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毕业设计(论文)外文资料翻译系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B070203 姓 名 张瑞 学 号 B07020336 外文出处 附 件 1. 原文； 2. 译文 2011年3月热冲压模具冷却系统的设计摘要：热冲压和高强度钢材在汽车行业正越来越受欢迎。热冲压是通过加热和按下推进器水冷工具来实现钢板高强度的一种工艺，冷却系统对该工艺的影响很大。本文提出了一种对冷却管道系统进行优化的设计过程,介绍一种在冷却系统上进行有限元分析与一个特定的进化算法的优化程序。通过对每个单独程序组件进行了优化设计,然后让热冲压工艺和thermo-mechanically热模拟相结合的优化方案。关键词:热冲压、有限元法(FEM),优化1概述近年来,在不降低安全标准的前提下减轻重量已成为汽车工业的研究重点。热冲压、高强度钢对此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘车的安全系数。为了达到高强度，利用热冲压将高强度钢加热奥氏体温度范围，然后对其进行迅速冷却，马氏体转变发生。在热冲压工艺中,工件的温度必须保持在200C以上，实现高强度。到目前为止,很少有对冷却系统进行研究的热冲压模具。本文介绍了一种系统化的设计方法,热冲压工具与冷却系统达到最佳而快速。在这个例子中,冷却系统进行了优化帮助进行有限元分析与一个特定的进化算法，随后一系列的热成形过程的数值thermo-mechanically热模拟以及观察传热和冷却速率来优化冷却系统，在高温的冲压工刀具运动需要的时间相对整个过程的时间较短。因此,热冲压过程必须有足够的工具、合理的准确性计算与短时间的快速设计。模具的冷却系统分析了包括这项议案的一项形成过程是很有必要的,可以提高预测精度。在本文中，第2章介绍了一辆汽车和其相应的热冲压原件，第3章中介绍了优化有限元分析的程序及进化算法。随后,结果通过热分析与热、光的优化为热冲压模具设计提供了科学依据。2热冲压模具的冷却2.1动机提高了工艺流程的经济性和优化了成形零件的特点、热冲压才能达到设计最佳状况。因此,本研究的主要目的是优化设计一种在经济冷却系统热冲压工具才能获得有效的冷却速率的工具。到目前为止,只有很少数的人进行了有关冷却系统在热冲压工具的应用。因此,先进的设计方法配以适当的仿真模型完成要求的优化调查，达到工具和产品的快速完成和尽可能的精确。2.2热冲压和模具冷却的工艺特点在直接热成形工艺中,quenchable boronmanganese合金钢热冲压和模具冷却是常用。同时,热冲压和模具冷却是其中的一个具有代表意义的材料超高强度钢。因此,在此研究中,热冲压和模具冷却的铝预表(阿塞洛USIBOR)被认为是空白的材料。材料热冲压和模具冷却的拉伸强度600MPa在临界状态,材料的拉伸强度通过热冲压工艺显著增加。更高的抗拉强度达到了热冲压工艺是通过快速冷却至少27的速度C / s2。作为在奥氏体冷却淬火过程非常快马氏体相变将发生。该微结构提供与马氏体与硬化的最终产品较高的抗拉强度达到1500兆帕。2.3工具组件和检验原型的组成及其热冲压工具运动学是如图1所示,最初的空白，该试验的一部分,在图2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽签仪式提出了一种深度的检验的一部分是30毫米。2.4冲压模具冷却系统该工具设计必须考虑能够达到的最大的降温速率和热冲压零件的温度分布均匀性。因此,冷却系统需要被整合到工具。这冷却系统冷却管靠近工具轮廓目前认为是一种有效的解决方案。然而,冷却管的几何形状限制因在钻井和约束也应放置导管尽可能在尽可能的靠近但足以有效的冷却远离工具轮廓,以避免任何塑性变形在热成形工艺的工具。保证满意绘制部分的特点,整个活跃部位，该工具(冲压、模具、压边及解决冲床)需要设计冷却充分。3冷却系统的设计3.1优化的进化算法图3为每个工具的优化程序。为优化程序设计的冷却系统呈现在图3。在这个过程中,冷却在每个通道可优化工具通过具体的进化算法(EA),这是在发达的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大学德国),为优化注塑工具适用于设计和冷却系统在热冲压件工具3、4。作为约束条件进行优化,可得到的大小的连接器和插座,最低的墙以及nonintersection厚度的钻孔因素也被考虑在内。反推最小距离冷却风管和卸之间/装载工具轮廓(a / x)和最小距离冷却管(s)通过有限元分析确定。参数的冷却系统如通道的数量(一根链条上的序贯孔),钻孔每通道和直径的孔洞每个工具组件也提供作为神经网络的输入参数的优化。这些输入参数可从现有的设计通过有限元模拟指南或。基于输入初始解生成随机参数通过EA或手动,由用户。从初始解,EA创造新的解决方案经过重组的电流修改他们的解决方案和随机的。定义了随后被用于约束的校正生成的解决方案和消除作废的解决方案。所有的生成方案最优标准等进行有效的冷却率和均匀冷却。最后,最好的解决办法为优化冷却通道选择对选定的工具组件3.2冷却通道的优化在我们的研究,选定的管的直径对8毫米和12mm 8毫米,12mm冲床、毫米到16毫米之间死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米为空白持有人。EA是用于储放冷却通道根据给定的输入翻案和约束条件每个工具组件。优化后的型材的8毫米直径的渠道,为管道在图4。4最佳冷却系统的评价冷却通道的渠道设计产生EA每个工具组件以不同的孔直径和其冷却性能进行了评估,采用铁模拟。4.1热学分析在设计和开发阶段的热冲压件工具,这是很重要的,估计热冲压工艺定性和定量地在很短的时间经济制造的工具。为了这个目的,两个瞬态热模拟的基础上进行利用ABAQUS /标准,一个隐式方法。在这个分析1.2379曾被选为钢的刀具材料。这仿真模型包含4工具组件:冲床,死亡,压边和反拳。如表1所,选择与优化组合的零件冷却通道的方法。V1是这种变体组合优化工具和小冷却风管直径大,而变种冷却风管。V2直径。表1:设计工具的组合进行有限元分析。摘要为了代表一系列生产流程,一个循环数的热冲压的过程模拟为一个周期传热分析。图5的表明有限元模型包括边界conditionsFigure 5:有限元模型和边界条件。这种热成形工艺的部分的样机这样的设计周期时间是30秒。在一个周期内,冲压运动的形成需要3秒,这种工具关闭了17秒的空白,它可以使淬火另一个10秒开发工具和定位的下一步空白的工具。然而,在这种热分析运动和变形工具坯料的却没有考虑到减少了计算量。因此,只有进行了传热分析是在一个封闭的工具。在热分析、淬火过程耗时的地方2017秒秒来代替,因为运动冲压不考虑。假定空白有一个最初的稳态温度(Tb,0C)由于850从950C冷却免费在转运环境。最初的工具的温度(Tt,0)假设为20C在第一个周期和变化周期周期。冷却介质的温度(Tc)假设为室温。边界的旁边条件、材料性能的热冲压和模具冷却的工艺要求从热拉伸试验,获得了LFT举办(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大学Erlangen-Nurnberg、德国),和他在一起共同研究在热冲压被带领2。在分析中,对流从空白和工具的环境(他),办理在每一个工具,对流从工具融入到冷却通道(hc)和传热热空白是considered. c)工具(Here,c,是the(CHTC接触传热系数),描述了热通量的数量从毛坯到工具。这通常取决于系数之间的差距的工具和d空白和接触压力p .它增加通常是作为接触压力的增加而增加。然而,在热分析了CHTC压力是无效的,依赖但是差距是使用相关系数。CHTC是假设为5000WC / m2在零距离之间的空白和工具(缺口)和保持常数,直到差距的增加而增加超越批判价值。4.2 机械分析仿真与传统热成形是不同的板料成形过程模拟,其中的分布规律在温度或压力的工具被忽视。为快速又简单的方法去分析热成形工艺的工具与空白被建成有壳单元在其他的研究5,6。在这些研究中,研究温度可能是分布式沿厚度的壳元素和用户自定义函数的温度,但这件工具是内温度不考虑。同时,在仿真模型的加热,在一系列的工具热冲压过程不被考虑。此外,壳模型,对接触热的问题只是足够于相对较短的接触时间6。因此,我们在研究工具和空白与体积元模拟仿制的顺序的在一系列的传热过程。热力的进行仿真是ABAQUS /显性。在热分析、比较,整个形成和淬火工艺是仿制,而动态温度和应力响应的工具进行了模拟接触热利用空白time-temperature依赖流动应力曲线。热更准确地表达了转会应该使用在接触压力CHTC场所依赖改变在形成过程。此外,气温依赖的热导率和比热也会考虑。然而,在通过热分析,为号元素的增加,铁的复杂性问题显著的增加。在传统的成形有限元模拟提出了一种自适应网格可以通常用来闲了仿真时间,来获得更多的精确解接触面积。然而,自适应网格细化在计算在热力不稳定的原因分析。因此,一个雅致的网格更高的冲压速度被认为是减少模拟时间。传热系数的结垢因此,获得相同的热通量7。河南机电高等专科学校学生毕业设计中期检查表学生姓名学 号指导教师选题情况课题名称中铰链垫片冲压成形工艺及模具设计难易程度偏难适中偏易工作量较大合理较小符合规范化的要求任务书有无开题报告有无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好一般差工作进度快按计划进行慢中期工作汇报及解答问题情况优良中差中期成绩评定：所在专业意见： 负责人： 2008年 4月 28日河南机电高等专科学校毕业设计说明书1.绪论进入21世纪，制造技术发展迅猛，模具技术作为现代制造技术的一个重要组成部分，对国民经济的发展起着越来越重要的作用。模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，因而在机械、电子、轻工、家电、通信、军事和航空航天等领域的产品生产中获得了广泛应用，作用不可替代，模具被赞为“金钥匙”、“制造业之母”、“进入富裕社会的原动力”等。利用模具成形零件的方法，实质上是一种少无切削、多工序重合的生产方法。采用模具成形加工零件代替传统的切削加工工艺，可以提高生产率，保证零件质量，节约原材料，降低生产成本，从而获得很高的经济效益。据粗略统计，70%以上的汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表零件，80%以上的塑料制品，85%以上的计算机、电子行业产品的零件，都是采用模具成形的方法来生产。因此，利用模具生产零件的方法已经成为工业上进行成批或大量生产的主要技术手段，它对于保证制品的质量、缩短产品研发周期、加速产品的更新换代等都具有重要意义。1.1国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国的模具制造技术是随着现代化工业建设的发展而发展起来的。20世纪50年代以前，我国的工业基础非常薄弱，大部分工业品不能自行生产，因而所需要的模具很少，也谈不上模具工业和模具技术，国内只能仿制一些简单的模具，且主要依靠钳工个人技术来实现。解放后，随着国民经济的发展，各种工业产品生产所需要的模具日益增多，模具制造水平处于参照外国模具图样进行加工，并且多为单工序模具、简单的复合模具、少工序和较低精度的级进模具和机外脱模的塑料压缩模具。随着国际经济技术合作交流的发展，国外的模具技术书刊、模具设计手册、模具制造资料等相继介绍到我国，对指导和促进模具技术的发展起到了重要作用，同时制造模具的一些专用加工设备如大型仿形铣床、坐标镗床等的引进，为制造大型模具打下了物质基础。到1956年，制造模具开始采用成形磨削加工，模具结构采用拼块方式，初步解决了模具钳工手工作业和热处理变形问题。这对于提高模具质量和精度、缩短制造周期起到了重要作用。20世纪50年代末，电火花加工技术开始应用于模具生产，这种方法可以把模具型腔、型面的精加工放在热处理之后，避免了热处理变形对精度的影响，使模具制造技术水平又有一个较大的提高。尤其是1963年，国内研制成功电火花线切割加工机床，从而可以加工更为复杂、精密的冲裁模等，大大减少了模具钳工的手工作业，并应用于塑料模、压铸模和其他成形模具的型孔加工。这一技术的应用和普及是我国模具制造技术发展的又一重要里程碑。改革开放以来，随着国民经济的高速发展及相关学科的技术进步，推动了模具制造技术及模具工业的迅猛发展，模具无论是从品种、数量还是精度方面，都有了大幅度的发展，模具对工业产品生产的影响也越来越大，模具制造业也成了现代工业中一个相对独立的重要分支。模具标准化工作是代表模具工业和模具技术发展的重要标志。到目前为止，已经制定了冲压模、塑料模、压铸模和模具基础技术等50多项国家标准、近300个标准号，基本满足了国内模具生产技术发展的需要。模具的商品化程度也大大提高，从“八五”期间的20%提高到目前的40%左右。一些先进、精密和高自动化程度的模具加工设备，如数控仿形铣床、数控加工中心、精密坐标磨床、连续轨迹数控坐标磨床、高精度低损耗数控电火花成型加工机床、慢走丝精密电火花线切割机床、精密电解加工机床、三坐标测量仪、挤压研磨机等模具加工和检测用的精密高效设备，由过去依靠进口到逐步自行设计制造，使模具加工工艺手段登上了一个新台阶，同时为先进加工工艺的推广奠定了物质基础。特别是模具成型表面的特种加工工艺的研究和发展，使模具加工的精度和表面粗糙度都有很大的改善。特种加工工艺设备的改进和提高，使模具加工自动化程度和效率都大大提高。模具新材料的应用，以及热处理和表面处理技术的开发和应用，使模具寿命大幅度提高。快速成型技术在模具制造上的应用，是近20年以来模具制造技术的又一重大发展。快速成型技术是综合了机械工程、CAD、数控机床激光技术和材料科学技术的一种全新的制造工艺，应用于模具制造，可以使模具设计和制造更加快速、经济、实用，对于多品种、小批量产品的生产及新产品敏捷开发具有重要意义。我国模具制造技术水平，从过去只能制造简单模具发展到了可以制造大型、精密、复杂、长寿命模具。例如在冲压模具方面，我国设计和制造的电机定转子硅钢片硬质合金多工位自动级进模和电子、电气行业用的50余工位的硬质合金多工位自动级进模，都达到了国际同类模具产品的技术水平。凹模镶件重复定位精度0.005mm,步距精度0.005mm,模具成型表面粗糙度为Ra0.40.1m，零件可以互换，模具寿命达1亿冲次。级进冲裁技术和叠铆原理相结合，在高速冲床上使用，具有自动冲切、叠压、铆合、扭角、计数分组和安全保护功能。在塑料模具方面，能设计和制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模，大型彩色电视机、洗衣机和电冰箱等多种精密、大型注射模。例如天津市通信广播公司模具厂设计和制造的汽车保险杠模具重达10余吨、模具尺寸精度可达10m、型腔表面粗糙度为Ra0.1m，型芯表面粗糙度为Ra3.2m、模具寿命达30万次以上，达到国际同类模具产品的技术水平。我国模具制造行业近十余年来的年工业产值，持续以15%的增长速度在迅速递增，已经成为国民经济中一个举足轻重的工业分支。1.1.2国内模具的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、新材料、新设备不断涌现，因而，促成了冲压技术的不断革新和发展。（1）冲压成形理论及冲压工艺冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及配料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的发展，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，近年来我国已开始应用塑性成形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形过程。据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的工艺性及可能出现的工艺问题，并通过在计算机上有选择的修改有关参数，实现工艺及模具的优化设计。（2）冲压模具的设计与制造冲压模具是实现冲压生产的基本条件。在冲压模具的设计与制造上，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、安全等现代化生产需要，冲压模具正向高效率、高精度、高寿命、自动化及多工位方向发展。在我国，工位数达50甚至更多的级进模、寿命达亿次的硬质合金模、精度和自动化程度相当高的冲压模具都已经应用在生产中，同时，由于这样的冲压模具对加工、装配、调整、维修要求很高，因此，各种高效、精密，数控、自动化的模具加工机床和检测设备也正在迅速发展；另一方面，为了产品更新换代和试制小批量生产的需要，锌合金冲压模具、聚氨酯橡皮冲压模具、薄板冲压模具、钢带冲压模具、组合冲压模具等各种简易冲压模具及其制造工艺也得到了迅速发展。（3）模具材料模具材料及热处理与表面处理工艺对模具加工质量和寿命的影响很大，世界各主要工业国在此方面的研究取得了较大的进步，并开发了许多新的钢种，其硬度可达HRC5870,而变形只有普通钢的1/21/5。如火焰淬火钢可局部硬化，且无脱碳；我国研制的65Hb、LD和CD等新钢种，具有热加工性能好、热处理变形小、抗冲击性能佳等特点。与此同时，还发展了一些新的热处理和表面处理工艺，主要有：气体软氮化、离子氮化、渗硼、表面涂金、化学气象沉积、物理迹象沉积、激光表面处理等。这些方法能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐腐蚀性，使模具寿命大大延长。（4）冲压模具的标准化和专业化模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的高度重视，这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、低成本的关键。我国已颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准，冲压模具的专业化正处在积极组织和实施中，但总的来说，我国冲压模具的标准化和专业化水平还处于较低水平。（5）冲压模具CAD/CAE/CAM技术模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行优化设计从而显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程的模具CAD/CAE/CAM技术正成为发展方向，它能实现制造和装配的设计、成形过程的模拟和数控加工过程的防真，还可对模具可制造性进行评价，使模具设计与制造一体化、智能化。（6）快速模具制造技术目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、喷涂成形制模技术等。采用快速模具制造技术，能简化模具制造工艺，缩短制模周期，降低模具生产成本，在工业生产中取得了显著的经济效益。1.2国外模具的现状和发展趋势随着市场经济发展的需要和产品更新换代不断加快，对模具制造提出了越来越高的要求，模具制造质量提高、生产周期缩短已经成为该行业发展的必然趋势。纵观模具制造业近十余年来的发展道路，其主要发展方向可以归纳为如下几个方面。1.模具生产的专业化和标准化程度不断提高多年来的模具制造实践表明，要使模具技术高速发展，实现专业化、标准化生产是关键，目前美国模具专业化程度已超过90%，日本也超过了75%。而我国模具专业化程度还处在25%左右。2.模具粗加工技术向高速加工发展以高速铣削为代表的高速切血加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发展的方向。高速铣削可以大大改善模具表面的质量状况，并大大提高加工效率和降低加工成本。例如IN-GERSOLL公司生产的VHM型超高速加工中心的切削进给速度为76mmin;主轴转速为45000rmin；瑞士SIP公司生产的AFX立式精密坐标镗床的主轴转速为30000rmin；日本森铁工厂生产的MV-40型立式加工中心，其转速达40000rmin。另外，毛坯下料设备出现了高速锯床、阳极切割和激光切割等高速、高效率加工设备，还出现了高速磨削设备和强力磨削设备等。3.成形表面的加工向精度、自动化方向发展成形表面的加工向计算机控制和高精度加工方向发展。数控加工中心、数控电火花成形加工设备、计算机控制连续轨迹坐标磨床和配有CNC装修设备与精密测量装置的成形磨削加工设备等的推广使用，是提高模具制造技术水平的关键。4.光整加工技术向自动化方向发展当前模具成形表面的研磨、抛光等光整加工仍然以手工业为主，不仅花费工时多，而且劳动强度大、表面质量低。工业发达国家正在研制有计算机控制、带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的质量和效率。5.模具CAD/CAM技术将有更快的发展模具CAD/CAM技术在模具设计和制造上的优势越来越明显，它是模具技术的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技术的应用是模具制造业发展的必然趋势。6.研制和发展模具用材料模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要方面。没有充足的、高质量的、品种系列齐全的模具用材料，模具工业要赶上世界先进水平就只能是纸上谈兵。加速研发急需的模具新钢种，如高强韧、高耐磨新型优质模具钢，大力发展硬质合金模具材料已经势在必行。 1.3中铰链垫片模具设计与制造方面1.3.1中铰链垫片模具设计的设计思路此工件形状、结构都比较简单，而且左右对称，生产批量为大批量，用简单模分两次加工，就生产批量来说有些费时，用级进模加工要设导正销，模具加工、安装较复杂，用复合模加工既能保证精度，还能保证生产效率，所以采用复合模加工。设计此模具时，要设计好模具的工作零部件，其它的零件根据模具结构的需要添加即可，但必须要保证模具工作时的正常运行.1.3.2中铰链垫片模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间2天；2.确定加工方案，所用时间3天；3.模具的设计，所用时间20天；4模具的调试所用时间5天2.中铰链垫片的冲压工艺分析2.1工件工艺性分析工件名称：中铰链垫片 生产批量：大批量材料：08钢料厚：2mm零件宽：12mm 弯曲前 弯曲后此工件是典型的v形件，零件图中尺寸只对两冲孔位置有较高要求，其余均为未注公差，在处理这类零件公差等级时，均按IT13级要求，弯曲圆角半径为2mm，大于最小弯曲半径（）故此件形状尺寸精度均满足弯曲工艺要求，另外此弯曲件的形状和尺寸对称，防止弯曲时毛坯偏移造成质量不稳定，确保了工艺性要求，可用弯曲工序加工。结论：可行2.2工艺方案的确定2.21工艺方案分析该零件所需冲压工序为冲孔 落料 弯曲。完成该零件的成形，可能的工艺方案有以下几种：方案一 冲孔、落料复合,弯曲中心角 本方案采用两副模具，模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快，工件回弹易控制，尺寸和形状精确，表面质量高，能利用一个侧面定位冲孔，定位基准一致，且与设计基准重合，操作页比较简单方便，但是工序分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大。方案二 先落料再冲孔随后弯曲 本方案采用三副模具，模具结构简单，投产快，寿命长，但位置精度不准确，且工序过于分散，劳动量大，占用设备多。需三道工序，生产效率低，难以满足该零件的产量要求。方案三 采用级进模 工序比较集中，占用设备和人员少，用一副模具完成全部工序，生产效率高，由于它实际上是把方案一的各工序布置到级进模的各工位上，所以它还具有方案一的各项优点但是模具结构复杂，安装 调试 维修困难，制造周期长，价格高，零件冲压精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上需设置导正销。综上所述：考虑到零件生产批量，为保证各项技术要求，选用方案一，其工序如下：冲孔落料，弯曲中心角。2.22 排样设计合理的排样是降低成本和保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施。排样时应考虑如下原则：1提高材料利用率（不影响冲件使用前提下，还可适当改变冲件形状）。2合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。3.模具结构简单，寿命长。4.保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。1） 该模具排样如图所示2）排样及材料利用率，由于毛坯尺寸较小，并考虑操作方法与模具结构尺寸，决定采用单排。表2.9最小搭边值坯料厚度t矩形件边长L50mm工件间a侧面a0.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.81.21.61.82.01.62.02.02.2查表，取搭边 则：送料过距条料实际宽度 板料规格选用：为防止弯曲件开裂，弯曲线要与板料的纤维线垂直，所以只能采用横裁，则：每板条数：每条工件数：每板的工件数：利用率：2.3必要的尺寸计算2.31冲孔落料凸凹模刃口尺寸计算 表2.4 较大间隙的冲裁模具初始双面间隙材料厚度t/mm08、10、35、09Mn2、Q235ZminZmax0.70.0640.0920.80.0720.1040.90.0900.1261.00.1000.1401.20.1260.1802.00.2460.360查表得间隙值，。1)冲孔凸、凹模刃口尺寸计算 由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸、凹模分别制造法制作凸、凹模，其凸、凹模刃口尺寸计算如下：表2.5简单形状冲裁件冲裁时的凸、凹值 （单位：mm）基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.035查表得 磨损后无变化的尺寸是2）落料凸凹模刃口尺寸计算 对于尺寸R3 宽度12 mm对于尺寸53 2.32计算压力及初选冲床料厚/mmK卸K推K顶钢0.10.060.090.10.140.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.050.062.56.50.020.050.0450.05表2.7卸料力、推件力、顶件力系数冲裁力： t=2mm 故卸料力：推件力：总冲压力：为了保证冲裁力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲裁力大30%左右，即5）压力中心的计算。由于该零件上、下、左、右对称，故压力中心就是零件的中心。初选用J23-35压力机2.33弯曲模工作部分尺寸计算：1） 凸模圆角半径 若弯曲件的弯曲半径没有规定，则凸模圆角半径取： 3）t式中 t材料厚度（mm）。若弯曲件的弯曲半径为r，则凸模圆角半径应取： 但弯曲件的弯曲半径r值不能小于最小弯曲半径数值。若弯曲件的弯曲半径r较大，精度要求较高时，应考虑回弹影响。凸模圆角半径应根据回弹角大小作相应的加减。由于此工件的R/t=2/2=1mm较小且R为2mm大于最小弯曲半径（故凸模圆角半径为2） 凹模圆角半径 弯曲凹模的圆角半径，对于弯曲力和弯曲质量都有很大影响，其大小与成形零件的要求有关，一般可按下式确定：=（26t） 式中 t材料厚度（mm）。 在确定时，材料愈薄，选取系数越大，一般可分为： t2mm =（36）t； t=24mm =（23）t t4mm =2t 凹模圆角半径一般按材料厚度t来选取，因为材料厚度为2mm，所以凹模圆角半径6t），凹模圆角半径取3）凹模工作不分深度计算的设计计算 凹模工作部分的深度将就决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。，此弯曲件边长L=24.44mm，板厚2mm。查表 3.11得：凹模的底部最小厚度h=20mm，因此凹模工作部分深度 4）凸、凹模间隙 弯曲时凸、凹模间隙值主要与材料厚度，材料力学性能，和弯曲方式等因素有关。理论上，其间隙值可按下式来计算：其中，z单面间隙（mm）； t材料公称厚度（mm）； 材料的最大厚度（mm）； C系数，系数C可根据弯曲件高度H和板宽B（弯曲线长度）而确定。取间隙的方向根据零件质量而定。如工件外形尺寸要求准确，则间隙取在凸模上；若工件内形尺寸要求准确，则间隙应在凹模方向选取。实际生产中为了简便起见，凸、凹模间隙可等于板料厚度，即： 当t1.5mm时，z=t 当t1.5mm时，z=t+式中 z单面间隙（mm）； t板料厚度（mm）； 板材厚度的上偏差尺寸（mm）； 弯曲凸，间隙值，对于工件的形状与尺寸精度影响较大。因此，即使按计算方法计算出的间隙值，在使用时，也因为各种因素的影响，而不能达到预想的效果，必须经过反复的试验，直到工件完全合格为止，才能取得合理的间隙值。 为保证工件的尺寸精度，往往把间隙值取的比板料厚小0.02mm0.06mm范围内，这样可以取得满意的效果。但过小的间隙值，容易划破制品零件表面和降低模具寿命。工件精度要求不高或校正弯曲时，生产中常采取调整凸、凹模间隙的方法来解决工件回弹问题。V形件弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压力机的装模高度来控制的，设计制造模具时可以不考虑，但在模具设计中必须考虑到模具闭合时，模具工作部分与工件能紧密贴合，保证弯曲件质量。5)弯曲回弹值计算 小变形程度（r/t10）时，回弹大，卸载后弯曲件的弯曲圆角半径和角度都发生了较大变化，此时，可以不考虑材料厚度的变化及应力、应变中性层的移动，以简化计算。在这种情况下，凸模圆角半径和凸模圆角部分中心角可按下式进行计算 式中 凸模圆角半径（mm）； 凸模圆角部分中心角； r弯曲件圆角半径（mm）； 弯曲件圆角部分中心角； 弯曲件材料的屈服极限（Mpa）； E弯曲件材料的弹性模量（Mpa）； t弯曲件材料厚度（mm）。先计算凸模圆角半径，再计算凸模角度； 表5-1 90单角自由弯曲时的回弹角材料r/t 材料厚度t/mm2软铁黄铜铝和锌11-55456234012中硬钢硬黄铜硬青铜11-55568235013硬钢11-557912457236大变形程度（r/t5）时，卸载后圆角半径变化小，可以不考虑，而仅考虑弯曲中心角回弹变化，当弯曲件弯曲中心角不为90时，其回弹角可按下式计算，本弯曲件弯曲中心角为60，所以 = =2式中 弯曲件的弯曲中心角为时的回弹角； 弯曲中心角为90时的回弹角； 弯曲件的弯曲中心角。2.35弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的依据。弯曲力的理论计算可以从塑性弯矩和外力弯矩相等的条件求得。但由于弯曲力受材料性能，零件形状，弯曲方法，模具结构等多种因素的影响，用理论公式来计算不但计算复杂，并且也不一定准确。因此在生产中经常采用经验公式计算，作为设计工艺过程和选择设备的依据。 v形件校正弯曲时，在进行校正弯曲前是自由弯曲，弯曲力 = =3.744KN式中 冲压行程结束时自由弯曲的弯曲力（N）； K安全系数，一般取K=1.3; b弯曲件宽度（mm）； t弯曲件材料厚度（mm）； 弯曲件材料抗拉强度（Mpa）； r弯曲件的内弯曲半径（mm）。顶件力可近似取自由弯曲力的即： =（0.30.8）3.744KN=(1.1232.9552)KN取=2KN校正弯曲时，校正弯曲力最大值在压力机工作到下止点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力（或接触弯曲力），而在弯曲过程中，二者又不是同时存在，因此，查表得p=60Mpa，所以校正力为：对于校正弯曲力，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故顶件力可以忽略，但是为了保险起见，在计算压力机公称压力时还是将顶件力考虑进去。1.3）（+（1.21.3）22.069KN=（26.4828.69）KN初选压力机型号为J23100A3.模具总体设计3.1.冲孔落料模具总体设计本工序包含冲孔和落料两个工序，且孔边距较大，可采用倒装复合模具，可直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸料可靠、便于操作，工件留在落料凹模空洞中，应在凹模孔设置推件块。卡于凹模上的废料可由卸料板推出，而冲孔废料则可以在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下，由于在该模具中压料是由落料凸模与卸料板一起配合工作来实现的，所以卸料板还应具有压料的作用，应选用弹性卸料板来卸下条料废料。因为是大批量生产，采用手动送料方式，从前向后送料，因该零件采用的是倒装复合模，所以直接用挡料销和导料销即可。为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高。所以宜采用后侧导柱模架。模架的设计 模各零件标记如下：上模座： 240mm185mm40mm下模座： 240mm185mm40mm导柱： B35h5210mm55mm导套： B35H6110mm43mm模柄： 60mm115mm垫板厚度： 130mm100mm12mm卸料板厚度： 130mm100mm12mm凸模固定板厚度： 130mm100mm16mm模具的闭合高度： H闭=h上模座+h垫板+h凸模固定板+h落料凹模+t+h卸料板+h弹簧外露+h下模座 =（40+12+16+30+12+70+40）=230mm3.2弯曲模具总体设计该模具采用弯曲单工序模，上模主要由模柄、凸模等零件组成，下模主要由凹模、 顶杆、弹簧、下模座、螺钉、定位销、销钉等零件组成，弯曲件由顶压装置顶出。顶出装置采用弹簧做弹性元件，弹性元件的高度按凸模工件进入凹模深度5倍的值选取。4.冲压设备的选定4.1冲孔落料模具冲压设备选定选择型号为JB23-100的开式双柱可倾压力机能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：1000KN 滑块行程：130mm 最大闭合高度：480mm最大装模高度：380mm工作台尺寸：（前后左右）：710mm1080mm垫板尺寸：（厚度孔径）：100mm250mm模柄空尺寸：60mm75mm最大倾斜角度：304.2弯曲模具冲压设备选定初选压力机的公称压力为100KN，即J23100A型压力机。型压力机的滑块行程为16140 mm，大于工件高度的两倍，满足支承板弯曲时的冲压行程。最大闭合高度：400mm最大装模高度：330 mm连杆调节长度：120 mm压力机工作台尺寸：530710 mm模柄孔尺寸：80 mm最大倾斜角度：30由于弯曲模不是标准模架，因此需要自行设计。取下模座高度为50mm。凹模高度为80mm，中间安全距离为30mm，模柄总长120mm，凸模总长160mm，弯曲模闭合高度是指冲压运行到下止点时，模具工作状态的高度，故模具工作状态高度为;H=50mm+160mm+30mm+80mm+60mm=380mm5.绘制模具装配图冲孔落料模具图如图所示：弯曲件模具图如图所示：6.弯曲模工作零件的制造弯曲模零件的加工方法基本与冲裁模相同，一般都是根据零件的尺寸精度，形状复杂程度与表面粗糙度要求及设备条件，按图样进行加工与制造。由于弯曲变形工艺的特殊性，弯曲模制造有如下特点：1） 弯曲模工作部分形状比较复杂，几何形状尺寸精度要求较高。 在制造时，凸凹模工作表面的曲线和折线需要事先做好的样板或样件来控制，以保证制造精度，样板和样件的精度一般应为。由于零件回弹的影响，加工出来的凸模与凹模的形状不可能与零件最后形状完全相同。因此，必须有一定的修正值。该值应根据操作者的经验和反复试验后确定，并根据修正值来加工样板和样件。2） 弯曲凸凹模的淬火，回火工序是在试模工序后进行的 弯曲成形时，由于材料的弹塑性变形，使弯曲件产生回弹。因此，在制造弯曲模时，必须考虑材料的回弹值，以便使弯曲的零件能符合图样所规定的要求。由于影响回弹的因素很多，要求设计的完全准确是不可能的。这就要求在制造模具时，对其