托架的冲压工艺及模具设计.doc

太原科技大学毕业设计说明书太原科技大学材料学院毕业设计（论文）任务书学院（直属系）：材料科学与工程学院 时间：2015年3月30日学 生 姓 名指 导 教 师设计（论文）题目托架的冲压工艺及模具设计主要研究内容 掌握简单模、复合模的结构组成、动作原理和特点，具有一定的识图和模具结构分析能力。了解模具标准件的选用（主要包括标准模架、模柄以及紧固零件的选用）以及生产设备的选用，明确模具与设备的安装关系，能够正确选用生产设备。研究方法 收集相关资料，进行总体方案论证，参考相关设计手册及图册进行相关设计，根据主要设计参数的要求进行冲裁工艺计算，主要内容（主要包括刃口尺寸计算、排样计算、冲压力计算和压力中心计算），采用计算机CAXA电子图板或CAD绘图方法完成所要求图纸的绘制。主要技术指标(或研究目标) 冲裁模零部件设计（主要包括工作零件的结构设计、尺寸计算和固定方法；定位零件的设计与选用；卸料零件种类选用与设计；出件装置的选用与计算；导向零件的选用与设计），提交设计说明书一份，完成设计打印0号图纸两张，英文翻译5000字符。教研室意见符合专业培养方向，同意。教研室主任（专业负责人）签字： 2015年3月30日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。目录摘要VABSTRACTVI前言71.1模具设计的现状11.2国内外研究现状11.3设计的主要内容及目的2第二章 冲压工艺的分析及工艺方案的确定42.1工艺性分析4表2.3冲压工艺性分析表52.2冲裁件工艺方案的分析和确定6第三章 排样83.1坯料尺寸计算83.2搭边值的确定8第四章 工艺计算114.1工艺力的计算114.1.1冲压力及弯曲力计算114.2计算模具的压力中心134.3压力机的选择144.3.1压力机类型的选择144.3.2压力机规格的选择14第五章 模具刃口尺寸的计算175.1落料冲孔部分175.1.1落料部分175.1.2冲孔部分175.2弯曲部分185.2.1凸模和凹模的圆角半径185.2.2弯曲模凸、凹模间隙的确定185.2.3 U型件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差185.3单工序冲孔部分19第六章 模具主要零部件的设计206.1模具结构的设计及模架的选取206.1.1模具结构的设计206.1.2 模架的选用216.1.3模架的设计技法216.1.4模柄的设计及选择226.2凹模的设计226.2.1凹模刃口形式226.2.2凹模结构尺寸236.2.3凹模的固定形式246.3凸模及凸模固定板的设计246.3.1凸模的设计246.3.2凸模固定板的设计266.4定位零件的设计276.5卸料及推料零件的设计286.6固定板及垫板的设计296.6.1固定板的设计及选用29第七章 弹性元件、紧固零件的设计及选用307.1弹性元件的选用307.2紧固零件的选取317.2.1螺钉的选用317.2.2螺钉孔、销钉孔的最小距离337.2.3卸料螺钉的设计33第八章 模具闭合高度的计算与校核34第九章 模具装配图的设计35总结38致谢39参考文献41附录一 冲压过程工艺卡片42附录二 外文翻译43 托架的冲压工艺及模具设计摘要 在金属成型的诸类方法中，冲压成型是极为常见且重要的一种，这主要得益于冲压成型的特点和方法。因此无论是在生活中，还是机械生产中，冲压成型的方法极为常见，在汽车零部件的生产中更是如此。 本次设计的托架零件，在工艺分析的基础上提出几种可行的工艺方案，各工艺方案主要包含落料、冲孔、弯曲三道基本工序。用技术经济分析方法分析后确定了最佳工艺方案，进行了工序的组合。考虑到托架结构的特特殊性，设计时采用了一套复合模具和两套单工序模具来保证孔的质量。由于模具中的大部分零件已经标准化，在设计中主要任务是选取模具各部分的零件并对这些零件进行校核。本次毕业设计的三套模具结构简单实用，符合实际生产的需要。关键词：冲压成型，托架，复合模 The Design of the Bracket Blanking DieABSTRACT In the method of metal forming, stamping forming is a very common and important one, this is mainly due to the characteristics of stamping forming, and methods. So whether in life, or in mechanical production, stamping molding method is very common, especially in the production of auto parts. The design of bracket parts, on the basis of technology analysis put forward several feasible process scheme, the process mainly consists of blanking, punching, bending three basic procedures. Confirmed after the analysis of technical and economic analysis method of the optimum scheme, the combination of the process. Considering the particularity of bracket structure, the design USES a set of compound die and two sets of single die to ensure the quality of the hole. Because most of the mold parts have been standardized, in the design of main task is to select the mold parts and each part to check these parts. The graduation design of the three sets of mold structure is simple and practical, accord with the actual production needs.Keyword: stamping, bracket, composite dieV前言 1.1模具设计的现状 在当今世界中，工业生产是体现一个国家综合国力的重要指标，而在工业生产中，装备又是一重要的衡量指标，模具生产水平的好坏对工艺装备起决定性作用。我们可以看到，模具在诸如锻造、冲压、塑料橡胶、冲压领域、玻璃的粉末冶金、陶瓷等行业呗广泛应用。这次我毕业设计的选题来源于生产实践，意义非凡，这回的毕业设计对于我以后走向工作岗位从事本行业的设计具有重要意义。对于我们设计的冲压模具通俗点讲即为冷冲模，它是将生产中常见的金属或非金属材料通过冲压加工成半成品或具有一定特殊工艺装备零件。这种冷冲压通常在室温下就能进行，通过安装在冲压模具上压力机的作用，对材料施加一定的压力，使其分离或塑性变形。冲压模具不仅在生产工业零件方面应用广泛，如果稍有留意 我们就会发现我们的日常生活中，冲压零件处处可见，无论是金属的还是非金属的，大到我们的建筑器材，小到我们的玩具，都能见到冲压件。当然模具的生产意义不仅仅局限于此，模具生产水平的高低直接关乎到生产的速率和质量，现在的工业生产的速率已经远远不是当初手工要求的水平了，另外质量的好坏意义更是非凡，尤其是关乎国家命脉的国防工业，材料加工的好坏直接决定了某些高精端武器是否能够生产出来，不仅如此，就我们的汽车行业来讲，我国的汽车生产相比工业较强的德国、日本和英、美等国差距实在太大了。而在汽车行业，利用最为普遍的工艺即为冲压。模具制造的质量将直接影响产品性能水品的高低，在大批量生产背景下，模具的设计有重大意义。1.2国内外研究现状 如今，随着我国综合实力的提升，各个领域如雨后春笋般迅速发展，模具制造已然成为世界大国，目前正朝着制造业强国的目标迈进，但是如上所述，我们的差距和劣势还是很明显的，正所谓冰冻三尺，非一日之寒，迈向制造业强国，我们还有很多的路要走。在此我们一定要正视我们制造业生产中存在的问题。比如：科技创新能力比较弱，某些基础原件和软件仍然没有摆脱受制于人的局面：产品结构总体上出于全球模具产业链的中低端，缺乏品牌效应，企业结构的规模，效率低。 面对上面存在的问题，我们必须找到存在这些现象背后的原因。随着工业或进程的加快和人类生活节奏的加快，避免不了的是产品更新速度的加快，尤其是信息时代的到来，互联网更是把这一趋势变得更快。我们现在是生产的量很大，但是满足我们生活生产需求的质却不能够保证。这种严重的产需矛盾背后是中国相关产业链的畸形，具体分析主要是以下方面的原因，首先是专业化程度不够，另外是企业管理制度上的约束。由于模具生产的特殊性，其周期要求很长，不能够适应试产的要求。最后是核心问题，我国在此行业总的设计和工艺技术还比较落后，最为典型的是数字化程度低，自动化、智能化程度比较低，数字化程度低造成模具的生产率低，周期长，自动化、智能化程度低造成经济成本大幅度提高。这与我国制造业发展的要求相比差距还很大。 中国目前正朝着为实现“中国梦”的伟大目标上阔步前行，社会主义现代化正稳步推进，为了适应我国的发展，工业生产也需要进行快速发展，在模具生产行业，也不能拖国家的后腿，模具生产也应该有自己宏伟的发展目标。立足中国当今的现状和基本国情，应该在模具行业进行一定的改革，转变原有旧的思维生产模式，抓住中国模具生产行业存在的主要矛盾。着重解决，为我国模具行业走向大型、精密、高效、复杂、多功能和长寿命的目标，不断努力。 1.3设计的主要内容及目的研究目的： 对于此次的研究目的，主要是培养本科学生运用所学的理论知识分析研究解决工程设计中存在各种问题和挑战。因为此次毕业设计的选题来源于实际的工业生产，具有较强的实际使用价值，在实际工生产设计中遇到个各类问题，在此次设计中可能都会出现，学生在此过程中会加深发现问题分析问题解决问题的思维。另外在设计中避免不了要查阅诸多参考资料，这样随着设计的进行，会进一步提高学生进行理论计算分析，并结合分析查阅相关资料的基本技能。研究内容：（1） 托架的工艺分析（2） 冲压模具总体结构设计（3） 冲压模具工艺和设计计算（4） 模具的总装图与零件图设计与计算研究方法：工厂实习收集资料归纳分析确定工艺方案模具的设计计算校核（影响加工质量的因素及主要对策）制定模具总装图绘制总装图零件图编写说明书。 第二章 冲压工艺的分析及工艺方案的确定2.1工艺性分析图2-1，托架零件图，材料为08，厚度t=3mm，生产方式：中批量生产。 图2.1 托架零件图（1）力学性能分析 该冲裁件零件材料是08，查参考文献【4】附录B2有色金属力学性能，查得：材料的抗拉强度b= 338MPa，屈屈服强度s=195MPa，伸长率 =33%。该材料具有足够的强度、刚度及良好的塑性,可进行弯曲、冲裁加工，符合冲裁工艺性要求。冲压的难点在于四角弯曲强度较大，之间变现较大。但是在模具生产中适当控制还是可以解决上述问题的（2） 零件的经济性分析 该零件属于一个简单的支撑托架。其加工要求简单，中批量生产，表面无严重划痕即可，对精度的要求不是很高。因此在设计中经济一定要考虑其中，尽可能朝着简单实用方向，由于级进模的结构比较复杂、制造精度高、周期长成本高，因此不予考虑。（3） 冲压工艺性分析见表2-3所示内容 冲压件工艺项目最大允许值工艺性的分析冲裁工艺性1.外形落料外形为矩形3672符合加工工艺冲孔6，82.落料圆角R30.75符合加工工艺3.孔径2个6，84.5符合加工工艺4.孔边距最小孔边距83符合加工工艺弯曲工艺性1.形状U形件，四角弯曲，对称符合加工工艺2.弯曲半径R4 1.2符合加工工艺3.弯曲高度弯曲外角206符合加工工艺弯曲内角864.孔边距距6的孔边86由于8的孔边距为4，不满足距离边的最小值，加工时易产生变形距8的孔边465.精度其它IT14符合工艺性2-8孔距600.37为IT9允许尺寸公差601.2为保证两8孔的尺寸公差，应该先弯曲后再加工6.材料08钢常用材料范围良好的冲压工艺表2.3冲压工艺性分析表2.2冲裁件工艺方案的分析和确定从零件的结构形状可知，零件所需要的冲压基本工序为落料、冲孔、弯曲。根据零件特点和工艺要求，可能有个工艺方案有：方案一：冲2-6mm孔和落料复合弯曲两外角弯曲两内角冲2-8mm孔。方案二：冲2-6mm孔和落料复合弯曲四角冲2-8mm孔。方案三：冲2-6mm孔和落料复合弯曲两外角预弯内角45弯曲两内角冲2-8mm孔。方案四：冲2-6mm、2-8mm孔和落料复合两次弯曲四角（复合模）。方案五：工序合并，采用带料级进模。项目方案一方案二方案三方案四方案五模具结构简单较复杂简单结构复杂结构复杂冲压模具寿命寿命长弯曲摩擦大，寿命低冲压零件的质量有回弹，可以控制，形状尺寸精度较差。预压内角回弹小，形状尺寸精度较好。表面质量好。四角同时弯曲，回弹大不易控制，划痕严重。有回弹，可以控制。有回弹，可以控制，表面质量较好。模具数量4套3套3套2套1套生产效率低较高较高高最高表2.4冲压工艺方案比较表 方案性能比较见表2-4，考虑到零件精度不高，生产批量为中批量生产，存在回弹现象，但回弹在可以控制的范围内且对所加工零件的影响不大，有可以预防和弥补的措施，例如对于弯曲后的变形可以采用校形和整形复合控制回弹。综上分析，我们发现选用方案三比较合适，故采用方案三工艺进行设计。 第三章 排样 冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。排样在实际生产中更是意义非凡，对于排样方法的选择，需经过认真计算分析比较然后进行选择，总的来讲排样在对后面的设计，材料的利用率，模具的复杂程度，生产出来的零件精度以及模具的安装与操作都会带来非常大的影响，排样设计是本次设计的源头，也是比较核心的一部分。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率。3.1坯料尺寸计算如图8-16所示，坯料展开尺寸分段计算得：L=2L1+2L2+L3+4L4=220+24+22+48=102（mm） 图3.13.2搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。搭边值通常由经验确定。本次设计，由于坯料形状为矩形，采用直排最适宜。查表2.5.2，取搭边a=3.2mm；a1=2.8mm。则可得相关参数：侧条料宽度B=36+23.2=42.4（mm）步距S=102+2.8=104.8（mm）板料规格拟选用 39002000采用纵裁：裁板条数：条 余9.6mm每条个数：条 余60mm每板总个数：个材料利用率：=79.02%采用横裁：裁板条数：条 余7.17mm每条个数：条 余58.79mm每板总个数：个材料利用率：=74.5% 综上所述，经过计算分析采用纵裁时，材料利用率较高。故采用纵裁。 第四章 工艺计算4.1工艺力的计算 工艺力的计算主要是工序一中冲裁力的计算，工序二中的弯曲力的计算，工序三中冲裁力的计算。各自的计算过程分别如下所示。4.1.1冲压力及弯曲力计算（1） 工序一：落料冲孔复合工序冲裁力：Fp=KptL=1.3（236+2102+26）3260 =318071（N）卸料力:FQ=KFP=0.05318071 =15903(N)推件力：FQ1=nK1FP=30.055318071 =52490(N)冲压力：F总=318701+15903+40634=375.2（KN）式中冲裁力； 冲裁周边长度； 材料的厚度； 材料的抗剪强度； 系数。 t为材料厚度 n梗塞在凹模内的制件或废料的数量，h为直刃口部分高度；查文献2取Kp=1.3；K=0.05 n=3 K1=0.055压力机的公称压力一定呀大于F总，查文献2拟选用400KN的冲床。(2) 工序二：弯曲工序 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。特别是在弯曲板料较厚、弯曲变形程度较大，材料强度较大时，必须对弯曲力进行计算。由于影响弯曲力因素较多，如材料的性能、零件的形状、模具的结构、模具的间隙和模具工作表面质量等。因此用理论分析的方法很难确定计算弯曲力。生产中常用经验公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。该零件弯曲类似u型件，可按照u型件的计算公式计算： 自由弯曲力： F自=14236（N）式中：B弯曲件宽度，mm； t弯曲件材料厚度，mm； R弯曲内半径，mm； b材料的强度极限，Mpa； K安全系数，一般取1.3。 校正弯曲力：F校= F校=Ap=(8436)80=241920(N)式中：A校正部分垂直投影面积，mm2； q单位面积上的校正力，Mpa；压力机吨位的确定：自由弯曲时压力机的吨位应为： F压机F+FQ由于校正力是发生在接近压力机下死点的位置，校正力数值比自由弯曲力、顶件力和压料力大得。则校正弯曲力选择压力机的吨位，即： F压机F校经过分析，参考文献2，拟选用400KN的冲床。工序3：冲28孔工序冲裁力： F=1.3Lt=1.3283260 =50943（N）推件力： F推=Fk推F=30.0550943 =7641（N）冲压力 F总=F+ F推=50969+7641=58584（N）式中冲裁力(N)； 冲裁周边长度； 材料的厚度； 材料的抗剪强度； N梗塞在凹模内的制件或废料的数量，h为直刃口部分高度；查文献2取Kp=1.3；K=0.05 n=3 K1=0.055通过分析计算，参考文献2，拟选用63KN冲床。4.2计算模具的压力中心模具压力中心是指冲压时诸种冲压合力的作用点位置。为了保证压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心轴柄的中心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，磨具导向零件加速磨损，降低磨具的寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1） 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2） 工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心重合。（3） 形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。对于普通零件的压力中心计算公式如下： 由于托架零件属于高度对称零件，根据冲模压力中心的确定原则，冲模的压力中心即冲裁件的几何中心。 4.3压力机的选择4.3.1压力机类型的选择 压力机的种类繁多，按照不同的规格和用途有着不同的分类，本次设件计的零件为小型零件对零件的尺寸要求精度不高，因此选用开式曲柄压力机。选用曲柄压力机有很多优点：1、空间大、操作简单。2、成本低廉3、容易把模具安装上去.4.3.2压力机规格的选择工序一：落料冲孔工序 在该工序中，本套模具在冲裁过程中总的工艺力F总=375200N=375.2KN，为了安全起见，以防备设备超载，按公称压力的1.3倍计算压力，即F压FZ只要压力机的公称压力大于F压，但也不要太大。查参考文献1表9-1开式压力机技术参数，可选取公称压力为400kN的开式压力机比较适合本次设计的要求，压力机的型号为JH23-400。压力机的相关参数如下：公称压力：400KN发生公称压力时滑块距下死点距离：7mm滑块行程：100mm行程次数：80次/min封闭高度调节量：300mm左右工作台尺寸：630mm前后工作台尺寸：420mm前后工作太孔尺寸：150mm左右工作台孔尺寸：300mm工作台孔直径：200mm工作台垫板厚度：65mm工作台板厚度：80mm模柄孔尺寸（直径深度）：50mm70mm工序二：弯曲工序 在该工序中本套模具在冲裁过程中总的工艺力为F总=3256156N=325.6KN，同样为了安全起见以防备设备超载，按公称压力的1.3倍计算压力，即F压FZ只要压力机的公称压力大于F压，但也不要太大。查参考文献1表9-1开式压力机技术参数，可选取公称压力为400kN的开式压力机比较适合本次设计的要求，压力机的型号为JH23-400。压力机的相关参数如下：公称压力：400KN发生公称压力时滑块距下死点距离：7mm滑块行程：100mm行程次数：80次/min封闭高度调节量：300mm左右工作台尺寸：630mm前后工作台尺寸：420mm前后工作太孔尺寸：150mm左右工作台孔尺寸：300mm工作台孔直径：200mm工作台垫板厚度：65mm工作台板厚度：80mm模柄孔尺寸（直径深度）：50mm70mm工序三：冲28孔工序 同理按照上述选择标准，参考文献1表9-1开式压力机技术参数，可选取公称压力为63KN开式压力机比较适合本次的设计要求，压力机的型号为JH23-63。压力机的相关参数如下：发生公称压力时滑块距下死点距离：3.5mm滑块行程：50mm行程次数：160次/min封闭高度调节量：170mm左右工作台尺寸：315mm前后工作台尺寸：240mm前后工作太孔尺寸：90mm左右工作台孔尺寸：180mm工作台孔直径：130mm工作台垫板厚度：30mm工作台板厚度：40mm模柄孔尺寸（直径深度）：30mm50mm 第五章 模具刃口尺寸的计算5.1落料冲孔部分 凸模与凹模的刃口尺寸，直接影响着冲裁件的尺寸精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸机器制造公差，是冲裁模的主要任务之一。由于模具加工方法不同，凸模和凹模的刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，刃口尺寸的计算方法可分为两种情况。一种是凸模与凹模分别加工计算模具刃口尺寸，另一种是凸模和凹模配制加工计算刃口尺寸。5.1.1落料部分查文献一表2-30，表2-29，表2-31得：Zmin=0.36；Zmax=0.42；x=0.5；=0.5,落料时，查文献一表2-29得，长度为36时，凸=0.02；凹=0.03长度为102时，凸=0.025；凹=0.0355.1.2冲孔部分冲孔时，查文献一表2-29得凸=0.027；凹=-0.017；5.2弯曲部分 弯曲部分计算的刃口尺寸主要包括凸、凹的圆角半径，以及凸、凹模之间的间隙值，这些值确定之后，凸、凹模的横向和纵向尺寸再确定，弯曲部分的凸、凹模尺寸基本上就确定了。详细过程如下。5.2.1凸模和凹模的圆角半径 由于工件的相对弯曲半径r/t较小，这样凸模的工作圆角半径r凸取等于弯曲件的内侧弯曲半径r，故取r凸=4mm；选取凹模的圆角半径时，不能过小，以免材料表面擦伤，影响模具寿命。t=24，r凹=（23）t，故取r凹为6mm5.2.2弯曲模凸、凹模间隙的确定 由于要设计零件的弯曲类似于U型件的弯曲件，因此在设计时可以按照U型件的弯曲来设计，U型件弯曲模的凸凹模的单边间隙值一般可以按下式计算式中 Z/2弯曲模凸、凹模单边间隙； t材料厚度（基本尺寸） 材料厚度正偏差 C根据弯曲件高度和弯曲线长度而决定的系数查文献2表3.4.3和表3.4.4得 取，C取0.04，可得mm5.2.3 U型件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差（1） 确定原则，参考文献三P168169（2） 根据上述原则，分别按照尺寸标注在弯曲件外形的凸、凹模尺寸其中，查文献得凸=-0.02，凹=0.03，=0.37凸模尺寸凹模尺寸同理可得 5.3单工序冲孔部分 单工序冲孔刃口尺寸的计算原则及方法，实质上与5.1.2冲孔相同因此计算时完全可以参照上述计算得原则及方法进行计算。冲孔时，查文献一表2-29得凸=0.002；凹=-0.002查表2-31得x=0.25；=0.5,计算结果如下： 第六章 模具主要零部件的设计6.1模具结构的设计及模架的选取6.1.1模具结构的设计 对于工序一模具结构的选取,考虑到工序一的特点，落料和冲孔在一套模具上进行的复合冲裁模，因此可以按照复合模的特点进行选取。复合模通常分为两种，倒装复合模与顺装复合模，对于倒装复合模具，他的废料直接可以有凸模从凸凹模的内控推出，只有在设计时注意凸凹模壁厚，防止凸凹模壁厚较薄时，可能导致胀裂。对于顺装复合模具，它也有这自己独有的特点。它的冲孔废料可从凸凹模中推出，这样型孔内的废料没有集聚，因此凸凹模胀裂力较小，故它的壁厚比倒装复合模的最小壁厚销，取倒装复合模。本次工序一的设计也是选取倒装复合模。 对于工序二模具结构的选取，同样考虑到工序二的特点，以及零件的特征选用单工序弯曲模。由于型件有4个角要弯曲，型件弯曲可以两次完成，也可以一次弯曲成功，采用两次弯曲成功的如图6.1，四角分别进行两次弯曲，首先可以将平板弯曲成U型，然后可以进行另外两个角的弯曲，本套模具虽然复杂，但是尺寸精度较高，回弹容易控制。 图6.1 图6.2 图6.3当然也可以采用两次弯曲，图6.2的方案是一次弯曲成型单工序模，对于本套方案，并不是很理想，因为在初始弯曲时，由于存在摩擦，凸模的肩部阻碍了材料的运动，这样在弯曲时弯曲件侧壁容易擦伤后变薄。最终的结果是成型后的零件肩部与底部不易平行，但是如果减小凹模圆角出的摩擦，改进此方案，也是可以的。对于图6.3的方案属于一套弯曲复合模，这套磨具要求凹模有较大的空间，但是通过设计发现，对于本零件肩部尺寸较宽，在设计时控制U型件的凹模时，最后弯曲后得到型零件无法取出。综上所述只有选择图6.2的方案完成此工序的弯曲了。 对于工序三的单工序冲孔，按照单工序的冲裁就可以完成了，但是由于两个孔之间的位置尺寸要求较高，因此在设计时对于两个孔之间的位置要进行定位，由于在工序一中已经冲出2个直径为8的孔，因此可以利用这两个孔对肩部直径为6的孔进行定位，在这里利用级进模的导正销进行定位这样就能满足肩部两个直径为6的孔的定位了。其余的完全按照冲裁模具的设计原则进行设计就可以了。6.1.2 模架的选用 模架在冲压设计中，属于标准件，选取时根据自己要设计的零件以及工序方案选择标准零件，通常典型的模架结构都是有上模座、下模座、导柱和导套等四个部分组成的，另外有的模架带有模柄，冲压时模具所有零件的都安装在模架上。根据其功能和不同的特点，模架分为滑动导向模架形式，滚动式导向模架。但是设计中常用的四纵模架，分别如下图： 图6.4考虑到本次零件的特征，以及各种模架的适用场合，在本次设计的三个工序中均选用后侧导柱模架。6.1.3模架的设计技法通常模架的设计参照以下标准即可：首先考虑的是标准模架，标准模架的某些参数一旦确定后，模架的相关尺寸就会全部确定，这样就意味着模架选取完成。模架外形尺寸的确定。因为零件属于矩形零件，只需要长度方向比凹模的长度大于50mm左右即可，宽度相似即可，另外还需要为导柱和导套留有足够的安装位置。按照上述的原则就把模架的外形尺寸确定了。选用的模架与模座还应该与所选用的压力机相匹配，必要时进行校核模座材料的选择也是有标准的，通常情况下选用灰铸铁和球墨铸铁等材料模座的上下平面垂直度公差等级一般选用4级。模座的上下表面粗糙度通常取为Ra3.20.8m上下模座的导柱和导套的安装中心距精度以及上下莫做的平行度公差都应该取在标准要求的范围内。 对于模具的闭合高度，按照模具闭合高度的计算原则，在工序一中模具的闭合高度为：垫板的厚度取10mm，凸模固定板的厚度取20mm,凹模的厚度37mm,卸料版取15mm,橡胶的装配图高度为42mm，下模架的凸模固定板的厚度取25mm。这样工序一的模具的闭合高度为96mm.同理对于工序二的模具的闭合高度可以按照上述方法进行计算，可得工序二的模具闭合高度为123mm，工序三的模具闭合高度取126mm。6.1.4模柄的设计及选择 在模具设计中，模柄的设计也属于标准件，国标中给定了种类，标准模柄的选取根据选取的压力机进行选取。选择的模柄总体上必须满足一下要求。首先必须满足的就是长度和直径必须压力机相对应，另外需要和上模座保持正确且连接可靠。由于一些特殊的模具的自重和受力仅仅靠部分点夹紧保证所需要的精度，这时需要在上模座周边均布压紧点，这样其受力的均匀性就可以得到保证。推件使用的模柄材料通常为Q235A、45。另外模柄与上模座之间的配合必须满足要求。根据上述的原则，工序一选定的模柄为C型凸缘模柄：模柄A50100GB2862.3-81.A3，工序二选定模柄为压入式模柄:模柄 A3073GB2862.181.A3，工序三选定模柄为压入式模柄A5095GB2862.181.A3。6.2凹模的设计6.2.1凹模刃口形式常见的凹模刃口形式有以下几种如下图所示 图6.5常见的凹模刃口形式 在设计中，根据冲压制造的零件形状，凹模结构均选用整体式结构，凹模的刃口形式三中工序均选择c类。6.2.2凹模结构尺寸 对于凹模整体结构的设计应参造相关标准，另外凹模壁厚的确定一定需满则要求。凹模整体结构的尺寸主要包括以下尺寸，如图6.6所示 图6.6凹模的形状尺寸这里主要是确定凹模厚度尺寸就可以了，对于凹模厚度尺寸H的确定参造如下公式 H=Kb式中b凹模孔的最大尺寸K系数查文献2表2.8.1可得在工序一中K=0.35 故H=0.35102=35.7 取H=37mm在工序二中K=0.35 故H=0.563.32=31.66 取H=53mm在工序三中K=0.35 故H=0.584=42 取H=42mm凹模的壁厚应该满足以下要求C=(1.52)H这样，另外的其他尺寸的确定可以根据图6.6进行确定。6.2.3凹模的固定形式 在工序一和工序二以及工序三中，凹模的固定均直接利用螺钉进行固定，在工序一中的凸凹模采用凸模固定板进行固定。在使用螺钉时，螺钉的位置以及螺钉公称直径的选择一定要考虑凹模的壁厚，凹模壁厚过小可能会导致凹模强度的降低。其选择标准可参考文献3的表3-28。6.3凸模及凸模固定板的设计6.3.1凸模的设计工序一： 对于工序一中的冲孔凸模的设计主要包括横向尺寸的设计和纵向尺寸的设计，首先横向尺寸的设计在刃口计算时，已经确定了刃口处的尺寸，剩余尺寸的确定可以参考文献一标准标准圆形凸模尺寸的确定原则确定。对于纵向尺寸的确定直接根据纵向尺寸的计算原则进行设计，如图6.7和图6.8为按照相关标准设计的凸模和凸凹模。 图6.7冲6孔凸模 图6.8冲孔落料凸凹模工序二： 在工序二中凸模的设计参考文献二，对于的单工序弯曲，在生产实践中已经总结出常用的方案，在设计时可以直接参造这些实践总结的方法进行设计。凸模横向的尺寸根据弯曲时凸凹模的刃口尺寸进行设计。纵向的尺寸设计费了些周折，纵向尺寸的确定根据所选模架的的闭合高度以及凹模的的高度进行计算，在确定模架的闭合高度后，总的高度去掉凹模的高度和定位板的高度，再根据装配的要求检验修该凸模的高度就得到了如图6.9所示的凸模 图6.9弯曲凸模工序三： 工序三为单工序冲孔模，其设计方法与工序一中的设计完全相同，设计的凸模如图6.10所示 图6.10 冲8孔凸模6.3.2凸模固定板的设计凸模固定板主要目的是为了把凸模固定。凸模固定板的外形尺寸应小于或者等于凹模的外形尺寸，厚度方面的要求，一般设计成凹模厚度的0.8倍。在工序一中，凹模板的厚度为35mm，h=0.835=28mm，取25mm,因此本次凸模固定板的规格为：LBH=210mm145mm25mm。凸模与凸模固定板的配合为H7/n6，装配可通过2个销钉定位，4个螺钉与上模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，详细尺寸见零件图。同理在工序二中，凹模板的厚度为52mm，h=0.852=41mm，取35mm,因此本次凸模固定板的规格为：LBH=160mm120mm35mm。凸模与凸模固定板的配合为H7/n6，装配可通过2个销钉定位，4个螺钉与上模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，详细尺寸见零件图。在工序三中，凹模板的厚度为39mm，h=0.839=31.2mm，取30mm,因此本次凸模固定板的规格为：LBH=206mm162mm30mm。凸模与凸模固定板的配合为H7/n6，装配可通过2个销钉定位，4个螺钉与上模座连接固定，各形孔的位置尺寸与凹模的保持一致，详细尺寸见零件图。6.4定位零件的设计 进行定位零件的设计，首先应该明白的是定位零件用途，在了解整个冲压过程后，不难发现，定位零件顾名思义是定位的，因为条料送进以及毛坯在模具中的位置正确，这是保证能够冲裁出外形完整合格零件的前提，而正确的位置需要就需要定位零件来保证。常见的定位零件有挡料销，导正销，以及侧刃。这些定位零件的特征以及常用的情况可以参阅文献二，这里不再详细叙述。在工序一中选用的定位零件为挡料销中最为常用的固定挡料销，其规格为A1063 GB2866.1181工序二单工序弯曲中，可以直接利用定位板进行定位。考虑到凸模的高度，选取的定位板厚度h=20mm,横向宽度尺寸为29mm。在工序三中，由于在工序一中已经冲出两个直径为6的孔，因此可以利用导正销对工序三进行定位。选取的导正销为A型导正销，规格为A624 GB2864.181，装配时按照基孔制配合，按照进行配合。6.5卸料及推料零件的设计 通常将的卸料主要有刚性卸料以及弹性卸料板，卸料故名思义就是将冲裁后卡在凸模或凸凹上的制件或废料卸掉，从而保证下次冲压能够正常进行。 对于刚性卸料以及弹性卸料的特点和适用场合，参见文献二卸料及推件零件的设计。本次设计中工序一采用的是弹性卸料板进行卸料，这样能够保证冲裁件的精度，防止在工序一产生的误差累计下来，可能导致以下工序的误差过大。对于工序三中采用的依然是弹性卸料，与工序一类似也为弹性卸料销进行卸料。由于工序二是单工序模具，采用推件及顶件装置，根据弯曲模的特点，参考文献二中推件及顶尖装置各自的特点及应用场合 ，采用图6.7的弹性顶件装置。图6.7弹性顶件装置 1顶尖块 2顶杆 3支撑板 4橡胶块 其中关于卸料装置及顶件装置的安装可参考文献二，设计时必须满足相关设计要求，另外还需满足装配要求。6.6固定板及垫板的设计6.6.1固定板的设计及选用 固定板的作用很简单，一般用于固定小型的凸模、凹模以及凸凹模，安装时采用过渡配合或，压装后磨平并与型孔中心线垂直，外形通常与设计的凸凹模外形类似，对于本套模具的设计均采用矩形形状，厚度有时可以参考经验值进行选取，参考经验值为412mm，具体垫板的厚度参考文献三选取。其中工序一凸模固定板厚度，工序二固定板厚度，工序三中固定板厚度也是选取。 垫板的作用很简单，主要是用于承受工作零件传来的压力，防止模座受过大的压力而损坏，其设计标准参见文献三，经过计算，这里工序一垫板厚度H=10mm,工序二中的垫板厚度H=8mm，工序三中的垫板厚度H=10mm。材料选择45钢或者T8A。淬火因固定达到4348HRC，最终垫板淬火后垫板上下平面应该磨平。第七章 弹性元件、紧固零件的设计及选用 7.1弹性元件的选用 弹性元件和紧固零件在设计中都已经标准化，在设计和计算时只需要参考相关标准以及不同的应用场合，灵活选取。 弹性零件对于冲压来说主要包括弹簧及橡胶，主要为弹性卸料、压料及顶件装置提供作用力和行程，在冲压模具设计中广泛应用。紧固零件的作用是将两个或两个以上的的零部件紧固链接在一起成为一个整体，这一类零件主要包括螺钉、销钉以及键等。虽然这些弹性元件和紧固零件种类繁多，性能和用途各不相同，但是这些零件现在均已经标准化，通用程度和互换性均较好，在设计时按照标准选用就行了。 对于弹性元件来讲，弹簧和橡胶均常用，但是弹簧选取不合适时容易损坏，其许用负荷也比弹簧要大，另外橡胶很好安装，调试也很方便，从经济角度考虑也很划算，因此对于本套模具，均选用橡胶，另外设计完成后，校核时法相橡胶均能够满足要求。因此三套模具的弹性装置均选用橡胶。为保证橡胶垫不过早失去弹性而损坏，其允许的最大压缩量不得超过自由高度的45%，一般取H总=（0.350.45）H自由。橡胶垫的预压缩量一般取自由高度的10%15%。 H工作=H总H预 故工作行程： H工作=H总-（0.10.15）H自由 由工作行程可计算出橡胶垫高度： H自由=H工作（0.250.30）式中 H