大型U形件弯曲成形工艺和模具设计

大型U形件弯曲成形工艺和模具设计摘要：本设计为大型U形件弯曲成形工艺和模具设计。需要注意的是设计弯曲模的时候是两次V形弯曲，还要考虑回弹。根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，该工件需要单工序模完成，即落料模和弯曲模。然后通过工艺设计计算，确定排样方式。计算冲裁力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计、选用零部件，其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计或选取，对模具主要零件的加工工艺规程进行编制，对压力机进行校核，绘制模具总装图及零件图，最终完成模具设计。关键词：U形件,弯曲模,落料模,单工序模,回弹ThebendingformingprocessandmolddesignoflargeU-shapedAbstract：ThedesignisaboutthebendingformingprocessandmolddesignoflargeU-shapedandmolddesign.NotethatwhendesigningthebendingVtypebending,andneedtoconsidertherebound.Accordingtothesize,materials,massproductionoftheproduct,thefirstpartistoanalysistheprocessofthepart.sotheprogramofblankingprocessanddiestructurehasbeenconfirmed.Asaresults,theworkpieceneedsingleoperationdiestoaccomplish,justlikepunchingdieandbendingmouldareusedtoproducetheparts.Thenbasedontheprocessdesigncalculations,thestocklayoutdesigncanbeensured.Itisneededtocarryontheblankingforceandthecenterofpressurecomputation,accordingtowhichthepresscanbechoosed.Calculatingthepunchanddiecuttingedgesizeandtolerances,thendesignandselectionthepartsofdie.Duringthestructuraldesign,itismainlyaboutthedesignofthepunch,die,punchanddie,positioningparts,unloadingandejectingdevices,mold,pressingequipment,fasteners,andsoon.Pressneedtobechecked,thendrawthedrawingsandassemblydrawingsofparts,finallythedesignhasbeencompleted.Keywords：U-shapedpar,punchingdie,bendingdie，singleoperationdies,rebound目录1前言.11.1冲压模具概况与分类.11.2冲压模具的发展现状.22冲裁弯曲件的工艺分析及方案的确定.42.1工艺分析.43模具设计工艺计算.63.1落料工序的毛坯尺寸计算.63.2确定排样方案.73.2.1排样方案的确定.73.2.2确定搭边值，确定条料步距、条料利用率.73.2.3送料步距.83.2.4条料宽度.93.3材料利用率的计算.104冲压工艺的计算.124.1冲压力的计算.124.2冲裁力的计算.124.2.1平刃口冲裁力的计算.124.3压力机所需总冲压力的计算.134.4压力中心计算.134.5压力机公称压力的确定.144.6压力机的校核.145冲裁模间隙的确定.156模具工作部分尺寸计算.176.1刃口尺寸计算的基本原则.176.2刃口尺寸的计算.176.3计算凸、凹模刃口尺寸.186.4冲裁刃口高度.197主要零部件的设计.207.1凹模的设计.207.2模架及零件设计.217.3其他零件结构.227.3.1橡胶垫的选用与校核.227.4落料凸模的设计.248弯曲模的设计.278.1弯曲力F的计算.278.1.1校正弯曲时的弯曲力.278.2压力机公称压力的确定.288.3压力机的校核.288.4弯曲部分工作尺寸计算.298.4.1回弹值.298.4.2影响回弹的因素.298.4.3控制回弹措施.298.4.4凸，凹模圆角半径及凹模深度的确定.298.4.5弯曲凸模和凹模的宽度尺寸计算.308.4.5弯曲制件的定位方式.318.5其他零件结构.328.6弯曲模装配图.33结束语.34参考文献.36致谢.3701前言1.1冲压模具概况与分类随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冷冲压工艺和模具技术也不断创新与发展，主要表现在以下几个方面：第一，工艺分析计算方法现代化。采用有限变形的弹塑性有限元法，对复杂成形件成形过程进行应变分析的计算机模拟，可以预测某一工艺方案对零件成形的可能形和会发生的问题，将结果显示在图形终端上，共设计人员进行修改和选择。这样，不但可节省模具试制费用，缩短新产品的试制周期，而且可以逐步建立一套能结合生产实际的先进设计方法，既促进了冷冲压工艺的发展，也使塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用。这一工作国内已开始研究和应用。第二，模具设计与制造技术现代化。为了产品的更新换代，缩短模具设计与制造周期，工业发达国家正在大力发展模具计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的研究，并已在生产中应用。采用这一技术，一般可提高模具设计制造效率23倍。发展这一技术，最终是实现模具CAD/CAM一体化。当前国内部分企业对引进的软件经过二次开发，已逐步应用到模具生产中。应用这一技术，不仅可以缩短模具制造周期，还可以提高模具质量，减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者可以把精力用在创新开发上。第三，冲压生产机械化与自动化。为了满足大量生产的需要，冲压设备由低速压力及发展到高速自动压力机。国外还加强了由计算机控制的现代化全自动冲压加工系统的研究与应用，使冲压生产达到高度自动化，从而减轻劳动强度和提高生产效率。第四，为了满足产品更新换代和小批量生产的需要，发展了一些新的成形工艺、简易模具、数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也适合小批生产。第五，不断改进板料的冲压性能。目前世界个先进工业国不断研制出冲压性能良好的板料，以提高冲压成形能力和使用效果。根据工艺性质冲压模具可分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模。冲裁模是指沿封闭或长空的轮廓线使材料产生分离的模具，如落料模、冲孔模、切断模、切1口模、切边模、剖切模等；弯曲模是指板料毛坯或其他坯料沿着直线或弯曲线产生弯曲变形，从而获得一定角度或形状的工件的模具；拉深模是把板料毛坯制成开口空心件进一步改变形状和尺寸的模具；成型模具是指将毛坯或半成品工件按凸凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。根据工序组合程度分，可分为单工序模、复合模和级进模。单工序模是指在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具；复合模是指只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具；级进模又称连续模，是指在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具1。1.2冲压模具的发展现状第一，精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。第二，应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。第三，冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。第四，模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。第五，发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制2造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一1。32冲裁弯曲件的工艺分析及方案的确定工件图如图2.1所示：工件图2.12.1工艺分析该工件所采用材料为10钢，10钢表示平均Wc=0.1%的优质碳素结构钢，正火后，该材料冷塑性变形能力好，常用来制作受力不大，韧性要求高的冲压件，较利于弯曲，从制件图可以看出，内侧中间板结构尺寸较大，尺寸精度要求较高，是典型的大型U形弯曲件。由于是大圆角90弯曲，圆角部分的相对弯曲半径较大，弯曲后回弹量也较大，所以该制件的U形宽度和圆角尺寸精度很难控制1。经过分析，有以下3种工艺方案：第一种工艺方案：双角一次弯曲成形。此方案是将胚料一次弯曲成型，制件的回弹量不易于控制，生产效率高，由于受到模具结构的限制，凸凹模无法预先给出较大的补偿回弹值，成型后制件回弹大，工件淌口约10-20mm，成型后须靠人工进行调修。4第二种工艺方案：单角两次弯曲成形。此方案是用同一套模具，对同一个工件进行两次单角弯曲，能有效地控制工件回弹，生产效率较高。凸凹模可以预先给出较大补偿回弹值，并且还可以通过调节压力机的压力模具的闭合高度来控制工件回弹。第三种工艺方案：折弯机折弯，因为是大圆角90弯曲，在折弯机上需要单角多次折弯，生产效率较低，制件的回弹量易于控制。由于制件需要多次移动，反复定位，其尺寸精度较难保证。通过对3种工艺方案和模具结构分析与比较，并经过反复的工艺试验，综合考虑各种因素最后采取了第二种方案即单角两次弯曲成形。确定该制件采用单工序模冲压，确定其基本工序为落料、弯曲两道工序2。2.2模具整体结构设计由冲压工艺分析可知，考虑的一种方法是用剪板机剪料，但是查的剪板机规格型号里的精度不符合工件的精度要求，所以不能选剪板机直接剪料这种方法，只能采用单工序模。用限位销确定左右位置，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。因为工件料厚为12m，相对较厚，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置，采用模具的顶杆卸料。为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整和送料，该单工序模采用四导柱的导向方式3。53模具设计工艺计算3.1落料工序的毛坯尺寸计算相对弯曲半径：R/t=150/12=12.50.5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，应先求变形区中性层曲率半径=r+kt式中：r-弯曲件内层的弯曲半径t-材料厚度k-中性层系数表3.1板料弯曲中性层系数r/t0.10.20.250.30.40.50.60.81.0k10.300.330.350.360.370.380.390.410.42k20.230.290.310.320.350.370.380.400.41r/t1.21.51.822.533.7544.5k10.430.450.460.460.4580.4640.4700.4720.474k20.420.440.450.450.4600.4730.4750.4760.478注：k1适用于有顶板V形件或U件弯曲,k2适用于无顶板V形件弯曲。当r/t大于4.5以上时K可取0.5。所以=150+0.512=156mm毛坯展开：毛坯总长度等于各直边长度加上各圆角展开长度即：6L321L可得：=258-150-12=96mm1L=/2156=245mm2=680-1502=380mm3于是可得=296+2245+380=1062mm毛坯展开尺寸图3.13.2确定排样方案排样时需考虑如下原则：第一，提高材料利用率第二，合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全第三，模具结构简单，寿命长3.2.1排样方案的确定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、多排和冲裁搭边法等多种形式。采用少、无废料排样法，工件与工件之间，工件与条料之间存在较少或没有搭边，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。有废料排样时，工件与工件之间。工件与条料边缘之间都有搭边存在，冲裁件质量较容易保证，并具有保护模具的作用，但材料利用率低。7因为U形件没有特殊的工艺要求并且没有孔等，所以可以采用有废料直排法1。3.2.2确定搭边值，确定条料步距、条料利用率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，保证冲出合格的制件；保证条料有一定的刚度，便于送料；能起到保护模具的作用，以免模具过早地磨损而报废。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，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，或影响送料工作5。搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表3.2搭边a和a1数值圆件及圆角r2t的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm或r2t的工件材料厚度工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，8经过查3.2，取a=0.8ta1=0.9t即a=9.6mm，a1=10.8mm3.2.3送料步距条料在模具上每次送进的距离成为送料步距，每次只冲一个零件的步距A的计算公式为：A=D+aa-冲裁件之间的搭边值A=192+9.6=201.6mm3.2.4条料宽度计算条料宽度有三种情况需要考虑；第一，有侧压装置时条料的宽度。第二，无侧压装置时条料的宽度。第三，有定距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。为保证送料精度，选择限位钉限位，无侧压装置，条料宽度按下公式计算B=(D+2a1)0式中：D冲裁件送料方向垂直的最大尺寸a1-冲裁件与条料侧边之间的搭边板料剪裁时的下偏差D=1062mma1=10.8mm表3.3条料宽度公差(mm)材料厚度t/mm条料宽度B/mm1122346500.40.50.71.0501000.50.60.81.01002000.60.70.91.59查表3.3得=1.5B=（1062+210.8）=1083.65.10510排样图3.23.3材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率%1010sABs式中，一个步距内零件的实际面积1一个步距内所需的毛坯面积2s送料步距A10条料宽度B=203904=201.61085.1=2187561sAB所以%931028756394若考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则每一张板料（或料带、条料）上总的材料利用率LB1n总式中，一张板料（或料带、条料）上冲裁剪的总数目；一个冲裁件的实际面积（单位：mm2）；1A板料（或料带、条料）宽度（单位：mm）；板料（或料带、条料）的长度（单位：mm）。L本套模具选择的板材是冷轧钢板，板料的长度选1600mm,板料的宽度选600mm，则本套模具的材料利用率%85601293LBAn总114冲压工艺的计算4.1冲压力的计算计算冲压力是为了选择合适的压力机，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压力，冲压力是指冲裁力，卸料力，推件力和顶件力的关系6。4.2冲裁力的计算4.2.1平刃口冲裁力的计算F=KLt式中：F冲裁力（N）；L冲裁件周边长度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；t材料厚度(mm)；K系数，通常K=1.3；为方便计算，材料的b=300F=Ltb=(10622+1922)12300=9028.8KN表4.1卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmK卸K推K顶0.10.10.50.0600.0900.0400.0700.10.0650.140.0812钢0.52.52.56.56.50.0250.0600.020.0500.0150.0400.0500.0450.0250.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0300.0800.0200.0600.030.070.030.09推件力：查表4.1得推件力系数K推=0.025F推=nK推F=225.72KN卸料力：查表4.1得卸料力系数K卸=0.04F卸=K卸F=0.049028.8=361.15KN顶件力：查表4.1得顶件力系数K顶=0.03F顶=K顶F=0.039028.8=270.86KN4.3压力机所需总冲压力的计算采用弹压卸料装置和上出件模具时：=F+F卸+F顶=9660.81KN总4.4压力中心计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，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。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：第一，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。13第二，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与零件的对称中心相重合。第三，形状复杂零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置，即为所求模具的压力中心3。因为本模具冲裁件的形状对称，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心，压力中心为O点。如下图所示，图4.4压力中心图4.5压力机公称压力的确定选用闭式双点压力机，基本参数为：公称压力12500KN滑块行程500mm行程次数10/min最大装模高度950mm闭合高度调节量400/mm工作台尺寸左右4000mm前后1800mm4.6压力机的校核一、冲压力公称压力为12500KN大于所需压力9660.81KN。14二、闭合高度模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系：mHmH510axin模具设计中模具的闭合高度为354mm,比最大装模高度小，所以压力机满足要求。5冲裁模间隙的确定设计模具时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，但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定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内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计maxZ与制造新模具时要采用最小合理间隙值。minZ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，凹模与落料件之间有摩擦，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7。根据实用间隙表5.1查得材料10的最小双面间隙=1.080mm，最大双面间隙minZ=1.400mm.maxZ表5.1冲裁模初始用间隙Z(mm)08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn材料厚度minZaxminZaxminZaxminZax15小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.03.54.04.55.56.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126注：取08号钢冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙的25%。166模具工作部分尺寸计算6.1刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，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及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现：第一、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸。第二、在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准。第三、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则：第一、落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。第二、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸，这样在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。第三、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），会使模具制造困能，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可能不合格，会使模具的寿命降低。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，对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具8。176.2刃口尺寸的计算冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分开加工和单配加工两种方法。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波板工件的模具。对于该工件厚度有12mm属于厚板零件，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，可以采用分别加工法。该方法的特点是分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。用凸模和凹模的尺寸及制造公差来保证间隙要求。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。用分别加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。此外，对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系：minaxZ凹凸6.3计算凸、凹模刃口尺寸=1.080，=1.40minZmaxZ-=（1.40-1.08）=0.32mmaxi表6.1简单形状冲裁时凸、凹模的制造偏差（mm）公称尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹公称尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹18-0.020+0.020180260-0.030+0.0451830-0.020+0.025260360-0.035+0.0503080-0.020+0.030360500-0.040+0.06080120-0.025+0.035500-0.050+0.070120180-0.030+0.040由表6.1查得凸模和凹模的制造公差落料部分，当公称尺寸是1062mm时，=+0.070mm,=-0.050mm凹凸=0.12mm1336501001002002000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.600.300.450.220.300.150.22查表7.1得：K=0.15H=Kb=69.3mm取H=70mm模具壁厚的确定公式为：20C=(34)H由上式C=(34)H=370470=210280mm凹模壁厚取C=240mm凹模宽度的确定公式为：B=b+2C=192+2240=672mm凹模长度的确定公式为：L=1062+2240=1542mm凹模结构示意图如下，材料选用Cr12，热处理5660HRC图7.1落料凹模图7.2模架及零件设计模座分带导柱和不带导柱两种，根据生产规模和生产要求确定是否带导柱的模21座。标准模架的选用依旧为凹模的外形尺寸，所以因首先计算凹模周界的大小。根据计算结果确定凹模的周界大小为1600mm550mm。为了节省材料，在不影响强度和刚度的情况下，在上下模座开槽，以减轻模座的重量。本模具采用中间导柱模架，上模座：1800mm590mm55mm下模座：1800mm590mm80mm导柱：44mm300mm导套：44mm116mm62mm由于选用的压力机没有模柄孔，所以不需要设计模柄。7.3其他零件结构垫板：此模具中需采用垫板，上垫板厚度h=15mm，下垫板厚度h=20mm。材料选用45钢。热处理4348HRC，上垫板和下垫板的尺寸为1600mm550mm。凸模固定板：凸模固定板与凸模采用过度配合关系，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。固定板的厚度为30mm，材料选用Q235号钢。尺寸为1600mm550mm。顶件板：顶件板尺寸与凹模孔相配合，平面尺寸与凹模内形尺寸相同。材料选用45钢。尺寸为1062mm192mm57mm。卸料板：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凹模的边界尺寸相同。尺寸为1600mm550mm。螺钉：内六角螺钉M20122，紧固螺钉M2268，M1260，顶件螺钉M1280，卸料螺钉M22122，材料选用35钢。热处理：硬度2838HRC表面氧化。销钉：限位销M1020，固定凸模定位销M2078，M1483，M20153，材料选用35钢，热处理2838HRC。不经表面处理的圆柱销。7.3.1橡胶垫的选用与校核由于该零件在成型过程中需卸料和顶件，所以模具采用弹性顶件装置，弹性元件选用橡胶，卸料橡胶其尺寸计算如下橡皮垫收受压后所产生的弹压力为：F=Ap式中：F橡皮垫受压时产生的弹压力,N22p橡皮垫在一定压缩比时所对应的弹压力，MpaA橡皮垫的实际受压面积，cm2橡胶垫的压缩量不能过大否则会影响其压力和寿命，为使橡皮垫耐久的工作，最大压缩量不能超过其厚度的45%，预压缩量为其厚度的10%-15%.橡胶高度H按下式计算;H=H工/（0.250.30）mm预测H=64/0.25=256mm，其单位压力=2.10Mpa选择橡皮压缩35%，查下表7.2可知表7.2橡皮压缩参数橡皮压缩/%单位压力p/Mpa橡皮压缩/%单位压力p/Mpa100.26251.06150.50301.52200.70352.10（1）确定橡胶垫的自由高度0H=245mm工）（H45.30（2）确定橡胶垫的横截面积A/卸FA查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单位压力为2.1MPa，所以1719761.205362m（3）确定橡胶垫的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒形，中间开有圆孔以避让螺杆。结合零件的具体尺寸，则其直径D为4A4681.3792m（4）校核橡胶垫的自由高度0H52.0468DH。23橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。顶件橡胶的尺寸计算同卸料橡胶尺寸计算方法一样，（1）确定橡胶垫的自由高度0H=210mm工）（H45.30（2）确定橡胶垫的横截面积A/卸FA查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单位压力为2.1MPa，所以12890.862702m（3）确定橡胶垫的平面尺寸根据零件的形状特点，橡胶垫应为圆筒形，中间开有圆孔以避让螺杆。结合零件的具体尺寸，则其直径D为4A4061.32892m（4）校核橡胶垫的自由高度0H51.0462DH。橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。7.4落料凸模的设计外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度总和。外形凸模长度为：m40321）（HL凸模固定板厚度1H卸料板厚度2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)403（板与卸料板间的安全距离。（附加长度取35）L=30+20+35=85mm24凸模的结构示意图如下，材料选用Cr12，热处理5660HRC图7.2落料凸模图下模座结构示意图如下，25图7.3落料下模座图7.5落料模装配图26图7.41-卸料螺钉2-紧固螺钉3-紧固螺钉4-卸料螺钉5-凸模6-圆柱销7-圆柱销8-圆柱销9-紧固螺钉10-上模板11-上垫板12-冲头固定板13-橡胶14-卸料板15-凹模16-下垫板17-下模座18-限位销8弯曲模的设计278.1弯曲力F的计算影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行概略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。弯曲采用的是两次V形弯曲，自由弯曲力，trbF2k6.0自式中：F自自由弯曲力K安全系数，一般取其值为1.3b弯曲件的宽度（mm）t弯曲件的厚度(mm)材料的强度极限（Mpa），查表知之间，取400b4329bb所以=53248N=53.25KN自F1250493.68.1.1校正弯曲时的弯曲力校正弯曲时，校正力比压弯力大得多，而且两个力先后作用。因此，若采用校正弯曲力时，一般只计算校正力，V形件和U形件弯曲的校正力均按下式计算7，AF校式中，校正弯曲时的弯曲力校校正部分的垂直投影面积（）2m单位面积上的校正力（Mpa)表8.1单位校正力值(Mpa)材料厚度t/mm材料11225510铝1015152020303040黄铜15202030304040602810、15、20203030404060608025、30、3530404050507070100查表8.1的取80所以=（680+24）25880=14530.56KN校F对于有顶件或压料装置时，压弯时的顶件力和卸料力值可近似取自由弯曲力的QF30%80%，取50%，=26624N=26.62KN自自）（FQ8.03弯曲时压力机吨位的确定，校正弯曲时，可忽略顶件力和卸料力，即14530.56KN校机F8.2压力机公称压力的确定公称压力16000KN滑块行程500mm行程次数10/min最大装模高度950mm闭合高度调节量400/mm工作台板尺寸左右6000mm前后1800mm8.3压力机的校核一、冲压力公称压力为16000KN大于所需压力14530.56KN。二、闭合高度模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系：mHmH510axin模具此设计中模具的闭合高度为800mm,比压力机最大装模高度小，所以压力机满足。8.4弯曲部分工作尺寸计算298.4.1回弹值由工艺分析可知，弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处，r/t=150/12=12.55表8.210钢材料校正弯曲回弹材料厚度t(mm)材料r/t1.61.8212-20.211023-1.201.2查表8.2,回弹值为1.28.4.2影响回弹的因素（1）材料的力学性能材料屈服点愈高，弹性模量E愈小，弯曲回弹愈大。s（2）相对弯曲半径相对弯曲半径愈小，回弹值愈小。（3）弯曲角度弯曲件角度愈小，表示回弹积累越大，回弹角越大。（4）弯曲方式校正弯曲比自由弯曲可增加圆角处的塑性变形好，有较小的回弹。8.4.3控制回弹措施（1）改进零件的设计使弹性模量变大，屈服点变小，可使弯曲件回弹量减小。（2）从工艺上采取措施用校正弯曲代替自由弯曲。（3）从模具结构上采取措施弯曲V形件时，将凸模角度减去一个回弹角。8.4.4凸，凹模圆角半径及凹模深度的确定30一、凸模圆角半径在保证不小于最小弯曲半径前提下，当零件的相对圆角半径r/t较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，当零件的相对圆角半径r/t较大时，可按公式计算：Ets3r1凸式中凸模的圆角半径，mm；凸弯件的内圆角半径，mm；r弯曲材料的屈服极限，MPa；查得205MPass弯曲材料的弹性模量，MPa；查得201MPaEE毛坯的厚度，mm；t带入式中得142mm凸r二、凹模圆角半径凹模两边的圆角半径应一致且合适，过小，弯曲力会增加，会刮伤弯曲表面，模具的磨损加大;过大，支撑不利，其值一般根据板厚取m2tt63r）（凹42）（凹ttr凹=24mm凹r三、凹模深度凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。经过计算凹模深度为=R45sin10-258）（m8.217因为弯曲工件时V形件弯曲，凸凹模的间隙由调整压力机的闭合高度来控制。8.4.5弯曲凸模和凹模的宽度尺寸计算工件标准内形尺寸，则模具以凸模为基准件，间隙取在凹模上，凹模尺寸按凸模尺寸配制，0-21凸）（凸L式中：弯曲凸模宽度尺寸，mm；凸31弯曲件内形的基本尺寸，mm；L弯曲件的尺寸偏差，mm；弯曲凸模制造公差，mm；凸=0-21凸）（凸015.-268(）弯曲凸模结构示意图：图8.1弯曲凸模8.4.5弯曲制件的定位方式为保证定位准确可靠，操作方便，把第一次弯曲的初始定位和第二次弯曲二次定位分开，第一次弯曲，坯料的端定位是用坯料靠在挡料销1上。第二次弯曲，工件的端定位是用已弯曲成形的直角边靠在挡料销2上。制件示意图如下：32图8.2第一次弯曲制件定位图图8.3第二次弯曲制件定位图8.5其他零件结构本副模具采用的是四导柱模架，为了节省材料，在不影响强度和刚度的情况下，在上下模座开槽，以减轻模座的重量。上模座：1915mm750mm175mm下模座：1915mm750mm200mm导柱：80mm628mm导套：80mm128mm306mm螺钉：M36168，M2065销钉：M25180，M2580，M25152，M25176338.6弯曲模装配图图8.41-挡料销2-导料板3-挡料销4-螺钉5-上模座6-圆柱销7-凸模8-螺钉9-导套10-导柱11-镶块12-螺钉13-紧固螺钉14-圆柱销34结束语2014年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日