转臂件零件冲压模具设计.doc

转臂件零件冲压模具设计转臂件零件冲压模具设计作者姓名：陈金彦 何鹏申 专业名称：材料成型及控制工程 指导教师：李超 34摘要近十多年来，随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术取得了前所未有的进展。本论文应用所学专业理论课程和生产实际知识进行了冷冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。通过本次设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，同时对相关的课程进行了全面的复习。本设计采用落料冲孔复合模，模具设计制造简便易行。考虑到冲压技术在当今制造业的地位及发展前景，因此，值得进一步学习和研究。关键词：先进制造 冲压 模具 设计目录摘要I前言11 冷冲压模具基本知识21.1冷冲压工序的分类21.2冲压工艺的特点及应用22零件工艺分析及设计方案确定32.1工件零件32.2零件工艺分析32.3确定工艺方案模具结构52.3.1定位装置72.3.2卸料装置、推件装置73复合模具结构设计83.1工件展开图83.2排样及计算条料宽度及确定步距83.3材料利用率的计算103.4压力中心的计算113.5总冲压力的计算113.5.1冲裁力113.5.2卸料力与推件力123.5.3弯曲力133.6冲压设备的选用134落料、冲孔部分零部件设计及结构设计144.1凹凸模工作部分尺寸计算原则144.2落料刃口的尺寸及制造精度154.3 冲孔刃口的尺寸及制造精度164.4凹模间隙174.5凹模的结构形式184.6凸模的设计185弯曲部分设计计算及结构设计215.1凸、凹模圆角半径215.2凸、凹模间隙215.3弯曲模零件总体尺寸的确定226复合模主要零件及结构设计236.1卸料零件的计算236.2凸凹模外形尺寸246.3转动板的设计246.4模架的选择256.4.1上、下模座256.4.2模柄266.4.3挡料销266.4.4导向零件276.4.5螺钉与销钉276.5模具的闭合高度校核287复合模的动作过程297.1模具结构特点297.2模具设计注意事项29附件 模具的安装调试32A.1 落料冲孔弯曲复合模的安装调试32A.1.1确定装配方法和装配顺序32A.1.2装配要点32前言随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺设备，模具设计是模具专业一个重要教学环节，是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有了一个基本的了解和认识，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。课程设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅资料手册的能力，能够熟练地运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程。本设计主要工序包括：冲孔、落料和弯曲。本设计分别论述了产品工艺分析、冲压方案的确定、工艺计算、模板及主要零件设计、模具装配等问题。论文对压力机的选择、冲孔、落料和弯曲复合模的设计及模具的安装调试也做了详细分析。文中还附有必要的插图和数据说明，做到了对此转臂件零件冲压的明了、精确、系统的设计。本设计的内容是确定复合模内型和结构形式以及工艺性，绘制模具总图和非标准件零件图。1 冷冲压模具基本知识 冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。它是压力加工方法的一种，是机械制造中先进的加工方法之一。1.1冷冲压工序的分类由于冷冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其冲压方法可分为分离工序和变形工序两大类。冷冲压可分为五个基本工序： 1冲裁：使板料实现分离的冲压工序；2弯曲：将金属材料沿玩曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序；3拉深：将平面板料变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序；4成形：用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序；5立体压制：（体积冲压）将金属材料体积重新分布的冲压工序。1.2冲压工艺的特点及应用冷冲压工艺与其它加工方法相比，有以下特点：1用冷冲压加工方法可得到形状复杂、用其它加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等，冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。2材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过冲耗能少。因此，工件的成本较低。3操作简单、劳动强度低、易于实现自动化、生产率高。4冷冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高，因此，多用于成批、大量生产。由于冷冲压有许多突出的优点，因此，在机械制造、电子、电器等各行各业中都得到了广泛的应用。在许多先进的工业国家里，冲压生产和模具工业得到高度的重视，模具工业成为重要的产业部门，而冲压生产则成为生产优质先进机电产品的重要手段。2零件工艺分析及设计方案确定2.1工件零件对下图一冲压件进行设计，材料为Q215，厚度为2mm。大批量生产，精度要求很高，可用公差等级为IT6级。零件图如图2.1所示：图2.1工件图2.2零件工艺分析冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般来讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等是确定冲裁件工艺实应性的主要因素。此工件形状比较复杂，而且精度要求高达IT6级，主要工序有冲孔、落料、弯曲，冲孔尺寸有：47；落料尺寸有：60、10、104.6、20； 弯曲尺寸有：20；定位尺寸有：420.2；定位尺寸有：320.2；Q235是普通碳素钢；材料状态:未淬火；抗剪强度；抗拉强度；屈服点；伸长率。从它的力学性能可知它的冲裁性较好。冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。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，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。综上分析，要选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。其具体要求为：对冲裁件形状与尺寸的要求1冲裁件的形状应尽可能简单、对称，最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。2冲裁件的外形或内孔的转角处，应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。3冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 4冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽，否则会降低模具寿命和工件质量。5冲裁件上孔与孔之间，孔至边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。冲裁件对尺寸精度的要求：一般精密冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在IT6IT7级以内。本工件材料为Q215，厚度为2mm。具有良好的冲压性能,且冲裁件结构形状简单，所以精度按照IT6级制造。取磨损系数X=1。则：1材料：Q215钢板是普通碳素结构钢，具有良好可冲压性能。2工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90直角改为R1的圆角。3尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，按IT6级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差为： ,等。2.3确定工艺方案模具结构因该工件属大批量生产，根据零件的生产批量、尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下两种模具结构方案：方案一：采用复合冲裁模结构。 即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。方案二：采用级进冲裁模结构。即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。级进模与复合模特点比较如表2.1：项目级进模复合模工作情况尺寸精度可达到IT13IT10级可达IT9IT8级工件形状可加工复杂零件，宽度极小形状与尺寸要求高孔与外形位置精度异型件，特殊型件结构与强度得限制工件的平整性较差较高工件尺寸较差，易弯曲推板上落料，平整工件厚度宜较小零件0.66mm较大零件0.053mm工艺性能操作性能安全性生产率方便比较安全可采用高生产率高速压机弹性卸料安全生产效率高条料宽度要求严格要求不严格模具制造形状简单的工件比复合模容易形状复杂工件比连续模容易表2.1 级进模与复合模具特点比较该工件材料为Q215，厚度为2mm。大批量生产，精度要求较高，取IT6级，选用级进模冲裁结构达不到所需精度，而选用复合模冲裁结构，可以获得较高的尺寸精度，工件平整，工件的形状位置尺寸误差小，大大提高工作效率，并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免原有加工工方法中需将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。这对大批量生产转臂件是有利的，所以对比以上两种方案决定采用复合模冲裁结构。通过到工厂的调研，要将冲孔、落料、弯曲这三道工序复合在一起。可以有以下两种不同工艺方案来实施：1先落料，然后冲孔和弯曲在同一工步；2落料冲孔在同一工步完成，然后再进行弯曲；采用方案一加工工件，不易保证长度尺寸mm的精度，而且易使内孔冲头磨损，降低模具寿命，经分析对比最后确定采用方案二。另外对于弯曲的回弹，可以通过减小间隙的方法来避免或减小回弹。该工件的形状简单且对称（关于X、Y轴对称），弯曲部分有R=2mm的圆角过渡，尺寸精度要求IT6。材料为Q215钢，其冲压性能较好，孔与外缘的壁厚较大，所以复合模中的凸凹模壁厚部分具有足够的强度冲模设计应用实例许发樾。因此该冲裁件可选用落料、冲孔及弯曲复合模。2.3.1定位装置为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件大批量生产,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度t=2mm,属于较厚的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个始用挡料销定位导向,考虑到该模具是倒装复合模，而且在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个活动挡料销。2.3.2卸料装置、推件装置复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。在下模的卸料装置一般有三种形式：第一种刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料，主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。由于该零件的条料较厚，故采用第一种刚性卸料结构较好。但在复合模中由于有较多动作要在冲床上一次行程完成，为简化模具结构，通常将一些辅助动作，如卸料及推件动作，采用弹性装置来完成。同时弹性装置也可以使冲压工作在整个冲压加工过程始终受到压力，而使冲压工件的平整度更好。 3复合模具结构设计3.1工件展开图 工件展开图如图3.1所示：图3.1工件展开尺寸图3.2排样及计算条料宽度及确定步距在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。无废料排样是指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指沿工件的部分外形切断或冲裁。排样时工件与工件之间及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边值的合理确定关系到工件的质量及模具的寿命。少排样法的废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边，无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为斜排法（该零件形状为十字形，经济排样为斜排）。根据零件形状，两工件间按圆弧取搭边值b=1.2mm,侧边按圆形取搭边值a=1.5mm,条料与导料板间的间隙mm。斜排法有如下三种方案方案一：斜排方案二：斜排方案三：斜排3.3材料利用率的计算一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。 材料利用率是衡量材料经济利用的指标。一个步距内的材料利用率为式中：S冲裁件面积（包括冲出小孔在内）（mm）；A送料步距（mm）；B条料宽度（mm）；在Q215尺寸为，通过分析计算可整理得列表如下：排样方式一个进距内的材料利用率% 板料可冲件板料利用率 横裁 纵裁 横裁 纵裁方案一：斜排53.725525648.348.5方案二：斜排60.127028851.154.5方案三：斜排80.939039973.875.5从上表数据可以看出斜排纵裁板料时，材料利用率最高；、斜排时，材料利用率偏低；斜排横裁板料时，材料利用率接近斜排纵裁板料，但切刀数多于斜排纵裁板料（斜排横裁板料时切39刀，而斜排纵裁板料时切19刀），斜排纵裁板料能够省下一半工时。综上所述选用斜排纵裁排样最佳。3.4压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且和压机滑块的中心线相重合，以防止模具工作时发生歪斜、间隙不均匀、导向磨损等。定压力中心的工作，主要对复杂冲裁模、多凸模冲孔模及连续模才进行。通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。由冲裁压力中心计算公式：，本次设计的模具中的冲孔模属于多凸模冲孔，因此要计算其压力中心。由于该模具中的冲孔模关于对称，所以压力中心为原点，即（0,0）。3.5总冲压力的计算3.5.1冲裁力冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模所必须的数据，因此要计算最大冲压力。在冲裁过程中冲裁力的大小是不断变化的，如图3.1所示.图3.5.1冲裁力变化图 图中AB段为弹性变形阶段，板料上的冲裁力随 凸的下压直线增加。BC段为塑性变形阶段，C点为冲裁力的最大值。凸模再下压，材料内部产生裂纹并迅速扩展，冲裁力下降，所以CD是断裂阶段。到达D点，上下裂纹重合，板料已经分离。DE所用的压力，仅是克服摩擦的阻力，推出已分离的料。冲裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。对于普通平刃口的冲裁，冲裁力F=KLt式中 F 冲裁力（N）； L冲裁件周长（mm）； t材料的抗剪强度（MPa）； K系数。是考虑到刃口钝化间隙不均匀，材料力学性能与厚度波动等因素而增加的安全系数，常取K=1.3。冲裁件的周长L=(238.465+43.9+233.2)mm=158.93mm，板料厚度t=2mm查模具标准应用手册附表A1，抗剪强度=340MPa，F孔=1.3163.132340=140494.12N3.5.2卸料力与推件力冲裁时，材料在分离前存在着弹性变形，在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复，使落料与冲孔废料梗塞在凹模内，而板料紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的板料卸下，将梗塞在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。卸料力 F卸=K卸F推件力 F推=nK推F式中 F冲裁力； K卸卸料力系数； K推推件力系数；由表查得 K卸=0.04；K推=0.055； F卸=0.04140494.12N=5619.7684N冲模凹模刃口直壁高度h=6mm，则n=6mm/2mm=3。 F推=30.055140494.12N=21074.118N总冲裁力： F1=F孔+F卸+F推=167.19KN落料周长：L=273.2mm同理可求：F2=F落料+F卸=251.169KN3.5.3弯曲力由于模具结构等多种因素的影响，用理论公式计算不但计算复杂而且不一定正确，因此在生产中经常采用经验公式来计算。U形件弯曲的弯曲力计算： 式中 B弯曲线宽度（mm）； K安全系数，一般取K=1.3； t板料厚度（mm）； 材料抗拉强度（MPa）； r弯曲半径（mm）。U形弯曲部位 B=20mm,t=2mm, =450MPa，R=2mm 则弯曲力 F弯曲N 压料力值可近似取自由弯曲力的30%80%。即 F压料力=（0.30.8）0.558190=4504.5N总的弯曲力F3=F弯曲+ F压料力=12694.5N。则总压力为：F总=F1+F2+F3=431.0535KN。3.6冲压设备的选用压力机对模具寿命的影响也不容被忽视。压力机在不加载状态下的精度称为静精度，加载状态下的精度称为动精度。当压力机的动精度不好时，就等于用精度不好的压力机进行冲压加工。压力机的选用是制定冲压工艺和制定模具设计方案的一项重要内容。它直接关系到设备的合理使用，冲压工艺的的顺利实现、提高模具寿命、方便操作以及提高生产效率等一系列重要问题。选用压力机，主要是根据冲压工艺的性质，冲压件批量的大小，模具的尺寸和精度，变形力的大小等。压力机的选用包括选择压力机的类型和确定压力机的主要技术参数两项内容。所选用的压力机公称压力应大于计算出来的总冲压力（F压（1.61.8）F总）。工作台板尺寸、压力机的闭合高度和滑块尺寸等应能满足模具正确安装的要求。压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具内取出来。按上述要求可选用开式可倾压力机,需要在工作台面上加设垫板。型号为J23-100,其主要技术参数为：公称压力：1000kN滑块行程：130mm行程次数：38次/min最大封闭高度：480mm最大装模高度：380mm连杆调节长度：100mm工作台板厚度：84mm工作台尺寸：7101080mm电动机功率：10KW 模柄尺寸：60754落料、冲孔部分零部件设计及结构设计4.1凹凸模工作部分尺寸计算原则（1）落料时，落料件的尺寸有凹模决定，因此应以落料凹模为设计基准。冲孔的尺寸有凸模决定，因此应以冲孔凸模为设计基准。（2）凸模和凹模应考虑磨损规律。凹模磨损后会增大落料件的尺寸，凸模磨损后会减少冲孔件的尺寸。（3）凸模和凹模之间应该有合力间隙。由于间隙在模具磨损后会增大，所以在设计凸模和凹模尺寸时取初始间隙的最小值Zmin。（4）尺寸计算时要考虑模具的制造特点：一种是分别加工法，另一种是单配加工法。4.2落料刃口的尺寸及制造精度落料零件的简图如图4.2： 图4.2落料凹模本落料模采用配合加法，将落料凹模的尺寸换算到凸模上去。查表3-3得到 ：Zmin=0.22，Zmax=0.26; Zmax -Zmin=0.18-0.14=0.04mm该工件公差取IT6，取落料凹模、凸模制造公差IT4级、IT5级，凸模按凹模尺寸配制。尺寸磨损后减小，由公式尺寸磨损后增大，尺寸磨损后增大，（106.158）尺寸R10后基本尺寸不变仅需缩小其制造公差, =0.009=0.00225 R=10尺寸R2后基本尺寸不变仅需缩小其制造公差，=0.006=0.0015 R=104.3 冲孔刃口的尺寸及制造精度冲孔零件简图如图4.3所示：图4.3冲孔凸模该工件公差取IT6。取凸模、凹模尺寸公差IT5，采用配合加法，凹模按凸模模尺寸配制，将冲孔凸模的尺寸换算到凹模上去。查表3-3得到 ：Zmin=0.22，Zmax=0.26;Zmax -Zmin=0.18-0.14=0.04mm 尺寸磨损后减小，由公式：（7.031）尺寸磨损后减小，由公式：尺寸磨损后减小，由公式：尺寸 磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为由公式： 尺寸磨损后仍保持不变，并将该尺寸化为，4.4凹模间隙查冲压工艺及模具设计中表2.3,知mm, 则mm冲孔凹模、落料凸模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边最小间隙为0.14mm，间隙最大不得超过0.18mm。大批量生产、且工作精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。4.5凹模的结构形式凹模的材料选用Cr12，查冲压工艺及模具设计可选用如下图4.5所示的类型：图4.5凹模结构图查表得，凹模外形尺寸的确定凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，在实用中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式计算。凹模板的厚度一般应不小于15，随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。按照下面的公式进行计算。凹模厚度：H=KB 式中 K系数，考虑板料厚度的影响K=0.28；B冲裁件的最大外形尺寸。所以落料凹模厚度为：mm落料凹模尺寸为：4.6凸模的设计（1）凸模的结构形式通过对该工件的工艺性分析可知，该模具冲孔时需采用圆形凸模与类圆形凸模，落料时采用非圆形凸模。根据冲压工艺及模具设计可选用（b）型为该圆形凸模结构，d=3.030.2mm，正符合该工件，其结构如图4.6.1所示：图4.6.1冲孔凸模结构凸模长度L为：L=H1+H2+H3+H其中凸模固定板厚H1=60%H凹=0.629.792=17.8752mm，取H1=20mm卸料板厚H2=20mm，导料板厚H3=8mm，H=1020mm,其中H包括凸模进入凹模的深度 、总修磨量以及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离，取H=20mm。则冲孔凸模：L1=20+20+8+20=68mm，L=20+20+8+18=66mm；落料凸模：L=144mm。对于非圆形凸模可固定部分做成长方形，这样就改善了它和凸模固定板之间的配合。如上该圆形小凸模比较细长，且工件厚度较大，必须进行承压能力校验。（2）承压能力校验冲裁时,凸模承受的压应力压必须小于凸模材料强度允许的压应力。对圆形凸模，代入上式可得：式中 冲裁力（N）； 凸模最小断面面积（mm2）； 凸模直径（mm）； 材料厚度（mm）； 毛料材料抗剪强度（MPa）； 凸模材料的许用压应力（MPa）；查冲压模具与制造表知，取。则：.5所以成立，即该冲孔凸模承压能力足够。（2）凸模的固定方式如图4.6.3所示，冲孔凸模采用压入法的固定方式。 图4.6.3凸模安装形式用凸模固定板将凸模固定在模座上。固定板与凸模一般采用过渡配合。适用于冲裁板厚的冲裁凸模与各类模具零件，利用台阶结构限制轴向移动，注意台阶结构的尺寸，应该使，。它的特点是连接可靠，对配合孔的精度要求较高。装配时，将凸模固定板型孔台阶朝上，放在两个等高垫铁上，将凸模工作端朝下放入型孔对正，用压入机分多次压入，要边压入边检查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，导入圆角和导入斜度。压入后台阶面要接触，然后将凸模尾端磨平。压入时最好在手动压力机上进行，首次压入时不要超过3mm。而落料凸模由于其外形复杂.采用低熔点合金法进行固定。低熔点合金在冷凝时有体积膨胀的特点，利用这个特点在模具装配时固定零件。采用这种方法的优点是工艺简单、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，减少加工工时，有较高的连接强度。且低熔点合金可重复使用，回用次数多时，应测定合金的成分比例。5弯曲部分设计计算及结构设计5.1凸、凹模圆角半径当弯曲件的弯曲圆角半径大于最小弯曲半径，并且没有特殊要求时，则凸模圆角半径就等于工件的弯曲半径r1。此处=2mm。凹模圆角半径的大小对弯曲和工件质量均有影响。过小的圆角半径会使工件表面擦伤，甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致。以免弯曲工件时，使毛料发生偏移。在生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度选取。则当t=24mm时，t ,则=2mm。5.2凸、凹模间隙 对于U形弯曲件，则必须选择适当的间隙。间隙的大小对工件质量和弯曲力有很大影响。间隙越小，弯曲力越大；间隙过小，会使工件边部壁厚减薄，降低凹模寿命。间隙过大，则回弹大，降低工件的公差等级。因此，间隙值与材料的机械性能、 工件弯曲回弹、直边长度等有关。按冲压工艺及模具设计式计算。Z=+Ct式中 Z单面间隙，mm； 材料最大厚度，mm； C因数，参见冲压工艺及模具设计表，Z=2.5+0.152.5=2.8755.3弯曲模零件总体尺寸的确定凸、凹模的宽度尺寸计算(a)弯曲件宽度尺寸标注在外侧的，应以凹模为基准，先确定凹模尺寸。凹模宽度尺寸应为：(b)弯曲件宽度尺寸标注在内侧的，应以凸模为基准，先确定凸模尺寸。 凸模宽度尺寸应为： 综上可知此工件以凹模为基准，采用配合加工，按凹模尺寸求凸模尺寸。对于工件尺寸，取弯曲凸、凹模的制造公差IT5级，查模具设计应用实例附表。由公式 综上计算及分析可得弯曲工作部分尺寸如图5.3所示：图5.3弯曲部分工作尺寸6复合模主要零件及结构设计6.1卸料零件的计算由2.3可知该模具选用弹性卸料装置。根据工厂生产经验可按所选弹簧的最大工作负荷，并使来选择弹簧。下卸料装置初定为9根弹簧，则每根弹簧所分担的卸料力为：根据预压力（）和模具结构尺寸，由附录可查得选用序号6267的弹簧，其。再检验是否满足结合附表及负荷行程曲线选取66号弹簧，外径D=40mm，钢丝直径d=6mm，自由状态下高度H=140mm。弹簧装配高度。下卸料板厚度取20mm，根据结构选用标准模板，内孔与凹模间隙为0.1mm。同理根据模具结构尺寸，上卸料装置选取2个38号弹簧，外径D=20mm，钢丝直径d=3mm，自由状态下高度H=65mm；装配高度=123mm。6.2凸凹模外形尺寸该凸凹模的最小壁厚为5mm。通过校核，可知凸凹模的壁厚有足够强度。根据下卸料弹簧和下卸料板的厚度及模具结构，可选用凸凹模的高为78mm。其结果如图所示图6.2凸凹模尺寸6.3转动板的设计转动板的设计是本模具设计的难点，必须根据上模的行程计算出恰好在滚轮接触转动板并拉动滑块脱离活动凸模块时开始压弯工序，转动板的上缘须在滚轮离开转动板时，使转动板带动滑块恰好回复到最初位置。转动板示意图6.3：图6.3转动板示意图综上结合弯曲高度，取活动凸凹模最大行程20mm，=转动板L=325mm，经计算可知当=，恰好在滚轮接触转动板并拉动滑块脱离活动凸模块开始压弯工序，转动板的上缘须在滚轮离开转动板时，使转动板带动滑块恰好回复到最初位置。6.4模架的选择6.4.1上、下模座凹模外形尺寸及弹簧尺寸确定以后，可参照有关标准选取后，可参照有关标准选取后侧导柱模架280mm170mm200265mm（GB/T2851.390）。上、下模座上不仅要安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。所以模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，会降低冲模寿命。因此，模座要有足够的厚度，一般取为凹模厚度的11.5倍。在该模具中可选用滑动导向后侧导柱模架的模座。上、下模座的导柱、导套安装孔的轴心线应与基准面垂直，其垂直度误差按为100:0.01mm。模座的上、下平面的表面粗糙度为0.8，只有在保证平行度要求下才允许降低为1.6。矩形模座的长度应比凹模长度大4070mm，而宽度尺寸可与凹模同宽或梢大。因为采用了导柱导套导向，应为其留出足够的安装位置。以及采用了模柄的上模座，因为不用留出安装压板的凸台，其外形尺寸可适当缩小。模板的厚度一般可根据凹模厚度来定。通常取：、式中 上模座厚度；下模座厚度；凹模厚度。所以落料模具：；冲孔模具：。下模座长，因为本冲模采用导柱导套装置，故下模座长度取得稍大。综上本模具采用：上模座：280mm170mm50mm，材质为HT200；下模座：280mm170mm60mm，材质为HT200；6.4.2模柄选用压入式模柄。它与上模座孔采用过渡配合。模柄的直径与长度应与所选用冲床的安装模柄孔直接相匹配，模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模上平面的垂直度误差在全长范围内不大于0.05mm，材料可采用45钢。6.4.3挡料销挡料销用于限定条料的送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销，活动挡料销常用于倒装复合模具中，在冲裁时随凹模下行而压入孔中，根据所设计的模具选用活动挡料销。材料为45钢，经热处理硬度HRC4348。与凹模的销孔为H8/d9配合。查冲压工艺及模具设计表3.8知，活动挡料销（JB/T 7649.9）尺寸为dL=8mm10mm。6.4.4导向零件导向零件是指上、下模的导向装置零件。对生产批量大、要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用导柱导套结构。由于设计的模具较大，采用后侧导柱模架。两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。导柱与导套、下模座的配合关系采用基轴制。导柱和与之相配合的导套，分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用和过盈配合，工作可靠，应用较为广泛。为避免因调整不当，使压力机滑块与导柱上端面碰撞，在选择导柱长度和导柱、导套安装时，应保证模座在闭合状态时，上模座上平面与导柱上端面应保留1015mm的距离，导柱下端面与下模座下平面应留25mm的距离。导套与上模座上平面应留不小于3mm的距离。综上：导柱：32h5210mm，材质为20号钢；导套：32H6115mm48mm，材质为20号钢；导柱、导套渗碳深度0.81.2mm，硬度5862HRC。6.4.5螺钉与销钉螺钉与销钉用于零件安装时的固定和定位。工作零件与窝座配合时则不用销钉。销钉一般用两个。螺钉的大小根据凹模厚度选择，查表选取螺钉的型号为M16。综上：选取后侧导柱模架280mm170mm200265mm（GB/T2851.390）。上模座：280mm170mm50mm，材质为HT200；下模座：280mm170mm60mm，材质为HT200；导柱：32h5210mm，材质为20号钢；导套：32H6115mm48mm，材质为20号钢；导柱、导套渗碳深度0.81.2mm，硬度5862HRC。冷冲模常用零件的材料、热处理及硬度如表6.1: 表6.1 材料清单零件名称材料热处理硬度HRC冲孔凸模Cr126064落料凹模Cr126064上、下模座HT200凸、凹模固定板Cr124348垫板45钢4348卸料板45钢4348弯曲凸凹模Cr126064挡料销45钢4348模柄Q2354348导柱、导套20钢渗碳5862销钉45钢4348螺钉45钢3540垫圈Q23543486.5模具的闭合高度校核模具的闭合高度应为上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、垫板等厚度的总和即：“”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。之前所选压力机闭合高度480mm，满足所以所选压力机符合要求。7复合模的动作过程7.1模具结构特点结合模具结构可知，复合模的设计的重点是落料凸模必须有部分成为弯曲凸模，并且成形工序须滞后于落料工序。为