弯板两次折弯冲压模具设计【落料冲孔模+弯曲模具】【16张CAD图纸+PDF图】
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落料冲孔模+弯曲模具
两次
折弯
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模具设计
冲孔
弯曲
模具
16
CAD
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常州信息职业技术学院论文常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系 别： 机电工程学院 专 业： 模具设计与制造 班 号： 模具152 学 生 姓 名： 秦飞 学 生 学 号： 15041030218 设计（论文）题目： 弯板冷冲压工艺及级进模设计 指 导 教 师： 杨桂府 设 计 地 点： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期： 2017.5.7-2017.10.22 摘要本模具设计的是弯板的落料冲孔复合模具和一套弯曲模具，首先我们对零件做整体的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。为了降低成本，对排样方式进行了合理的设计；其次，对零件整体进行工艺设计。通过工艺目的的设计、工序的顺序设计、压力机的选择等来实现所要达到的要求；再次，想要保证制件精度的要求，就要考虑模具刃口尺寸的计算。因为刃口是冲制工件的主要工作部分，刃口处的精度就决定了制件的精度，就必须根据公差来进行精确计算。最后，根据计算出的模具刃口尺寸设计出相应的凹模，并且查找资料选择冷冲压模的标准零件，符合标准后，就把凹模与其它各零部件进行总体装配。在确定了模具体闭合高度后，选出合适的压力机在调试校验后并进行试冲加工，以达到符合的标准，最终完成加工。关键词：冲压模具;冲压工艺;模具设计AbstractFirst of all, do a thorough analysis for the parts, which include the using of the material, the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on. For declining low cost, proceeded the reasonable design to the row kind method. Secondly, do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and order of the working procedure and by the choice of punching machine. Thirdly, consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy. Because the cutting edge is the main working part of the punching processing, the accurate cutting edge guarantees the accurate parts. So you needed to tolerance do accurate calculation.Finally, according to the calculated the size of mold cutting edge design the corresponding punch and mold, and find information on selection criteria for cold stamping parts, meet the standards, put the punch and mold with the other components to the overall assembly. In determining the specific mold closed height, select the appropriate press in the debug and test validation washed after processing, to meet compliance standards, the final completion of the processing chain plate.Keywords：composite modulus；stamping process； mold design目录摘要1Abstract2目录3第一章 引 言11.1 课题研究的主要内容及意义11.1.1 冲压成型工艺与理论的研究11.1.2冲压加工自动化与柔性化11.1.3冲模CAD/CAM21.2 选题目的2第二章 零件的分析32.1 零件工艺性分析32.2 模具分析及制定工艺方案32.2.1 方案的确定32.2.2 方案比较42.3 弯曲展开尺寸计算4第三章 模具间隙和凹模尺寸的确定63.1 模具间隙的确定63.1.1 理论确定法63.1.2 经验确定法63.2 凹模尺寸73.2.1 凸模与凹模刃口尺寸的确定73.2.2 凸、凹模刃口尺寸确定的原则83.2.3 刃口尺寸的计算方法83.2.4 凸模与凹模配作法93.2 冲裁模刃口尺寸计算93.3 弯曲刃口尺寸计算10第四章 冲裁力的计算与设备的选择114.1 冲裁力的计算114.1.1 冲孔力114.1.2 落料力114.1.3 推件力114.1.4 弯曲力124.2 压力中心的计算124.3 设备的选择124.3.1 冲压类型与应用134.3.2 冲压设备的选用原则134.3.3 冲压设备的选用13第五章 排样设计155.1 搭边设计155.2 排样布局155.3 材料利用率计算15第六章 落料冲孔复合模具设计166.1 精度与定位166.2 模具的导向装置166.3 卸件、卸料设计166.4 支承与紧固176.5 凹模的设计176.5.1 凹模刃口结构176.5.2 凹模厚度计算176.6 凸模的设计186.6.1 凸模类型186.6.2 凸模长度计算计算186.7 模具闭合高度的计算196.8 弹性卸料元件的设计196.8.1 弹性元件的设计196.8.2 卸料螺钉的设计206.9 导向元件的设计与选择206.9.1 导柱的设计206.9.2 导套的设计216.10 紧固件的设计与选择216.10.1 紧固螺钉的设计与选择216.10.2 销钉的设计与选择216.11 自动上料装置的选择226.12 模具的装配图的设计246.12.1 零件的技术要求246.12.2 装配技术要求246.12.3 模具安装要求256.12.4 复合模的调试要求256.12.5 主要组件的装配25第七章 弯曲模具设计257.1弯曲件回弹值的计算257.2压力机的选择267.3 弯曲模装配图的设计绘制277.3.1 弯曲模装配图的绘制277.3.2 弯曲模装配图的尺寸标注287.3.3 弯曲模装配图的校核28结束语29致 谢30参考文献31第一章 引 言1.1 课题研究的主要内容及意义冲压工艺是塑性件，所以有加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，也可以加工非金属板料。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，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的扎制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。冲压工艺在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器 、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要。因此，冲压工艺是一种产品质量较好而且成本较低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。现代各先进工业化的国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。冲压工艺，模具以及冲压设备等正在随着科学技术的发展而不断发展，从总体来看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为以下几个方面：1.1.1 冲压成型工艺与理论的研究成形，近年来，冲压成型工艺有很多的新的发展,特别是精密冲裁，精密剪切，复合材料成形，软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率也有极大的提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工程(CAE)冲压成行已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，已实现冲压过程的优化设计。 1.1.2冲压加工自动化与柔性化为了适应大批量、高效率的生产需要,在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。专门配置了机械手或机器人，这不仅大大提高了冲压件的生产品质和生产率，而且增加了冲压工作和冲压工人的安全性。在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位复合模、多任务位压力机或高速压力机。在小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统(FMS)，为了适应多品种生产是不断更换模具的需要，已成功地发展了一种快换模系统。现在，量生产方面,.换一副大型冲压模具，仅需68分钟即可完成。此外，近年来，集成制造系统（CIMS）也正被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检验以及生产管理等全面实现自动化。1.1.3冲模CAD/CAM自从美国Die Comp公司与1971年在简单复合模中首先将CAD/CAM技术引入到冲模设计与制造中以来，冲模CAD/CAM 技术已成为冲压工艺与模具的主要发展方向之一。1978年日本机械工程实验室开发了MEL 系统,采用了图形显示设备和交互图形设计技术，使CAD开始走向实用化。我国在冲压模具的CAD/CAM方面也取得了重大的进展，上海交通大学在80年代初期开展了大规模的CAD/CAM研究开发工作，目前在上海交通大学已建立了模具CAD/CAM国家工程中心。在华中理工大学建立了模具CAD/CAM国家重点实验室。由于新技术的应用和引导,模具技术在国民经济中的地位愈来愈大，在一定程度上决定了我国机械制造业在21世纪的市场竞争能力，为此，我们要有足够的认识并采取得力的措施。.1.2 选题目的利用模具生产的物品在日常生活中普遍存在，由于冲压的生产效率高，材料利用率高，生产的制件精度高等优点，使模具得到了广泛的应用，在现代工业生产中有十分重要的地位。我国是制造业大国，先进冲压技术在制造业的运用尤其重要。但是，目前我国的冲压技术与先进工业的发达国家相比还比较落后，在模具制造工艺、模具的设计等方面尚有一定的差距。因此，设计模具、完善模具设计技术对每一个从事机械行业，特别是相应专业的大学生来说，就显得非常重要。所以，选择本课题目的非常明确，那就是以一个机械专业毕业生的所学知识去研究、探讨模具的设计过程，了解和掌握模具设计的方法。同时，也是为即将步入社会的自己夯实基础。第二章 零件的分析2.1 零件工艺性分析图2.1 弯板零件图该零件是某电器座板上的弯板，材料为15，厚度2mm，由U形弯曲和内弯曲构成。大批量生产1。其抗拉强度： =322441Mpa，抗剪强度：=265343Mpa，延伸率：=29%。而该零件要求拉深性能较好，即塑性较好2，从该材料的这三个方面可见，符合该零件。结论：综上分析，符合零件要求。该零件断面粗糙度、飞边毛刺都无特殊要求，普通冲裁可以达到=3.26.4m，故普通冲裁可达到零件要求。结论：综上所述，该零件适合普通冲裁。2.2 模具分析及制定工艺方案2.2.1 方案的确定该零件包括落料,冲孔,弯曲3个基本工序，可以采用以下3种工艺方案：方案一：直接在落料,弯曲,冲孔等每道工序一个模具。方案二：采用落料冲孔的复合模具,然后再弯曲模具。方案三：先采用落料,冲孔复合模具,然后弯曲复合模。2.2.2 方案比较方案一:模具结构相对而言比较简单，经济性高，但模具数量较多，中间工序定位困难，回弹大，相对精度较低，不能很好的保证产品的允许公差尺寸，同时模具占用设备多，生产效率低。方案二:先采用冲孔来定位工件毛坯料，然后再落下成品,复合模具。既能很好的保证工件有一定的定位精度，又能减少一次冲压的合力， 方案三：采用此种生产方式操作安全，易于自动化，而且提高毛坯料的利用效率，高效，高质地满足了冲裁需求但是需要大批量生产，模具零件加工制造比较困难，成本较高。综上所述以及实际生产的相关条件和要求，我决定选择第2种方案。2.3 弯曲展开尺寸计算图2-2 工件图（1） 无圆角半径（较小）的弯曲件（r0.5t）根据毛坯与制件等体积法计算。L=L= =0.4x0.5x2=0.4L:弯板圆角展开长度t:厚度 t=2K:系数 K=0.4（2）有圆角半径（较大）的弯曲件（r0.5t）根据中性层长度不变原理计算。因为r0.5t=0.5*2=1mm属于有圆角半径(较大)的弯曲件.所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算.视直边区在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算.L= =1.57x(1+0.25x2)2.4L:弯板圆角展开长度r:弯板弯曲半径x:中性层位移系数(r/t=0.5 x=0.25)第三章 模具间隙和凹模尺寸的确定3.1 模具间隙的确定在模具设计时确定一个合理的间隙值，能同时满足冲裁件质量最佳、冲模寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。因此在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命的三个因素综合考虑，给间隙规定一个合理的范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙4。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大5，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙。确定合理间隙值有理论法和经验法两种。3.1.1 理论确定法主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合进行计算。查1得凸、凹模的合理间隙：Z=2(t-b)tan （2.1）=2t(t-t/b)tan式中：Z双面间隙值（mm）；t材料厚度（mm）； b产生裂纹时凸模挤入的材料深度（mm）； b/t 产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度； 剪切裂纹与垂线间的夹角。由上式可见，影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，所需间隙Z值就越大；材料厚度越薄，塑性越好的材料，所需间隙Z值就越小。由于理论计算法在生产中计算不方便，故目前广泛采用的是经验法确定间隙。3.1.2 经验确定法根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值，这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。对于对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求都前提下，应以降低冲裁力，提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙值。冲裁模初始用间隙2c mm 。查2得表3.1。 表3.1 双面间隙值 材料厚度t（mm）15、45、T730、硅钢片08、10、15、H62、15H62、H68、LF212Cmin2Cmax2CminCmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax0.10.0080.0120.010.0140.0120.0160.0140.0180.20.0120.0180.0150.0210.0180.0240.0210.0270.30.0160.0240.020.0280.0240.0320.0280.036注：当模具采用线切割加工，若直接从凹模中制取凸模7，此时凹模间隙决定于电极丝直径，放电间隙和研磨量，但其总和不能超过最大单面初始间隙值。3.2 凹模尺寸3.2.1 凸模与凹模刃口尺寸的确定凸模与凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及公差来保证。因此正确确定凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。冲裁时凸、凹模的制造公差由2得表3.2，如下： 表3.1 凸、凹模的制造公差基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差180.0200.0201802600.0300.04518300.0200.0252603600.0360.05030800.0200.0303605000.0400.060801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040零件的冲孔基本尺寸为18之间，故取凸模偏差为0.020mm，凹模偏差为0.020mm。3.2.2 凸、凹模刃口尺寸确定的原则由于凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都带有锥度，而在冲裁件尺寸的测量和使用中，都以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸。落料件的光亮带是因凹模刃口挤切材料而产生的，而冲孔件的光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凹模尺寸。冲裁过程中，凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凹模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大，因此确定凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔，并遵循如下原则：1、根据冲孔落料的特点 落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，故落料模以凹模为设计基准，先确定凹模的尺寸，再按照间隙值确定凸模刃口尺寸；冲孔时孔径的尺寸取决于凸模的尺寸，故冲孔模以凸模为设计基准7。2、先考虑凹、凸模的磨损 凹、凸模在冲裁过程中有磨损，凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模尺寸磨损使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精度要求，并尽可能提高模具使用寿命，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模刃口的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。3、刃口制造精度与工件精度的关系 凹、凸模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凹、凸模间隙值，保证模具的一定使用寿命。3.2.3 刃口尺寸的计算方法由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。 冲孔：凸模刃口尺寸：（2.5）凹模刃口尺寸： （2.6）式中：d冲孔件豁孔的最大极限尺寸（mm）；冲孔凸模基本尺寸（mm）；凸模刃口制造公差，可按IT8选用（mm）；制件公差（mm）；K系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。查2得，详见上表2.3；冲孔凹模基本尺寸（mm）；最小合理间隙（mm）。落料：凹模刃口尺寸：（2.7）凸模刃口尺寸：（2.8）式中：落料件的最小极限尺寸（mm）；落料凹模基本尺寸（mm）；落料凸模基本尺寸（mm）。3.2.4 凸模与凹模配作法 采用凹模分开加工时，为了保证凹凸模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差。因此，造成冲裁制造困难。为了保证凹、凸模间一定的合理间隙，必须满足关系式，这对于、差值很小时，将使凹、凸模刃口尺寸公差值更小，给凹、凸模的制造带来困难。这种情况必须采用配合加工配合加工就是先按设计尺寸制造一个基准件，然后再根据基准件的实际尺寸，按要求的间隙值配制另一件。对于冲制薄材料的冲裁3，或冲制复杂形状的工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的方法加工。落料时应以凹模为基准件，根据凹模的实际尺寸按最小合理间隙配置凸模。冲孔时应以凸模为基准件配制凹模。3.2 冲裁模刃口尺寸计算=（6+0.50.36）=6.18=（22+0.50.36）=22.18=（83.3+0.50.36）=83.33.3 弯曲刃口尺寸计算1）弯曲件标注外形尺寸凹模尺寸为 凸模尺寸为 （或凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保重单面间隙Z/2）2) 弯曲件标注内形尺寸凸模尺寸为 凹模尺寸为 （或凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保重单面间隙Z/2）式中：LU形弯曲件基本尺寸，mm；、凸、凹模工作部分尺寸，mm；弯曲件公差，mm；、凸、凹模制造公差，选用IT7IT9级精度，mm；Z/2凸、凹模单面间隙。由弯曲件图可以看出弯曲件标注外形尺寸，且弯曲件未标注尺寸公差，则按未按公差IT14级来处理，查表得弯曲件公差，凹模制造公差，选用IT9级精度，凸模制造公差，选用IT8级精度。尺寸为=(48-0.75x0.52)=47.61第四章 冲裁力的计算与设备的选择4.1 冲裁力的计算4.1.1 冲孔力由2得冲裁力的计算公式F冲孔=KLt （3.1）式中： K系数，K=1.3； L冲裁周边长度（mm）； t冲裁件的厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）。F冲孔=KLt=1.318.853502=17.15（kN）4.1.2 落料力由2得冲裁力的计算公式F冲孔=KLt （3.1）式中： K系数，K=1.3； L冲裁周边长度（mm）； t冲裁件的厚度（mm）；材料的抗剪强度（MPa）。F =KLt=1.3183502= 16.38（kN）4.1.3 推件力由2中推件力的计算公式F推件=nK推件F冲孔（3.4） 式中： K推件推件力系数，查表3.1。n同时梗塞在凹模内的工件数（废料数）；F推件=nK推件F冲孔 =0.04516.38=0.73（kN）4.1.4 弯曲力U形件弯曲 （2-7）式中自由弯曲力（N）；K安全系数，一般取K=1.3；B弯曲件的宽度（mm）；T弯曲件的材料的厚度（mm）；r弯曲件的内圆角半径（mm）；弯曲材料的抗拉强度（），查课本1.6，取350则4.2 压力中心的计算如对毛坯进行加工必须要用到压力机。而压力机位置的确定必须先确定压力中心。其出公式如下： （2-5a） （2-5b） 由上式可知即为中心4.3 设备的选择冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品、模具寿命、生产效率、产品成本等密切相关5。4.3.1 冲压类型与应用1.开式压力机：在中、小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的冲压生产中，主要选用开式压力机。2闭式压力机：在大、中和精度高的冲压生产中，主要选用闭式压力机。3液压机：在小批量和大型拉深、弯曲和成型件的生产中多选用液压机。打算内液压机一般不适于冲裁工作。4高速压力机：用于大批量生产。通常于连续模和自动送料装置配套使用。5精压机：用于精压和体积精压等工艺9。6精冲压力机：用于精冲工艺，采用专用精冲模具，也可在普通压力机上实现精冲。4.3.2 冲压设备的选用原则冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的形状、尺寸及精度要求等因素来决定的。冲压生产中常用的设备种类很多，选用设备时主要应考虑下述因素：1.冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求。2.冲压设备的压力和功率是否满足应完成任务工序的要求。3.冲压设备装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所所使用的模具。4.冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。4.3.3 冲压设备的选用一般情况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和辅助工艺力总和的1.3倍，对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力机的标称压力选择设备。棕上所述，选用闭式双柱压力机J31-160A,技术参数如表4.1所示。表4.1 J31-160A压力机的技术参数公称压力/kN最大装模高度/mm滑快行程/mm行程次数/次min-1最大闭和高度/mm160037516032480连杆调节长度/mm工作台尺寸/mm滑块中心线至床身距离/mm模柄孔尺寸/mm电动机功率/kW左右/mm前后/mm直径深度1207907103758414510冲压机能量的校核此工序为冲裁，冲裁所需的功AA0.5Pt2-6 A-成形的过程的功，NmP-成形工艺力和辅助工艺力之和,Nt-冲裁料厚度，mm电机的功率：N=2.89496kW所选的电动机的功率符合要求。第五章 排样设计根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用7，5.1 搭边设计板料厚度t=2mm,所以a=1.9mm, a=2mm。送料步距A=24mm, 条料宽度B=87mm。5.2 排样布局图5.1 排样图5.3 材料利用率计算S1862.6mm=100%=100%=1862.6/87x24=89.2%式中，材料利用率；S工件的实际面积；S所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。第六章 落料冲孔复合模具设计通常，模具是由机械零、部件，通用机构和功能元件构成。因此，其整体构造设计方法和原理，与通用机械设计的方法和原理基本上是相同的1。但是，由于其使用功能和作用对象即使金属和非金属材料，加工成形为合格的制件（冲件、塑件、锻件等），而且，每副模具只能用于加工成形一种特定的制件，专用性强，是一种专用成形工具。因此，模具设计具有以下特点和要求.6.1 精度与定位精度概念和意识，是模具设计人员须建立的基本概念和意识。模具精度包括模具整体组合和零、部件的位置与形状尺寸精度、配合精度与定位精度。如冲模的冲裁间隙值及其均匀性等，均需由凸模与凹模的形状、位置精度、导向装置的位置与配合精度保证。因此，在模具设计时需进行严格的尺寸精度设计与计算。同时，还须考虑零、部件的制造工艺性和工艺精度，以保证模具的精密性能和可靠性1。由于本零件给定的尺寸精度都较低，所以未标注公差的尺寸都按生产所需经济精度要求的IT12复合行设计计算。因为该模具采用的是条料。而第一件的冲压位置可由活动挡料销定距。6.2 模具的导向装置模具运动方向的导向，是由导向装置来保证的。同时，导向装置对模具间隙的均匀性，精确合模运动还起定位的作用。导向装置常用的有，导柱与导套组成的导向装置（含滑动和滚动配合）；导板导向装置（含一般导板副和自润滑导板副），主要用于大型冲模，滑块与导轨组成的斜抽芯导向；冲模送料的导料板导向等四种。模具运动方向的导向装置，由于起着精密导向和精密定位作用，所以要求精度高，导向刚度好等，常采用过定位导向。由于本设计零件的相关部位的精度要求较高，且相对行程较大故采用导柱导套导向，且，相应导向均已标准化1。6.3 卸件、卸料设计冲模的卸料，通常采用在凹模上设计漏料孔漏料，在凸模上设计打料机构或设计气孔，用压缩空气吹料等方法。所以采用上出件比较便于操作与提高生产效率。6.4 支承与紧固模架是模具的主要支承部件。模架分上模座（或动模）和下模座（或定模）两部分，在模座上固定有凸模及其配件和凹模及其配件。模座也是送料机构、抽芯机构的支承部件。另外，凸模垫板、固定板及卸料板的支承配件等均是具有一定功能的标准支承零件。模具的固定和连接，分刚性和弹性两种。通常采用螺栓5、定位销进行刚性固定和连接方法。其中压料、卸料板则采用弹性连接，上模座（或动模）与下模座（或定模）之间连接方式是由导柱和导套等导向装置，使在进行合模运动时相连接，以完成制件的加工成形。6.5 凹模的设计6.5.1 凹模刃口结构根据冲裁模刃口形式的分析，采用台阶式刃口结构。图 凹模阶梯结构6.5.2 凹模厚度计算根据凹模刃口的最大尺寸，查表得，那么厚度：,H1=30mm注：冲压模具设计指导书38页，冲压模具标准件选用与设计指南103页。6.6 凸模的设计6.6.1 凸模类型根据该零件外形内孔分析，模具的凸模为圆凸模。6.6.2 凸模长度计算计算由于采用具刚性卸料，那么注：冲压模具及设备136页。6.7 模具闭合高度的计算根据以上设计，知上模座、下模座、那么模具闭合高度为228注：冲压模具设计指导书31页。6.8 弹性卸料元件的设计6.8.1 弹性元件的设计弹性元件的选择模具工作平稳，模具尺寸中等，从经济方面考虑，选用常用的橡胶作为弹性元件即可。弹性元件高度计算弹性元件其他尺寸。图6.1 弹性元件注：冲压模具标准件选用与设计指南158-160页，冲压模具设计指导书233页表9-36。6.8.2 卸料螺钉的设计螺钉类型：由于卸料螺钉无特殊要求2，故采用一般的圆柱头卸料螺钉。结构设计：由橡胶的内径d=8.5,查表得，卸料螺钉。查表得，其螺纹公称直径为，其长度查标准取h=50。结论：卸料螺钉的尺寸为。卸料螺钉的定位设计：注：冲压模具标准件选用与设计指南128-129页表5-5、133页。6.9 导向元件的设计与选择由于该模具为冲裁模，故选用适用于冲裁模滑动导向模座的A型导柱导套注：冲压模具标准件选用与设计指南66页。6.9.1 导柱的设计根据模具闭合高度，查表得，导柱尺寸 40x180注：冲压模具设计指导书245页表9-46、50页表2-27。6.9.2 导套的设计根据模具闭合高度，查表得，导套尺寸,55x110x50注：冲压模具设计指导书245页表9-46、51页表2-28。6.10 紧固件的设计与选择6.10.1 紧固螺钉的设计与选择螺钉类型：在冲裁模中，为使螺钉头部外露，模具外形美观，一般采用内六角螺钉。螺钉的尺寸计算：根据凹模厚度，查表得，所用螺钉都为。上模座、,凹模板 ，垫板，固定板之间的螺钉：四块板厚度查表得，螺钉尺寸，数量为12个。下模座、垫板，固定板之间的螺钉： 查表得，螺钉尺寸，数量为12个。注：冲压模具及设备160-161页，冲压模具标准件选用与设计指南124页表5-2。6.10.2 销钉的设计与选择销钉的类型：该模具对销钉无特殊要求，故采用常用的圆柱销。销钉的尺寸计算：根据紧固件设计参考原则，查表得，所用销钉公称直径都为。凹模板 ，垫板，固定板之间的销钉： 查表得，销钉尺寸，数量为2个。、垫板，固定板之间的螺钉： 查表得，销钉尺寸，数量为2个。注：冲压模具标准件选用与设计指南134页表5-11。6.11 自动上料装置的选择本设计中所选的自动送料机构是设置在冲模外的独立机构，可以配合冲床运动，使带料作定时、定量送进。自动送料装置配合模具的挡料装置，一般可以满足带料的步距定位要求，配合模具本身的导料装置，便可以满足送料的定位精度。1、辊式送料装置的特点 辊式送料装置目前已经作为冲压机械的一种附件，是在各种送料装置中应用较广泛的一种。这种送料装置送料精度较高，目前，即使在600次/分的高速冲压速度下，进给误差也仅在0.02mm以内。若与导正销配合使用，其送料精度可达0.01mm。 该送料装置是依靠辊轮和坯料间的摩擦力进行送料，它们之间的接触面积较大，不会压伤材料，并能起到矫直材料的作用。辊式送料装置的通用性较好，在一定范围内，无论材料宽窄与厚薄，只需调整送料机构去配合模具即可使用。 辊式送料装置分为单辊式和双辊式，单辊式适用于料厚大于0.15mm以上的复合冲压，双辊式可用于料厚小于0.15mm的复合冲压。 2、辊式送料装置的机构和特性 辊式送料装置，其动作原理和结构组成可简述如下： （1）驱动机构和送进长度的调节 目前采用较多的是在冲床的曲轴轴端安装一个偏心盘，由拉杆作直线往复运动带动辊轮作回转运动。送料长度的调节是通过拉杆在偏心盘的芯轴上的移动而实现，如图7.5.4所示。1驱动杆；2偏心盘；3法兰盘；4曲柄轴5-制动器 （2）间歇运动机构 图1所示的辊式送料装置，当冲床曲轴回转时，拉杆产生往复运动带动十字接头和摇臂产生摆动，通过联接轴12使单向间歇运动机构驱动送料辊轮实现间歇送料的回转运动。这种单向的间歇送料主要是利用了超越离合器的单向啮合性能，使辊轮单向旋转，带动材料前进。（3）辊轮辊轮是直接与材料接触的零件，它有实心辊和空心辊两种，在送料进距小、速度不高的情况，辊轮可做成实心；当送料进距较大、送料速度较高时，辊轮一般都采用空心结构，其重量轻，回转惯性较小，可即时停止，确保送料精度。 （4）抬辊和压紧机构 在采用多工位复合冲压时，为保证送料精度，模具设计了导正销导料。导正销工作时，若材料处于辊轮的约束下，导正材料就不可能实现，并且会造成损坏模具或冲出废品零件。因此，在冲压时必须保证辊轮抬起，以保证材料不受辊轮的约束，处于自由状态，利于导正销导正材料。图7.2的滚式送料机构是利用放松调节器、放松支架等元件实现抬辊。图7.2是抬辊示意图。图中推杆或板凸轮随冲床滑块向下运动时，推动放松支架绕支点O摆动，从而使辊轮抬起，材料受到释放。压料弹簧的作用是保证上下辊轮和材料之间有足够的摩擦力来实现材料的进给运动。（a）推杆式（b）板凸轮式? （5）制动与传动 在送料过程中，由于辊轮和传动系统等的惯性，若不能使辊轮马上停止保持静止状态，将造成送料精度的降低。为吸收这就部分能量，一般要在辊轮子的端部或轴上装上制动器。在图7.2 高速辊式送料装置中，制动是由刹车盘、刹车弹簧和刹车摩擦片组成。主动辊轮和从动辊轮大都采用齿轮传动。辊轮的外径应该设计与齿轮的节圆相同。6.12 模具的装配图的设计6.12.1 零件的技术要求1冲模零件不允许有裂纹，工作表面不允许有划痕、机械损伤、锈蚀等表面缺陷。经热处理后的零件硬度应均匀、不允许有软点和脱碳区，并清除氧化物等。2冲模各零件的材料和热处理硬度应优先按模具设计手册中标准选用，允许采用性能高于两表规定的其他钢种8。3零件图中普通螺纹的基本尺寸应符合GB/T196的规定，选用极限与配合应符合GB/T197的规定。4固定板、凹模、垫板、卸料板的形状和位置公差按GB/T1182-1996等的规定。5冲模各零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等应符合设计图样的要求。6零件图中未注公差尺寸的极限偏差按GB/T1804的规定。7零件图中未注的形状和位置公差按GB/T1184-1996的规定。8冲裁模之凸、凹模刃口及侧刃必须锋利，不允许有崩刃、缺刃和机械损坏。9冲裁模凹模工作孔不允许有倒锥度。6.12.2 装配技术要求1装配时应保证凸、凹模之间的间隙均匀一致，配合间隙符合设计要注，不允许采用使凸、凹模变形的方法来修正间隙。2推料、卸料机构必须灵活，卸料板或推件器在冲模开启状态时，一般应突出凹模表面0.5-0.5mm。4各接合面保证密合。5冲压的凹模刃口的高度，按设计要求制造，其漏料孔应保证畅通，一般应比刃口大0.2-2mm6.冲模所有活动部分的移动应平稳灵活，无滞止现象，滑块、楔埠在固定滑动面移动时，其最小面积不少于其面积的一半。7各紧固用的螺钉、锁钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上、下模座平面。8各卸料螺钉沉孔深度应保证一致。9各卸料螺钉、顶杆的长度应保证一致。10凸模的垂直度必须在凹模间隙值允许范围内。11冲模的装配必须符合模具装配图、明细表及技术条件规定。12凸模、凹模等与固定板的配合一般按H7/h6或H7/m6，保证工作稳定可靠。6.12.3 模具安装要求1.上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度要求。2.模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。3.装配好的模具,其封闭高度应符合图样规定的要求。6.12.4 复合模的调试要求模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试模，可以发现模具设计与制造的缺陷，发现问题必须及时解决。找出产生的原因，进行改正。对模具进行适当的调整和修理后再进行试模，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用。6.12.5 主要组件的装配1模柄的装配，在安装凸模固定板和垫板之前，应先把模柄装好,用角尺检查模柄与上模座上平面的垂直度。2. 凸模和凸模固定板的装配配合要求为H7/m6。装配时，先在压力机上将凸模压入凸模固定板内，检查凸模的垂直度，然后将固定板的上平面与凸模尾部一起磨平，为了保持凸模刃口锋利还应将凸模的端面磨平10。3. 导柱与导套的技术要求及装配，组成模架各零件均应符合相应的技术条件，其中特别重要的是每对导柱，导套的配合间隙应符合要求。压入上、下模座的导柱、导柱离其它安装表面应有1-2 mm的距离，压入后就应牢固。装配成套的模架，各零件的工作表不应有碰伤，裂纹以及其它机械损伤。第七章 弯曲模具设计7.1弯曲件回弹值的计算弯曲后工件从模具中取出，弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象称为弯曲回弹。造成弯曲回弹的原因有两个，其一是板材弯曲中性层附近总有一部分弹性变形区；其二是任何一种塑性变形，当外载荷去除后。总会产生一部分弹性恢复变形。弯曲件的回弹可以用半径变化量和角度变化量来表示。由于弯曲回弹问题直接影响零件的尺寸精度和形状误差，因此在模具设计和制造时，可以用计算或查表的方法初步确定回弹值，并对模具工作部分尺寸进行修改8,10,15。(1) 当r/t58时，不仅要考虑弯曲角度的变化，还要考虑弯曲半径变化。(2) 当r/t58时，由于半径变化很小，故只考虑角度变化，不考虑半径变化，其值可以查表4.2，当弯曲件的弯曲不为90时，应作相应修改10,15。表4.2 90单角弯曲时角度的回弹量(部分)10材料r/t材料厚度21556427.2压力机的选择因工件是小批量生产，精度要求不高冲裁力较小则选用通用压力机，通用机身又分开式和闭式两种，开式机身的钢性较弱，适用中小型冲压加工，而闭式机身适用于大中型冲压加工。因此结合工件选择开式压力机 9,10。(1) 公称压力的选择 选择公称压力时，要根据模具结构来确定，施力行程较大时，冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%60%，校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.52倍8。此处取2倍。即，初选压力机的公称压力为250KN，即J23-25型压力机。其部分性能参数 10：滑块行程：65mm；行程次数：55次/min、105次/min；最大装模高度：370mm；连杆调节长度：55mm；工作台尺寸：370mm360mm(前后左右)；模柄孔尺寸：3070(直径深度)。(2) 行程次数 选择用于弯曲的压力机的行程次数主要考虑以下两个因素8： 考虑操作方式(进、出料的速度的快慢)； 弯曲时，金属变形需要过程限制着行程次数； 生产效率的限制。J23-25型压力机的行程次数有55次/min、105次/min，生产批量为小批次故行程次数选为55次/min。(3) 滑块行程(S)，滑块行程是指滑块的最大运动距离，即曲柄旋转一周，上死点至下死点的距离。其值为曲柄半径的两倍：S=2R 8。选择用于弯曲的压力机的滑块行程主要考虑以下两个因素 8： 要保证毛坯放进和工件取出，应使滑块行程大于工件高度的两倍以上， ； 根据生产所需效率，考虑行程和行程次数的搭配。J23-25的型压力机的滑块行程为65，大于工件高度(H工)的两倍，满足支撑板弯曲时的冲压行程。即8： (4) 闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块底面到工作台上平面之间的距离。 压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小。将连杆调至最短时，闭合高度最大，称最大闭合高度。将连杆调至最长时，闭合高度最小，称最小闭合高度8。J23-25型压力机的最大闭合高度为370mm 当压力机上工作台面上有垫板时，压力机的闭合高度减去垫板厚度，就是压力机的装模高度，没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等8。模具的闭合高度是指压力机滑块在下止点位置时，模具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遵守下列关系8：如果压力机上不设置垫板，模具的闭合高度H应该在225370之间。加上垫板，模具高度H将减小。7.3 弯曲模装配图的设计绘制7.3.1 弯曲模装配图的绘制 模具视图主要用来表达模具的主要结构形状、工作原理及装配关系。视图的数量一般为主视图和俯视图，必要时可以加绘辅助视图，视图的表达方式以剖视为主，以表达清楚模具内部各组织及其装配关系。主视图应画模具闭合时的工作状态，而不能将上模与下模分开来画。主视图的布置一般情况下应与模具工作状态一致。主视图放在图纸正中偏左19。俯视图一般是将上模部分拿掉，视图只反映模具的下模俯视可见部分。通常俯视图借以了解模具零件的平面布置以及凸模和凹模孔的分布位置19。7.3.2 弯曲模装配图的尺寸标注 图形主要表达弯曲模的形状及结构，而弯曲模的大小由标注的尺寸确定。弯曲模装配图的尺寸标注以(GB/T 11675.2-1996 , GB/T 4458.4-2003)为标准15,19。(1) 主视图标注以下尺寸： 注明轮廓尺寸、安装尺寸及配合尺寸； 注明闭合高度尺寸。(2) 俯视图标注以下尺寸： 标明下模外轮廓尺寸； 在图上可用双点划线画出毛坯的外形； 与本模具有相配附件时(如打料杆、推杆器等),应标出装配位置尺寸19。7.3.3 弯曲模装配图的校核 弯曲模装配图的校核的主要内容包括：(1) 模具总体结构是否合理，能否拉出合格零件，装配的特殊要求在技术要求中是否写明。(2) 冲压力是否进行了计算，选用的压力机是否合适。(3) 视图表达是否清楚，正确。(4) 件号是否有遗漏。(5) 制件图及制件材料等有关说明是否齐全。(6) 模具闭合高度、模具标记、相关工具等有关事项是否已写下。(7) 核算模具闭合高度，确定顶件板厚度是否合适。参考文献结束语这次设计是对我大学生活的总结。此次设计要综合运用到我大学几年里所学到的理论知识和专业知
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