扩口件，计算毛坯尺寸可以依据体积不变设计原则来计算，反过来推算翻边毛坯高度尺寸。首先计算产品立体，由于过度R角部分，材料有变薄现象，所以计算体积只能粗略计算，体积计算公式，底面积乘高，材料厚度为1.2mm所以V=3.14(12.4-10)7.54+3.14(20-12.4)1.224 =316.512+463.91616=780.42816mm反过来推算毛坯高度780.42816=3.14(12.4-10)H4计算H=18.492857mm，本次设计取18.5mm，所以毛坯图如下：图3-1 毛坯毛坯管可以直接购买管件，切割加工，材料利用率为100%。第四章、确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心4.1.预翻边模计算4.1.1.冲压力的计算冲压力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。其翻边力F的计算公式为：Fst(d0+d1)/2其中F-翻边力N；圆周率；3.14s坯料的屈服强度Mpa；200t-板料厚度mm；1.2d0翻边前筒体坯料外直径mm；17.7d1翻边前筒体坯料内直径mm；10翻边模具的冲压力为：Fst(d0+d1)/23.142001.2（17.7+10）/210437.36N=10.438KN。4.1.2.侧滑力的计算整个模具结构需要设计成斜契块，将活动模块按一定的导轨滑到一定的位置后冲压，方便工人操作，滑块力的计算可以按翻边力的比例来计算。契紧力和冲件轮廓的形状、冲压间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模洞口形状因素有关。在实际生产中常用以下经验公式计算： 式中 F冲压力；契紧系数；可根据经验查取。当冲压件形状复杂、冲压间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。取为0.06 =0.0610.4380.62628KN。综上所述，总的冲压力为=10.438+0.62628=11.06428KN11.06KN4.2.二次翻边模计算4.2.1.冲压力的计算冲压力计算公式同上,Fst(d0+d1)/2翻边模具的冲压力为：Fst(d0+d1)/23.142001.2（20+10）/211304N=11.304KN。4.2.2.侧滑力的计算契紧力在实际生产中常用以下经验公式计算： 式中 F冲压力；契紧系数；可根据经验查取。当冲压件形状复杂、冲压间隙较小，润滑较差、材料强度高时应取较大的值；反之则应取较小的值。取为0.06 =0.0611.3040.67824KN。4.2.3.校正力的计算校正力是在自由翻边阶段后，进一步对贴合于凸、凹模表面的零件进行挤压，其作用力比自由翻边力大得多。因两个力并非同时存在，校正时只需计算校正力。=qA弯曲校正力q单位面积上的较正力，08AL钢查表40-60MPa，取60MPa。 A零件件被较正部分的投影面积，3.14(20-10)4=235.5mm=235.560=14130N=14.13KN综上所述，总的冲压力为=11.304+0.67824+14.13=26.11224KN26.11KN4.3.压力中心的计算模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。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的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （）对称形状的单个冲压件，冲模的压力中心就是冲压件的几何中心。（）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （）形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的压力中心可用解析计算法求出诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的座标位置(X0,Y0)，即为所求模具的压力中心。计算公式为：因冲压力与冲压周边长度成正比， 所以式中的各冲压力 P、Pn，可分别用各冲压周边长度 L、Ln代替，即：本次设计课题产品为同心圆，对称件，所以该模具压力中心和模具中心吻合，即（0,0）。4.4.压力机的选用根据模具总压力，模具大小及闭合高度，初步确定压力机的型号：F公称F总，因此选择压力机的型号为：开式双柱可傾式压力机J23-16压力机 公称压力/KN160垫板尺寸/mm厚度40滑块行程/mm55直径200滑块行程次数/（次/min）120模柄孔尺寸/mm直径40深度60最大封闭高度/mm220滑块底面积尺寸/mm前后180封闭高度调节量45左右200滑块中心线至床身距离/mm160床身最大可倾角35立柱距离/mm220工作台尺寸/mm前后300左右450第五章、凸、凹模刃口尺寸5.1.模具间隙选择间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲压过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与产品之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。冲压间隙对冲压力的影响：虽然冲压力随冲压间隙的增大有一定程度的降低，但是当单边间隙介于材料厚度 5%20%范围时，冲压力的降低并不明显（仅降低5%10%左右）。因此，在正常情况下，间隙对冲压力的影响不大。冲压间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响：间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后，从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的15%25%左右时斜料力几乎减到零。冲压间隙对尺寸精度的影响：通过以上分析可以看出，冲压间隙对断面质量、模具寿命、冲压力、斜料力、推件力、顶件力以及冲压件尺寸精度的 影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲压模具寿命最长，冲压力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲压件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲压件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲压件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲压件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。5.2.凸模、凹模刃口尺寸计算方法5.2.1.凸模和凹模分开加工 这种方法设计和加工都简单，主要适用于圆形或简单刃口。设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸精度及制造公差。并且保证冲模的制造公差与冲压间隙之间满足：d+pZmax-Zmin。此方法适合材料相对比较厚的产品。本次设计，凸模与凹模间隙选择1.0t，即单边1.2mm。本次设计的课题材料壁厚为1.2，凸模，凹模，模块的形状完全不一样，所以必然要分开加工的方法。翻边凸模是圆筒零件翻边模具最重要的工作零件，工作频繁，且直接与产品接触，所以该零件设计时要选择耐磨，耐热的模具钢，本次设计选择强韧性较好的Cr12MoV,热处理55HRC，为减少加工成本，翻边凸模可以设计成易损件，然后加工备件，经常更换，本次设计凸模为圆形，与固定板过渡配合，方便快速拆换和维修，具体见CAD图纸。为方便工人操作，翻边凹模是由两个半个零件加工合并成一个整圆，由于侧面有斜契插入，将活动模板沿着导轨推入一定的距离，经常摩擦，且型腔部分直接和产品接触，所以建议选择Cr12MoV,热处理55HRC，型腔加工后研磨，表面粗糙度0.4一下。凹模由固定模块21和活动模块5组成，具体见CAD图纸，在设计模具时，可以采用管件外圆部分定位。预翻边，凹模两个半圆合并保证产品外圆直径，翻遍角度为45，所以，凸模与产品接触的部分为45，凸模的直径与毛坯内直径一致，凸模设计角度和R角，能导向进入产品，无需设计凹模，产品翻边自然成型，后续通过二次翻边压平。二次翻边时，同样的设计凹模和凸模，但是凸模需要设计台阶，凸模尺寸和预翻边尺寸一样，才能将产品翻边部分压平，但是压平后由于材料有挤压，内部有塑形变形，容易卡在凸模上，所以上模需要设计卸料板，此卸料板同时起到校正的作用。第六章、模具整体结构形式设计6.1.预翻边模具的结构形式图6-1 预翻边模具模具装配图如上，翻边模主要工作部件由斜契5，预翻边凸模6和固定模块15，活动模块4以及支撑座18，拉杆17和弹簧16组成，再通过上下模座1,10，采用标准模架自带的滑动导柱导套合并成一副模具，预翻边凸模6与固定模块15，活动模块4共同完成工件的翻边，斜契5主要是为了活动模块4夹持工件提供动力，上固定板8用于安装斜契5和预翻边凸模6，弹簧16可为活动模块4回复提供弹力。6.2.预翻变工作原理当上模在上极限位置时，翻边模具处于待工作状态，可以将工件毛坯沿着活动模块和固定模块的中间槽放入型腔，推到底，就到了模具中心，模具工作时，上模随着压力机压块下滑，首先斜契5与活动模块4接触，并逐步推动其沿固定板3的导轨右滑，继而夹持工件毛坯，随着滑块继续下行，预翻边凸模6即可完成毛坯的翻边成型，同时弹簧16压缩变形，最后上模达到下极限点位置，此时预翻边凸模6端面碰到了活动模块和固定模块，接着上模随着滑块开始向上运动，预翻边凸模6从工件中退出，且斜契5脱离活动模块4，弹簧16弹力释放，推动活动模块4向左平移，此时，即可将已成型的工件从模块的槽中滑出来，完成一次冲压。6.3.二次翻边模具的结构形式图6-2 二次翻边模具模具装配图如上，结构与翻边模结构类似，主要工作部件由斜契5，翻边压料板6和固定模块16，活动模块4以及支撑座19，拉杆18和弹簧17组成，再通过上下模座1,11，采用标准模架自带的滑动导柱导套合并成一副模具，翻边凸模7与压料板6，固定模块16，活动模块4共同完成工件的翻边，斜契5主要是为了活动模块4夹持工件提供动力，上固定板8用于安装斜契5和翻边凸模7，弹簧17可为活动模块4回复提供弹力。6.4.二次翻边工作原理与预翻边模具工作原理一样，只是多了压料板，压料板的目的是为了最后对工件进行校正和卸料。第七章、模具零件的结构设计7.1.预翻边凸模的设计材料：Cr12Mov，硬度：5862HRC，形状结构：（如图），与固定板过盈配合，过盈量0.02-0.03。图7-1 预翻边凸模设计预翻边凸模时，考虑到在机械加工时，应严格控制翻边凸模尺寸，尺寸太小，工件与凸模之间间隙太大，圆筒翻边后凸缘会出现皱折，波纹等现象，尺寸太大，凸模无法插入产品内孔，翻边凸模端口处要保持一定的角度，切圆弧过渡，表面粗糙度应达到1.6以下，以减少圆筒翻边时的成型阻力。翻边凸模太有直线段，有利用提高翻边质量。7.2.活动模块的设计材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与固定板过度配合。图7-2 活动模块7.3.固定模块的设计材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，形状结构：（如图），与固定板过度配合，固定模块和活动模块在