毕业设计（论文）-加固板冲压模具设计.doc

毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 学 院： 专 业： 数控加工与模具设计 题 目： 加固板冲压模具设计 指导者： 评阅者： 2014 年 5 月 南 京南京工程学院毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）中文摘要加固板冲压模具设计从改革开放以来，在国家产业政策的正确引导下，经过不断地努力，我国的经济发展不断在上升，人们的生活需求也越来越多样化，从而带动了我国冲压模具的设计水平与制造能力，也发展和提高了各模具企业在现代设计制造技术方面的水平。本次毕业设计的内容是加固板冲压模具设计，设计完全是按照冲压模具设计应有的过程和学院具体要求进行的。首先，对模具所需材料进行选择，并对材料性能进行分析是否能达到本次设计的要求；其次，对模具整体进行工艺分析和设计，运用CAD软件对模具和所需零件进行了绘制；最后，通过UG软件对该模具绘画三维图，并完善本次设计达到设计要求。通过本次毕业设计，对冲压模具这个行业有了更多的认识，加深了冲压模具设计的思路，并对以往的知识进行了有效的回顾，提高了个人的能力和水平。关键词：冲压；现代设计制造技术；模具设计；工艺分析；三维图毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Reinforcement Plate Stamping Mould Design Abstract:Since reform and opening up, under the correct guidance of national industrial policy, through constantly efforts, the economic development of our country constantly on the rise, peoples life demand is becoming more and more diversified, thus promote the stamping mold design level and manufacturing capacity in China, also the development and improve the mold enterprise in modern design and manufacturing technology level.The content of this graduation design is the reinforcement plate stamping die design, the design is completely according to the stamping die design institute of due process and the specific requirements. First, to choice of materials needed to mold, and analyze the material performance can meet the design requirements; Second, the analysis and design of die whole technology, using CAD software to the mold and the required parts to the drawing; Finally, by UG software for the die drawing 3 d drawing, and improve the design to meet the design requirements.Through the graduation design of stamping die in this industry have more understanding, deepened the stamping die design train of thought, and a review of the previous knowledge to carry on the effective, improve the ability and level of the individual.Keywords:Stamping；Mold design；Technology analysis；The three dimensional figure II南京工程学院毕业设计说明书（论文）目 录前 言4第一章 绪论5第二章 加固板冲孔落料复合模设计62.1概述62.2设计任务62.3加固板冲压工艺性分析72.4确定加工工艺方案72.4.1计算毛坯尺寸72.4.2冲压工序和工艺方案的选择82.4.3 确定排样方式92.5冲裁工艺性分析及间隙的选择92.5.1冲裁间隙的概述与分类92.5.2冲裁间隙对冲裁件的影响102.5.3 间隙对尺寸精度的影响102.5.4 间隙对冲裁力的影响102.5.5 间隙对模具寿命的影响102.5.6 确定合理间隙的理论依据112.5.7合理间隙的选择112.6 冲裁工艺力的计算及压力机的选择112.6.1冲裁力的计算112.6.2降低冲裁力的方法122.6.3落料冲裁力的计算122.6.4冲孔力的计算122.6.5顶件力、卸料力、推件力的计算122.6.6压力机的选择132.7 冲孔落料复合模的设计152.7.1落料凹模152.7.2凹模厚度计算152.7.3凸、凹模的尺寸计算152.8冲孔落料复合模模架的选择182.9 固定板的选用192.10 垫板的选用：与固定板相类似192.11卸料装置和卸料弹性元件的选择192.12模具的动作过程20第三章 加固板弯曲模设计213.1 弯曲的概述213.2 加固板弯曲模工艺分析213.3首次弯曲模工作部分结构参数的设计223.3.1凸、凹模的间隙223.3.2 凸模、凹模圆角半径和凹模深度的计算223.3.3凹模深度233.3.4凹模深度要适当233.3.5凸、凹模的宽度尺寸计算与设计243.4 首次弯曲中弯曲模压力机的选择253.4.1 弯曲力的计算2534.2 校正弯曲力的计算263.4.3顶件力和压料力的计算：263.4.4 弯曲压力机的选择263.5首次弯曲模中定位装置273.6首次弯曲中卸料和推件装置的确定273.7首次弯曲模模架的选择273.8加固板首次弯曲模具装配图273.9二次弯曲模的设计283.9.1二次弯曲模中凸、凹模的尺寸及弯曲时所需力的计算283.9.2定位装置的确定和模具的运动过程30结 论31参考文献32致 谢33前 言毕业设计是大学的最后一个重要环节，是对上大学以来所学知识的综合运用。是我们对以前所学的理论知识和技能的一次综合性测试。本次设计的课题是加固板冲压模具设计。对冲压模具而言，我国考古发现早在2000多年前就用于制造铜器，证明了中国古代冲压模具方面的成就在世界领先。虽然如此，我国目前冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。而模具是制造工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备，采用模具生产制品及零件，具有生产效率高，节约材料，成本低廉，质量优越等一系列优点，是现代工业生产的重要手段和主要发展方向。在此次设计中，主要用到所学的冲压模具设计，以及机械设计和数控加工等方面的知识。主要讲述了一副冲压模具的一般流程，即冲压加工的分析、压力机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、冲压模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括冲压工艺的分析及模具设计，模具工作部分结构参数的确定、工件排样布局等，模具工作零件的结构设计，定位装置的设计，卸料和推件装置的设计，模架的选择等。通过本次毕业设计，使我更加了解和认识了模具设计和加工的含义，更懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的问题，这为我以后从事模具方面的职业打下了良好的基础。本次毕业设计得到了老师和同学许多的帮助，特别是指导老师的悉心指导，在此表示感谢！由于实践经验的不足和知识方面的缺乏，且制造水平有限，设计时间仓促等，在此次设计过程中难免有出现错误和不妥之处，恳请各位老师和同学批评指导为谢。第一章 绪论根据考古发现，早在好几千年前，我国已有冲压模具被用于制造各种铜器，这证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。 我国模具CAD/CAM技术的发展已有30多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。同时，一汽汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。目前，已有大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量国外系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，还引进了AutoCAD、CATIA等软件。这些软件的进入使国内汽车覆盖件模具生产企业得到了很大的技术提高。甚至多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。 根据国内和国际模具市场的发展状况，以及未来我国的模具行业做出调整后，将呈现出八大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是冲压模具在模具领域中的比重将逐渐提高；五是模具标准化和标准件的应用将日渐广泛；六是快速经济模具的前景十分广阔；七是压铸模具的比例将不断提高；八是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大。这就是我国模具行业未来的发展趋势。第二章 加固板冲孔落料复合模设计2.1概述冲压工艺是通过模具对毛坯施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的工件的加工方法。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状. 尺寸和性能的零件。冲压通常在冷态下进行，因此也称为冷冲压。板材冲压具有下列特点：1.材料利用率高；2.可加工薄壁、形状复杂的零件；3.冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性好；4.能获得质量轻而强度高、钢性好的零件；5.生产率高，操作简单，容易实现机械化和自动化。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。板材冲压常用的金属材料有低碳钢、铜、铝、镁合金及高塑性的合金钢等。冲压成型工艺在汽车，电机，仪器等各种民用轻工产品以及航空和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。2.2设计任务设计零件名称：加固板 冲裁件的精度：IT12 材料：08钢板 厚度：4mm 生产批量：小批量生产 要求编制工艺方案。 图2.1加固板零件图2.3加固板冲压工艺性分析该零件为加固板，材料较厚，其主要作用是增加牢固强度。零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件公差等级为IT12，壁部圆角半径r4，材料厚度为4，则相对圆角半径r/t为1，大于最小弯曲半径值，因此可以弯曲成形。的两个小孔和一个同在一个平面上，孔距有位置要求，孔径的公差等级为IT12，圆孔精度一般，弯曲角为90度，无公差要求。通过工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属批量生产，因此可以用冲压方法生产。2.4确定加工工艺方案2.4.1计算毛坯尺寸该零件的毛坯展开直边尺寸可按下式计算： 2-1上式中非弯曲边的尺寸为a()弯曲后除圆角后的单边尺寸为b()内壁和外壁圆弧的中间直径为d()，为直边尺寸，由图2-3可知: 将这些数值代入，得毛坯长宽方向的计算尺寸 2-2 2-3考虑到弯曲时板料纤维的伸长，经过试压修正，实际毛坯尺寸取；，同理，可计算出其他部位尺寸，最后得出如图2-3所示的弯曲毛坯的形状和尺寸。2.4.2冲压工序和工艺方案的选择冲压该零件，需要的基本工序有：（a）落料；（b）冲孔；（c）首次弯曲成形；（d）二次弯曲成形。根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案。方案一：落料首次弯曲二次弯曲冲孔。方案二：冲孔落料首次弯曲二次弯曲。方案三：冲孔，落料（连续模）首次弯曲二次弯曲。方案四：冲孔，落料（复合模）首次弯曲二次弯曲。对以上三种方案进行比较，可以看出：方案一：全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，缺点是成形后冲孔，模具结构复杂，刃磨和修理比较困难，上、下料操作也不方便。方案二：单工序模，先冲孔再落料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或单件生产，生产率较低，且多了一模具，生产周期长。方案三：从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也较方便。但是连续模的结构复杂，对制造精度的要求高，制造成本高。方案四：落料和冲孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，而且有利于降低零件的生产成本，可以提高生产效率。通过以上的方案分析，选用方案四比较合理。2.4.3 确定排样方式1.排样的意义冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能降低材料消耗。大批量生产时，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、模具结构与寿命、生产率、冲裁质量、生产操作方便与安全等。2排样方式的确定毛坯形状和尺寸较大，为便于手工送料，选用单排冲压，为满足材料利用率最高而不浪费材料的原则，为此选择直排，如下图所示：图2.2 排样方式2.5冲裁工艺性分析及间隙的选择冲裁件的工艺性分析是指冲裁件对冲裁的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理对冲裁件的质量、模具的寿命和生产率有很大影响。 2.5.1冲裁间隙的概述与分类冲裁间隙是指凸、凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分。根据冲裁件尺寸精度、剪切质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料冲裁间隙分成三类，分别是小间隙、中等间和隙大间隙。2.5.2冲裁间隙对冲裁件的影响1.间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下将产生二次剪切，继而被挤入凹模。这样，制件端面中部留下撕裂面，而两头出现光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽长单易去除，只要中间撕裂不是很深，仍可用。2间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉伸应力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代减小，圆角与断裂都增大，毛刺大而厚，难去除。所以随着间隙的增大，制件的断裂面的倾斜度的增大，毛刺增高。2.5.3 间隙对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公差尺寸的差值。这个差值包含两个方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。其中凸、凹模间隙是影响凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。当凸、凹模的间隙较大时，材料所受拉伸作用增大。冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。此时穹弯的弹性恢复方向与其相反，鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小。在间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径减小。2.5.4 间隙对冲裁力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。但是继续增大间隙时，会因从凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力减小。由于间隙的增大，使冲裁件的光亮面变小，落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力也随之减小。但是，间隙继续增大时，因为毛刺增大，引起卸料力、顶件力也迅速增大。2.5.5 间隙对模具寿命的影响冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示。冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、变形、崩刃和凹模刃口涨裂四种。间隙增大时可使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小；但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具磨损，一般间隙为（10%-15%）t时磨损最小模具寿命较高。间隙小时，落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大。2.5.6 确定合理间隙的理论依据由以上分析可见，凸、凹模对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。因此，在设计和制造模具时有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。生产中常选用一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大合理间隙。设计与制造新模具时采用最小合理间隙值。 确定合理间隙的理论根据是以凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据。可以计算得到合理间隙值，计算公式如下： Z=2t(1- )tan 2-4由上式可看出，间隙z与材料厚度t、相对切入深度/t及破裂角有关。对硬而脆的材料， /t有较小值时，则合理间隙值较大。对软而韧的材料，/t有较大值，则合理间隙值较小。板厚越大，合理间隙越大。由于理论计算在生产中不便使用，故目前广泛使用的是经验数据。2.5.7合理间隙的选择间隙的选择可以按照如下原则：对于断面垂直度与尺寸公差要求较高的工件，选择较小的合理间隙值。这时冲裁力与模具寿命作为次要因素来考虑。对于断面垂直度与尺寸公差要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，采用较大的合理间隙值。 2.6 冲裁工艺力的计算及压力机的选择2.6.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具强度。压力机的公称压力必须大于冲裁力。一般平刃口模具冲裁时，冲裁力可按下式计算： 2-5P-冲裁力，N； F-冲切断面积,；L-冲裁周边长度，； t-材料厚度，；-材料抗剪强度，；安全系数,一般取K1.3，考虑到模具刃口的磨损,凸凹模间隙的波动,材料机械性能的变化,材料厚度及偏差等因素,08钢的抗剪强度为210300Mpa，则取=260Mpa。2.6.2降低冲裁力的方法在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力较大。如果超过现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力，主要有斜刃模具冲裁、阶梯模具冲裁和加热模具冲裁几种方法。本次设计采用斜刃模具冲裁以降低冲裁力。2.6.3落料冲裁力的计算模具冲裁时，落料力和推件力:公式： 2-6将加固板毛坯的周长，厚度以及08钢材料的抗剪强度=260代入上式，得设同时卡在凹模内的零件数，查表系数，代入上式，得因此，工序所需的总压力2.6.4冲孔力的计算冲压2个孔，冲孔力为： 冲压底部的大圆孔，冲孔力为：所以工序总的冲孔力为：故可选用1000kN压力机。2.6.5顶件力、卸料力、推件力的计算冲裁结束后，由于弹性变形的恢复，会使工件卡紧在凸模或凹模上，必须施加外力，将其取下。卸料力：将紧箍在凸模上的料卸下所需的力推件力和顶件力：将卡在凹模中的工件推出或顶出所需的力表2-1 卸料力、推件力及顶件力的因数冲裁材料紫铜黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.100.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03 2-7 2-8 2-9、 卸料因数、推料因数、顶件因数，其值见表2-2； 冲裁力；n 卡在凹模孔内的工件数；落料：冲孔： 则总冲压力为： 2.6.6压力机的选择1压力机的类型与应用冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品、模具寿命、生产效率、产品成本等密切相关。以下就是压力机的类型与应用：a.开式压力机：在中、小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的冲压生产中，主要选用开式压力机。b闭式压力机：在大、中和精度高的冲压生产中，主要选用闭式压力机。c液压机：在小批量和大型拉深、弯曲和成型件的生产中多选用液压机。使用内液压机一般不适于冲裁工作。d高速压力机：用于大批量生产。通常于连续模和自动送料装置配套使用。e精压机：用于精压和体积精压等工艺。f精冲压力机：用于精冲工艺，采用专用精冲模具，也可在普通压力机上实现精冲。2压力机的选用原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的形状、尺寸及精度要求等因素来决定的。冲压生产中常用的设备种类很多，选用设备时主要应考虑下述因素：a.冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求。b.冲压设备的压力和功率是否满足应完成任务工序的要求。c.冲压设备装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所所使用的模具。d.冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。3冲压设备的选用一般情况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和辅助工艺力总和的1.3倍，对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力机的标称压力选择设备。故本次压力机的标称压力应大于（321.51.3）KN=418KN,综上所述，选用闭式压力机J31-100T,技术参数如下所示。表2-2 J31-100T压力机的技术参数公称压力最小装模高度/mm滑快行程/mm行程次数/次min-1最大闭和高度/mm1000300mm15035450连杆调节长度/mm工作台尺寸/mm滑块中心线至床身距离/mm模柄孔尺寸/mm电动机功率/kW左右/mm前后/mm直径深度65620mm620mm350mm80mm100mm8由以上压力机的技术参数可知，压力机的封闭高度:；模具的封闭高度: (Hmax-5)mm H (Hmin+10)mm445mm H 310mm2.7 冲孔落料复合模的设计2.7.1落料凹模凹模的刃口形式有直壁刃口凹模和锥形刃口凹模，直辟刃口凹模刃口强度较高，刃口修磨后工作部分尺寸不变，制造方便，适用于冲裁形状复杂或公差等级要求较高的工件。但是在刃口孔内易于聚集废料或工件，增大了凹模的胀裂力、推件力和孔壁的磨损。磨损后刃口形成倒锥形状，可能使冲成的工件从孔口反跳到凹模表面上造成操作困难。锥形刃口凹模刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般对工件尺寸和凹模寿命影响不大。工件或废料很容易从凹模孔内落下，孔内不易积聚工件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀裂力小，所以凹模的磨损及每次修磨量小。锥形刃口凹模适用于形状简单、公差等级要求不高、材料较薄的工件。由以上可知冲孔落料复合模凹模采用形刃口形式。2.7.2凹模厚度计算凹模的轮廓尺寸应保证有足够的强度和刚度。目前还不能用理论公式计算来确定，一般情况凹模的轮廓尺寸可按如下的经验公式确定。凹模厚度： H=kb 2-10凹模壁厚： C1.2H (轮廓为光滑的曲线时)C1.5H（轮廓与凹模边缘平行时）C 2H（轮廓线具有较复杂的形式或具有尖角时） b冲裁件的最大外形尺寸，(mm) k系数,查冲压工艺与模具设计中表2-26，k取0.18。综上可得凹模的厚度H=46mm2.7.3凸、凹模的尺寸计算1.凸、凹刃口尺寸计算加固板是规则对称的工件，材料是08钢，模具中的凸凹模也是规则的，所以本次模具加工选择分别加工法，而且工件的精度为IT12，从而可得磨损系数和工件的尺寸公差为，；。又根据冲压工艺与模具设计中落料模和冲孔模的计算公式： 2-11 2-12 2-13 2-14 （校核公式） 2-15 落料件的最大和冲孔件的最小极限尺寸（）； 、落料凹模、凸模的尺寸（）； 、冲孔凸模、凹模的尺寸（）；工件的公差（）；最小、最大的合理间隙（）查冲压工艺与模具设计表2.5；凸模、凹模的制造公差（），查冲压工艺与模具设计表2.7；磨损系数，由工件精度IT11IT13，得=0.75；由公式得：的冲孔凸、凹模的尺寸和公差为:；的冲孔凸、凹模的尺寸和公差为:；的落料凸、凹模的尺寸与公差为；的落料凸、凹模的尺寸与公差为：；根据可得，此模具均满足间隙要求。2.圆形孔凸模的长度计算计算公式为 2-16-凸模固定板的高度,；-卸料板的高度，；-橡胶被压时候的厚度， -材料的厚度； -附加长度（一般取到）32+36+4+20+20=112综上所述，根据经验凹模板的选择30028046，凸凹模的尺寸为30028090，通过校核，可知凸模的壁厚有足够的强度。其结构分别为下图所示：图2.3 落料凹模图2.4冲孔落料凸模2.8冲孔落料复合模模架的选择由以上的计算，在初步对凸凹模尺寸的确定以后，可以对模架进行选取模架选取原则可根据冲压模具简明设计手册进行选取。其基本原则是：选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出件方式，材料的送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长宽都应比凹模大40-60mm，模板厚度一般等于凹模厚度的1-1.5倍。同时，还应注意到模架与压力机的安装关系，模座的宽度应比压力机工作台的每边大40-50mm。而导套与导柱的选择时，导柱的直径一般为1660，长度为90320，形成间隙配合保证相对滑动顺畅；模柄应该选用导柱式冲模，且为了便于安装，因此选用压入式模柄。由以上原则，对模架进行选取。选择模架的型号如下：模 架：300280310445上模座：45035070 下模座：45035085 导 柱： 50235 导 套： 5013565 （单位:mm）其结构如冲孔落料装配图。选择凹模周界：L=300mm B=280mm 闭合高度310445mm,2.9 固定板的选用其基本原则是：用凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还要考虑螺钉与销钉的设置。一般取其厚度等于凹模厚度的60%80%（凹模的厚度为46mm是下面凹模设计时计算的结果），且后端面要磨平，以保证冲模的垂直度，在本次设计中尺寸应与凹模相配合。根据以上原则，选择凸模固定板的尺寸为：L=450mm B=350mm H=36mm 2.10 垫板的选用：与固定板相类似 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所承受的单位压力，保护模座以免被凸模端面压陷。垫板厚度一般取412mm，长宽的尺寸应与凸模相配合，材料选用45钢，T硬度按受力情况设计是自定，由以上可知垫板轮廓尺寸为： L=450 mm B=350 mm H=15 mm2.11卸料装置和卸料弹性元件的选择卸料板的主要作用是把材料从凸凹模上卸下，有时也可以作压料板以防止材料变形，并帮助送料导向和保护凸模等,设计时应注意以下几方面:1.卸料力一般取5%20%冲裁力；2.卸料板应有足够刚度；3.卸料要求耐磨，材料一般选45钢，淬火，磨削；4.卸料板安装尺寸，要考虑凸模有46mm的刃磨量；5.卸料板可根据工件选择矩形。其厚度由冲压工艺与模具设计得：=20mm其轮廓尺寸为： 25523020 （单位：mm）同时，由冲压模具简明手册可知，选用该模具的卸料弹性元件采用橡胶，选取尺寸为：401220，图如下所示：图2.5橡胶2.12模具的动作过程 该模具是冲孔落料复合模，先冲孔然后落料，这样就保证了冲孔是对称的。复合模的动作过程是：首先模柄下行推动垫板下移，带动冲孔凸模下移冲孔，上模继续下降推动凹模下移压缩橡胶，当凸凹模接触时通过刃口切割材料，使落料进入凹模中，上模在橡胶的反弹作用下回升，卸料板收到反弹推出落料，废料由橡胶反弹使承料板向上推出，为再次冲压作准备。冲孔落料复合模的装配图如下所示：图2.6 冲孔落料复合模第三章 加固板弯曲模设计3.1 弯曲的概述弯曲是使材料产生塑性变形，形成有一定角度形状零件的冲压工序。弯曲变形有很多种形式，如压弯、折弯、滚弯、拉弯、绕弯等等。工件弯曲过后，会出现回弹现象，回弹的角度可以估算，并可采取措施消除回弹。弯曲分自由弯曲和校正弯曲，所谓自由弯曲是指当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者吻合后凸模不再下压。而校正弯曲是指在上述基础上凸模在往下压，对弯曲件起校正作用，从而使工件产生进一步的塑性变形，本次弯曲属于自由弯曲。典型弯曲模结构: V 形件弯曲模；U 形件弯曲模；Z 形件弯曲模；四角形件弯曲模；圆筒形件弯曲模；级进弯曲模；铰链弯曲模等。弯曲模结构进行弯曲设计时，应注意以下几点： 1.毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位。2.当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。 3.设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。 4.弯曲凸 、凹模的定位要准确，结构要牢靠，不允许有相对转动、位移。 5.对于对称弯曲件，弯曲模的凸模圆角半径和凹模圆角半径应保证两侧对称相等，以免弯曲时毛坯发生滑动、偏移。 6.弹性材料的准确回弹 值需要 通过试模对凸、凹模进行修正确定，因此模具结构设计要便于拆卸。 7.由于 U 形弯曲件校正力大时会贴附凸模，所以在这种情况下弯曲模需设计 卸料装置。 8.结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时，使工件弯曲部分在与模具相接触的工作部分间得到校正。9.设计制造弯曲模具时，可以先将凸模圆角半径做成最小允许尺寸，以便试模后根据需要修整放大。 10.为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长、变薄和划伤等现象，弯曲模的凹模圆角半径应光滑，凸 、凹模间隙要适当，不宜过小。 3.2 加固板弯曲模工艺分析加固板三维视图如下图所示：图3.1 零件三维图该工件由两次直角型弯组成，即直角弯曲。工艺较为简单，但在工序的安排与组合上却直接决定该工件成型的正确性与可行性，若考虑安排不当，将导致弯曲工艺的错误。可以初步判断一次弯曲很难成型，应考虑采用两次弯曲:先进行壁部两侧的长直角弯曲，然后进行四个小角的弯曲,该方案工艺简单，但首次弯曲后工件底部与小角部成90度，无法在同一个模具中进行二次弯曲，因此会弯曲过程中需要两个模具。3.3首次弯曲模工作部分结构参数的设计3.3.1凸、凹模的间隙 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。由冲压工艺和模具设计可知，U 形件凸、凹模的单面间隙值一般可按以下式计算：弯曲钢板: 3-1式中： 板料厚度的基本尺寸( mm )； 弯曲模中凸模、凹模之间的单边间隙；由以上公式可得：3.3.2 凸模、凹模圆角半径和凹模深度的计算 当弯曲件的内侧弯曲半径为时，凸模圆角半径应该等于弯曲件的弯曲半径，即为，但必须使大于允许的最小弯曲圆角半径。若弯曲件的 r / t 小于最小相对弯曲半径，则可先弯曲较大的圆角半径，然后增加一道整形工序进行整形。 当弯曲件的相对弯曲半径较大，精度要求较高时，必须考虑回弹的影响，根据回弹值的大小对凸模圆角半径进行修正。凹模入口处圆角半径的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响，过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑入时的阻力增大，弯曲力增加 ，并易使工件表面擦伤甚至出现压痕，降低了模具的寿命，过大会支撑不利，在生产中，通常根据材料的厚度选取凹模圆角半径：时， 3-2时， 3-3 时， 3-4公式中 -凹模圆角半径 -板料厚度的基本尺寸本次U形弯曲件凹模，材料厚度为4，所以其底部圆角半径可取，所以。3.3.3凹模深度 凹模深度要适当，若过小则弯曲件两端自由部分太长，工件回弹大,不平直；若深度过大则凹模增高，多耗模具材料并需要较大的压力机工作行程。对于 U 形弯曲件，若直边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于工件的深度。如果弯曲件直边较长，而且对平直度要求不高，凹模深度可以小于工件的高度，见冲压工艺与模具设计中表3.4，而且本次弯曲模的两副模具的弯曲边都是相等的，所以弯曲U形件凹模的深度。3.3.4凹模深度要适当若凹模深度h过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直，影响零件质量。若凹模深度过大，会使凹模高度增大，增加了模具钢的用量，且需要压力机有较大的工作行程。弯曲模的凹模和凸模尺寸的选择，应注意以下几点：1.尽量减少回弹，平直，保证质量。2.减少模具钢用量。降低成本。3.降低压力机行程。增加效率。3.3.5凸、凹模的宽度尺寸计算与设计凸、凹模的宽度尺寸根据弯曲工件标注的方式不同计算也有所不同，本次标注的是弯曲件的外形尺寸，计算时应该以凹模为基准，先计算出凹模的宽度尺寸，而且工件的标注是单向偏差，由冲压工艺与模具设计可得凸、凹模的计算公式为： 3-5凸模宽度应该按凹模宽度尺寸配制，并保证单面间隙为，即 3-6式中 、-弯曲凸模、凹模宽度尺寸；-弯曲件外形基本尺寸-弯曲模单边间隙-弯曲件尺寸公差-弯曲件偏差、-弯曲凸模、凹模制造公差，采用，即可得=0.03；=0.045最后根据以上公式可得： 综上可知凸模工作行程较大，而且有磨损，为便于安装，将凸模设计成嵌入式。通过固定板固定在上模座上，为减小回弹量，根据工件成型特点及尺寸设置定位销；凹模的作用是完成首次弯曲成型件，由于与凸模配合的需要，凹凸模之间应保持足够的间隙。弯曲凸模外形和弯曲凹模外形见下图：图3.2 弯曲凸模图3.3 弯曲凹模3.4 首次弯曲中弯曲模压力机的选择3.4.1 弯曲力的计算 根据分析，该弯曲为U形约束弯曲，故弯曲力的计算公式为：=0.7 3-7 -自由弯曲力； -安全系数，取11.3，此处取1.3； -弯曲件的宽度；-弯曲材料的厚度；-弯曲材料的抗拉强度，查抗拉强度GB699国标要求；-弯曲件的内圆角半径；带入数据可得， =34.2 校正弯曲力的计算校正弯曲时，校正力比弯曲力大得多。因此，若采用校正弯曲，一般只需计算校正力，本次U形件可按计算。公式中-校正弯曲力；-校正部分的投影面积；-单位面积上的校正力；加固板冲压件首次弯曲的投影面积 查冲压工艺与模具设计表3.2得单位校正力代入上式得： 3.4.3顶件力和压料力的计算：对于设有顶件装置或卸料装置的弯曲模，其顶件力或卸料力可近似取自由弯曲力的40，且在一定的范围内可以视实际需要进行调整。顶件力： =3.4.4 弯曲压力机的选择由弯曲工艺可知，弯曲时的校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大得多。因此，可按选择冲压设备，实际选用2500kN压力机 可选用标称压力为2500KN的闭式双柱固定台压力机，该压力机的的工作台为固定台，封闭高度调节量为140mm。其工作参数见下表：表3-8标称压力/kN标称行程/mm滑快行程/mm行程次数/次min-1最大闭和高度/mm2500KN2035020480调节封闭高度/mm工作台尺寸/mm工作台孔尺寸/mm模柄孔尺寸/mm电动机功率/kW左右/mm前后/mm直径深度1008001000400100220203.5首次弯曲模中定位装置由于该工序完成的是压弯成型工序，故有两种定位方式，即定位销定位和槽定位。由于该模具设计的是一模一腔，并且模具是顺序放置的，采用销定位，在放置毛坯时，容易定位，生产效率较高。从该零件分析考虑，该零件为平板类零件，则采用定位销定位可以以工艺孔为基础，而且定位精确度较高。综合考虑，该模具的定位利用销定位。3.6首次弯曲中卸料和推件装置的确定根据模具可知，在完成压弯工序后，零件可能会留在凹模上，由于材料的回弹因素，也可能和凸模一起向上运动，如果零件留在凹模内，则由推杆把零件