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后悬置左支架的冲压工艺及模具设计【冲压模】【19张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 后悬置左支架冲压工艺模具设计冲压模 cad图纸毕业论文后悬置左支架

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后悬置左支架的冲压工艺及模具设计

41页 19000字数+说明书+任务书+成绩评定+19张CAD图纸【详情如下】

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摘要

本文主要以后悬置左支架为研究对象，根据产品的特点以及其冲压模具设计的要求，制定了冲压加工工艺并进行了模具结构设计。

通过对后悬置左支架结构特点的分析，制定了其冲压加工工艺。依据工艺分析确定需要三套冲压模具共同完成后悬置左支架的成形，分别是落料冲孔复合模具、第一次弯曲成型模具以及第二次弯曲成型模具。按照加工工艺，分别进行了毛胚尺寸的计算和冲裁模、弯曲工艺的计算，最终完成本次设计。

本文在模具设计中的设计方法可以有效地运用到其它冲模设计过程之中，可以大大降低设计和生产成本从而指导生产，为以后的冲压产品的生产找到了很好方法和手段。

关键词：模具设计落料冲孔 Z型弯曲模压弯成型模

ABSTRACT

In this paper, the rear suspension left bracket is studied, and according to the characteristics of the left bracket and requirements of die design, the stamping process and die structure is given.

Through the analysis on the structure characteristics of the rear suspension left bracket, the stamping process is designed. Based on the process analysis the paper identifies three sets of stamping die together to form rear suspension left bracket, namely composite blanking punching mold, the first bending mold and the second bending mold. Based on the stamping forming process the blank size and bending force is calculated.

The analysis and design method used in the paper can be put into the other die design process. It can significantly reduce production costs so as to guide the design and production of stamping products, and found ways and means for the production in the future.

Keyword: Mold Design Blanking punch Z-Bending Die Bending molding

第一章绪论1

1.1冲压的概念、特点及应用1

1.2冲压加工的基本工序及模具类型2

1.2.1冲压的基本工序2

1.2.2冲压模具的类型2

1.3冲压技术和模具制造技术的现状及发展方向3

1.4本文的研究目的及意义5

第二章后悬置左支架冲压成型工艺制定7

2.1 冲压工艺的分析7

2.2 冲压工序的确定7

2.3 工艺方案的编制8

第三章冲压模具的设计与计算10

3.1 落料冲孔模的设计与计算10

3.1.1 板料排样设计与计算10

3.1.2 冲裁力的计算12

3.1.3 压力中心的计算14

3.1.4 冲压设备的选用15

3.1.5 凸凹模刃口尺寸计算16

3.1.6 凸模、凹模、凸凹模的结构设计18

3.2 弯曲模的设计与计算22

3.2.1 Z型弯曲模的相关计算及模具设计23

3.2.2 压弯成型模的相关计算及模具设计26

第四章模具结构设计的校核31

4.1 凸模强度的校核31

4.2 螺栓强度的校核32

4.3 压力机闭合高度的校核33

总结34

致谢35

参考文献36

第二章后悬置左支架冲压成型工艺制定

2.1 冲压工艺的分析

此冲压件名称为后悬置左支架，是大批量生产。结构为左右对称形式；材料为08钢，为普通碳素钢，具有较好的可冲压性能；厚度为6mm；成型工艺包括落料冲孔、弯曲两部分。该连接件上的八道的弯曲工艺由两次弯曲成型[8]。由于该连接件是V型弯曲和U型弯曲，经计算满足冲压工艺要求。此制件要求精度不高，不需较高的公差等级，属于一般冲裁弯曲精度。模具为普通冲裁弯曲模具即可达到之生产要求。

冲孔的工艺性：该冲压件上有17个圆孔，均大于1.3t（t为板料厚），其中有三个孔满足孔边到弯曲内角距离L≥2t，在落料时直接冲孔。

弯曲的工艺性：图示零件包含八个弯曲部位。

在此连接件设计当中主要解决好以下几个问题：

(1)对冲压件进行工艺分析，设计出的模具结构能保证工件的正常生产；

(2)通过分析比较，确定最佳工艺方案。设计出的冲裁模结构必须有足够的强度保证生产的正常运行；

(3)解决根据冲裁力和弯曲力选择压力机和根据模架最大闭合高度选择压力机间的矛盾；

(4)合理选择冲压设备；

(5)表面粗糙度，由于该件形状不太复杂，精度要求也不是很高，所以一般可要求Ra=0.4um以上，特别是圆角半径要求更高；

(6)弯曲时如何控制回弹的影响；

(7)合理排样，最大限度的提高材料利用率。

2.2 冲压工序的确定

由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其冲压方法多种多样。但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件和毛胚沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛胚发生塑性变形，成为所需要的形状和尺寸的制件。

冷冲压可分为三个基本工序：

(1) 冲裁：落料及冲孔

(2) 弯曲：压弯

(3) 整形

经过分析，本零件需要通过以下工序完成:

(1) 落料 (2)冲孔 (3)压弯

2.3 工艺方案的编制

由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其加工的方式多种多样，一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成[9]，因此，编制工艺方案时，必须考虑是采用单工序模分散冲压呢？还是将工序组合起来，选用复合模或连续模生产。一般来说，这主要取决与冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。生产批量大，冲压工序应尽可能地组合在一起，进行复合模或连续模冲压；小批量生产，常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或连续模生产。对与有精度要求的零件，为了避免多次冲压的定位误差，也应选用复合模冲压。所以为其选择正确的模具加工形式，在满足冲压件质量要求的前提下，最大限度的降低冲压件的生产成本。确定模具的结构形式，必须解决好以下的问题。

(1) 模具类型的确定是简单模、复合模、还是级进模。

(2) 进出料方式的确定根据原材料的形式，确定进料方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。

(3) 压料和卸料方式的确定压料或不压料弹性或刚性卸料等。

(4) 模具精度的确定根据冲压件的精度确定合理的模具加工精度，选择合理的导向方式和固定方式。

根据以上几点制定后悬置左支架生产方案如下：

(1) 设计多套模具，使用简单模一套加工一个步骤的工序，第一模具进行落料加工，裁出工件的最基本外形。第二套模具进行冲孔加工，在第一套模具加工完的材料上进行冲几个圆孔的工艺。再用八套模具进行弯曲变形加工，分别压制八个弯曲边。

(2) 设计三套模具，使用倒装结构的复合模进行加工，第一套模具进行落料冲孔同时加工一道工序完成。由于最小孔径ｄ≥1.3ｔ，而且孔壁到弯曲边的距离较大L≥2t，不会产生变形，可以一次冲出三个圆孔。第二套模具进行弯曲变形的加工，第三套模具再次进行弯曲成型加工，达到零件要求。

对两个方案进行比较，首先两套模具都能加工出合格的制件，虽然使用简单模加工会产生一些误差，但此制件要求的精度并不高，所以不太影响制件的加工，不过增加一套模具生产成本就会大大提高，此类一套模具的成本也在千元左右，而且随着模具的增加，也增加装卸的次数，降低了生产的安全性[10]。因此我选择了第二套方案。对于冲裁复合模是采用典型的倒装结构，加工废料可以从下模座孔落下，制件采用弹性推件装置推出，卸料板采用弹性卸料板，由于制件较大，采用三导柱模架。对于弯曲模，采用通过两套模具，分别以一步弯曲成型的方法实现两道弯曲工序，使其满足弯曲要求。经过本次设计我的收获可以简单地概括为以下几点：

(1) 通过本次设计，使我发现了新的问题，产生了新的思想，在设计中有了一定的自己的认识。这是因为此次设计使我独立完成的，当遇到了各种问题的时候，就去查阅大量的关于模具设计的知识，这些知识大多数为教学期间所没有系统讲授的。通过学习中逐渐对设计中的问题产生了自己的见解和思路。

(2) 通过本次设计，使我学会了如何查找并解决的办法，遇到问题如何去找出问题的所在，去收集该问题的相关资料，从中发现并得到解决问题的方法。

(3) 通过本次设计，培养了我独立发现问题、分析问题以及解决问题的能力。真正做到了从理论到实际运用的转换。为今后在工作岗位上展现自我价值，能有所创造打下坚实的基础。

(4) 通过本次设计，使我懂得了在设计的工作中并没有所谓一成不变的设计理论，体会到设计在生产中的实用性和经济性。

(5) 在本次设计中，我熟练的掌握了AutoCAD等计算机绘图软件的使用。使得自己以后步入社会，能更快更好的融入设计工作中。

本论文设计在XXX老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的设计过程，设计初稿与定稿无不凝聚着XXX老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，XXX老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，XXX老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向XXX老师表示深深的感谢和崇高的敬意！

这次毕业设计是对我们在校四年来所学知识与生产实践技术所进行的一次综合性的全面考察；培养了我们运用所学专业知识解决实际问题的能力；它还为我们了解一般机械工程设计的基本思想打下良好的基础；在设计方案的拟定,设计资料的收集,手册，国标选用，设计方法的运用,零部件及总体装配图的绘制等方面，有一次较全面的锻炼。这次毕业设计,是我自己第一次完成一整项设计产品的模具设计,该工件结构虽然简单，但是工序较多，在规定的时间内完成从模具装配，结构及零件的设计。对我们进入社会具备一定独立工作能力起了良好的作用,能较好的适应工作。

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢你们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体

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内容简介：: 长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（论文）登记表分院机电工程专业机械设计制造机器自动化班级学生姓名指导教师设计（论文）起止日期教研室主任题目名称（包括主要技术参数）及要求： 1. 题目名称：后悬置左支架的冲压工艺及模具设计2. 技术参数：本设计中排样相关设计:根据零件形状，采取直排样，并确定搭边值。两工件间搭边：a 5.16mm 工件侧边搭边：a5.4mm进距：h 322.76mm 条料宽度：b 519.35mm冲裁件的面积：12456.4mm2 一个进距内的材料的利用率：74.3%3. 要求：对后悬置左支架的冲压工艺及模具设计进行了具体的论证设计。通过工艺分析确定需要三套模具，分别是落料冲孔复合模具、第一次弯曲成型模具以及第二次弯曲成型模具。在确定了冲压成型工艺后，进行了毛胚尺寸的计算和冲裁模、弯曲工艺的计算，最终完成本次设计。论文开题报告（设计方案论证）应包括以下几方面的内容： 1、本课题研究的意义：本文从我国模具技术的发展趋势入手，理论、深刻的讲述了模具产品发展将面向大型化、精密化。多功能复合膜具将进一步发展，快速经济模具的前景十分广阔。在冲模发展的大方向下，成型工艺与理论，冲压加工的自动化与柔性化发展迅速。 2、调研情况总结：为了更好的完成本课题，我们参观了长春鼎新制造厂，并在网上查阅了大量有关的资料，对后悬置左支架的功能原理及结构有了直观的了解，对顺利完成本课题起到了至关重要的作用。 3、查阅文件清单：1 肖景容,姜奎华. 冲压工艺学 J.第1版. 北京:机械出版社, 1999.2 吴伯杰. 冲压工艺于模具 M. 北京:电子工业出版社, 2004.3 杜东福. 冷冲压模具设计 P.第1版. 湖南科学技术出版社, 1985.4 许发樾. 模具标准应用手册 M.第1版. 北京:机械出版社, 1994.5 陈炎嗣. 冲压模具与制造技术 P.第1版. 北京:北京出版社. 1991. 6 薛启翔. 新编冲压工计算手册 M.第1版. 北京:机械出版社, 2004. 7 周伯英. 工业机器人设计 N. 机械工业出版社. 1995.8 吴振彪. 机电综合设计指导 S. 电子工业出版社. 2000. 9Bedini.R.a.o Academic Research on the Olivetti:SIGMA-system applications. Proceeding of the TshIsIR,Tokyo,1977.10Prof.Dr.-Ing.H.J.WarneckeDr.R.D.Schraft.Industrial Robots:Application Experience. England: IFS Publications Ltd,1982. 4、拟采取的研究路线：指导老师下达任务充分理解本课题要解决的问题查阅文件和素材翻译英文资料到实验室做实验撰写论文CAD绘图指导教师审查修改、完善、定稿准备答辩 5、进度安排。 0104周调研，搜集资料； 05周完成开题报告，选择总体设计方案； 0607周总体设计，完成总体图草图，穿插计算； 0810周详细设计零部件； 1114周计算机绘图，典型零件工艺设计； 15周完成毕业设计说明书； 16周准备答辩。编号本科生毕业设计本科生毕业设计后悬置左支架的冲压工艺及模具设计Stamping Process and Die Design of Rear Suspension Left Bracket学生姓名专业机械设计制造及其自动化学号指导教师分院机电工程分院2013 年 6 月长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计0摘摘要要本文主要以后悬置左支架为研究对象，根据产品的特点以及其冲压模具设计的要求，制定了冲压加工工艺并进行了模具结构设计。通过对后悬置左支架结构特点的分析，制定了其冲压加工工艺。依据工艺分析确定需要三套冲压模具共同完成后悬置左支架的成形，分别是落料冲孔复合模具、第一次弯曲成型模具以及第二次弯曲成型模具。按照加工工艺，分别进行了毛胚尺寸的计算和冲裁模、弯曲工艺的计算，最终完成本次设计。本文在模具设计中的设计方法可以有效地运用到其它冲模设计过程之中，可以大大降低设计和生产成本从而指导生产，为以后的冲压产品的生产找到了很好方法和手段。关键词：模具设计落料冲孔 Z 型弯曲模压弯成型模长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计1ABSTRACTIn this paper, the rear suspension left bracket is studied, and according to the characteristics of the left bracket and requirements of die design, the stamping process and die structure is given.Through the analysis on the structure characteristics of the rear suspension left bracket, the stamping process is designed. Based on the process analysis the paper identifies three sets of stamping die together to form rear suspension left bracket, namely composite blanking punching mold, the first bending mold and the second bending mold. Based on the stamping forming process the blank size and bending force is calculated.The analysis and design method used in the paper can be put into the other die design process. It can significantly reduce production costs so as to guide the design and production of stamping products, and found ways and means for the production in the future.Keyword: Mold Design Blanking punch Z-Bending Die Bending molding长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计目目录录第一章第一章绪绪论论 .1 11.1 冲压的概念、特点及应用.11.2 冲压加工的基本工序及模具类型.21.2.1 冲压的基本工序 .21.2.2 冲压模具的类型 .21.3 冲压技术和模具制造技术的现状及发展方向.31.4 本文的研究目的及意义.5第二章第二章后悬置左支架冲压成型工艺制定后悬置左支架冲压成型工艺制定 .7 72.1 冲压工艺的分析.72.2 冲压工序的确定.72.3 工艺方案的编制.8第三章第三章冲压模具的设计与计算冲压模具的设计与计算 .10103.1 落料冲孔模的设计与计算.103.1.1 板料排样设计与计算.103.1.2 冲裁力的计算.123.1.3 压力中心的计算.143.1.4 冲压设备的选用.153.1.5 凸凹模刃口尺寸计算.163.1.6 凸模、凹模、凸凹模的结构设计.183.2 弯曲模的设计与计算.223.2.1 Z 型弯曲模的相关计算及模具设计 .233.2.2 压弯成型模的相关计算及模具设计.26第四章第四章模具结构设计的校核模具结构设计的校核 .31314.1 凸模强度的校核.314.2 螺栓强度的校核.324.3 压力机闭合高度的校核.33总总结结 .3434致致谢谢 .3535参参考考文文献献 .3636长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计0第一章第一章绪绪论论1.1 冲压的概念、特点及应用冲压的概念、特点及应用冲压是指利用安装在冲压加工设备(主要是压力机)上的模具对所要加工的板料进行施压，从而使毛坯产生变形或者使其分离，最后得到我们要加工的零件(俗称冲压件)的一种压力加工的方法。通常情况下冲压加工是在室温(25 摄氏度)下进行的，且主要使用板料来加工从而得到所需零件，所以又称冷冲压。冲压是塑性加工或材料压力加工的主要加工方法之一，隶属于材料成形工程技术。冲压加工所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是使材料批量加工成所需要冲压件的专用工具。冲压模具在冲压加工中特别重要，如果没有满足要求的冲模，批量冲压生产就很难进行;如果没有先进的冲模，那么先进的冲压工艺也就无法实现。随着冲压模具技术水平的不断提高，冲压加工在工业生产中的地位也在逐渐攀升，应用范围不断扩大。无论是金属材料还是非金属材料都可以利用冲压加工来得到我们所需要的产品。从大众生活中的日用品、小孩玩具等轻工业产品到生产上用的仪器、设备等重工业产品都可以由冲压加工生产得到。此外，在国防上冲压加工也占有十分重要的地位。自上世纪中叶汽车行业的飞速发展，在美国、日本等许多发达国家以及像中国、印度等发展中国家，对冷冲压加工生产的发展都给予高度的重视。可见冲压生产的重要性，据近些年来的统计表明，在美、日、德等许多工业发达国家对于在工业生产中占重要地位的机床工业的年生产量己经被发展迅速的模具工业超出了 60k 一 120/0。冷冲压模具的应用范围之广、生产技术之高、应用历史之久是其它模具行业无法比拟的。现今，在各模具行业中冷冲压模具所占比例居于首位，大约 60%的模具市场都被其占据。所以冷冲压工艺对我国的社会主义现代化建设的作用非常大而且其发展前景也非常广阔。当前我国冲压加工的优缺点如下：(1)冲压能生产锯、剪、车、刨、钻、磨等加工工艺加工不出来的产品，无论是家电产品的小型零件还是汽车侧围、车门等大型零件，通过冲压加工均能实现。(2)冲压加工所得的产品精度高，性能稳定。因为其是在模具里直接受到变形力从而得到所需的产品，因此冲压模具制作精度以及其寿命的长短直接决定冲压件的质量，长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计1所以高精度、高寿命的模具是生产出高质量、高稳定性冲压件的一个前提。冲压所得产品的尺寸精度通常可以达到工 T10 至 IT14 级甚至能获得更高精度的产品。(3)冲压加工所得到产品还具有高刚度、轻质量和低表面粗糙度等优点。(4)高生产率又是冲压加工的一大优点。即便是汽车车门或侧围等大型零件利用冲压加工每分钟也能生产数件;对于像汽车压缩机与发动机接口的支架这样的小型零件，每分钟甚至可生产数十件。(5)冲压加工材料很少浪费。通常情况下材料的 650k 一 800k 都可以充分利用到生产中，甚至加工大型零件的废料还可以被用来加工某些小型制件。(6)对于操作人员的技能要求不高。(7)冲压加工所使用的机械设备大多都是半自动化甚至是全自动化。因此自动化程度非常高，为大批量生产提供了保障。(8)虽然冷冲压加工的优点很多，但其也有不足之处。首先，模具的设计周期长进而造成生产成本提高，对于小批量生产就会感到力不从心。另外，如果是半自动化生产就会造成操作人员体力消耗过大，容易造成生产事故，所以在这种情况下要特别重视安全生产避免操作人员疲劳工作。1.2 冲压加工的基本工序及模具类型冲压加工的基本工序及模具类型1.2.1 冲压的基本工序冲压的基本工序由于冲压加工的零件种类特别多，而且各类零件的形状、尺寸和精度要求又不尽相同，因而在生产中所采用的冲压加工工艺方法也是多种多样的。总结起来可分为成型工序和分离工序两大类。成形工序指的是能使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形从而获得我们所需要的一定形状和尺寸的冲压件的工序。成形工序又可进一步分为弯曲、翻边、拉延、翻孔、扩孔、胀形、旋压和缩口等。分离工序是指能使坯料沿一定的轮廓线分离从而获得一定的形状和尺寸以及很好断面质量的冲压件。其中落料、冲孔、切断、切边、切口、剖切和剪切都属分离工序的分支。1.2.2 冲压模具的类型冲压模具的类型冲压模具的结构类型特别多，通常按工序的不同性质可分为冲裁模、拉伸模、弯曲模和成型模等;按工序不同的组合方式可分为单工序模、级进模和复合模等。可是不论哪种类型的冲模，都可以看成是由上模和下模两部分组成。其中，上模紧固在压力机的滑块上，它可随滑块上、下往复运动，是冲压模具的活动部分;下模被固定在压力机垫板或工作台上，是冲压模具的固定部分。在工作时，坯料通过定位零件使其定位在下模面上，上模在压力机滑块带动下向下运动，在模具工作零件的作用下使坯料产长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计2生分离或者塑性变形，从而获得我们所想要的形状与尺寸的冲压件。当上模回升时，通过模具的卸料装置与出件装置使冲件或者废料从凸、凹模上卸下或推顶出来，以便继续进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术和模具制造技术的现状及发展方向冲压技术和模具制造技术的现状及发展方向自从中国加入世贸组织以来，世界经济己经从孤立封闭走向国际社会，经济全球化势在必行。全球的制造业在这种形势下的突出作用越加明显，许多发达国家都把生产基地转移到了发展中国家，当然作为拥有劳动力最多的国家中国自然成为各发发达国家都在我国建立了许多生产基地。现在我国己经成为世界上第一制造大国。改革开放以来我国经济发展迅猛，对模具和机床市场起了很大的促进作用，所以对模具工业和机床工业各方面的要求也越来越高，同时国家为了改观我国各地经济发展不平衡的现状，实施“振兴东北老工业基地”与“西部大开发”战略又使模具行业有了用武之地。为模具行业的进一步发展带来了新的机遇。面对当今的国际经济新形势，中国的模具行业将在世界经济发展的战场上与其他国家展开激烈的争斗，当然我们也有坚定的信心取得最后的胜利。在制造中起着重要作用同时又是国民经济的基础工业之一的模具工业将带领我国经济再一次让世界刮目相看。在第十五规划中，模具的重要地位已经被明确提出，并把其誉为“工业生产的基础工艺装备” ，而其国民经济一些产业支柱都离不开模具工业并且必需要与模具工业的发展相适应。模具之所以在工业生产中应用的非常多是由于其产品生产率高、材料的利用率高、产品质量可以得到保证，更重要的是价格比较便宜。目前，在世界经济全球化商品市场竞争如此激励的形势下，各行各业产品无论是品种上还是数量上的需求都在迅速增加，但对模具的质量也提出了更高的要求，我国的模具行业又迎来了新的挑战。无论是从前期的模具的设计还是到模具的后期生产都将直接影响制造业的改进和发展、产品的不断更新以及产品在世界市场的优势地位，因此，当前最要紧的是加速提高模具的设计和生产的技术水平。之所以美国、日本、德国等发达国家的汽车、家电以及计算机等产品，无论是从产品的种类、数量，还是在产品质量上在国际市场上都处在世界前列，归根到底就是他们模具技术己经是世界最先进的水平。当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质量好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。(1) 模具产品发展将大型化精密化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计3求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度公差要求在 1m 以下，这就要求发展超精加工1。 (2) 多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。(3) 快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达 75%以上2。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。(4) 模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。(5) 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计4发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术3。(6) 在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM 技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大 CAE 技术的应用范围。对于已普及了模具 CAD/CAM 技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM 技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP、PDM、CIMS、VR，逐步深化和提高。 (7) 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国 200 多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研制制造周期。如 RENSCAN200 快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，用雷尼绍的 SP2-1 扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍 TRACECUT 软件，可自动生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD 数据。用于模具制造业的“逆向工程” 4。该公司又推出了 CYCLON 高速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可达 3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比RENSCAN200 快，定时探针接触力小，因此可以用非常细的探针，用来扫描细小的模具和细微的特征表面，扩大模具生产的品种范围。由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用5。1.4 本文的研究目的及意义本文的研究目的及意义冷冲模具的设计 CAD/CAM 正在改变传统工艺试制模具的方式，尤其是冲压模拟分析软件的开发和应用，使冲压模具设计和加工定量化，能够预先对冲压工艺方案进行分析最终得到理想的冲压参数，实现设计的自动化，节省资源并减少对经验的依赖，降低对技术工人的要求。以 CAE 软件 Deform 为工具通过模拟仿真的手段对工件冲压长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计5过程进行模拟分析，可以很方便快捷地找出模具设计中存在的错误，并及时进行重新设计，从而得出合理的模具设计结果。作为一个即将毕业的模具专业学生来说，年专业知识的学习，为以后从事模具设计打下很好的基础，同时在校时了解模具行业的发展方向也是很有必要的,它有助于我们把握自己的学习方向，不断提高自己的专业素养。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计6第二章第二章后悬置左支架冲压成型工艺制定后悬置左支架冲压成型工艺制定2.1 冲压工艺的分析冲压工艺的分析此冲压件名称为后悬置左支架，是大批量生产。结构为左右对称形式；材料为 08钢，为普通碳素钢，具有较好的可冲压性能；厚度为 6mm；成型工艺包括落料冲孔、弯曲两部分。该连接件上的八道的弯曲工艺由两次弯曲成型8。由于该连接件是 V型弯曲和 U 型弯曲，经计算满足冲压工艺要求。此制件要求精度不高，不需较高的公差等级，属于一般冲裁弯曲精度。模具为普通冲裁弯曲模具即可达到之生产要求。冲孔的工艺性：该冲压件上有 17 个圆孔，均大于 1.3t（t 为板料厚），其中有三个孔满足孔边到弯曲内角距离 L2t，在落料时直接冲孔。弯曲的工艺性：图示零件包含八个弯曲部位。在此连接件设计当中主要解决好以下几个问题：(1)对冲压件进行工艺分析，设计出的模具结构能保证工件的正常生产；(2)通过分析比较，确定最佳工艺方案。设计出的冲裁模结构必须有足够的强度保证生产的正常运行；(3)解决根据冲裁力和弯曲力选择压力机和根据模架最大闭合高度选择压力机间的矛盾；(4)合理选择冲压设备；(5)表面粗糙度，由于该件形状不太复杂，精度要求也不是很高，所以一般可要求Ra=0.4um 以上，特别是圆角半径要求更高； (6)弯曲时如何控制回弹的影响；(7)合理排样，最大限度的提高材料利用率。2.2 冲压工序的确定冲压工序的确定由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其冲压方法多种多样。但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件和毛胚沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛胚发生塑性变形，成为所需要的形状和尺寸的制件。冷冲压可分为三个基本工序：(1) 冲裁：落料及冲孔长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计7(2) 弯曲：压弯(3) 整形经过分析，本零件需要通过以下工序完成:(1) 落料 (2)冲孔 (3)压弯2.3 工艺方案的编制工艺方案的编制由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其加工的方式多种多样，一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成9，因此，编制工艺方案时，必须考虑是采用单工序模分散冲压呢？还是将工序组合起来，选用复合模或连续模生产。一般来说，这主要取决与冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。生产批量大，冲压工序应尽可能地组合在一起，进行复合模或连续模冲压；小批量生产，常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或连续模生产。对与有精度要求的零件，为了避免多次冲压的定位误差，也应选用复合模冲压。所以为其选择正确的模具加工形式，在满足冲压件质量要求的前提下，最大限度的降低冲压件的生产成本。确定模具的结构形式，必须解决好以下的问题。(1) 模具类型的确定是简单模、复合模、还是级进模。(2) 进出料方式的确定根据原材料的形式，确定进料方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。(3) 压料和卸料方式的确定压料或不压料弹性或刚性卸料等。(4) 模具精度的确定根据冲压件的精度确定合理的模具加工精度，选择合理的导向方式和固定方式。根据以上几点制定后悬置左支架生产方案如下：(1) 设计多套模具，使用简单模一套加工一个步骤的工序，第一模具进行落料加工，裁出工件的最基本外形。第二套模具进行冲孔加工，在第一套模具加工完的材料上进行冲几个圆孔的工艺。再用八套模具进行弯曲变形加工，分别压制八个弯曲边。(2) 设计三套模具，使用倒装结构的复合模进行加工，第一套模具进行落料冲孔同时加工一道工序完成。由于最小孔径1.3，而且孔壁到弯曲边的距离较大L2t，不会产生变形，可以一次冲出三个圆孔。第二套模具进行弯曲变形的加工，第三套模具再次进行弯曲成型加工，达到零件要求。对两个方案进行比较，首先两套模具都能加工出合格的制件，虽然使用简单模加工会产生一些误差，但此制件要求的精度并不高，所以不太影响制件的加工，不过增加一套模具生产成本就会大大提高，此类一套模具的成本也在千元左右，而且随着模具的增加，也增加装卸的次数，降低了生产的安全性10。因此我选择了第二套方案。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计8对于冲裁复合模是采用典型的倒装结构，加工废料可以从下模座孔落下，制件采用弹性推件装置推出，卸料板采用弹性卸料板，由于制件较大，采用三导柱模架。对于弯曲模，采用通过两套模具，分别以一步弯曲成型的方法实现两道弯曲工序，使其满足弯曲要求。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计9第三章第三章冲压模具的设计与计算冲压模具的设计与计算3.1 落料冲孔模的设计与计算落料冲孔模的设计与计算3.1.1 板料排样设计与计算板料排样设计与计算冲裁件在板、条等材料的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。在企业中能节省企业生产过程中的成本。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。毛坯排样，以确定毛坯在条料上的截取方式，设计搭边，载体等并定出步距。冲裁件大批量生产成本中，毛坯材料费用占 60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标材料的利用率。其计算公式如下：一个单位进距内的材料的利用率为： (3-1)%100BSA式中:A冲裁件面积； N一个进距内冲件实际面积； B条料宽度； S进距。一张板料上总的材料的利用率为： (3-2)%100BLNA式中:B板料宽度；N一张板料冲件总数目； L板材长度。条料、带料和板料的利用率比一个进距内的利用率低。其原因是条料和带料有料头和料尾的影响，另外用板材剪成条料还有料边的影响11。要提高材料的利用率就必须减少废料面积。冲裁过程中分为两种废料即结构废料和工艺废料。结构废料一般不能改变，而工艺废料却可改变，它主要取决于冲压方式和排样方式。排样的方法通常有：(1) 有废料排样沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计10在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。(2) 少废料排样沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。(3) 无废料排样冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差，但材料利用率最高。当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑。在此设计中，采用有废料直排排样方式。（1）搭边分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要位，放在不注目的位置12。排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。有公差要求的边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累。外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。条料排样的搭边值一般与工件形状、工件厚度 t 等有关，多工位连续模的搭边比单工序模的搭边稍微大一些。列出最小的搭边值的经验数表，可查表确定最小撘边值。搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条料与一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线进行，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。搭边值要合理选择，如果过大，材料利用率低；过小，利用率虽高，却很难起到搭边的作用，在冲裁中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入模具间隙中，损毁模具刃口，降低模具寿命。影响搭边值大小的因素主要有：材料的力学性能，材料的厚度，工件形状和尺寸，排样的方式以及送料和挡料方式。（2）条料宽度排样方式和搭边值确定后，即确定条料或宽料的宽度及进距。条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板间送进，并于导板间有一定的间隙。因此长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计11在确定料宽时，要考虑到模具的结构中，是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构确定不同的料宽。为此，确定裁体形式与毛坯定位方式，并设计定位销直径，数量及布置。根据经验以及冲压成型工艺与模具设计P58，表 3-12 可确定搭边值和料宽具体尺寸13。本设计中排样相关设计:根据零件形状，采取直排样，并确定搭边值。两工件间搭边：a 5.16mm 工件侧边搭边：a 5.4mm 1进距：h 322.76mm 条料宽度：b 519.35mm 冲裁件的面积：12456.4mm2一个进距内的材料的利用率：74.3% 通过对制件的分析，最终的排样设计如图 3-1 所示。图 3-1 排样图3.1.2 冲裁力的计算冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲床和设计模具,冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适应冲裁的要求.冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度和冲裁件的5555长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计12轮廓长度有关。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力 F0 一般按下式计算： F=K L t (3-1)式中：K系数；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。考虑冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 1.314。一般情况下，冲裁件从板料切下后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要试图恢复弹性弯曲。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。因此，须要计算卸料力和推件力。卸料力： (3-2)FKF卸卸顶件力： (3-3)FK F顶顶其中： F冲裁力； K、卸料力、顶件力系数。卸K顶由表 1 查得：K=0.04卸=0.05顶K表 3-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚（mm）K卸K推K顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.090.040.070.0250.060.020.050.0150.040.10.0650.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金0.030.080.030.07长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计13紫铜、黄铜0.020.060.030.09计算：(1) 落料力：KN (3-4)11.33403.4FLt落料其中 L11435.3 mm 取 304MPa(2) 冲孔力：KN (3-5)21.382FL t孔1其中 L2=34.6 mmKN31.3126.6FL t孔2. 3其中 L3=53.4 mmKN12.33738.6FFFF孔孔落料(3) 卸料力：KN (3-6)149.5FK F卸卸(4) 推件力: KN (3-7)186.9FK F顶顶(5) 总压力： (3-8)3738.6 149.5 186.94075FFFFKN总顶卸3.1.3 压力中心的计算压力中心的计算根据力学原理，诸分力对某力矩之和等于其合力对同轴之矩，冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具的压力中心15。设计时模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，减低模具与压力机的使用寿命。所以在落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的方法来确定模具的压力中心。则有 (3-9)niiniiinnnniiniiinnnFyFFFFxFxFxFyFxFFFFxFxFxFx112122110112122110. (3-9)niiniiinnnniiniiinnnFyFFFFxFxFxFyFxFFFFxFxFxFx112122110112122110.长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计14由于冲裁力与周边尺寸成正比关系，即，（为板tlFtlFtlFnn,.,2211t料厚度，为板料抗剪强度），所以上式也可用周边尺寸表示如下形式： (3-11)niiniiinnnlxllllxlxlxlx112122110. (3-12)niiniiinnnlyllllxlxlxly112122110.确定模具的压力中心，按比例画出零件的形状，选定坐标系 XOY，因为零件左右对称，既0，故只需要计算。将工件冲裁周边分成 N 个基本线段。求出各段长0x0y度及各段的重心位置,则压力中心位置为（0，237）3.1.4 冲压设备的选用冲压设备的选用冲压设备的选用原则(1) 压力机的行程大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。(2) 压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积, 压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小。(3) 所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适用。模具的闭合高度 H0是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。压力机的闭合高度 H 是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高度 Hmax 和最小闭合高度 Hmin。设计模具时，模具闭合高度 H0得数值应满足下式：Hmax-5mmH0Hmin+10mm无特殊情况 H0应取上限值，即最好取在：H0Hmin+1/3L，这是为了连杆调节过长，罗纹接触面积过小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。(4) 冲压设备的吨位必须大于所计算的冲压力。根据以上原则选定 J31-800B 闭式压力机,相关参数如下：公称压力 8000KN长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计15滑块行程 500mm滑块行程次数 10/min最大封闭高度 700mm封闭高度调节量 315mm工作台尺寸（前后） 1700mm工作台尺寸（左右） 1900mm导轨间距离 1600mm3.1.5 凸凹模刃口尺寸计算凸凹模刃口尺寸计算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则：(1) 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。(2) 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关。用 x、表示，其中为工件的公差值，x 为磨损系数，其值在 0.51 之间，根据工件制造精度进行选取：工件精度 IT10 以上 X=1工件精度 IT11IT13 X=0.75工件精度 IT14 X=0.5(3) 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。(4) 选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高 24 级。对长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计16于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 IT6-IT7 级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的 1/8 并冠以。(5) 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。冲裁件的尺寸精度是影响冲裁件模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙的数值也必须靠模具刃口尺寸及其公差来保证，因此，正确确定模具刃口尺寸及公差，是设计冲裁的主要任务之一。模具结构本身不复杂，但由于材料比较厚，冲裁力较大，故需注意凸凹模的结构，合理采用线切割和电火花加工，确保刃口加工精度和强度。料由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面一般都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲空件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用中，落料是以大端尺寸为基准，冲孔件是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则:落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时候孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍然能冲出合格的零件。凸、凹模间隙则取最小合理间隙。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。如果对刃口精度要求过高（既制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果刃口精度要求过低（既制造公差过的），则生产出来的零件可能不合格，或使模具的寿命降低。零件精度与模具制造精度的关系，若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14 精度来处理，冲模则可以按 IT12 精度制造；对于圆形件，一般可按 IT6-IT7 精度制造模具16。落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方式用下公式计算 (3-13)14jmax0Ax （A）因为工件公差等级为 IT12 级，所以取 X=0.75。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计17 （3-10.40.14d00 a174.60.75 0.4174.3 （）14）（3-10.0570.143400(317.60.75 0.5)317.2db 15）（3-10.70.175400c(508.60.75 0.7)508.08d 16）凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制。计算冲孔时，凸凹模刃口尺寸：查冲压成形工艺与模具设计P45，表 3-5 知：Zmin=1.08 mm. Zmax=1.44mm. Zmax- Zmin=0.36mm。制件精度为 IT12 级，凸模为 IT7 级，凹模为 IT8 级17。孔 1 01min100.01100.011()(110.750.18)11.14()ppddxmm 11min00.01800.0180()(11.141.08)12.22()ddpddZmm孔 2 02min200.01100.011()(170.750.18)17.14()ppddxmm 22min00.01800.0180()(17.141.08)18.22()ddpddZmm校核：经检验，满足。maxminpdZZ长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计183.1.6 凸模、凹模、凸凹模的结构设计凸模、凹模、凸凹模的结构设计(1) 凸模:需冲 11, 17 三个圆孔，设计为普通直柱式的圆形凸模；尺寸如图3-2 所示。图 3-2 圆形凸模(2) 凹模：凹模的外形尺寸凹模厚度 H =Kb =50mm凹模壁厚 C =1.6H =80mm式中：K系数；b冲裁件最大外形尺寸。凹模要保证具有足够的强度，为此需要进行特殊处理。凹模刃口部分尺寸要准确，强度也要有保证。考虑凹模的刃口形式，由于生产批量较大，所以采用刃口强度较高的凹模，故选择柱形刃口筒形，该刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。尺寸如图 3-3 所示。本模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然有一个凸凹模。凸凹模结构如图 3-4。校核凸凹模的强度，凸凹模的最小壁厚 M=1.2mm。而实际最小壁厚为 2.4mm，符合强度要求18。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制。该复合冲裁模将凹模及凸模装在上模上，是典型的倒装结构。挡料销控制送料的导向和进距。卸料采用弹性卸料装置，由卸料板、卸料螺钉和橡胶组成。冲制的工件由、橡胶和推件块组成的弹性性推件装置推出。冲孔的废料可通过凸凹模的内孔从冲床台面孔漏下。1031R127R117 0-0.0111.6A0.8?0.011A11 0-0.01160120长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计19卸料橡胶的设计计算：选用橡胶卸料或顶件时，与弹簧选用方法相似，也应根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶的工作压力和许可的压缩量，看能否满足冲裁工艺的需要。图 3-3 落料凹模5080302052- 126686-M12397477598174+0.1 0317+0.143 0508+0.175 02-R202-R1102-R116501995长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计20图 3-4 落料冲孔凸凹模橡胶受压后所产生的弹压力为: (3-17)qPA式中：p橡胶受压时产生的弹压力，N q橡胶单位压力，见书冲压成形工艺与模具设计100 页，表 3-29. A橡胶的实际承压面积，。2mm由于橡胶的压缩为非线性，故压缩量不能过大，为使橡胶耐久地工作，最大压缩量时不能超过其厚度的 35%，预压缩时为其厚度的 10%-15%19。橡胶高度 H 可按下式计算： (3-18)c0.25 0.30HH 式中：所需的工作行程（压缩量）。CH计算过程如下： (3-19)2.1 11142.923.4PKN (3-20)模架选用中等精度四导柱模架，从前向后手动送料，操作方便。上模座：LBH1250mm800mm125mmc16.2565mm0.250.25HH 301003- 122- 18+0.018 011+0.018 04021739747717429114334588186802470241742-R203175086688- 608-M129380长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计21下模座：LBH1250mm800mm100mm导柱：dL70mm350mm导套：dLD70mm160mm90mm上垫板厚度：20mm固定板厚度：100mm模具闭合高度：416.5mm落料冲孔复合模具如图 3-5 所示的工作过程：当制件材料被置于正常工作环境下以后，上模在压力机滑块的带动作用下向下直线运动，凹模与凸模同时与板料接触并轻微受力，此时凹模与凸模继续下行，使得板料受到的压力越来越大，当上模运动到一定位置后，板料发生断裂，此后再运动一小段距离后，分离工作完成。此时，成型制件嵌于凹模行腔内，冲孔废料处于凸凹模的落料孔中，其余板料置于凸凹模的外围；上模在压力机的带动作用下开始上行，弹性推件装置下行，将嵌于凹模之中的成型制件推出，脱离凹模。与此同时，置于凸凹模上的板料在弹性卸料装置作用下，也已完成脱离工作。此时，全部的落料冲孔工序完成。图 3-5 落料冲孔装配图461125100123456789101112131415161718202522212324109063080019长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计223.2 弯曲模的设计与计算弯曲模的设计与计算弯曲是将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。它属于成形工序，是冲压基本工序之一，在冲压零件生产中应用较普遍。根据所使用的工具与设备的不同，弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。各种弯曲方法尽管所用设备与工具不同，但其变形过程及特点有共同规律。弯曲所使用的模具叫弯曲模，它是弯曲过程必不可少的工艺装备。(1) 弯曲零件工艺分析弯曲是使材料产生塑料变形，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，主要有 V 型弯曲和 U 型弯曲。板料经自由弯曲阶段后,开始与凸、凹模表面全面接触，此时，如果凸模继续下行，零件受到模具挤压继续弯曲，弯曲力急剧增大，称为校正弯曲。由于弯曲冲头折弯部分的半径为 1.3t,校正弯曲后材料会变薄.校正弯曲的目的，在于减少材料回弹，提高弯曲质量20。此工件一次要弯曲三处，其中两处为同向弯曲工艺且左右对称，另一处的弯曲方向相反。(2) 减少弯曲回弹的措施压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部分还存在着弹性变形，所以压弯后零件的形状与模具的形状并不完全一致，这种现象称为回弹。弯曲件的回弹是不可避免的，但是可以根据回弹趋势和回弹量的大小，预先对模具工作部分做相应的形状和尺寸修正，使出模后的弯曲件获得的形状和尺寸符合要求，这种方法简单易行，在实际生产中得到广泛应用。模具间隙 U 型弯曲的凸凹模单边间隙 Z/2 越大，则回弹越大；Z/2t 时，可能产生负回弹。(3) 弯曲件的工序安排原则对于尺寸较小的制品零件，尽可能采用一次弯曲成形的复杂弯曲模，这样有利于定位和操作；当弯曲件本身带有单面几何形状或对称零件，可以采用成对弯曲。弯曲后再切开，这样可以改善模具的受力状态，防止弯曲毛坯的滑移，保证了精度；需要多次弯曲的制品，应先弯外角后弯内角，并应使后一次弯曲不影响前一次弯曲部分，同时前一次弯曲必须使后一次弯曲有适当的定位基准。根据落料冲孔模落下的零件，我们将弯曲成型模设计成一次成型模，成对弯曲，这里的成对弯曲件不是连在一起的，而是两个件对称放在两边一起弯曲。长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计233.2.1 Z 型弯曲模的相关计算及模具设计型弯曲模的相关计算及模具设计(1) 弯曲回弹的计算 (3-21) (2) 弯曲力计算弯曲力的数值与毛坯尺寸、材料力学性能、凹模支点间距等因素有关，同时还与弯曲形式和模具结构等多种因素有关。因此，生产中通常采用经验公式来计算弯曲力。自由弯曲力：对于 V 形件，其最大自由弯曲力为： (3-22)btrkbtF26 . 0自式中:最大自由弯曲力；自F 材料抗拉强度；b 安全系数，一般取 1.3；k 弯曲件宽度。b计算：220.60.6 1.3 317.6 632427.31006bkbtFKNrt自总227.354.6KN0.821.84FFKN顶自校正弯曲力：为提高弯曲件的精度，减少回弹，在板材自由弯曲终了阶段，凸模继续下行，将弯曲件压靠在凹模上，其实质是对弯曲件圆角和直边进行精压，此为校正弯曲。此时，弯曲件受到凸凹模具的挤压，弯曲力急剧增大。校正弯曲力可用下式近似计算： (3-23)PAF校式中:校正弯曲力；校F 弯曲件校正部分的投影面积；A 单位校正力。P0094.941rrmmrkt凸000(180)(11.3rr凸）长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计24计算：查冲压工艺学P53 表 3-3，取 50MPaP 21362.850=1068.14KN (3-24)PAF校(3) 冲压设备的选择选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺寸，模具高度、模具结构和动作配合以外，还应考虑弯曲力大小。选用的大致原则是：对于自由弯曲力： (3-25)校压机FF2式中:选用的压力机吨位；因此选定为 J36-250 闭式压力机。压机F(4) 弯曲模具工作部分的尺寸计算弯曲模具工作部分的尺寸，主要指凸模、凹模的圆角半径和凹模的深度。下模尺寸如图 3-6 所示。图 3-6 下模其余6.3A0.02A长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计25上模尺寸如图 3-7 所示。图 3-7 上模顶出板尺寸如图 3-8 所示。图 3-8 顶出板AA0.020.02A0.02A长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计26 (5) 弯曲模具装配图弯曲模具工作过程：当制件在限位块的作用下，已被置于正确的位置后，模具上模在压力机滑块作用下开始下行，上模最低点首先与毛坯件接触后，导致毛坯的弹性变形，下行到一定距离后，塑性变形结束，弯曲工作完成，上模下行到最低限。图 3-9 底面预弯模装配图这些工作完成后，上模开始上行，与此同时，下模结构中的推杆在压力机弹性装置的作用下，也开始上行，并推动顶出板也向上运动，推动制件向上脱离凹模，至此，全部弯曲工序结束。其结构如图 3-9 所示。3.2.2 压弯成型模的相关计算及模具设计压弯成型模的相关计算及模具设计(1) 弯曲回弹的计算当弯曲角为 90时，查冲压成型工艺与模具设计21P254，表 4-3 可知：材料为 08 钢，厚度 t=6mm 的回弹角为 0。(2) 弯曲力的计算长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计27自由弯曲力： (3-26)220.70.6 1.3 508.55 6324490.7256bkbtFKNrt自 (3-27)0.8392.6FFKN顶自 (3-28)490.72392.6883.32FFFKN总顶自(3) 冲压设备的选择选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺寸、模具高度、模具结构和动作配合以外，还应考虑弯曲力大小。 1.3883.321148.32KN (3-29)总压机FF3 . 1因此选定为 J32-250 闭式压力机。(4) 弯曲模具间隙及工作部分的尺寸计算对于 u 形弯曲，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，使工件厚度变薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具寿命。U 形件凸、凹模的单面间隙一般可按下式计算： (3-30)maxtttt60.30.06 66.662ZCC 式中：弯曲模凸、凹模单边间隙；2Z T工件材料厚度；材料厚度的正偏差； C间隙系数。间隙系数查冲压成形工艺与模具设计一书，P151，表 4-16。确定 u 形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差的原则是，工件标注外形尺寸时应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。弯曲件标注外形尺寸凹模尺寸为 (3-31)03()4AALL凸模尺寸为 (3-32)0()TAALLZ式中：L弯曲件的基本尺寸，mm；、凸模、凹模工作部分尺寸，mm；TLAL 弯曲件公差，mm；长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计28 、凸模、凹模制造公差，选用 IT7 到 IT9 级精度，mm；一般取凸模TA制造精度高于凹模制造精度一级。图 3-10 凹模经计算的凹模尺寸为 0.087081.78mm0.0630149.78mm经计算凸模尺寸为 00.03588.46mm00.04136.46mm凹模如图 3-10 所示。A0.02A0.02A长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计29凸模如图 3-11 所示。图 3-11 凸模 (5) 弯曲模具装配图弯曲模具工作过程：制件在推件块上的凸台的作用下，已被置于正确的位置后，模具凸模在压力机滑块作用下开始下行，凸模最低点首先与毛坯件接触后，先弯曲前端，继续下行，并首先导致毛坯的弹性变形，同时弯曲两边，下行到一定距离后，塑性变形结束，弯曲工作完成，凸模下行到最低限。这些工作完成后，凸模开始上行，与此同时，下模结构中的推杆在压力机弹性装置的作用下，也开始上行，并推动特殊结构推件器也向上运动，推动制件向上脱离凹模，至此，全部弯曲工序结束。其结构如图 3-12 所示。A0.02A0.02A长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计30图 3-12 压弯成型模装配图6401236789101112131445长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计31第四章第四章模具结构设计的校核模具结构设计的校核设计结束后，必须对整体的结构进行校核。因为任何设计内容都是在理论中通过科学的计量设计出来的，比较人为和主观上有很多教多的因素。虽然设计的东西有独立和创新的意识在里面，但是还是避免不了设计上的缺陷，这样，就给生产和制造等埋下了隐患，种下了危机，这就需要我们对某些设计环节进行更加缜密的研究和校核工作。在此次的设计中，对于落料冲孔的这道工序而言，凸模的强度、螺栓的强度、各个板之间的厚度，都是影响生产安全的重要因素。同时，模具的装模高度是否满足压力机闭合高度的要求也是一个实际要求的问题。4.1 凸模强度的校核凸模强度的校核凸模承受很大的压应力，而在卸料时又承受拉应力，对特别细长的凸模，应进行承压能力和抗弯曲能力的校核。(1) 承压能力校核：对于圆形凸模来说 (4-1)4ctd式中：d凸模的最小直径；t材料厚度；材料抗剪强度。 (4-2)44 6 4255.71800ctdmm dmin=11mm满足要求(2) 抗纵向弯曲能力校核： (4-3)pdl2max85式中：凸模最大允许长度；maxl 冲裁力。p长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计32经计算满足要求。4.2 螺栓强度的校核螺栓强度的校核内六角用固定螺栓在工作过程中，即受径向切应力的剪切作用，又受轴向拉应力作用。当螺栓所受正应力达到强度极限时，就会引起断裂；当正应力达到屈服应力时，将产生屈服或显著的塑性变形。工件发生断裂显然是不允许的，构建工作时发生屈服或塑性变形也是不容许的。为此为避免此种现象的发生，我们一定要对螺栓进行强度校核，保证模具工作的正常运行为保证螺栓工作时不致因强度不够而破坏，螺栓的最大工作应力不得超过材max料的需用应力，即要求 (4-4)maxnAF式中：螺栓所受总的拉力；F 上模座或下模座中的螺栓个数；n 螺栓所受的极限应力；螺栓所受最大应力；max单个螺栓的横截面积。A其中螺栓材料为 45 钢，极限应力为 320MPa；依据此次设计 n=5；F 所受的总拉力 (4-5) 面积 (4-6) 所以，即直径为 12 的螺栓可以安全工作。4.3 压力机闭合高度的校核压力机闭合高度的校核主要从两个方面进行考虑。一个是压力机的公称压力是否能够满足工作压力的需2223.14 12452.1644dAmm3max60 1022.123205 452.16aaMPMP2223.14 12452.1644dAmm长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计33求，二是压力机的最大闭合高度能否满足模具的最大闭合高度等工作需要。我们从模具设计与制造手册中可以得知，J31-500 闭式压力机的公称压力为5000KN，远远大于落料冲孔模具、也满足弯曲模具分别所需要的压力22。J36-250闭式压力机的压力能够满足弯曲工作需要，符合要求。模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。为使模闭H具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应鉴于冲床最大和最小闭合高度之间，一般可用下式： (3-7)105xmdHHH如果模具闭合高度小于冲床的最小闭合高度时，可以

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