毕业设计（论文）-多次弯曲侧弯支架多工位级进模具设计.docx

全套图纸加扣3012250582 广西科技大学普通本科毕业设计（论文）说明书课题名称 多次弯曲侧弯支架多工位级进模具设计 学 院 职业技术教育学院 专 业 机械工程（模具） 班 级 机械Z133 学 号 姓 名 指导教师 2017年 5 月 20 日全套图纸加扣3012250582摘 要级进模具由于生产效率高、模具寿命长、工件精度等级高等特点，常用于中小零件的大批量冲压生产。多次弯曲侧弯支架的冲压工艺包含落料、冲孔、弯曲、切口、切断分离等多道工序，且需要弯曲的部位较多，外形比较复杂，因此本设计采用多工位级进模进行冲压工艺及模具设计，以提高生产效率，保证工件质量。本设计针对多次弯曲侧弯支架的工艺特点，进行冲裁工艺性分析，并拟定了三种级进冲压工艺方案，通过对比分析，选定多工位级进模以冲孔、落料、弯曲及切舌的顺序加工的冲压工艺进行模具设计。设计过程借助CAD、UG等计算机辅助手段，设计的主要内容包含级进冲压的排样设计、模具结构、主要零部件设计与计算、设备校核、经济性分析等方面。所设计的模具为8板式正装弹压卸料结构，采用四导柱滑动导向模架。模具的定位采用侧刃进行初步定位，并采用定位销精确定位，模具重复定位精度较好。同时，在卸料板和凸模固定板之间设立小导柱、小导套进行导向，以保证冲压加工的精度。通过设计，找到一种适用于多次弯曲侧弯支架零件的合理级进冲压加工工艺方案和成型模具，设计的完成不仅有利于重新归纳、总结原来的学习内容，加深了所学知识的深度和广度，还进一步提高了自主学习和更新知识储备的意识，为将来的学习和工作奠定了有益的基础。关键词：侧弯支架冲压工艺级进模设计ABSTRACTDue to the high production efficiency, long service life and high precision, the progressive die is widely used in the production of small and medium-sized parts. Many stamping bending side bend bracket includes blanking, punching, bending, incision, cut off from other processes, and the need to bend a lot of places, shape is more complex, so the design of the multi position progressive die stamping process and die design, to improve production efficiency, ensure the quality of the work piece.Process characteristics of the design for the multiple bending side bend bracket, analyze the blanking process of punching, and designed three kinds of progressive stamping process scheme, through comparative analysis, selected the multi position progressive die punching, blanking, bending and stamping process of sequential processing of cutting tongue mold design. With the aid of CAD, UG and other computer aided design methods, the main contents of the design include the design of the layout, the structure of the die, the design and calculation of the main parts, the checking of the equipment, the economic analysis and so on. The design of the mould for the 8 type of dress unloaded structure, with four guide pillar sliding guide die sets. The positioning of the mould is carried out by the side edge, and the positioning pin is used for precise positioning. At the same time, a small guide pillar is arranged between the stripper plate and the punch fixing plate, and the small guide sleeve is guided to ensure the precision of the stamping process.Through the design of a reasonable level, to find a suitable for multiple bending side bend bracket into the stamping process and mold design scheme, the completion is not only conducive to re induction, summarize the study content of the original, deepen the knowledge of the depth and breadth, but also further improve the autonomous learning and updating knowledge awareness, laid a good foundation for future study and work.Key words: Side bend bracketStamping process Progressive die design目录1 绪论11.1模具行业的发展11.2设计的目的与要求11.3 冲压加工特点22 冲压工艺性分析32.1 技术要求32.2设计任务32.2.1 设计题目32.2.2 任务分析42.2.3 冲裁件的最小孔径52.2.4 最小的孔距孔边距52.2.5精度52.2.6 粗糙度52.2.7 冲裁间隙52.3 经济分析62.4工艺方案的确定62.4.1 方案种类62.4.2 方案比较与确定62.5 毛坯的形状及其展开尺寸73 排样图的设计93.1排样方法的选择原则与考虑93.1.1工艺与生产因素93.1.2原材料因素103.2载体的设计103.2.1载体的类型与选用103.2.2搭边值的确定103.3排样设计103.3.1制件在条料上的获取方法103.3.2工位确定113.3.5工序顺序113.3.6分段冲切113.3.7步距与定距定位方式124 主要计算134.1 材料利用率计算134.2 冲裁力134.3 弯曲力144.4 两处切舌144.5 卸料力和顶件力的计算154.6 计算压力中心164.7 公称压力的计算174.8冲压设备的选择175 主要零部件设计185.1凸模、凹模的设计186.1.1凸模设计185.1.2凹模的设计195.2 冲裁凸凹模刃口尺寸计算205.2.1成型侧刃215.2.2冲孔凸凹模215.3 弯曲凸凹模尺寸设计计算245.4 落料凸凹模刃口尺寸计算255.5 其他零件设计265.5.1卸料装置265.5.2 模架的选择265.5.3导向装置285.5.4 模柄305.5.6 固定零件325.5.7 定位零件335.5.8 弹性元件的设计选用336 模具结构图367 凸、凹模及冲压设备的校核377.1 凸模的校核377.2 凹模的校核377.3 冲压设备校核388 模具装配与调试39结论40致谢41参考文献42附录441 绪论1.1模具行业的发展模具是制造行业中有着不可替代的重要地位，素有“工业之母”之称。大部分工业产品零件及塑料制品都是模具成型的。 作为国民经济的占据着重要成分的一员，模具与机械、汽车、轻工、电子、冶金、建材等有着重要的关系。欧洲模具设计比我国快44，生产功夫要比我国快61左右，然我国模具设计和生产的本钱却比欧洲要少，仅为欧洲地区的91。现今，寰球模具行业之间的较量非常猛，近两年来德国模具整体的价格仅为原来的34，且寰球模具的生产有58是源于德国等西欧国家，中国等亚洲国家仅占据极小比例。但现如今，东欧的模具生产比之原来增长了许多，亚洲的生产规模也将比原来增加大概15。尽管我国的模具行业目前也已经在快速发展着，但不可忽略的是其仍错在着很多问题。近10年来，我国的模具行业始终保持着快速的发展趋势。05年的模具行业的收入差不多有6百亿元，比以往增长了足足有25，排在寰球前列。模具对外销售数的增长，充分证明了我国模具水平和竞争力的提高。05年模具对外销售额差不多有74亿美元，比以往增长了差不多有50。模具产品的结构的档次越来越高了，复杂、精密、长寿命的模具比重更是提高了差不多30。现如今,中国的模具制造商差不多有3万家,模具行业的员工大概有80万,全年模具的收益更是达到了534亿元人民币。出现了一批又一批模具行业的先锋队。很多地方颁布了相关的政策来推动当地模具的发展。基于中国经济的快速的发展对模具行业的也呈现出了高要求，同时也为模具行业的发展供应了能量。中国模具行业在每个地方的发展都不一样，东南沿海、南方发展快，中西部、北方慢。珠江三角和长江三角地区的模具收入查不多寰球模具产值的三分之二，是模具生产聚集地。而作为珠三角地区标榜的广东则是中国目前最主要的模具市场，同时还是国内重点模具进出口省。现如今在全国10强的企业中，有一般是广东的。近年来，深圳模具行业呈快速发展状态，规模已领先于其他地区，在广东省模具业中占有很大比重，在全国模具业也有着不可替代的地位，是中国模具制造的重要基地。1.2设计的目的与要求“多次弯曲侧弯支架多工位级进模”的选题来自于机械厂生产的零件，实用性很大 。该课题可以培养学生的综合运用能力，学会将在大学学到的知识学以致用。这样的设计能培养学生树立正确的设计思维及找到正确的设计方式，敢于创新。培养学生充分应用所学知识技能去研究解决实际生产或工程设计中遇到的困难。提高学生的思维创新、分析严究、设计计算、搜集文献、绘制图形以解决问题的能力。1.3 冲压加工特点1)冲压加工比较容易达到机械化与自动化的原因是因为它的的高生产效率以及方便安全可靠的操作。2)冲压时之所以能保证冲裁件的表面质量，使得冲裁件的质量稳定而具有良好的互换性以及较长的寿命，是因为模具确保了冲裁件的形状尺寸以及形状精度。3)冲压加工的零件的尺寸范围大、型状结构复杂，而且材料在冲压加工的时候有冷变形硬化的效果，故而冲压加工出的零件具有较高的强度、刚度。4)冲压加工是一种低能耗的加工方法，加工成本较低，这主要是因为冲压加工过程中切屑、耗材少、无需额外的加热设备辅助。502 冲压工艺性分析2.1 技术要求冲裁件工艺性即工件于冲压加工的工艺的适合程度，它对产品的设计提出的工艺要求是从冲压加工的角度出发的。良好的工艺性的定义则包含：耗材少，工序简捷，模具结构简单且具有很长的寿命，可靠的产品质量，操作方便容易等。冲裁工艺种类繁多，常用的工艺有冲孔、落料、弯曲、拉深、切断、切口等。实际生产中冲孔和落料应用最为广泛，落料是冲裁获得外形的制件或配料的冲压方法。冲孔是用封闭的轮廓冲去废料形成孔制件的冲压方法。虽然落料与冲孔有诸多相同之处，但是在进行模具设计是它们的计算方式尽不相同，所以要把它们当做两个不同的工序。精密冲裁和普通冲裁是根据冲裁变形的原理的不同划分的。在此我们只研究普通冲裁。2.2设计任务2.2.1 设计题目零件名：侧弯支架；生产规划：10万/年；材料：Q215A；材料的厚度：1.5mm，未标注公差等级。设计要求:1）深入了解零件使用的场合以及零件制造的技术要求并且要对零件的工艺性进行正确的分析，工艺性内容有：零件的形状尺寸的大小、制造精度的要求和材料的性能、生产的批量等。2）结合该零件的工艺性来剖析，为零件制定合适的冲压工艺方案。对所制定的所有方案进行分析综合考虑工艺的优点、缺点，明确的最佳方案。3）为冲压模距设计出合理的结构形式，并选择适用的冲压设备，然后根据模具设计的过程编写设计计算的说明书。4）完成所设计的级进模装配图1张、模具的主要零部件图若干，手绘A1图纸1张；所有的图纸折合起来至少要有0号图纸4张。图2-1侧弯支架三维图图2-2侧弯支架二维图2.2.2 任务分析制件有4个弯曲，1个4.1的孔，2个4.3的孔，1个44.5mm的方孔，高18mm,料厚1.5mm，在制件中心有两处切舌。制件所用材料为Q235A，该材料有着良好韧性塑性，有一定的伸长率，焊接性能、热加工性和冲裁性好，适合用于冲裁加工。成形制件需冲孔切舌、多次弯曲，孔心与边缘的最小距离是4.5mm，符合条件。根据图2.2所标出的精度查参考文献1表1-8可知：制件精度等级为IT13-IT14，经济精度符合于冲压的要求。制件冲压工艺性良好。弯曲多、中心有切舌是本制件的一个特点。尺寸精度要求高。2.2.3 冲裁件的最小孔径为保证凸模强度对冲孔件的孔径有一定要求，孔径不宜太小。查参考文献2可知最小孔径d0.35t=0.525mm，制件的最小的孔直径4.1mm，大于最小孔直径，符合要求，达到工艺性要求。2.2.4 最小的孔距孔边距冲裁件的孔和孔的距离，孔和冲裁件边缘的距离c有一定限制不宜太小，太小会对凹模强度和 冲裁件的质量有一定影响。孔和孔的距离，孔和冲裁件边缘的距离主要与孔的形状以及制件的料厚有关系。一般取c1.5t=2.25mm，该制件最小的孔间距为16mm ，孔的边距为2.5mm，工艺性达到要求。2.2.5精度为降低成本，冲裁件的尺寸精度应满足经济精度要求，而普通冲裁件的经济精度要求不超过IT11，落料件比冲孔件低一级。该制件没有标注公差尺寸极限偏差的数值要按IT14来取。2.2.6 粗糙度查参考文献3表2.6.7可知冲裁件断面的表面粗糙度的范围在Ra3.2Ra50之间，由该制件料厚为1.5mm可知该制件的断面粗糙度为Ra6.3。2.2.7 冲裁间隙根据冲裁件为厚为1.5mm的Q235A，抗拉强度b=360MPa。查参考文献3中表2.2.4可得冲裁模初始用间隙2Cmin=0.15mm，2Cmax=0.19mm。2.3 经济分析经济分析即剖析如何在冲压加工以低成本获得高效益。在进行冲压工艺设计时，应当通过经济分析的途径寻求以低成本得到优异的经济效果的加工方法。冲压件的制造成本包含：C总=C材+C工+C模由图2.2可见，该制件的生产批量大，选用级进模进行冲压生产满足冲压加工的经济精度。除此之外，提高制件经济性的措施有：同时生产多件以提高材料的利用率、工艺合理化。 2.4工艺方案的确定2.4.1 方案种类分析该制件可知成形其需有落料、冲孔、弯曲和切舌四个基本工序，可选工艺方案如下：方案一：选用多工位级进模以冲孔、落料、先进行一上一下两侧的弯曲再进行另外两侧的弯曲以及切舌的顺序加工；方案二：选用多工位级进模以冲孔、落料、切舌、弯曲的顺序加工；方案三：选用多工位级进模以冲孔、落料、弯曲及切舌的顺序加工。2.4.2 方案比较与确定三个方案均采用多工位级进模进行设计生产。 级进模有多个工位，生产效率高。能达到工件对尺寸公差的等级的要求，而且操作简便、安全可靠，可以完成自动生产加工。方案一：采用级进模设计，质量、精度、生产效率都能达到要求，但制造过程工位太多使得本可以一次冲压加工的工艺要进行多次加工，会浪费材料，是的制造成本上升，因此不予选用此方案。方案二：此方案与方案一比较工位要少，但工序顺序与方案一对比选择先进行切舌再进行弯曲，这样的加工顺序使得模具的镶块耗材较大，而且模具形状较为复杂。因此也不予选用此方案。方案三：此方案与前面两个方案比较起来工位较少，模具形状也较为简单，材料利用合理，且制作成本相对较低，宜选用此方案。综合以上叙述，对比三个方案的优点以及缺点，最后决定选用方案三用多工位级进模以冲孔、落料、弯曲及切舌的顺序进行该制件的生产。2.5 毛坯的形状及其展开尺寸根据制件二维图，按照公式对弯曲件毛坯尺寸进行计算。r0.5t，r=2mm,t=1.5mm。 L=l1+l2+l3+22(r+xt) （4-1） 式中： L弯曲毛坯展开长度（mm）； l1、l2工件直边的长度（mm）； r弯曲件的弯曲半径（mm）； t板厚（mm）； X各段圆弧部分中性层位移系数，查参考文献3表3.3.3,由插值法求得：X=0.43。将数值带入上式中得 L=l1+l2+l3+2/2(r+xt) =5.5+13+7.5+2+0.431.5 =34.3mm同理，另一方向毛坯展开长度L=l1+l2+l3+2/2r+xt =5.5+25+5.5+（2+0.431.5） =44.3mm根据3公式2.5.2，得零件的成型条料宽度B=(D+2a+)-0 （4-2） 式中：D条料宽度方向冲裁件最大尺寸，D=34.3mm； a侧面的搭边值，查3表2.5.2，沿边a=1.8mm；工件间a1=1.5mm； 条料下料剪切公差，查3表2.5.3, =0.4mm将数值带入上式中得: B=38.3-0.40mm；取B=39mm。图4-1毛坯展开图3 排样图的设计在冲压生产中尤其是大批量的，为了节省材料，应当采用确定冲裁件型状尺寸和合理的排样的方法，排样正确性与材料的是否合理利用、冲件质量好坏、生产率高低、模具结构复杂程度与寿命长短等密切相关。排样设计：根据材料经济利用程度，排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、混合排、多排等多种形式。方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。3.1排样方法的选择原则与考虑1)为了满足材料规格以及工艺要求顺着条料的长度方向进行对小型工件或某种需要窄带料的工件的冲栽时的排样。2)对于弯曲类毛坯的冲裁，需要把条料的送料方向作为考虑依据；3)冲压生产率高低、冲模是否耐用、冲模结构是否简单和操作的简便与否及是否安全可靠等是冲裁件在条料上的排样应考虑的重要因素。4) 选择条料的宽度与板料的排样以条宽大、步距又小的方案为最佳，从经济性上考虑可的以将板料改造成条科，以及减少冲裁加工制造过程的时间。5)若条件允许，为了减少和避免设计废料的形成，产品设计要能改正产品的零件的结构形状尺寸，排样方式尽可能地选用少废料或无废料的。3.1.1工艺与生产因素该侧弯支架生产批量为大批量生产，送料方式为自动送料方式，制件的材料为厚1.5mm的Q235A。图中未标注尺寸精度，按IT14级进行加工。精度要求不高。该制件件采用有废料排样，因此材料的利用率不是很高。3.1.2原材料因素Q235A具有着良好韧性塑性，有一定的伸长率，焊接性能、热加工性和冲裁性好，适合用于冲裁加工。3.2载体的设计3.2.1载体的类型与选用载体是冲件在模内稳定移动、顺序加工的传送带，料带上导正销孔大多设置在载体上，载体又叫搭边。载体的基本形式有： 1）边料载体：边料载体利用材料搭边而形成的载体，多用于厚料大于0.2mm的排料，能提高材料的利用率。 2）双侧载体：适用于双排结构或对称制件的冲压加工，两侧设导正孔，在模内适当位置时将两排冲件分开。 3）中间载体：单排较长制件的冲压(两侧有各种成型要求)，导孔设于中间两冲件之间的余料上，至最后工位将中间载体（余料）切除，使冲件分离。 4）单边载体：单边载体主要用于弯曲件，在不参与成形的合适位置留出载体的搭口，采用切除废料、将制件留在载体上，最后切除搭口得到制件。 因此，如图1.1所示，该零件集冲孔、落料、弯曲和切舌为一体的制件，材料为厚1.5mm的Q235A，主要工序有冲孔、落料、弯曲和切舌。考虑到此零件加工相对复杂对称，从设计与制造的难度以及制件的实用性能考虑，此零件采用单边载体直排比较好。3.2.2搭边值的确定排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工作。搭边还可以使条料有一定的刚度，便于送进。该制件材料厚度t1.5mm,往复送料，查3表2.5.2，沿边a=1.8mm；工件间a1=1.5mm。3.3排样设计3.3.1制件在条料上的获取方法制件在调料上的获取方法有四种，分别是：1）冲落制件留载体2）切载体留制件3）切载体也切制件4）留载体也留制件该制件件才用大批量生产、自动冲压生产，故采用切载体也切制件的方法，这种方法是制件和载体冲切后均采用漏料方法下落，为了避免制件与废料下落时混淆，在下模座里要设有制件料斗或漏料通道，将它们分别排除。此法在大批量、自动冲压生产中应用普遍。3.3.2工位确定1）工位数宜少勿多工位数不是越多越好，宜少勿多，工位数太多，将带来一系列问题，如不可避免的累积步距误差，模具面积和质量变大，模具材料费用加大等。2）合理确定必要工位该制件件外形相对复杂，考虑到冲裁凹凸模的强度和加工等问题，应通过多次局部冲裁最后完成制件外形要求，需多分几道工序在多个工位上加工而成。即采用增加工位数为代价简化凸凹模几何形状。3）适当设置空工位为了提高凹模、卸料板的强度和凸模应有足够的安装固定位置，在工位的布局中，可适当设置空工位。综合分析决定选用工位数为8。3.3.5工序顺序该制件件为带孔的冲裁件。加工顺序应为冲孔、落料、弯曲及切舌。3.3.6分段冲切分段切除余料（废料）是指排样上制件的外形或异形孔，被分成若干段经多次冲切废料后形成的。这些余料对排样来说是废料，所以切除余料就是切除废料。在这一次一次冲切废料的交接部位，即接缝应是平直的，若连接不好，就会形成错位、尖角、毛刺等缺陷，排样时应重视这种现象。分段切除的排样，在较复杂的制件、多工位级进模中常常遇见，其连接方式有三种，即搭接、平接、切接。分析该制件件形状可以知道该制件相对复杂不需要分段冲切。3.3.7步距与定距定位方式 1）送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。步距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。 零件成型的步距的计算S=L+a1=44.3+1.5=45.8。取S=46mm。2）定距定位方式：级进模常应用于生产中的定具方式有侧刀定具和寻正销定具。这两种定具方式都有其长处及不足之处，应用的场合也各有不同。它们既能独自使用也可以合在一起用，合在一起用定具更准确。侧刃定具是多工位级进模模中最惯用的定具方式。侧刃定具一般用于厚度为0.11.5mm的板料。因为侧刃凸模的制造误差和侧刃刃口钝化对侧刃步距的精度会有影响，所以如果只使用侧刃定距的级进模只适用于加工36个工位的工件。为了提高零件的生产效率，在采用自动送料的冲压过程中保持较高的精度，一般不予使用侧刃定距，而如果在高速运转的冲床上用自动送科机构，要采用导正销来进行精确定位。而就该制件而言，因为零件底部和凸缘均有圆孔。尽管这些圆孔的成型是放在零件成型的最后两道工序，但是考虑到该制件的工作性质和工作场合。生产该制件的模具应选用侧刃和档科销以及定距送科装置配合使用。冲裁件在板料上的布置叫排样，合理排样对充分利用材料具有重大意义。 综合上述考虑，该制件的排样如下图所示：图3-1排样图1)工位1冲4个圆孔和1个方孔，其中4.1mm的孔用来作为导正孔使用，E不仅有切除废料的作用而且有侧刃定位2)工位2和工位3的F两部分都是做切除废料用；3)工位4的G和H的废料；4)工位5的L表示切废料;5)工位6的C代表向上弯曲；6)工位7的A是两侧边弯曲,B是弯曲,D的两侧则是切舌；7)工位8表示零件与条料分离。4 主要计算4.1 材料利用率计算 所谓就是指冲裁件的实际的面积和所使用的板料的面积的百分比，材料利用率是是否合理地利用材料的标准。实际生产中零件的生产成本在很大程度上是取决于制造零件时对毛坯材料的利用率。而提高毛坯材料的利用率是我们在实际生产中用以减少零件生产成本的措施。材料利用率在一个步距内以来表示，计算如下： =ABS100% （4-3）式中: A表示一个步距内冲裁件的实际面积的大小（mm2），用pro/E测出 A=955.296mm2 B表示条料的宽度（mm），B=40mm； S表示步距（mm），S=46mm；代入求得： =50.06%4.2 冲裁力 冲裁的时候凸模所承受的最大的压力就叫做，冲裁力对压力机的选用以及模具的设计有重要影响。普通平刃口的冲裁力FP计算公式如下:FP=KPtL （4-4）式中 FP冲裁力（N）； L冲裁件周边总的长度（mm）；根据排样图可计算出L=262mm； t材料的厚度（mm）；t=1.5mm； 表示材料的抗剪强度（Mpa）；=310380MPa，取=360MPa； KP安全系数安全系数KP是根据以生产生产为依据来改善模具波动和不均匀的间隙值、刃口磨损的程度、材料力学性能好坏和厚度变化等原因对制件生产的影响，通常取KP=1.3。故：FP=KPLt=1.32621.5360=183924N=183.9KN4.3 弯曲力 弯曲模的设计以及压力机的选择是计算弯曲力的前提条件。材料的力学性能好坏、弯曲件形状复杂性、毛坯的尺寸大小、弯曲的半径大小、模具的间隙大小、模具的结构是否简便、弯曲的方式的多样性等多种因素都会对弯曲力的大小产生一定的影响。故而，通过分析不容易准确计算出弯曲力的大小，在实际生产中通常选择用经验公式来对弯曲力进行大概的计算，本制件按U型弯曲计算弯曲力： F自1=0.7kb1t2br+t （4-5） F自2=0.7kb1t2br+t （4-6）式中： F自1、F自2自由弯曲力（）； b1、b2弯曲件宽度（mm）；排样图计算可得b1=44.3mm，b2=34.3mm； r弯曲件的内弯曲半径（mm）；由零件图可知r=2mm； b材料的抗拉强度（MPa）；b=440470MPa，取 b=460MPa； k安全系数，常取k=1.3。将上述数值代入可求得：F自1=0.7kb1t2br+t=0.71.344.31.524602+1.5=9170.1N F自2=0.7kb1t2br+t=0.71.334.31.524602+1.5=9230.13NF自总=F自1+ F自2=9170.1+9230.13=18400.23N18400N4.4 两处切舌用一块小的锥形板先将材料弄裂再进行弯曲时切舌的定义。弯曲的圆角半径均为2mm，弯曲的角度均为 2，切舌处孔的大小与弯曲凸模、凹模的之间的双面间隙值相加起来所得到的的结果就是凹模的孔的大小；凸模对较大的边的弯曲的作用就是将其向下弯曲成型，故而对凸模没有严格的要求，再观察期弯曲半径的特点得知凹模与零件对应折弯半径=最大边尺寸。（如图4-2所示）。 图4-2 切舌4.5 卸料力和顶件力的计算 使材料得以从凹模上脱落而需施加的力的大小就是卸料力。能够让制件从凹模自下而上出件所必须施加的力就是指顶件力。卸料力有所选压力机、卸料、顶件装置提供。因此决定所选设备的公称压力以及对冲模进行吧设计的时候，要把卸料力的来源作为考虑对象。这些力会因为材料的力学性能的好坏、材料的厚度的大小、模具的间隙的大小、凹模洞口的形状结构的复杂程度、搭边的大小受到一定的影响。一般通过以下公式进行计算：冲裁时：卸料力： FQ=KFP （4-6）顶件力：FQ2=K2FP （4-7）式中: FP冲裁力（N）； K、K2卸料力、顶件力系数，K=0.020.06，这里取K=0.04，K2=0.040.08，取K2=0.06代入公式可求得：FQ=0.04183.9KN7.36KN FQ2=0.06183.9KN11.03KN弯曲时：卸料力：FQ=（0.030.08）F自总取0.05代入计算：FQ=0.0518400N=920N=0.92KN 总的卸料力：FQ总=FQ+FQ=7.36+0.92=8.28KN4.6 计算压力中心 冲压过程中所有力的合力的方向就是模具的压力的中心。冲压过程中所有力的合力的作用点位置与压力机的滑块的中心的线是重合的。冲模模具的模柄的中心线要跟压力机的滑块的中心线重合。不然的话，在进行冲压的时候会产生偏心载荷的不良作用，不既无法保证滑块的导轨和模具的导向部分不被磨损，还无法保证间隙值的大小，这样会是的对制件的质量好坏以及模具寿命的长短无法得到保障，更甚者会无法控制对模具造成破坏。忽略理想状态，冲压的过程中的冲模的压力中心可能无法保持不移动。对于冲裁件的形状的特殊的从模具结构的角度来进行考虑，如果压力中心和模柄的中心线重合会造成不好的影响。这个时候就要将注意力放到让压力中心的偏移上，控制它保持在选择的压力机的允许范围里。这次设计是针对多工位的级进模的设计，因此要以多个凸模的冲裁的压力中心的公式为依据来进行计算。对于平行力系，运用理论力学的知识可以得到：合力对于一根轴的作用力跟所有的分力对同一根轴的作用力加起来的结果一样，而冲裁力FP和冲裁周边的长度L形成正比，这样就可以算出压力中心的坐标（x0、y0）。x0=L1x1+L2x2+LnXnL1+L2+Ln=i=1nLixii=1nLn (4-8) y0=L1y1+L2y2+LnynL1+L2+Ln=i=1nLiyii=1nLn （4-9）建立的坐标系如图4-3所示:图4-3 压力中心 由于本制件是属于轴对称零件，再根据对每一道工序的分析，将之前计算的冲裁力与弯曲力加起来代入到公式（4-8）（4-9）中，结合图4-3就可以算出本制件成型的压力中心的坐标：x0=135.87，y0=0,x0=136。4.7 公称压力的计算 选择出的压力机的公称压力大小的条件是不小于冲裁力的大小。总冲压力FP总的计算如下：FP总=FP+FQ总+FQ2 （4-10）FP总=FP+FQ总+FQ2=183.9+8.28+11.03=203.21KN4.8冲压设备的选择 考虑到每一种压力机应用的范围和工件对精度的要求，拟选用开式的双柱型可倾式压力机。压力机的标称压力大小的条件是不小于冲裁压力的大小,根据3表附表A-1，选择JG23-40压力机。其基本参数如表4-1：表4-1 所选压力机参数名称开始双柱可倾式压力机闭合高度调节量/mm80型号JG23-40立柱间距离/mm300公称压力/KN400导轨间距离/mm/滑块行程/mm100压力行程7工作台尺寸/mm前后150左右300行程次数/（次min-1）80垫板尺寸/mm厚度80孔径200最大闭合高度/mm300模柄孔尺寸/mm直径50深度70最大装模高度/mm220电动机功率/kW45 主要零部件设计5.1凸模、凹模的设计5.1.1凸模设计1）凸模的结构形式从制件的工艺分析方向考虑，镶拼式、整体式凸模结构都可以用。凸模的位置是以零件的样式为基础进行的计算和制造的。普通的凸模的结构如图(a)、(c)所示，其应用范围是用于直径为d =120mm的孔件的冲裁。图（d）宜应用于冲裁直径和材料的厚度相同的材料。这种结构既可增强抗弯能力，又能够节省材料。图（e）采用螺钉和销钉的固定方式一般用来冲裁大孔。(a) (b) (c) (d) (e)图5-1 圆形凸模示意图根据以上分析，此套模具宜选用(e) 镶拼式式凸模。2）凸模长度的计算这套模具的需设计所有凸模尺寸都很小，而且成型零件的凸模都很简单，没有什么复杂的结构。综合考虑各种条件整体式凸模结构适用，固定方式为：台阶、挂销固定。选用的凸模材料为：Cr12MoV，采用热处理的硬度为5862HRC。凸模长度要结合所选卸料装置进行计算，选择弹性卸料装置时，凸模的长度按下面的公式进行计算：L=h1+h2+t+h （5-1）式中: h1所用的凸模固定板的厚度（mm）； h2选用的卸料板的厚度,取h2=10mm； t材料的厚度t=1.5mm； h属于附加的厚度。而 h1=（0.60.8）H （5-2） 凹模选用的是整体式凹模，与下模座一起采用螺钉以及圆柱销来进行固定。凹模的材料选择Q235，采用的热处理硬度为5862HRC,厚度取40mm。h1=0.60.8H=0.60.840=2432mm，取h1=30mm;L=h1+h2+t+1520mm=30+10+1.5+53.5=95mm3）凸模材料及热处理方式凸模材料为Cr12MoV，采用尾部回火5862HRC的热处理方式。5）凸模护套此凸模不需要使用凸模保护套。6）凸模固定方式直接用销钉以及螺钉来进行固定的一般是平面的尺寸较为大的凸模。对于中小型的凸模来说固定方式一般是用台肩、吊装或者铆钉来进行固定（图6-2）。也有些小凸模是用浇注连接的方式来固定的。而在大型冲裁中对于冲小孔而且比较容易损坏的凸模，为了方便修理以及跟换应当使用快换凸模的方法来固定。对此模具应选用台肩、销钉固定定位。 图5-2 中小型凸模的固定方式5.1.2凹模的设计1）凹模的刃口形式 如图5-3所示是常见的几种凹模刃口形式：图5-3 刃口样式图a)是柱形刃口的筒形的凹模。这种凹模的刃口的硬度大，刃口形状不易改变、磨损，但是易使工件孔积聚废料。对于形状或精度高且越复杂的工件的模具宜采用这种凹模。图b)是柱形刃口的锥形的凹模。这类凹模不容易堆积垃圾、零件，对孔的磨损和压力小，然而边缘强度却不高 。而因为其极小的磨损量对模具的寿命影响并不大。常用于对工件无特殊要求或者对各方面要求较少的简单工件。图c)是直筒式口的凹模。制作方便快捷，刃口耐磨度高是这类凹模的特点，通常应用于复合模冲裁模。d)、e)是锥形刀口的凹模，这类凹模能保证废料或者零件脱模的障碍大大减少，凹模在被磨后的修磨量不大，但边缘的强度又低，刃口被磨后刃口的尺寸会有变大。常用于料厚薄，精度要求一般，且结构较为简单的工件。根据以上分析，选a）形式的凹模。2）外形尺寸凹模通常有矩形和圆形两种形状。确定凹模的外形尺寸要用到坯料的厚度以及制件的最大外形尺寸的数据，如图2.8.12所示：凹模厚度：H=Kb(=15mm)=44.30.385=17.05mm取18mm 式中：b -为冲裁件的最大外形尺寸152mm； K-是考虑板料厚度的影响系数，查3表2.8.2由插值法算得K=0.385。凹模壁厚：C=1.518=27mm，取C=30mm。3）固定方法选用螺钉、销钉固定定位。5.2 冲裁凸凹模刃口尺寸计算冲裁件的断面质量的好坏、尺寸的精度的高低、模具的寿命的长短和冲裁力的大小、卸料力的大小、推件力发的大小等与凸、凹模的间隙大小密切相关，因此选择的间隙值的大小是否合适尤为重要。制件的质量的要求的高低直接对冲裁件的间隙大小起决定作用，按照经验数值来选择。查3表2.2.4，2cmin=0.15mm，2cmax=0.19mm。5.2.1成型侧刃根据国家标准，非圆形件未标注公差按公差等级IT14来进行处理。成型切口尺寸：见图5-4:图5-4成型侧刃尺寸查1表1-8，尺寸分别为46mm、25 mm和5.6 mm的公差分别是1=0.62mm，2=0.52mm，3=0.25mm。查3表2.3.1，x1=0.5，x2=0.5，x3=0.75。由3表2.3.2公式可演变为Bp=(B+x)-0.250,可得： BP1=(46+0.50.62)-0.250.620=46.31-0.160mm BP2=(25+0.50.52)-0.250.520=25.26-0.130mm BP3=(5.6+0.750.25)-0.250.250=5.79-0.060mm5.2.2冲孔凸凹模1) 冲4.10+0.16mm、4.30+0.16mm的圆孔凸凹模查1表1-8，查得4.10+0.16mm 、4.30+0.16mm均为IT13级，均取x=0.75。假设凸模和凹模各自按照精度等级IT6以及IT7来进行加工，就有：冲孔4.10+0.16mm dp1=(dmin1+x)p0=(4.1+0.750.16)-0.0080=4.22-0.0080mmdd1=(dp1+2cmin)0+d=(4.22+0.15)0+0.012=4.370+0.012mm冲孔4.30+0.16mm dp2=(dmin2+x)p0=(4.3+0.750.16)-0.0080=4.42-0.0080mmdd2=(dp2+2cmin)0+d=(4.42+0.15)0+0.012=4.570+0.012mm校核：p+b2cmax-2cmin，经验证均满足条件。2)冲4-0.16+0.164.5mm的方孔尺寸为4mm的公差1=0.32，查1表1-8，尺寸为4.5mm的公差为2=