毕业设计（论文）-零件的冲压连续模具设计

优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 1 - 1 绪论 冲压的概念、特点及应用 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（ 属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先 进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压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）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 （ 2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一 般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 ,具有 “一模一样 ”的特征。 （ 3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 （ 4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所 以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 2 - 2 冲压冲裁件的工业分析 图 2-1 零件示意图 （ 1）冲压技术要求 ： 材料 ： 10 钢 ； 材料厚度 ： 1mm； 生产批量 ： 大批 ； 未注公差 ： 按 IT14 级确定 。 （ 2） 经退火及时效处理，具有较高的强度 、硬度，适合做中等强度的零件。 尺寸精度 ： 形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按 IT14 级确定工件的公差 ； 尺寸公差为 ： 4 +0.30 0 8+0.36 0 19 0 -0.52 四孔的位置公差 10+ 0.18 - 0.18 9+ 0.18 - 0.18 。 （ 3） 工件的结构形状 :制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。 结论：该制件可以进行冲裁 ,制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和计算精度。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 3 - 3 确定工艺方案 根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可以如下几种方案 ; （ 1） 落料 -弯曲 -冲孔；单工序模冲压 。 （ 2） 落料 -冲孔 -弯曲；单工序模冲压 。 （ 3） 冲孔 -落料 -弯曲；连续模冲压 。 （ 4） 冲孔 -落料 -弯曲；复合模冲压 。 方案（ 1） 与方案 （ 2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内。完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。 方案（ 3）只需要一副模具，模具结构复杂，加工难度大。冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。 方案（ 4）也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 通过对上述 4 种方案的分析比较，该件的冲 压生产采用方案三为佳。 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用连续冲压，所以模具类型为连续模。 采用定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。 卸料方式的选择 因为工件料厚为 1mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置卸料。 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用侧导柱的导向方式。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 4 - 4 冲压模具总体结构设计 4.1 模具类型 根据零件的冲裁工艺方案 ,采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 4.2 定位方式 因为 该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，无侧压装置。控件条料的送进步距采用固定当料销定距。 4.3 卸料与出件方式 因为 工件厚度为 1mm，相对较薄，卸料力也不大，故采用弹性卸料装置卸料。 4.4 导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件的质量，方便安装调整，该级进采用侧导柱的导向方式。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 5 - 5 模具设计工艺计算 5.1 计算毛胚尺寸图 5-1 计算展开示意图 相对 弯曲半径； R/t=1/1=1 0.5 （ 5-1） 式中 ： R-弯曲半径（ mm） ； t-材料厚度（ mm） 。 由于相对弯曲半径大于 0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径。 表 5-1 板料弯曲中性层系数 r/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1,2 x 0.21 0,22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33 r/t 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 8 x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 由公式 X=r/t 查 表 得 X=0.32 L=L1+L2+L3+1/2(ro+xt)2=19+6+19+0.5（ 1+0.321） 2=44.14mm 根据计算得：工件的展开尺寸为 20 44.14mm,如图 5-2 所示。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 6 - 图 5-2 制件尺寸展开示意图 5.2 排样 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料，少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排，斜排，对排，混合排，多排等多重形式。 采用少，无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。 由于设计的零件是距形零件，且四个孔均有位置公差要 求，所以采用有废料直排法 -少废料直排法。 5.3 搭边值的确定 排样式时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺佘料，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。反搭边过小，冲裁时容翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸，凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，同时有可能会影响送料工作。 搭边值通常由经验确定，表 2 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 搭边是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增边刃口磨损。表 2 给出了 10 钢的 搭边值如下： 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 7 - 表 5-2 搭边 a 和 a1 数值 经查表得： 两工 件之间的搭边 al=1.2 5.4 条料宽度与步距的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑； （ 1）有侧压装置时条料的宽度。 （ 2）无侧压装置时条料的宽度。 （ 3）有定距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。 （ 4）有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料送进。 无测压装置的模具，其条料宽度要考虑在送料过程中因条料的摆动使侧面搭边减小，为了补偿面搭边值的减小部分，条料宽度因增加一个条料可能的摆动量。故条料宽度为 B=45.34mm 故步距为 H=45.34mm 5.5 材料利用率的计算 冲裁零件的面积为： F=LH =2044.14 =882.8mm2 由毛坯的长与宽可知毛坯的规格为： 8002000（ mm） 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 8 - 所以该毛坯的送料步距，采用横裁法时的可冲件数与毛坯的利用率根据相应数据与毛坯的规格可做如下几个具体分析： （ 1）送料步距为： h=D+a1 =44.14+1.2 =45.34mm （ 2）一个步距内的材料利用率为： N11=Nf/(Bh)100% （ 3） N 为一个步距内冲件的个数。 N11=Nf/(Bh)100% =1882.8/(2045.34)100% =97.35% （ 4）横裁时的条料数为： N1=2000/20=100 可冲 100 条 （ 5）每条件数为： N2=(800-a)/h =(800-1.2)/45.34 =17.64 可冲 17 件 （ 6）板料可冲总件数为： n=n1n2 =10017 =1700（件） （ 7）板料利用率： N12=nF/(8002000) =1700882.8/(8002000)100% =93.80% （ 8）纵裁时的条料数为： N1=800/20 =40 可冲 40 条 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 9 - （ 9）每条件数为： N2=(2000-a)/h =(2000-1.2)/45.34 =44.1 可冲 44 件 （ 10）板料可冲总件数为： n=n1n2 =4044 =1760（件） （ 11）板料利用率： N12=nF/(8002000) =1760882.8/(8002000)100% =97.1% 因为纵裁时的材料利用率大于横裁时的材料利用率 ， 所以该零件采用横裁法 。 图 5-3 排样图 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 10 - 6 冲压力与弯曲力计算 6.1 计算冲裁力的公式 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的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁 模，其冲裁力FP 按公式（ 6-2）计算： tLKF P （ 6-2） 式中： -材料抗剪强度 ； L-冲裁周边总长 ； t-材料厚度 。 系数 KP 是考虑到冲裁模刃口的磨损、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 3。在此模具中 KP 取 1.3。 表 6-1 抗剪强度 材料名称 材料牌号 材料状态 力学性能 抗剪MPa/ 抗拉MPab/ 屈服强度MPas/伸长率(%) 弹性模量E/MPa 优质 碳素结构钢 10F 已退火 216 333 275 410 186 30 15F 245 363 315 450 28 08 255 333 275 410 196 30 186 10 255 353 295 430 206 29 194 15 265 373 335 470 225 26 198 20 275 392 355 500 245 25 206 25 314 432 390 540 275 24 195 根据表 5 查出 10 的抗剪强度为 255 353 取 350 材料厚度 t 1mm 落料周边总长为 L=45.342+202=130.68mm 由公式（ 6-2） tLKFP落=1.31130.68350 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 11 - =59.45KN 即冲裁力为 59.45K N 2 冲孔力冲F的计算 冲孔周边总长为 L=43.144+3.1416=100.48mm 冲孔力由公式 （ 6-2）计算： tLKF P冲 =1.31100.48350 =45.72KN 即总冲裁力 F=59.45+45.72=105.17KN 在冲模结束时，由于材料弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。 因此，需要有推件力和卸料力和顶件力的作用。 卸料力 PQ KFF （ 6-3） 推件力 PQ FnKF 11 （ 6-4） 式中： PF -冲裁力（ N ） ； K -卸料力系数，其值为 0.02 0.06（薄料取大值，厚料取小值） ； 1K -推料力系数，其值为 0.03 0.07（薄料取大值，厚料取小值） 。 卸料力、推料力的系数通过查表 6-2 确定，卸料力系数取 K=0.05，推件力系数取 1K 0.055。 由公式（ 6-3）得卸料力 PQ KFF =0.05118.91 =5.95KN 顶件力 F2=K2Fp （ 6-5） =0.06118.91=7.15KN 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 12 - 表 6-2 卸料力、推件力、顶件力系数 材料厚度 mm K 1K 2K 钢 0.1 0.065 0.075 0.1 0.14 0.1 0.5 0.045 0.055 0.063 0.08 0.5 2.5 0.04 0.05 0.055 0.06 2.5 6.5 0.03 0.04 0.045 0.05 6.5 0.02 0.02 0.025 0.03 铝、铝合金、黄铜 0.025 0.08 0.02 0.06 0.03 0.07 0.03 0.09 0.03 0.07 0.03 0.09 6.2 弯曲力的计算 为了选择弯曲时所需要的压力 和进行模具设计，需要计算确定弯曲力。影响弯曲力的因素很多，如材料的性能、弯曲方式、模具结构等等此外，模具间隙和模具工作表面质量也会影响弯曲力的大小。因此，理论分析的方法很难精确计算。在生产实际中，通常根据板料的性能以及厚度、宽度，按照经验公式进行计算。 （ 1）自由弯曲时的弯曲力 V 形弯曲件公式： FV自 =0.6KBt2b/r+t （ 6-6） U 形弯曲件公式： FU自 =0.7kKBt2b/r+t （ 6-7） 式中： FV 自、 FU 自 -冲压行程结束时，不经受校正时的自由弯曲力； B-弯曲件的宽度 ； t-弯曲件的厚度 ； r-内圆弯曲半径（等于凸模圆角直径） ； b-弯曲材料的抗拉强度 ； K-安全系数，一般取 1.3。 （ 2）从公式可以看出，对于自由弯曲，弯曲力随着材料的抗拉强度的增加而增大，而且弯曲力和材料的宽度和厚度成正比。增大凸模圆角半径虽然可以降低 弯曲力，但是将会使弯曲件的回弹增大。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 13 - 对设置顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的30%80%,即 FQ=(0.30.8)F 自 3、 L 形弯曲件 L 形件的直角垂直弯曲，相当于弯曲 U 形件的一半，而且应设置压料装置，所以可近似的取其弯曲力为 : FL=(FU 自 +FQ)/2 即由图可知 FU 自 =0.7kKBt2b/r+t =0.71.32012350/1+1 =6.37KN FQ=(0.30.8)F 自 =0.56.37 =3.19KN FL=(FU 自 +FQ)/2 =(6.37+3.19)/2 =4.78KN 4、压弯时的冲压力包括：弯曲力和校正力 F F=QA （ 6-8） 式中： Q-单位面积上的校正力 ； A-弯曲件被校正部分的投影面积 ； 由图可知 A=2020=400mm2； 由表可得 Q=80 Mpa。 表 6-3 单位面积上的校正力 由表 6-3 可得： 材料 料厚 材料 料厚 3 3 10 3 3 10 铝 30 40 50 60 10# 20#钢 00 120 黄铜 60 80 80 100 25# 35#钢 100 120 120 150 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 14 - 即 F 校 =40080 =32000N =30KN 6.3 总的冲压力的计算 根据模具结构总的冲压力： F=F 冲 +F 卸 +F 推 +FL+F 校 =105.37+5.95+7.15+4.78+30 =153.14KN 为保证冲压力足够，一般冲裁 弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大百分之30 左右。 根据总的冲压力，初选压力机：开式双柱可倾压力机 J23-25 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 15 - 7 模具压力中心与计算 模具压力中心是指诸冲压中心的作用点位置，为了确保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。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。 模具的压力中心，可按以下原则来确定： （ 1）对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。 （ 2）工件形状 相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （ 3）各分力对某坐标轴为力矩之代数和 等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置 o， o(x=0,y=0),即为所求模具的压力中心。 X0=L1X1+L2X2+L nXn/L1+L2+L n Y0=L1Y1+L2Y2+L nYn/L1+L2+L n 图 7-1 压力中心示意图 如图可知压力中心 Y0=10 X0=X1F1+X2F2+X3F3+X4F4/F1+F2+F3+F4 =22.6759.45+56.5422.86+76.8411.43+85.6811.43/59.45+22.86+11.43 +11.43=42.77 压力中心（ 42.77,10） 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 16 - 8 冲裁模间隙的确定 设计模具是一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但从分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求雪顶的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围之内，就可以冲出良好的制件，这个范围内的最小值称为最小合理间隙 Cmin,最大值称为最大合理间隙 Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 Cmin。 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间 隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。 根据实用间隙表 8 查得材料 10 的最小双面间隙 2Cmin=0.100mm，最大双面间隙2Cmax=0.140mm 表 8-1 冲裁模初始用间隙 2C 材料厚度 mm 08 、 10 、 35 、09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于0.5 极小间隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.092 0.126 0.092 0.126 0.092 0.126 0.092 0.126 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 17 - 9 刃口尺寸的计算 9.1 刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口尺寸的 精度，模具的合力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及制造公差，是审计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现 : 由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 在尺量与使用中，落料件事以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果时间隙越来越大。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差是需要考虑一下原则： 落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔 时的尺寸由凸模决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙区在凹模上。 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凹模磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则 生产出来的制件有能不合格，会使模具寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家 “ 配合尺寸的公差数值 ” IT14 级处理，冲模则可按 IT11 级制造；对于圆形工件可按 IT17 IT19 级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“ 入体原则 ” 标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 9.2 刃口尺寸的计算方法 冲裁模凹、凸模刃口尺寸计算和标注的方法，即分开加工和配做加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或薄板的工件。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 18 - 对于该工件厚度 1mm属于薄板零件 ，为了保证凸凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准上标注尺寸制造公差，另一件只标注公称尺寸并证明配做所留的间隙值。这 p 与 d 就不在受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取 =/4(精密模具的制造公差可选4 6um)。这种方法不仅容易保证凸凹模间隙值很小。而且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。在计算复杂形状的凸凹模工作部分的尺寸时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一 个凸模或凹模上会同时存在三种不同磨损性质的尺寸，这时需要区别对待，它们是： 第一类：凸模或凹模磨损后会增大的尺寸； 第二类：凸模或凹模磨损后会减小的尺寸； 第三类：凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸 。 9.3 计算凸、凹模刃口的尺寸 （ 1）凹模磨损后变大的尺寸，按一般落料凹模公式计算，即 Aa=(Amax-x) （ 9-9） （ 2）凹模磨损后变小的尺寸，按一般冲孔凹模公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凹模尺 寸，即 Ba=(Bmax+x) （ 9-10） （ 3） 凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为 Ca=(Cmax+0.5)0.5A为了方便使用，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为三种情况： 工件尺寸为 C+0 时 Ca=(C+0.5)0.5A 工件尺寸为 C- 0 时 Ca=(C-0.5)0.5A 工件尺寸为 C时 Ca=CA 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 19 - 式中： Aa、 Ba、 Ca-相应的凹模刃口尺寸； Amax-工件的最大极限尺寸 ； Bmax-工件的最小极限尺寸 ； C-工件的基本尺寸 ； -工件公差 。 X 系数为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料时偏向最小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸）， x 值在 0.51 之间 ,与工件精度有关可查表 9-1 或按下面关系选取。 工件精度 IT10 以上 x=1 工件精度 IT11IT13 x=0.75 工件精度 I4 x=0.5 表 9-1 系数 x 料厚 t(mm) 非圆形 圆形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差 / 1 4 0.5 1 1 2 2 4 4 刃口高度 h 6 6 8 8 10 10 12 14 查表 9-2，刃口高度为 h6 8mm，取 h=7mm 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 22 - 10 弯曲件结构与工艺分析 10.1 最小相对弯曲半径 弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限， 而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件外表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。弯曲件的最小弯曲半径不宜过大和过小，过大时因受到弹复的影响，弯曲件的精度不宜保证；过小时弯曲容易产生裂纹，因此弯曲件的最小弯曲半径应不小于最小弯曲半径。 最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值 rmin/t 称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。 设中性层半径为 p，则最外层金属的伸长率为： 外 =(R-)/ 设中性层位置在半径为 =r+t/2 处 ，且弯曲厚度保持不变，则有 R=r+t=1/(2r/t+1) 如将 外 以材料断后伸长率 带入，则有 r/r 转化为 rmin/t,且有 rmin/t=(1-)/2 根据公式就可以算出最小弯曲半径 最外层金属的伸长率为： 外 =1/(2r/t+1) =1/(22/1+1) =0.2 最小弯曲半径为： min/t=(1- 外 )/2 外 =(1-0.2)/20.2 =0.08 该制件最小的弯曲半径为 1mm0.08mm，所以满足弯曲要求，可以进行弯曲部分工作尺寸的计算。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 23 - 10.2 弯曲件的回弹 由工艺分析可知，固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处， r/t=2/1=22 软钢 350Mpa 黄铜 350Mpa 钢和锌 5 6 4 2 10.3 弯曲件的孔边距 当弯曲有孔的毛坯时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时孔的形状会产生变形。为了避免这种缺陷的出现，必须使孔处 于变形区外，从孔边到弯曲半径 r 中心的距离 L取为： 当 t2t，符合要求。 10.4 弯曲件直边高度 在进行直边弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯曲距，将无法保证弯曲件的直边平直。所以必须使弯曲件的直边高度 H2t，若 H2t，所以满足工艺要求不需要开槽等工序。 10.5 弯曲件的几何形状 如果弯曲件的几何形状不对称或者左右弯曲半径不一致，弯曲时板料将会因为摩擦阻力不均匀而产生滑动偏移。为了防止这种现象的发生，应在模具上设置压料装置优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 24 - 或利用弯曲件上的工艺孔采用定位销定位该制件形状不对称，所以采用压边圈定位。 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 25 - 11 弯曲部分模具设计 11.1 弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排应根据工件的复杂程度、精度要求的低、生产批量的大小以及材料的机械性能等因素进行考虑，如果弯曲工序安排 的合理，可以减少工序，简化模具设计，提高工件的质量和生产。反之，安排不当，工件质量低劣、废品率高。弯曲件工序安排一般方法是： （ 1）对于形状简单的弯曲件，如 V 形、 U 形、 Z 形件等，可以一次弯曲成形。 （ 2）对于形状复杂的弯曲件，一般要采用二次或多次压弯成形，但对于某些尺寸小、材料薄、形状较复杂的弹性接触件，最好采用一次复合弯曲成形较为有利。如采用多次弯曲，则定位不易准确，操作不方便，同时材料经过多次弯曲也易失去弹性。 （ 3）对于大批量尺寸的弯曲件，为了提高生产效率，可以采用多工序的冲裁、压弯、切断连续 工艺成形。 （ 4）弯曲件本身带有单面几何形状时，如单用弯曲毛坯容易产生偏移，故可以采用成对弯曲成形，弯曲后再切开。 因为该制件为形状简单的，毛坯厚度薄，精度要求低，所以可采用一次压弯成形。 11.2 弯曲部分的结构设计 弯曲部分结构设计应在选定弯曲件工艺方案的基础上进行，为了达到工件的求，在进行弯曲部分的结构设计时，必须注意以下几点： （ 1）坯料放在模具上因保证可靠的定位。 （ 2）在弯压的过程中，应防止毛坯滑动。 （ 3）为了消除弹复，在冲裁结束时应使工件在模具中得到校正。 （ 4）弯曲部分的结构应考虑到制造与 维护中消除弹复的可能。 （ 5）毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便。 该制件的弯曲部分采用弹簧顶杆是为了防止压弯时板料偏移而采用的压料装置。 11.3 弯曲部分工作尺寸的计算 11.3.1 凸凹模具圆角半径 （ 1）凸模的圆角半径 rp 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 26 - 当弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较小时，凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径 r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 rmin。若弯曲件的 r/t 小于最小相对弯曲半径，则应取凸模圆角半径 rp rmin，然后增加一道整形工序，使整形模的凸模的圆角半径 rp=r。 当弯曲 件的相对弯曲半径 r/t 较大（ r/t10），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。 因为弯曲件的相对弯曲半径 r/t=1/1=1mm，所以取凸圆角半径 rp= r=1mm。 （ 2）凹模的圆角半径 rd 凹模入口处圆角半径 rd 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阻力增大，弯曲力增加，并易使工件表面擦伤甚至出现压痕。 在生产中，通常根据材料厚度选取凹模的圆角半径。 当 t2mm, rd =(3 6)t； t=2 4mm, rd =(2 3)t； t4mm, rd =2t。 因为材料的厚度 t=1mm，所以取凹模圆角半径 rd =4t=31=4mm。 11.3.2 弯曲凸、凹模间隙 对于 U 形件的弯曲，必须选择合理的模具间隙，弯曲 V 形件时，凸、凹模间隙时用调整冲床的闭合高度来控制合适的间隙，间隙过小，会使边部壁厚变薄，降低模具的寿命。间隙过大则回弹大，降低制件精度凸、凹模单边间隙 Z 一般可按下公式计算： Z=t+Cxt （ 11-11） 式中： Z-弯曲凸凹模单边间隙 ； t-材料的厚度 ； -材料厚度的正偏差 ； C-间隙数 。 查表得： =0.18 C=0.05 根据公式 （ 11-11） Z=t+Cxt =1+0.18+0.051 =1.23mm 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 27 - 表 11-1 薄钢 板、 黄铜板（带）、铝板 厚度 材料 薄钢板 黄铜板（带） 铝板 10 H62,H68,HP-1 2A11、 2A12 B 级公差 C 级公差 冷扎带 冷轧板 最小公差 最大公差 0.2 0.04 0.06 0.03 0.03 0.02 0.04 0.3 0.04 0.06 0.04 0.04 0.02 0.05 0.4 0.04 0.06 0.07 0.07 0.03 0.05 0.5 0.05 0.07 0.07 0.07 0.04 0.12 0.6 0.06 0.08 0.07 0.08 0.04 0.12 0.8 0.08 0.10 0.08 0.10 0.04 0.14 1.0 0.09 0.12 0.09 0.12 0.04 0.17 1.2 0.11 0.13 0.10 0.14 1.5 0.12 0.15 0.10 0.16 0.10 0.27 2.0 0.15 0.18 0.12 0.18 0.10 0.28 2.5 0.17 0.20 0.12 0.18 0.20 0.30 3.0 0.18 0.22 0.14 0.20 0.25 0.35 3.5 0.20 0.25 0.16 0.23 0.25 0.36 4.0 0.22 0.30 0.18 0.23 0.25 0.37 4.5 0.20 0.26 5.0 0.20 0.26 0.30 0.37 11.3.3 凸、凹模横向尺寸的确定 弯曲模的图走没工作部分尺寸确定比较复杂，不同的工件形状其横向工作尺寸的确定方法 不同。 工件标注外形尺寸时，按磨损原则应以凹模为基准，先计算凹模，间隙取在凸模上。 当工件为双向对称偏差时，凹模尺寸为： LA=(L-2/1) （ 11-12） 当工件为单向偏差时，凹模实际尺寸为： LA=(L-3/4) （ 11-13） 凸模为 ： LT=(LA-Z) （ 11-14） 表 11-2 弯曲件凸凹模间隙系数 c 值 弯曲件边B 2L B2L 材料厚度 t mm 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 28 - 长 L mm 1 3 3 6 50 0.30 0.40 0.35 0.50 0.45 0.60 50 100 0.20 0.30 0.22 0.35 0.30 0.45 100 200 0.15 0.20 0.18 0.22 0.22 0.30 200 0.10 0.15 0.12 0.18 0.15 0.22 查表得： K=0.35 即 H=0.3541.14=14.49mm 取 H=18mm 模具壁厚为： C=(1.5 2)H=1.518 218=27 36mm 凹模壁厚取 C=35mm 凹模宽度的确定为： B=b+2C=41,14+235=111.14mm 取 B=160mm 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 30 - 凹模长度 L 的确 定： L=b+2C=20+235=90mm 凹模轮廓长度要考虑导料销发挥的作用，保证算了送料粗定位精度。查表取标准L=125 凹模轮廓尺寸为 160mm 125 18mm。凹模材料选用 Gr12,热处理 60 64HRC。 表 12-2 矩形凹模的外形尺寸 矩形凹模宽度和长度 B L 矩形凹模厚度 H 6350 6363 10 12 14 16 18 20 8063 8080 10063 10080 100100 12580 12 14 16 18 20 22 125100 125125 14080 14080 14 16 18 20 22 25 140125 140140 160100 165125 160140 200100 200125 16 18 20 22 25 28 12.1.2 凸、凹模的设计 凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。 12.1.3 外形凸模的设计 因为该制件形状不是很复杂，但有弯曲部分，所以将落料模设计成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，直通式凸模 采用线切割机床加工。可以直接用 2 个 M8 的螺钉固定在垫板上，凸模与奥模固定板的配合按 H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、导料板的厚度的总和，外形凸模下部设置一个导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模长度为： L=H1+H3+(15 20)mm 式中： H1-凸模固定板厚度；得 H1=0.8H 凹 =0.818=9.6mm（标准为 18 mm） ； H3-卸料板厚度；查表 12-2 得 H3=12mm。 (15 25)附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模 固定板与卸料板间的安全距离。（附加长度取 24） L=18+12+24=54mm 导正销的直线部分应为（ 0.5 0.8） t，导正销伸入位空是板料处于自由状态。在手工送料时，板料以自由挡料销定位，导正销将工件导正的过程将板料向后拉回 0.2 mm。必须在卸料压板压紧板料之前完成导正。所以导正销直线部分的长度为： L 导 =0.81 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 31 - =0.8 mm 12.1.4 内孔凸模设计 因为内控凸模时圆凸模，仍然选用直通式凸模，采用线切割加工。与凸模固定板采用 H7/r6 配合。凸模长度与外形凸模长度相等为和 49mm。凸模材料应选 T10A，热处理 5660HRC，凸模与卸料板之间的间隙见表 15 查得凸模与卸料板的间隙选为0.030mm 表 12-3 凸模与卸料板、导柱与导套的间隙 序号 模具冲裁间隙 Z 卸料板与凸模间隙Z1 辅助小导柱与小导套间隙 Z2 1 0.0150.025 0.005 0.007 约为 0.003 2 0.025 0.05 0.007 0.015 约为 0.006 3 0.05 0.10 0.015 0.025 约为 0.01 4 0.10 0.15 0.025 0.035 约为 0.02 12.1.5 卸料板的设计 本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对内孔凸模起保护作用，卸料板的边界尺寸与奥模的边界尺寸相同，卸料板的厚度按表 12-4 选择，卸料板厚度为 12mm。卸料板与 2 个凸模的间隙以在凸模设计中确定为 0.030mm。卸料板采用 45 钢制造，热处理淬火硬度 40 45HRC。 表 12-4 固定卸料板厚度 冲件厚度 t 卸料板宽度 200 0.8 6 6 8 10 12 0.8 1.5 6 8 10 12 14 1.5 3 8 10 12 14 16 12.1.6 卸料弹簧的设计 在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑本模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。 在卸料装置中，常采用的弹簧式圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧以标准化（ GB2089-1980），设计时根据所要求的压缩量和生产的压力标准选用即可。 （ 1）卸料弹簧的选用原则 为保证卸料正常工作在非状态下弹簧应该预压，其预压力应，即 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 - 32 - FyFx/n （ 12-16） 式中： Fy-弹簧的预压力 ； Fx-卸料力 ； N-弹簧根数 。 弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量，即 HjH=Hy+Hx+Hm （ 12-17） 式中： Hj-弹簧的极限压缩量； H-弹簧工作时的总压缩量； Hy-弹簧在余压力作用下的预压量 ； Hx-卸料板的工作行程 ； Hm-凸模与凸凹模的刃磨量，通常取 Hm=4 10mm。 选用的弹簧能够合理的布置在模具的相应空间。 （ 2）卸料弹簧的选用及计算步骤 根据卸料力和模具安装弹簧的空间的大小，初定弹簧根数 n，计算每个弹簧应产生的预压力 Fy。 根据预压力和模具结构预选弹簧的