芯轴托架的成形工艺与模具设计.doc

摘 要 本设计主要完成了机床中心轴托架的弯曲工艺分析和弯曲模架的设计两部分内容。 本套弯曲模具的设计流程包括弯曲件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择，以及总装图及零件图图绘制。 冲裁模的部分工作零件都已经制定了行业标准或国家标准。可以将凸模、凸模固定板、凹模块等制成标准的结构尺寸，这样可以进行统二备料，大大缩短加工周期，甚至也可以以商品的形式由专业厂生产提供。在本次设计过程中，最难的、也是最重要的工作是计算型腔的结构尺寸。在设计时，确定出首次弯曲的凸凹模形状尺寸具有突破性的意义，也是后续设计工作能够顺利进行的前提。其次，定位装置的确定也是本次设计的难点和重点之一。开始一直不能确定应使用什么样的方式定位，后来根据参考书利用导料板和挡料销进行粗定位，并且导料板固定在凸模上。关键词：模架；凸模；凹模；冲裁力；压力机 AbstractThis design main completed the central axis of bending machine bracket process analysis and bending formwork design two parts. This set of bending die design process including process analysis, bending parts process scheme determination, the model structure forms of choice, the necessary process calculation, the main parts design, presses model choice, and assembly drawing and parts drawing Desmond tutu. Punch die parts of all working parts has enacted a industry standard or national standards. The punch, can be the punch fixed board, concave module, the structure size made standards, so can undertake series two inventories, greatly shorten processing cycle, even to the goods by professional production provides the form. In the design process, the hardest and most important work is calculated cavity structure size. In the design, identified the first bending concavo-convex model shape with breakthrough significance, size is the follow-up design work can smoothly premise. Secondly, the determination of positioning device is one of the difficult and important design. started hasnt been able to determine what kind of way should be used, then according to the reference positioning using pilot stripper plate and block material sales coarse location, and guide stripper plate fixed on a convex modules.Keywords： formwork dies；the punch die cutting force press目 录1前 言11.1 冲压与冷冲模的概念、工序、分类及冲压设备的选用11.1.1.冲压与冷冲模概念11.1.2 冲压工序的分类21.1.3 冲模的分类31.1.4 冲压设备及选用41.2冲压行业现状与发张方向61.2.1 冲压业现状61.2.2 冲压行业发展趋势92 工艺分析112.1 冲压工艺性分析122.2 确定工艺方案132.3 工艺方案的比较152.4毛坯展开尺寸计算16 2.5 弯外角的计算172.6 弯内角的计算202.7 凸凹模宽度尺寸的计算212.8 排样方案及其计算222.9 各工序冲压力的计算和设备的选取232.10 制定工艺卡片263 落料冲孔复合模设计283.1 冲裁力的计算283.2 初选压力机28 3.3 凸模与凹模刃口尺寸的计算293.3.1 冲孔293.3.2 落料303.4 模架设计313.5 冲模闭合高度计算323.6 模柄333.7 压力中心的计算333.8 弹簧和橡胶的选用计算和安装343.8.1 高度计算343.8.2 受力计算353.9 定位装置364 第一次弯曲模设计384.1 模架设计384.2 冲模闭合高度计算404.3 模柄424.4 压力中心的计算424.5 凸凹模的结构设计424.6 卸料装置434.7 卸料弹簧的选择和安装464.7.1 弹簧的选择464.7.2 弹簧的安装504.8 定位装置504.8.1 挡料销的设计504.8.2 导正销的设计514.8.3 垫板的设计544.8.4 螺钉和销钉545 弯内角模具结构设计565.1 模架565.2 模柄575.3 凸凹模结构设计575.4 推件装置585.5 导正装置615.6 凹模固定板625.7 螺钉和螺销626 最终冲孔模设计646.1 冲裁力的计算646.2 初选压力机656.3 冲模间隙值的确定656.4 凸模与凹模刃口尺寸的计算656.5 模架设计666.6 冲模闭合高度计算666.7 模柄676.8 弹簧和橡胶的选用计算和安装686.9 定位装置686.9.1 导正销的设计686.9.2 螺钉和销钉707 总 结72致 谢74参考文献751前 言1.1 冲压与冷冲模的概念、工序、分类及冲压设备的选用 1.1.1 冲压与冷冲模概念冲压是一种先进的材料（金属或非金属）加工方法，它是建立在材料塑性变形基础上，利用模具和冲压设备对板料进行加工，以获得要求的零件形状、尺寸及精度。冲压模具是指在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具，由于冲压加工一般是在常温下进行的，所以冲压模具俗称冷冲模。冲压加工在批量生产中得到了广泛的应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，其特点如下： 在生产过程中，应用了自动化的机械设备及多工位自动送料装置，故生产效率高。 在冲压加工中，废料比其他加工少，且废料也可制成其他小零件，故材料的利用率高。 在冲床的简单冲击下，可得到形状复杂、强度高、精度高、一致性好的零件。 随生产量增大，零件的制造成本降低。 缩短工时，节省劳力，操作简单。压力机的闭合高度是指滑块在下止点，滑块底面到工作台上平面（即垫板下平面）之间的距离。压力机的闭合高度可通过调节连杆长度在一定范围内变化。当连杆调至最短（对偏心压力机的行程应调到最小），滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机的最大闭合高度；当连杆调至最长（对偏心压力机的行程应调到最大），滑块处于下止点，滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机的最小闭合高度。 冲压加工所使用的模具是技术密集型产品，精度高、成本高（占产品成本的1030）。所以只有生产批量大时，冲压加工的优点才能充分体现。 1.1.2 冲压工序的分类冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用各工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。 分离工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序包括落料、冲孔、剪切、切断、切槽、切口、切边等几大类，这是以被加工材料的形态及受力状态为划分依据的。分离工序所加工的板料可以是平面的也可以是立体的，当然也可以加工型材、棒材、管材等。其所用的冲模可通称为冲裁模。其中有代表性的为落料模、冲孔模、切边模以及包含多道工序的复合模和连续模。落料模通常用来在平板上封闭冲裁出所需的零件。冲孔模通常用来在零件上封闭冲除多余的材料，得到所需要的孔。切边模通常用来在毛坯或零件上冲去多余的边料。其余分离工序包括有不同个数的冲裁面，均不封闭。 成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未超出抗拉强度极限，使板料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。广义成形工序指利用永久变形的固态板料制成所需形状和尺寸的制件加工。广义成形除包含狭义成形所包含的内容以外还包括其他压力加工工序，如锻造、轧制、锻压、挤压等。狭义成形是指保持作为毛坯的板料状态而改变其外观的加工。狭义成形通常包括拉深、胀形、翻边、扩口、缩口等工序，弯曲也可以划为成形的一种。1.1.3 冲模的分类冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类： 根据工艺性质分类 冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件模具。 拉伸模 是把板坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 成型模 是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 根据工序组合程度分类 单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道以上冲压工序的模具。1.1.4 冲压设备及选用 常用冲压设备冲压设备属锻压机械。常见冷冲压设备有机械压力机和液压机。冲压设备分类：机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式；按滑块个数可分为单动、双动和多动；按床身结构形式可分为开式（C型床身）和闭式（II型床身）；按自动化程度可分为普通压力机和告诉压力机等。而液压机按工作介质可分为油压机和水压机。 冲压设备的选用1） 压力机类型的选择 中、小型冲压件 选用开式机械压力机； 大、中型冲压件 选用双柱闭式机械压力机； 导板模或要求导套不离开导柱的模具 选用偏心压力机； 大量生产的冲压件 选用高速压力机或多工位自动压力机； 校平、整形和高温挤压工序 选用摩擦压力机； 薄板冲裁、精密冲裁 选用刚度高的精密压力机； 大型、形状复杂的拉深件 选用双动或三动压力机； 小批量生产中的大型厚板件的成形工序 多采用液压压力机。2）压力机规格的选择 公称压力压力机滑块下滑过程中的冲击力就是压力机的压力。压力的大小随滑块下滑的位置不同，也就是随曲柄旋转的角度不同而不同。 滑块行程长度 滑块行程长度是指曲柄旋转一周滑块所移动的距离，其值为曲柄半径的两倍。选择压力机时，滑块行程长度应保证毛坯能顺利地放入模具和冲压件梦顺利地从模具中取出。特别是成形拉深件和弯曲件应使滑块行程长度大于制件高度的2.53.0倍。 行程次数 行程次数即滑块每分钟冲击次数。应根据材料的变形要求和生产率来考虑。 工作台面尺寸 工作台面长、宽尺寸应大于模具下模座尺寸，并每边留出60100，以便于安装固定模具用的螺栓、垫铁和压板。当制件或废料需下落时，工作台面孔尺寸必须大于下落件尺寸。对有弹顶装置的模具，工作台面孔尺寸还应大于下弹顶装置的外形尺寸。 滑块模柄孔尺寸 模柄孔直径要与模柄直径相符，模柄孔的深度应大于模柄的长度。 闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块在下止点，滑块底面到工作台上平面（即垫板下平面）之间的距离。压力机的闭合高度可通过调节连杆长度在一定范围内变化。当连杆调至最短（对偏心压力机的行程应调到最小），滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机的最大闭合高度；当连杆调至最长（对偏心压力机的行程应调到最大），滑块处于下止点，滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机的最小闭合高度。 电动机功率的选择 必须保证压力机的电动功率大于冲压时所需要的功率。1.2冲压行业现状与发张方向 1.2.1 冲压业现状 冲压行业场频结构的现状按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为10大类，其中，冲压模具占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占50左右。我国冲模大多为简单模、单工序模和复合模等，精冲模、精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命可达到1亿次以上，精度达到35，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次，精度达到23相比，处于20世纪80年代中期国际先进水平。 冲压行业技术结构现状及国内外冲模CAD/CAM发展现状目前，我国冲压模具工业技术水平参差不齐，分布差异性较大。从总体上来讲，与发达工业国家先进水平相比，还有较大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。冲模CAD/CAM系统的发展是随着CAD/CAM技术以及现代设计理论与方法的发展而不断发展的，从最初以二维图形技术为基础的系统发展到了目前的以三维图形技术及特征构形为主要特点的阶段。 国外冲模CAD/CAM的发展概况 国外于20世纪60年代末开始模具CAD/CAM研究，20世纪70年代已投入生产使用。如美国的公司于1973年研制成功计算机辅助设计级进模的PDDC系统。该系统包括产品图形于材料特性的输入；在输入的基础上，再进行模具结构类型选择、凹模排样、凸模和其他嵌件设计，最后绘制模具总装图和零件图及NC编程。汽车覆盖件模具CAD/CAM的研究在世界各大汽车公司均取得成效。其中日本丰田汽车公司于1965年将数控技术用于模具加工，1980年开始采用模具CAD/CAM系统。该系统包括NTDFE和CADEETT两个设计软件及加工凸凹模的TINCA软件，可完成车身外形设计、车身结构设计、冲模CAD、主模型及冲模加工、夹具加工等。冲模CAD主要应用三维几何构形与图形变换的功能，其中有关工艺成型性能的评价，应用有限元分析方法和几何模拟方法。该系统投入使用后。可使覆盖件成型模的设计与加工时间缩短50%。美国通用汽车公司、福特汽车公司和英国PSF公司均已建立覆盖件拉延成型模CAD/CAM系统，特别是福特汽车公司在覆盖件塑性成形方面取得很大成就，应用大应变弹塑性有限元方法，模拟覆盖件的成型过程，预测其中的应力、应变分布，失稳破裂及回弹的计算等。 国内冲模CAD发展概况由于我国计算机技术发展较晚，于20世纪80年代才开始模具CAD/CAM的研究。到目前为止，先后通过国家有关部门鉴定的有：1984年华中科技大学建成的精冲模CAD/CAM系统，1985年机电研究院建成的冲裁模CAD/CAM系统。1986华中科技大学、上海交通大学建成的冲裁模CAD/CAM系统，随后相继又有西安交通大学、华中科技大学、上海交通大学等开展了拉延模、弯曲级进模CAD/CAM以及精冲级进模CAD/CAM的研究。从20世纪90年代中期开始，华中科技大学模具技术国家重点实验室在深入分析级进模设计特点的基础上，将基于特征的特征的设计方法应用于级进模CAD/CAM系统的开发上，于1999年在Auto CAD软件平台上建成了基于基于特征的级进模CAD/CAM集成系统（HMJC系统）。系统共分：钣金零件的特征造型，基于特征的冲压工艺设计（条料排样），模具结构及零件设计，级进模标准设件和典型结构建库工具，线切割自动编程共5大模块。其中，钣金零件的特征造型模块主要用于将钣金零件的产品信息输入计算机，建立钣金零件的特征模型，为后续的工艺及模块结构设计提供信息。基于特征的冲压工艺设计模块可实现钣金零件自动展开、毛坯排样及冲压工序设计、工位布置、工艺参数设计等。由于在冲压工艺设计时需考虑众多因素，所以该模块提供进行交互设计的各种操作命令，以便用户快速确定设计结果。模具结构及零件设计模块则为用户提供设计模具总装结构及模具零件的相关功能，使用户可方便的设计出级进模，并输出符合用户要求的总装图与模具零件图。级进模标准件和典型结构建库工具用于建立用户的标准件库和典型结构库，它面向用户开放，可按需要进行添加删除和修改。缺乏技术素质较高的冲压模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的812。此外，技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要。1.2.2 冲压行业发展趋势随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产证呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密、更新换代速度快的变化特点，冲压模具证向高效、精密、长寿命、大型化方面发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正从手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助世纪（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。它包括： 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展 模具软件集成化 模具设计、分析及制造的三维化 模具软件应用的网络化趋势 模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展 模具检测设备日益精密、高效 数控电火花加工机床 高速铣削加工（HSM） 快速经济制模技术 快速原型制造技术（RPM） 表面成形制模技术 浇铸成形制模技术 冷挤压及超塑成型制模技术 无模多点成形技术 KEVRON钢带冲裁制造技术 模具毛坯快速制造技术 其他方面技术2 工艺分析加工工艺的确定需要考虑多种因素，最重要的是要兼顾质量与效率。下面将对托架的加工工艺选择做详细阐述。 图2-1所示为在机械产品中使用较广泛的芯轴托架，采用冲压生产。该零件中心孔中装有芯轴，该零件使用材料为08冷轧钢板，料厚1.5，工件表面不允许有严重划痕，孔不允许变形。 图2-1 工件图2.1 冲压工艺性分析该工件上的10孔内装有心轴，且孔的边与弯曲中心的距离为6大于1.0t（1.5），弯曲时不会引起孔变形，因此10孔可以在压弯前冲出，冲出的10孔可以做后续工序定位孔用。托架上45的孔是与机身联接的紧固孔，为了保证装配要求，对5个孔提出了精度要求（IT9）,要求孔不能有变形，而45孔的边缘与弯曲中心距离为1.5，等于1.5t，弯曲时容易发生孔变形，故应在弯曲后冲出。本设计只考虑工件的弯曲。弯曲件的工艺性主要考虑以下几个方面。（1） 弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不宜过大和过小。过大因受回弹的影响，弯曲件的精度不宜保证；过小时会产生拉裂。弯曲半径应大于材料的许可最小半径，否则应采用多次弯曲并增加中间退火的的工艺，或者是先在弯曲角内侧压槽后再进行弯曲。（2）直边高度保证弯曲件直边平直的直边高度H不应小于2t(t为弯曲件厚度)，否则需先压槽或加高直边（弯曲后再切掉），如图2-2所示。（3） 孔边距如果弯曲毛坯上有预先冲制的孔，为使孔不发生变化，必需使孔置于变形区之外，即孔边距L（图2-3）应符合以下关系。 当弯曲件厚度t1.5）,中心孔10孔边距为6（1.5）,均满足要求。 （4）形状与尺寸的对成性弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称，高度也不应相差太大。当冲压不对称弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具时应考虑增设压料板、定位销等定位零件。如图2-1所示，本次设计的工件形状完全对称。（5）部分边缘弯曲当局部弯曲某一段边缘时，为了防止在交界处由于应力集中而产生断裂，可预先冲裁卸荷孔或切槽，也可以将弯曲线移动一段距离，以远离尺寸突变处。2.2 确定工艺方案根据给出的工件结构进行详细分析得出：冲压该零件所需的基本孔为冲孔、落料及弯曲，其弯曲工艺方案有三种，因此，冲压工艺方案可以有以下几种。方案一：首先为冲孔（10）和落料的复合，然后为弯曲外部两角并使中间预弯45，然后弯曲中间两角，最后冲4个孔（5），弯曲部分如图2-4所示。方案二：首先为冲孔（10）和落料的复合（同方案一），然后弯外部两角，然后压弯中间两角，最后冲4个孔（5，同方案一），如图2-5所示。 图2-4 方案一工件变形路线图 图2-5 方案二工件变形路线图方案三：首先冲孔（10）和落料的复合（同方案一）直接压弯四角，最后冲4个孔（5，同方案一）如图2-6所示图2-6 方案三工件变形路线图方案四：冲孔（10），切断，弯外角，再弯内角，最后冲4个5孔（同方案一）。方案五：冲孔（10），切断，弯四角，冲4个5孔（同方案一）方案六：全部工序合并，采用带料级进冲压成形。2.3 工艺方案的比较 综合运用弯曲模成型原理和模具设计技术对上述六个方案进行比较，可以得出如下结论。 方案一的优点是：模具结构简单，寿命长，模具的制造周期短；工件的回弹容易控制，尺寸和形状准确，表面质量高；除工序一外，各工序都能用10mm孔和一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合，操作也比较方便。缺点是：工序分散，所用模具、压力机和操作人员较多，工作量较大。 方案二和方案一相比，零件的回弹难以控制，尺寸和形状不明确，且同样存在工序分散、劳动量大、占用设备的缺点。 方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但是模具寿命低，工件表面有划伤，厚度变薄，回弹不易控制，尺寸的控制不够精确。 方案四的成形过程本质与方案三相似。 方案五本质上业也与方案三相同，只是采用了结构比较复杂的级进复合模。 方案六的特点是采用高度集中的连续模完成方案一中分散的各工序。其生产率很高，但模具结构复杂，安装、调试、维修比较困难，制造周期长。通过比较可以得出，当进行小批量生产时宜选择方案一。但是进行大量生产时应采用方案六，即级进模生产的方式。本次设计针对单件、小批量生产，故综合各种因素，采用方案一。2.4毛坯展开尺寸计算 首先根据工件结构图进行毛坯展开尺寸的计算，工件尺寸如图2-7所示由参考文献1式（4-23）可得 式中 L-弯曲件毛坯总长度，; -各段直线部分长度，; -各段圆弧部分弯曲中心角，（） ; -各段圆弧部分弯曲半径，;-各段圆弧部分中性层位移系数。有参考文献1中表4-6可知 x=0.3故 考虑到弯曲时板料纤维的伸长，实际毛坯取L=103。图2-7 工件尺寸2.5 弯外角的计算 按照工艺方案一，首先应弯两45外角，故对其进行工艺计算。 凸模圆角半径：,大于其最小圆角半径，则。 由参考文献1圆角半径选用原则可知，t=1.52时，故取 弯曲件凹模深度L0的计算如图2-8所示 凹模深度L0要适当。若L0过小，则弯曲件两端的自由部分长，回弹大且不平直；如果L0过大，则凹模用料过多，且需要较大行程的冲床。因此，L0的大小要根据弯曲件的要求确定。如弯曲件直边的平直度要求高且冲床行程足够大时，可采用较大的凹模深度。弯曲时，弯曲件全部被压入凹模中。图2-8 首次弯曲尺寸通过粗略的几何计算可得 考虑到下一次弯曲会是工件变薄伸长，故取21。此时由于内角的弯曲角度不大，故凸凹模的圆角半径粗略设为r凸=10mm，。如果弯曲零件的角度不等于90时，凸凹模的尺寸差值与角度有一正切关系，其尺寸为 式中 -正切差值， 。此处，=0.621。此x对以后的凸凹模建模有用。由于V形零件弯曲时，凸模与凹模之间的间隙是靠调整压力机的闭合高 度来控制的，因此不需要在设计制造模具时确定间隙。 图2-9 弯外角计算示意图2.6 弯内角的计算 与弯角的工艺分析计算相同，弯内角的工艺计算如下：大于其最小圆角半径，则。由参考文献1凸凹模的圆角半径选取规则，t=1.52时，故取 由参考文献1表4-15可知，凹模深度。由参考文献1关于V形和U形弯曲凸凹模间隙论述知：于V形件弯曲时，凹凸模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。但在模具设计中，必须考虑到模具闭合时使模具工作部分与工件能紧密贴合，以保证弯曲质量。对于U形件弯曲，必须合理确定凸、凹模之间的间隙，间隙过大则回弹大，工件的形状和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具寿命。U形件凸、凹模的单面间隙值一般可按下式计算：式中 -弯曲件凸、凹模单边间隙； -工件材料厚度； -材料厚度的正偏差； -间隙系数，可查参考文献1表4-16。=1.5，设材料厚度无偏差，则=0，=0.05，可知2.7 凸凹模宽度尺寸的计算一般原则是：工件标注外形尺寸是，模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上。反之，工件标注内形尺寸是，模具以凸模为基准件，间隙取在凹模上。 落料件尺寸的基本计算公式为尺寸106，可查得凸、凹模最小间隙=0.246，最大间隙=0.360，凸模制造公差，凹模制造公差。将以上各值代入校验是否成立，经校验，不等式成立，所以可按上式计算工作零件刃口尺寸。即 冲孔基本公式为式中 -弯曲件宽度的最小尺寸； -凸模宽度； -凹模宽度； -弯曲件宽的尺寸公差； -凸凹模制造公差，按IT6IT8级公差选取。 查参考文献8制造公差表，GB/T 1804, =0.21。查参考文献8标准公差IT值表，选取凸凹模的制造偏差IT8，则=0.033，有 2.8 排样方案及其计算为了保证零件的精确，条料的强度和刚度便于手工送料，采用单排有废料排样，据参考文献1表3-9 选用无侧压装置 表查得 =1.5 =0.5 =0.5条料宽度： 式中 -条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； -侧搭边值，见参考文献1表3-9； -条料宽度的单向（负向）偏差，见参考文献1表3-10； -导料板与最宽条料之间的间隙，见参考文献1表3-12。步距：选择板料规格为：900mm1800先将板料剪切成17张900105.88的条料，再利用此条料进行冲裁，通过公式可计算出此条料可冲裁的工件数n1=28.82个，即可冲裁28个工件。则在整个板料上可冲裁的工件为材料的利用率为可见此种排法的材料利用率很高，方案可行。2.9 各工序冲压力的计算和设备的选取 由于本设计着重弯曲的设计计算，故对落料和冲孔工序以及冲4个5mm孔的工序不作讨论，只讨论两个弯曲工序。 弯45角 最大自由弯曲力为式中 -冲压行程结束时，不经受校正时的自由弯曲力，；-与弯曲形式有关的系数，对于V形件C取0.6，对于U形件C取0.7； -弯曲件的宽度，； -内圆弯曲半径（等于凸模圆角半径），； -弯曲件的厚度，； -材料强度极限，； -安全系数，一般取1.3。其中，08钢，=300，C取0.6，=1.3，=30，=1.5，=1.5，则校正力计算公式为式中 -校正力，； -单位面积上的校正力，其值见参考文献1表4-9； -弯曲件被校正部分的投影面积，。其中:取=90，则 顶件力的计算公式为系数取为0.5，则 根据和得。 查参考文献3开式可倾工作台压力机主要参数表6-2，选用压力机型号为JH23-25，其标称压力250。 弯内角 最大自由弯曲力计算公式为 其中，取0.7, =1.3, =30,=1.5,=1.5,=300则 校正力的公式为 其中取=90，则 顶件力的计算公式为系数取为0.5，则根据和得。查参考文献3开式可倾工作台压力机主要参数表6-2，选用压力机型号为J23-16F，其标称压力160。 2.10 制定工艺卡片 图2-10 工艺卡片3 落料冲孔复合模设计3.1 冲裁力的计算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的，通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。由参考文献1可知，用平刃口模具冲裁时，冲裁作为纯剪切进行计算，其冲裁力F为式中 -冲裁力，； -系数，一般取1.3； -冲裁周边长度，； -材料厚度，； -材料抗剪强度，。卸料力 推件力 式中 -中心孔直径，； -零件长，； -零件宽，；-冲裁力，； 、-卸料力、推件力系数； -同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。查参考文献1表3-14得，=0.05，=0.55, =1采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时3.2 初选压力机 查参考文献3表6-2选用开式双柱可倾压力机，初选压力机型号规格为JH23-25，其标称压力为250。 3.3 凸模与凹模刃口尺寸的计算凸凹模刃口尺寸的计算可选用分开加工的计算方法。3.3.1 冲孔该工序属于无特殊要求的一般冲孔件，查参考文献1表3-3得=0.04, =0.06 则由公差查得 5+0.030 取磨损系数=0.75.设凸凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则 凸模尺寸 凹模尺寸其中为工件公差。校核式中 ，-冲孔凸、凹模基本尺寸，； -凸、凹模最小初始双面间隙，； ，-凸、凹模制造公差。满足间隙公差条件。3.3.2 落料 该工序尺寸的计算，落料模应先确定凹模刃口尺寸，其基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸再减小凸模刃口尺寸以保证最小合理间隙。查参考文献1表3-3得=0.04, =0.06则有公差查得为IT14级为IT14级 取 x=0.75 凸模尺寸 凹模尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸式中 ， -落料凸、凹模基本尺寸，； -落料件最大极限尺寸，； -凸、凹模最小初始双面间隙，； -磨损系数。3.4 模架设计根据以模架包括上模座 下模座 导柱和导套，因为凸凹模及其固定板和垫板，是通过螺钉、销钉等与上模座 下模座连接在一起的，模架是模具和压力机的连接件。所以模架具有重要作用。因此，对于精度要求较高 生产量大的冲压件，必须使用带有带有模架的模具。重要的模具如复合模，连续模冲裁模等都必须树勇模架。成形模则要根据制件精度，模具间隙大小，压力机导向精度等情况考虑是否需要模架。 选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，在长度、宽度上都应该比凹模大30-40，模板厚度一般等于凹模厚度的1.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系。冲压机模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机得最大装模高。通常小型冲模常采用后侧式 对角式或者对称式的导柱型模具。四角模架主要使用于精度要求高的冲压和大型冲压件。根据以上原则选用后侧式导柱模架上原则选用后侧式导柱模架查参考文献2表22.4-3续模架尺寸：L=250，B=125 ，H=190225级精度的后侧导柱模架型号为: 模架250100190235） GBT 2851.3后侧导柱上模座型号为： 25012545 GB/T2855.5后侧导柱下模座型号为： 25012555 GB/T2855.6导套型号为： 259038 GBT2861.6导柱型号为： 25180 A25h5180 GBT2861.13.5 冲模闭合高度计算冲模的闭合高度，是指冲模处于闭合状态（工作行程最低点）时，上模板的上平面至下模板的下平面的高度。冲模设计时，必需使冲模的闭合高度和压力机的闭合高度相适应，通常应满足式中 -压力机的最大闭合高 度，；-压力机的最小闭合高 度，；-冲模的闭合高度，。 在冲模结构中，计算冲模的闭合高度时，要区分两类不同的冲模： 对于冲裁累冲模不需要考虑冲裁料厚（与料厚无关），但要考虑刃口进入量。 式中 -冲模的闭合厚度； -制件的料厚； 下模板的厚度； 上模板的厚度； 凸模的高度； 凹模的高度。由前面所选的压力机的规格为JH23-25，标称压力250。由参考文献3开式可倾工作台压力机主要参数表可知，压力机的最大闭合高度=220最小闭合高度=160 所选冲模闭合高度H=210，在190225范围之内，满足3.6 模柄模柄对于中小型模具用于固定上模，冲模的上模则通过柄安装在冲压滑块上。常用的有：压入式模柄， 旋入式模柄，螺钉固定式模柄等，模柄一般用Q235-A或45钢制成。直径大小必须根据选定压力机孔直径大小相应确定。 本次设计采用标准的压入式模柄，因压力机为JH23-25 查参考文献2表22.5-24，选取模柄尺寸3288 GBT7346.1-1994 3.7 压力中心的计算 冲压力的合力的作用点称为冲模的压力中心。冲模的压力中心应与压力机滑块中心重合，否则会产生偏斜，导致模具和压力机急剧磨损。 对于简单形状冲裁及形状简单而对称的工件如圆形 正多边形 矩形等。其冲裁时的压力中心，即工件的几何中心。现在设计的工件为对称形式，压力中心就在10上。故不需考虑不规则形状冲裁的压力中心的求法，确定了压力中心之后，在进行模具的装配时，必须使用模柄和压力中心在一条直线上，这样才不会产生弯矩，使模具磨损。3.8 弹簧和橡胶的选用计算和安装卸料用弹性元件有弹簧、橡胶及气垫，他们的压力特性不相同，要根据需要选用。弹簧压力随行程增加而增加，呈一定线性增长。橡胶的压力和行程呈曲线式增长，气垫的压力在行程中基本不变，所以采用气垫最为理想。但目前国内小型压力机中安装气垫的较少，常采用的弹性元件仍是弹簧和橡胶。 与弹簧相比，橡胶的刚度要大些，因此对要求卸料力较大、行程较小的模具，选择橡胶较好；反之则选择弹簧。通过分析对比，本设计中选择橡胶作为弹性元件。冲模上采用橡胶作弹性元件时，需对橡胶的高度和受力状况进行计算。3.8.1 高度计算橡胶的高度按下式计算：式中 -橡胶高度，； -工作行程，或橡胶在工作时的压缩比，； -橡胶预压量，%； -工作行程末的橡胶压缩量，%。对于普通橡胶，可取=10%15%，45%。对于聚氨酯橡胶，=5%10%，=10%35%。硬度越高，和都应减小。按上式计算出的橡胶高度，还需按下式复核：式中 -橡胶外径，。如过小，可适当放大，若过大，可将橡胶垫分成数块，以免失稳弯曲。3.8.2 受力计算 橡胶受压时应力和应变的关系，可用弹性模量来表示，即或 式中 -弹性模量，； -压力，； -承压面积，； -压缩应变，%。橡胶的弹性模量，是随材料牌号、应变量和形状系数K而变化的。形状系数是橡胶承压面积