安全气囊控制器固定支架的冲压级进模设计（模具含三维图UG及15张CAD图纸）
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安全气囊
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15
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安全气囊控制器固定支架的冲压级进模设计（模具含三维图UG及15张CAD图纸）,安全气囊,控制器,固定,支架,压级,设计,模具,三维,UG,15,CAD,图纸
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安全气囊控制器固定支架连续模具设计摘 要本次的模具设计题目为安全气囊控制器固定支架，冲压模具设计作为模具行业中，占比较重的类型，是由板料或者条料通过模具的作用下产生变形从而得到想要的产品，而由冲压产生变形的类型又分为冲裁，弯曲，拉深，以及成形等等。首先我们需要先对题目的安全气囊控制器固定支架零件进行初步的分析，分析其材料工艺性以及成型的性能，判断该零件的材料以及成型方式是否能够满足此次冲压的要求。然后针对该零件所需的冲裁工序，比如落料工序、冲孔工序、弯曲工序以及拉深工序等等，确定出最为合理的，最具有经济性以及最为方便加工的模具冲裁方案，比如复合模或者级进模等等。然后通过对零件进行排样图设计，排样图的设计作为冲压模具设计的重点，就好比是建筑行业的地基一般，整个冲压模具的设计都会围绕到排样图的设计，所以这一块将是本次设计的重点内容。在排样图设计完成之后，根据确定的模具冲裁方式，进行凹模，凸模，卸料板，固定板等等模具零件的设计。然后将进行凸凹模刃口尺寸的计算，以及模具所需的冲压力，针对计算出的冲压力给本套模具选择合适的压力机，最后对本次设计工作进行总结。在本次的安全气囊控制器固定支架零件设计之中，将会运用到CAD、UG以及office文本编辑等软件，所以本次设计仅仅是针对模具专业知识的考核，还是对整个学习生涯综合能力的考验。关键词：冲压模具设计；安全气囊控制器固定支架零件；弯曲工序；级进模；排样图Design of continuous die for fixing bracket of airbag controllerAbsrtact The topic of this die design is the fixed bracket of airbag controller. As the most important type in the die industry, the stamping die design is to produce the desired product by the deformation of the sheet or strip under the action of the die. The types of deformation generated by the stamping include punching, bending, drawing, forming, etc.First of all, we need to conduct a preliminary analysis on the parts of the airbag controller fixing bracket, analyze their material processability and forming performance, and judge whether the materials and forming methods of the parts can meet the requirements of this stamping. Then according to the blanking process, such as blanking process, punching process, bending process and drawing process, the most reasonable, economical and convenient die blanking scheme, such as compound die or progressive die, is determined. Then through the layout design of parts, the layout design as the key point of stamping die design, just like the foundation of the construction industry, the whole stamping die design will focus on the layout design, so this part will be the key content of this design.After the completion of layout design, according to the determined die blanking method, the design of die parts such as die, punch, discharge plate, fixed plate, etc. Then we will carry out the calculation of the cutting edge size of the convex and concave die, as well as the punching pressure required by the die. According to the calculated punching pressure, we will select a suitable press for this set of die, and finally summarize the design work.In this design of airbag controller fixed bracket parts, CAD, UG and office text editing software will be used, so this design is only for the assessment of mold professional knowledge, or the test of the comprehensive ability of the whole learning career.Key words: Stamping die design; airbag controller fixed bracket parts; bending process; progressive die; layoutIII目 录摘 要IAbsrtactII1 绪 论31.1 冲压工艺与模具的发展方向31.1.1 成形工艺与理论的研究31.1.2 模具工业的发展趋势41.2 设计思路与创新思路52 安全气囊控制器固定支架零件工艺分析72.1 安全气囊控制器固定支架零件分析72.2冲压件材料特性82.3 材料成型性能82.4确定冲裁工艺方案93 安全气囊控制器固定支架冲压模具设计113.1 毛坯尺寸参数的计算113.2 排样设计133.2.1排样原则143.2.2搭边及其作用143.2.3搭边值的确定153.2.4载体的设计163.2.5 条料的宽度与步距174 安全气囊控制器固定支架连续模的工艺计算184.1 压力的计算184.1.1冲裁力的计算184.1.2弯曲力的计算194.1.3 模具的总冲压力204.2 压力中心计算204.3 冲压设备的选取214.4 冲裁间隙234.4.1 冲裁间隙分类234.4.2 间隙值和确定间隙方法234.5 计算刃口234.5.1计算凸、凹模刃口的尺寸234.5.4 弯曲尺寸的计算245 模具及零件设计与选用275.1模具主要零件275.2 模架和模座的选择305.3垫板的选用325.4卸料机构的设计335.5定位零件的设计335.6弹性元件的选用345.7卸料板346 压力机的校核366.1 压力机的压力的校核366.2 压力机的滑块的行程校核366.3 压力机的行程次数366.4 滑块模柄孔尺寸366.5 模具的闭合高度367 模具的总体结构设计388总 结39参考文献40致 谢421 绪 论1.1 冲压工艺与模具的发展方向1.1.1 成形工艺与理论的研究自从现代工业飞速发展以来，模具行业的相关技术也得到了长足的进步，模具细分为注塑模具、冲压模具、压铸模具以及铸造模具等等，其中特别是注塑模具以及冲压模具行业，这两各板块占据的模具行业的绝大部分份额，本次设计中涉及冲压模具设计，对于我国来说，冲压模具设计相关技术的研发因为开始时间相对较晚，所以技术的成熟性以及精密性相比于外国冲压模具技术强国还存在一定的差距，但是近年来，各国之间的技术交流越来越频繁，专业技术的流通性得到了极大的加强，我国的冲压模具设计相关技术也得到了飞速的发展。放眼现如今的顶件技术精密模具来说，从数年前连人人都会运用到的圆珠笔芯我国都是依赖纯进口，庞大的供应量，依赖纯进口，每年数十亿的经济流失，我们却无能为力。但是现如今我国已经能够自给自足，通过对精密模具的开发成功，虽然还不够国外成熟，但是已经不会完全依赖进口，如果今后我国能够在精密模具的研发中，能够完成对弯曲零件，拉深零件的精密冲裁，而不仅仅停留在平板料的应用上，那么我国将会成功跻身世界顶尖。随着冲压模具设计相关技术的不断提高，相关的专业软件也不断的更新换代，比如现如今广泛运用的CAE的引入，CAE技术是利用软件对工件进行应力分析，分析其冲压工艺以及受力情况，针对材料的弯曲或者拉深的应力情况，通过此种方式进行分析之后，能够有效地发现模具设计方面的问题，在模具投入生产之前就对模具进行分析改进，因为我们知道，在模具行业里，模具的生产是十分昂贵的，如果模具设计出现了问题，但是在投入生产之前我们并没能发现问题，而是将模具整套都生产出来，那么在这种情况之下，后期还需要不断的对模具进行修改，无疑是大大的提高了模具的生产成本以及浪费了生产时间，所以对于CAE的引进，将模具在投入生产之前就进行完应力分析这种方式就能够极大的提高模具生产的效率以及经济性，所以在现代模具设计与制造行业里面，越来越多的企业会选择使用CAE技术，并且在公司招纳人才时也会优先考虑对CAE软件技术能够熟练使用的优秀人才。这是一个大的趋势，引导着行业里的技术人员不断的与时俱进，不断的提升自己的技术，如果坐吃山空，不积极进取，不能够学习先进的技术，不然迟早是会被时代淘汰。1.1.2 模具工业的发展趋势在现代社会近二十年看来，模具行业的发展无疑是成功的，前景是十分巨大的，虽然说我国现在的高端冲压模具设计水平相比较于世界顶尖国家来说还是存在一定的差距，但是相比于国外顶尖的模具设计国家来说，由于我国的人口优势，从事基础劳力工作人口众多，并且基础材料成品较低，所以我国不管是人力还是物力都比较低，抛开少许的顶件技术产品还需要进口，综合来看，我国的模具行业经济效益已经处于世界前列，我相信在以后越来越多的人会从事技术产业而不是劳力产业，所以在以后的模具行业来说，机械自动化一定会越来越普及，所以现如今对于我们的从业人员来说，一定要不断的提高自身的素养与专业技术，提高机械自动化效率，才能够真正的让我国跻身世界顶尖。随着当代人们消费水平的日渐提高，人们生产生活的需求也不断提升，所以冲压模具设计作为传统技术，对于新新人类产品的满足度越来越低，相应的人们对成型技术的要求也会越来越高，在此前景之下，越来越多的特种技术孕育而生，比如爆炸成形技术、电磁成形技术、电水成形技术、激光冲击成形技术以及多点成形技术等等。不管是各行各业的诉求，冲压成型技术已经几乎能够满足。爆炸成形技术顾名思义即为通过爆炸对金属工件产生形变进而成形为想要得到的工件形状，主要原理就是通过炸药爆炸时产生的巨大的冲击波，使得金属发生形变，该种成形方式又可以分为间隔爆炸法、接触爆炸法。间隔爆炸法和接触爆炸法的区别就是接不接触金属板料的区别，爆炸成形主要加工的材料为塑性相对于较差的材料，并且相比较于传统的冲压模具成型技术，爆炸成形的模具非常简单，仅仅需要凹模，并且不需要传统的冲压设备，目前来说，爆炸成形技术已经为我国的航天航空行业，造船行业等等的领域都做出了卓越的贡献。电水成形技术相似与爆炸成形技术，电水成形技术即为通过高压电极的放电所产生的巨大的冲击波使得金属材料产生形变，使得金属材料能够紧紧的贴合在模具的型腔之上，从而使金属板料成形为产品。不仅如此，电水成形还能够对板料或者管料上成形，不管是拉深还是冲孔等等的加工都能够游刃有余。1.2 设计思路与创新思路通过本次设计题目可知，本次设计工件为安全气囊控制器固定支架零件，整体看来，该工件呈现U型弯曲件状态，工件的整体造型比较复杂，工件内部有2个4和3个2的圆孔以及一个腰孔，在进行工件的模具设计之前，需要首先考虑工件的工艺性，观察分析该工件能否满足冲裁要求，分析出本次设计工件的精度，以本次设计工件为例，该工件要求精度不高，所以我们在设计的时候采用普通冲裁模即可成型安全气囊控制器固定支架零件。在工件能够满足冲压条件后，需要将弯曲件或者拉深件进行展开尺寸计算，计算出工件毛坯尺寸，而弯曲件和拉深件的展开尺寸计算需要根据相应的公式。通过查阅相关的书籍以及结合在校期间的学习知识，分析该安全气囊控制器固定支架零件所需的最好的模具冲裁方案，比如复合模、单工序以及级进模，各种模具类型有各自的优缺点，总体来说在设计时，首先需要考虑的就是满足该种冲裁方式能否满足该工件的冲压要求，精度能否满足，其次我们需要考虑该种冲裁方式的经济性和便捷性，在同时都能够生产出满足条件的工件时，需选择经济性以及便捷性最好的方式。单工序模具来说，不管是结构方面还是从模具成本方面亦或者是从后期的维修方面都最为优秀，但是缺点也十分明显，对于复杂的工件，单工序模具经常需要两套甚至多套模具才能够生产完成，并且多次的不同时且不连续冲裁必然就会影响工件的冲裁精度，耗费时间较长，所以在选择该种冲裁方式的时候，首先需要考虑的就是工件的结构是否足够简单或者工件的体积过大必须使用单工序模具。对于复合模来说，复合模就是将两种以及两种以上的工序整合到一套模具里完成，比如常见的落料冲孔复合模，落料拉深复合模等等，相比于单工序模具，复合模的效率高，精度也高，但是同时复合模的结构相比较单工序模具就比较复杂了，这就直接导致了模具的生产成本高，以及后期的维修成本也会变高，但是综合来说，复合模是比较优先考虑的模具类型。最后是级进模的方式，级进模也被称为连续模，顾名思义就是冲裁时，将需要进行冲裁的板料剪切成条料，然后条料在通过模具后进行连续冲裁，并且必须要大于等于两工位的模具才能够被称为级进模，级进模的效率极高，因为级进模之中具有多种定位以及精定位的方式，所以冲裁精度相比于单工序模具来说也有所提高，因其综合性能较好，万能性，所以级进模和复合模是冲压模具设计之中最为常用的方式，在设计时，为了方便设计以及加工要求，在选择模架或者各类零部件比如螺钉以及圆柱销时，将会大量的选用冲压模具标准件。2 安全气囊控制器固定支架零件工艺分析2.1 安全气囊控制器固定支架零件分析在设计时，首先需要将工件图在CAD上绘制出二维电子档，进而完成模具二维图的绘制，分析本次设计安全气囊控制器固定支架工件，具体规格尺寸为下图2.1所示，通过观察可知，该安全气囊控制器固定支架零件整体呈现U型弯曲，最大边长为84.83mm，宽为40mm，厚度为1mm，该工件内部有2个4和3个2的圆孔以及一个腰孔，整体看来较为复杂，没有异形曲面，初步估计需要用到的工序有落料，冲孔，弯曲，弯曲工序将会作为本次设计的重点，需要将工件进行弯曲展开，进行安全气囊控制器固定支架零件的弯曲尺寸计算毛坯尺寸。材料：Q235料厚：1mm图2-1 安全气囊控制器固定支架结构安全气囊控制器固定支架零件的尺寸分析：分析上图2-1的零件结构以及尺寸要求可知，该安全气囊控制器固定支架零件没有具体的要求，按照在校学习知识以及查阅资料可知，对于没有尺寸标注公差的零件尺寸，我们可以按照加工精度IT12来进行计算，所以在本次的安全气囊控制器固定支架零件模具设计之中将会采用IT12的级别。然后通过该工件的尺寸可知，该工件的尺寸适中，适合于使用复合模或者级进模进行设计。安全气囊控制器固定支架零件的结构分析：分析该安全气囊控制器固定支架零件的结构可知，零件整体呈U型弯曲，因为该零件所需的工序有落料冲孔弯曲三个，所以初步分析不能一次冲裁成型，预估可用的冲裁方案有复合模以及级进模。2.2冲压件材料特性安全气囊控制器固定支架零件采用的材料为Q235，Q235作为普通的碳素钢，其中Q的意义代表的就是该材料的屈服强度，其中235的意义代表就是Q235的屈服强度即为235Moa，该材料具有十分良好的强度以及塑性，在我们的日常生产生活中，该材料的用途十分的广泛，在企业或者工厂中的大型设备都会大量的使用到该Q235材料。2.3 材料成型性能本次选择的Q235钢材料在上述文中已经提到，具有着十分良好的冲压性能，能够满足本次设计的冲裁要求，其性能如下：Q235材料的拉伸强度： Q235材料的屈服极限： Q235材料的伸缩率： 2.4确定冲裁工艺方案 在上述文章中，已经通过对该安全气囊控制器固定支架零件的工艺性进行了完整的分析，该工件需要的工序有落料，冲孔以及弯曲三个，针对这三种工序，列出三种可行的方案，分别是单工序模具，复合模具以及级进模具，下面将对这三种方案分别进行仔细的分析，分析出在本次安全气囊控制器固定支架的模具设计之中，最为合适的模具形式。方案一：为单工序模，所谓的单工序模即为每一套模具只能进行一个工序，此种模具形式适合于工件结构简单只需要一次或者两次冲裁即可成型的工件或者是零件尺寸过大，不能够采用复合模或者级进模时使用，此种单工序模具的形式模具结构简单，不管是从设计还是模具研发都是十分简单的，但是缺点也十分明显，比如因为一套模具一次冲压只能够完成一个工序，所以生产时效率低，并且如果要完成一个相对比较复杂的工件，必须经过多套模具的组合，那么势必就会影响该工件的精度，结合本次安全气囊控制器固定支架零件，需要的工序有落料冲孔弯曲三个，如使用单工序模就至少三套模具，所以本次安全气囊控制器固定支架零件冲压模具设计之中不考虑采用单工序模具生产的方案。方案二：方案二为复合模的形式，复合模简而言之就是在一套模具之中将两种或者多种工序一起复合，集中一套模具同时就能够完成多种工序，所以复合模的模具形式经常在生产中使用，如本次设计安全气囊控制器固定支架零件的三种工序，如果采用复合模的形式，可以设计为落料冲孔复合模，再对半成品工件进行弯曲单工序模具的设计，这样的方式优点是通过了一套复合模生产，复合了两个工序，效率以及精度相比于单工序较高，但是模具结构相比复杂，所以会导致成本增加以及后期生产时的维修成本增加，并且在本次设计之中安全气囊控制器固定支架零件也不能够通过一套模具生产出成品，所以本次设计之中将不采用复合模的形式。方案三：方案三为级进模的形式，级进模同复合模一样，能够在一套模具之中就加工出多个工序，其不一样之处就在于级进模是将两个或者两个以上的工序依次进行冲裁，此种模具冲裁方式能够在一套模具之中冲裁出复合模所不能生产的复杂的模具，对比本次设计的安全气囊控制器固定支架零件，级进模能够一套模具完成所有的工序，由此看来，不管是工件的精度，还是生产的效率，亦或者是开发模具的成本，级进模都是优于单工序模以及复合模具的。综上所述，在本次安全气囊控制器固定支架零件冲压模具设计之中，将采用多工位级进模的冲压模具形式。3 安全气囊控制器固定支架冲压模具设计3.1 毛坯尺寸参数的计算弯曲展开计算如下：在对于弯曲件的冲压模具设计中，首先需要分析工件的工艺性，然后就需要对弯曲零件进行弯曲尺寸的展开计算，从而计算出需要设计工件的毛坯尺寸以用于排样图的设计。 计算弯曲件的展开毛坯尺寸就是对弯曲件的弯曲部分展开，然后对弯曲这部分的尺寸进行计算，这样就能够得知整个毛坯的尺寸。图3-1 有圆角半径的弯曲计算零件的弯曲部分是按照中性层计算，利用如下的公式： 式中： 查表3-1，安全气囊控制器固定支架之间零件的弯曲为的,x=0.32通过对中性层展开后计算得出，该安全气囊控制器固定支架零件的弯曲部分尺寸为：但是本次设计工件外形较为复杂，直接采用UG软件进行毛坯尺寸展开。首先建立中位面，然后通过分析可成形性一步式展开对工件进行展开，最后进行测量。图3-2 建立中位面图3-3 分析可成形性-一步式图3-4 展开测量经测量后，绘制出工件的展开毛坯尺寸图，如图3-5所示：图3-5 安全气囊控制器固定支架零件展开图3.2 排样设计级进模定义就是将两种或者两种以上工序通过一定的顺序进行排列，使其工件能够在一套模具之中冲裁成型，所以在级进模设计中，这种排列顺序就被称为排样图，排样图的设计对于任何冲裁模具类型都是十分重要的，排样图将会直接决定模具的效率，开发成本、模具强度以及产品的质量，如果在级进模的排样图设计时搭边值的选取不合理，比如说在选取时搭边值选取过小，会直接导致冲压模具的凸模与凸模的位置过近，过近的结果自然就会使得模具的强度不够或者是直接导致没有位置设置凸模，如果搭边值的选取过大，又将会直接的增大冲压模具的材料利用率，使得整个模具生产的成本增高，进而致使产品的利润降低，并且在我们进行设计的时候，排样图会直接反映了冲压凸模的位置以及整个模具的结构，所以我们在设计排样图的时候一定要进行严谨细致的思考。3.2.1排样原则在对排样图进行设计的时候，对所需工序的合理安排决定了一副模具的经济性以及产品的质量。在冲压模具工作的时候，每一次料带的送进就是一个送料步距，排样图排列的方式分为了直排，斜排，对排等等组合方式，特别是级进模的设计之中，排样图的设计将会直接决定了模具的质量以及精度，在排样图的设计时，不仅仅是一味的提高材料利用率，还要必须考虑到刃口的位置关系以及凸模和凹模的强度刚度问题，保证模具的安全性，否则将会直接影响产品精度和效率以及模具的寿命，因此我们在设计排样图的时候必须要遵循以下的原则：1.应注意材料的纤维方向，在设计时必须使得工件的冲裁方向一致，否则将会导致冲裁的产品断面不一致导致工件质量不佳。2.对于公差严格的工件来说，需要尽量减少工位，不然工位的繁多会直接导致误差的累积，最终导致产品的质量和精度不合格。3.在设计一些比较异形的刃口时，需要将刃口外形进行分解，分开步数进行冲裁，这样在既降低了凸凹模加工难度的同时又能够增加凸凹模的强度和安全性。4.在设计多工位的级进模时，必须设置一定数量的空工位，设置空工位的目的就是为了保证凸模有一定的位置进行摆放以及保证凹模的强度刚度，否则整体的结构过于紧凑，将会导致凹模强度不够，寿命难以保证模具大批量的生产条件。5.在设计弯曲类工件级进模排样图的时候，设计载体尤为关键，需要仔细考虑到弯曲的送进，不能够在料带弯曲的部分卡料，必须能够使料带能够在模具内顺利送进。3.2.2搭边及其作用搭边指的就是料带或者工件的相互关联的一个值，而搭边值又可以分为侧搭边值以及工件间搭边值，侧搭边值指的是工件与料带之间的距离，工件间搭边值指的是工件与工件之间的搭边值，设置搭边值的作用有很多，比如在有废料排样之中，侧搭边值与工件间搭边值都有所保证，在少废料搭边之中，工件间搭边值为0mm，虽然说少废料排样能够增加一定的材料利用率，但是因为工件与工件之间的没有存在距离，所以在连续冲裁的时候，产品的质量难以保证，当存在搭边值时，就算出现一定的偏差，对工件的质量也不会产生较大的影响，但是也不能够一味的为了保险，增大搭边值，过大的搭边值会明显降低材料整体的利用率，使得整个模具的效益降低。所以搭边值的选取也会直接决定材料的利用率，并且如果选取不当会直接影响模具的产品质量以及效益。3.2.3搭边值的确定对于搭边值的选取，首先的原则肯定是降低材料利用率，在满足模具生产工件质量的前提之下，怎么样排出最小的利用率是最关键的。但是如果搭边值的取值过小，会直接导致模具的强度刚度不够，并且会影响工件的生产质量和精度，如果搭边值的选取过大，又会增加模具的成本，导致材料利用率过高。所以在本次设计之中，在进行搭边值选取时，将会按照参考资料上的取值并结合级进模的排样送进原则，进行合理的排样，通过查表可知，本次设计选取侧搭边值为1.5mm，工件间搭边值为5mm，此种搭边值取值方式，能够在满足模具送进条件的前提之下保证了模具产品的质量和精度又同时能够将模具保证在合理的利用率范围之内。表3.2最小工艺搭边值3.2.4载体的设计在级进模的排样之中，还有一个重要的知识点即为载体的设计，载体是在级进模送进的过程中连接工件的那一部分料带，级进模的载体大致分为中间载体，双边载体，以及单边载体，所谓中间载体即为料带在工件中间进行连接，送进，双边载体即为料带在工件两边进行连接送进。根据前面对零件的排样图，设计出如图3-6所示的工序排样图，共9个工位，它的具体工序为：冲出侧刃和圆孔以及用于导正销导正的导正孔；空工位；切废料；弯曲；弯曲；弯曲；压筋；空工位；切断。图3-6 安全气囊控制器固定支架排样图3.2.5 条料的宽度与步距 （3-1）式中 ； 。 A=40+5=45mm。条料宽度 =(121+2x1.5) -0.4=124-0.4 mm因此，得出结论，本次设计中，条料的宽度为124-0.4 mm,4 安全气囊控制器固定支架连续模的工艺计算4.1 压力的计算4.1.1冲裁力的计算在模具设计时，我们需要对模具总体所需的冲压力进行计算，目的就是为了针对模具所需的冲压力选择其匹配的压力机，首先压力机的吨位必须满足条件，即大于等于模具所需总冲压力的1.3倍，其次压力机的长宽高尺寸必须大于等于模具的长宽高尺寸，这些都是我们选择压力机的最为重要的标准之一。对于复杂型工件的周长难以通过公式计算得出其周长和面积，所以我选择通过CAD软件对本次设计工件进行周长测量，经过测量，得出本次设计零件的所有包括外形和冲孔的周长总长为：将冲裁周长带入下列计算公式：1. 冲裁力的计算公式： （4.1） 2. 卸料部分力的计算： （4.2） 3.推件部分的力的计算： （4.3） 式中： 、所以本次设计的模具的冲裁部分所需总冲裁力为：表4-1 卸料力、推件力和顶出力因数4.1.2弯曲力的计算本次设计工件包括冲裁部分和弯曲部分，接下来将对模具的弯曲部分的成型弯曲力进行计算，而弯曲力的计算又可以分为u型弯曲力计算和v型弯曲力计算，计算公式分别为：1）计算公式：V形弯曲零件的计算公式为： （4.4）U形弯曲零件的计算公式为：； （4.5）式中：；2）校正弯曲力公式 （4.6）式中：3）计算本次设计的安全气囊控制器固定支架零件的弯曲力的计算为：U形弯曲的弯曲力：所选择的Q235材料的抗拉强度为：根据查表可得，通过计算可知A=1446.8；因此校正弯曲力为：自由弯曲时的弯曲力与校正弯曲力之和为：4.1.3 模具的总冲压力模具的总冲压力为模具冲裁部分的冲压力与弯曲部分的冲压力之和，即：4.2 压力中心计算模具的压力中心指的就是将模具的各部分的合力点作为中心点，需要将模具所需的各刃口求出合力，具体方法就是将各刃口列出，建立坐标系，然后分别求出各个刃口线段坐标点，并且求出各条线段的长度，最后通过公式计算的出模具的压力。压力中心的计算公式为：= （4.7） = （4.8） 取线段最左侧，然后建立坐标系，通过对每一线段的长度和坐标点带入公式，最后计算得出模具的压力中心为：图4.3 压力中心所在的位置4.3 冲压设备的选取因为模具在工作时需要装夹在压力机之上，所以在对模具所需的总冲压力进行计算得出后，紧接着就需要对压力机进行选取，压力机的选取必须要复合模具的所有条件，比如冲压力的大小，模具的高度，模具的尺寸以及模具的行程等等条件，首先模具的冲压力必须要小于等于压力机工称力的1.3倍，以保证压力机在工作的时候能够有足够的冲压力对产品进行成型。再者需要保证压力机的滑块行程在模具的行程之内，模具在工作时，需要将模具上模的模柄装夹在压力机滑块之上，如果压力机滑块的行程不够，那么将会导致模具的开模行程不够，导致模具料带不能够正常送料或者直接导致模具损坏。其次还需要保证压力机的闭合高度必须要大于模具的高度，否则会导致模具都不能够装夹在压力机上，这些都是压力机选取的最重要的条件，所以我们在选择压力机时，必须要一一校核，以满足模具的工作条件，做出合格的产品。在选取压力机的时候，必须要压力机的高度满足一下的计算公式：如果压力机的闭合高度过小，那么此模具肯定不能够装夹在压力机之上，则不满足校核，但是如果压力机的闭合高度稍高，那么在模具装夹在压力机上时，可以通过在模具下模增加垫块的方式来增加模具高度以满足压力机的高度校核。同理，如果压力机的模柄小于模具的模柄，那么模具将不能够装夹在压力机上，所以不满足校核，但是如果压力机的模柄孔尺寸大于模具的模柄，那么模具在装夹时，可以在模具模柄上增加模柄套以满足压力机的校核。通过前文的冲压力计算可知，本次设计的模具所需的中总冲压力为：，又因为在选取压力机时，压力机的工称力必须要大于模具所需总冲压力的1.3倍，所以通过计算得到选取的压力机公称力大小必须大于以下值：F=1.3*394.95=513.44KN，再结合模具的闭合高度，模柄孔以及工作台尺寸等等的条件，最终选取下列的开式双柱可倾压力机型号为：表4-2开式双柱可倾式（JC23-63型）压力机的技术参数型 号 J23-63公称力 KN630滑块行程 mm130行程次数 min-150最大封闭高度 mm280封闭高度调节量 mm80工作台尺寸前后 mm480左右 mm710模柄孔尺寸直径 mm50深度 mm804.4 冲裁间隙 在进行模具设计的时候，必须要保证板料在冲裁的时候保有一定的空隙，这个空隙就叫做冲裁间隙，正是因为冲裁间隙的存在，才能够保证模具冲裁的顺利进行。4.4.1 冲裁间隙分类冲裁间隙是模具进行冲裁时凸模与凹模之间的空隙，所以冲裁间隙的大小将会直接影响到最终设计模具产品的质量，冲裁间隙大致可以分为以下的三类：小间隙，中等间隙以及大间隙。不同的材料以及不同的运用情况都会影响模具的冲裁间隙，所以我们在设计的时候必须要结合具体的情况选择不同的冲裁间隙值。4.4.2 间隙值和确定间隙方法 冲裁间隙的取值根据不同的材料不同的运用情况以及不同的厚度都是不同的，当产品的厚度越小，材料越软的情况下，模具的冲裁间隙值就会越小，合理的间隙值能够保证产品的质量以及模具寿命。 根据本次设计工件的材料性能，以及结合厚度，查冲压手册可以得出材料的最小的凸凹模间的双面间隙为0.10mm，最大的凸凹模件的双面间隙为0.14mm。 4.5 计算刃口4.5.1计算凸、凹模刃口的尺寸安全气囊控制器固定支架零件的尺寸采用分开加工的计算方式来对零件的刃口尺寸进行详细的计算，这种计算方式需要对零件的凸凹模的刃口尺寸分别计算出详细的数值，而且为了保证凸模以及凹模间的间隙值零件刃口的公差与冲裁间隙间需要满足以下公式：通过查旬冲压手册可知，通过对零件的加工间隙校核可以知道零件的刃口能够满足+条件 落料尺寸mm 落料尺寸mm 落料尺寸mm 冲孔尺寸mm 冲孔尺寸mm 4.5.4 弯曲尺寸的计算弯曲零件的凸模以及凹模间的间隙可以通过下面的公式来进行计算：；式中： ，其值按表4-3选取。表4-3 间隙系数C值（单位mm）当工件精度要求较高时，间隙值应适当减小，可以取Z/2=t。查冲压手册板料厚度的正偏差为 由公式可得：凸、凹模工作部分尺寸主要是指弯曲件的凸、凹模的横向尺寸。下面对凸凹模的尺寸进行计算。1）弯曲件标注外形尺寸凹模尺寸为 凸模尺寸为 2) 弯曲件标注内形尺寸凸模尺寸为 凹模尺寸为 式中：；、；、，选用IT7IT9级精度，mm；。由零件图可知U形弯曲的外形尺寸为80.55mm，凹模制造公差，选用，凸模制造公差，选用。所以弯曲的凸凹模尺寸为：凹模尺寸为凸模尺寸为查标准公差表表知=0.35 模具及零件设计与选用5.1模具主要零件在模具设计之中，零部件的设计十分重要，结构合理的零部件能够在设计以及制造时节省大量的时间成本以及制造成本，并且如果大量使用标准件还能够有效的较低成本和节省时间，并且在模具设计之中，成型零部件的设计更为重要，它们是参与冲裁和成型的主要零部件，将会直接决定了产品的质量以及表面精度，所以本小节就将对模具的凸，凹模进行设计。冲压模具的凹模大致可以分为整体式凹模以及拼接式凹模，其中整体式凹模运用于外形尺寸相对简单，加工方便的情况下使用，相反，镶拼式凹模运用于外形尺寸复杂的工件，当凹模的加工难度大，制造成本高时，就需要使用到镶拼式凹模，并且为了方便后期的维修和节约成本，可以将凹模制作成镶套式结构，这样在模具凹模的凹模刃口发生了损坏时，可以直接将镶套进行更换，而不需要将整块凹模进行更换。但是分析本次的工件，该工件结构相对简单，没有复杂的外形轮廓尺寸，刃口也相对简单，加工制造的难度较低，所以权衡利弊之下本次设计模具将使用整体式凹模进行设计，如此一来，凹模的装配将简化，并且模具结构也相对简单。凹模的高度计算就是通过查表得出板料影响的系数乘以凹模刃口的最大尺寸，即为下列的公式： 为凹模刃口的最大尺寸()查表5.1选取系数表5.1 凹模系数k但是考虑到本次设计工件有弯曲工序，并且结合工件的弯曲高度，必须要保留工件的弯曲行程，所以本次凹模的高度综合考虑取值为30mm。凹模壁厚时满足设计要求;设计时凹模外形尺寸为250x500mm。凸模与模具的凸模固定板之间采用台阶固定的形式对模具的凸模进行固定。凸模与凸模固定板时间的配合方式用的是过渡配合（H7/m6或H7/n7），材料选取,热处理硬度为。图5.1 冲孔凸模示意图图5.2 切断凸模图5.3 弯曲凸模图5.4 凹模示意图5.2 模架和模座的选择模架的形式多种多样，常见的结构形式分为后侧导柱模架，中间导柱模架，四角导柱模架，对角导柱模架等等，并且通过材料的不同还分为铸铁模架和钢板模架，一般来说，钢板模架不管是性能还是寿命都会高于铸铁模架，但是价格较贵，一般适用于大型的模架以及紧密的模具。对于模架形式的分类，一般来说，后侧导柱模架可以实现前后左右皆可送料，而中间导柱模架只能实现前后送料，但是中间导柱模架因为受力平均，所以中间导柱模架的寿命会高于后侧导柱模架，所以在选择模架的时候需要权衡各自的优缺点，在本次设计中，因为设计工件的类型为级进模，并且尺寸稍大，所以为了保证模具的强度以及刚度，保证模具的工作寿命，所以在设计中采用了钢板四角导柱模架。上下模座尺寸分别为250mm500mm35MM 、250mm500mm 40MM ，材质都为HT200。图5.5 上模座示意图图5.6 下模座示意图5.3垫板的选用在模具的设计中，为了保证其价值最大化，所以需要增加强度来保证模具的工作寿命，而在凹模和凸模固定板中，因为结构复杂，所以导致强度下降，所以在凸模固定板以及凹模的部分，可以选择增加垫板以保证模具的强度。结合凹模的厚度，以及模具整体的强度刚度，最终决定设置上垫板和下垫板的厚度皆为10mm。如图5.7；5.8所示：图5.7 上模垫板图5.8 下模垫板5.4卸料机构的设计冲压模具的卸料机构通常分为刚性卸料机构以及弹性卸料机构两种，其中弹性卸料机构能够同时具有压料和卸料两个作用，但是弹性卸料机构的卸料力有限，对于较厚的工件不能够实现卸料，此时就需要使用到刚性卸料机构。通常在级进模的设计之中，弹性卸料机构是常用的结构，当模具合模时，卸料板能够在弹性装置的作用之下紧紧的压住条料，使其不能移动，从而使得模具的精度提高，能够有效地改善产品的平直度。工作原理就是上模下压的时候由卸料螺钉和弹性装置以及卸料板组成的卸料机构压紧条料，当冲裁完成之后，上模上行，弹性装置泄压，卸料板完成卸料。卸料机构如下图5.9所示：图5.9 模具卸料机构5.5定位零件的设计在级进模的设计特别是工位较多的级进模之中，为了保证条料能够在模具之中顺利送进，需要用到导料以及定位机构，通常来说，常用的导料机构包括了导料板，导料销以及导料式浮顶器等等，定位机构包括了挡料销，始用挡料销，侧刃和定位销等等，分析本次设计的模具，工位较多，所以设计使用浮生导料销对料带进行送料的同时，能够将料带从凹模上抬起，以保证不会卡料，同时使用了侧刃对模具进行定距以及粗定位，再利用了导正销进行了精定位，如此一来，该套模具的导料和定位结构十分精确，能够在工作时有效的保证产品的精度以及质量。浮升导料销如图5.10所示：图5.10 浮升导料销5.6弹性元件的选用在冲压模具的设计过程单子，模具的弹性元件一般可以选择树脂弹簧或者弹簧两种，本次的安全气囊控制器固定支架零件的设计采用弹簧做为该模具的弹性元件，共设置了12个弹簧，弹簧的高度可以通过下面的公式计算： 式中：所以模具的弹簧高度可以选择为45mm。5.7卸料板在前面对于零件进行工艺分析的时候就提到零件的卸料的方式采用弹性卸料的方式，上模下压的时候由卸料螺钉和弹性装置以及卸料板组成的卸料机构压紧条料，当冲裁完成之后，上模上行，弹性装置泄压，卸料板完成卸料。卸料板如图5.11所示：图5.11卸料板示意图6 压力机的校核6.1 压力机的压力的校核 本次设计的模具所需的中总冲压力为：，又因为在选取压力机时，压力机的工称力必须要大于模具所需总冲压力的1.3倍，所以通过计算得到选取的压力机公称力大小必须大于以下值：F=1.3x394.95=513.44KN，本次选择的压力机工称力为630KN，所以本次设计模具和压力机的工称力满足校核。6.2 压力机的滑块的行程校核压力机的欢快行程指的是模具开合模的行程距离，压力机的行程必须要大于模具的开模行程，目的就是为了模具在开模的时候能够将条料顺利的送进以及能够保证冲裁成品实现落料取件，模具工作的过程中所需要的行程S=1+7+3=11mmS=130mm,所以所选择的压力机的滑块行程校核能够符合设计的要求。6.3 压力机的行程次数 本次所选择的的压力机它的行程次数每分钟为50次，零件的加工采用的是手动的送料的方式，所以压力机的行程次数不能太大，所以所选择的行程的次数是非常合适的。6.4 滑块模柄孔尺寸 模具的模柄和压力机的模柄的安装孔一定要相互符合，如果压力机的滑块模柄孔尺寸大于模具的模柄，那么在装夹时还能够将模具模柄增加模柄套，但是如果压力机的滑块模柄孔小于模具的模柄尺寸，压力机的滑块模柄孔的尺寸为，而设计的模具的模柄的尺寸为所以模柄的尺寸也满足校核。6.5 模具的闭合高度 本次设计所选择的压力机的最大的模具厚度为Hmax=280mm 模具的高度的调节量M=80.所以模具的最小的安装高度Hmin=HmaxM=280-80=200即280-5H模200+10 所设计的模具的厚度为188mm，按照上面的公式可知所选择的模具的厚度稍低，所以在模具装夹时需要增加垫块。通过前面的各项参数的校核可知所选择的压力机是能够符合模具的生产要求的。7 模具的总体结构设计通过前几个章节的计算与设计，最后利用二维软件和三维软件整理和绘制出了模具装配图和零件图，模具的装配如图7-1所示。 图7.1装配图8总 结通过查阅相关的书籍以及结合在校期间的学习知识，首先分析该安全气囊控制器固定支架零件所需的最好的模具冲裁方案，总体来说在设计时，首先需要考虑的就是满足该种冲裁方式能否满足该工件的冲压要求，精度能否满足，其次我们需要考虑该种冲裁方式的经济性和便捷性，在同时都能够生产出满足条件的工件时，需选择经济性以及便捷性最好的方式，本次设计采用了级进模的冲裁方案，紧接着我对需要进
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