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拉手卡子零件冲压模具设计【说明书+CAD】,说明书+CAD,拉手,卡子,零件,冲压,模具设计,说明书,CAD
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南昌航空大学科技学院学士学位论文1.绪论1.1研究课题的目的和意义近年来,.由于模具技术的迅速发展, 模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视.模具是现代工业生产中重要的工艺装备,他在各种生产行业,特别是冲压和塑料成形加工中,应用极为广泛.我国模具工业总产值中,冲压模具的产值约为50.现代模具技术的发展,在很大程度上依赖于模具标准化的程度,优质模具材料的研究,先进的模具设计和制造技术,专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等,但其中模具设计是至关重要的一个方面. 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对于保证制品质量,缩短试制周期,进而争先进入市场,以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义.因此德国把模具成为”金属加工中的帝王”,把模具工业视为”关键 工业”,美国把模具成为”美国工业的基石”,把模具工业视为”不 可估量其力量的工业”,日本把模具说成”促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为”整个工业发展的秘密”由于模具工业的重要性,模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床 刀具工业的产值.这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中,在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模具来进行生产,模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键.从我国的情况来看,不少工业产品质量上不 去,新产品开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的 先进的模具工业密切相关.因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用.冲压生产靠模具和压力机完成加工过程,与其他机械加工方法相比,其在技术和经济方面有如下特点:冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化和自动化.普通压力机每分钟可以生产十几个零件,高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件零件.所以它是一种高效率的加工方法.冲压件的尺寸精度由模具来保证,所以质量稳定,互换性好.冲压可加工出尺寸范围较大 形状较复杂的零件,小到仪表零件,大到汽车覆盖件,还可获得其他加工方法难以制造的壁薄 、 质量轻、 刚性好 、 表面质量高 、 形状复杂的零件.冲压加工一般不需要加热毛坯,也不像切削加工那样,需大量切削金属,所以它不但节能,而且节约金属,故冲压件的成本较低.由于冲压工艺具有上述突出的特点,因此在国民经济各个领域广泛应用.例如,航空航天、机械、电子通信 、交通 、兵器 、日用电器及轻工等产业都有冲压加工,不但在工业生产中广泛才用冲压工艺,而且可以说每个人每天都直接与冲压产品发生联系.冲压在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛.相当多的工业部门 越来越多地才用冲压加工方法加工零件部件,如汽车 、农机、仪表 、仪器 、电子、航空 、航天 、军工 、家电及轻工等行业.在这些工业部门中,冲压件所占比例相当大,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,现在大多也被质量轻 刚度好的冲压件所代替.因此可以说,如果生产中不广泛才用冲压工艺,许多工业部门要提高生产效率和产品质量 、 降低生产成本 、快速进行产品更新换代是难以实现的。1.2国内外研究概况及发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。 冲压成型理论及冲压工艺方面 冲压成型理论的研究是提高冲压技术的基础。目前国内外对冲压成型理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成型过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面取得了较大进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成型过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成型过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成型的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制造模具的周期。 目前国内外相继涌现出了精密冲压工艺；高能、高速成型工艺；超塑性成型工艺及无模多点成型工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。 冲模设计与制造方面 冲模是实现生产的基本条件。在冲模的设计和制造基础上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相适应的新型模具材料及其表面热处理技术与表面处理，各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也正在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备匹配。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且更新换代的周期大为缩短，冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成型机、CNC折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年在国内外已经发展起来、国内已开始使用的冲压柔性制造单元和冲压柔性制造系统代表了冲压生产的新的发展趋势。 1.3课题研究的主要内容和方案1.3.1课题研究的主要内容拉手卡子零件冲压模具设计原始资料及设计技术要求如下： 1、零件图； 2、零件材料牌号及厚度：Q235，1.0； 设计技术要求如下： 1、年生产纲领：100000件； 2、要求外文资料翻译忠实原文3、要求编制的冲压工艺规程合理4、要求设计的冲压模具满足加工要求5、要求图纸设计规范，符合制图标准6、要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。1.3.2课题研究的方案1、分析冲压件的工艺性 根据设计题目的要求，分析冲压件成型的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求 2、制定冲压件工艺方案 在分析了冲压件的工艺性后，通过可以列出几种不同工艺方案，从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。3、确定毛坯形状、尺寸和下料方式。 在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。 4、确定冲模类型及结构型式。5、进行必要的工艺计算6、选择压力机7、绘制模具总图和非标准零件图。1.4研究课题的主要目标和特色利用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件的质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效益。从冷冲压方面来看，冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产效率，操作简便。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产百件至千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节约能源、节约原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷冲压所用原料多是表面质量好的板料，冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。利用模具的生产优势，通过落料、冲孔、弯曲三道工序完成零件的加工，能够实现满足零件加工的各项指标。2.拉手卡子冲压复合模设计2.1拉手卡子冲裁工艺性分析本设计是拉手卡子落料冲孔复合模及弯曲模，拉手卡子简图：如图2-1所示 落料于冲孔零件图 图 2-1 拉手卡子零件图生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm由零件图可知，拉手卡子的加工涉及到落料、冲孔和弯曲三道工序。该零件形状简单、对称，尺寸不大，是由简单的圆和直线组成，工艺性好。冲裁件的经济精度不高于IT11级，一般要求落料件精度最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。汽车耳片零件的加工精度要求为IT14，能达到经济精度，适合大批量的生产，生产成本经济，经济性好。几何形状，尺寸和精度等情况均符合冲裁的工艺要求。复合模的特点：冲件精度较高，不受送料误差影响。内外行相对位置一致性好。冲件表面比较平整。适宜冲脆性或软质材料。可以充分利用短料和边角余料。冲模面积较小。而该件的厚度为2mm，较薄，工件上孔与孔之间的距离为55 mm，较大，孔边距大于最小合理值，且最窄为12 mm大于复合模的凸凹最小壁厚所需要的8.5mm，所以冲裁模采用复合模较为合理。因为零件的加工涉及三道工序，为保证零件的精度要求，故先采用倒装式落料冲孔复合模对工件冲孔落料加工，再利用弯曲模对冲裁后的工件进行弯曲，从而加工出最后的零件。2.2工件排样与搭边2.2.1排样冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的合理与否，不但影响到材料的经济利用率，降低零件成本，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。2.2.2材料的利用率排样的目的是为了合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。排样合理与否，对材料的利用率的大小直接影响。材料利用率的计算公式如下： 一个进距的材料利用率的计算如下： =100% （2-1）式中 A 冲裁件面积（包括内形结构废料），（mm2）； n 一个进距内冲裁件数目; b 条料宽度，（mm）; h 进距,（mm）。 一张板料上总的材料利用率总的计算如下： 总=（）100% （2-2）式中 总 一张板料上冲裁件总数目；L 板料长，（mm）；2.2.3 搭边 排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。搭边是废料，从节省材料出发，搭边越小越好。但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。由支承板零件图和排样图2-2可得知：因为经过支承板毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后支承板零件，故在进行复合模的排样时，必须先进行弯曲展开计算。支承板弯曲展开长度为：L=（80-1.5-5）+（40-1.5-5）+/2（5+0.461.5） =115.933116 mm冲裁件面积：A =9914mm2条料宽度：b = 150+2.52=155 mm 进距：h=84+2 mm=86 mm一个进距的材料利用率：=( nA / bh)100%=99141mm2/（155mm86 mm）100%=74% 图2-2 排样图2.3冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口之间的间隙。单边用间隙用C表示，双边用Z表示。圆形冲裁模双边间隙为 Z=D凹-D凸 式中 D凹冲裁模凹模直径尺寸（mm） D凸 冲裁模凹模直径尺寸（mm） 冲裁间隙是冲裁过程中一个重要的工艺参数，间隙的选取是否合理直接影响到冲裁件质量、冲裁力、冲模的使用寿命和卸料力等。 2.3.1冲裁间隙的选取冲裁间隙对冲裁件断面的质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响。冲裁间隙的大小主要与材料的性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。选取间隙值时应结合冲裁件的具体要求和实际的生产条件来考虑。其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。设计时一般采取查表法确定，在冲模制造时，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1选得间隙值为Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。表-1 冲裁模刃口始用间隙材料名称08F、10、35、09Mn、Q235、B2Q23440、50厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmax1.00.100.140.100.140.100.141.20.120.180.130.180.130.182.00.2460.3600.170.240.2600.380为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。2.4冲压力计算 冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁时的总力包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。2.4.1冲裁力计算冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程度有关。根据冷冲压模具设计指导中介绍的计算方法如下：一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算： F=Lt （2-3）式中 F 冲裁力, N； L 冲裁件的冲裁长度, mm；t 板料厚度，mm； 材料的抗剪强度, Mpa； 有时也可用材料的抗拉强度进行计算： F=Ltb （2-4）式中 b 为材料的抗拉强度，Mpa在落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。由支承板零件图可得:落料力：L=528mm t =2 mm b =450MPaF落= Ltb = (5282450)N=475200N冲孔力：L1=23=18.84mm t =2 mm b =450MPaF孔 = Ltb =（18.842450）N =16956N2.4.2卸料力、推件力和顶出力从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力；逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力。卸料力、推件力和顶出力通常采用经验公式进行计算，见式（2-5）。卸料力：F卸=K卸F 落推件力：F推=nK推F孔顶出力：F顶=K顶 F 落 （2-5）式中： K卸、K推、K顶 分别为卸料力、推件力系数,其值见表2-2；n 同时卡在凹模内的零件数；h凹模直壁洞口的高度。表2- 2 推件力、顶件力、卸料力系数料厚/（mm）K推K顶K卸 钢0.10.10.50.52.52.56.50.10.0650.0500.0400.0140.080.060.050.060.0750.0450.0550.040.050.030.04卸料力：F卸=K卸F 落=（0.05475200）N=23760N推件力：F推=nK推F孔=（40.0516956）N =3391.2N（n=ht=8mm2 mm = 4个）F总 = F 落F孔F卸F推 =（47520016956237603391.2）N=519307.2=519.31KN2.5模具压力中心计算压力中心的计算采用空间平行力系的合力作用而得求解方法。画出所示制件，选定坐标系xoy,如图2-3所示。冲裁件以X轴对称，所以Y0 = 0。 L1=150 mm X1=0 mm Y1=75 mmL2= 54 mm X2=27mm Y2=150 mmL3=12.5 mm X3=54 mm Y3=143.75 mmL4=30 mm X4=69 mm Y4=137.5 mmL5=30 mm X5=84 mm Y5=122.5 mmL6=30 mm X6=69 mm Y6=107.5 mmL7=65 mm X7=54 mm Y7=75 mmL8=30 mm X8=69 mm Y8=42.5 mmL9=30 mm X9=84 mm Y9=27.5 mmL10=30 mm X10=69 mm Y10=12.5 mmL11=12.5 mm X11=54 mm Y11=6.75 mmL12=54 mm X12=27 Y12=0 mm 故 X0 =( L1X1+ L2X2+ L3X3+ L4X4+ L5X5+ L6X6+ L7X7+ L8X8+ L9X9+ L10X10+ L11X11+L12X12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=39.95 mm Y0 =( L1Y1+ L2Y2+ L3Y3+ L4Y4+ L5Y5+ L6Y6+ L7Y7+ L8Y8+ L9Y9+ L10Y10+ L11Y11+L12Y12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=75mm 则压力中心为（39.95，75）。2.6凸、凹模刃口尺寸计算模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是冲模设计的重要环节。2.6.1凸、凹模刃口尺寸公差计算的原则（1） 落料件的尺寸是由凹模决定的，故应以落料凹模为基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的，故应以冲孔凸模为基准件。（2） 凸模和凹模之间应保证有合理间隙。计算时先计算基准件尺寸，间隙是在计算非基准件时才考虑的。对于落料件，凹模为基准件，间隙由减小凸模尺寸来取得。对于冲孔件，凸模为基准件，间隙由增大凹模尺寸来取得。（3） 考虑到间隙在模具使用过程会随磨损而增大，故设计凸模和凹模时初始间隙应取最小值。（4） 应区分模具磨损过程中凸模和凹模尺寸的变化趋势。凹模尺寸愈磨愈增大，凸模愈磨愈减小，因此，在设计新模具过程时，落料凹模尺寸应接近于落料件的最小极限尺寸（也就是落料件的最大极限尺寸减去全部磨损量），冲孔凸模尺寸应接近于冲孔件的最大极限尺寸（也就是冲孔件的最小极限尺寸加上全部磨损量）。（5） 凸模和凹模的制造公差与冲裁的尺寸精度相适应，其上下偏差值应按入体方向来标注。（6） 模具有两种制造方式。一种方式是凸模凹模分别加工，成批制造，可以互换。另一种方式是单配加工，先加工基准件，然后非基准件按基准件配，加工后的凸凹模不能互换。2.6.2凸、凹模刃口尺寸计算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，设计时其刃口尺寸计算应分别进行计算。（1） 凸模与凹模分开加工采用凸模与凹模分开加工这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，应满足（2-6）条件。凸 +凹 Zmax-Zmin （2-6）式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模的制造公差。凸、凹的值见表2-3。表2-3 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.02018300.0200.0251201800.0300.040下面对冲孔和落料两种情况加以分析讨论。 冲孔冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。设工件孔的尺寸为d+，其计算公式为： d凸 = （dx） （2-7） d凹 = （d凸Zmin） （2-8） 式中 d凸、d凹 冲孔凸、凹模基本尺寸，mm； 工件制造公差，mm；X 因数，其值可查表2-4。 落料根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值Zmin。仍然是凸模取负偏差，凹模取正偏差。设工件尺寸为D0-，其计算式如下： D凹 = （D x） (2-9) D凸 =（D凹Zmin） (2-10)2-4 因数x材料厚度t/mm非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5工件公差/ mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30（2）凸模与凹模配合加工对于形状复杂或材料薄的零件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互换的。由于复杂工件形状各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，所以基准件的刃口尺寸需要按不同方法计算。如图2-4 a)为一落料件，应以凹模为基准件，凹模的磨损情况可分为三类：第一类是凹模磨损后增大的尺寸（图中A类尺寸）；第二类是凹模磨损后减小的尺寸（图中B类尺寸）；第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸（图中C类尺寸）。 a)落料件 b)冲孔件 图2-4 落料、冲孔件的尺寸分类同理，对于图2-4 b）的冲孔件，应以凸模为基准件，可根据凸模的磨损情况，按图示方法将尺寸分为A、B、C三类。当凸模磨损后，其尺寸的增减情况也是增大、减小、不变这一同样的规律。因此，对于复杂形状的落料件或冲孔件，其模具基准件的刃口尺寸均可按下式计算。 A类： Aj（Amaxx） B类： Bj（Bminx） C类： Cj（Cmin0.5） （2-11）式中 Aj 、 Bj 、 Cj 基准件尺寸，mm；Amax 、Bmin、 Cmin工件极限尺寸，mm； 工件公差，mm。对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在图样上标注，而是仅标注基本尺寸，并注明其公差按基准件凹模或凸模的实际尺寸配做，并保证应留的间隙值。另外，如果按照加工的需要，希望对落料件以凸模为基准，对冲孔件以凹模为基准件，则模具基准件的刃口尺寸可按式2-12计算： A类： Aj（AmaxxZmin） B类： Bj（BminxZmin）C类： Cj（Cmin0.5） （2-12） 由上文中间隙选择中，查表得间隙值Zmin0.246mm Zmax0.360 mm凸模和凹模采用分别加工的方法，根据如下： Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114查表23规则形状冲裁时凸模和凹模的制造公差落料部分：凸、凹 凸=0.030 mm 凹=0.04 mm 凸+凹=0.030+0.040=0.070 mmZmax-Zmin=0.114冲孔部分：凸、凹 凸=0.02 mm 凹=0.020 mm 凸+凹=0.020+0.020=0.040 mmZmax-Zmin=0.114 mm可见均能满足分别加工时凸+凹Zmax-Zmin要求，因此可以分别计算凸凹模的尺寸。凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： 落料：凹模：D凹 = （D x） = （1500.51） =149.5 mm 查表2-4：=1.0 X=0.5 凸模： D凸 =（D凹Zmin） =（149.790.246） =149.544 mm 冲孔：d凸 = （dx） d凹 = （d凸Zmin） 凸模： d凸 = （dx） =（60.750.30） =6.23 mm 查表2-4：=0.30 X=0.75 凹模： d凹 = （d凸Zmin） = （6.21+0.246） =6.456 mm 查冲压模具简明设计手册凸凹模最小壁厚： 材料厚度 t=2.0 mm 最小壁厚a=4.9 mm最小直径 D=21 mm凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为Zmin/2 Zmax/2。2.7复合模凹、凸凹模的结构设计2.7.1凹模(1) 凹模的类型按凹模的刃口孔形可分为圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模；按凹模的结构可分为整体式凹模和镶拼式凹模。(2) 凹模刃口形式锥形刃口：如图2-5a)所示。冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大。适用于形状简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件的冲裁。当t2.5mm时，15;当t2.56mm时，30;当采用电火花加工凹模时，420。 a) b) 图2-5 凹模刃口形式柱形刃口：如图2-5b)所示。刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。但孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。当t Hmax ,则压力机不能用，若H Hmin ,则可用加垫板，设垫板厚度为H1,则有 HmaxH15H HminH110 （2-17）2.10模架主要零部件2.10.1 模架模架由模座、导柱及模柄等零件组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部负荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。一般模架均已标准化，设计模具时，应加以正确选用。模架的要求：要有足够的强度与刚度； 要有足够的精度（如上、下模座要平行，导柱、导套中心要与上、下模座垂直，模柄要与上模座垂直等）；上、下模之间的导向要精确（导向件之间的间隙要很小），上、下模之间的移动应平稳和无滞住现象。模架的形式 在标准模架中，应用最广泛的是用导柱和导套作为导向装置的模架。根据导柱和导套配置的不同有以下四种基本形式： 图2-6 后侧导柱模架（1）后侧导柱模架 后侧导柱送料方便，可以纵向和横向送料。但是冲压时如果有偏心载荷，则导柱、导套会单边磨损。它不能用于模柄与上模座浮动连接的模具。 （2）中间导柱模架 两导柱左右对称分布，受力平衡，所以导柱、导套磨损均匀。但是只有一个送料方向。 图2-7 中间导柱模架（3）对角导柱模架 导柱的布置是对称的，而且纵横都能送料。对角导柱模架的两导柱之间距离较远，在导柱、导套之间同样间隙的条件下，这种模架的导向精度较高。 图2-8 对角导柱模架（3） 四导柱模架 其导向精度与刚度都较好，用于大型冲模。 图2-9 四周导柱模架在本设计中采用后侧导柱模架。其选用标准件表2-15。表2-15 后侧导柱模架（摘自GB/T2851.3-1990） （mm）模架250200190I GB/T2851.5 模架技术条件：按JB/T80501999的规定2.10.2导柱与导套 导柱与导套的结构与尺寸都可直接由标准中选取。在选用时应注意，因为模具修磨后其闭合高度将减小，故导柱的长度应保证冲模在最低工作位置时，导柱上端面与上模座顶面的距离不小于1015，下模座底面与导柱底面的距离应为0.51。导柱与导套之间的配合根据冲裁模的间隙大小选用。当冲裁板厚载0.8以下的模具时，选用H6/h5配合的I级精度模架。当冲裁板厚为0.84时，选用H7/h6配合的级精度模架。（1）导柱标准 见表2-16表2-16 B型导柱（摘自GB/T2861.2-1990） （mm）导柱：A32h515045 GB/T2861.2 材料：20 钢热处理：渗碳深度081.2 mm，硬度5862HRC技术条件：按GB/T2861.290的规定（3） 导套的标准 表217 A型导柱套(摘自GB/T2861.6-1990) （mm）导套：A48H610038 GB/T2861.7 材料：20 钢。热处理：渗碳深度081.2 mm，硬度5862HRC技术条件：按GB/T2861.6 90的规定2.10.3模座（1）后侧导柱上模座标准表-18 后侧导柱模架(摘自GB/T2851.3-1990) （mm） 上模座25016045GB/T2855.5技术条件：按GB/T2854的规定下模座25016050GB/T2855.6技术条件：按GB/T2854的规定2.10.4 模柄模柄有刚性与浮动两大类。所谓刚性模柄是指模柄与上模座是刚性连接，不能发生相对运动。所谓浮动模柄是指模柄相对上模座能做微小的摆动采用浮动模柄后，压力机滑块的运动误差不会影响上、下模的导向。常用的刚性模柄有四种型式：整体式、压入式、旋入式和凸缘式。本设计采用压入式。表-19 压入式模柄(摘自GB/T2862.181) （mm）模柄：A50120 GB2862.181材料：Q2352.11 压力机选用原则确定压力机规格时，一般应遵循以下原则。（1）压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力。（2）压力机滑块行程应满足工件高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具上取出工件。（3）压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应满足模具的正确安装。尤其是压力机的闭合高度应于冲模的闭合高度相适应。（4）压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。冲孔、修边及弯曲工序。.拉手卡子弯曲模设计3.1拉手卡子弯曲工艺性分析弯曲是使材料产生塑性变形、形成有一定角度形状零件的冲压工序。弯曲工序可以用模具在普通压力机上进行，也可以在专用的弯曲机上或弯曲设备上进行。具有良好的工艺性的弯曲件，不仅能简化弯曲工艺过程和模具设计，而且能够提高弯曲件的精度和节省材料。由零件图2-1所示，拉手卡子属于板材弯曲。要进行两次弯曲，第一次弯曲，弯曲半径是R3mm，弯曲角度成90，弯边长30mm；第二次弯曲，弯曲半径R10mm，弯曲角度成90，弯边长32 mm。整体弯曲过程符合弯曲的工艺性要求，弯曲零件的孔离弯曲线大于要求的最小距离，弯曲时不会发生孔变形，具有良好的弯曲工艺性，足以达到制件精度质量要求。本次设计以第二次弯曲为主。3.2拉手卡子弯曲工艺力的计算1） 合理地选择弯曲用的压力机和设计模具，必须计算弯曲力。弯曲力的大小不仅与毛坯的尺寸、材料的力学性能、弯曲半径等有关，而且与弯曲方式也有很大关系，从理论上计算弯曲力是比较繁杂，精确度也不高，因此生产中常用经验公式进行计算。根据冷冲压模具设计指导可知如下公式：V形自由弯曲 （3-1）U形自由弯曲 （3-2）式中：P弯曲力 NC系数，取11.3t材料厚度，mmb弯曲件的宽度，mmr凸模圆角半径，mm材料的抗拉强度，MpaK系数，取0.30.62） 顶件力和压料力的计算顶件力或压料力Q值可近似取自由弯曲力的30%80%，即 Q=（0.30.8）P （3-3）式中：Q顶件力或压料力，N；3） 拉手卡子弯曲力的计算按U形自由弯曲计算，则按公式3-2和3-3可得：弯曲力=0.7 =4.914 KN顶件力P=（0.30.8）P1=0.54.914 =2.457 KN 总的弯曲力P总 =4.914KN+2.457KN=7.371KN（C取1.3，取450MPa）3.3拉手卡子弯曲回弹计算1） 压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形。弯曲工件从模具中取出后，由于弹性变形的恢复，使工件的弯角和弯曲半径发生变化，所以被弯曲零件的形状与模具的性质不完全一致，这种现象称为回弹。回弹的大小通常用角度回弹量和曲率回弹来表示。2） 影响回弹的因素（1）材料的力学性能 角度回弹量及曲率回弹量与材料的屈服点s成正比，与弹性模量E成反比。（2）弯曲半径与材料厚度的比值r/t 当其他条件相同时，角度回弹量随r/t值的增大而增大，曲率回弹量随r/t的增大而减小。（3）弯曲角 弯曲角越大，表示变形区域越大，角度回弹量也越大。而曲率回弹量与弯曲角度大小无关。（4）弯曲工件的形状 一般弯制U形工件要比弯制V形工件的回弹量要小。（5）模具间隙 在弯曲U形工件时，凸模与凹模之间的间隙越小，则回弹量越小。（6）校正弯曲时的较正力 校正力小，回弹量大，增加回弹量可减小回弹量。3）减小回弹的措施 （1）从弯曲件的设计方面 在弯曲件的某些结构上，如在变形区压制加强颈回成边形翼不仅可以增加弯曲件的刚度，也使弯曲件的回弹困难。在满足使用要求的前提下，采用弹性模数大，屈服极限小，机械性能稳定的板料。 （2）从工艺方面 从工艺方面，可以增加弯曲力，采用校对弯曲，对于冷硬化材料，在弯曲前先退火，以降低屈服强度，或者采取热加工，并尽量选取较小的相对弯曲半径。 （3）从磨具的结构上采取措施 可以采取回弹补偿，在凸模的底端开一小圆窝，减小凸模角度值，或者在凸模的角附近开圆凿，一补偿弯曲回弹或者采用锥形凸模。 也可以改变应力状态，在材料的厚度上0.8mm 以上，弯曲半径部分增大。如图所示： 凸模角度修整到- 锥形凸模 4） 角度回弹量的确定由于影响角度回弹量数值的因素较多，因此，回弹值的计算比较复杂，也不准确。通常在设计及制造模具时，一般是先按经验数值或用理论公式计算出回弹值作为参考，然后在试模时加以修正。5） 拉手卡子弯曲回弹量的计算用回弹角法计算支承板回弹量，计算公式有：V形弯曲件 （3-4）U形弯曲件 （3-5）式中：K系数 （K=1-x）； 凹模口宽； 弯曲力臂 （=r凹+r凸+1.25t）； t 材料厚度； 材料的屈服强度 E弹性模量（MPa） 由公式3-6可计算出支承板的弯曲回弹量： = 0.75 1.86（取30mm，为，K=1-0.46=0.54） 3.4拉手卡子弯曲模结构设计1） 弯曲模工作部分的设计弯曲模工作部分的设计主要是指确定凸、凹模的圆角半径，凹模深度，对U形件的弯曲模，模具间隙，凸、凹模的尺寸与制造公差等。这些尺寸对保证弯曲件质量有直接关系，正确确定这些尺寸是设计弯曲模的关键。(1) 凸、凹模间隙在弯曲V形件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的，不需要在设计和制造时确定间隙，但设计时必须考虑在合模时使毛坯完全压靠；对于U形工件的弯曲，则必须选择适当的间隙，间隙过大，则回弹也大，弯曲件尺寸和形状不易保证，间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低模具寿命，且弯曲力大。因此必须确定合理的间隙值。根据冷冲压模具设计指导弯曲U形间隙值根据下式确定： c=t+kt式中 c弯曲凸凹模单边间隙（如图）； t材料厚度（mm）； 材料厚度正偏差； K系数，查表315。当工件精度要求较高时，凸凹模的间隙值适当减小，可取c= t通过查表可知k=0.1 =0.15c=t+kt =2+0.15+0.12 =2.35mm(2) 凸、凹模的圆角半径凸模的圆角半径rp一般取等于或略小于制件内侧的圆角半径，如制件结构上所须圆角半径小于最小弯曲半径，则应取凸模圆角半径大于最小弯曲半径，然后增加校正工序，使校正凸模的圆角半径等于制件内侧圆角半径。因此，由工件弯曲内圆半径等于r8，此处选取凸模的圆角半径为r8 mm。凹模的圆角半径rd也不能过小，否则弯矩的力臂减小，坯料沿凹模圆角滑进时的阻力增大， 从而增加弯曲力，并使坯料表面擦伤。可按材料厚度决定凹模圆角半径，当t4mm时，取rd=2t。因此，本设计中材料的厚度为2mm，由上述计算公式得，凹模圆角半径rd=2.52 mm=5mm。（3）弯曲模工作部分尺寸弯曲模工作部分尺寸计算与弯曲件的尺寸标注有关。弯曲件的尺寸标注根据装配要求有两类标注方式，相应地凸、凹模尺寸计算也有两类。a. 尺寸标注在工件外形上标注双向偏差时，凹模尺寸为 Ld=（L-1/2） （3-8）标注单向偏差时，凹模尺寸为Ld=（L-3/4） （3-9）式中 Ld凹模工作部分尺寸，mm； L工件公称尺寸，mm； 工件公差，mm； d凹模、凸模制造偏差，mmb. 尺寸标注在工件内形上标注双向偏差时，凹模尺寸为 Lp=（L+1/2） （3-10）标注单向偏差时，凹模尺寸为Lp=（L+3/4） （3-11）式中 Lp凹模工作部分尺寸，mm； L工件公称尺寸，mm； 工件公差，mm； p凹模、凸模制造偏差，mm由拉手卡子零件图所示，宽度尺寸30标注在工件外形上，则根据公式计算出凹模的宽度尺寸为：Ld =（L-3/4） =（30-3/40.15） =29.89 mm根据本次弯曲设计的需要，弯曲凸模的宽度方向是把板料需要弯曲的面积一边剪切一边弯曲，只需要与凹模有一个很小的间隙配合能满足要求即可，厚度要满足弯曲件的内径，弯曲件的内径为R8，取弯曲凸模的厚度为13mm，一侧倒圆角R8，一侧到圆角R5。3.5弯曲模总体设计与标准零件选用弯曲模标准零件的选用与前述复合模的原则一致，因而不在详述。此处直接给出模架等零件的选用标准。1模架弯曲模设计采用中等精度，中小尺寸冲压件的后侧导柱模架模架182105190I GB/T2851.5 模架技术条件：按JB/T80501999的规定2模座上模座18210535GB/T2855.5技术条件：按JB/T80701995的规定下模座18210540GB/T2855.6技术条件：按JB/T80701995的规定3凸模固定板选用固定板18210525-45钢JB/T7653.2材料：45钢技术条件：按JB/T7653-1994的规定4模柄模柄 A5095 GB2862.181材料：Q235技术条件：按JB/7853-1994的规定1. 推杆顶杆A12142 JB/T7650.3 材料：45 热处理硬度4348HRC 技术条件：按JB/T76531994的规定2. 导套导套A28H710038 GB/T2861.6 技术条件：按JB/T80701995的规定3. 导柱导柱A28h615050 GB/T2861.1 技术条件：按JB/T80701995的规定结 论冲压模具是冲压生产的主要工艺装备， 其设计的是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经
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