毕业设计（论文）-转子支撑壳体冲压模具设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文） 转子支撑壳体冲压模具设计摘 要本设计是转子支撑壳体冲压模具设计，经工艺分析，共需要三套模具，首先第一套模具是进行冲孔落料，然后第二套模具是进行四角型弯曲，最后第三套模具是进行孔的翻边。首先，了解冲压模具的特点及其在国内外发展领域中的研究动态；其次，对工件进行工艺分析，确定三个工艺方案，经多方面的对比，最后确定一个最佳的工艺方案；再次，计算毛坯的尺寸，材料的利用率，确定排样方案，模具各工作部分的尺寸、公差，进行零部件的校核，确定各个标准件；最终设计出这三套模具的总装配图。其设计中应注意的问题是冲孔落料后工件出现翘曲、变形、毛刺，弯曲后弯曲件出现翘曲、扭曲、变形，以及进行孔的翻边后出现翻裂等问题，因此设计时应多参考冲孔落料、弯曲、孔的翻边的相关资料，多了解一些冲孔落料复合模、弯曲模、孔的翻边模的设计步骤和注意问题。多方面的考虑从而保证产品的质量和生产效率。关键词：冲孔, 落料, 弯曲, 翻边 THE DESIGNING OF SUPPORTING SHELL STAMPING DIE OF ROTORABSTRACTThis design belongs to the supporting shell stamping die design of rotor. By analysing the process, it needs three sets of mold. At first ,the first set of mold is punching blanking .Then ,the second set of mould is bending of four angles .At last ,the third set of mold is hole flanging.First of all, we should understand the characteristics of stamping die ,its development at home and abroad in the field of dynamic. Secondly, by analyzing the process ,we should determine the three process schemes, the contrast in many aspects and an optimal process plan by analysis of the technology of the workpiece. Thirdly, we should calculate the blank dimensions, the utilization rate of materials and determine the layout, size, tolerance parts mold work, check parts to make sure the various standard parts.In thefinal, we should design the general assembly of the three sets of dies. The problems in design are punching blanking workpiece warp, deformation, burr, bending bending warp, twist, deformation and the hole flanging turned over crack problem so the design should be related to datas about punching, bending, flanging hole, some hole flanging ,die compound ,die design steps of material, bending die and hole. We should pay attention to the problems. We should consider from many aspects to guarantee the quality and efficiency of products.KEY WORDS: Punching, Blanking, Bending, Hole flanging6目录前言1第1章 制件的工艺性分析51.1 制件的总体分析51.2 制件外形分析6第2章 冲压工艺方案制订72.1 冲压件的工艺分析72.2 冲裁工艺方案72.3 冲裁工艺方案的分析和确定7第3章 模具主要零部件设计及计算93.1 毛坯尺寸的计算93.2 冲孔落料模的设计103.2.1 确定搭边值103.2.2 确定排样方案113.2.3 冲裁力的计算133.2.4 计算压力中心143.2.5 计算凸凹模刃口尺寸143.2.6 冲模结构的设计163.3 四角型弯曲模的设计213.3.1 弯曲件工艺分析213.3.2 弯曲件工艺计算223.3.3 弯曲模零件的设计计算23第4章 模具的总体设计294.1 模具类型的选择294.2 定位方式的选择294.2.1 冲孔落料复合模条料板的定位方式294.2.2 四角形弯曲模的定位方式304.3 卸料、出件方式的选择304.3.1 冲孔落料模的卸料、出件方式304.3.2 四角形弯曲模的卸料、出件方式304.4 联接件的选择304.4.1 冲孔落料模314.4.2 四角形弯曲模31第5章 模具的装配与调试325.1 冲孔落料模的装配与调试325.1.1 模架总装图及工作原理325.1.2 模具的装配335.2 四角形弯曲模的装配与调试345.3.1 模架总装图及工作原理345.3.2 模具的装配35结论37谢 辞38参考文献39外文资料翻译40前言冲压加工从属于塑性加工的范畴，其加工的原材料主要是带料和板材，加工的对象是平板和三维薄壁工件。冲压涉及的领域是及其广泛的，它深入到制造业的各个方面，它是以模具作为工具，经压力机提供动力，使板材在室温的外力的作用下出现分离或者塑性变形，从而获得一定形状、尺寸的工件的加工方法。因为它主要用于加工板料工件，所以也称板料冲压。冲压模具是大批量生产同形产品的工具，是冲压生产的主要工艺设备。冲压加工具有生产率高、质量稳定、成本低、节约能源和可加工复杂形状工件等一系列优点，特适用于大批量的生产，易于实现自动化和机械化。其生产的制件所具有的质量好、高精度、高生产率、高一致性和低消耗，在竞争的市场中处于有利的地位，是其他加工制造方法所不能相比和难以实现的。它已经成为当代工业生产的工艺发展方向和重要的生产手段。模具行业在很大程度上决定着现代工业产品的发展和技术水平的提高。模具制造技术的高低已经成为衡量一个国家产品制造水平的标准，因此模具在国民经济和社会发展中占有十分重要的地位。一、国内模具的现状和发展趋势改革开放以来，我国的冲压模具水平已有很大的提高。至今，我国的制造业的资源已超越了企业-社会-国家的界线，成为国际化已是客观的事实。中国模具的主要的市场为汽车行业模具和IT模具。其中汽车模具包括覆盖件模具和轮胎模具。据统计，1995年我国模具行业产值约为145亿元，2001年达到310亿元，2002年上升至360亿元.虽然现在我国的模具生产产值居于世界第三，我国也展示出了不少已达到国际水平的质量高、效率高、寿命高的大型、精密、复杂的模具，但与国外模具企业仍存在很大的差距，尤其在人才培训方面以及人员素质方面。我国模具行业尚存在几方面的不足：1. 设计基础薄弱，品种规格不配套； 2.模具设备水平低，且实现的性能不好，材料的利用率低； 3. 人员的开发能力较差，况且经济效益不好； 4. 模具的设计方法以及模具相关的技术落后； 5. 企业从事开发的人才不足。 二、国外模具的现状和发展趋势目前，模具在全球呈现供不应求的局面。国外的模具工业起步早，拥有比较先进的生产技术以及生产管理经验。值得我们国内进行学习和借鉴。据资料显示，世界模具市场年交易总额达到600650亿美元左右。可见模具产业将来的可发展性，尤其是日本、瑞士、美国、法国等欧美国家。国内的模具体现出简单、寿命不长、小型等特点，而国外的模具体现出大型、复杂、精密、长寿命等特点。国外模具企业的组织形式是“大而专”、“大而精”。 冲压生产和模具制造向专业化生产方向发展。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量。采用快速成型技术可以提高模具制造效率。在计算机控制与管理下由零件实物或模型直接驱动，采用材料精确堆积成复杂三维实体的原型或零件制造技术，是一种集计算机(包括CADCAMCAE等)、数控、光学扫描、激光、新型材料等技术于一体的新型高新制造技术称作快速成型技术（简称RP），主要用于零件设计的快速检验以及各种模具模型的快速制造。利用RP技术成型功能零件尤其是金属模具或零件的一种方法称作快速模具技术（简称RT）。不仅可以克服传统模具制作过程复杂、费用高、耗时长等缺点，所以应用RP技术制造快速、经济模具成为RP技术发展的主要推动力之一。RP和RT技术集成的快速制造精密模具的方法被称为先进的“柔性工具”方法，板料成形设备向着机械化、自动化、柔性化、精密化方向发展。从而适应现代工业向着多品种、变批量、高精度、高效率的发展趋势，为冲压模具的多品种、小批量、快速生产奠定了坚实的技术基础。国外模具行业存在的优势：1、 欧美和日韩发展比较早，拥有较丰富技术和生产管理经验；2、 从事开发人员拥有丰富的经验；3、 能够达到多功能、多工位级进模中重点发展高精度、高效率以及寿命高的优点；4、 大力推广CAD/CAM/UGCAM，不仅用于2D，而且还用于3D中，设计出3D打印机。随着新材料和新结构的需求市场扩大，应该需要发展一些的低本钱冲压成形技术。当前的研究重点：1. 真空处理技术；2. 刃口堆焊技术； 3. 铝合金覆盖件等机身零件的冲压技术；4多种厚度激光拼焊板坯的冲压技术等。三、课题意义冲压模具设计是否合理，关系到冲压生产中冲压件成品合格率的高低，运作的快慢，模具的制造难易程度、模具的使用寿命以及制件的质量问题等问题，对其都具有重要的影响。本课题由于考虑到以上涉及的问题，对转子支撑壳体冲压模具设计选择了冲孔落料复合模和四角型弯曲模。首先在设计之前，查阅资料只对模具有所简单的了解。通过对转子支撑壳体的冲孔、落料、弯曲等工序的设计，使我对冲压模具有了更深的认识和了解，从而知道了冲压模具设计、制造等方面的知识和模具行业国内外发展方向以及它的研究趋势，而且还能运用自己已经熟悉掌握的知识对冲压模具的设计以及工艺流程进一步的优化，让自己所学到的知识得到更好的应用实践。显然在这个设计学习过程中，也学到了好多以前没有学到的东西以及一些学得不好的东西有所更深的了解。从而掌握了更多的模具设计与制造等方面的知识并熟练使用计算机辅助软件CAD和Pro/e等。毕业设计需要我们所学的理论知识转化到实际应用当中的一次设计，也为将来更好的将所学知识运用到工作中打好基础，并且在设计过程中可以学到很多书本上学不到的知识。在设计中可以培养自己独立思考能力和思维能力，积累一些经验，同时也可为以后的工作打下了坚实的基础，让自己能够快速、从容的融入到工作中去。四、研究的基本内容，拟解决的主要问题本课题研究的题目是转子支撑壳体冲压模具设计，工件材料为10号钢，厚度为1.5mm。10号钢具有较好的塑性、韧性，也具有良好的冲压性能，适合冲孔、落料、弯曲等简单的冲压工序。本次设计的内容为该工件的冲压模具设计，经分析，该工件需要冲裁模、弯曲模和翻孔模即可完成，其中冲裁复合模需要完成对工件进行冲孔和落料工序，弯曲模是将冲裁好的带有孔的制件进行弯曲，达到制件的要求，详细的介绍了材料的利用率、排样方案的确定、工艺方案的确定、模具刃口尺寸的计算以及强度校核等等，最终绘制出各个非标准零件图以及整套装配图。具体步骤为：1. 了解冲压模具的国内外的发展趋势；2. 对冲压件进行工艺分析与设计； 3. 计算毛坯的尺寸以及材料的利用率，确定冲裁件的排样方案； 4. 冲裁间隙的选用； 5. 冲压力的计算，确定初选压力机； 6. 确定模具压力中心； 7. 计算凸、凹模具的刃口尺寸和公差； 8. 冲裁部分及零件的设计，进行零部件的校核，确定各个标准件以及非标准件； 9. 最终设计出总装配图及零件图。通过对该零件图的分析，该零件含有三个孔。比如，弯曲时，可以利用这些孔，方便定位等等。因此在设计的时候要充分考虑这些孔在各个工序中的相互影响以及它的作用。第1章 制件的工艺性分析1.1 制件的总体分析图1-1所示制件名称为转子支撑壳体，它的材料选为10号钢，属于普通的碳素结构钢，是常用的冲压材料，该材料能够进行一般的冲压加工。图1-1 工件图外形结构的工艺性分析：该制件属于常见的工件，材料的厚度是1.5mm，外形比较简单，总共有三个孔，有两个孔尺寸相同，精度要求相同，外形轮廓基本上属于规则的形状，工件的四周有四角型形弯曲及孔的翻边，所以，经分析该工件可采用冲孔落料、四角型弯曲及翻孔工艺获得。由以上分析可知，上图的工件具有较好的冲压工艺性能，因此适合冲压大批量的生产。1.2 制件外形分析该零件的材料为10号钢，属于优质的碳素结构钢，它的塑性、韧性很好，还具有较好的冷冲压性能，能够进行一般的冲压加工工序。该工件通过冲孔、落料、弯曲、翻孔工序所制成，形状较为简单，尺寸不大，厚度较薄，大批量生产，是一般冲裁弯曲翻孔件。其中，冲孔、落料工序比较简单，但也会出现一些问题。比如，冲压件的冲裁后工件的毛刺问题、冲裁加工的经济合理的工艺要求等等。弯曲工序的过程中也需要考虑一些问题，比如弯曲后的工件会出现扭曲、翘曲、变形等问题。另外，弯曲过程中毛坯能不能有很好的定位，也是需要认真考虑的问题。经过认真的考虑，可以采用中间的5（为翻孔前的小孔的尺寸）的小孔进行定位，很简单、方便。第2章 冲压工艺方案制订2.1 冲压件的工艺分析通过对工件图1-1的分析可知，要加工该工件需要冲孔、落料、弯曲、翻孔四种基本工序才能完成。需要查阅资料，确定加工该工件的工艺方案。 2.2 冲裁工艺方案该工件包含冲孔、落料、弯曲、翻边四个简单的基本工序，由于需要考虑加工该工件的可行性、合理性，组合各个工序，可以采用以下三种工艺方案：方案一：先对工件进行单工序冲孔，再单工序落料，然后进行单工序弯曲，再进行单工序的孔的翻边；方案二：先对工件进行冲孔落料，采用级进模，然后进行单工序的弯曲，再进行单工序的孔的翻边；方案三：先对工件进行冲孔落料，这时，采用的是复合模一次成形，然后进行单工序的弯曲，再进行单工序的孔的翻边。 2.3 冲裁工艺方案的分析和确定经分析，确定了三个冲裁工艺方案，以下是对这三种冲裁工艺方案的优缺点分析：1. 第一种方案的优点是模具设计，模具的结构都相应的简单，而且采用的标准化的模具成形零件，但是，需要四套模具，成本较高，需要的工作人员较多，而且，工件的生产效率不高，难以满足市场大批量的需要；2. 第二种方案的优点是采用三套模具进行加工，减少了一套模具，工作做人员相应的减少，但是采用的是级进模，级进模的生产精度低，并且磨具设计较复杂，比较耗费时间；3. 第三种方案的优点是较一少了一套模具，采用的冲孔落料复合模，不但减少了工作人员的人数，还提高了工件的精度。而且又在较短的时间内高效率的完成。正好满足市场的需求。综合以上方案的分析，不仅要满足制件的质量，而且也要满足生产的要求。可知，第一种方案显然不能满足要求，第二种方案的制造精度低，模具较为复杂，而且还耗费时间。第三种方案，不仅可以短时间高效率的完成，而且还提高了模具的精度。所以，经分析，选择第三套方案。8洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 模具主要零部件设计及计算3.1 毛坯尺寸的计算 该工件需要冲孔、落料、弯曲、翻孔工序才能完成，因此，在冲孔落料之前，需要计算弯曲件的展开毛坯尺寸。因为工件的尺寸上未注明公差，经查阅机械设计课程设计手册（第三版）P106表9-3公差等级与加工方法的关系可知，冲压的公差等级处于IT9-IT15，经考虑，该工件的公差等级选为为IT11。该冲件展开的毛坯的形状为长方形，令其长宽为LB，如图3-1所示： 图3-1 毛坯尺寸计算图 L = 2（L1+L5）+2L2+2L3+2L4= 230+2（3.1086+16.5+24.7275）= 148.67mm其中L1+ L5 =48-(1.5+0.75)-(15+0.75)=30mmL2 = /2（r+xt）=3.14/2（1.5+0.321.5）=3.1086mmL3 = 33-1.5-15=16.5mmL4 =/2（r+xt）=3.14/2（15+0.51.5） =24.7275mm考虑到长度需要取整，则L=149mm，B = 24mm。式中x与变形程度有关的中性层位移系数，其值可由冲压工艺与模具设计P149表4-4应变中性层位移系数x可知。 表3-1 中性层位移系数r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5 故该制件毛坯尺寸形状如图3-2所示： 图3-2 毛坯尺寸图3.2 冲孔落料模的设计3.2.1 确定搭边值查冲压手册(第二版)P45表2-18，得最小搭边值：侧搭边a=2.0mm，工件间搭边a1=1.8mm。选用无侧压导向装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边值减少。为了补偿侧面搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，故按下式计算：条料宽度 B=(D max+2a+C)导板间距离 A=B+C=D max+2a+2C式中Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a 侧搭边值，参考冲压手册（第二版）P56表2-18；条料宽度方向的单向偏差，查冲压手册（第二版）P5758表2-19、2-20；C条料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见冲压工艺与模具设计P58表2-21。3.2.2 确定排样方案 在冲压的实际生产中，由于制件的形状、尺寸、精度要求、批量的大小和原材料的供应等方面的不同，不可能提供一种固定不变的合理排样的方案。决定排样方案时应该遵循的原则：保证在最低的材料消耗和最高生产率的条件下得到符合技术条件要求的冲裁件，同时也要考虑生产操作的方便、安全生产、冲裁模的简单结构以及模具的寿命等等，总之，权衡利弊，选择一个较为合理的排样方案。1. 横排条料宽度 B = (D max+2a+C)=（24+22.0+0.5）=28.5mm条料板间距 A =B+C=28.5+0.5=29mm送料步距 S =L+a1=149+1.8=150.8mm计算冲裁单件材料的利用率 式中 A 一个冲裁件的面积，； 一个进距内的冲裁件数量；B 条料宽度，；S 进距，。A =241493.14（6.92）23.141323.1492=3114.2473mm排样图如图3-3所示： 图3-3 排样图2. 竖排条料宽度B = (D max+2a+C)=（149+22.0+0.7）=153.7mm条料板间距 A =B+C=153.7+0.7=154.4mm送料步距 S =B+a1=24+1.8=25.8mm排样图如图3-4所示： 图3-4 排样图由于竖排的材料利用率比横排的材料利用率大，所以排样方案采用竖排排样。3.2.3 冲裁力的计算冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抗力，计算冲裁力的目的是为了合理选择压力机和设计模具，检验模具的强度。所计算的冲裁力必须小于压力机的吨位，以适应冲裁的需要。模具为倒装式复合模，下出料装置，弹性卸料。落料力 F落=KLt=1.3288.131.5300=169000N=169KN式中周长 L =（24182+149-182+0.53.1494=288.13mm冲孔力 F冲1= KLt=1.321.6661.5300=12700N=12.7KN式中周长 L =D=3.146.9=21.666mm冲孔力 F冲2= KLt=1.315.71.5300=9184.5N=0.91845KN式中周长 L =D=3.145=15.7mm冲孔力 F冲= 12.720.91845=34.6KN落料卸料力 F卸=K卸F落=0.045169=7.605KN冲孔推件力 F推=nK推F冲=30.05534.6=57.09KN总的冲压工艺力FZ = F落+ F冲+ F卸+ F推=169+34.6+7.605+57.09=268.295KN式中 K 安全系数，考虑到模具刃口的磨损，凸模与凹模间隙不均匀，材料性能的波动和材料厚度偏差等因素而设定的安全系数，一般取K = 1.3；t 材料厚度，t =1.5 mm； 材料抗剪强度，Mpa，查实用冲压技术手册P330，10刚退火= 250370 Mpa，取=300 Mpa。 K卸,F推 卸料力、推件力的系数，可查冲压手册（第二版）P64表2-37。参考冲压模具设计师手册P59可知，初选开式双柱固定台式压力机JG23-35。3.2.4 计算压力中心因为制件的几何形状非常规则，前后左右均对称，由此可知，压力中心即在制件的几何中心上。3.2.5 计算凸凹模刃口尺寸1. 对于制件上2-6.9和1-5的孔的凸、凹模的加工采用分别加工法查冲压工艺与模具设计P45表2-5冲裁模初始间隙值Zmin=0.132，Zmax=0.240，则Zmax -Zmin=0.240-0.132=0.108mm。由公差表查得：6.9、5，因未注公差，查阅资料可知，一般的冲压制件采用IT11级加工制造，取x=1。令凸、凹模分别按IT6、IT7级加工制造，则冲孔 d凸1=（dmin+x）=（6.9+10.09）=6.99d凹1=（d凸+ Zmin）=（6.99+0.132）=7.122d凸2=（dmin+x）=（5+10.075）=5.075d凹1=（d凸+ Zmin）=（5.075+0.132）=5.207校核|凸|+|凹|=0.04Zmax -Zmin=0.108mm（满足间隙公差条件的要求） 孔距尺寸 Ld =（Lmin+）=（124.81+0.50.38）0.1250.38=1250.0475。2. 对于制件的外形轮廓，通过模具对板料进行落料工序制成，其模具的凸、凹模的加工采用配作法加工由于是经过落料而成的制件，其设计的基准是以凹模为主，这时，我们只需要计算落料凹模的刃口尺寸和制造公差，这样，凸模的刃口尺寸根据凹模的实际尺寸通过间隙要求配作而成。由冲压工艺与模具设计P44表2-6查得可知：根据公差表格可知，工件尺寸的公差等级为IT11，然后再确定x。因此，对于各个尺寸均选x=1,令a=131，b=24，c=125，分析可知：凸、凹模与冲裁件或废料发生磨损，凸模越来越小，凹模越来越大。所以，磨损后尺寸增大的有a、b，尺寸不变的有c。故 a=（amax-x）0+=（13110.04）=130.96（mm）b=（bmax-x）0+=（24-10.13）=23.87（mm）c=（cmin+）=（124.96+0.08）0.08=1250.01（mm）由于制件的落料凸模的基本尺寸与凹模相同，所以，分别为130.96mm、23.87mm、125mm，但不必标注公差，只须注明：以0.1320.240mm的双面间隙与落料凹模配作。3.2.6 冲模结构的设计1. 落料凹模的的设计（由于整体式直筒式刃口凹模的刃口强度高，制造方便，刃磨后工作部分尺寸不变，所以，选用整体式直筒式刃口凹模）确定凹模的外形尺寸：查中国模具设计大典P406表20.1-14得C=36，H=255 （C为凹模壁厚，H为凹模厚度）凹模周界边长L凹=L+2C=149+236=221mmB凹=B+2C=24+236=96mm查中国模具设计大典P788 选用后侧导柱模架，GB/T2851.4-1990确定凹模周界L凹B凹为315250。上模座31525050，最小闭合高度215mm，最大闭合高度250mm。下模座31525060，最小闭合高度245mm，最大闭合高度280mm。导柱40200，导套4012548。落料凹模的形状如图3-5所示：2. 冲孔凸模的设计查中国模具设计大典P902 选用B型圆凸模，D=8，D1=11，h=3，I型，以及D=10，D1=13，h=3，I型凸模长度的计算L1=h1+h2+t=12+251.5=38.5mm L2=h1+h2+t=12+251.5=38.5mm式中 h1凸模固定板厚度，mm；h2落料凹模的厚度，mm；t板料的厚度，mm；查中国模具设计大典P429:凸模固定板H凸=（11.5）D=1.58=12mm凹模固定板H凹=（0.60.8）H=0.625=15mm 图3-5 落料凹模凸模强度的校核：(1) 凸模承载能力的校核1 =F/Amin=9184.5/（3.145）=117Mpa2 =F/Amin=12700/（3.146.9）=85Mpa式中 凸模最小断面的压应力，Mpa；F凸模纵向总压力，N；Amin凸模最小断面积，mm；凸模材料的许用压力，Mpa，查中国模具设计大典P85，T10钢的许用压力范围是9811569Mpa。(2) 凸模抗弯能力的校 Lmax 270d/=2705/=70.4mmLmax 270d/=2706.9/=114.06mm故凸模满足使用要求，冲孔凸模的形状如图3-6所示： 图3-6 冲孔凸模3. 凸凹模的设计查冲压工艺与模具设计P101表3-4，倒装复合模的凸凹模的最小壁厚为3.75mm。凸凹模的长度 L = h1+h2+h3=16+14+14=44mm式中 h1凸凹模固定板厚度，mm；h2橡胶的厚度，mm，见第4点橡胶的确定；h3卸料板的厚度，mm。查中国模具设计大典P914表22.5-16，矩形固定板厚度取h1=16mm，P422表20.1-33，卸料板厚度取h3=14mm。凸凹模的形状如图3-7所示： 图3-7 凸凹模 4. 橡胶的确定橡胶的自由高度 H=h/（0.25 0.30）=（1.512/（0.25 0.30）=（1418）mm，取H=14mm,式中 h 所需的工作行程（压缩量），mm。根据凸凹模固定板以及卸料板的长和宽，为了方便起见，即确定了橡胶板的尺寸了。因为橡胶板和他们是相互配合的。所以橡胶的外形尺寸为ab=250125。5. 垫板的确定垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座的承受压力，防止模座被局部压陷，从而影响凸模的正常工作，是否需要垫板，按下式校核： P=Fz/A=268.29510/（23.146.93.145 =71.07N式中 P凸模头部端面对模座的单位压力，N；Fz凸模承受的总压力，N；A凸模头部端面支撑面积，mm； 模座材料的许用压力，Mpa，查冲压模具设计和加工计算速查手册P210 的范围是90140Mpa。故不需要垫板，但由于推板需要放到垫板上，同时也必须考虑到凸模的固定，加一块厚度为20mm的垫板。3.3 四角型弯曲模的设计3.3.1 弯曲件工艺分析该制件为四角形弯曲件，分析一下到底是一次弯曲成形还是二次弯曲成形。分析如下：图3-8(a)为一次成形弯曲模，从图a可以看出，在弯曲过程中由于凸模肩部妨碍了坯料的转动，加大了坯料通过凹模圆角的摩擦力，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄，成形后弯曲件回弹严重，两肩部与底部不平行。 图3-8(b)为两次弯曲成形模，由于采用两副模具弯曲，从而避免了上述现象，提高了弯曲件质量。第一次先将毛坯弯曲成U形；第二次弯曲时利用弯曲凹模外形兼作半成品坯件的定位，然后弯曲成四角形。采用这种方法成形的模具结构简单紧凑，但是正因为需要第二次弯曲凹模外形定位，使第二次弯曲凹模的壁厚受到弯曲件弯边高度的限制，因此要求工件高度h1215t，一保证凹模有足够的强度。但该种成形方法使用两套模具不仅增加了制造模具的成本，同时也增加了工人的数量与劳动强度。图3-8(c)为在一副模具中完成两次弯曲的复合弯曲模，该模具是将两个简单模具复合在一起的弯曲模，凸凹模既是弯曲U形的凸模，又是弯曲四角形的凹模。弯曲时，先将凸凹模与凹模将毛坯弯曲成U形，然后凸凹模继续下压，与活动凸模作用，将工件弯曲成四角形件。这种结构的凹模需要具有较大的空间，凸凹模的壁厚受到弯曲件高度的限制。此外，本次设计中采用两个圆柱定位销对毛坯进行定位，防止了由于弯曲过程中毛坯未被夹紧，产生偏移和回弹，提高了工件的尺寸精度。图3-8 四角形件弯曲模经分析工件图，该制件由一次四角型弯曲工序后即可成形。由于弯曲时应考虑制件的定位。经查阅资料可知，由于制件中间有一个5的小孔，即用它作为中间的圆柱销定位孔，方便定位。这样，工件不至于弯扭等现象，从而可以保证工件的精度和质量。3.3.2 弯曲件工艺计算1. 弯曲件回弹值的计算由于r/t=1.5/1.5=15-8,弯曲件圆角半径的回弹值很小，一般在公差范围之内。此时，可以不计算弯曲半径的回弹。圆角半径回弹小，只考虑弯曲角的回弹。查冲压成形工艺与模具设计P144表4-3，90=5，计算凸模中心角凸=-=90-5=85由于r/t=15/1.5=105-8时，弯曲变形程度小，卸载后既要考虑弯曲件弯曲角度的变化，也要考虑到弯曲半径的变化，这时，用下列公式计算回弹补偿凸模工作部分的圆角半径和角度。弯曲板料时，= = =14.54mm =92.85式中：s=210Mpa ， E=Mpa 。查冲压模具设计实用手册P441可知以上数据。2. 弯曲力的计算自由弯曲时V形弯曲件的弯曲力：=0.6KBtb/（r+t）=0.61.3241.5350/3.5=4914N=0.6KBtb/（r+t）=0.61.32415350/16.5=893.5N=2=24914893.5=11615N=11.615KN顶件力 F p=0.55=0.5511.615=6.388KNF总= + Fp=11.615+6.388=18.003KN式中 B弯曲件的宽度，mm；r内圆弯曲半径，mm；t弯曲件的厚度，mm；b弯曲材料的抗拉强度，Mpa，查冲压成形工艺与模具设计P345附录2，b的范围是300440MPa，取350 Mpa；K安全系数，一般取1.3。F压1.3 F总=23.4KN参考冲压模具简明设计手册P388，表13.9开式可倾工作台压力机的主要参数表，可初选压力机：开式可倾压力机JG23-4。3.3.3 弯曲模零件的设计计算1. 凸、凹模间隙查中国模具设计大典P198：凸、凹模的单边间隙c=tmax+xt=t+xt=1.5+0.13+0.051.5=1.705mm式中 t工件的材料的厚度，mm；工件材料厚度的正偏差，mm，查中国模具设计大典P60表18.3-46；x间隙系数，可查中国模具设计大典P198表19.3-19。2. 计算凸、凹模工作部分的尺寸与公差（凸模IT7，凹模IT8）根据中国模具设计大典P199，该制件为内形尺寸标注的弯曲件，且为双向偏差。应以凸模为基准先确定凸模尺寸。故: L凸=（L凹+0.5）=（60+0.50.06）=60.03。3. 活动凸模的设计凸模圆角半径：查中国模具设计大典P170表19.3-2常用材料的最小弯曲半径（摘自JB/T5109-1999）表可知，最小相对弯曲半径rmin/t=0.5，即rmin=0.75，制件中r=1.5，即满足rrmin，故 r凸1=1.5mm ，r凸2=14.54mm凸模的高度 H= h1+h2 =30+20=50mm式中 h1弯曲工件的深度，mm；h2活动凸模的台肩高度，mm。为了保证弯曲过程中制件有可靠的定位，采用中间5的小孔采用圆柱定位销进行定位，则凸模形状如图3-9所示：图3-9 活动凸模4. 凹模的设计凹模的圆角半径r凹：在生产中，通常根据材料的厚度选取凹模圆角半径： 当t2mm，r凹=（36）t t=24mm，r凹=（23）t t4mm，r凹=2t制件厚1.5mm，取r凹=4t=41.5=6mm。L0= h1+h2 =30+22=52mm式中 h1弯曲工件的深度，mm；h2推板的高度，mm。取凹模周界尺寸为长宽：10096。则凹模形状如图3-10所示:图3-10 凹模5. 支撑块的设计为了减少凹模材料的浪费，所以用支撑块放在凹模的周界，用来支撑冲孔落料后的工件。而且支撑块设计简单，方便制造，节约材料，价格便宜。其尺寸根据设计的垫板的周界尺寸来定的。则支撑块的形状如图3-11所示：图3-11 支撑块6. 定位板的设计为了防止弯曲过程中制件左右摆动，一般需要有定位板，定位要可靠，放置和取出弯曲件都比较方便，而且还可以保证弯曲件的精度要求。根据工件结构和模具机构，需要一对定位板，其形状尺寸如图3-12所示:7. 垫板的设计为了适当的增加模具的闭合高度，需要增加一块垫板，其形状尺寸为长宽高：2001007。其形状尺寸如图3-13所示：8. 弹顶器的设计弹顶器橡胶的选用：选用圆形橡胶，参考冲模设计实例详解P42，采用两个M10的螺钉和模具的下模座连接固定，中间用顶杆和推板固定，从而实现模具的卸料，弹顶器如图3-14所示： 图3-12 定位板 图3-13 垫板图3-14 弹顶器本次设计的工件，经分析涉及了冲孔落料、四角型弯曲、翻孔三套模具，但我只设计前两套模具。28 第4章 模具的总体设计4.1 模具类型的选择 模架是上模座、导柱、导套、下模座组合而成，它是模具最基本的部位，分为导板模模架和导柱模模架。导柱模模架可按导向形式进行划分，可分为滑动导向和滚动导向。根据制件的结构形状进行分析可知，本次设计选用的模架为滑动导向的后侧导柱模架，该模架主要用于简单长形、窄形零件和特殊冲压工艺的冲模。由于后侧导柱模架的导向装置在后侧，所以无论是横向送料还是纵向送料都是比较方便的。这也是选择此模架的关键因素之一。4.2 定位方式的选择借助于挡料销钉、导料销钉等定位零件能够让毛坯固定在模具上的正确的位置的方式称作为定位。至于毛坯在模具中定位有以下两个方向：一是垂直于板料方向上的定位，这样能够保证条料沿正确的方向进入，称为送进导向；二是在送料方向上的定位，这样能够准确的控制板料下一次送进的距离称为送料定距。4.2.1 冲孔落料复合模条料板的定位方式由于该工件采用的是板料，板料较薄，且重量较轻，所以送进板料的方向必须要有两个导料销进行定位，板料送进步距即可用挡料销来进行定距。这样，才能保证板料在正确的位置，从而保证了板料的精度和质量。至于板料送进的时候，则需要工作人员将板料抬起送进，这时，挡料销要贴紧下一个冲件的搭边，这样，才能将板料进行可靠的定位。至于挡料销、导料销采用圆柱式的，这样才能准确的保证板料送进时的距离。由于固定挡料销是标准件，经查阅资料，根据JB/T7649.101994，选用直径5mm，L=10mm，材料为45钢的A型固定挡料销。4.2.2 四角形弯曲模的定位方式经分析工件图，该制件由一次四角型弯曲工序后即可成形。由于弯曲时应考虑制件的定位。经查阅资料可知，由于制件中间有一个5的小孔，即用它作为中间的定位孔，方便定位。再加上，工件两边采用两块定位板对工件进行横向定位。这样，工件不至于弯扭、摆动等现象，以至于影响了工件的精度和质量，浪费了时间和资源。4.3 卸料、出件方式的选择4.3.1 冲孔落料模的卸料、出件方式冲孔落料复合模采用的是橡胶板、卸料板和弹性卸料螺钉进行卸料。弹性卸料螺钉，操作方便，购买制造都比较简单；冲裁之前，橡胶板对毛坯不仅有压紧的效果，冲裁后又能保证冲裁件平稳卸料，从而使工件能够达到平整，保证了冲裁件的精度要求，不至于浪费材料以及模具的寿命。这套模具中的推件装置采用刚性推件，刚性推件的推件力较大，推件可靠性高。根据JB/T7650.3-1994选用540的推杆。4.3.2 四角形弯曲模的卸料、出件方式 四角形弯曲模采用的是弹顶器进行卸料，弹顶器通过顶杆、推板、销钉将活动凸模顶出，而制件跟随活动凸模往上移动，这时，工作人员将制件取出，根据推程选用10145的顶杆。4.4 联接件的选择本次设计的冲孔落料复合模和四角型弯曲模，这两套模具均采用了圆柱形销钉定位、圆柱形螺钉联接的方法进行装配而成。其相应的规格是根据GB/T 119.1-2000 和GB/T 65-2000以及通过它连接的各个零件的厚度来选择的。4.4.1 冲孔落料模通过冲孔落料复合模的模具图分析即可知道：上模座、垫板、凸模固定板和凹模采用了两个1270的圆柱销和四个M1270的圆柱形螺钉来进行定位和固定的。下模座和凸凹模固定板采用了两个1240的圆柱销和四个M1250的圆柱形螺钉来进行定位和固定的。模柄的止转销采用的是512的圆柱销，模柄有了这个止转销就不会旋转了，而是固定在上模座上了，既方便又简单。下模座、凸凹模固定板、橡胶板和卸料板则采用了四个M12100的卸料螺钉进行固定的，它的选取主要依据JB/T 7650.5-1994。4.4.2 四角形弯曲模通过四角型弯曲模的模具图分析即可知道：上模座、垫板和凸模采用了两个1040的圆柱形销钉和四个M1240的圆柱形螺钉来进行定位和固定。凹模和下模座采用了两个1270的圆柱销和两个M1260的圆柱形螺钉来进行定位和固定。定位板、支撑块、下模座采用了四个M1290的圆柱形螺钉进行固定。弾顶器和下模座的固定采用的是两个M1040的圆柱形螺钉。模柄的止转销，经查阅资料和分析，则采用的是412的圆柱销。31第5章 模具的装配与调试5.1 冲孔落料模的装配与调试 5.1.1 模架总装图及工作原理经以上各个部分的设计，冲孔落料模的总装图如图5-1所示，模具的上模主要由上模座、推板、垫板、凸模固定板、凸模（3个）、推杆和落料凹模等部分组成。下模主要由下模座、凸凹模、凸凹模固定板、橡胶和卸料板等部分组成。至于冲孔剩余的废料从漏料孔进行排出。卸料采用的是弹性卸料螺钉、橡胶板以及卸料板。图5-1 冲孔落料模总装图模具的工作过程：工作人员将板料送到弹性卸料板上，这时的板料通过一个导料销和两个挡料销进行定位，压力机的滑块带着整个上模部分往下行，这时凸模先接触板料，进行冲孔，随着滑块的继续下行，凹模接触板料，进而压住卸料板，压缩橡胶板，进行落料。这时，