毕业设计（论文）-发动机悬置横梁支座冲压模设计.docx

全套图纸加扣 3012250582广西科技大学毕业设计（论文）题 目：发动机悬置横梁支座冲压模设计 学 院： 职业技术教育学院 专业班级： 机械Z134 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2017 年 5 月 20 日40 摘 要冷冲压是是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和压力机对板料进行加工获得所需要的零件形状和尺寸，有着高品质、高效率、制作简单、成本低、高材料利用率、的一种先进的金属加工方法。冷冲压实现机械化及自动化很简单，大量生产时适合使用冷冲压技术。 以零件的生产技术要求为标准，设计了落料冲孔复合模具、弯曲模及冲孔模的单工序模。冷冲压加工由三要素板料、设备和模具所构成，此三要素是冲压所必要的硬件条件，再通过有机地协调、进行合理的工艺性设计和计算以有效的组织管理。在设计过程中，对零件加工工艺和模具设计的分析结果非常重要，还有模具是为了更经济的生产产品的，在设计过程中要考虑设计的模具结构是否可用，成本不宜过高，操作简单，要让工人更容易上手。关键词：成形 冲压模 冲裁模 模具设计 AbstractCold stamping is based on the metal plastic deformation, based on the use of molds, stamping metal plate processing to obtain the required parts shape and size, with high quality, high efficiency, simple production, low cost, high material utilization, advanced Of the metal processing method.Cold stamping to achieve mechanization and automation is very simple, mass production for cold stamping technology.Abstract according to the technical requirements of parts production, stamping dies, bending molds and stamping dies are designed. Cold stamping by the plate, equipment and mold three elements, constitute the stamping conditions required for the three hardware elements, and then through organic coordination, reasonable process design and calculation, effective organization and management. In the design process, the analysis of parts processing technology and mold design is very important, there are mold production more economical products, in the design process to consider the design of the mold structure is available, the cost should not be too high, simple operation, so that workers Easier to start.Keyword：forming stamping die blanking die die design目 录1 绪论11.1 课题研究目的和意义11.2 冲压模具行业发展现状及技术趋势22 冲裁件工艺分析及冲裁工艺方案的确定42.1 冲裁件的工艺分析42.1.1 冲裁件的特点42.1.2 冲裁件的工艺分析52.2 冲裁工艺次数的选择及最佳工艺方案确定82.3 工艺规程编制93 落料冲孔模的设计103.1 排样及材料利用率的计算103.2 冲裁间隙123.3 冲裁力和压力中心计算133.3.1冲裁力计算133.3.2 冲压设备选用143.4 压力设备选取153.5 落料冲孔模零件的设计计算163.5.1 凸模163.5.2 凹模173.5.3 定位零件183.5.4 卸料零件183.5.5 弹性元件选取193.5.6 固定零件203.6 模具结构设计213.6.1 模具整体结构213.6.2 标准模架的选用224 弯曲工艺设计254.1 工艺分析及方案拟定254.2 弯曲工艺计算254.3 压力机公称压力的确定264.4 弯曲模具结构设计274.5 主要零部件结构设计与选用314.5.1 导柱模架的选用314.5.2 导柱和导套选取314.5.3 模柄选取334.5.4 固定板选取344.5.5 弹性元件选取354.5.6 销钉364.5.7 螺钉36总结38致 谢39参考文献401 绪论1.1 课题研究目的和意义 在今天的生活中，随处可见利用模具生产的出的产品，大到飞机，轮船，小到塑料瓶，水桶，都是模具产品。随着科学技术进步，模具在各行各业中的地位愈加显得重要。当前，国际上的模具强国有德国，美国，日本等，我国模具行业相比这些国家起步较低，基础薄弱。不过，随着改革开放以来，我国加大了对模具行业的扶持力度，派往国外积极学习国外先进技术，引进先进的设备，研究发达国家的产品，去其糟粕，取其精华，如今已经取得了长足的进步了，再不是当初连一架飞机，一辆塔克都造不出来的中国了。因为国家政策上的扶持加上本身的发展优势，模具行业已经成为我国经济发展的重要组成部分。模具行业发展非常迅猛，在起初的时候模具产值增长迅速，在二十一世纪产值更是逐年上翻，一举成为国民经济的重要产业。模具作为诸多行业的基础工业，无论是在现代工业生产中还是在经济发展中都占有举足轻重的地位。模具行业的应用范围非常广泛，大到航天行业，小到日常生活，故模具的发展程度的高低对其他工业的发展起着十分重要的影响。1本课题题目是发动机悬置横梁支座（左）（右）的冷冲压拉延模具。冲压加工：用压力机上的模具给材料施加一定的压力，使板料变成想要的形状的一种生产技术。在室温下进行的冲压称为冷冲压。模具属于高新技术产品，是当今制造业中使用最为广泛的工艺设备之一，是最重要的工业生产手段，也是工业发展的方向，在国外有着“不朽的工业”、“工业之母”的称号。可以说一个国家的模具工业水平的高低，往往影响着该国家综合国力的强弱及工业水平的高低，由此可见模具工业的影响力。虽然我国模具工业得到了飞速的发展，但是与发达国家相比还是存在不小的差距，无论是在技术上还是在管理上，当然这也是无法避免，毕竟我国模具工业起步晚，底子弱。最为明显的差距表现在大型、精密。复杂、长寿模具技术上，我国每年都需要大量进口此类模具。我国模具产品结构上相对于发达国家，中低档模具过剩且中高档模具生产力乏力。虽然我国改革开放以来国民经济发展迅猛，模具制造技术紧跟国外开发步伐，和国外发达国家相比较，差距一天天的缩小，但我国自主开发能力较弱，主要表现在缺少技术人才、科研开发投资较少、模具生产的商品化率低下、专业化水平相对较低及地区配套能力较低。目前，我国模具企业外贸人员短缺，中高级技术人才和经营管理人才匮乏，国际市场发展空间非常巨大。为了提高我国模具工业的发展，在技术方面，应该提高数控技术和快速原理技术，在高速切削、超精加工和高档模具上下功夫；在人才方面，应该注重模具技术人才培养和改善模具制造工艺设备，向国外引进先进的设施设备；在结构方面，应该加快模具产品结构调整，加大大型、精密、复杂模具生产能力及比重，参与国际竞争，扩大出口，同时，提高专业化程度、标准化程度及商业化程度。大力发展如大型薄壁精密复杂压铸模和镁合金压铸模、子午线橡胶轮胎模具、新型快速经济模具、多功能复合模具及模具标准件（模架、导向件、退管推杆、弹性元件、热流道元件）。作为模具产业赖以生存以及发展的基础，冲压模具制造技术现代化必须得以实现。要实现模具制造技术的现代化就必须要将计算机电子技术、信息技术、自动化以及智能化技术等先进的高新相结合，然后融入到传统的模具制造中去，只有这样才能真正的实现模具制造技术的现代化。现代化的冲压模具制造技术包括铣削加工，加工速度极慢的电火花和线切割加工，还有磨削加工等等。当中的铣削加工、电火花加工、丝切割加工、磨削加工等技术的先进性充分体现了当前冲压模具模制造的技术水平的高低。铣削加工的速度很高而且其加工精度也非常高，再加铣削加工与一般的比如切削加工相比，其具备产热小的优点，因此可以用来加工热敏材料，再者其切削力非常小，可以用来切削刚性差的材料或零件。接下来是电火花铣削加工，其加工速度非常慢，这也就说明了它的加工精度要求非常高，电火花铣削加工适合用来小批量生产但是精度要求十分高的零件。1.2 冲压模具行业发展现状及技术趋势模具行业在各国之间受到如此高的评价及重视，在于模具成型相对于其他工业有着自身无法替代的特点，比如高品质、高效率、低投入、高收入及节省材料等优点。在技术方面，模具可以保证工件的尺寸、形状及加工精度，有着质量稳定及互换性好的优势，而且利用模具可以生产出其他加工方法不能或难以制造的零件，如需要生产重量轻、刚性好、表面质量高或形状复杂的零件就要利用模具来生产了；在经济方面，因为一般不要加热毛坯，所以非常节约能源，也不要大量切削金属，可以很好的节省材料的费用，并且高速压力机每分钟能够生产几百件甚至上千件冲压件，其生产效率可见是非常高的。是一种高效率的加工方法，在世界各行各业各个领域有着广泛的运用。作为当今时代工业发展的基础，许多新产品的研发与生产在很多方面都需要利用模具技术来生产。在航空、汽车、电子电器等行业更是应用广泛，在一辆汽车上有70%以上的部分是利用模具制造出来的，就像地球上有70%以上都是水一样，可见模具产品的使用广泛性。随着人民生活水平的提高，几乎家家户户都起码有一辆汽车来作为代步工具，有的家庭甚至每名家庭成员一辆。汽车产量逐年递增,汽车业的生产总值在国民经济中所占的比例越来越大。随着社会主义社会的发展，汽车制造业已成为每个国家经济发展的重要支柱，市场竞争压力也逐渐增大。汽车上的金属零部件需要塑性加工成形的就有60%以上，可见模具工业在汽车制造业中起到怎样的作用。汽车覆盖件、支撑件、加强件、发动机的排气弯管及消声器等零部件都是通过模具工业成形的。 随着国民经济的飞速发展，加上人民生活水平的提高和世贸组织的加入，给我国的汽车制造业带来了很大的冲击，也带来了不小的机遇。俗话说，有竞争才有进步，竞争愈加激烈，我国汽车更新换代的速度也加快了。当我过模具制造业不能满足于更新换代速度时，就应该考虑如何提高我国模具工业竞争力，不能让模具工业拖了汽车制造业的后腿，主要在提高速度、提高质量、降低成本三个关键方面上。在较大程度上，模具工业生产的产品质量及成本直接影响着汽车制造的质量及成本2。经过近十年的发展，我国的模具行业区域逐步形成了珠三角区、长三角区、环渤海区和西南区四个区域市场。其中，珠三角区域市场新的世界模具生产中心占接近全国模具产值的一半，因为地域优势，珠三角经济一直是我国经济发展的指向标，有6000家以上模具企业，10万以上的从业人员。目前广东有五家全国排名前十的企业。长三角区域市场我国的第二大区域模具市场，与珠三角区域市场相比略有差距，在5000多家模具产业中私营企业较多，长三角区域市场占据全国模具产值的25%30%，其中浙江省，模具产值就有200多亿。作为我国模具行业的第三大市场环渤海区域市场的开发能力整体较强，以汽车行业，家电行业为主，大中型模具企业较多。西南区域是我国新兴模具市场，重庆市政府大力扶持，划出3平方公里土地及投资20多亿元建模具园区，发展潜力巨大。珠三角和长三角是我国模具生产行业最集中的地区，塑料模具与整个模具行业地域分布相似，其中，广东、江苏、浙江塑料模具远远超出其他省。 2 冲裁件工艺分析及冲裁工艺方案的确定冲裁件的工艺性分析指的是冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸、及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求，难易程度高低。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。合理的工艺性可以稳定冲裁件的质量、延长模具的工作寿命和提高生产效率；如果工艺性不合理，则会降低冲裁件的质量、缩短模具的工作寿命和影响生产效率。16在冲裁工艺分析后就是冲裁工艺方案的确定，有了冲裁件的工艺分析做铺垫，冲裁工艺方案的确定就显得明朗许多。在确定零件的冲裁方案之前，我们需要对零件的尺寸和结构有所了解。能否分析冲压件各方面的特点，关系着决定了冲压件的成型难易程度，能不能全面的分析冲压件的工艺特点，影响着整个生产的合理性与经济性。能否用最少的资源生产出质量稳定的产品，在保证产品精度的情况下利用最少的工序加工生产继。在一切条件允许的情况下，尽可能的提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益和社会效益。2.1 冲裁件的工艺分析2.1.1 冲裁件的特点此件为弯曲连接板，主要尺寸有2个16,2个R30和1个R57等。冲裁件工艺分析：（1） 该件形状比较复杂，结构不规则，两圆孔中心有尺寸要求；（2） 外形没有特殊要求，可以采用过渡圆角；（3） 两孔直径为16mm间距125mm，满足模具强度设计的要求；（4） 该件尺寸精度要求为IT12，无表面粗糙度要求，符合冲裁设计的经济精度要求；（5） 两孔间距尺寸为中心尺寸，不受模具磨损的影响；（6） 该件主要的冲压工序是落料冲孔，弯曲，冲孔，其中有分离工序也有成形工序。工件如图 2 - 1：图2.1 工件示意图工件的材料为：冷成型高屈服强度热轧钢板SAPH440，规格为3mm 。 生产工艺：热轧钢硬度低，加工比冷轧钢容易，延展性能好，与冷轧相比强度相对较低，表面质量略差，但塑性佳，同时由于不像冷轧钢屈服点靠近抗拉强度，所以使用过程中对危险有预见性，在载荷超过许用载荷时不易发生事故。质量分数（化学成分%）：C0.21Si0.30Mn1.50P0.030S0.025Alt0.01性能指标：抗拉强度b/MPa:440Mpa伸长率(%):30（标距l0=80mm）屈服强度s/MPa:305Mpa使用范围：用于要求良好成型加工性能并有高强度要求的汽车构架、车轮等汽车构件。2.1.2 冲裁件的工艺分析冲裁件工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。包括该工件在冲裁加工中的难易程度及加工成本的高低。如果冲裁件能够用普通冲裁方法得到质量合格的冲裁件并且可以保证模具寿命长、生产率高和成本低，那么我们就说该冲裁件的冲压工艺性好，反之，则该冲压件工艺性较差。很大程度上，冲裁件工艺性是否良好，是根据以下几个方面确定的：（1）材料消耗的多少及工序数目的多少。消耗的材料越少，使用的成本越低，生产的效益也就越高；消耗的材料越多，使用的成本越高，生产的效益也就越低。同样，工序数目的多少对冲压件工艺性是否良好也有一定的影响。（2）模具的结构的复杂程度和产品质量是否稳定。模具结构越是复杂，制造所需要花费的成本就越高；反之，制造所需要花费的成本就越低。还有产品质量是够稳定同样影响着冲裁件工艺性的好坏。（3）合理的技术准备工作和生产的组织管理对冲压件的工艺性同样有着重要的意义。冲裁工艺性分析的目的是根据冲裁件加工的难易程度更好的制定冲裁工艺方案。零件尺寸图2.2，2.3,2.4：图2-2 尺寸图1图2-3 尺寸图2图2-4 尺寸图3成型面的在冲裁时不能使之有损，两个孔的尺寸，对于圆柱孔是使用标准圆柱冲头。从零件尺寸标注可以看出模具精度为普通，形状复杂，其他加工方法很难加工，而且尺寸要求也不高，产量较大，结合零件图的外形尺寸，所以用落料冲孔复合模进行生产。在生产实际中，结合此为成型件的几何形状、精度和成形特点等情况，根据本零件失稳起皱和力学机理以及拉深条件对失稳起皱的影响等因素，从零件的结构、成形工艺以及模具设计方面采用相应的防皱措施。本零件的形状相对较简单，零件的相对厚度较大，因此必须设置压料面。2.2 冲裁工艺次数的选择及最佳工艺方案确定根据对零件的形状和尺寸的分析，由于发动机悬置横梁属于形状较为复杂的零件，因此在确定该零件工艺方案时，考虑该零件属于悬置装置，位置精度要求较高，所以确定的生产中可采用以下几套方案：A、落料冲孔成形冲孔B、落料冲孔成形冲孔C、落料、冲孔和成形一次用级进模完成表2-1工艺方案优缺点比较方案优点缺点方案A落料冲孔成形冲孔每一套模具都是单工序模，四个工序一共四套模具，很好的降低了模具的设计难度，通用性高。一般适用于小型件的小批量生产和大型件的大批量生产，操作较为简单，并且对流水线生产非常有利。是三个方案中工序最多也是模具最多的方案，在生产过程中，模具成本增加了方案B落料冲孔成形冲孔把落料冲孔合成一道工序来做，做成一副复合模，落料冲孔同时进行。提高了生产效率，相对于方案A少做了一套模具，降低了模具成本，生产效益和经济效益良好。模具设计难度升高，对设计人员有较高要求。方案C落料、冲孔和成形一次用级进模完成将落料、冲孔和成形合成一道工序，比方案B还少一道工序，在生产过程中，效率良好。当然也是需要考虑要素较多的方案，亦是三种方案中设计难度最大的。该零件属于汽车零部件，需要大批量生产。根据需求、质量、效益及设计诸多因素的影响，认为三种方案中，方案B为最佳方案。则最后的方案为：落料冲孔成形冲孔。2.3 工艺规程编制表2-2 机械加工工艺过程综合卡厂名冲压工艺卡产品名称发动机悬置横梁支座（左）（右）零部件名称连接件材料牌号及规格/mm材料技术要求毛坯尺寸/mm毛坯质量辅助材料Saph440GB工序号工序名称工序内容设备工艺装备备注01落料冲孔落下板料及冲孔210.1J23-125压力机落料冲孔模02成形弯曲一侧90及成形零件YJ32-315液压机成形模03冲孔冲孔216J23-100压力机冲孔模04检验按产品的零件图检验编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记编号更改文件号签字日期3 落料冲孔模的设计 3.1 排样及材料利用率的计算材料的费用在冲压件的成本中约占60%的比例，由此可见材料利用率在生产中的重要意义。合理的排样可以节省材料，反之，不合理的排样则会浪费材料。排样是否经济的衡量指标材料的利用率，可用下式计算：=SS0100%=SAB100% （1）式中，-材料利用率；S-工件的实际面积；S0-所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A-步距（相邻两个制件对应点的距离）；B-调料宽度。由上式可明显看出，材料利用率和废料面积成反比，故设计合理的排样方案对提高材料利用率起着关键的作用。16图3.1 工件实用面积示意图工件的实用面积据UG软件计算，得：S=35531.1023mm2分析零件形状，可以直观的看出零件形状并不是规则的 ，故排样选择如下图排样结果图:图3.2 排样示意图由测量结果，得A=322.107mm；B=285.591mm；=74.89%图3.3 最小工艺搭边值3.2 冲裁间隙为了使设计出来的模具寿命更长，生产出来的产品质量更加稳定，在设计冲裁模具时需要选取合理的冲裁间隙就显得特别重要了。合理的冲裁间隙、可以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度及产品的质量。当然，尺寸力的大小也需要合理的冲裁间隙来保证。冲裁间隙对模具使用寿命不良影响：无论冲裁间隙过大还是过小都会使模具的使用寿命急剧下降。间隙太小，则模具凹模与凸模的摩擦时间和距离，产热也会随之增多，加快凹凸模的损坏。间隙太大，则会增大坯料与凸模或者坯料与凹模之间的冲量，碰撞更为激烈，最后导致模具损坏加剧。选用原则：小的间隙值适用于尺寸精度、断面垂直度要求高的制件；大的间隙值适用于断面垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降低尺寸力、提高模具寿命为主。该制件的材料为钢材，属于硬材料，且厚度3mm，即t=38mm，按经验公式取间隙值c=(8%13%)t。所以2cmin=0.48mm,2cmax=0.78mm。因为零件的厚度t=3mm，由表可知表3.1 模具精度与冲裁件精度的关系冲模制造精度材料厚度t/mm0.50.811.623456810IT6 IT7IT8IT8IT9IT10IT10IT7 IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14由公差表查得：10.1+0.12为IT12级，由表取x=0.75；刃口尺寸计算设凸模、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则落料件尺寸基本计算公式：Dd=(Dmax-X)0+d （2） Dp=(Dd-2cmin)-p0=(Dmax-X-2cmin)-p0 （3）式中Dd、Dp落料凹、凸模刃口尺寸，mm；Dmax落料件上极限尺寸，mm；冲孔（10.1+0.12）dp=(dmin+x)-p0=(10.1+0.750.12）-0.0080mm=10.19-0.0080mmdd=dp+2cmin+d0=(10.19+0.48)0.0120mm=10.6700.012mm校核：p+d2cmax-2cmin （4）0.008+0.0120.78-0.48 0.02左边0.3右边（满足间隙公差条件）式中， dd冲孔凹模基本尺寸，mm； dp冲孔凸模基本尺寸，mm； dmin冲孔件孔的最小极限尺寸，mm；孔心距。Ld=Lmin+0.50.125 （5）Ld同一工步中凹模孔距基本尺寸，mm；Lmin制件孔距最小极限尺寸，mm；制件公差，mm；2cmin凸模、凹模最小初始双面间隙，mm；p凸模下偏差，可按IT6选用，mm；d凹模上偏差，可按IT7选用，mm；x系数，可查表 3.3 冲裁力和压力中心计算3.3.1冲裁力计算冲裁力计算公式：Fp=KptL （6）系数Kp是考虑到冲裁刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动、润滑情况、材料力学性能与厚度公差而设置的安全系数，一般取1.3，由于无法查询saph440钢板的抗剪强度，故使用抗拉强度b代替，这时候Kp=1。t=3mm,L=877mm, b=440Mpa Fp=KptL=13877440=1157640N式中 F冲裁力；N L冲裁周边长度；mm t材料厚度；mm 材料抗剪强度；MPa，由于无法查询saph440钢板的抗剪强度，故使用抗拉强度b代替，取440MPa K系数，是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数。此时，K=1卸料力：FQ=KFp （7） 推料力：FQ1=nK1Fp （8）顶料力：FQ2=K2Fp （9） 卸料力系数K=0.020.06推料力系数K1=0.030.07顶料力系数K2=0.040.08（薄料取大值，厚料去小值）分别取K=0.05，K1=0.06，K2=0.07梗塞在凸模内制件或废料的数量：n=ht=63=2代入以上数据得：卸料力：FQ=KFp=0.051157640=57882N推料力：FQ1=nK1Fp=20.061157640=138917N顶料力：FQ2=K2Fp=0.071157640=81035N(2) 压力中心的确定：由于该零件是非对称的结构，是带有模柄的冲压模，压力中心可近似认为就是模柄的几何中心。3.3.2 冲压设备选用压力机的公称压力的选取：采用弹压卸料装置和下出件的模具时：F=F+F+F=1354439N （10）采用弹压卸料装置和上出件的模具时：F=F+F+F=1296557N （11）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：F=F+F=1296557N （12）初选设备为开式压力机J23-125。3.4 压力设备选取压力机的公称压力的选取：表3.2 压力机型号及其工作参数名称J23-125开式可倾压力机冲床闭合高度调节量/mm100型号J23-125立柱间距离/mm620公称压力/kN1250导轨间距离/mm/滑块行程/mm130工作台尺寸/mm前后710左右1100行程次数/（次min-1）38滑块底部尺寸/mm前后370左右430最大闭合高度/mm318模柄孔尺寸/mm直径60深度85最大装模高度/mm480电动机功率/kW15工作台板厚度/mm80mm外形尺寸/mm前后2320左右17353.5 落料冲孔模零件的设计计算3.5.1 凸模结构形式 整体台阶形式 直接连接形式 压配连接形式图3.4 凸模连接形式由于该凸模的结构比较简单，这里选用连接形式是整体台阶形式。凸模长度 （13）凸模材料对于模具寿命要求高的凸模应选Cr12、Cr12MoV、SKD11、D2等合金工具钢制造，HRC取5862。这里选用的是Cr12MoV。凸凹模固定方式凸模固定板整体台阶固定。图3.5 凸模示意图3.5.2 凹模洞口类型图3.6 凹模洞口类型其中a、b、c型为直筒式刃口凹模。优点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差较小，形状复杂的的精密制件；缺点是因废料或制件在洞壁内的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用a、c型，下出件的用b、a型。d、e型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小，但刃口强度差，刃磨后口径向尺寸略有增大。16综上所述，本次设计选a）形式的凹模.外形尺寸为固定方法螺钉固定，销钉定位图3.7 凹模示意图3.5.3 定位零件挡料销挡位销的作用是挡住条料搭边或冲压件轮廊以限制条料的送进距离。国家标准中常见的挡料销有三种形式:固定挡料销、活动档料销、和始用挡料销。固定挡料销安装在凹模上，用来控制条料的进距，特点是结构简单，制造方便。由于安装在凹模上，安装孔可能会造成凹模强度的削弱，常用的结构有圆形和钩形挡料销。活动挡料销常用于倒装复合模中。始用挡料销用于级进模中开始定位。固定挡料销活动档料销图3.8 挡料销综合考虑之下，由于本冲裁模具为倒装复合模，采用固定和活动挡料销。冲压模具设计大典查得固定挡料销型号为：A10 GB/T7649.10；活动挡料 销型号为：614 GB/T7649.9-2008。3.5.4 卸料零件卸料零件形式 卸料板是将冲裁后卡箍在凸模或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。本设计研究工件才冲裁过程中运用到的工序都是常见的工序，像拉深和切边等都是非常常见的冲裁工序。常见的卸料方式分为以下两种：刚性卸料：运用对象是制件的材料硬度比较高，材料厚度比较后，并且制件精度比较高的冲裁件卸料。弹性卸料：运用对象是制件的材料比较软，材料比较薄，并且制件精度要求比较低的冲裁件卸料。弹性元件的选择应满足卸料力和冲模结构的要求。设计时可参考冲压模具设计大典。图（a）为用橡胶块直接卸料；图（c）(e)为倒装式卸料；图（d）是一种组合式的卸料板，该卸料板为细长小凸模导向，而小导柱4又对卸料板导向。采用图（b）结构时，凸台部分的设计高度h=H-(0.10.3)t.图3.9卸料形式此冲压模具用于较硬且精度要求不高的工件的冲裁卸料，综合考虑采用图(e)型倒装式弹压卸料。外形尺寸外部尺寸：2002006mm；内部尺寸：1601606mm,其中卸料板厚度t=30mm.3.5.5 弹性元件选取弹性元件根据卸料力和冲模结构的要求选择。压料力：冲裁件厚t=3mm, 采用圆形弹簧，数目为7（均布）。所以每个圆形弹簧承受力为3357.57N顶件力：，冲裁件厚t=3mm, 采用圆形弹簧板，数目为7（均布）。所以每个圆形弹簧承受力为1880.24N橡胶允许承受的载荷较大，且安装调整方便，是冲压模具中使用广泛的弹性元件。橡胶工作压力F=AQ式中 F橡胶板工作压力 A橡胶板的横截面积 Q橡胶板的单位压力，一般取2-3MP。查冲压模具设计大典P445-446页，综合考虑采用表20.1.42第一种圆形橡胶板形式，上模采用橡胶橡胶数量每个橡胶力选螺钉d单位压力q橡胶直径D取标准DH43357.57431312339.564796544020下模顶料橡胶数量力螺钉单位压力q直径D取标准DH21880.24161512330.658913074020表3.3橡胶的数量及参数3.5.6 固定零件固定板凹凸模固定板的作用，顾名思义就是用来固定工作零件的，其中小型凸模、凹模或凸凹模等工作零件都要用到固定板固定。固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上一致，厚度取（0.6-0.8）。材料选用45钢。上模固定板38031025,下模固定板38031030垫板垫板主要作用是在冲压过程中承受来自凸模或凹模的轴向压力，在实际应用中一般使用垫高地脚代替垫板，防止超负荷的冲压力压坏上、下模座板上，影响模具正常工作，增加模具工作寿命。垫板厚度根据压力大小选择，一般取5-12mm，此处用垫高地脚来代替垫板，外形尺寸41012040材料为Q235钢，热处理后硬度43-48HRC。 模柄参考冲压模具简明设计手册，决定选用带台阶的压入式模柄。所选型号为A50105 JB/T 7646.1。图3.10模柄形式销钉参考冲压模具设计大典P984-985页，得销钉型号为：GB/T 119.1 8m650和GB/T 119.1 8m655 其形式如上图所示。螺钉参考冲压模具设计大典P968-969页，得螺钉型号为：M12110JB/T7650.6 ；数目为两颗。压料装置 压料板 200200203.6 模具结构设计3.6.1 模具整体结构模具类型的选择根据以上冲压工艺分析，可知采用的是复合冲压，所以本设计采用落料冲孔复合冲裁，复合模有顺装和倒装两种结构。顺装优缺点：特点是冲孔废料可以从凸凹模中推出，使型孔内不积聚废料，使凹凸模胀裂力小，故凹模壁厚可以比倒装复合模最小壁厚小，冲压件平直度较高。倒装优缺点：废料直接由凸模从凹凸模内孔推出。最小壁厚可以根据经验确定。根据本件的特点，凹模壁厚尺寸较大，可满足最小壁厚要求，从简化模具结构角度考虑，采用倒装复合模。模具的装配方法以大的分类总共有以下三种方法:第一种叫直接装配法,顾名思义就是选取预先设计并加工好的零部件直接进行组装；第二种称为选配装配法；其三叫修配选配法（直接选配、分组装配、复合选配）。本模具的装配方法我选择采用直接装配法以及选配法两种方法并存的形式。凸模以及凹模选用分组装配以确保它们的安装精度的要求，其他则采用直接装配方法。装配的顺序大体上来讲是从下往上装，但是其中得选择一个部件(一般选择凹模)作为安装的基准，这样可以更好的确保各零部件的安装精度和位置精度。定位方式 的选择根据模具结构的设计，该模具应采用的是调料，为了更好的控制调料的进给方向，故选择采用导料销，无侧压装置。卸料、顶料及出件方式的选择根据工件料厚为3mm，相当于其他材料较厚，卸料力也比较大，故采用弹性卸料。导向方式的选择考虑到降低模具的经济成本和提高模具寿命，工件质量的稳定和方便模具拆装，该复合模采用一般形式的导向方式。3.6.2 标准模架的选用标准模架的选用是以凹模的外形尺寸为依据选定的，所以选择标准的模架首先要确定凹模边界的大小。凹模高度及壁厚的计算公式：凹模厚度H=Kb凹模壁厚C=1.52H2卸料装置中弹性元件的计算在日常生产中，模具卸料一般选用弹性卸料，此设计弹性元件采用弹簧.弹簧的选用原则：1.设计选用的弹簧必须满足预压力F0的要求，即F0Fxn （14）2.设计选用的弹簧必须满足最大许可压缩量H的要求H=H1+H2+Hs （15）H弹性元件的总许用压缩量，mm；H1卸料元件预压缩量，mm；H2卸料板工作行程，mm，一般取H2=t+1mm；Hs凸模或凹模的总刃磨量，mm，通常取Hs=24mm。滑动式导柱铸铁模架，模架由上，下模座和导向零件组成，它是整副模具的骨架，模具的所有零部件全部都固定在上面.并承受冲压过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上，下模合模的准确位置，由导柱，导套的导向来实验。图a为对角导柱模架。由于导柱安装在模具中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。场用于横向送料级进模或纵向送料的落料模，复合模（x轴为横向，y轴为纵向）；图b为后侧导柱模架，由于前面和左，右不受限制，送料和操作比较方便。因导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损；并且不能使用浮动模炳结构。图c为中间导柱模架，导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确。但只能在一个方向上送料。在设计较大的模具时，可选用四导柱模架，其具有滑动平稳，导向准确可靠，刚性好等优点。16 （a） （b） （c）图3.11 模架形式综合考虑之下采用图a所示的对角导柱模架。查冲压模具设计模具设计大典得模架型号为：上模58041050下模58041050图3.12 落料冲孔模装配图4 弯曲工艺设计4.1 工艺分析及方案拟定 已知：材料为saph440钢，厚度t=3mm，弯曲半径r=5mm。模具为U型弯曲模。材料分析 该工件所用材料saph440钢是常用的冲压材料，塑性较好， 适合冲压加工。 结构分析 该工件结构简单，形状单一，适合弯曲。 工件弯曲半径为 2mm，垂直于纤维。 弯曲半径的变化一般很小， 即能一次弯曲成功。该工件是一个弯曲角度为 90的弯曲件，所有尺寸精度均未标注公差。而当 r/t5 时，可以不考虑圆角半径的回弹，所以该工件符合普通弯曲的经济精度要求。 结论 该工件的弯曲工艺性良好，适合进行弯曲加工。方案确定：分析看出，该产品为单工序模，基本冲压工序为弯曲。 4.2 弯曲工艺计算弯曲力的计算 弯曲力的大小受到材料的力学性能、弯曲件形状、毛坯尺寸、弯曲半径、模具间隙、凹模圆角支点间距离、弯曲方式等多种因素的影响。因此，要从理论是非常复杂和困难的，在生产中通常采用经验公式或通过简化的理论公式来进行计算。（1）自由弯曲时的弯曲力 （16）式中： F自材料在冲压行程结束时的弯曲力，N； b 弯曲件的宽度,150mm；t 弯曲材料的厚度，1mm； r 弯曲件的内弯曲半径，5mm；为材料抗拉强度极限，根据冲压工艺模具设计表1.4.1取设计值440MPa； K为安全系数，一般取 K 1.3。 （2）校正弯曲时的弯曲力校正弯曲是在自由弯曲阶段后，进一步对贴合凸模、凹模表面的弯曲件进行挤压，其校正力比自由弯曲力大得多。由于这两个力先后作用，校正弯曲时只需计算校正弯曲力。16V形弯曲件和U形弯曲件均按下式计算 （17）式中： A为校正部分垂直投影面积，面积为 q为单位面积上的校正力，其值见表，取设计值40MP表4.1 校正弯曲时单位压力q值(Mpa) 16 材料名称材料厚度t/mm11336610铝黄铜10,15，20钢25,30钢10202030304040502030304040605070304040606080701004050608080100100120（3）压料顶件力的计算对于设置顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力（或压料力）可近似取自由弯曲力的30%80%，即 4.3 压力机公称压力的确定 （1）压力机的选用根据计算出的冲裁总压力，查冲压模具设计大典得：压力机参数为：YJ32-315液压机名称YJ32-315XCV四柱液压机地面高/mm5000型号YJ32-315XCV工作台/mm21800*1400公称压力/kN3150导轨间距离/mm/滑块行程/mm1050工作台尺寸/mm前后1600左右1400定出行程/mm500立柱中心距/mm前后1150左右1800最大开口点/mm1500机器外形尺寸/mm前后1400左右2050滑块行程/mm空程下行200电动机功率/kW22工作时12顶出行程距离/mm顶出29回程150退回100表4.2 压力机的名称及其工作参数4.4 弯曲模具结构设计 （1）凸、凹模的单面间隙Z计算 U形件弯曲模，凸模与凹模之间的间隙需要选取合适的。弯曲有色金属c=tmin+nt （18）式中，c-弯曲凸模与凹模的单面间隙，mm；t-材料厚度的基本尺寸，mm；tmin-材料厚度的最小尺寸，mm;n-间隙系数，见图图4.1 U形件弯曲凹、凸模的间隙洗漱C值（2）凸凹模横向尺寸及制造公差 弯曲模凸模与凹模的横向尺寸及制造公差与弯曲件的尺寸标注有关