毕业论文-托板零件的落料冲孔复合模具设计的及弯曲模设计工艺

1引言模具是工业生产中使用最为广泛的基础性工艺装备,被广泛用于制造业的各个领域。模具生产的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗是其他加工制造方法所不能比拟的。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通讯、家电和轻工业等行业中，6080的零件都要靠模具成形，随着近几年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求也越高，结构也越来越复杂。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标准，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。目前，国内外模具工业迅猛发展，其产值已超过机床工业的产值。而我国的模具工业起步晚，底子薄，但是我国模具工业作为一个独立、新型的工业，正处于其自身的飞速发展阶段，已经成为我国国民经济的基础工业之一，其发展前景是十分广阔的。社会主义经济体制的一基本原则就是一切的改变都是根据市场的需要来定，市场的需要就是我们所随之改变的。现代工业需要的高精度、高效率的模具产品。而板料冲压加工具有生产效率高、生产成本低、尺寸精度好、易于实现机械化和自动化等优点，使其在模具制造业中占据十分重要的地位。现代工业需要先进的模具设备，更需要大批掌握模具技术的专业人才。我校的材料与工程系在毕业设计的环节开设了模具设计方面的课题供学生选择，旨在加强学生对模具行业以及对模具制造全过程的一个了解跟认识。作为一名大四机械设计制造及其自动化专业的学生来说，选择模具作为毕业设计的课题，是一个很好锻炼的机会，它将我四年所学的一些基础课程和专业课程更加综合的运用，更是为我提供了一个良好的平台，为我将来走进工厂打下了一个良好的开局。本论文阐述的是托板的落料冲孔复合模及弯曲模设计。复合模是在压力机的一次行程中，在同一工位上完成两种或两种以上的冲压工序，其机构形式分为正装和倒装两种。而此次的托板的落料冲孔复合模的结构形式采用的是倒装结构，凹模安装在模具上模座，而增加了一个凸凹模安装在模具的下模座上。这样，倒装复合模废料清理无须二次清理，生产效率较高，操作方便安全。复合模的结构紧凑，生产效率高，冲压件的精度高，适合大批量的生产，符合此次设计的基本技术要求。但复合模的结构复杂，制造时相对困难。弯曲模的设计过程与复合模的设计大致相同，但弯曲模的结构设计较复合模的结构设计更为简单些。弯曲过程是对复合模冲裁后的落料件进行弯曲，而且弯曲后的弯曲件是最后所需要的标准零件，故在设计的时候我们需要对其精度进行必要的控制，以达到零件所需达到的要求。根据模具的特点，此次托板复合模具设计中主要是对凸模、凹模和凸凹模的结构设计及尺寸计算，其中主要是对各自工作部分的尺寸设计及其标准的选用，用以保证托板的精度和质量要求。而弯曲模具设计中主要是对凸模、凹模的结构设计、弯曲半径计算和工作部分尺寸的设计，由于模具许多零件大多已经标准化，如模架、模座、导柱、导套、螺钉、销钉等，这为我们在设计中，提供了许多的标准选用。这样一来，在此次托板设计中就不需要对这些标准件进行设计，只要根据模具的整体设计及生产需要进行选用，为设计的过程提供不小的方便。而弯曲模具设计中主要是对凸模、凹模的结构设计及工作部分尺寸的设计，由于本人水平有限，加之初次接触模具方面的设计，故在设计中不免存在不少纰漏及错误之处，敬请评阅老师批评指正。2托板落料冲孔复合模设计冲裁是利用模具使板料在凸、凹模刃口剪切作用下，沿一定轮廓形状分离的一种冲压工序。从广义上说，冲裁是分离工序的总称，它包括落料、冲孔、切断、修边等多种工序，其中用的最多的是落料和冲孔。从板料上冲下所需的零件（或毛坯）称为落料；在工件上冲出所需形状的孔称为冲孔。此次设计采用的是落料冲孔复合模，这种模具能在压力机的一次行程中，完成落料、冲孔两道工序，所冲压出的工件精度较高，不受送料误差的影响，内外形的相对位置重复性好，表面较为平直。21托板冲裁工艺性分析本设计是托板落料冲孔复合模及弯曲模，托板零件简图如图21所示。图21托板零件图设计使用的数据及设计技术要求如下生产纲领大批量；材料08F；材料厚度15MM；零件制造精度IT10。冲压之前应对冲裁件进行必要的工艺性分析。所谓冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求，是否符合冲裁加工的要求。良好的冲裁工艺性可以保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便等优点。因此，冲裁件的工艺性是否好，对冲裁件质量、生产效率及冲裁模的使用寿命均有影响。冲裁件的工艺性主要包括结构工艺性和尺寸精度，以下就对这两方面加以分析说明。211托板的结构工艺性1）托板的外形冲裁件的外形应尽可能的简单、对称、规则，或由简单的几何图形组成的外形，避免有过长的悬臂或狭槽，若有的话，则悬臂或狭槽的宽度应满足宽度B15T，并且冲孔的尺寸不能太小。由托板的零件图21可得知，托板的外形满足工艺性要求。2）托板的孔间距和孔边距冲裁件的孔间距和孔边距不能太小，否则将影响模具强度和零件质量。一般，取孔间距B15T，孔边距B1T。由托板的零件图21得知，孔间距有两个77MM和30MM，孔边距有两个25MM和15MM，均满足工艺性要求。212托板的尺寸精度普通冲裁件内外形尺寸的经济精度等级一般不高于IT11，落料件的公差等级最好低于IT10，冲孔件比落料件高一级，最好低于IT9。普通冲裁件外形与内孔尺寸公差、孔中心距公差、孔中心与边缘尺寸公差见表21、表22、表23。表21冲裁件内外形能达到的经济精度3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT13表22两孔中心距公差MM普通冲裁模高级冲裁模孔距基本尺寸料厚T12215252352532因为此次设计采用的往复送料形式，故由表可查得搭边值冲裁时的最小搭边值的大小为A35，A125。243确定托板排样方法常用的冲裁件的排样方法分为三类。1）有废料排样有废料排样是指沿工件全部外性冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭边。这种排样的缺点就是材料的利用率低。但是，有了搭边值的存在就保证了冲裁件的质量，提高了模具的寿命。2）少废料排样少废料排样是指模具只沿工件部分外行轮廓冲裁，只是局部有搭边的存在，这样一来就提高了材料的利用率。3）无废料排样无废料排样是指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。少、无废料排样的缺点是工件质量较差，模具的寿命不高。但这类排样可以节省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且，工件必须具备一定的形状特征才能采用少、无废料排样。上述的三类排样方法，按工件的外行特征又可分为直排法、斜排样、对排法、混合排、多行排、裁搭边法等形式。根据零件的对称性结构特点，此设计的排样图采用直对排有废料排除，其排样图如图24所示。图24排样图244毛坯的展开尺寸由托板零件可得展开图见图25，毛坯的展开尺寸按弯曲件展开来算。中性层半径的计算公式为RRKT（211）式中R中性层半径；R弯曲内半径，R15MM；K中性层位置因素，由表28查得；T材料厚度，T15。图25毛坯的展开图则中性层半径R1515031197MM中性层长度L（R）/180309MM于是，托板的展开长度为L（801515）（401515）30911709117MM表28中性层位置因素K与R/T比值的关系R/T01051015K021025031036245条料宽度的确定在排样方式和查得的最小搭边值之后，根据条零件的排样方法和展开长度就可以确定条料的宽度，进而可以确定导料板间间距。条料的宽度要保证冲裁时冲件周边有足够的搭边值，导板见距应使条料能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与条料之间在一定的间隙。由排样图24中，我们可以得到条料的宽度和送进步距如下条料宽度B5026735225MM1745MM；送进步距H6025MM70MM。25复合模凸模、凹模和凸凹模的结构设计251凸模1）凸模的结构形式与固定方法由于冲件的形状和尺寸不同，所以凸模按结构分有整体式、护套式和镶拼式；按截面形状分有圆形凸模结构和非圆形结构凸模。不管凸模的结构形状如何，其基本结构均由两部分组成一是工作部分，用以成形冲件；二是安装部分，用来使凸模正确地固定在模座上。凸模的固定方法有台肩固定、铆接固定、粘结剂浇注固定、螺钉与销钉固定等。本次设计选用的凸模结构是整体式圆形凸模。为保证强度、刚度及便于加工与装备，凸模结构常做成圆滑过渡的阶梯形，前段直径为D的部分是具有锋利刃口的工作部分，中间直径为D的部分是安装部分，它与固定板按H7/M6或H7/N6配合。圆形凸模已经标准化，其固定方式见图26。此次设计采用的是圆形凸模B型，其其结构形式见凸模零件图FH0101和图FH0102。图26凸模固定形式2）凸模的长度对采用弹性卸料板的冲裁模，其凸模的长度应根据模具的具体结构确定。采用固定卸料板的冲裁模，基本结构如图所示。凸模的长度按下示计算。LT1T2T3L212式中，T1凸模固定板的厚度（MM）；T2卸料板的厚度（MM）；T3导尺厚度；L附加厚度，包括凸模进入凹模的深度总修磨量612MM；凸模固定板与卸料板之间的安全距离L11520MM。此次设计采用的是弹性卸料装置，故其凸模长度根据凹模厚度、凸模固定板厚度和模具的总体设计要求确定，尺寸见零件图。3）凸模强度的校核在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度校核。但是对于对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯曲应力的校核，检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。此次设计时采用的是圆形凸模B型，其强度不需要进行校核。252凹模1）凹模的结构形式与固定方法凹模的结构形式也有很多种，按凹模的刃口形式可分为平刃和斜刃；按外行可分为标准圆凹模、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。此次设计采用的是整体式凹模，其结构形式见凹模零件图。因为采用的是倒装结构，故凹模采用六角螺钉和圆柱销钉固定，其形式见复合模的装配图。2）凹模的刃口形式（1）锥形刃口如图27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T25MM时，15；当T256MM时，30；当采用电火花加工凹模时，420。本文档由优秀排骨整理，由于百度爱问文库很难上传CAD图纸超大附件，需要的同学请联系QQ1940527833图28凹模外形尺寸由图28得凹模厚度的确定式见（213）。HKB（213）凹模壁厚的确定式见（214）。C152H（小型凹模）C23H（大型凹模）（214）式中B凹模孔的最大宽度MM；K因数，见表29；H凹模厚度；C凹模壁厚。表29因数K的数值材料厚度T/MMB/MM05125010002022028100200015018020按上式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不再进行强度校核。根据经验式可以得知，HKB02117MM234MM；C15H15349MM351MM。取整后，取凹模厚度为24MM，凹模壁厚为35MM，图27（）中H取H6MM。则根据上面得到的凹模厚度跟壁厚，凹模的外形尺寸长度LB2C117235187MM；由于零件的形状左右两边的尺寸不对等，从节约材料的角度出发，故我们在此计算两个宽度，其计算如下宽度B1B12C3070100MM；B2B22C6070130MM。根据凹模标准，可以选用200160作为凹模的外行尺寸，其结构形式见凹模零件图。253凸凹模外型结构凸凹模是复合模中的主要工作零件，工作端的内外缘都是刃口，一般内缘与凸模刃口的结构形式相同，外缘与凹模刃口形式相同，用凸、凹模刃口形式的计算方法可以得到其外形尺寸。其结构形式见凹模零件图FH0104。由于凸凹模内外缘之间的壁厚是由冲件孔边距决定的，所以当冲件孔边距离较小时，必须考虑凸凹模强度，强度不够时就不能采用复合模冲裁。凸凹模的最小壁厚与冲模的结构有关正装式复合模因凸凹模内孔不积存废料、胀力小，最小壁厚可小些；倒装式复合模的凸凹模内孔一般积存废料，胀力大，最小壁厚应大些。凸凹模的最小壁厚值目前一般可按经验数据确定，本次设计采用的是倒装复合模，其最小壁厚的选取查表210。表210倒装式复合模的凸凹模最小壁厚/MM材料厚度0408101215最小壁厚A1423273238最小直径D15182126冲压中心与冲压力的计算261压力中心的计算冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。压力中心应与冲床滑块中心线重合，以保证冲裁模具的正确、平稳的工作，防止滑块承受偏心载荷，使得模具歪斜，造成凸、凹模之间的间隙不均匀，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常模损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑块中心重合。冲裁件的压力中心与冲裁件的重心不同，压力中心是冲裁合力的中心，与冲裁力的大小和作用位置有关，而重心则取决于工件形状和质量分布，只有当工件具有中心对称形状时，压力中心才和中心重合。托板零件是轴对称零件，所以其重心在对称中心上，所以得其所示制件展开图，选定坐标系XOY，如图29所示。因冲裁件以X轴对称，所以Y00。图29本文档由优秀排骨整理，由于百度爱问文库很难上传CAD图纸超大附件，需要的同学请联系QQ1940527833262冲压力的计算在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称，是冲裁时压力机应具有的最小压力。冲压力是选择压力机、设计冲裁模和校核模具强度的重要依据。由其定义可知，冲压力的计算包括冲裁力的计算、卸料力的计算、推件力的计算和顶件力的计算。现分别介绍如下1）冲裁力计算冲裁力是冲裁时凸模冲穿板料所需的压力。直接影响冲裁力的大小主要因素有抗剪强度、材料厚度和冲裁件轮廓周长。同时，冲裁间隙、刃口锋利程度、冲裁速度、润滑情况等都对冲裁力有影响。一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算F1LT215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）。考虑到凸、凹模刃的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度等因素，实际所需的冲裁力还需增加30，故选择冲床时的冲裁力可用以下公式计算F13F1LTB216式中B为材料的抗拉强度，MPA在此次设计的托板落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。下面就落料力和冲孔力两方面分别进行计算（1）落料力L（6050156630661550）MM352MMT15MM300MPA则落料力F落13LT1335215300N206KN（2）冲孔力L1（2119）MM9734MMT15MM300MPA则冲孔力F冲13LTN57KN故托板落料冲孔时所需冲裁力的大小为FF冲F落（20657）KN263KN2）卸料力、推件力和顶出力当冲裁结束后，由于材料的弹性恢复及摩擦的存在，从板料上冲裁下的部分回梗塞在凹模孔口内，而冲裁剩下的材料则会紧箍在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上和卡在凹模内的材料（冲件或废料）卸下或推出。把从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力，用F卸表示；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力，用F推表示；把逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力，用F顶表示。卸料力、推件力和顶出力是从压力机和模具的卸料、推件和顶件装置中获得的，所以选择压力机的公称压力和设计冲模以上装置时，应分别予以计算。影响这些力的因素有很多，主要有材料的力学性能与厚度、冲件形状与尺寸、冲模间隙与凹模孔口结构、排样的搭边大小及润滑情况等。在实际计算中，卸料力、推件力和顶出力通常采用经验公式进行计算，见式（217）。卸料力F卸K卸F落推件力F推NK推F冲顶出力F顶K顶F落（217）式中K卸、K推、K顶分别为卸料力、推件力系数,其值见表211；N同时卡在凹模内的零件数。表211卸料力、推件力、顶件力系数冲件材料K卸K推K顶约010060090101401050040070065008钢料厚/（MM）05250025006005006于是，卸料力F卸K卸F落（004206）KN824KN推件力冲孔凹模刃口直壁高度H6MM，则同时卡在凹模内的零件数N4TH516F推NK推F冲（400557）KN1254KN本文档由优秀排骨整理，由于百度爱问文库很难上传CAD图纸超大附件，需要的同学请联系QQ194052783327公称压力的确定对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的1113倍，用公式表示如下P（1113）F总（218）式中P压力机的公称压力；F总冲裁时的总冲裁力。根据26所算得的总的冲压力得压力机的最小公称压力如下P13F总132712432549KN326KN28压力机的选择冲压工作是将冲压模具安装在冲压机上进行的，因而模具的设计要与冲压设备的类型和主要规格相匹配，否则是不能工作的。正确选择冲压设备，关系到设备的安全使用、冲压工艺的顺利实施及冲压件质量、生产效率、模具寿命等一系列重要问题。281冲压设备类型确定压力机按床身及结构可分为开式和闭式曲柄压力机。开式压力机有固定台式、可倾式和升台式三种。固定台式压力机刚性、抗震性和稳定性好，适用较大吨位。可倾式压力机产生的废料可通过自重滑下。升台式压力机适用于模具高度变化较大的冲孔、修边及弯曲工序。冲压设备类型的确定主要是根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量、冲压件的尺寸大小和精度要求等来选择。对于托板此类小型冲裁件，主要选用开式曲柄压力机。开式曲柄压力机虽然刚度不高，但是由于它提供了极为方面的操作条件和易于安装附属装置的特点，适宜于精度要求不太高的冲压件生产，目前是中小型冲压件生产的主要设备。282冲压设备规格的选择在选定了冲压设备的类型后，应该进一步根据冲压件的大小、模具尺寸及冲压力及模具尺寸来选择设备的规格。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。根据27已算出的总的冲裁力F27554KN以及最小公称压力P326KN，考虑压力机的适用范围，故选择开式双柱可倾式压力机，其型号为J2340，其部分参数如下标称压力400KN；滑块行程100MM；模柄孔尺寸（直径深度）50MM70MM床身两立柱之间的距离340MM；工作台尺寸前后460MM；左右700MM；最大倾斜角度30；电动机功率55KW。29托板复合模总体设计与标准零件选用虽然各类模具的结构形式和复杂程度不同，但组成模具的零件种类是基本相同的。根据它们在模具中的功用和特点，分为结构性零件和工艺性零件两大类。下面就这两类零件加以分析说明以及选择的标准。291结构性零件1）导向零件导向零件一般是指导柱和导套，而导柱、导套两者组成导向装置，其可保证冲压时上、下有精确的位置关系。对于生产批量大、要求模具寿命高、便于安装、工件精度高的模具，一般采用导向装置对上、下模进行导向，以保证上模相对下模的正确运动。常用的导向装置有导板式、滑动导柱导套式和滚珠导套式。这些导向装置都已经标准化，生产中可直接选用。在中、小型模具中最广泛采用的是滑动导柱导套式的导向装置。其结构形式及与上下模座之间尺寸关系见图210。图210滑动导柱导套及其与上下模座之间的尺寸关系2）固定零件冲模的固定零件有模座、模柄、凸、凹模固定板、垫板等（1）上、下模座冲模的模座分上、下模座，其形状基本相同，除特殊形状外，都选用标准件。上、下模板和中间的导向装置一起称为模架，而无导向装置的一套上、下模板称为模座。模座是整个模具的基础零件，它不仅要直接或间接安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。因此，模板不仅需要具有足够的强度，而且还要有足够的刚度。模具设计时，通常是按标准选用合适的模座或模架。标准形式在此不在赘述，见模架的基本形式。（2）模柄模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，同时使模具中心通过滑块的压力中心，中小型模具一般都是通过模柄与压力机滑块想连接的。故模柄的结构尺寸需要根据压力机上的模柄孔尺寸来选用标准。模柄的结构形式较多，并已标准化。此次选用的模柄形式是凸缘式模柄，其标准的标准结构形式见装配图中的模柄。（3）凸模固定板固定板的作用是将小型凸、凹模零件固定在上、下模座上。固定板平面尺寸除了保证能安装凸模（凹模）外，还要考虑螺钉和销钉孔的位置。固定板固定凸模（凹模）外，还要求固紧牢靠并有良好的垂直度。因此，固定板必须有足够的厚度和刚度。其厚度可按下列经验公式计算对于凹模固定板H（0608）H凹；对于凸模固定板H（115）D凸。由于此次设计采用的是倒装式复合结构，故凹模采用的是螺钉跟销钉固定。对于凸模固定板采用的是矩形固定板，其基本结构形式20016024（LBH）。（4）垫板垫板作用是直接承受和分散凸模传来的压力，防止模板被凸（凹）模端面压陷。因此，当凸模或凹模与模座接触的端面上产生的单位压力超过模座材料的许用挤压应力时，就应与模座的接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板，否则可不加垫板。垫板的外行尺寸与凸模固定板相同，厚度可取412MM，其轮廓形状已标准化。此次设计采用的是20016010（LBH）。3）紧固件（1）螺钉螺钉是用于紧固模具的传统零件，主要承受拉应力。螺钉是标准件，种类很多，冲模中使用最为广泛的是圆柱头内六角螺钉（GB/T70），该螺钉紧固牢靠，且钉头埋在模板内，使得模具结构紧凑，外形美观。（2）销钉销钉起定位作用，防止零件之间发生错移，销钉本身承受切应力。销钉一般用两个，此处采用普通圆柱销钉（GB/T117）。292工艺性零件1）工作零件由于凸模和凹模的选择在前面已有说明，在此就不再赘述。2）定位零件（1）挡料销挡料销作用是给予条料或带料送料时以确定送进距离的定位销件。抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销的主要形式有活动挡料销、固定挡料销、初始挡料销、临时挡料销、侧刃等。由于此次设计采用的是倒装复合模冲裁，凹模装在上模座上，挡料销只能设置在位于下模的卸料板上。此时若在卸料板上安装固定挡料销，因凹模上要开设让开挡料销的让位孔会削弱凹模的强度，故选用活动挡料销，。其销的标准结构见下图211。图211活动挡料销（2）导料销导料销结构简单，制造容易，多用于简单模或复合模中。导料销的作用是保证条料沿正确的方向送进。导料销一般设两个，并位于条料的同一侧，条料从右往左送进时位于后侧，从前往后送进时位于左侧。此次设计采用的是活动式导料销，其结构形式跟活动式挡料销一样。3）卸料零件（1）卸料装置卸料装置常用的有刚性卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种形式，其中常用的主要的卸料装置为刚性和弹性卸料装置，这二者的区别如下刚性卸料装置主要是指刚性卸料板，一般装在下模的凹模上，它结构简单，卸料力大，卸料可靠。对于T05MM、平直度要求不很高的冲裁件一般使用较多，而对薄料不太适合。弹性卸料装置结构比较复杂，可靠性与安全性都不如刚性卸料板，并且由于受到其自身的影响，卸料力较小。但弹性卸料的优点是既能起到卸料的作用，还可以在冲裁时起压料作用，平直度高，因此对于质量要求较高的冲裁件或是材料厚度T15MM的薄板冲裁宜采用。根据上述分析比较，此次设计采用的是倒装复合模结构，其凹模是安装在上模座上，故卸料装置采用弹性卸料装置。弹性卸料装置一般是由卸料板、弹性元件、和卸料螺钉组成。卸料用的弹性元件有弹簧、橡胶及气垫三种，弹簧的压力随行程增加而增加，呈一定线性增长。橡胶的压力和额行程呈曲线式增长，气垫的压力在行程中基本不变。目前常用的弹性元件是弹簧和橡胶。在本设计中选用橡胶作为弹性元件。橡胶的选用设计及计算1）橡胶的自由高度S工作T1S修模；H自由（354）S工作；式中S工作橡胶的工作行程；T工件的厚度；S修模模具的修模量MM，一般取46；H自由橡胶的自由高度。则根据上述的公式得到橡胶的自由高度H自由（1514）465426MM。2）橡胶的装配高度H装配H装配（08509）H自由092624MM。弹性卸料板的选取表213弹性卸板的厚度H卸料板宽度B冲件厚度505080801251252002000881012141608151012141618选厚度为H16MM。注意由于卸料板孔与凸模之间是有间隙的，故装配时需要注意两者之间的间隙值，其单边间隙值取值见表214。表214卸料板孔与凸模的单边间隙值C材料厚度0511单边间隙005010015（2）推件装置推件装置也可分为刚性推件与弹性推件。当模具回程时，压力机上横梁作用于打杆，将力依次传递给推板和推件块，把模孔中工件或废料推出。刚性推件装置推件力大，工作可靠，所以应用十分广泛。对于板料较薄且平直度要求较高的冲裁件宜采用弹性推件装置。根据零件的设计要求，可采用刚性推件装置。其推件力大，工作可靠，其基本零件如推杆、顶板、顶杆等都已标准化，设计时根据冲件结构形状、尺寸与推件装置的结构要求从标准中选取。其结构形式见图212。图212刚性推件装置210托板复合模的模架选用模架由模座、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。标准模架主要分为两类一类是由上、下模座、导柱、导套组成的导柱式模架另一种就是由导板、下模座、导柱、导套等组成的弹压模架。生产中最常用的是导柱式模架。而该类型模架又分滑动导向和滚动导向，其中应用最广泛的是滑动导向。根据其结构的不同，我们把滑动导向模架又分为四种基本形式后侧导柱模架、中间导柱模架、对角导柱模架、四导柱模架。其中,后侧导柱的特点是导向装置在后侧，故可以纵向和横向送料，比较方便。其基本结构形式如下所示图213后侧导柱模架模架200160210255GB/T28513其各类技术参数如下1）上模座20016045GB/T28555；材料HT200；2）下模座20016055GB/T28556；材料HT200；3）导柱导柱A28H6210GB/T28611；材料20钢；热处理渗碳深度0812MM，硬度5862HRC；4）导套导套A28H710038GB/T28616；材料20钢；热处理渗碳深度0812MM，硬度5862HRC。托板弯曲模设计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。弯曲工序可以在普通压力机上用模具进行弯曲，也可以在专用的弯曲机上进行折弯、滚弯或拉弯等。此次托板零件弯曲是在普通压力机上用弯曲模进行弯曲。31托板弯曲的工艺性分析弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、精度、材料等是否符合弯曲工艺的要求。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并有利于模具的设计制造。弯曲件的工艺性主要是指弯曲的结构工艺性和弯曲件的精度两个方面。311弯曲件的结构工艺性1）弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径不应小于材料的许可最小弯曲半径，否则会产生弯裂。此次托板的材料选用的是08F，厚度为15MM，由表31可知，该材料可供弯曲的最小半径为RMIN06。而托板的弯曲半径为R15MM，大于材料的最小弯曲半径，符合工艺性要求。表31板料弯曲件的最小弯曲半径材料弯压线与材料轧纹垂直弯压线与材料轧纹平行08F、08AL02T04T2）弯曲件的直边高度此次托板弯曲的弯曲角度为90，为了保证工件的弯曲质量，须满足弯曲件的直边高度应大于2T。根据托板零件图21可得，弯曲件的直边高度L40，大于两倍的托板厚度。所以托板的直边高度也满足工艺性要求。3）弯曲件的孔边距带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时孔的形状会发生畸变，为避免这一现象产生，必须使孔位于变形区之外。孔边到弯曲半径中心的距离应满足以下条件T2MM时，ST；T2MM时，S2T。由上述条件结合零件图，T15MM，且孔边距S1975MM，其值大于厚度，满足工艺性要求。312弯曲件的精度一般，弯曲件的尺寸精度在IT13以下，此次设计的托板零件的精度为IT10，故托板的精度要求满足工艺性要求。32托板的弯曲毛坯展开尺寸的计算托板的弯曲毛坯展开尺寸的长度可由前面254托板的毛坯展开的尺寸计算得知，此处就不另加计算说明了。33托板弯曲工艺力的计算弯曲力是指工件完成预定弯曲时需要的压力机所施加的压力。弯曲力的大小不仅与材料品种、材料厚度、弯曲几何参数有关，并且同设计弯曲模所确定的凸、凹模间隙大小等因素有关。故弯曲力的大小很难用理论方法准确计算，实际应用中常用经验公式作粗略计算。弯曲分自由弯曲、接触弯曲和校正弯曲。自由弯曲是指在凸、凹模隔着材料完全吻合以前的弯曲过程。而当凸模继续下压，弯曲力上升的过程称为校正弯曲。校正弯曲的作用是在于减少弯曲件在卸料后的回弹，提高弯曲件精度。一般来说，校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲时的弯曲力要大。由于此次的弯曲件为L型弯曲，其弯边角度为90，故不需要进行校正弯曲，弯曲工艺力只需要考虑自由弯曲时的弯曲力和顶件力。331自由弯曲时的弯曲力V形约束弯曲206BCPRT（31）U形约束弯曲207BPRT（32）式中P弯曲力（N）；C系数，取113；T材料厚度（MM）；B弯曲件的宽度（MM）；R凸模圆角半径（MM）；B材料的抗拉强度（MPA）。由上式可得（061301515300）/（1515）26BCPRT405KN（其中，取C1，B300MPA）332校正弯曲时的弯曲力P1A（33）式中，P1校正弯曲时的弯曲力（N）A校正部分投影面积（MM）单位面积校正压力（MPA）,见下表32。表32单位校正力（MPA）材料厚度/MM材料11336101050A、1035152020303040405008F、15、203040406060808010025、30、354050507070100100120由托板弯曲的毛坯尺寸可以知道A8060255460942MM查表31得取50MPA。则根据式（33）得校正弯曲力P15046094223048KN333顶件力的计算此次设计用的是有顶件装置的弯曲模，故需要计算弯曲模的顶件力。一般顶件力的大小可近似取自由弯曲力的3080，即FQ（0308）P（34）式中FQ顶件力；P自由弯曲力。故由上式可以得到托板弯曲时的顶件力FQ05405202KN于是，总的弯曲力为P4052022304723654KN34压力机的选择根据总的弯曲力P23654KN，考虑到压力机的适用范围，故选择开式双柱可倾式压力机。型号为J2340型，其部分参数如下标称压力400KN；滑块行程100MM；模柄孔尺寸（直径深度）50MM70MM床身两立柱之间的距离340MM；工作台尺寸前后460MM；左右700MM；最大倾斜角度30；电动机功率55KW。35托板弯曲回弹的计算压弯过程并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部分还存在着弹性变形。当弯曲结束载荷去除后，由于弹性恢复，制件的弯曲角度和弯曲半径发生变化因而与模具的形状不一致，这种现象称为回弹。回弹的大小通常用角度回弹和曲率回弹来表示。351影响回弹量的因素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）相对弯曲半径（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）校正弯曲时的校正力校正力小，回弹量大，增加回弹量可减小回弹量。352回弹值的确定为得到形状尺寸精确的弯曲件，需要确定回弹值。由于影响回弹值的因素较多，而各种因素又互相影响，因此无法用理论分析计算精确的回弹值。所以生产上通常用经验数值和简单的计算，初步确定回弹值，然后在试模时进行修正。1）自由弯曲时的回弹值此次托板零件的弯曲设计的相对弯曲半径158，即在弯曲变形后，弯曲TR半径不大，故只需要考虑角度的回弹。可按表33确定回弹值。表3390单角自由弯曲时的回弹角材料厚度T/MM材料R/T080822软钢1420中等硬度钢1520硬钢1742由表可查得托板自由弯曲时的回弹角为2。2）校正弯曲时的回弹值由于校正弯曲的作用是减少弯曲件在卸载后的回弹，故可以认为校正弯曲时的回弹值很小，甚至可以忽略。353减小回弹量的措施由于弯曲件在弯曲过程中总是伴随着弹性变形，因此，为提高弯曲件的质量，必须采用一些必要的措施来减小或补偿由于回弹所产生的误差。常用的控制弯曲件回弹的措施主要有如下几种1）改进弯曲件的设计（1）尽量避免选用过大的相对弯曲半径R/T。如有可能，在弯曲区压出加强筋或成行边翼，以提高弯曲件的刚度。抑制回弹。（2）采用S/E小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料，这样不仅回弹小，而且成本低、易于弯曲。2）采用合适的弯曲工艺（1）增加弯曲力，用校正弯曲代替自由弯曲工艺。（2）对冷作硬化材料，在弯曲前先退火，降低屈服强度。（3）在允许的条件下采用加热弯曲。36托板弯曲模工作部分的设计弯曲模工作部分的设计内容1）确定凸、凹模圆角半径及其之间的间隙；2）确定凹模工作部分深度；3）确定凸、凹模工作部分尺寸与制造公差。361弯曲模凸、凹模间隙的确定在弯曲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，不需要在模具结构上确定间隙。对于U形工件的弯曲，凸模与凹模之间的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲力均有很大影响，故其间隙值必须选择适当的间隙值。间隙的大小对于工件质量和弯曲力有很大的影响。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。根据材料的种类、厚度以及弯曲件高度和宽度而定。间隙值按下式计算弯曲有色金属时，间隙值用式计算。凸、凹模单边间隙TMINNT2Z（35）弯曲黑色金属时，间隙值用式计算。凸、凹模单边间隙（1N）T2Z（36）式中，凸、凹模间的单面间隙；2ZT材料厚度；TMIN材料的最小厚度；N因数，其与弯曲件的高度H和弯曲件的长度B有关见表34。表34因数N值材料厚度T/MM0505弯曲件高度H/MMB2H100050050042000500500400340010007005004此次托板零件的弯曲设计采用的是L形弯曲，所选用的材料是08F，属黑色金属，厚度T15MM，故凸、凹模间隙计算采用式36计算。由表33查得N007。故得弯曲模凸、凹模单面间隙值1510071612Z362弯曲模凸、凹模的圆角半径的确定1凸模圆角半径材料产生塑性变形才能形成所需的形状，为了实现弯曲件的形状，弯曲圆角半径最大值是没有限制的。弯曲件的相对弯曲半径较小时，凸模的圆角半径应等于弯曲件内侧的圆角半径，但不能小于材料允许的最小弯曲圆角半径。若R/T小于最小弯曲圆角半径，弯曲时应取凸模的圆角半径大于最小弯曲圆角半径，然后利用整形工序使工件达到所需的弯曲半径。托板的相对弯曲半径1，查表31得，托板相对弯曲半径大于材料允许TR5的最小圆角弯曲半径，故此时得到凸模的圆角半径R凸15。2凹模圆角半径凹模圆角半径的大小对弯曲力和工件质量均有影响。凹模圆角半径过小，弯曲时坯料进入凹模的阻力增大，工件表面容易产生擦伤甚至出现压痕。凹模的圆角半径过大，坯料难以准确定位。为了防止弯曲时毛坯产生偏移，凹模两边的圆角半径应一致。生产中，凹模的圆角半径可根据板料的厚度T来选取T2MM时，R凹（36）T；T24时，R凹23T；T4MM时，R凹2T。托板零件弯曲时的凹模的圆角半径R凹4156MM363凹模工作部分的深度凹模工作部分深度要适当。若深度过小，则工件两端的自由部分较长，弯曲件回弹大，工件不平直，影响零件精度；若深度过大，则浪费模具材料，而且压力机需要较大的行程。只有当直边高度较小、而且尺寸精度要求较高时，才需要在弯曲时将直边全部压下凹模。此次托板零件弯曲采用的是L性弯曲，其凹模工作部分的深度选用可参考弯曲U性件的凹模深度，见表35。表35弯曲U形件的凹模深度L0（MM）材料厚度弯曲件边长L112244661050152025303050752025303540由上表得凹模深度L020。364凸、凹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。一般原则是当工件标注外行尺寸时，以凹模为基准计算，间隙取在凸模上；当工件标注内行尺寸时，以凸模为基准计算，间隙取在凹模上。下面就这两种情况加以分析说明1标注外行尺寸的弯曲件，其计算公式如下零件尺寸标注双向偏差，凹模尺寸为B凹（L025）0D（37）零件尺寸标注单向偏差，凹模尺寸为B凹（L075）0D（38）式中B凹凹模工作部分尺寸（MM）；B弯曲件宽度基本尺寸（MM）；弯曲件宽度的尺寸公差（MM）；D凹模制造公差（MM）。凸模尺寸B凸（L凹Z）0P2标注内行尺寸的弯曲件，其计算公式如下标注双向偏差时，凸模尺寸为L凸（L）0P（39）标注单向偏差时，凸模尺寸为L凸（L075）0P（310）式中L凸凸模工作部分尺寸（MM）；L弯曲件宽度的基本尺寸（MM）；弯曲件宽度的尺寸公差（MM）；P凸模制造公差（MM）。凹模尺寸L凹（L凸2C）0D3凸、凹模工作部分尺寸的确定由托板零件图所示，宽度尺寸80标注在工件外形上，则可以根据前面的经验公式计算出凹模的宽度尺寸为L凹（L075）0D（80075012）1247988MM03凸模的宽度尺寸为L凸（L凹Z）0P（79882161）03766603其余尺寸按配合及固定需要而定，见弯曲凸、凹模零件图。76HG37弯曲模总体设计与标准零件的选用因为模具的标准零件都是一样的，所以弯曲模的零件的选用跟复合模的零件选用是一样的。由于前面复合模标准零件的选用时已详细阐述，故在此就不多加说明了，只是直接说明下各主要零件的尺寸大小及选用标准。1模架模架200160190235GB/T28513；模架技术条件按JB/T80501999的规定。2模座上模座20016045GB/T28555，材料HT200；下模座20016055GB/T28556，材料HT200。3模柄模柄A40115JB/T76461，材料Q2351F4导柱、导套导套A28H710038GB/T28616，材料20钢；导柱A28H618050GB/T28611，材料20钢。5凸模固定板固定板16010020JB/T76432，材料45钢。6垫板垫板1601008JB/T76532，材料45钢。7顶板顶板A80，材料45钢。结论模具加工在整个工业生产中，是一个十分重要的行业。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通讯、家电和轻工业等行业中，6080的零件都要靠模具成形，并且随着近几年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求也越高，结构也越来越复杂。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标准，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。本设计课题是托板零件冲压工艺及模具设计。托板零件形状简单、对称性好，是一种比较适合冲压工艺的零件。此次设计包含两道工序冲裁和弯曲。其中，弯曲是一个较简单的工序，故此次设计的重中之中就是冲裁模具的设计。此次冲裁模具采用的倒装结构，其结构特点是将落料凹模放在上模座上，增加一个凸凹模放在下模座上。这样一来就使得模具的规模结构大大的减小，而且倒装结构复合模中的冲裁件由凸凹模的落料孔落下，而落料件则是通过上模座的刚性推件装置顶出，这样一来，整个冲压过程的生产效率得到很大的提高，而且这种模具的操作简单、安全。但是这种模具设计的时候对主要工作零件的精度要求相当高，故设计时对主要零件的计算需相当的仔细认真。通过这近两个月的设计历程，我深深明白了一个重要的道理设计的路永远是靠自己去闯出来的、想出来的。不是所有的设计都是有模板搁在你面前供你参考的，只有你自己真正的明白了设计的大致方向及设计的主要过程，你才能真正的开始进入一个完全的设计状态。参考文献1许发樾冲模设计应用实例北京机械工业出版社，20002郝滨海冲压模具简明设计手册北京化学工业出版社，20043佘银柱冲压工艺与模具设计北京北京大学出版社，20054徐政坤冲压模具设计与制造北京化学工业出版社，20035廖念钊等互换性与技术测量北京中国计量出版社，20036冯开平等画法几何与机械制广州华南理工大学出版社，20027刘庆国等计算机绘图北京机械工业出版社，20048夏巨谌中国模具设计大典（数据库电子版）中国机械工程学会，20019郭成等现代冲压技术手册北京机械工业出版社，200510唐金松简明机械设计手册上海上海科学技术出版社，200011何得誉曲柄压力机北京机械工业出版社，198112万胜战等冲压工艺及模具设计北京中国铁道出版社，198813王孝培冲压手册北京机械工业出版社，199014WILSON，FWDIEDESIGNHANDBOOKMAGRAWHILL，1990本文档由优秀排骨整理，由于百度爱问文库很难上传CAD图纸超大附件，需要的同学请联系QQ1940527833AGANEMPLOYMENTTRIBUNALCLAIEMLOYMENTTRIBUNALSSORTOUTDISAGREEMENTSBETWEENEMPLOYERSANDEMPLOYEESYOUMAYNEEDTOMAKEACLAIMTOANEMPLOYMENTTRIBUNALIFYOUDONTAGREEWITHTHEDISCIPLINARYACTIONYOUREMPLOYERHASTAKENAGAINSTYOUYOUREMPLOYERDISMISSESYOUANDYOUTHINKTHATYOUHAVEBEENDISMISSEDUNFAIRLYFORMOREINFORMU,TAK