轴架冲压工艺及模具设计说明书

本科生毕业设计（论文）（2022届）轴架冲压工艺及模具设计轴架冲压工艺及模具设计机械设计制造及其自动化专业1801班周萌指导老师顾勇摘要：本次设计的工件是轴架，首先分析产品的工艺性能，按照拿到的毕业设计轴架工件图，从加工的角度对于工件进行工艺分析，基于对尺寸的大小，所用精度的高低，原材料的选择方面的分析得出对于厚度1.5mm，Q235的材料，精度IT14等级，有落料冲孔压筋和弯曲四个工序的工件进行冲压冲裁和成形的合理性。接着分析冲裁方案，通过对结构方案的分析对比确定是通过多个工位同时生产的落料冲孔压筋复合模和弯曲单工序模，尽可能做到所生产的工件用比较简单的模具，比较少的工序，生产费用适中，加工效率较高的情况下，获得保质保量的零件。然后进行相关工件的冲裁工艺计算和压力机的选择，然后对一些主要的零件进行计算与设计，个工件在设计的过程中，需要结合工件进行相关计算，设计的模具才会更加合理。排样以及利用率的计算，这部分主要知道生产工件时候所用板料的利用率。第二是刃口尺寸的计算，相对简单，只需要确定好加工方法后，带入所选方法的公式即可。第三是关于冲压力计算，冲压设备的选择。最后进行图纸的绘制完成整个装备图和零件图的绘制，并将这些过程写成说明书。关键词：钣金件；复合模；弯曲模；模具设计DesignOfStampingDieForReverseSupportMechanicaldesignandmanufacturingandautomationprofessional1801classZhouMengInstructor:GuYongAbstract：Theworkpieceofthisdesignistheaxleframe,thefirstanalysisoftheprocessperformanceoftheproduct,accordingtothegraduationdesignoftheaxleframeworkpiecediagramobtained,fromtheperspectiveofprocessingfortheworkpieceprocessanalysis,basedonthesizeofthesize,thelevelofprecisionused,theselectionofrawmaterialsanalysisforthethicknessof1.5mm,Q235Material,accuracyIT14grade,blankingpunchingribsandbendingoftheworkpieceforstampingandformingrationality.Thentheblankingschemeisanalyzed,andthroughtheanalysisandcomparisonofthestructuralscheme,itisdeterminedthattheblankpunchingribcompositedieandthebendingsingle-processdieareproducedsimultaneouslybymultiplestationsAsfaraspossible,theworkpiecesproducedarerelativelysimplemolds,relativelyfewprocesses,moderateproductioncosts,andhighprocessingefficiency,andpartswithqualityandquantityareobtained.Thentheblankingprocesscalculationoftherelevantworkpieceandtheselectionofthepressarecarriedout,andthensomeofthemainpartsarecalculatedanddesignedIntheprocessofdesigningaworkpiece,itisnecessarytocombinetheworkpieceforrelevantcalculations,andthedesignedmoldwillbemorereasonable.Thecalculationofthelayoutandutilizationrate,whichmainlyknowstheutilizationrateofthesheetmetalusedintheproductionoftheworkpiece.Thesecondisthecalculationofthesizeoftheedge,whichisrelativelysimple,andonlyneedstodeterminetheprocessingmethodandbringintheformulaoftheselectedmethod.Thethirdisaboutthecalculationofthepunchingforce,theselectionofstampingequipment.Finally,thedrawingofthedrawingcompletesthedrawingoftheentireequipmentdrawingandthepartdrawing,andtheseprocessesarewrittenintotheinstructionmanual.Keywords:Sheet；Compoundpunchingdie；Process；Diedesign目录1引言 V轴架冲压工艺及模具设计机械设计制造及其自动化专业1801班周萌指导教师顾勇1引言1.1研究背景模具有“工业之母”的称号，这也奠定了它是国民经济基础的地位。现在的工业领域发展对于整个经济的作用是非常明显的，而且现在的工业生产在发展过程中的速度是非常快的，而整个工业生产过程中有一个非常重要的点，就是模具生产，而模具生产本身对于整个工业生产的意义也是非常重大的。整个模具在设计发展过程中，整体的效果是比较好的，而且现在对于冲压加工的需求变得越来越大，像一些电子类产品或者是一些机械来的产品都是有很大一部分需要通过冲压加工的方式来完成加工的，而这种加工的方式现在已经成为了非常重要。在时代不断发展的今天，整体的人民生活水平提高是非常明显的，而且现在对于产品的需求也不单单是局限在是否能够使用的这个层面上，除了确保能够正常使用之外，还有了外观上的需求，这些需求的出现，其实也对企业本身的产业布局提出了新的要求，想要在这种环境下实现自身竞争力的提升，就需要转变自身的生产观念，同时提高自身的生产水平，在技术提升的同时降低自身的生产成本。整个冲压模具的发展，基本上是从这个世纪初开始的，在这二十多年的时间里，发展的速度非常快，对比之前的技术，已经不可同日而语，其中提升最大的部分就是整个精度方面，在这部分的提升过程中，最为关键的是一些特殊工艺的应用，比方像激光切割技术的适应，还有电磁成型技术的使用等等，从生产的效率上来看，现在的效率提升也是非常明显的，除了能够实现平面加工过程之外，最为关键的还是可以在曲面上完成加工的过程，现在的材料冲裁，已经可以完成25mm参数的材料精密加工的过程了，而且对于一些强度比较高的材料，也能够通过冲压加工的方式来完成加工的过程了1.2研究现状最近这些年来，随着中国国力的提升，我国已经成为在世界各国中都有名的模具制造大国和贸易大国。模具和很多产业与都有着很高的关联性，这使得下游市场的发展也可以反哺我国模具行业的发展。我国制造行业的基数很大，进一步驱动制造业的产业升级，这对于模具的增长来说也是个机遇。从中商产业研究院发布的数据来看，2016年的时候我国就有273.07亿元的模具市场规模。2017年为2936.66亿元，20218年为3035亿元，2019年更是达到了3118.95亿元的规模，从这些数据能得到2016-2019的模具规模总体是上涨趋势的。这几年由于受全球疫情的影响，2020的模具市场规模比往年有所回落，不过规模也达到了2766.21亿元，2021年又再次会涨到达3028.33亿元。从国家统计局发布的数据来看，在模具行业总产值发现，产值达到1367亿元的是2010年产出的，1680亿元是2011年达到的，1845亿元为2012年上涨达到的，1789亿元是2013年所产出，从数据上可以看出对比2012是有所降低的。次年继续保持上涨态势到达1995亿元，实现同比增长11.5%的佳绩。从2015年到2019年总体上涨。2015年为2200亿元，2016年为2400亿元，2017年为2509亿元，2018年为2738亿元，同比增长10.9%，2019年为2900亿元。同比增长4.2%。从国家统计局发布的模具行业销售收入额来看。22016年为2603亿元，2017年为2663亿元，2018为2555亿元，2019年为2608亿元，2001年为2408亿元，除了2018年和2020年有小幅度下降，其他都是增长的态势。1.3研究内容本论文设计是对轴架进行模具设计，通过对制件的材料，结构，尺寸精度分析。本制件选用材料Q235钢。轴架总体左右对称，厚度为1.5mm,有落料冲孔弯曲等工序。本论文从凹模开始设计，选择模架，设计凸模，再算其他板料等模具零件尺寸。冲模的设计步骤和方法大致分为四个大的部分，其中每个大的部分又可以细分为几个小的模块，从整个的思路来梳理整个模具的大致模块，从每个模块的具体内容来实现对整个设计的具体安排。第一的大的部分就是需要明确任务要求，收集相关的的资料。这一部分主要是设计开始前的准备工作，通过自己的设计题目与自己所学的知识产生连接，明确自己的设计所需的大概又哪些专业知识后，对这些方向的知识进行重新的总结，以及查找更多相关的知识作为补充。第二个大的部分是对工件进行多个方面的分析以及进行方案的制定。这一部分主要分为两个步骤。第一进行工件分析，主要分析工件的技术要求，结构的工艺性如何，它们是否适合通过冲压的方式来实现对与工件的制作。第二个步骤是在上一个分析的基础上，进一步对工序方面进行深入研究，通过工序之间的安排，组合，拆分等方式列举方案，再从各个方案的不同方面进行分析对比。来确定一个最合适的方案。这一部分是整个模具设计的基础。第三个大的部分为工件涉及的相关计算。一个工件在设计的过程中，需要结合工件进行相关计算，设计的模具才会更加合理。一般来说主要又三个方面的计算，第一个方面是排样以及利用率的计算，这部分主要知道生产工件时候所用板料的利用率。第二个方面是刃口尺寸的计算，相对简单，只需要确定好加工方法后，带入所选方法的公式即可。第三个大的方面是关于冲压力计算，冲压中心的确定，冲压设备的选择。结合工件的排样图和模具的结构计算冲压力；结合所计算的冲压力和模具大概的高度得出压力设备；利用软件测量或者解析法以及经验规则等方式确定模具压力中心。第四个大的部分为设计模具的结构。这一部分设计模具零件设计。核心零件中重点内容为凹模的计算和凸模的结构设计，其他板料可以结合和凹模类推计算。从整体上面把握装配图，从细节上绘制零件图，最终编写技术文件。2产品工艺分析和计算本次设计的钣金件属于常见的五金件，生产纲领是大批量；其中产品的材料：Q235；所用板料的厚度：1.5mm。图2-SEQ图\*ARABIC\s11轴架2.1材料分析表2-1材料抗剪性能由上表可知：该材料的抗剪强度以及抗拉强度是比较适中的，屈服点属于比较常见的，通过伸长率可以看出工件材料的变形性能比较好，这样的性能比较适合采用冷冲的方式来进行生产，因此通过材料的综合性能进行分析，该钣金件适合采用冲压的方式进行生产。2.2结构分析1.工件结构简单，不存在凹槽，有一处落料和冲孔和压筋，还有一处U形弯曲。满足冲裁要求。2.由表可知，厚度1.5mm，孔为椭圆形，最大外形轮廓尺寸为168mm尺寸的公差属于一般公差要求，可通过普通冲裁冲出。3.由表所知，冲孔的尺寸宽度12mm半径6.5mm的椭圆，孔边距最小尺寸为4.5mm。均满足冲裁要求，可以采用复合模冲裁，具有良好的冲裁工艺性。表2-SEQ表格\*ARABIC\s12冲裁件外形所能达到的经济精度表2-SEQ表格\*ARABIC\s13孔中心与边缘距离尺寸公差材料厚度t孔中心与边缘距离尺寸≤5050～120≤2±0.5±0.62～4±0.6±0.7≥4±0.7±0.82.3尺寸精度分析工件的公差等级是根据工件的实际情况，如果工件上有公差或者公差等级标志，按照工件上显示的公差进行计算，如果没有公差，则按照惯例进行处理，工件的外形轮廓和不规则的孔尺寸按照IT14的公差等级进行处理，工件的内形圆孔按照IT12的公差等级处理。属于外形尺寸的有：168−10、22属于冲孔尺寸的有：∅60+0.1212属于距离尺寸的有：150±1、表2-SEQ表格\*ARABIC\s14部分标准公差值（GB/T1800.3—1998）(mm)2.4工艺方案制定通过前一章的工艺分析和结构分析，我们可以知道该钣金件有三个冲压过程，即落料冲孔和弯曲。按照常规方案，落料和冲孔两道工序可以通过三种不同的工艺方案来完成。方案一：单工序模，单工序模是冲压模型的基础方案，零件均可采用单工序模完成。用单工序模设计的话，工件包含多少个工序，就需要多少套单工序模来制作，钣金件具有落料冲孔压筋和弯曲4个工序，所以采用落料模和冲孔模和压筋模以级弯曲模来进行生产。方案二：采用复合模。一次实现落料、冲孔、压筋的的工序，这三个工序进行复合，用一套复合模在同一个工位同时生产出来。弯曲有使用弯曲模单工序。这样，只需设计两个模具，即可满足大批量生产。方案3：可以使用级进模。级进模也可以说是连续模。总体而言，该方案能满足连续模的生产要求。钣金件有三个过程：冲孔、落料和弯曲。可设计冲孔、落料、弯筋级进模。首先冲孔，然后落料，最后弯曲，以便连续生产。方案一：采用单工序模具。顾名思义，一个模具只完成一个单一的工序，该钣金件有两个方案落料和冲孔，所以就需要4个单工序模，这样一来，模具设计成本增加，两个模具的操作不利于快速自动化生产。方案二：采用复合模。复合模一般在一个工位上完成多个工序，所以复合模像单工序一样只有一个工位，但这个工位可以完成多个工序。在本次设计中，有落料和冲孔两个工序，所以复合模是落料、冲压和压筋复合模。最后，有一个弯曲工序做一个单工序的弯曲模。这样，只需设计两个模具，大大提高了模具的工作效率，而且由于只有一个工位，工件生产的精度很容易得到保证。方案3：使用级进模，它与复合模和单工序不同，它至少有两个或更多的工位。每个工位完成一个工序，为了需要有时候会采用空工位，这样的一个模具也可以实现多个工序。因此，级进模可以实现大量生产，但由于多个工件完成工件的生产，精度不高，采用复合模生产工件的精度不高。通过以上分析，与钣金的生产需求相比，工件采用大批量生产，同时要保证其精度。因此，采用复合模的方案更为合适。本次设计采用方案二复合模。2.5冲裁排样设计和计算在生产钣金零件时，它们是用长材料冲裁而成的，因此我们需要设计长板材布局，这通常被称为布局图。排样图的设计肯定会牵涉到工艺废料的设计，一般根据工艺废料的多少，会分成三个排样方案：第一种方案：工艺废料设计在工件侧面和工件侧面，这个方案成为有废料的排样方式。该方案设计完成后，围绕钣金件的四周设计工艺废料。这样，冲裁的产品的所有尺寸都由设计的模具完成，因此可以确保高精度。然而，也有一个缺点，即有大量的工艺废料，材料利用率会较低。图STYLEREF1\s2-2有废料排样方案二：采用部分废料的排样方式。该排样方案一般只设计侧面的工艺废料，不设计工件之间的废料。这样，工件的宽度大小就会受到定位误差的影响。因此，尽管工件的销量增加，但此时的精度将降低。图STYLEREF1\s2-3少废料排样方案三：直接不设计废料，这样通常适合矩形件方面类似规则形状的钣金件，这样设计的时候直接不设计工艺废料，该工件的精度完全靠排样以及送料的定位，所以会使模具的精度和寿命会有所降低，不过这种排样也具有它独有的优点，就是材料利用率可以达到最高。图STYLEREF1\s2-4无废料排样本次设计对工件的精度有一定的要求，所以采用了最常用的排样方法，采用方案一中带废料的排样方法。2.5.1搭边值的确定所谓的搭边其实就是在条料上除掉需要加工的部分之外，剩下的那些多余的材料，这部分的搭边包括有工件之间的搭边，还有两侧部分的搭边，这也是在整个设计中需要进行考虑的点，也是设计重点，一般可以通过查询工具书的表格得到。a=1.8mm、侧面a=2mm。表STYLEREF1\s2-5搭边值材料厚度圆件及r>2t的圆角矩形件边长L≤50mm矩形件边长L>50mm或圆角r≤2taa1aa1aa1≤0.250.25～0.50.5～0.80.8～1.21.2～1.61.6～2.02.0～2.52.5～3.03.0～3.51.81.21.00.81.01.21.51.82.22.01.51.21.01.21.51.82.22.52.21.81.51.21.51.82.02.22.52.52.01.81.51.82.52.22.52.82.82.21.81.51.82.02.22.52.83.02.52.01.82.02.22.52.83.22.5.2材料利用率的计算因此条料宽度为：B−∆0=(D+2a+c)−∆0（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s11）式中：B—条料的宽度；D—最大长度外形尺寸；a—侧搭边最小值；△—条料宽度的单行偏差；C—侧面搭边补偿值；B条料的步矩：S=L+b（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s12）式中S—冲裁步距；L—长度的最大值；b—沿送进方向的搭边值S=L+b=材料利用率定义为：η=ABS×100%（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s13）式中：η—利用率；A—一个步距内冲裁件的实际面积；B—条料宽度；S—步距；η表STYLEREF1\s2-6剪料公差及条料与导料板之间隙mm2.6复合模冲压力的计算2.6.1总冲裁力的计算一般可按下公式计算：F=1.3Ltτ（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s14）式中F—一冲裁力（kN）；L—冲裁件的周长（mm）；t——材料厚度（mm）；τ——材料抗剪强度（MPa）（1）落料力计算：钣金件厚度为t=1.5mm；材料Q235的抗剪强度（MPa），τ=300MPa。零件图落料轮廓长度可以通过cad测量来获取：L=376.6mm。带入数据可得：F（2）冲孔力的计算：钣金件厚度为t=1.5mm；材料Q235的抗剪强度（MPa），τ=300MPa。零件图冲孔轮廓长度可以通过cad测量来获取：L=64.84mm带入数据可得：F（3）压筋力的计算：钣金件厚度为t=1.5mm；材料Q235的抗剪强度（MPa），τ=300MPa。零件图冲孔轮廓长度可以通过cad测量来获取：L=37.05mm带入数据可得：F2.6.2卸料力、推件力的计算卸料力：F卸=K卸F=0.045×220.3≈9.91KN（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s15推件力：F推=nK推F=5×0.055×37.93≈10.43KN（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s16式中F—冲裁力；n—卡在凹模洞口中的工件或者废料的数量（mm）；t——材料厚度（mm）；K卸表STYLEREF1\s2-7卸料力、推件力和顶件力系数mm2.6.3总冲压力的计算总的冲压力：F总=F落+F冲+F推+F卸2.7弯曲模冲压力的计算2.7.1总冲裁力的计算一般可按下公式计算：F弯=0.7KBt2σbr+t（STYLEREF1\s2式中：F弯B——弯曲件的宽度；K——安全系数，一般取K=1.3；σbr——弯曲件的弯曲半径，mmt——弯曲件材料厚度2.7.2弯曲力计算钣金件厚度为t=1.5mm；材料Q235的抗拉强度（MPa），τ=450MPa。零件图弯曲宽度B=22mm。带入数据可得：F弯2.7.3校正弯曲力的计算：V形弯曲件和U形弯曲件均按下式:F正=qA（STYLEREF1\s2SEQ公式\*ARABIC\s19）式中：F正q——校正部分垂直投影面积(mm)，1540；A——为单位面积上的校正力(Mpa)，取30。根据上式得F2.7.4弯曲冲压总力F2.8初选压力机只有达到以下几个因素才能得出比较符合的压力机第一，压力机公称压力≥总冲压力的1.3倍第二，压力机形成大小>所加工件高度的2倍第三，工作台面尺寸不能<冲模平面尺寸，并且还需又所余量才可第四，最大闭合高度-5mm并且不能<模具闭合高度，最小闭合高度+10mm厚度<模具的闭合高度才符合。复合模计算得总冲压力是300.24KN，模具总高度为266mm。所以只能通过冲压力对压力机进行初步的选择。初步选择的压力机的型号为：J23-100。弯曲模计算的总压力为51.99KN，模具总高度为250mm。初步选择的压力机的型号为：J23-25。具体参数如下表所示：表STYLEREF1\s2-8压力机参数mm2.9模具类型确定采用倒装复合模和弯曲单工序。2.10送料方式确定导料零件主要在模具中发挥者导正材料的送进方向的作用，不是特别重要但却不可或缺。导料零件一般有下面三种。导料板特点是可根据板料和排样自行设计，经常出现在工序较多比较复杂工件的级进模上面。导料销特点是常选用标准件和挡料销经常搭配使用，经常出现在复合模具上面。浮顶导料销一般出现在带有弯曲的级进模上面，对比前两种这种不太常用。结合工件特点和方案选择，选择导料销是比较合适的,复合模采用人工前后送料方式，弯曲模采用人工送料。2.11定位方式选择挡料销主工作进程在模具中主要表现为要起到抵住板料的搭边或者工件的轮廓上，通过限定板料送进距离，起到定位的作用.另外一种大的定位方式是侧刃定位，和挡料销起到的作用是一样的，优点为定位准确。缺点是在排样的时候多出侧刃会境地材料的利用率，增加冲裁力。一般不可以采用挡料销或者挡料销不太合适的时候就用这种定位方式和比较薄的工件。钣金件采用倒置复合模方案。倒置复合模一般不适合使用导料板，因此设计和成形时使用导料销引导材料，使用固定距离定位的挡料销。为便于设计，挡料销和导料销结构可以考虑相同的结构。弯曲模采用外形定位方式。2.12确定卸料和出件方式根据卸料的不同，有刚性和弹性两种卸料方式。其中刚性卸料比较适合厚度较大的工件。或者简单的拉伸和弯曲模。比较安全可靠，但操作不太方便。弹性卸料，空间比较大，操作上面避免了刚性卸料的缺点，有一定的压料作用，但也有着结构复杂的缺点。适合卸料力较小的工件。本次工件厚度较薄，复合模采用弹性卸料。弯曲模采用刚性卸料。对于复合模来说，工件都是从卸料板和凹模之间出件的，该钣金件采用的是倒装复合模的方案，所以工件冲裁完成之后，工件留着上模凹模的型孔里面，冲裁完成之后，上模回程的时候，依靠推件结构将工件推出，冲孔的废料在冲裁的过程中通过下模的孔直接漏出去。被推的工件位于凹模和卸料板之间。此时，可通过机械手或专用吸盘或吹风等辅助工具取出冲裁完成的钣金件。弯曲模采用下出件方式。2.13导向方式选择方案一：对角导柱模架，从俯视图看那导柱在对角位置。导向准确，运动平稳，适合精度高的的工件。适合上下左右送料。方案二：后侧导柱模架。从俯视图上看，导柱在后面，前后左右都可以送料，是比较常用的模架，但不适合大型工件使用。方案三：中间导柱模架，从俯视图上看，导柱在中间。不可以左右送料，运动平稳，导向准确。方案四：模架的工作区域是圆形的，这种我们称之为圆形导柱模架，主要用在圆形件上面。这样的导柱和导套都位于模具两侧的中间位置，对称分布，整个模具比较对称，它们的相对运动非常的平稳，对模具的冲击也更小，唯一不足的就是只能采用前后送料，左右由于导柱挡着，所以不能左右送料。复合模后侧导柱模架，弯曲模也采用后侧导柱模架。2.14复合模冲裁间隙确定间隙不是一个固定的数据，因为间隙对模具的影响是断面质量，生产产品的精度，模具的寿命等多方面的，所以不同的书本也会根据不同的经验来给出不同的间隙数据。虽然有很多影响，但总的来说，我们还是要遵循一个原则来选择。最重要的原则是选择合理的间隙，以保证模具的使用寿命和工件的精度和质量。在正常情况下，我们会使用经验法或查表法来确定。在这两种方法中，查表法的使用稍微多一些，所以在本设计中使用了查表法。图2-5冲裁间隙图根据实用间隙表查得材料Q235的最小双面间隙Zmin=0.132mm，最大双面间隙Zmax=0.24mm。表2-9冲裁模初始双边间隙值mm2.15复合模凸凹模刃口尺寸计算采用配作的方式，可以简化我们计算的工作，从而降低模具的设计和制作成本。（1）A类尺寸是指钣金件的外轮廓尺寸，随着A类尺寸的磨损，生产出的工件尺寸会对应的增加：Aj=(Amax−x△)0+∆4(2（2）B类尺寸是指钣金件的外轮廓尺寸，随着A类尺寸的磨损，生产出的工件尺寸会对应的减小：Bj=Bmin+x△（3）最后一类一般是距离尺寸，比如中心距离之类的，这样的尺寸在模具工作磨损所称中是不变的，称之为C类尺寸。Cj=(Cmin+其中，x为磨损系数。具体的数据可以根据经验确定，产品的制造精度在IT10级以上，磨损系数选择的数据是x=1；IT11和IT13之间的，数据是x=0.75，IT14为1mm。钣金件的所有尺寸分类如下：属于外形尺寸的有：168−10、22属于冲孔尺寸的有：∅60+0.1212属于距离尺寸的有：150±1、具体计算如下表。表2-10工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸A168Aj=(A167.5R2R1.962221.75B∅6∅6.09R6.5Bj=R6.621212.72C150±1Cj=(150±0.013备注凸模和凹模之间保证双边间隙为0.246-0.362.16弯曲模工作尺寸计算Z2=t（1+n）（2式中Z2t——材料的公称厚度；n——因数，取0.05。代入公式可得：Z22−0.52弯曲凸、凹模的制造公差查表得：δ如果工件精度为IT14，则凸、凹模的制造公差按IT9、IT10查表弯曲件标注的为外形公差，应计算模具的凹模尺寸，凸模根据单面间隙配作。B凹=（B−0.75∆）代入数据：BB3复合模核心零件的设计3.1凹模的设计3.1.1凹模外形的确定常见的凹模是组合式和整体式的。在本设计中，设计了复合材料模具。复合材料模具通常为整体式。因为只有落料和冲孔两个过程，所以凹模不会特别复杂。整体凹模的使用完全可以满足生产的需要。凹模各尺寸计算公式如下：凹模边壁厚H=Kb（3SEQ公式\*ARABIC\s11）凹模边壁厚C>1.5H（3SEQ公式\*ARABIC\s12）式中：b——凹模孔的最大宽度（mm）K——因数；H——凹模厚度，其值最小为15~20mm；c——凹模壁厚，其值最小为26~40mm。表3-SEQ表格\*ARABIC\s11系数K值查表得：K=0.2。落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H凹模边壁厚：C>1.5H=1.5×33.6=50.4凹模边壁厚为90mm。凹模的边长：L=b1+2c（3SEQ公式\*ARABIC\s13）凹模的宽带：B=b2+2C（3SEQ公式\*ARABIC\s14）式中：b1-长度；b2-宽带；将钣金件对应的数据带入其中计算凹模长：L=b1+2c=168+2×将钣金件对应的数据带入其中计算凹模宽：B=b2+2C=22+2×55=132即：L×B×H=278×132×33.6凹模尺寸为280mm×180mm×40mm。凹模外形图如图所示：图3SEQ图\*ARABIC\s11凹模图3.1.2凹模刃口结构形式的选择凹模刃口类型有五种，如下图所示。第一种：阶梯直通式，这种刃口强度高，上面是直通式，下面采用阶梯式方便漏料。第二种：锥形直通式，和第一种的特点差不多，不同的是它的下方采用的锥形式。第三种类型：完全直通式，没有设置漏料的阶梯和锥形，因此该方法适用于顶出零件。第四种和第五种上面采用锥形，下面采用阶梯式。这种模具不会聚积材料，侧壁的磨损也不是特别大，但由于它是锥形的，切削刃的强度较低，磨损后会影响工件产品的生产精度。本次设计采用最常用的第一种刃口结构方式。图3SEQ图\*ARABIC\s12凹模洞口的类型阶梯直通式2锥形直通式3直通式4锥筒式5锥形式3.2凸模的设计3.2.1凸模结构的确定凸模结构整体式。整体式的凸模也分为两种方式，第一种，圆形凸模，一般圆形凸模采用阶梯式的，这样的凸模固定部分和工作部分是分开加工的，这样固定部分和工作部分互相不影响，有利于生产加工。第二，除了圆形凸模外，通常使用直通凸模，工作部件和固定部件的横截面保持一致。3.2.2凸模高度的确定通过常规的图可以发现，凸模的高度通常是包含其固定料板的高度，凹模高度，合并到一起。L=ℎ1+ℎ2（3SEQ公式\*ARABIC\s1h1——凸模固定板（或者叫上固定板）在模具中的高度；h2——凹模板的高度；凹模的高度根据上模章节的计算结果。将上面的数据统统带入公式中得出凸模的高度L由以上可得凸模简图如图所示：图3SEQ图\*ARABIC\s13凸模简图3.3凸凹模的设计3.3.1凸凹模壁厚的校核由于复合模具有凸模和凹模的结构，因此会涉及凸模和凹模的壁厚问题。凸模和凹模的壁厚是产品孔到边缘的最小距离。因此，应确保凸模和凹模操作的最小壁厚小于工件孔到边缘的最小距离。倒装复合模的最小凸凹模壁厚查下表。表3-SEQ表格\*ARABIC\s12倒装复合模凸凹模最小壁厚mm通过查表可知，本次设计的凸凹模壁厚最小应该为4mm，本设计中凸凹模的最小壁厚为4.5mm，通过对比可以判断，凸凹模壁厚满足强度要求，凸凹模满足设计要求。3.3.2凸凹模洞口类型的选取复合模分为倒装结构和正装结构。两者之间的主要区别在于凸模和凹模是位于上模还是位于下模。在本设计中，凸模和凹模位于下模中，属于倒装复合模。倒装复合模的废料位于下模中。需要考虑废物排放的便利性。凸凹模刃口结构和凹模刃口结构是一样的，一般有五种，如下图所示。第一种：阶梯直通式，这种刃口强度高，上面是直通式，下面采用阶梯式方便漏料。第二种：锥形直通式，和第一种的特点差不多，不同的是它的下方采用的锥形式。第三种类型：完全直通式，没有设置漏料的阶梯和锥形，因此该方法适用于顶出零件。第四种和第五种是上面采用锥形，下面采用阶梯式。这种模具不会聚积材料，侧壁的磨损也不是特别大，但由于它是锥形的，切削刃的强度较低，磨损后会影响工件产品的生产精度。本次设计采用最常用的第一种刃口结构方式。图3SEQ图\*ARABIC\s14凸凹模刃口的类型阶梯直通式2锥形直通式3直通式4锥筒式5锥形式3.3.3凸凹模尺寸的设计凸凹模高度尺寸如图所示，计算公式如下：L=ℎ1式中：h-增加长度（凸凹模进入凹模深度、工件厚度等）；h1-卸料板厚度以及弹性元件的高度；h2-凸凹模固定板（或者叫下固定板）高度；根据公式凸凹模高度：L图3SEQ图\*ARABIC\s15凸凹模简图4复合模其他板料的设计模具的所有工艺计算都是通过前面的计算完成的。完成后，需要做的是将这些数据反映到模具中，并完成模具的图纸设计。模具设计图的过程是首先设计整体装配图，装配图的设计应从最重要的零件图开始，模具是最重要的工作零件之一。确定模具后，在模具的基础上，逐步完成模具其他零件的设计，包括凸模、卸料板、固定板、垫板等，然后根据这些零件的尺寸选择合适的模架，从而完成整个装配图的设计。4.1卸料板的设计4.1.1卸料板外形轮廓设计从卸料板的名称可以看出，卸料板的主要功能是卸料板。冲裁后，卸料板紧箍在凸凹模上，，因此需要卸料板来完成卸料，以便完成下一次送料和冲裁。此外，卸料板板还可以保护凸模和凹模，因为卸料板和凸模和凹模具有相对运动。为了确保凸模和凹模的刃口在移动过程中不会损坏，需要设计间隙。凸凹模和卸料板之间的间隙可以通过查下表所得：取0.15mm。表4-SEQ表格\*ARABIC\s11卸料板与凸凹模间隙值材料厚度t/mm＜0.50.5～1＞1单边间隙Z/mm0.050.10.15卸料板的外形设计相对简单，因为之前凹模已经设计完毕，卸料板的外形只需要按照凹模的设计即可，通过之前的凹模外形计算可得，卸料板的外形设计为280mm×180mm，厚度可以通过下表查出，厚度为14mm，综上所述，卸料板的外形尺寸为：400mm×250mm×14mm。表4-SEQ表格\*ARABIC\s12固定卸料板厚度冲件厚度t卸料板宽度＜5050~8080~125125~200＞200~0.86681012＞0.8~1.568101214＞1.5~3810121416＞3＞8＞10＞12＞14＞16卸料板图如图所示：图4SEQ图\*ARABIC\s11卸料板简图4.1.2卸料板的结构设计倒装复合模的卸料板浮动在下模中，导料板不能用于引导材料。通常，两个导销用于引导材料，一个止动销用于停止材料。第一次送料时，可通过目视检查确定送料位置倒置复合模一般采用弹性卸料板。弹性元件可采用橡胶和弹簧。需要将四个卸料螺钉与模座连接。四个卸料螺钉对称分布，以确保应力均匀。4.1.3卸料橡胶的计算确定橡皮的压缩量及厚度开模状态下，卸料板上表面高于凸凹模2mm，板料厚度1.5mm，闭模状态下凸模进入凸凹模2.5mm，卸料板的工作行程L1为6mm。橡皮的自由厚度h为：ℎ=L工0.25−0.3=20~24（4SEQ公式\*ARABIC\s11取橡皮厚度为30.2mm，预压缩量取自由厚度h的10%～15%，约为3mm。确定橡皮的截面尺寸计算的卸料力F为9.91KN，橡皮的单位面积压边力p取2MPa，则橡皮的总横截面积A为：A=Fq=9.912=4.95（4采用中间带孔的圆橡皮，孔的直径取12mm。校验橡皮的高度橡皮外形为圆柱形，直径为12mm，内孔与外形之间的壁厚约为16mm。橡皮的自由高度h与壁厚的比值为：0.5≤ℎb=2216=1.375≤1.5（4所选橡胶不会失稳，所以能满足使用要求。4.2固定板的设计固定板通常在模具中有一个或多个，固定的凸模称为凸模固定板，固定凹凸模称为凹凸模固定板。有时固定的凹模称为凹模固定板。外形基本不计算，设计时按照凹模走就可以了。外形相同，厚度去除凹模高度的60%-80%，可供参考设计。则凸模固定板的厚度：H固=（0.6~0.8）H凹（4SEQ公式\*ARABIC\s1式中：H固—固定板厚度；H凹—凹模厚度。根据公式得固定板厚度为：H==固定板厚度取25mm。固定板图如图所示：图4SEQ图\*ARABIC\s12凸模固定板图4SEQ图\*ARABIC\s13凸凹模固定板4.3垫板的设计虽然垫板不是模具设计中的关键零件图，但其辅助功能也很大。通过垫板，凹模和凹凸模受到的力可以分散。分散后，作用在模座上的力将变得非常均匀，从而提高模具的使用寿命。垫板设计为矩形块，具体外形按凹模调整即可，设计为凹模等外形，垫板尺寸为280mm×180mm×10mm。4.4模架的选用4.4.1上下模座的选用导柱的直径、长度，按标准选取。模座的的尺寸L/mm×B/mm＝315mm×200mm,上模座的厚度与下模座厚度查标准分别为50mm、60mm。4.4.2导柱导套的选用整个模具在使用的时候是有上下方向上的运动的，考虑到定位精度的问题，还需要设计有专门的导向结构，这部分是通过导套结合上导柱来完成的，这种结构除了能够实现定位之外，还可以很好地对凸模进行保护，整个模具的使用时长就变得很好控制了，对于成本的控制作用也是非常明显的本次设计的导柱导套与标准的导柱导套形状相仿。导柱：设计导柱d=40mm、L=230mm。导套：设计导套d=55mm、长度L=125mm。导柱、导套的配合：4.4.3模柄的选用根据本模具结构，由于设计的有推板和打杆结构，所以需要采用凸缘式模柄。设计模柄时，模柄长度不应大于冲床滑块中模柄孔的深度，模柄直径应与模柄孔径一致，模柄直径应为60mm。4.5螺钉和销的选用一个模具需要多个螺钉和销钉，不同的螺钉和销钉具有不同的功能，具体的功能如下表所示。表4-SEQ表格\*ARABIC\s13螺钉和销零件名称作用内六角螺钉主要是起紧固作用的，凹模和上模座的固定，固定板和下模座的固定，模柄和模座的固定都会用到内六角螺钉，一般内六角螺钉四个为一组，均匀分布。圆柱销圆柱销与内六角螺钉匹配。螺钉可用于紧固，圆柱销可用于定位。在本设计中，圆柱销主要用于上模、固定板和凹模的定位。同时，圆柱销还用于下模座和固定板的定位。圆柱销一般为两个一组，呈对角分布。卸料螺钉卸料螺钉主要用于连接卸料板和下模座。设计成四块，对称分布，保证卸料板受力均匀，上下移动平稳。导料销主要用于导料。导料销一般安装在下模侧面，分部两个。送料时，一边靠着导料销送料。挡料销挡料销的形状与导料销相同，分布位置和功能与导料销不同。挡料销分布到条料的进给方向，可以控制步距。4.6模具材料及热处理由于模具所需零件数量大，不同零件的功能不同，对零件材料的要求也不同。因此，我们应该为不同的零件选择不同的材料，并根据零件的功能和硬度要求采取适当的热处理。具体选择如下：表4-SEQ表格\*ARABIC\s14模具材料及热处理零件名称选用材料热处理凹模Cr12HRC58-62凸模/凸凹模Cr12HRC58-62固定板45HRC43-48卸料板45HRC43-48垫板45HRC43-48推件器/推板45HRC43-48顶杆/推杆/打杆5HRC43-484.7压力机的校核1闭合高度校核压力设备最大装配模架的距离为480mm，高度的改变量为100mm。H本次设计模具，模具的闭合高度：H=330.57m模具的最大和最小装模高度分别为：HH统计计算得出不能满足Hmin2工作台面尺寸的校核所选压力机工作台尺寸：左右：560mm，前后：380mm模具外形尺寸：315mm×200mm，要想使模具可以安装到压力机上，压力机的工作面的长度和宽度需要大于模具的外形尺寸。压力机符合本设计的需求。工作台面的尺寸可以满足这种模具的要求。4.8装配图的绘制根据上述结构，可以设计模具的装配图。模具分为上模和下模。上模由上模座、上垫板、凸模固定板、凹模和推件器组成；下模分为下模座、下垫板、凸凹模固定板、凸凹模，卸料板等组成，具体如下图所示：图4SEQ图\*ARABIC\s14装配图5弯曲模的设计5.1弯曲工艺简要分析5.1.1圆角半径金属板弯曲的最小半径是有限的。如果弯曲半径过小，则弯曲时外部材料的拉伸变形过大，从而使拉伸应力达到或抗拉伸强度σb。板材的外层将出现断裂，直到工件报废。因此，钣金弯曲有一个允许的最小圆角半径，钣金弯曲的圆角半径不应小于该值。5.1.2弯曲长度工件是L形弯曲，弯曲的部分不应过小，对稳定性不好，因此弯曲的直立部分需要满足满足H>2.5t=3.75mm。（H表示高度，t表示厚度）如果H<2.5t时，泽需要在弯曲部分加工凹槽方便弯曲，还可以增加的弯曲边缘高度H，弯曲完成后将加高部分截去。直立部分的高度54.5mm满足要求。5.1.3弯曲展开长度的确定图5SEQ图\*ARABIC\s11展开图5.2弯曲模零件设计5.2.1弯曲凸模凸模的结构形式和尺寸如下图，材料选用Cr12，热处理为HRC58-62。图5SEQ图\*