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门窗
紧固
模具设计
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门窗紧固件模具设计,门窗,紧固,模具设计
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49门窗紧固件模具设计序 言毕业设计是检验大学毕业生应用所学知识的能力的重要手段，可以说是我们在大学期间的“最后一次考试”。作为一名行将毕业的模具专业的学生，我们通过这次全面的设计，将所学的理论知识运用于实践，独立完成模具设计及用Pro/E对典型模具进行三维造型。在此过程中，加深了对模具结构及相关的设计、制造、利用Pro/E等方面知识的理解。同时，毕业设计又具有联系理论和实际的纽带功能，在设计的过程中，我们初步尝试着将所学的知识联系起来。譬如，在设计中充分考虑到诸如零件制造难易程度和装配的可行性，前后几副模具的关联性等问题，而不是将他们相互孤立，努力做到知识的融会贯通。毕业设计强化了我们做为一个模具从业者的基本功，为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。在本次毕业设计中，我选择了金属冲压件的模具设计和用Pro/E软件设计典型模具零部件并装配成整体模型的全过程。第一次做一个完整过程的制件模具设计，由于所学有限，且无实际生产经验，所以设计中错误和不足在所难免，望各位老师、同学给予批评指正。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，尺寸和性能的零件加工方法，是一种先进的金属加工方法。由于冷冲压加工的零件形状，尺寸，精度要求，批量大小，原材料性能等的不同，其方法多种多样。但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的情形下是毛坯产生塑性变形，成为所需形状及尺寸的制件。冷冲压可以分为五个基本工序：（1）冲裁 使板料实现分离的冲压工序。（2）弯曲 将金属材料沿弯曲线完成一定的角度和形状的冲压工序。（3）拉深 将平面板料变成各种开口空心件，或者将空心件的尺寸进一步改变的冲压工序.（4）成形 用各种不同性质的局部变形来改变毛坯形状的冲压工序。（5）立体压制 将金属材料体积重新分布的冲压工序。冷冲压与其他加工方法相比，有以下特点：a.用冷冲压加工方法可以得到形状复杂，用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。b.冷冲压件的尺寸精度石油模具保证的，因为，尺寸稳定，互换性好。c.材料利用率高，工件重量轻，刚性好，强度高，冲压过程耗能少，因此工件的成本比较低。d.操作简单，劳动强度低，易于实现机械化和自动化，生产率高。e.冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长，成本高。因此，单件，小批量生产采用冲压工艺受到一定限制，冲压工亦多用于成批，大量生产的情况。近年来发展的简易冲模，组合冲模，锌基合金冲模等为单件，小批量生产采用冲压工艺创造了条件。由于冷冲压有许多突出的优点，在机械制造，电子电器等各行各业中，冷冲压都得到了广泛的应用。大到汽车的覆盖件，小到钟表及仪器仪表元件，大多是由冷冲压方法制成的。目前采用冷冲压工艺得到的冲压制品，在现代汽车，拖拉机，电机电器，仪表仪器及各种电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。据粗略统计，在汽车制造业中有60%-70%的零件是采用冲压工艺制成的，冷冲压生产所占的劳动量为整个汽车行业劳动量的25%-30%。在机电机仪表生产中有60%-70%的零件是采用冷冲压工艺来完成的。在电子产品中，冲压件的数量约占零件总数的85%以上。在飞机，导弹，各种枪支与炮弹的生产中冲压件所占的比例也相当大。因此研究和发展冷冲压技术，对发展我国国民经济和加速工业建设，尽快实现四个现代化具有重要意义。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压技术也在不断革新和发展，主要表现在以下几个方面：(1)工艺分析计算方法的现代化。例如，生产汽车覆盖件的冲压工艺，传统方法系根据已有的设计资料和设计者的经验，进行对比分析，确定工艺方案和有关参数，然后设计试验模具，进行试冲，经过反复试验和修改，才能转入批量生产。近几年来，国外（如美国福特汽车公司中心研究室）已开始采用有限变形的弹塑性有限元法，对覆盖件成形过程进行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一工艺方案对零件的成型可能性和将会发生的问题，将结果显示在图形终端上，供设计人员进行修改和选择。这样，不仅可以节省昂贵的模具试验费用，缩短新产品的试制周期，而且可以逐步建立一套能紧密结合实际的先进设计方法，既促进了冷冲压工艺的发展，也将是塑性成型理论逐步达到对生产实际的指导作用。(2)模具设计制造技术现代化。为了加快机电产品的更新换代，缩短工装设计，制造周期，许多工业先进国家正在大力发展模具计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）的研发，并在生产中开始应用。模具CAD/CAM技术应用较早的领域就是冷冲模。根据国外经验，采用这一技术，一般可提高模具设计制造效率2-3倍，模具生产周期可缩短，发展这一技术的最终目标，要达到模具CAD/CAM一体化，而模具图纸将只用于检验模具之用。采用模具CAD/CAM还可以提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，是设计者有可能把精力用于创新开发上。(3)冷冲压生产的机械化和自动化。为了满足大量生产的需要，冲压设备已有弹弓为低速压力机发展到多工位高速自动压力机。一般中小形冷冲件即可在多工位压力机上生产，也可在高速压力机上采用多工位级进模加工，使冷冲压生产达到高度自动化。大型冲压件（如汽车覆盖件）可在多工位压力机上利用自动送料，取件装置，进行机械化流水线生产，从而减轻劳动强度和提高生产率。(4)为了满足生产更新换代和生产批量小的发展趋势，发展了一批新的成型法工艺（如高能成型和旋压等），简易模具（如软模和低熔点合金模等），通用组合模具，数控冲压设备和冲压柔性制造系统（FMS）等。这样，就是冷冲压生产既适合大量生产，也同样适合于小批量生产。综上所述，冷冲模是冲压加工中所用得最重要的工艺装备。没有先进的冷冲模具技术，先进的冷冲压工艺就无法实现。在现代化生产中，模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,用模具进行各种材料的成型，可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量，节约原材料。因此在现代工艺生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业省的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。模具技术已成为衡量一个国家产品制造业水平的重要标志之一。模具成型具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已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、家电、轻工日用品等工业部门得到了极其广泛的应用。据统计，用模具制造出来的产品零件，在机电类占6070，在仪表、照相机等电子工业中占80以上，在自行车、洗衣机、电冰箱等轻工业产品中占85以上。模具工业极大地促进了工业产品生产的发展和质量的提高，获的了巨大的经济效益。模具在生产加工过程中，主要有以下特点:(1) 模具是典型的单件生产的产品，故在生产工艺，管理方式，所制定的模具制造工艺过程都应具有独特的规律于其适应。(2) 模具生产一般都是按照与用户签订的提供模具的合同来安排生产计划的。(3) 模具在制造过程中，同一工序的加工往往内容较多，故生产效率一般较低。(4) 模具在加工中，某些工作部分的尺寸及位置，往往是经过试验后来确定的。(5) 装配后的模具，均需经过试磨合调整，方能交付使用。(6) 模具生产周期一般较长，故成本较高。(7) 模具的加工与制造，对工人的技术等级要求较高。随着工业技术的发展，产品对模具的要求愈来愈高，传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品及时更新换代和提高质量的要求。因此对模具的设计与制造提出了以下几个要求：(1）合理选择模具材料,研究发展模具新材料。 根据模具的工作条件、生产批量以及材料本身的强韧性能来选择模具用材，应尽可能选用品质好的钢材。据有关资料介绍，模具的制造费较高，而材料费用一般仅是模具价格的6%20%。对模具材料要进行质量检测，模块要符合供货协议要求，模块的化学成份要符合国际上的有关规定。只有在确信模块合格的情况下，才能锻造。大型模块(100kg以上)采用电渣重熔钢H13时要确保内部质量，避免可能出现的成份偏析、杂质超标等内部缺陷。要采用超声波探伤等无损检测技术检查，确保每件锻件内部质量良好，避免可能出现的冶金缺陷，将废品及早剔除。(2)合理制定模具钢的锻造规范根据碳化物偏析对模具寿命的影响，必须限制碳化物的不均匀度，对精密模具和负荷大的细长凸模，必须选用韧性好强度高的模具钢，碳化物不均匀度应控制为不大于3级。Cr12钢碳化物不均匀度3级要比5级耐用度提高1倍以上。如果碳化物偏析严重，可能引起过热、过烧、开裂、崩刃、塌陷、拉断等早期失效现象。带状、网状、大颗粒和大块堆集的碳化物使制成的模具性能呈各向异性，横向的强度低，塑性也差。根据显微硬度测量结果，碳化物正常分布处为740760HV，碳化物集中处为920940HV，碳化物稀少处为610670HV，在碳化物稀少处易回火过度，使硬度和强度降低，碳化物富集区往往因回火不足，脆性大，而导致模具镦粗或断裂。通过锻造能有效改善工具钢的碳化物偏析，一般锻造后可降低碳化物偏析2级，最多为3级。最好采用轴向、径向反复镦拔(十字镦拔法)，它是将原材料镦粗后沿断面中两个相互垂直的方向反复镦拔，最后再沿轴向或横向锻成，重复一次这一过程就叫做双十字镦拔，重复多次即为多次十字镦拔。而对于直径小于或等于50mm的高合金钢，其碳化物不均匀性一般在4级以内，可满足一般模具使用要求。 (3）合理选择热处理工艺模具热处理包括锻造后的退火，粗加工以后高温回火或低温回火，精加工后的淬火与回火，电火花、线切割以后的去应力低温回火。只有冷热加工很好相互配合，才能保证良好的模具寿命。模具型腔大而壁薄时需要采用正常淬火温度的上限，以使残留奥氏体量增加，使模具不致胀大。快速加热法由于加热时间短，氧化脱碳倾向减少，晶粒细小，对碳素工具钢大型模具淬火变形小。对高速钢采用低淬、高回工艺比较好，淬火温度低，回火温度偏高，可大大提高韧性，尽管硬度有所降低，但对提高因折断或疲劳破坏的模具寿命极为有效。通常Cr12MoV钢淬火加热温度为1000，油冷，然后220回火。如能在这种热处理以前先行热处理一次，即加热至1100保温，油冷，700高温回火，则模具寿命能大幅度提高。我们在70年代初期对3Cr2W8V钢施行高淬、高回工艺热处理钢丝钳热锻模具也取得良好效果，寿命提高2倍多。采用低温氮碳共渗工艺，表面硬度可达1200HV，也能大大提高模具寿命。低温电解渗硫可降低金属变形时的摩擦力，提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V钢制作冷挤压凸模，经低温氮碳共渗后，使用寿命平均提高1倍以上，再经低温电解渗硫处理可以进一步提高寿命50%。模具淬火后存在很大的残留应力，它往往引起模具变形甚至开裂。为了减少残留应力，模具淬火后应趁热进行回火，回火应充分，回火不充分易产生磨前裂纹。对碳素工具钢，200回火1h，残留应力能消除约50%，回火2h残留应力能消除约75%80%，而如果500600回火1h，则残留应力能消除达90%。回火后一般为空冷，在回火冷却过程中，材料内部可能会出现新的拉应力，应缓冷到100120以后再出炉，或在高温回火后再加一次低温回火。表面覆层硬化技术中的PVD、CVD近年来获得较大的进展，在PVD中常用的真空蒸镀、真空溅射镀和离子镀，其中离子镀层具有附着力强、浇镀性好，沉积速度快，无公害等优点。离子镀工艺可在模具表面镀上TiC、TiN，其使用寿命可延长几倍到几十倍。离子镀是真空蒸膜与气体放电相结合的一种沉积技术。空心阴极放电法(HCD法)是先用真空泵抽真空，再向真空泵通入反应气体，并使真空度保持在10-510-2Pa范围内，利用低压大电流HCD电子枪使蒸发的金属或化合物离子化，从而在工作表面堆积成一层防护膜。为提高镀敷效率，一般在工件上施加负电压。(4）合理确定模具机械加工制造工艺和加工精度。采用先进设备和技术确保每副模具具有高精度和互换性以保证冲模所要求的高精度和重复精度。制造工艺首先要解决加工后的加工变形与残留应力不能太大。粗加工时最好不要使表面粗糙度Ra3.2m，特别应注意在模具工作部分转角处要光滑过渡，减少热处理产生的热应力。模腔表面加工时留下的刀痕、磨痕都是应力集中的部位，也是早期裂纹和疲劳裂纹源，因此在冲模加工时一定要刃磨好刀具。平面刀具两端一定要刃磨好圆角R，圆弧刀具刃磨时要用R规测量，绝不允许出现尖点。模具电加工表面有硬化层，厚10m左右，硬化层脆而有残留应力，直接使用往往引起早期开裂，这种硬化层在对其进行180左右的低温回火时可消除其残留应力。模腔的粗糙度直接影响模具寿命，粗糙度高会使制件不易脱模，特别是中间带凸起部位，制件越深，抱得越紧，最后只能卸下模具用机加工或气割的方法破坏制件。由于粗糙度值高会使金属流动阻力增加，严重时模具生产若干件以后会将模壁磨损成沟槽，既影响制件成形，也易使冲模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小，而且抗咬合和抗疲劳能力强，表面粗糙度一般要求Ra=0.40.8m。模具的制造装配精度对模具寿命的影响也很大，装配精度高，底面平直，平行度好，凸模与凹模垂直度高，间隙均匀，亦可获得相当高的寿命(5)充分利用CAD/CAM/CAE ,发展高精度模具。要实现模具的高精度，在模具设计与加工中一定要采用高精度加工设备和高技术加工工艺。因此，在今后的模具加工中，除了进一步发展数控机床和加工机床外，还要发展模具计算机辅助设计（CAD）,计算机辅助制造（CAM）,计算机集成制造（CIM）等高新技术。这些技术是提高模具设计与制造精度，提高效率，科学管理得最有效措施之一。第一，设计模具时应充分利用CAD系统功能对产品进行二维和三维设计，保证产品原始信息的统一性和精确性，避免人为因素造成的错误，提高模具的设计质量。产品三维立体的造型过程以在锻造前全面反映出产品的外部形状，及时发现原始设计中可能存在的问题，同时根据产品信息，用计算机设计出加工模具型腔的电极，为后续模具加工做好准备。第二，采用CAM技术可以将设计的电极精确地按指定方式生产。采用数控铣床(或加工中心)加工电极，可保证电极的加工精度，减小试模时间，减少模具的废品率和返修率，减少钳工劳动量。对于一些外形复杂，精度要求高的制件，靠模具钳工采用常规模具制造方法保证某些外形尺寸而采用CAD/CAM技术可以对这些复杂的锻件进行精确的尺寸描述，确定合理的分模面，保证合模精度，从模具制造这一环节确保产品精度。第三，CAD/CAM/CAE技术可以进行有限元分析，对关键部位的尺寸设计是否合理可以提供修改依据，从而在为客户提供高质量制件的同时，也为客户的设计提供了依据，加强了与客户的合作。第四，CAD/CAM/CAE在大量节省时间，提高生产率的同时，也较大幅度的降低了成本。(6）发展高效模具。对于大批量生产用模具，应向高效率发展。如为了适应当前高速压力机的使用，应发展多工位级进模以提高生产效率。(7）发展简易模具。对于小批量生产用模具，为了降低成本，缩短模具制造周期，应尽量发展薄板冲模，聚氨酯模具，锌基合金，低熔点合金，环氧树脂等简易模具。(8）发展多功能模具。为了提高效率和保证制品的质量，要发展多工位级进模及具有组合功能的双色，多色塑料注射模等。(9）发展高寿命模具。高效率的模具必然需要高寿命，否则将必然造成频繁的模具拆装和整修或需要更多的备模。为了达到高寿命的要求，除模具本身结构优化外，还要对材料的选用和热处理，表面强化技术予以开发和创新。第一章 制件工艺性分析及工艺方案的确定1.1 工艺性分析 制件如图1-1所示，材料为20号钢，料厚1.5，制件尺寸精度为IT14级，年产量比较大。 图1-1该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，属于普通冲压件，但有几点需要注意：(1) 制件上存在两个方向的弯曲工序，须注意处理好各工序的先后问 题。(2) 制件较小，从安全考虑，要采取适当的取件方式。(3) 有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿 命。(4) 制件不是完全对称，对于其中的弯曲工序应充分考虑这一点。(5) 各工序凸，凹模动作形成的确定应保证各工序动作稳定，连贯。1.2 工艺方案的确定 根据制件工艺性分析，其基本工序包括有冲孔，落料和弯曲三种。考虑以上因素，完成该制件存在以下几种可能的工艺方案：(1) 冲孔落料弯曲， 单工序冲压。（单件）。(2) 落料冲孔弯曲a,c,d三处弯曲b,e两处（单件）。(3) 落料冲孔弯曲切断。（两件有废料）。(4) 落料冲孔弯曲b,c,d,e四处弯曲a处。（两件无废料）。(5) 落料冲孔弯曲b,c,d,e四处弯曲a处和切断。（两件有 废料）。方案（1）属于单工序冲压。由于此制件生产批量较大，尺寸又较小，这种方案生产率低，操作也不安全，故不宜采用。方案（2）采用单件生产，因为弯曲力的不对称，容易使制件在弯曲过程中出现滑移，不能保证精度。方案（3），（4）采用两件一起冲压的方法，解决了弯曲力不对称的问题，但是方案（3）中由于两件之间的废料位于弯曲的底端，存在弯曲角，而使得最后的切断并不能切得彻底，方案（4）中因为制件厚度为1.5，需要的切断力较大，容易使得制件滑移。即这两个方案中又出现了新的问题，因此使用价值不大，也不宜采用。 方案(5)既解决了方案(1)(2)的问题，又不存在方案（4）（5）的问题，故此方案最为合适。 1.3 确定冲模类型及结构形式 根据上面确定的冲压工艺方案，确定各工序的模具类型和结构形式。经过各项比较，决定采用以下三幅模具结构：(1) 落料冲孔复合模。比较正装复合模和倒装复合模的优缺点，由于倒装复合模能使废料从压力机台面落下，而冲压件从上模推下比较容易引出去，因此操作方便安全，适合本设计的制件。再加上倒装复合模易于安装送料装置，生产效率较高，所以决定采用倒装式复合模。(2) 弯曲模。这套模具用于弯曲b,c,d,e四处，应着重处理好几道弯曲工序的先后问题。(3) 切断弯曲复合模。因制件较小，应避免另外增加卸料装置，故仍然采用倒装式复合模。重点在于切断工序和弯曲工序的先后问题要处理好。第二章 工艺计算及模具结构设计 2.1落料冲孔复合模2.1.1 制件工艺计算及设计1. 毛坯尺寸计算。毛坯展开图如图2-1。 图2-1由弯曲a,c,d,e得：=（+）=+(r+xt)=13.5+12+6.5+20+6.5+3*4+(0.35+0.35+0.38+0.39)*1.5=63.36由弯曲a,b处得=（+）=+(r+xt)=13.5+12+7+3*2+(0.35+0.35)*1.5=33.05由弯曲a处得 =（+）=+(r+xt)=13.5+12+(3+0.35*1.5)=23.53 根据工艺方案，确定如下图2-2的毛坯尺寸： 图2-22. 设计排样图。见图2-3。根据文献1表3-10确定搭边值为 工件间距a=1.8 ，侧面矩=1.8故由文献1式3-24，冲裁步距可通过计算公式 A = D + a 图2-3 式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度。 a冲裁件之间的搭边值。故 A=42+1.8=43.8根据式3-25计算条料宽度的公式为 式中 B条料宽度。 D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸； 冲裁件与条料侧边之间的搭边；板料裁剪时的下偏差 （由表3-11查得为1.0）故 B=（131.72+21.8+1.0） mm3材料利用率。 根据文献1式3-27，材料利用率通过计算公式：=100%式中 得到制件的总面积（） 一个步距的条料面积（LB）()得 = =62.3%4. 计算冲裁力。完成本制件冲压工序所需的冲压力有冲孔力，落料力及卸料力，推料力。（1）冲孔力由文献1得 冲孔力的计算公式 =Lt式中 L冲裁件周边尺寸（）； t冲裁件厚度（）； 材料的抗拉强度() 有文献4表4-12得 =400=4001.5（28+4） =54816N.(2) 落料力由文献1得 落料力的计算公式 =Lt式中 L冲裁件周边尺寸（）； t冲裁件厚度（）； 材料的抗拉强度() 有文献4表4-12得 =400 = =262368N（3）卸料力,推料力和顶件力由文献1 卸料力,推料力和顶件力的计算公式 = =n= =（+）式中 卸料力系数； 推料力系数； 顶料力系数；h 凹模直壁洞口的高度； t 板料厚度； n 梗塞在凹模内的冲件数。，可分别由文献1表3-8查取为 =0.04, =0.05， =0.06。又有 h取为3.0，所以n=3.0/1.5=2。故 =0.04262368=10494.7N;=20.0554816=5481.6N;=0.06（262368+54816）=19031.04N;所以，F=+ =262368+54816+10494.7+19031.04+5481.6 =352191.34N5.初选压力机。 查文献4表8-1开式双柱可倾式压力机（部分）参数，初选压力机型号规格为J23-63 公称压力：630KN 滑块行程：120 最大闭合高度：360 连杆调节量：90 工作台尺寸（前后左右）：480710 模柄孔尺寸（直径深度）：5070 最大倾斜角度：6. 计算压力中心。本制件由于采用两件对排，左右对称，所以其压力中心就是其几何对称中心。7. 计算凸，凹模工作部分尺寸。 本制件形状简单，可按分别加工法计算工作部分尺寸。如图2-4。由文献4表3-3查得：=0.132， =0.240 -=0.240-0.132=0.108。由文献4表3-6查得各尺寸制造偏差：落料： 图2-4 冲孔：均能满足 的要求。由式3-5，3-6知凸，凹模尺寸的计算公式：落料： 冲孔：式中 分别为落料凹，凸模的基本尺寸； 分别为冲孔凹，凸模的基本尺寸； 落料件的最大极限尺寸； 冲空件的最小极限尺寸； 冲裁件公差； X 磨损系数，其值应在0.51之间，与冲裁件精度有关。由文献1表3-5查得： ， 。所以：（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） 2.1.2 模具结构计算1. 凹模板设计。因为制件形状简单，并且尺寸也不大，选用整体式凹模较为合理.由文献4表3-5，选用T10A0为凹模材料。(1)确定凹模厚度H值：由文献3图14-15按冲裁力选凹模厚度为H=28mm.(2)由表14-5，从冲件料宽（120150mm）及料厚（0.81.5mm）取壁厚b=50mm. 凹模长 L=131.72+250=231.72mm 凹模宽 B=42+250=142mm LBH=231.7214228对照表14-6，将上述尺寸改为 25016028mm(3)凹模刃壁高度。由文献3，垂直于凹模平面的刃壁，其高度选为h=3mm.2. 确定卸料橡胶尺寸。 根据文献2橡胶的自由高度为 其中 故 橡胶的装配高度为 3.确定卸料板尺寸。根据文献3表14-10可以确定卸料板厚度为h=18mm.卸料板孔每侧与凸模应保持一定间隙， c=0.10.2t, t为冲压材料厚度。本设计中 t=1.5mm,所以取 c=0.25mm.故卸料板尺寸为 LBH=25016018mm.4.冲孔凸模固定板。根据文献2图2-19来确定冲孔凸模固定板厚度。 又冲孔冲裁力推出理论上冲孔凹模的厚度应为15mm.而在本设计中凸凹模中的冲孔凸模的厚度为20mm15mm。所以有： 5.凸凹模设计。在复合模中，必定有一个凸凹模。凸凹模的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。从强度考虑，壁厚受最小限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响，对于正装复合模，由于凸凹模装于上模，内孔不会积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；对于倒装复合模，因为孔内会积存废料，所以最小壁厚要大些。 本模具为倒装复合模，孔内会积存废料，所以要取大些。根据文献1表4-4可以确定本模具的最小壁厚为3.8mm,最小直径为21mm,从以上计算来看，本模具均符合要求。 但是由于制件为不规则体，所以凸凹模也为异型体，再加上最小侧宽度只有12mm,可选用固定件有限，不容易固定。所以，本模具中将下模垫板设置为中心有似凸凹模形状的凸起，减小凸凹模的高度，以利于固定。确定凸凹模高度为20mm,所以垫板的凸起高度即为 =25+18-20=23mm.6.上下垫板设计。根据文献4表5-48来确定上下垫板尺寸。上述中已经确定凹模尺寸为 LBH=25016028mm所以确定上下垫板高度均为 10mm.即上下垫板尺寸均为：LBH=25016010mm。7.推件板设计。 模具闭合后，凸模进入凹模约为1.0mm,所以推件板厚度确定为 圆整为25mm.8. 冲孔凸模设计。(1)凸模形式。由于冲孔凸模工作部分尺寸较小，所以选用台阶式凸模结构。(2)凸模长度。凸模长度一般是根据结构上的需要来确定的，本设计中凸模底部与凹模工作面齐平，顶端与固定板上面齐平，所以： ，即L=28+12=40mm(3)凸模材料。模具刃口要有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应该有较高的硬度与适当的韧性。所以冲孔凸模材料选为T10A0.其热处理硬度取为5862HRC.(4)其他要求。凸模工作部分的表面粗糙度9.选用模架。 (1) 标准模架中应用最广的就是用导柱，导套作为导向装置的模架。根据导柱导套配置的不同有四种基本形式：后侧导柱模架，中间导柱模架，对角导柱模架和四角导柱模架。本模具选用对角导柱模架。 对角导柱模架中，导柱的排布也是对称的（对称于中心），而且纵横都能送料。从安全角度考虑，在操作者右手一边的那个导柱应设在后边，对角导柱模架的两个导柱之间距离较远，在导柱导套件同样间隙的情况下，这种模架的导向精度较高。由上面计算可以得出模具闭合高度为： H=50+10+12+28+70.5-1+60=229.5mm. 所以由文献4表5-7（滑动导向对角导柱模架规格）选取：模架 250160200245 GB/T 2851.11990 上模座 25016050 GB/T 2855.11990 下模座 25016060 GB/T 2855.21990 (2)导柱与导套。导柱与导套的结构与尺寸都可以直接由国家标准中选用。在选用时应注意，导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面于上模座顶面的距离不小于1015mm(考虑到模具修模后其闭合高度将减小)，而下模座底面与导柱地面的距离应为0.51mm.导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板度在0.8mm以下的间隙模具时，选用H6/h5配合的I级精度模架；当冲裁板厚度为0.84mm时，选用H7/h6配合的II级精度模架。(3)模柄。 模柄有刚性与浮动两大类。常见的刚性模柄有四种形式：a.与模座整体式模柄，常用于小型模具；b.压入式模柄，应用较广；c.旋入式模柄，模具刃口要修模时装拆方便；d.带凸缘模柄，用于较大模具。本设计中，选用带凸缘模柄：.10.导料销和挡料销设计。（1）导料销 条料的送料方向一般都是靠着导料板或导料销一侧送进，以免送偏。用导料销控制送料方向时，导料销的结构与挡料销相同。 本设计中，由文献4表5-38选用 挡料销 620 JB/T 7646.91994 （2）挡料销条料的送料步距一般都是靠着挡料销或是级进模中的侧刃和导正销来控制。挡料销分为三类：1）固定挡料销 分圆形与钩型两种。一般装在凹模上，圆形挡销结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口较近，会削弱凹模强度。钩型挡料销则可以离凹模刃口远一些。2）活动挡料销 常用于倒装复合模中，装于卸料板上可以伸缩。而回带式挡料销送料，定位要两个动作，先送后拉，常用于刚性卸料板的冲裁模中。 3）始用挡料销 在连续模中，当条料首次冲压时使用，用时往里压，挡住条料而定位，第一次冲裁后就不再使用。 本设计中，根据文献4选出： 挡料销 A432 JB/T 7649.10199411.校核压力机。 上述选定压力机的装模高度范围是270450mm.而设计模具闭合高度为230mm左右。为了使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应该介于冲床最大和最小闭合高度之间，一般有以下关系： 当然本模具中需要加垫板，以满足要求。所以选用h=70mm的垫板。 2.2 弯曲模2.2.1 毛坯件分析这副模具生成制件图如图2-5。分析坯料，可以看出存在两个方向的弯曲，并且要处理好弯曲的先后问题。2.2.2 工艺性计算。1. 弯曲力。（1） 自由弯曲力。根据文献2式3-2和式3-3自由弯曲力的计算公式为V形弯曲件： ；U形弯曲件： 式中 自由弯曲力（N）; 图2-5B弯曲件宽度(mm); t弯曲件材料厚度(mm);R弯曲内半径(mm); 材料抗拉强度（MPa）; K安全系数，一般取K=1.3；所以有： （2） 校正弯曲力根据文献2式3-4 ，校正弯曲的弯曲力计算公式： 式中 校正力（N）； q 单位校正力（MPa）； A 工件被弯曲部分的投影面积（）。由文献2表3-3查得 20钢的单位校正力q取为30 MPa。为了减小校正力和提高校正力的作用，将凸模设计成如图2-6所示形状，在凸模上加工出浅槽，形成局部凸台。 图2-6 凸台高取（0.081）t，凸台宽取（1.52）t,板料厚度为1.5mm,故可以算出中模凸台面积为，侧凸模凸台总面积为。所以： 。(3)顶件力根据文献3式顶件力的计算公式：式中 顶件力(N);所以 =0.5（4914+12168）=5125N故 +=28507N2.凸凹模间隙。根据文献2式3-8弯曲黑色金属时，间隙值计算公式：；式中 凸、凹模间的单面间隙； t材料的公称厚度； n因数，其与弯曲件高度H和弯曲线长度B有关，由文献3表3-6查得n=0.05mm. 所以：=1.5（1+0.05）=1.58mm.3.模具工作部分设计根据文献3式3-10凸模尺寸计算公式： ； 式中 、凸、凹模工作部分尺寸； B 弯曲件公称尺寸； 弯曲件尺寸公差；、凸、凹模的制造公差； Z 凸、凹模间隙。所以 （1） （2） 4.模具圆角半径设计。（1） 一般情况下，凸模圆角半径等于或小于工件内侧的圆角半径。所以本设计中弯曲凸模圆角半径均取为r=1.5mm.（2） 工件在压弯过程中，凸模将工件压入凹模而成型，凹模口部的圆角半径对于弯曲力和零件质量都有明显影响。凹模圆角半径的大小与材料进入凹模的深度，弯边高度和材料厚度有关。在一般情况下，可用文献3式3-11确定： 所以本设计中，将两凹模圆角半径均设为3.0mm.5. 计算压力中心。本制件由于采用两件对排，左右对称，所以其压力中心就是其几何对称中心。2.2.3 模具结构设计1.凹模设计。(1) 凹模厚度设计。本设计中由于两侧弯曲和中部弯曲不同步，且弯曲凸模不同，所以为了即利于加工有为了保持一定精度，将两侧凹模与中部弯曲凹模分开制造加工。根据凹模厚度计算公式： 所以有 由于本设计中的模具结构，将两种凹模厚度分别设置成(2) 凹模周界尺寸LB设计。如下图2-7所示根据文献4凹模壁厚计算公式：W=1.5H.式中 W凹模壁厚； H 凹模厚度。所以 W=1.520=30mm. 则有 L=51.92+302=111.92mm； B=42+302=102mm.考虑到本模具中的情况，根据文献4表5-43确定凹模板周界尺寸为： LBh=14012520mm.(3)凹模工作部分尺寸。根据文献1图5-59(弯曲模结构尺寸)，同下图2-8由上述文献表5-5查得m值取为4mm. 图2-72. 中弯凸模设计。根据文献1弯曲凸模长度计算公式为 ；式中 弯曲凸模长度（mm）；弯曲凸模工作长度（mm），即； Y 附加长度，包括凸模修模量，凸模固定版与下模的安全距离A等,本设计中取为11mm,修模量取为5mm. 凸模在固定板中的长度，本设计中为6mm. 所以 =8+17+5+6=36mm 3.橡胶组设计根据文献4表3-9橡胶计算公式：图2-8 式中 橡胶自由高度（mm）； 侧凸模的工作行程（mm）,本设计中为8.0mm; 预留的修模量。根据模具设计寿命，一般取46mm,本设计中取为5mm; 橡胶的预压缩量（mm）； 冲模装配好以后橡胶的高度（mm）； F 所需的弹压力（N）； A 橡胶横截面积（）； q 橡胶在预压缩状态下的单位压力：约为0.260.50MPa,本设计中取为0.45 MPa。所以有 模具闭合过程中，中间两U形弯曲弯曲力由橡胶组的预压缩力提供，而所需弯曲力为，所以每个橡胶承受压力为；所以 ;橡胶直径为 ，所以橡胶直径取为D=60mm.根据文献3式1-3橡胶的高度H与直径D之比必须在一定范围内，即 ；上述中在此范围内，故符合要求。4.压块的设计。本设计中，压块的作用是在全部弯曲完成后压住中凸模，使已完成的中部弯曲得到校正。由以上结构设计可以有压块高度为 式中 压块高度（mm）； 冲模装配好以后橡胶组的高度（mm）； 侧凸模的工作行程（mm）,本设计中为8.0mm;所以 。5.侧凸模长度。根据以上结构设计，侧凸模长度为：式中 中弯凸模长度（mm）； 中弯凸模在固定板中的长度，本设计中为6mm； 中弯凸模固定板的厚度，取位12mm； 压块高度（mm）； 侧弯凸模在固定板中的长度，本设计中为6mm； 侧凸模的工作行程（mm）,本设计中为8.0mm。所以 。6.模座设计。(1)根据文献4表5-49通用钢板模座尺寸选择上下模座。上模座 14012525 JB/T 7642.31994Q235下模座 16012530 JB/T 7642.31994Q235(2)模柄设计模柄有刚性与浮动两大类。常见的刚性模柄有四种形式：(1)与模座整体式模柄，常用于小型模具；(2)压入式模柄，应用较广；(3)旋入式模柄，模具刃口要修模时装拆方便；(4)带凸缘模柄，用于较大模具。本设计中，选用旋入式模柄：.7.顶件板设计。(1)中间弯曲顶件板设计。由以上结构设计可以确定： 式中 中间弯曲顶件板厚度（mm）； 中间凹模厚度（mm）； 中部弯曲凹模工作长度（mm）；所以 。(2）两侧弯曲顶件板设计。由以上结构设计可以确定： 式中 两侧弯曲顶件板厚度（mm）； 两侧凹模厚度（mm）； 两侧弯曲凹模工作长度（mm）； 两侧凹模的底部厚度（mm）；所以 。8.选择压力机。 由以上计算可知：28507N，根据文献4表4-33 （开式压力机的主要参数）选取 压力机为开式双柱可倾式压力机： 公称压力：40KN； 滑块行程：40； 行程次数：200（次/min）;最大闭合高度：160； 连杆调节量：35 ； 工作台尺寸（前后左右）：180280； 工作台孔尺寸（前后左右）：60130；模柄孔尺寸（直径深度）：3050 最大倾斜角度：。对于本模具，实际闭合高度为： ，所以满足要求。9.模具工作过程模具的工作过程：在弯曲前，由于橡皮的作用时两弯曲凸模底端面齐平。压弯时，中间凸模与中间顶板将毛坯压紧，由于橡胶压力压在中固板上的力大于作用在中间顶板上谈定装置的弹力，迫使顶板向下运动，完成中部弯曲。当中部顶板接触下模座后，中间凸模停止下行，而上模的继续运动，迫使橡胶压缩，两侧凸模下行，完成两侧弯曲。当中间凸模固定板上的压块与上模座相碰时，整个工件得到矫正。2.3 切断弯曲复合模2.3.1 坯料分析 前一幅模具生成的坯料件如下图2-9所示。 2.3.2 工艺性分析1. 冲压力(1) 切断力。根据文献1得 冲孔力的计算公式 =Lt式中 L冲裁件周边尺寸（）；t冲裁件厚度（）； 材料的抗拉强度() 由文献4表4-12得 =400=4001.5422 =50400N.(2)弯曲力根据文献2式3-2自由弯曲力的计算公式为V形弯曲件： ； 图2-9 式中 自由弯曲力（N）; B 弯曲件宽度(mm); T 弯曲件材料厚度(mm); R 弯曲内半径(mm); 材料抗拉强度（MPa）; K 安全系数，一般取K=1.3；所以有： 。(3)推料力 由文献1推料力的计算公式 =n=式中 切断冲压力（N）; 推料力系数； h 凹模直壁洞口的高度（mm）； t 板料厚度（mm）； n 梗塞在凹模内的冲件数。可由文献1表3-8查取为 =0.05，又有 h取为3.0，所以n=3.0/1.5=2。故 =20.0550400=5040N.2. 模具间隙。本模具中的弯曲部分的间隙可根据文献2式3-8弯曲黑色金属时，间隙值计算公式：；式中 凸、凹模间的单面间隙； t材料的公称厚度； n因数，其与弯曲件高度H和弯曲线长度B有关，由文献3表3-6查得n=0.05mm. 所以 =1.5（1+0.05）=1.58mm.3.模具工作部分设计(1)切断部分。本制件形状简单，可按分别加工法计算工作部分尺寸。由文献4表3-3查得：=0.132， =0.240 -=0.240-0.132=0.108。由文献4表3-6查得各尺寸制造偏差： 能满足 的要求。根据文献1式3-6知凸，凹模尺寸的计算公式：式中 分别为冲孔凹，凸模的基本尺寸（mm）； 冲空件的最小极限尺寸（mm）； 冲裁件公差； X 磨损系数，其值应在0.51之间，与冲裁件精度有关。由文献1表3-5查得： .所以(2)弯曲部分。根据文献3式3-10凸模尺寸计算公式： ； 。 式中 、凸、凹模工作部分尺寸（mm）； B 弯曲件公称尺寸（mm）； 弯曲件尺寸公差；、凸、凹模的制造公差； Z 凸、凹模间隙（mm）。所以 mm mm 4.模具弯曲部分圆角半径设计。(1) 一般情况下，凸模圆角半径等于或小于工件内侧的圆角半径。所以本设计中弯曲凸模圆角半径均取为r=1.5mm.(2) 工件在压弯过程中，凸模将工件压入凹模而成型，凹模口部的圆角半径对于弯曲力和零件质量都有明显影响。凹模圆角半径的大小与材料进入凹模的深度，弯边高度和材料厚度有关。在一般情况下，可用文献3式3-11确定： 所以本设计中，将凹模圆角半径均设为3.0mm.5. 计算压力中心。本制件由于采用两件对排，左右对称，所以其压力中心就是其几何对称中心。2.3.3 模具结构设计1.凹模设计。(1)凹模厚度设计。 根据本设计中的模具结构，弯曲边的长度为13.5mm,所以将凹模厚度设计为15mm.(2) 凹模周界尺寸LB设计。如下图2-10所示根据文献4凹模壁厚计算公式：W=1.5H.式中 W凹模壁厚； H 凹模厚度。所以 W=1.515=22.5mm. 则有 L=51.92+22.52=96.92mm； B=42+22.52=7mm.考虑到本模具中的情况，根据文献4表5-43确定凹模板周界尺寸为： LBh=10010015mm.2. 橡胶组设计根据文献4表3-9橡胶计算公式： 式中 橡胶自由高度（mm）； 凸模的工作行程（mm）;图2-10 预留的修模量。根据模具设计寿命，一般取46mm,本设计中取为5mm; 橡胶的预压缩量（mm）； 冲模装配好以后橡胶的高度（mm）； F 所需的弹压力（N）； A 橡胶横截面积（）； q 橡胶在压缩状态下的单位压力。本设计中，根据文献3表1-2 （橡胶压缩量与单位压力值）知：单位压力值与 橡胶的压缩量有关。实际中橡胶的压缩量：所以q取值为1.10MPa。本设计中，模具的工作行程可以根据文献1表5-4弯曲V型件的凹模深度取为10mm。所以有 根据文献3式1-3橡胶的高度H与直径D之比必须在一定范围内： ； 即22mmD66mm,本设计中将D定为30mm.所以 A=模具闭合后，由于橡胶组中每个橡胶的压缩而提供的压料力为： 所以 3. 压力机选择由上述设计计算有： 根据文献4表4-33 （开式压力机的主要参数）选取 压力机为开式双柱可倾式压力机： 公称压力：100KN； 滑块行程：60； 行程次数：135（次/min）;最大闭合高度：180； 连杆调节量：50 ； 工作台尺寸（前后左右）：240360； 工作台孔尺寸（前后左右）：90180；模柄孔尺寸（直径深度）：3050 最大倾斜角度：。4.压料板设计 根据文献3图2-19（模具总体设计尺寸关系图），取压料板厚度为10mm.结合凹模周边尺寸，压料板周边尺寸为 LBh=10010010mm.5. 凸凹模固定板设计根据文献3图2-19（模具总体设计尺寸关系图），取凸凹模固定板厚度为15mm.结合凹模周边尺寸，凸凹模固定板周边尺寸为 LBh=10010015mm.6. 垫板尺寸设计 根据文献3图2-19（模具总体设计尺寸关系图），取上下垫板厚度均为6mm.结合凹模周边尺寸，垫板周边尺寸为 LBh=1001006mm.7. 切断凸模固定板设计根据文献3图2-19（模具总体设计尺寸关系图），取凸凹模固定板厚度为15mm.结合凹模周边尺寸，凸凹模固定板周边尺寸为 LBh=10010015mm.8.凸凹模设计 根据上述计算，凸凹模高度为 式中 凸凹模高度（mm）； 压料板厚度（mm）； 橡胶装配高度（mm）； 凸凹模固定板厚度（mm）；所以 其中，切断凹模刃壁高度为3.0mm.9.切断凸模设计 根据上述计算，切断凸模高度为 式中 凸模高度（mm）； 凹模厚度（mm）； 凸模固定板厚度（mm）；所以 10.选用模架。 (1) 模架 标准模架中应用最广的就是用导柱，导套作为导向装置的模架。根据导柱导套配置的不同有四种基本形式：后侧导柱模架，中间导柱模架，对角导柱模架和四角导柱模架。本模具选用对角导柱模架。 对角导柱模架中，导柱的排布也是对称的（对称于中心），而且纵横都能送料。从安全角度考虑，在操作者右手一边的那个导柱应设在后边，对角导柱模架的两个导柱之间距离较远，在导柱导套件同样间隙的情况下，这种模架的导向精度较高。由上面计算可以得出模具闭合高度为： H=50+10+12+28+70.5-1+60=229.5mm. 所以由文献4表5-7（滑动导向对角导柱模架规格）选取：模架 100100130150 GB/T 2851.11990 上模座 10010025 GB/T 2855.11990 下模座 10010030 GB/T 2855.21990 (2)导柱与导套。导柱与导套的结构与尺寸都可以直接由国家标准中选用。在选用时应注意，导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面于上模座顶面的距离不小于1015mm(考虑到模具修模后其闭合高度将减小)，而下模座底面与导柱地面的距离应为0.51mm.导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板度在0.8mm以下的间隙模具时，选用H6/h5配合的I级精度模架；当冲裁板厚度为0.84mm时，选用H7/h6配合的II级精度模架。(3)模柄。 模柄有刚性与浮动两大类。常见的刚性模柄有四种形式：a. 与模座整
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