成型是利用安装在成型设备（主要是成型机）上的模具对材料施加成型，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称成型件或冲件）的一种成型加工方法。成型工艺与模具、成型设备和成型材料构成成型加工的三要素。成型是一种先进的金属加工方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比，成型加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下[1]：

(1) 成型一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为70%～85%，易实现机械化和自动化；

(2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求；

(3) 成型可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件，而这些零件用其它方法是不可能或很难得到的，如薄壳件；

(4) 被加工的金属在成型加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以成型件刚度强度较好；

(5) 成型时由模具保证了成型件的尺寸与形状精度，且一般不破坏成型材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以成型件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征；

(6) 在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高；

(7) 成型过程能耗较低。

由此可见成型制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以成型在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用成型方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，成型件所占的比重相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻刚度好的成型件所代替。有些机械设备往往以成型件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一[2]。

工业发达国家对冷成型生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷成型的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的67%，充分说明成型这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。

成型技术的发展特征是：

(1)成型成形科学化、数字化和可控化；

(2)突出“精、省、净“三大优势；

(3)成型成形可以实现全过程控制；

(4)产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；

(5)成型生产的灵活性和柔性。

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内容简介：: 1 绪论1.1 成型技术概论成型是利用安装在成型设备（主要是成型机）上的模具对材料施加成型，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称成型件或冲件）的一种成型加工方法。成型工艺与模具、成型设备和成型材料构成成型加工的三要素。成型是一种先进的金属加工方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比，成型加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下1：(1) 成型一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为70%85%，易实现机械化和自动化；(2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求；(3) 成型可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件，而这些零件用其它方法是不可能或很难得到的，如薄壳件；(4) 被加工的金属在成型加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以成型件刚度强度较好； (5) 成型时由模具保证了成型件的尺寸与形状精度，且一般不破坏成型材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以成型件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征； (6) 在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高； (7) 成型过程能耗较低。由此可见成型制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以成型在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用成型方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，成型件所占的比重相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻刚度好的成型件所代替。有些机械设备往往以成型件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一2。工业发达国家对冷成型生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷成型的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的67%，充分说明成型这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。成型技术的发展特征是：(1) 成型成形科学化、数字化和可控化；(2) 突出“精、省、净“三大优势；(3) 成型成形可以实现全过程控制；(4) 产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；(5) 成型生产的灵活性和柔性。1.2我国模具技术的发展趋势当前，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、质理好、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。（2）多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合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成型成形零件外，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）热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。（4）气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射成型低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小；(2)可得到缩孔少的厚壁成型件；(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：(1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮断浇口部；(3)压缩作用应仅限于型腔部。（5）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。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。（6）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。（7）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成型的模具，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。（8）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。（10）快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加) 成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。 RPM技术还可以解决石墨电极成型振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。（11）高速铣削加工将得到更广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000100000r/min,快速进给速度可达到3040m/min，换刀时间可提高到13S。这样就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高78倍，并可获得Ra10um的加工表面粗糙度。形状精度可达10um。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。（12）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”。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。（13）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具制造周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。（14）模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1.3 复合模的主要特点复合模结构紧凑，冲出的制件精度较高，生产率也高，适合大批量生产，特别是孔与制件外形的同心度容易保证。但模具结构复杂，制造较困难。按照落料凹模安装的位置，复合模可分为正装与倒装两种形式。1.4 模具CAD技术 CAD是计算机辅助设计(Computer Aided Design)的简称，指利用计算机硬件和软件进行的设计活动，包括使用计算机的数据库、程序库(有时候也简称为方法库)及通讯等技术来完成设计过程的信息检索、分析、综合、造型、修改及文件的编制工作。模具CAD是模具计算机辅助设计(Computer Aided Die Design)的简称，指用计算机作为主要的技术手段来生成和运用各种数字和图像信息，以进行模具的设计。模具CAD系统为设计人员提供了一个高效的设计环境，使人的创造性获得完美的发挥，摆脱了大量烦琐的重复性绘图工作。更重要的是改变了传统的图纸、实物传递方式，从而大幅度地提高了模具设计质量，对于传统的模具设计和制造是一次重大的变革3。它是至今以来最具有生产潜力的工具之一，也是未来模具行业持续生存和发展前提。自从美国Die Comp公司于1971年在简单级进模中首先将CAD/CAM技术引入到冲模设计与制造中以来，冲模以CAD/CAM技术已成为成型工艺与模具的主要发展方向之一。1978年日本机械工程实验室开发了MEL系统，采用了图形显示设备和交互图形设计技术，使CAD开始走向实用化。到80年代中期，人工智能技术在模具设计与制造中获得应用，美国Purdue大学的G.Eshel等于1984年开发了轴对称拉深件成型工艺设计的专家系统.1992年印度学者Y.K.D.V .Prasad等在AUTOCAD基础上开发了普通成型模的CAD/CAM系统CADDS.采用参数化编程技术建立了模具标准件库，但模具设计仍以交互式图形设计为主。1991年,Michael R. Doffey等在探讨级进模的CAD/CAM时针对简单铰链件的成型加工开发了一个利用特征(Feature)作为表达知识单元的系统12。该系统将模具的表达分为几何实体、特征、零件、装配等四个层次，条料排样采用基于规则的推理方法及自动设计，模具结构及零件的设计分为标准件自动设计和凸、凹模等非标准件交互设计两个部分，使模具设计走向智能化方向。我国在成型模具的CAD/CAM方面也取得了重大进展。上海交通大学在20世纪80年代初期开展了大规模的CAD/CAM研究开发工作，采用交互设计方法和进行条料排样，模具结构及零件设计方面采用了典型结构及标准零件的自动调用和交互设计相结合的方法，开发了智能化数据库，贮存了各种冲模的典型结构、标准零件、设计经验、设计方法和步骤，并向用户开放，目前在上海交通大学已建立了模具CAD/CAM国家工程中心。华中科技大学于1981年首先开始了精冲模的CAD/CAM工作。近年来，在成型件特征建模、专家系统以及CAD/CAM系统柔性化方面都取得了卓越的成就，并建立了模具CAD/CAM国家重点实验室。国内其他高校、研究所和大型企业在冲模CAD/CAM方面也进行了许多探索和实践，并获得了众多可喜的成果。从以上成型工艺与模具的各个发展方向中可以看出，“成型工艺与模具设计技术”是一门从事现代塑性加工所必须掌握的重要课程，该技术的理论性和实用性均很强，因此，学习时应从理论与实践相结合的角度研究、探讨，并侧重加强工程实践能力。1.5 本课题的来源及主要任务本课题主要任务就是设计一落料拉深成型复合模，绘制出模具装配图和大部分零件图，熟悉复合模设计步骤，并与课程设计过的弯曲模和级进模作个比较，了解复合模的结构特点。本课题任务主要有两个特点：1.涉及成型模具方面的知识 2.涉及机械制造方面的知识。从上述任务特点可以知道，本课题知识的综合性较强，涉及的知识面较广。 2 成型件的工艺性分析制件如图-1所示材料为10钢板，板厚1mm，制件精度为IT11级.，形状简单，尺寸不大，大批量生产，属普通成型件。工艺性分析根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在成型工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点：1）该制件为落料拉深成型件，在设计时，毛坯尺寸要计算准确2）成型间隙、拉深凸凹模间隙应符合制件的要求3）各工序凸凹模动作行程的确定应保证各工序工作稳妥、连贯。2.1工艺方案的分析和确定工艺方案的分析根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深、成型三种。拉深件的毛坯尺寸及拉深次数，应通过计算确定2.1.1: 毛坯直径D的计算因为拉深相对高度h/d=16/99=0.162，因为是无凸缘零件，h=15mm)=0.18*130=23.4mm,初选为25mm. 凹模壁厚：C=(1.52)H=37.550,取c=45mm 所以凹模外径：L=130+2*45=220(mm) 根据冷成型典型组合尺寸有关标准凹模外径D取250mm 选择模架及确定其他零件根据凹模周界尺寸D=250mm,考虑采用横向送料，故拟用后侧导柱圆形模架，查手册，可得模架规格：250*250(GB/T2851.6-1990) 其他零件规格：上模座：250*50 （GB/T2855.11-1990）下模座：250*65 （GB/T2851.12-1990）导柱：32*210 （GB/T2861.1 -1990） 35*210 （GB/T2861.1 -1990）导套：32*115*48 （GB/T2861.6 -1990） 35*115*48 （GB/T2861.6 -1990）模柄：A50x110 卸料螺钉：按GB2867.6-81选d=12mm的内六角卸料螺钉,螺柱长L=116mm。卸料螺钉窝深应满足闭合高度H0：模具闭合高度应为上模、下模板、弹性卸料板、凹模、垫板、固定板等厚度的总和。即 H0=（60+6+20+68+65+10-1）mm=228mm“-1mm”是考虑凸模进入凹模的深度。根据生产现场调整，可略有增减，以制件完全分离为准。所选成型机闭合高Hmax240mm,Hmin=210 满足：Hmax-5mmH0Hmin+10mm2.6整修工序整修是将普通成型后的毛坯放在整修模中，进行一次或多次加工，除去粗糙不平的成型剪切面和锥度，从而得到光滑平整的断面。整修后，零件尺寸精度可达IT6IT7级，表面粗糙度Ra值可达0.80.4um.常用的整修方法主要有外缘整修、内孔整修、叠料整修和振动整修。 1下模座 2垫板 3凹模固定板 4导柱 5导套 6整形凹模 7凸模固定板 8整形凸模 9上模座 10螺钉 11推杆 12模柄 13推件器 14销钉外缘整修其整修过程相当于用成型机切削加工。将预先留有整修余量的工件置于整修凹模上，由凸模将毛坯压入凹模，毛坯外缘金属纤维被凹模切断，形成环行切削n1,n2.随着凸模下降，外缘金属纤维逐步被切去，切屑逐步外移断裂，直至最后阶段，切屑成长减弱，又相当于普通剪切变形，产生裂纹，完全切断分离。整修后得到的工件断面光洁垂直，只是在最后断裂时有很小的粗糙面（约0.1mm左右）。外缘整修的质量与整修次数、整修余量及整修模结构等因素有关。整修次数与工件的材料厚度、形状有关。对于厚度在3mm以下，外形简单、圆滑的工件一般只需一次整修，厚度大于3mm或工件有尖角时，需进行多次整修，否则会产生撕裂现象。一次整修余量沿外形周边需均匀分布。毛坯上所留整修余量必须适当，才能保证整修后得到光滑平直的断面。从图可看到，总的双边切除余量为 S=Z+D 式中 S总的双边被切除金属量; Z落料模双边间隙（mm）; D双边整修余量（mm）内孔整修切除余量的内孔整修，其工作原理与外缘整修相似，不同的是利用凸模切除余量，整修目的是校正孔的坐标位置，降低表面粗糙度和提高孔的尺寸精度，一般可达IT5IT6级，表面粗糙度Ra值达0.2um.这种整修方法除要求凸模刃口锋利外，还需有合理的余量。过大的余量不仅会降低凸模寿命，而且切断面将被拉裂，影响光洁度与精度。余量过小则不能达到整修的目的。修孔余量与材料种类、厚度、预先制孔的方式（成型或钻孔）等因素有关。修孔余量可用下式计算：D =2s+c=2.82x+c 式中D双边修孔余量（mm）； S修正前孔具有的最大偏心距（mm）; C补偿定位误差，可查表；x, y修正前孔可能具有的最高坐标误差。内孔整修时，凸模应从孔的小端进入。孔在整修后由于材料的弹性变形，使孔径稍有缩小，其缩小值近似为：铝0.0050.010mm,黄铜0.0070.012mm,软钢0.0080.015mm.内孔整修还有一种是用心棒精压。它是利用硬度很高的心棒或钢珠，强行通过尺寸稍小一些的毛坯孔，将孔表面压平。此法用于d/t34及t 2.16mm 故设计满足要求。（2）弯曲应力校核 Lmax90（3-8）其中 Lmax 允许的凸模最大自由长度（mm） d 凸模的最小直径（mm） F 成型力（N）将d = 6 mm 、F = 13338 N带入公式（3-8）中有， Lmax 90= 90 = 28 mm 而 Lmax = 24.4 mm 28mm 也满足要求，故成型凸模设计合理。 3.6落料凸、凹模设计3.6.1落料模刃口尺寸公差及凸、凹模间隙模磨损后尺寸变大（A类尺寸）、变小（B类尺寸）、不变（C类尺寸）的规律分为三种。查表2325得到凹模尺寸及其公差的计算公式：若工件尺寸为A ，则凹模尺寸为 A凹 =（A x）（3-9）若工件尺寸为B ，则凹模尺寸为 B凹 =（B + x）（3-10）若工件尺寸为C ，则凹模尺寸为 C凹 = C 凹（3-11）式中 A凹、 B凹、C凹凹模刃口尺寸（mm） A 、B 、C 工件基本尺寸（mm） x 磨损系数工件公差（mm）凹凹模制造公差（mm）,一般取凹 =/4 工件的对称偏差（mm）根据零件形状，如图（3-1）所示，凹模磨损后其尺寸变化有三种情况。图3-1 凸凹模刃口尺寸第一类：凹模磨损后尺寸变大的是图3-1中的A1（61mm）、A2 (64mm) 、和 A3（13.5mm）三个尺寸。查表2305得x1 = x2 = x3 = 0.5 ，查表2345得1 = 2 =0.74mm ,3 = 0.43 mm 。将A1 = 61mm ，A2 = 64mm ， A3 = 13.5mm ，x1 = x2 = x3 = 0.5 ，1 = 2 =0.74mm ，3 = 0.43 mm带入公式（3-9）有 A1凹 =（A1 x11） =（61 0.50.74） = 60.63 mm A2凹 =（A 2 x22）=（64 0.50.74） = 63.63 mm A3凹 =（A 3 x33）=（13.5 0.50.43） = 13.28 mm第二类：凹模磨损后尺寸变小的是图3-1中的B（18mm）查表2305 得x =0.5 ，查表2343 得= 0.52mm将B = 18mm , x = 0.5 , = 0.52mm带入公式（3-10）有 B凹 =（B + x）=（18+ 0.50.52） = 18 mm第三类：凹模磨损后尺寸不变的是图3-1中的C1（2mm）C2（4mm）查表2345 得1= 0.15mm , 2= 0.215mm带入公式（3-11）有 C1凹 = C1凹 =20.15/4mm =20.0375mm C2凹 = C2凹 =40.215/4mm =40.054mm落料凸模刃口尺寸按照凹模刃口尺寸配制，保证凸、凹模双面间隙为： Zmin Zmax =0.132mm 0.240mm （由表251 查得）。本设计中将落料凸模与成型凹模做成一体，即做成凸凹模的型式。3.6.2凹模和凸凹模的尺寸落料凹模刃口型式采取表2385中第2种型式，取刃口高度h = 8 mm。凹模和凸凹模的具体形状和尺寸见落料成型模图纸中的零件图。3.7其它零件的选择及相关尺寸的确定1）选择上、下模座及模柄：采用GB2851.381后侧带导柱形式的模板，其LB为160 mm125 mm，上模板厚35 mm ，下模板厚40mm 。选用压入式模柄，按GB2862.181选取A50mm95mm的模柄。2）选择导柱、导套：按GB2861.181选d = 25mm的导柱，导柱长度取L = 130mm ，按GB2861.681选d = 25mm的导套，导套长度取L = 85mm 。3）卸料装置的选用：根据卸料力F = 7960.68N选用4个8280聚氨酯橡胶作为卸料装置，其尺寸为：自由高度H=20mm,外径D=25mm,孔径d=8.5mm取卸料板平面尺寸为132mm117mm ，厚度为12mm 。卸料板起到卸料兼压料的作用。4）垫板、凸模固定板：垫板、凸模固定板的平面尺寸与凹模的相同，垫板厚度取8mm ,凸模固定板厚度取14mm 。5）档料装置的选用：采用三个活动档料销使材料在成型时得到定位。6）定位零件的选用：用一个直径d=8mm，长18mm的销将模柄定在上模座上，防止其转动。采用四个M12mm长L=55mm的内六角螺钉将落料凹模和凸模固定板固定在上模座上面，并采用两个直径d=10mm长L=60mm的圆柱销定位。凸凹模采用三个M8长L= mm的内六角螺钉直接安装在下模座上，并且采用两个直径d=6mm长L=50mm的圆柱销定位。4弯曲模设计4.1弯曲力的计算弯曲力是设计成型工艺、选择成型机和设计模具的重要依据。由于弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料力学性能、工件形状及模具结构有关，而且与弯曲方式也有很大关系，因此很难用理论方法进行准确计算。通常只根据工件的宽度、厚度、材料的力学性能和模具的结构、尺寸等采用经验公式来进行弯曲力的估算。4.1.1自由弯曲力的计算自由弯曲力的计算公式为： F= CKBb t/(r+t) （4-1）式中 C与弯曲形式有关的系数，对V形件取0.6；对U形件取0.7 K安装系数，一般取1.3 B料宽（mm） t料厚（mm） r弯曲半径（mm） b材料强度极限（Mpa）分别将C = 0.6 ，K = 1.3 ，B = 61 mm ，t = 1.5 mm ，r = 0.5 mm ，b = 1.3 = 1.3 360 Mpa带入公式（4-1）有 F= CKBb t/(r+t) =0.61.3611.33601.5/（0.5+1.5） = 25050.87N = 25.05KN顶件力一般取自由弯曲力的30%80%，即820KN 。4.1.2校正弯曲力的计算为了提高弯曲件的精度，减小回弹，在板料自由弯曲的终了阶段，凹模继续下行将弯曲件压靠在凸模上，其实质是对弯曲件的圆角和直边进行精压，此为校正弯曲。校正弯曲力的计算公式为： F校 = A*p （4-2）其中 F校校正弯曲力（N） A 校正部分的投影面积（mm） P 单位面积校正力（Mpa）由于此弯曲模采用一模两件的设计形式，故校正部分的投影面积为：A = 2 61 mm 37 mm = 4514 mm由表32 1查得p=90 Mpa ，将A = 4514 mm和p=90 Mpa带入公式（4-2）有 F校 = A*p = 4514 mm90 Mpa = 406260N = 406.26KN4.3弯曲模工作部分的设计弯曲模工作部分的尺寸主要是指凸模、凹模的圆角半径和凹模的深度等由于弯曲时有一个较大的弯曲半径R = 23 mm,此时R/t=23/1.510,设计时必须考虑到回弹,将凸模圆角予以修正凸模圆角半径计算公式为：（4-3）公式中 Rp凸模圆角半径（mm） R回弹后弯曲件的半径（mm）材料屈服强度（Mpa） E 材料弹性模量（Mpa） t 材料厚度（mm）将R = 23 mm ,t = 1.5 mm , = 260 Mpa , E = 202 103Mpa（查表23 4）带入到公式（4-3）中有， = = 21.71 mm而取凹模对应的圆角半径： R d = R p + t = 21.71mm +1.5 mm= 23.21mm弹复角的计算公式为： = （1800 ）（R/RP 1）（4-4）式中 0 工件的弯曲角度弹复角，即工件弯曲角与凸模角度的差值将R = 23 mm ，RP = 21.71 mm , 0 = 53带入公式（4-4）中，有 = （1800 ）（R/RP 1） = （18053）（23/21.71 1） = 733对于另一处弯曲半径为r = 0.5 mm 处的弯曲，取凹模上对应圆角半径与弯曲件内侧圆角半径，即0.5mm 。4.4其它零件的选择及相关尺寸的确定1）选择上、下模座及模柄：采用GB2851.381后侧带导柱形式的模板，其LB为160 mm100mm，上模板厚35 mm ，下模板厚40mm 。选用压入式模柄，按GB2862.181选取A50mm95mm的模柄。2）选择导柱、导套：按GB2861.181选d = 25mm的导柱，导柱长度取L = 130mm ，按GB2861.681选d = 25mm的导套，导套长度取L = 85mm 。3）卸料装置的选用：选用3个8280聚氨酯橡胶作为卸料装置，其尺寸为：自由高度H=38mm,外径D=60mm,孔径d=12.5mm取卸料板平面尺寸为128mm81mm ，厚度为8mm , 卸料板的作用是将零件定位，同时也起到卸料兼压料的作用。5斜楔成型模的设计第三道工序是冲长圆孔，由于长圆孔在曲面上，为了保证孔的形状和位置，所以在第二道工序弯出曲面后再成型；而且想要冲出所需的孔，必须使冲头的垂直运动转化成为与水平成27角的倾斜运动，于是在设计中需要采用斜楔机构。另外，鉴于零件不具有对称性，此模具采用一模两件的形式，这样可以平衡作用力。5.1成型力的计算计算成型力的目的是为了合理地选择成型机和设计模具，成型机的吨位必须大于所计算的成型力，以适应成型的要求。所冲的长圆孔如图5-1所示：图5-1 弯曲面上的长圆孔成型力的大小主要与材料力学性能、厚度和成型件分离的轮廓长度有关。本设计中采用平刃口成型，成型力的计算公式为： F = KLt （5-1）式中 L 成型件周边长度（mm） t 材料厚度 (mm) K 系数，一般取K = 1.3 材料抗剪强度 (Mpa) 取= 360 Mpa 根据图图5-1，长圆孔的周长L =（266）2 + 23 = 58.8 mm将L = 58.8 mm 、t = 1.5 mm 、 K = 1.3 、= 360 Mpa带入公式（5-1）有 F= K Lt= 1.358.81.5360 = 41277.6 N由于采用一模两件成型，所以总的成型力F总= 2F = 82555.2N=82.55KN 5.2 冲长圆孔的凸模与凹模工作部分的尺寸冲长圆孔的凸、凹模采用配合加工的方法。根据长圆孔的图形（图5-1），冲长圆孔的凸模磨损后尺寸只有变小这一种情况，凸模尺寸的计算公式为： A凸 = （A + x）（5-2）其中 A凸凸模刃口尺寸（mm）工件公差（mm） A 工件尺寸（mm） x 磨损系数凸凸模制造公差（mm）一般取/4凸模磨损后长圆孔上变小的两个尺寸即图5-1上的A1（26mm）和A2（6mm）查表2345得1 =0.52 mm ,2 =0.30mm , 查表2305得x= 0.5, x= 0.75，将两组数值分别带入公式（5-2）中有， A1凸 = （A1 + x）= (26 + 0.50.52) = 26.26mm A2凸 = （A2 + x）= (6 + 0.750.30) = 6.225mm冲长圆孔的凹模刃口按凸模尺寸配制，保证凸、凹模的双面间隙为： Zmin Zmax = 0.132mm 0.240mm（由表251 查得）。5.3成型凸模强度校核主要对凸模进行压应力校核 Amin F/ （5-3）其中 Amin成型凸模上最小截面积 (mm) F 成型力（N）凸模材料的许用压应力凸模采用碳素工具钢T10A，其=1000Mpa ，将F = 41277.6N和=1000Mpa带入公式（5-3）中有，Amin F/ = 41277.6/1000 = 41.28mm 而Amin =（266）6 +9=148 mm 41.28mm 故而满足要求5.4斜楔成型模的工作过程图5-2 斜楔成型模1. 斜楔座 2.卸料螺钉 3.上模座 4.压块 5.垫块 6.滑块 7.圆柱销 8.弹簧 9.垫板斜楔成型模的结构如图5-2所示，由于其结构比较特别，故在此特别解释一下其工作原理：为了操作方便，设计将成型的斜楔机构用卸料螺钉吊在上模座上，斜楔成型模的工作过程大致为：当成型机滑块下行时，首先，斜楔座1与垫板9接触，而成型机继续下行时，滑块6在压块4的作用下沿着斜楔座1向前移动，进行成型。当成型机滑块上行时，滑块6通过圆柱销7在弹簧8的作用下复位。上模座3通过卸料螺钉2将斜楔机构带向上行，不影响送件和取件。 5.5标准零件的选用1）选择上、下模座及模柄：采用GB2851.381后侧带导柱形式的模板，其上模板尺寸为： 400mm250mm50 mm ，下模板厚为： 400mm250mm 60mm 。选用压入式模柄，按GB2862.181选取A50mm95mm的模柄，并按GB119-76选用818的销将模柄定住，防止其转动。2）选择导柱、导套：按GB2861.181选40mm200mm的导柱，按GB2861.681选40mm125mm48mm的导套。3）定位零件的选用选用4个直径为6mm的销将零件定位于凹模上，并且在每个成型凸模上套上聚氨脂橡胶，在成型凸模进行成型时起到压料的作用。6 U形弯曲模设计6.1弯曲力的计算弯曲力是设计成型工艺、选择成型机和设计模具的重要依据，通常采用经验公式来进行弯曲力的估算。6.1.1自由弯曲力的计算自由弯曲力可以按照公式（4-1）计算，分别将C = 0.7 ，K = 1.3 ，B = 61 mm , t = 1.5 mm ，r = 0.5 mm ， b = 1.3 = 1.3 360 Mpa带入公式（4-1）有 F = CKBb t/(r+t) =0.71.3611.51.51.3360/（0.5+1.5） =29226N=29.23KN6.1.2校正弯曲力的计算校正弯曲力可以按照公式（4-2）计算，将A = 51.5mm51mm =2626.5mm 和p=90 Mpa带入公式（4-2）有， F校 = Ap = 2626.590 = 236385N =236.385KN6.2弯曲模工作部分的设计弯曲模工作部分的尺寸主要是指凸模、凹模的圆角半径和凹模的深度，以及凸、凹模之间的间隙及模具宽度尺寸等。6.2.1凸模圆角半径凸模圆角半径r p应等于弯曲件内侧的圆角半径，即 r p = r = 0.5 mm6.2.2凹模圆角半径凹模圆角半径r d 不宜过小，以免弯曲时擦伤毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径应该一致，否则在弯曲时毛坯会发生偏移。凹模圆角半径大小可以根据材料厚度来选取，一般当t2mm时，取rd =（36）t，本设计中t=1.5mm ，故现取凹模圆角半径 r d = 4t = 6mm。6.2.3凸、凹模间隙对于U形件弯曲必须选择合理的凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹也大，弯曲件形状和尺寸不易保证；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低模具寿命，而且弯曲力也大。生产中常按材料性能和厚度选取，一般对于钢板取C =（1.051.15）t ,则取凸、凹模间隙C=1.7mm6.2.4模具宽度尺寸由于弯曲件宽度尺寸标注在外侧，见图2-1，设计中应该以凹模为基准，先确定凹模尺寸。考虑到模具磨损和弯曲件的回弹，凹模宽度尺寸应为： = （B 0.75）（6-3）凸模尺寸按凹模配制，保证单边间隙C，即 = 2C （6-4）其中 B弯曲件基本尺寸（mm）弯曲件制造公差（mm）凹模制造公差（mm）将B=51.5mm , = 0.74mm（查表10-115 ）C=1.7mm带入公式（6-3）和（6-4）中有： = （B 0.75） = （51.5 0.750.74） = 50.95 = 2C = 47.55

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