U型支架冲压工艺分析及模具设计毕业论文

1、U型支架冲压工艺分析及模具设计毕业论文目录1绪论11.1 模具行业的发展现状及市场前景 11.2 冲压工艺介绍11.3 冲压工艺的种类12工艺分析12.1 工件材料32.2 工件结构形状 32.3 工件尺寸精度43加工工艺方案确定 53.1 各类模具结构及特点比较 54确定模具总体结构方案 73.2 模具类型73.3 操作与定位方式 73.4 卸料与出件方式 73.5 模架类型与精度73.6 导向形式的确定75弯曲件尺寸、排样形式和材料利用率计算 85.1 弯曲件展开尺寸的计算 85.2 排样方式的选择85.3 搭边值的确定95.4 送料步距与条料宽度计算 95.5 计算材料的利用率 96冲裁

2、力、弯曲力、压件力、压力机的选择和压力中心的确定 116.1 冲裁力的计算 116.2 弯曲力的计算 116.3 卸料力与推件力的确定 126.3.1 卸料力126.3.2 推件力126.3.3 压力中心的确定 126.3.4 压力机的选用 137冲裁间隙的计算 158冲孔凹凸模刃口尺寸计算 168.1 凹凸模刃口尺寸的计算原则 168.2 直径为10.2mm的孔的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算 168.3 直径为8.2mm的孔的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算 178.4 第三个圆弧部分半径为8.2mm。直线部分长为12mm,宽度为8.2mm的非规则孔的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算 188.5 零件上下侧半圆

3、弧部分的凹凸模刃口尺寸的计算 188.6 零件间刃口部分的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算 189冲孔凹、凸模的设计 209.1 直径为 型0.2的圆孔的冲孔凸，凹模的设计 209.1.1 凸模的设计原则 209.1.2 凸模的结构形式 209.1.3 凹模的结构形式 219.2 直径为48.2的圆孔的凹，凸模的结构设计 219.2.1 凸模的结构设计 219.2.2 凹模的结构形式 229.3 长为12mm、圆半径为4.1mm的不规则孔的凹、凸模设计 239.3.1 凸模的结构设计 239.3.2 凹模的结构设计 249.5 半圆形孔凹，凸模的设计 259.5.1 半圆形孔凸模的设计 259.5.2

4、 凹模的结构设计 269.6 定位及排样间隙部位细 U型孔的冲裁凹凸模设计 279.6.1 凸模的结构设计 279.6.2 凹模的结构设计 2810弯曲凹、凸模的设计 3110.1 弯曲凹凸模圆角半径的计算 3110.2 凹模工作部分深度的选取 3110.3 凸模与凹模的间隙的计算 3110.4 凸、凹模工作部分尺寸的计算 3210.5 45度弯曲凸模的结构设计 3210.6 45度弯曲凹模的设计 3310.7 90度弯曲凸模的结构设计 3410.8 90度弯曲凹模设计3411主要零件的设计和选用 3611.1 模架的选择与计算 3611.1.1 上模座的选择与绘图 3711.1.2 下模座的

5、选择与绘图 3711.1.3 导柱的选用与绘制 3811.1.4 导套的选用与绘制 3911.1.5 模架的结构与装配关系如下图所示 3911.2 凸模垫板与凹模垫板的选择与计算 3911.3 凸模固定板的计算与选用 4111.4 凹模固定板的计算与绘制 4111.5 冲孔部分卸料板的设计与绘制 4211.6 弹性原件的选择4211.7 模柄的计算与绘制 4312模具的整体装配 4613模具的安装调试 4713.1 模具的安装调试4713.1.1 确定装配方法和装配顺序 4713.1.2 装配要点4714结论48参考文献49致谢51附录531绪论1.1 模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业

6、有 不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到 600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为 600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破 400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到26

7、0万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需 求也非常大，在发达国家往往占到*II具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其它各类模具约占11%。1.2 冲压工艺介绍冲压1是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离， 从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工）,合称锻压。冲压的坯料2

8、主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪 表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。冲压件3与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带 有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且 重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工4,或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加

9、工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压 工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产 成本低，一般每分钟可生产数百件。1.3 冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类5,可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是 使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在 不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合 应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对

10、冲压成品的质量影响很大6,要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高； 屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材 料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度7和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本 和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具（供小批量生产卜复合模、多工位级进模（供大量生产），以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩

11、短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品 种生产。冲压设备8除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机 为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序 控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等 工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。2工艺分析2.1 工件材料10F钢是优质碳素钢。这种钢强度不大，而塑性和韧性甚高，有良好的冲压、拉伸

12、和弯曲性能，焊接性好，可作塑性须好的零件： 管子、垫片、心部强度要求不高的渗碳和氧化零件；套筒、短轴、离合器盘。其力学性能如下：表1.1力学性能指标力学性能指标数值抗拉强度bb (MPa)>315(32)屈服强度os (MPa)>185(19)伸长率8 5(%)>33断面收缩率少()>55硬度(未热处理)W 137HB2.2 工件结构形状工件结构简单，底面有三个孔，侧弯曲面中间各有一个半圆孔，满足许用壁厚要求，所有孔可图1.1工艺分析图2.3 工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，普通冲裁完全可以满足要求。零件图中未注公差尺寸的极限偏差按GB

13、/T1804-2000中M级的规定。（冲模设计速查手册），查公差表可得各尺寸公差为（互换性与技术测量）:60/5 M 150梵12.5型 20驾30型148 芸 300 梵 84 端2：.；3加工工艺方案确定3.1各类模具结构及特点比较表3.1各类模具结构及特点比较模具种类比较 项目单工序模（无导向）（有导向）级进模复合模零件公差 等级低般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺 寸不受 限制厚 度不受 限制中 小型尺 寸厚度 较厚小零件厚度0.26mm可加工复 杂零件，如宽度极小 的异形件形状与尺寸受模 具结构与强度限制，尺 寸可以较大，厚度可达 3mm零件平面 度低般中小型件/

14、、平 直，高质量制件需较 平由于压料冲件的同时得到了较平，制件 平直度好且具有良好 的剪切断面生产效率低较 低工序间自动送 料，可以自动排除制 件，生产效率图冲件被顶到模具 工作表面上，必须手动 或机械排除，生产效率 较低安全性不安全，需采 取安全措施比较安全不安全，需采取安 全措施模具制造 工作量和成本低比 无导向 的稍高冲载简单的零件 时，比复合模低冲载较复杂零件 时，比级进模低适用场合料厚精度要 求低的小批量冲 件的生产大批量小型冲压 件的生产形状复杂，精度要 求较局，平直度要求局 的中小型制件的大批 量生产确定工艺方案就是确定冲压件的加工路线，合理的工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的

15、分析与研究比较与其经济效果，然后选择合理的工艺方案。此零件冲压包括冲孔落料、弯曲两个基本 工序，由上表可知有三种工艺方案可以选择：方案一：先冲孔，后切断、弯曲。单工序模生产。方案二：冲孔一切断、弯曲复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔一切断、弯曲级进冲压。级进模生产。结合表分析：方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要两副模具，成本高而生产效率低，难以 满足大批量生产的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚 模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低， 模具轮廓尺寸较小。方案三只需一副模具，生产效

16、率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在 冲裁简单的零件时比复合模低。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三为佳。4确定模具总体结构方案4.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案，优先采用级进冲裁模。4.2 操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模 具成本，因此采用手工送料的方式。考虑零件尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和保证零件 的精度，宜采用导料板导向，侧刃定距的定位方式。为减小料头和料尾的材料消耗和提高定距的可 靠性，采用双刃左右对称布置。4.3 卸料与出件方式考虑零件厚度较薄，采用弹性卸料的方式。

17、为了便于操作、提高生产率，冲件和废料采用由凸 模直接从凹模洞口推下的出件方式。4.4 模架类型与精度由于零件厚度薄，冲裁间隙小，又是级进模，因此采用导向平稳的中间导柱模架。考虑零件精度要求不是很高，但冲裁间隙较小，因此采用1级精度的模架。4.5 导向形式的确定方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导 柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安 装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模 柄。方案三：四导柱模架

18、。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大 或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上， 导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采 用中间导柱的导向方式，即方案二最佳。5弯曲件尺寸、排样形式和材料利用率计算5.1 弯曲件展开尺寸的计算弯曲件毛坯展开长度是根据应变中性层弯曲前后长度不变以及变形区在弯曲前后体积不变的原则来计算的。弯曲属于90。角弯曲，圆角半径r =2mm，厚度t=3mm, r =2/420.5属于圆角半径较一旬*卅江同行

19、已=90：刖*卅加八旬上卉L弯曲=n (r + x0t)/2之1.57(r + X0t)大的弯曲件，圆角，则弯曲部分的长度 弓出 '0 7'0其中x0为弯曲件中性层系数，根据表 3-1 (塑性成型工艺与模具设计)选取得x0 =0.40 ,则L弯曲1.57(2 0.4 3) = 5.024 5.02则弯曲毛坯长度为L弯曲=50 + 15 + 15+5.02乂2 = 90.04川田，而坯料的宽度为300mm。5.2 排样方式的选择方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证， 因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样因受剪切

20、条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但 材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。方案四：采用中间载体来连接各工位之间的冲裁、弯曲及切断等工作，其兼有单侧载体和双侧载体 的优点，材料利用率高。通过上述四种方案的分析比较，综合考虑模具寿命、冲件质量、材料利用率和零件结构，该冲 件的排样方式选择方案四为佳。零件的排样图如下5弯曲件尺寸、排样形式和材料利用率计算图5.1零件的排样图5.3 搭边值的确定搭边值的作用，搭边是指排样时零件与条料侧边这间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证 零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的

21、零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于 送进，并能使冲模的寿命提高。为了节约材料，应选择合理的搭边值，它一般与卸料板的形式，条 料厚度，冲压宽度 L有关。本设计采用弹性卸料方式，条料厚度t=3mm,矩形件边长L=90mm>50mm,且圆角r=2<2t=6,又其材料为低碳钢，通过查表（塑性成型工艺与模具设计），得工件间a=2.5，侧面搭边值a1=2.8，但由于本次设计的送料方式为直接送料，且条料精度可以达到零件要求，所以不需要搭边值。参照如图所示为了方便加工所设计的排样方式，则各零件间的距离为5mm。5.4 送料步距与条料宽度计算按排样图所示，本次排样选用无废料排样，则条料宽度可由

22、下式计算： B% = （D + 2a + ）,其中B为条料的宽度，D为零件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）,为90.04mm, a为侧搭边的最小值（mm）,为0, 为条料宽度的偏差（mm）,查表2-7 （塑性成 型工艺与模具设计）的& =0.8mm,则计算得B = （90.04 + 0+ 0.8）.8 = 90.86，但由 于本次设计的精度要求为1T14级，条料的精度要求不高，又零件在弯曲时会发生变形，使条料变宽，则可以直接选用宽度为 90mm的标准条料。条料在模具上每次送进的距离为送料步距，用A表示，则A = 300 +2.5 = 302.5。5.5 计算材料的利用率冲裁件的实际面积

23、与所用板料的面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标州=Si/So =(Si/LB)m100 %300 父 90.04 / 302.5 M 96.44 = 92.6 %。6冲裁力、弯曲力、压件力、压力机的选择和压力中心的确定6冲裁力、弯曲力、压件力、压力机的选择和压力中心的确定6.1 冲裁力的计算模具有俩个冲裁区，冲裁力由下式计算：F =KLt .式中F为冲裁力（N） , L为零件剪切周长（mm）, t为材料厚度（mm）为3mm, T为材料抗 剪强度（MPa）为315MPa, K为系数（考虑到模具间隙值的波动及均匀性，刃口的磨损，材料力学 性能及厚度的波动，润滑情况等因素对冲

24、裁力的值都有影响，故一般取K=1.3）。在第一个冲孔工位中，零件的剪切周长L为所冲的在底部的三个孔和侧面的俩个半的周长之和。L = L1L2L2L4=d1d2（二 d32 12） 2r4=10.2-8.28.224 2 12 5 二=51. 624=186mm则冲裁力F=1.3 186 3 315 = 228501在第二个工位中，零件的剪切周长l=96.44 ,贝”tty： F = 1.3 96.44 3 315 = 118476.5则各冲裁线长度和冲裁 力见下表所示。表6.1长度和冲裁力部位L/mmF/N第1工位186228501第2工位96.44118476.5总计346977.56.2

25、弯曲力的计算有零件图可知，该零件弯曲属于 u型弯曲，弯曲力可由下式计算 （塑性成型工艺与模具设计 22一表3-3）, F自一 0.7Kbt 0 b /（r t）,式中F为自由弯曲力，B为弯曲件宽度，B=20, t为弯曲件材料厚度，t=3mm, r为弯曲件内半径，r=2mm ,为材料抗拉强度，0 b =315MPa , K为弯曲系数，K=1.3。自由弯曲力为 F= 0.7 1.3 20 3 3 315 (2 3) = 10319.4弯曲力为 F = 10319.4 2 = 20638.86.3 卸料力与推件力的确定6.3.1 卸料力卸料装置的功用是在一次冲裁结束之后，将条料或工序件与落料凸模或冲

26、孔凸模脱离，以便进 行下一次冲裁。卸料装置可分为固定卸料装置和弹性卸料装置，卸料装置可分为固定卸料和弹性卸 料两种：刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。结构简单，卸料力大。弹性 卸料常用于冲裁厚度小于 3mm的板料，由于压料的作用，冲裁件平整。本设计零件厚度为3mm,零件精度要求不高， 所以采用弹性卸料。 其中卸料力F卸=K卸F ,式中K卸为卸料力系数（塑性成形工艺与模具设计表2-11）,查表的K卸=0.04 , F为冲裁力F=346977.5N,则 F卸=346977.5 黑 0.04 = 13880N。6.3.2 推件力F推=nK推F （塑性成型工艺与模具设计式2-89）

27、,其中n为凹模孔口中同时卡有的工件数，设h为凹模空口直璧高度，t为料厚，则n = h/t,本设计中n=1, K推为推件力系数（塑性成形工艺与模具设计表 2-11）,查表得K推=0.045,则F推=1父0.045M346977.5 = 15614N。6.3.3 压力中心的确定如下图所示，为各凸模在xoy平面上的投影，在平面上共有五个凸模，各图形的轮廓线总长为：左侧开始第一个为圆，L =10.2冗=32,第二个为直径8.2的圆，则l2 =8.2n%26,第三个为孔，l3 =8.2兀+12黑2 =50 ,在力矩的计算中上下俩个半圆可视为中心在距Y轴为45, X轴为150的一个完整的圆，则l4 =25

28、n+25+25=128.5,中间为一长方形，L5=776.2,最后也为一长方形，v liXii 1nL5=730,根据合力对某轴之力矩各分力对同轴力矩之和，可得压力中心坐标（X0, y。）为l1X1 l2X2lnXnl l ： l11 l2 lniFy0 =lR12y2lnynll121n二i一 n“ lii将值代入得:32M 31.5 + 26父 1795 + 50父 2695十 1285M150 7762M 455 730 71532 26 50 1285 7762 730913546 -二 5241743y。456.3.4压力机的选用在选用压力机时，根据本设计零件属于中小型冲压件，初步决

29、定选用开式曲柄压力机，虽然其 刚度不如闭式压力机，降低了模具寿命和冲件质量，但成本低，且有三个方向可以操作的优点，故 选择开式曲柄压力机。在压力机吨位的选择时，由于本设计采用级进模设计，所以总压力位F 二 % F弯 F卸= 118.5 20.65 13.9 = 153.05KN考虑到凹凸模刃口的磨损和模具间隙的波动等，实际公称压力需要增加 30%左右，所以实际公称压力为 F = 153.05 130% = 199KN根据公称压力，所选择的压力机型号为 JB 23-25该压力机的基本参数如下表所示表6.2压力机的基本参数公称压力行程SF滑块固定行程S滑块调节行程标准行程次数 （不小于）固定台和可

30、倾 最大闭合高度H max6mm80mmS1 =80mmS2 =10mm100 次/min250mm活动台最低位置H2活动台最高位置H2封闭高度调节量AH喉深C工作台左右尺寸L360mm180mm00mm190mm560mm工作台前后尺寸B工作台孔左右尺寸L1工作台孔前后尺寸B1工作台孔直径D立柱间距（不 小于）A360mm260mm130mm180mm260mm模柄孔尺寸 （直径M深度）工作台板厚度 t眄0 70m mm00mm7冲裁间隙的计算7冲裁间隙的计算计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需 冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿

31、命等方面的要求确定的合理间隙并不是同 一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范 围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合 理间隙Cmin,最大值称为最大合理间隙 Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设 计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸 料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之 间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的

32、寿命。较大的间 隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模 具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参 数。理论确定方法的主要根据是保证上，下裂纹重合，以获得良好的冲裁断面。理论公式为Z = 2（t- ho） tan B = 2t（1 - h0 /t）tanP，式中h0为产生裂纹时凸模压入板料的深度（mm）, t为材料的厚度（mm）, P为裂纹方向与垂直间的夹角，但由于该方法在生产中使用即 为不便，先采用查表法。通过查表（塑性成型工艺与模具设计表2-1落料，冲孔模刃口间隙）得Zmin =0.36,Zmax

33、=0.42 ,由于表中初始间隙的最小值相当于最小合理间隙数值，而初始间隙的最大值是考虑到凸模与凹模的制造公差，在初始间隙最小值的基础上增加的数值。在使用过程中，由于模具工作部 分的磨损，间隙将有所增加，因而间隙的使用最大数值（即最大合理间隙）要超过表列数值。所以 选择冲裁间隙为Z =0.4青海大学本科毕业设计说明书：U型支架冲压工艺分析及模具设计8冲孔凹凸模刃口尺寸计算8.1 凹凸模刃口尺寸的计算原则(1)保证冲出合格的零件。 根据冲裁变形规律，冲孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。因而冲孔时以凸模为基准件，落料时以凹模为基准件。基准件的尺寸应在零件的公 差范围内。冲孔时间隙取

34、在凹模上，落料时间隙取在凸模上。(2)保证模具有一定的使用寿命。(3)考虑冲模制造修理方便，降低成本。8.2 直径为10.2mm的孔的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算由于该冲裁图形为圆孔，选用凸模与凹模分别加工的加工方法。冲裁模刃口与零件尺寸及公差 分布情况如下图所示：d 口7周门/尸图8.1冲裁模刃口与零件尺寸及公差分布情况图零件孔的尺寸为 d0*，根据上述原则，首先确定基准件凸模刃口尺寸dp,再加上 Zmin便是凹模刃口尺寸。计算公式如下：青海大学本科毕业设计说明书：U型支架冲压分析及模具设计与第二步的计算过程相同dd(d(dp ZmC0 d(d XZmC0 d式中dp - dd为冲孔凸凹模刃口尺

35、寸，d为零件孔径公称尺寸，则 d = 10.2mm , 为 零件的公差，查表得（互换性与技术测量表1-24未注公差线性尺寸的极限偏差数值（ GB/T1804-2000）零件的极限偏差数值为±0.5,则零件的公差 A=1,由上一章得 Zmin = 0.36,Zmax = 0.42。6P 2为凸凹模制造公差，查表得（塑性成形工艺与模具设计表 2-3规则 形状（圆形或方形件）冲裁时凸凹模的制造公差）6。=0.020, 6d =0.020。查表得（塑性成型p工艺与模具设计表 2-4系数x）表8.1系数x选取料厚t(mm)非圆形圆形x=1x=0.75x=0.5x=0.75x=0.5工件公差4

36、/mm1<0.160.170.35>0.36<0.16>0.1612<0.200.210.41>0.42<0.20>0.2024<0.240.250.49>0.50<0.24>0.244<0.300.310.59>0.60<0.30>0.30计算得x=0.5将以上数值代入，得dp = (10.2 0.5。嬴= 10.700.02dd = (10.7 0.36)o0.02 T 1.0600.028.3 直径为8.2mm的孔的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算dp 二(8.2 0.5 1)00.02 二 8.70

37、0.02dd = (8.7 0.36)o0.02 = 9.0600.028.4 第三个圆弧部分半径为8.2mm。直线部分长为12mm,宽度为8.2mm的非规则孔的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算与第二步计算相同dp )(8.2 0.5 1)00.028.700,02dd = (8.7 0.36)o0.02. 9.0600.02lp(12 0.5 匹二12.50 - 0.02ld (12.5 0.36)00.02 12.86在凸模上圆弧部分的直径为8.7mm ,直线部分长度为12.5mm,宽度为8.7mm ,在凹模上圆弧部分的直径为9.06mm,直线部分长度为12.86mm,宽度为9.06mm。8.5

38、零件上下侧半圆弧部分的凹凸模刃口尺寸的计算与第二步的计算相同dp二(12.5 0,5 1)00.02=130 -0.02dd = (13 0.36)o0.02 = 13,3600.028.6 零件间刃口部分的冲裁凹凸模刃口尺寸的计算8冲孔凹凸模刃口尺寸计算lp= (20 0.5 1)00.02 二 20.500.021d = (20.5 0.36)o0.0220.860.02 0bp = (5 0.5 1)00.025.50-0.02bd = (5.5 0.36)o0.025.860.02 09冲孔凹、凸模的设计9冲孔凹、凸模的设计9.1 直径为50.2的圆孔的冲孔凸，凹模的设计9.1.1 凸

39、模的设计原则为了保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都须满足如下三个原则：精确定位凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的移位,否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时造成啃模。防止拔出回程时，卸料力对凸模产生拉深作用。凸模的结构应能防止凸模从固定板中拔出。防止转动9.1.2 凸模的结构形式由于本次冲孔为直径为 10.2mm的标准圆孔，所以选用国家标准的凸模结构（冷冲模凸，凹模B型圆凸模GB2863 .2 81）,但由于凸模固定板的厚度为60mm,则对凸模的非工作部分延长，如下图9.1所示5itii i珏oom图9.1凸模的结构形式直径d = 1 0

40、.2mm,高度L = 87.5 m m ,材料为T 1 0 A , h为 FI型的B型圆凸模圆凸模8口10.2父87.5 GB 2863 .2 - 8 1 T1OA。9.1.3 凹模的结构形式由于本次冲孔为直径为 10.2mm的标准圆孔，所以选用国家标准的凹模结构（ 冷冲模凸，凹模 圆凹模GB2668.4 81）,但由于凹模固定板的厚度为50mm,则对凹模的非工作部分延长，如下图9.2所示： E IV75mnn70mm 5mm图9.2凹模的结构形式孔径d =11.06mm,刃壁高度h=8mm ,高度H =75mm ,材料为T 1 0 A的A型圆凹模:凹模 A11.06 8 75 GB 2863

41、.4 81 *T10A9.2 直径为*8.2的圆孔的凹，凸模的结构设计9.2.1 凸模的结构设计由于本次冲孔为直径为 8.2mm的标准圆孔，所以选用国家标准的凸模结构 （冷冲模凸，凹模 B 型圆凸模GB 2863 .2 81），但由于凸模固定板的厚度为60mm ,则对凸模的非工作部分延长，如下9.3所示55mm275mm图9.3凸模的结构设计直径d = 8. 2 mm,高度L = 87.5 m m ,材料为T 10A, h为IT型的B型圆凸模圆凸模 BLI8.2M87.5 GB 2863.2 81 T10A9.2.2 凹模的结构形式由于本次冲孔为直径为8.2mm的标准圆孔，所以选用国家标准的凹

42、模结构（冷冲模凸，凹模圆凹模GB2668.4 81）,但由于凹模固定板的厚度为50mm,则对凹模的非工作部分延长，如下图9.4所示图9.4凹模的结构形式9.3 长为12mm、圆半径为4.1mm的不规则孔的凹、凸模设计9.3.1 凸模的结构设计根据以上凹凸模的计算结果，由于上两孔为标准圆孔，选用的为标准件。在设计该腰型孔的凹凸模时，由于本次设计为级进模设计，所以设计的凸模的长度也选择为87.5mm,由以上计算知凸模刃口尺寸为dp =8.7 , 1P =12.5,则设计的凸模形式如下图 9.5所示：图9.5凸模的结构设计凸模强度的校核如下：该凸模采用的材料为 T10A钢，该钢的力学性能如下硬度：退

43、火197HB,淬火62HRC,许用压应力为 1600MPa则根据校核公式二 p = F/A -式中0P为凸模承受的压应力，F为冲裁力，A为最小截面积， &p为凸模材料的许用压应力。则 p = 199000N/164= 1213MPa£ 1600MPa P所以该凸模的强度是符合要求的。9.3.2 凹模的结构设计由于本次设计为级进模设计，为了统一装配期间，选用与标准圆孔相同的凹模刃口形式，根据 表2-18 (塑性成型工艺与模具设计)选择凹模孔口的主要尺寸。表2-18凹模孔口主要参数材料厚度t/mm主要参数aPh<0.5152>40.51>5>1.5 2&g

44、t;6>2.5 6>8>6则由上表可得凹模的刃口高度为8mm,斜度为15.根据计算公式凹模高H - Kb凹模壁厚 c=(1.52)H式中b为冲压件的最大外形尺寸，计算的 b=n乂8.7+12+12 = 51 ,K为系数，考虑板材厚度的影响，查表 2-19得K =0.35表2-19系数K值b/mm料厚t/mm0.5123>3< 500.30.350.420.50.6之 501000.20.220.280.350.42之100 2000.150.180.20.240.3> 2000.10.120.150.180.22则代入公式得：H=18,C=27,由于这为哥系

45、数的最小值，则为了与标准件配合， 取H=30,C=27.但由于凹模固定板的厚度为50mm则对凹模的非工作部分延长，则H=75mm则设计的凹模如下:57 mmq6mrr4724.57r图9.6凹模的结构设计9.5 半圆形孔凹，凸模的设计9.5.1 半圆形孔凸模的设计半圆形孔与腰型孔都是不规则孔，所以半圆形孔凸模的设计参照腰型孔的设计，手下根据标准件的设计，为了统一装配，选择设计形式为圆凸模形式，所以该冲孔圆凸模的刃口尺寸为13mm,总长度为87.5mm,各部分尺寸如图上标注所示，尽量选择与标准件相同。凸模的设计形式如下：X；2dmm54 mmti6mm4rr图9.7半圆形孔凸模的设计该凸模强度的

46、校核如下：该凸模采用白材料为 T10A钢，该钢的力学性能如下硬度：退火197HB,淬火62HRC,许用压应力为 1600MPa则根据校核公式二二F / A-1pp式中bp为凸模承受的压应力，F为冲裁力，A为最小截面积， &p】为凸模材料的许用压应力。则: 0 =199000N/245 = 812MPa - 1600MPa p所以该凸模的强度是符合要求的。9.5.2 凹模的结构设计由于本次设计为级进模设计，为了统一装配期间，选用与标准圆孔相同的凹模刃口形式，根据表2-18 （塑性成型工艺与模具设计）选择凹模孔口的主要尺寸为高度为8mm,斜度为15。根据计算公式凹模高H = Kb凹模壁厚c

47、=(1.52)H式中b为冲压件的最大外形尺寸，计算的 b=nx12.5 + 25=64,K为系数，考虑板材厚度的影响，查表 2-19得K = 0.35则代入公式得：H=22,C=33,由于这为哥系数的最小值，则为了与标准件配合， 取H=30,C=33.但由于凹模固定板的厚度为50mm,则对凹模的非工作部分延长，则 H=75mm ,但由于装配距离较近，所以选择适当的减少非受力面的厚度以便于装配凹模。则凹模的结构如下：23,64mmUm 一 UUL 三 EWNC.j 4? 4 mm7UmmEJJZCK图9.8凹模的结构设计9.6 定位及排样间隙部位细U型孔的冲裁凹凸模设计9.6.1 凸模的结构设计

48、在排样图上，每两个零件间应在第一工位冲裁出宽为5mm,长为20mm的俩个对称的切口用于定位和后续加工。根据凸模的设计方案，选用直柱型凸模，为了和以上选用的标准凸模配合，所以该冲孔圆凸模的刃口尺寸为长20.86mm,宽5.86mm ,总长度为87.5mm,各部分尺寸如图上标注所示，尽量选择与标准件相同。由于该凸模还有定位的作用，所以凸模的设计形式如下:EE927.8627.5mm6mm0054mm,86m图9.9凸模的结构设计该凸模强度的校核如下:该凸模采用白材料为 T10A钢，该钢的力学性能如下硬度：退火197HB,淬火62HRC,许用压应力为 1600MPa则根据校核公式p式中。p为凸模承受

49、的压应力，F为冲裁力，A为最小截面积， Lp】为凸模材料的许用压应力。则 ° = 199000N /138= 1442MPa 三 1600MPa p所以该凸模的强度是符合要求的。9.6.2 凹模的结构设计由于本次设计为级进模设计，为了统一装配期间，选用与标准圆孔相同的凹模刃口形式，根据表2-18 (塑性成型工艺与模具设计)选择凹模孔口的主要尺寸为高度为8mm,斜度为30.根据计算公式凹模高H =Kb凹模壁厚c =(1.5 2)H式中b为冲压件的最大外形尺寸，计算的b =5+5+ 20 +20 = 50mm,K为系数，考虑板材厚度的影响，查表 2-19得K = 0.35则代入公式得：H

50、=17.5, C=26.25,由于这为哥系数的最小值，则为了与标准件配合， 取H=30 ,C=26.25.由于切口凸模的设计形式， 切口凹模应与切口凸模配合。但由于凹模固定板的厚度为50mm ,则对凹模的非工作部分延长，则H=75mm ,同时为了装配合理，使凸模的非受力部分的厚度减少，同时为了使凸模的强度足够，则将凸模设计成两个凸模和在一起的结构。则凹模的结构如下：2086m m90mm2 服 6mplbcnl.slarrl图9.10凹模的结构设计青海大学本科毕业设计说明书：U型支架冲压工艺分析及模具设计10弯曲凹、凸模的设计10弯曲凹、凸模的设计10.1 弯曲凹凸模圆角半径的计算查表4-4各

51、种金属板材在不同状态下的最小弯曲半径（冲压设计速查手册）得rmin =0.4t ,本次设计的板材厚度t=3mm ,则最小弯曲半径rmin = 1.2mmo则最小相对弯曲半径 rmin /1 =0.4mm ,而本次实验的最小弯曲半径为r/t =2/3电0.67 ,所以弯曲件的较小但大于材料允许的最小弯曲半径，所以凸模的圆角半径应等于弯曲件内侧的圆角半径，所以r凸=2mmo凹模圆角半径的大小对弯曲力和工件质量均有影响。凹模的圆角半径过小，弯曲时坯料进入凹 模的阻力增大，工件表面容易产生捺伤甚至出现压痕；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该一致。

52、生产时凹模的圆角半径可根据板材的厚度t来选取，本设计的板材厚度为 3mm,所以r凹=2t = 6mm。10.2 凹模工作部分深度的选取凹模工作部分的深度要适当。若深度较小，则工件两端的自由部分较长，弯曲零件回弹大，不 平直；若深度过大，则浪费模具材料，而且压力机需要较大的行程。本次设计的弯曲件边长较长，对平直度的要求不高，则根据表4-31选用45度弯曲时凹模的工作部分深度L。=2590度弯曲时凹模工作部分深度Lo=25mm10.3 凸模与凹模的间隙的计算对于u型弯曲件，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的影 响。间隙值过小，需要的弯曲力大，而且会使零件的边部壁厚减薄

53、，同时会降低凹模的使用寿命； 间隙值过大，弯曲件的回弹增加，工作的精度难以保证。凸模与凹模之间的单边间隙值可按下式计 算：Z =京 Ct = t 二 Ct式中Z为弯曲凸模与凹模之间的单边间隙值， t为材料厚度的基本尺寸，为 3mm, c为间隙系 数，查表4-32 U型件弯曲模的间隙系数得 c=0.08, 为材料厚度的上极限偏差，查表 2-26普通碳 素结构钢冷轧钢带的规格，得厚度为 3mm的板材的上极限偏差为 0,下极限偏差为0.16.将以上数值代入公式得Z = 3 0 0.08 3 = 3.24mm10.4 凸、凹模工作部分尺寸的计算45度弯曲时在外形尺寸标注时L凹=(L-0.25M0.02 = (60 +14.15+ 14.15-0.25父 0.8)0.