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支撑板的冲压模具设计与制造工艺研究-双孔托架落料冲孔复合模、弯曲模说明书.docx
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支撑
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支撑板的冲压模具设计与制造工艺研究-双孔托架落料冲孔复合模、弯曲模含NX三维及20张CAD图,支撑,冲压,模具设计,制造,工艺,研究,托架,冲孔,复合,弯曲,NX,三维,20,CAD
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XXXXX设计说明书设计题目： 支撑板冲压模具设计与制造工艺研究 姓 名 学 号 院 系 专 业 指导教师 20XX 年 6 月 摘 要 本设计是对给定的形支撑板进行落料冲孔复合模具、弯曲模具的设计，支撑板所用的材料为Q235A，生产批量为大批量生产。首先，进行工艺分析，通过对支撑板材料、结构、精度分析及模具方案比较，确定使用一套落料冲孔复合模与一套弯曲模进行成形。设计落料冲孔复合模，先选定工艺方案，选定工艺方案后进行毛坯的尺寸计算。计算出来后，根据毛坯的尺寸来计算凸、凹模的尺寸，并且进行冲裁模零件的选取。接着是弯曲模的设计。主要是弯曲力的计算，选用模具进行弯曲，主要零件的尺寸计算，确定凹模的外形尺寸等，选择压力机型号和校核所选用的压力机是否符合。最后用UG和CAD进行两副模具的三维建模、装配图和爆炸图的绘制。关键词：落料 ,冲孔 ,弯曲,复合模 ,工艺分析 IAbstractThis is a design that is for the design of a shape given support plate blanking and punching compound die and bending die.The material of support plate is Q235A and the production batch is large.Firstly, do the process analysis - by the analysis of the material,structure and precision of the support plate and the comparison of die program-determining to use a set of blanking and punching compound die and bending die to form.When design the blanking and punching compound die,we should decide the process program and calcualte the size of the plate after finishing the process scheme.After getting the results,according to the calculation of blank size ,we should calculate the size of the convex and concave die and then selected blanking die parts according to the relevant data.The next is the design of blengding die.Mainly the calculation of bending force, choose what the mold to blend the calculation of the size of the main parts , determine the shape of the die size, etc., choose press type and check the press machine.Finally using the UG and CAD tools to draw the two pairs of mold assembly drawing,the drawing of 3 d modeling and explosive picture.Key words: blanking, punching，blend,compound die,process analysis II目 录摘 要IAbstractII目 录i1 绪论11.1课题的意义及研究的必要性1冲压有如下特点：11.2冲压技术简介11.3冲压工艺的应用12 冲压零件工艺分析22.1冲压零件工艺分析22.1.1材料分析22.1.2结构分析22.1.3精度分析32.2模具工艺方案的确定32.2.1方案的比较32.2.2方案分析33 落料冲孔复合模的设计43.1工艺设计计算43.1.1毛坯尺寸计算43.1.2确定排样方式及材料利用率63.1.3各工序冲压力的计算83.1.4压力中心的确定103.1.5凸模和凹模刃口尺寸的计算103.2模具的总体设计123.2.1模具类型的选择123.2.2定位零件的选择123.2.3卸料方式的选择123.2.4 出件方式的选择123.2.5 送料方式的选择123.2.6 导向方式的选择123.3主要零部件的设计133.3.1落料凹模的设计133.3.2冲孔凸模的结构设计143.3.3凸凹模结构的设计153.3.4螺钉与销钉的选用163.3.5弹性元件的设计173.3.6凸（凹）模固定板、垫板的设计与选用183.3.7模架的设计与选用183.4压力机的选取与校核193.4.1压力机的选取 193.4.2压力机的校核193.5模具的总装配图204 弯曲模的设计234.1工艺设计计算234.1.1冲压力的计算234.1.2弯曲凸、凹模尺寸的计算254.2模具的总体设计274.2.1模具类型的选择274.2.2定位方式的选择274.2.3卸料方式的选择274.3主要零部件的设计274.3.1弯曲凸模的结构设计274.3.2弯曲凹模的结构设计274.3.3弹性元件的设计284.4导向支撑、固定装置的选用284.4.1上、下模座的选择284.4.2导柱、导套的选择284.4.4螺钉与销钉的选择284.5弯曲模的总装配图294.6压力机的校核31总结32致谢词33参考文献34ii1 绪论1.1课题的意义及研究的必要性冲压有如下特点：1） 利用模具加工，可获得别的加工方法无法制造的质量轻、刚性好、表面质量高、壁薄的零件。2） 冲压加工方法一般不需要加热坯料，也不像切削加工那样需要大量切削坯料，所以它不但节能，而且节约金属。3） 对于普通压力机每分钟可生产几十件制品，然而高速压力机每分钟可生产几百上千件制品，因此它是一种高效率的加工成型方法。 对于我们材料成型及控制工程专业来讲，模具设计与制造方面的知识是一个本专业的知识和课题，我们需要进一步的了解和认识。本次课题要求对给定的零件进行冲压模具的设计，设计的模具是一套集落料、冲孔、弯曲三个作用的复合模具。通过此次设计能让我们掌握已经学习的知识，能让我们熟悉冲压模具设计的基本流程，对以后的应用有很大的帮助。随着我国工业的快速发展，各个行业成形产品的大量需求，对模具设计与制造的发展和要求有着迫切的需要，我们进行模具设计制造的课题研究同样对以后从事这方面的工作有着很大的益处。1.2冲压技术简介冲压是塑性加工的一种方法，可以加工金属和非金属材料的板料零件，故也叫做板料冲压。冲压的应用很广泛，比如说锅碗瓢盆之类的日常用品都是通过冲压的方法加工出来的。1.3冲压工艺的应用 冲压的应用非常之广泛。主要体现在电子产品、飞机、导弹等冲压件当中。2 冲压零件工艺分析2.1冲压零件工艺分析如图2-1所示的是型支撑板零件。 （a）3D图 （b）2D图图2-1 型支撑板零件产品图工件名称： 型支撑板生产批量： 大批量材料： 碳素钢Q235A,厚度t=2mm其工艺性分析如下：2.1.1材料分析该零件采用的是2mm厚的碳素钢Q235A钢板制成，Q235A钢板的抗拉强度为370500MPA，屈服强度为215MPA左右，所以该材料具有较高的强度和刚度，且有良好的塑性和表面质量和一定的伸长率，满足冲压工艺对材料的要求，适合冲压加工，能够保证冲压过程顺利完成。2.1.2结构分析 见表2-1。表2-1 型支撑板零件结构分析序号工艺性质冲压件工艺项目工艺允许值工艺性评价一落料冲孔1外形落料符合工艺性冲26孔2孔径61.3符合工艺性3孔间距12（11.5）t符合工艺性二弯曲1形状形件，四面弯曲，对称符合工艺性2弯曲半径R=10.4t符合工艺性3孔到弯边距离6孔到弯边距离102t符合工艺性4孔距120.100.15符合要求2.1.3精度分析该零件成形件要求去除毛刺，且冲裁件的尺寸要求精度为IT14，精度要求不是很高，因此可以采用普通冲裁的加工方法。2.2模具工艺方案的确定2.2.1方案的比较： 方案一：采用三副模具落料、冲孔、弯曲各一套进行三个工步的加工成形。方案二：采用落料、冲孔、弯曲合在一起的多工序复合模加工。方案三：采用落料、冲孔、弯曲级进模加工。方案四：采用先落料、冲孔，再弯曲，用一套落料冲孔复合模另加一套弯曲模进行加工。2.2.2方案分析： 方案一：模具结构简单但效率太低，而且设备投入较大。 方案二：一副模具完成三个工位，使其模具结构变得复杂，难以把握工件的精度，设计困难。 方案三：级进模的工位数较多，难以准确地对条料进行定位，不好保证冲压件的质量，且制造成本高。 方案四：先采用落料、冲孔复合模具冲裁能够保证冲裁精度，适用范围广、效益高。在用弯曲模进行弯曲。 综合考虑效率和经济成本，选用方案四即落料冲孔复合模和弯曲模两套模具。3 落料冲孔复合模的设计3.1工艺设计计算3.1.1毛坯尺寸计算（1）毛坯的长度尺寸计算由图2-1可知，此工件料厚=2mm1mm，因此零件按中线尺寸计算（即按中性层尺寸计算）。如图3-1所示，毛坯总长度如下：毛坯总长度L=2L12L2L32（2L4）/42（2L5）/4弯曲板料时中性层位置的确定：弯曲时坯料中性层的半径，可根据下式计算得到：=r+xt式中 x中性层系数，按表3-1选取； r弯曲角的弯曲内半径（mm）； t弯曲前料厚（mm）。表3-1 中性层系数x的值r/t0.30.40.50.60.70.81x0.230.240.250.260.280.30.32r/t1.21.31.522.534x0.330.340.360.380.390.40.42由图3-1可知，在L4处，r/t=0.5,查表3-1得x=0.25，所以L4=r+xt=1+0.252=1.5mm在L5处，r/t=1.5,查表3-1的x=0.36,所以L5=r+xt=3+0.362=3.72mm所以，坯料总长度尺寸L=2L12L2L32（2L4）/42（2L5）/4=220 244302（21.5）/42（23.72）/4 =174.40mm 取L=175mm。图3-1 坯料各段的展开长度（2）毛坯的宽度尺寸计算由图2-1可知，坯料宽度尺寸B=40mm。（3） 毛坯尺寸公差的确定落料冲孔后的零件示意图，如图3-2所示，冲裁件的尺寸要求精度为IT14，查标准公差数值（摘自GB/T 1800.3-1998）得：毛坯长度方向尺寸A=1750.5mm；毛坯宽度方向尺寸B=400.31mm。孔的直径尺寸d=60+0.3mm。 图3-2 落料冲孔后的零件示意图 3.1.2确定排样方式及材料利用率 本设计所用的是条料，冲裁的工件形状为矩形，故采用直排。（1） 搭边值的确定表3-2给出了低碳钢的搭边值。故查表3-2得工件间搭边a1=3.0，侧搭边a=3.2。表3-2 搭边a和a1数值（低碳钢）（2） 步距的确定 步距S=20+20+3.0=43(mm)（3） 条料宽度的确定本设计选用无侧压装置的冲裁。当条料在送进时无侧压装置的限制会发生左右摆动的情况，故为了补偿因这种原因导致的冲压件冲裁精度不够，条料宽度B应加上一个条料可能摆动的值Z，如图3-2所示。图3-2 无侧压装置的冲裁导料销与条料宽度B之间的距离A按下面的式子计算得到：B0-=（Dmax+2a+Z）0- A=B+Z=Dmax+2a+2Z 式中 Dmax冲裁件宽度这个方向的最长尺寸； a冲裁件与条料侧边的搭边值； Z最宽条料与导料板之间的间隙值； 条料宽度的单一方向偏差值。查表3-2、3-3得到Z=1mm，=0.8mm。条料宽度： B0-=（Dmax+2a+Z）0- =（175+0.5+23.2+1）0-0.8=182.90-0.8mm。导料板之间的距离： A=B+Z=Dmax+2a+2Z=182.9+1=183.9mm。表3-2 条料宽度偏差（mm）条料宽度B材料厚度t至1122335至50501001001501502200.40.50.60.70.50.60.70.80.70.80.91.00.91.01.11.2表3-3 导料销与条料间的最小空隙Zmin（mm）材料厚度t无侧压装置有侧压装置条料宽度B条料宽度B100以下100200200300100以下100以上至0.50.5112230.50.50.50.50.50.511111155558888(4) 材料利用率Y=A/(BS)100%=（17540）/（182.943）100%=89.01%。（5）排样图排样图如图3-2所示，图3-2 型支撑板零件排样图3.1.3各工序冲压力的计算冲裁力的计算公式为 F=KLt式中，F冲裁力，N； L冲裁件周长，mm； t板料厚度，mm； 材料的抗剪强度，MPa； K安全系数，一般取1.3。 材料Q235A的抗剪强度=304373（Mpa），取最大值=373Mpa。(1)冲切力的计算 工件外周长L=1752+402=430mm；t=2mm；冲切力F1=KLt=1.34302373=417.014KN（2）冲孔力的计算冲直径为6mm的孔，冲孔力F2=KLt，孔的周长L=2R=23=18.85mm，F2=KLt=1.318.852373=18.28KN故冲裁力F=F1+2F2=417.014+218.28=453.574KN。（2） 顶件力、推件力和卸料力的计算在冲压加工工艺过程中，除了冲裁力外，还有推件力、顶件力和卸料力需要根据具体情况算在一起，作为冲压过程中总的压力。F卸、F推与F顶的表示，如图3-3所示。图3-3 顶件力、卸料力和推件力其大小由下列经验公式确定，卸料力 F卸=K卸F推件力 F推=nK推F顶件力 F顶=K顶F式中 F卸卸料力，N； F推推件力，N； F顶顶件力，N；K推、K卸、K顶推件系数、卸料系数、顶件系数，其值见表3-4； 表3-4 顶件、卸料和推件系数材料K卸K推K顶钢厚度0.1mm0.060.0750.10.14厚度0.10.5mm0.0450.0550.0650.08厚度0.53.5mm0.040.050.0500.06厚度3.56.5mm0.030.040.0400.05厚度6.5mm0.020.030.0250.03F冲裁力，N；n卡在凹模孔内的工件数，n=h/t；h凹模刃口孔的直壁高度，mm；t工件材料厚度，mm。取K卸=0.04、K推=0.05、K顶=0.06，查表3-5，取h=6mm。表3-5 凹模洞口的主参板料厚度/mmH/mm0.515240.51152513.515263.53028 n=h/t=6/2=3，卸料力 F卸=K卸F=0.04453.574=18.143KN推件力 F推=nK推F=30.05453.574=68.036KN顶件力 F顶=K顶F=0.06453.574=27.214KN（3） 总冲压力的计算本设计采用的是弹性卸料装置和料从下面出来的方式冲裁，故总冲裁力F总为 F总=F+F推+F卸=453.574+68.036+18.143=539.753KN。3.1.4压力中心的确定本设计中的型支撑板零件是对称的，所以其压力中心位于零件对称轴上。3.1.5凸模和凹模刃口尺寸的计算（1） 冲裁间隙的确定冲裁间隙Z是指冲裁凹模与凸模的刃口之间的尺寸差。查表3-6，取Zmin=0.246mm，Zmax=0.36mm。表3-6 冲裁模双面间隙Zmm板料厚度08、10、35、09Mn、Q235Q34540、50ZminZmaxZminZmaxZminZmax1.50.1320.240.170.240.170.231.750.220.320.220.320.220.3220.2460.360.260.380.260.382.10.260.380.280.40.280.42.50.360.50.380.540.380.54（2） 凸、凹模刃口尺寸的计算冲裁模凸模和凹模加工时其刃口与工件尺寸及公差的情况如图3-4所示。图3-4 凸模和凹模工作部分尺寸 计算落料凸、凹模刃口尺寸D凹=（Dmaxx）D凸=（D凹Zmin）=（DmaxxZmin） 计算冲孔凸、凹模刃口尺寸d凸=（dmin+x）d凹=（d+Zmin）=（dmin+x+Zmin）式中 D凹、D凸落料凹模和凸模的基本尺寸； d凸、d凹冲孔凸模和凹模的基本尺寸； Dmax落料件的最大极限尺寸； dmin冲孔件的最小极限尺寸； 凸，凹简单形状冲裁凸、凹模制造公差按表3-7来选取； 冲裁件的公差； X磨损系数，可按冲裁件的公差等级来选取，当工件公差为IT10以 上时取x=1，当工件公差为IT11IT13时取x=0.75，当工件公差为 IT14以下时取x=0.5。 表3-7 形状简单的冲裁凸、凹模制造偏差（mm）公称尺寸凸模偏差凸凹模偏差凹18-0.02+0.021830-0.02+0.0253080-0.02+0.0380120-0.025+0.035120180-0.03+0.04180260-0.03+0.045260360-0.035+0.05360500-0.04+0.06500-0.05+0.07 工件的公差为IT14，故x= 计算落料模的基本尺寸: A凹=（Amaxx）=（175+0.50.51）=175mm； A凸=（A凹Zmin）=（AmaxxZmin）=（1750.246） =174.754mm； B凹=（Bmaxx）=（40+0.310.50.62）=40mm； B凸=（B凹Zmin）=（AmaxxZmin）=（400.246） =39.754mm；冲孔模的基本尺寸计算如下:d凸=（dmin+x）=（6+0.50.3）=6.15mm；d凹=（d凸+Zmin）=（dmin+x+Zmin）=（6.15+0.246）=6.396mm 3.2模具的总体设计3.2.1模具类型的选择本设计考虑考工件的结构特征，故采用倒装式复合模。倒装式复合模冲孔废料可以从压力机工作台孔中出来，工件则通过打杆从上模推下，容易引出，操作也比较安全方便，能保证较高的生产率，因此优先采用。3.2.2定位零件的选择为保证条料的送进距离的精准，需要送料定距零件，为控制条料或带料送进时的方向性，需设置送进导向零件。（1）送料定距定位零件的选用因挡料销的制造方便，通用性强，便于互换等优点，选用挡料销作为定位零件。（2）送进导向零件的选用因为导料销结构简单，安装方便，而且价格便宜，考虑到经济效益，故选用导料销作为导向零件。3.2.3卸料方式的选择本设计采用弹性卸料方式。因为弹性卸料方式中的卸料板具有卸料和压料的作用，故冲裁出来的工件刃口面处较为平整。3.2.4 出件方式的选择因本设计采用倒装式复合模生产，所以采用上出件为好。3.2.5 送料方式的选择 由于是条料，且由于排样方式为直排，故采用由前向后送料的方式。3.2.6 导向方式的选择方案一：采用对角导柱模架，方案二：采用后侧导柱模架。具有操作起来方便和三个方向都可以送料的优势。方案三：四侧导柱模架。因四侧都有导柱，故模具下行工作时平稳、准确，冲压件的尺寸精度较高。方案四：中间导柱模架。一般用在单工序模中。根据本设计的零件精度要求不高，厚度较小冲裁力不大等特点，综合考虑选用后侧导柱的导向方式，即选择方案二。3.3主要零部件的设计3.3.1落料凹模的设计（1） 凹模外形尺寸的确定一般情况下，为保证凹模的外形尺寸有足够的硬度，凹模厚度H应不小于15mm，具体值可按后式计算出:H=Kb凹模壁厚C按照经验来讲应小于30mm，具体值可按下式计算出：C=（1.52）H式中 b冲裁件的最大宽度尺寸； K考虑板厚的影响而取得系数，其值查表3-8；所以 H=Kb=0.2(175+0.5)=35.1mm，取H=35mm； C=（1.52）H=(52.570)mm，取C=65mm； 表3-8 系数K值b/mm料厚t/mm0.51233500.30.350.420.50.6501000.20.220.280.350.421002000.150.180.20.240.32000.10.120.150.180.22所以凹模尺寸长宽厚度=30517035mm。（2） 凹模刃口的形状确定凹模的刃口形状主要有直壁刃口型、锥形刃口型、铆刀刃口型，如图3-5、3-6、3-7所示。 图3-5 直壁刃口型 图3-6 锥形刃口型图3-7 铆刀刃口型本设计的工件要求的精度等级不高，材料厚度为2mm，采用倒装式复合模，废料从凹模孔内落下，综合考虑选择方案一，即采用直壁刃口型刃口形状。（3） 凹模的结构形式 由于冲裁件的形状需要，故落料凹模采用矩形的结构。（4） 落料凹模材料的选用凹模的材料选用Cr12MoV，工作部分热处理淬硬6064HRC。（5） 落料凹模的三维图如图3-8所示，图3-8 落料凹模的三维图3.3.2冲孔凸模的结构设计凸模是冲裁模上另一个主要的零件，与凹模共同完成零件的冲裁加工，其设计质量直接影响到整套模具的寿命及加工件的质量。（1） 凸模长度的确定凸模长度一般根据模具的结构来确定，一般不宜太长，以免因冲压力大使凸模发生弯曲，严重时甚至会使凸模折断。 凸模的长度L：L=h1+h2+h3+h4+h=18+15+21+2+1=57mm式中 L凸模长度（mm）； h1深入凸模固定板厚度（mm）； h2推件板和凸模固定板之间的高度（mm）； h3推件板厚度（mm）； h4板料厚度（mm）； h凸模进入凸凹模的深度，这里取1mm。（2） 凸模的结构形式及其固定为了保证冲孔的精度，对于冲孔直径在1到30mm范围内的采用圆滑过渡的阶梯结构。本设计考虑到不经常拆卸、冲压力较大和要求稳定性好等要求，故选用凸模固定板固定的固定方式。（3）凸模材料的选用凸模材料的选用：根据需要选用Cr12MoV,工作部分热处理淬硬为6064HRC。（4） 凸模的三维图 如图3-9所示，图3-9 凸模的三维图3.3.3凸凹模结构的设计（1）凸模的长度 凸模的长度L：L=H1+H2+H3+H4+H=28+36+12+2+1=79mm式中 H1下固定板厚度（mm）； H2压缩的橡胶的厚度（mm）； H3卸料板板厚度（mm）； H4板料厚度（mm）； H凸模插入凸凹模的深度，这里取1mm。（2） 凸凹模材料的选择材料选用Cr12MoV,工作部分热处理淬硬为6064HRC。（3） 凸凹模的三维图如图3-10所示，图3-10 凸凹模的三维图3.3.4螺钉与销钉的选用（1） 挡料销和导料销将一颗挡料销安装在卸料板上。将两个导料销放在条料的一侧，装在卸料板上。（2） 卸料螺钉的选用卸料螺钉尺寸计算：L=橡胶厚度+下固定板厚度=40+28=68mm 计算后的L值按表3-10给出的卸料螺钉规格尺寸进行选用。表3-10 卸料螺钉尺寸D8101216d1M6M8M10M12l781014D12.5151824H5679n22.533t2.533.53.5r()0.40.50.81r1()0.50.511d24.56.27.89.5b2223L最小25303540最大708080100根据表3-10，选取M1058mm的卸料螺钉。（3） 紧固螺钉的选用 在落料凹模上用四颗M1040mm的内六角螺钉固定，上模座与模柄之间也用四颗M1060mm的螺钉固定，下模座用四颗M1078mm的螺钉固定。（4）销钉的选取本设计中，下模座选用两颗1090mm的圆柱销钉定位。3.3.5弹性元件的设计目前，已广泛应用聚氨酯替代普通工业用橡胶作为弹性元件，并已在市场上形成系列产品，故选用聚氨酯橡胶。根据表3-11聚氨酯橡胶性能参数，选择8295聚氨酯橡胶。 表3-11 聚氨酯橡胶性能参数性能指标橡胶牌号82958290828082708260邵氏硬度953903835735635伸长率（%）400450450500550冲击回弹/%15301530153015301530适用范围冲裁弯曲成形及弹性元件根据凹模和凸凹模尺寸及根据表3-12聚氨酯橡胶弹性尺寸选取直径D为45mm，H为40mm的聚氨酯橡胶。表3-12 聚氨酯橡胶弹性尺寸D1为F=1/3H时的参数尺寸D3245d10.513.5H16202520253240D14258表3-13为聚氨酯橡胶压缩量与工作负荷的关系表，根据JH21-80型开式压力机的公称压力800KN，计算可得压力机工作时，当模具达到闭合状态时，聚氨酯橡胶的压缩量F=0.1H=4mm。 故当模具处于闭合状态时，聚氨酯橡胶的高度H1=H-F=40-4=36mm。3.3.6凸（凹）模固定板、垫板的设计与选用（1） 凸（凹）模固定板的设计及选用本设计选用矩形固定板。凸模固定板厚度H1=0.835=28mm；凹模固定板厚度H2=0.835=28mm；固定板材料选用Q235制造，无需热处理淬硬。 （2） 垫板的设计及选用垫板厚度一般取412mm，其外形尺寸常与固定板相同，材料选用45钢。本设计垫板厚度H=12mm。3.3.7模架的设计与选用 本设计选用后侧导柱模架。（1） 滑动导柱、导套的设计及选用选用A型导柱（GB/T2861.11990），其尺寸为40mm260mm，材料为20钢；选用A型导套（GB/T2861.11990），其尺寸为40mm9145mm，材料为20钢。（2） 上、下模座的设计及选用因为落料凹模的周界尺寸为LBh=30517035mm。按照后侧导柱模架上模座的结构尺寸（GB/T2855.51990）和后侧导柱模架下模座的结构尺寸（GB/T2855.61990）选取，故上模座31520045mm，下模座取31520050mm。模座材料选用HT200。（3） 模柄的设计及选用模柄的作用是通过滑块带动上模座，将压力机施加的作用力传给模具。综合考虑加工、拆卸方便等因素，选用带凸缘式模柄。由压力机的型号JH21-80可查得模柄孔的直径为50,深度为60。如图3-8所示。图3-8 模柄的三维图3.4压力机的选取与校核3.4.1压力机的选取 所选压力机的公称压力一般大于等于冲压所需的总冲压力1.2倍，即F压机1.2F总=647.704KN。根据表3-12选JH21-80型开式压力机。表3-12 JH21系列开式固定台压力机技术参数 参数名称型号JH21-60JH21-80公称压力/KN600800公称压力行程/mm44.5滑块行程/mm140160最大封闭距离/mm300320封闭高度调节量/mm7080 参数名称型号JH21-60JH21-80模柄孔尺寸（直径深度）/mm50605060滑块中心到床身的距离/mm270310工作台尺寸（左右前后）/mm870520950600工作台孔尺寸/mm1501503.4.2压力机的校核（1） 首先，设计出来的模座总体尺寸要比压力机的工作台面尺寸要小，否则无法正常工作，而且会发生危险。所选压力机JH21-80的工作台尺寸（左右前后）/mm=950600，模座的总体尺寸为395280，模座的总体尺寸小于压力机JH21-80的工作台尺寸，故符合工作要求。（2） 模具的闭合高度要与设备的闭合高度相适应，否则就不能正常安装和工作。具体计算如下：模具的闭合高度H=265mm。Hmax-5mm=315H=265mmHmin+10mm=250mm所以选用的JH21-80型开式压力机符合工作要求。3.5模具的总装配图 图3-9 冲裁模的三维装配图3-10 冲裁模三维爆炸图1-下模座，2-下垫板，3-凸凹模固定板，4-导柱，5-卸料螺钉，6-橡胶，7、11、23-紧固螺钉，8-导套，9-上垫板，10-上模座，12-推杆，13-顶板，14-打杆，15-模柄，16-冲孔凸模，17-凸模固定板，18-顶件板，19-落料凹模，20-挡料销，21-卸料板，22-凸凹模，24-导料销。工作原理：本设计的模具为落料冲孔的复合冲裁模。条料由前往后送，送到位后压力机开始工作。压力机开始工作后，落料凹模19连同凸模16一起向下走，走到一定位置时会与毛坯发生接触，开始剪切毛坯从而完成落料冲孔这两个步骤。完成这两步后压力机要向上运动即回程，此时弹性卸料板21在所选的橡胶6的作用下将条料从凸凹模22上卸下来。而冲孔产生的没有用的毛坯料则从凸凹模22的孔洞下漏出，一直漏到压力机台面下。当上模回程到一定位置时，打料杆14受到压力机横杆的作用，将通过顶板13、打杆12等将冲裁件打落到工作台面上。此时为模具工作的一个循环即完成一个冲裁工序。4 弯曲模的设计4.1工艺设计计算4.1.1冲压力的计算（1）毛坯尺寸的计算由3.1.1知，毛坯尺寸长宽厚度=175402mm。（2）弯曲回弹值的确定当相对弯曲半径r/t5时，弯曲半径的回弹值不大，因此只考虑角度的回弹。当相对弯曲半径r/t10时，相对弯曲半径比较大，工件不仅角度有回弹，弯曲半径也有较大的回弹。本设计中r/t=3/2=1.51223Q235-11.5021.52.5纯铜、铝、黄铜01.50324查表4-1，角度回弹值=1（1）弯曲力的计算型支撑板零件自由弯曲时的弯曲力F自 F自=2.4bt式中 F自冲压结束时自由弯曲力，N； b弯曲件的宽度，mm； t弯曲材料的厚度，mm； 材料的强度极限，MPa； 系数，其值见表4-1； 系数，其值见表4-2。表4-1 各种金属板料的伸长率材料伸长率材料伸长率Q1950.200.30Q2950.100.15Q2150.20.28Q3150.080.15Q2350.180.25紫铜板0.300.40Q2550.150.20黄铜0.350.40Q2750.130.18锌0.050.08表4-2 系数Z/tr/t10864210.51.200.1300.1510.1810.2450.3880.5700.7651.150.1450.1610.1850.2620.4200.6050.8221.100.1620.1840.2140.2900.4600.6750.8301.080.1700.2000.2300.3000.4900.7100.9601.060.1800.2070.2500.3220.5200.7551.1201.040.1900.2220.2770.3600.5600.8351.1301.020.2080.2500.3530.4100.7600.9901.380注：Z/t称为间隙系数（Z为凸凹模间隙），一般有色金属的间隙系数为1.01，黑色金属的间隙系数为1.051.15。查表4-1、4-2得=0.20，=0.50。型支撑板零件自由弯曲时的弯曲力： F自=2.4bt=2.44022150.20.5=4128N。校正弯曲时的弯曲力F校 计算校正力如下：F校=Ap式中 F校校正弯曲时的弯曲力，N； A校正部分的垂直投影面积，mm2； p单位面积上的校正力，MPa，按表4-3选取。表4-3 单位面积上的校正力p（MPa）材料料厚t/mm11225510铝1015152020303040黄铜152020303040406010、15、20203030404060608025、3030404050507070100查表4-3取p=40MPa，A=17540=7000mm2 F校=Ap=700040=280KN。顶件力和卸料力FQ 在压弯时均需顶件力和卸料力，顶件力和卸料力FQ的计算如下： FQ=（0.30.8）F自=（0.30.8）4128=1238.43302.4N，取FQ=3000N。压力机吨位F压校正弯曲时，校正弯曲力比其他的力都要大，而且大很多以至于可以忽略其他的力，因此压力机吨位为F压F校=280KN（1）压力机的选择初选J23-40型压力机，基本参数见表4-4表4-4 基本参数项目量值公称压力/KN400最大封闭高度/mm200封闭高度调节量/mm80模柄孔尺寸（直径深度）/mm5070工作台厚度/mm80工作台尺寸（左右前后）/mm6304204.1.2弯曲凸、凹模尺寸的计算（1）弯曲凸、凹模横向尺寸本设计要保证工件的外形尺寸，故计算凹模宽度尺寸L凹、 凸模宽度尺寸L凸如下：L凹=（Lmax0.75） L凸=（L凹2Z）式中 Lmax弯曲件宽度的极限尺寸，mm； L凸凸模宽度，mm； L凹凹模宽度，mm； Z凸模与凹模单边的间隙，mm； 弯曲件宽度的尺寸公差，mm； 、凸模与凹模的制造偏差，mm。本设计采用如图4-1所示的弯曲模结构，一次压弯成形，压弯时先压成U形，然后在凹模的继续下行中将U形件弯成所需形状。图4-1 形件弯曲模Lmax=1752202（21.5）/42=132.29mm，取Lmax=132mm。弯曲件宽度的尺寸公差=1mm。凹模和凸模的一个边的空隙值Z，Z=（1.051.15）t=（1.051.15）2=2.12.3mm，取Z=2.0mm。凸模的制造偏差=0.03mm，凹模的制造偏差=0.04mm。所以，L凹=（Lmax0.75）=（1320.751）=131.25L凸=（L凹2Z）=（131.25-22）=127.25。（2）凸、凹模的圆角半径 凸模的圆角半径当工件的相对弯曲半径r/t较小时，一般凸模的工作圆角半径r凸取等于弯曲件的内侧弯曲半径r，但不应小于表4-4所列的常用板材的最小弯曲半径值rmin。表4-4 最小弯曲半径数值材料退火或正火冷作硬化弯曲线位置垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维Q235A0.10t0.50t0.50t1.00t工件内圆角半径r为3mm，最小弯曲半径为rmin=1.5mm，故凸模圆角半径r凸可取弯曲件的内弯曲半径，即r凸=3mm。凹模的圆角半径在实际当中，常按下面的经验来选取：当t4，r凹=2t工件厚度t=2mm，故r凹=（23）t=（46）mm，取r凹=5mm。凹模的深度本设计取凹模深度L=200mm。4.2模具的总体设计4.2.1模具类型的选择采用如图4-1所示的弯曲模结构，一次压弯成形，压弯时先压成U形，然后凹模继续下行，在和凸模的配合下将U形件弯成所需的形形状。4.2.2定位方式的选择 由于工件中存在二个孔，故可以采用销钉定位的方式定位，提高制件的精度。4.2.3卸料方式的选择采用弹性卸料。4.2.4 导向方式的选择该弯曲模采用后侧导柱的导向方式。4.3主要零部件的设计4.3.1弯曲凸模的结构设计弯曲凸模的结构如图4-2所示。图4-2 弯曲凸模的三维图4.3.2弯曲凹模的结构设计弯曲凹模的结构如图4-3所示。图4-3 弯曲凹模的三维图 4.3.3弹性元件的设计本设计弯曲模的弹性元件采用的是橡胶。弯曲模的顶件力为FQ=（0.30.8）F自=（0.30.8）4128=1238.43302.4N，取FQ=3000N。则选取直径D=60mm,高H=50mm的橡胶。4.4导向支撑、固定装置的选用4.4.1上、下模座的选择（1）上模座取31520040mm，下模座取31520050mm。（2）模座材料一般选用HT2004.4.2导柱、导套的选择选用A型导柱（GB/T2861.11990），其尺寸为40mm250mm，材料为20钢；选用A型导套（GB/T2861.11990），其尺寸为40mm9145mm，材料为20钢。4.4.3模柄的选择 采用带凸缘式模柄。4.4.4螺钉与销钉的选择（1）定位销选用616销钉，将销钉固定在凸模上，通过穿过工件的两个6mm的孔来定位工件。（2）螺钉的选用选用四颗M1029的螺钉将模柄与上模座固定，选用M650的螺钉将凸凹模与上模座固定。4.5弯曲模的总装配图 图4-4 支撑板弯曲模的装配三维图图4-5 支撑板弯曲模的装配图图4-6 支撑板弯曲模的三维爆炸图1-下模座，2-内六角螺钉，3-导柱，4、9、22-销钉，5-凹模1,6-导套，7-上模座，8-凹模2，10、23-紧固螺钉，11、15-定位销，12-打杆，13-模柄，14-滑块，16-导料板，17-凸模，18-顶杆，19-顶板，20-螺柱，21-橡胶工作原理： 本设计的为 型支撑板一次弯曲模。该模具通两个凹模和一个凸模配合进行顺序弯曲。首先，将工件送到工作台面上，通过导料板16进行定位。压力机通过滑块使上模座7下行，凹模1和凹模2的共同作用下使工件弯成U形形状，然后凸模上的两个定位销将工件定位，防止工件左右摆动影响后续的弯曲。上模座7向下走，走到一定位置，此时凹模2和凸模一起作用把工件弯成当形形状上模上行，顶件装置件工件顶起。到此为止，为弯曲模工作的一个循环，即完成整个弯曲工艺流程。4.6压力机的校核（1）设计出来的模座总体尺寸要比压力机的工作台面尺寸要小，否则无法正常工作，而且会发生危险。所选压力机J23-40的工作台尺寸（左右前后）/mm=630420，模座的总体尺寸为395280，符合工作要求。（2）弯曲模具的闭合高度H=185mmHmax-5mm=195H=185mmHmin+10mm=130mm所以选用的J23-40型开式压力机符合工作要求。总结 在谈芬芳老师的指导和自己的努力下，终于完成了这个历时三个月的毕业设计。通过这次毕业设计，感觉自己真是受益匪浅，不仅重温了以前学过的关于模具的基本知识，而且掌握了基本设计模具的方法，而且锻炼了二维和三维软件的操作，更进一步熟练的运用计算机辅助工具进行模具的设计。此外，在准备做毕业设计之前，自己去图书馆查找相关资料进行阅读进行设计的前期准备，同时查阅了大量论文文献和期刊，了解和掌握模具设计的最新方法和设计中涉及到的国际标准的变动。通过前期的这些准备，使我在后期真正开始做设计时避免不少错误，给我节约了不少宝贵时间来改正自己设计时的一些错误，从而使设计更加的完善。首先是查阅教科书，了解设计模具的基本步骤和注意事项。接着开始自己着手根据要设计的零件进行相关尺寸的计算。当设计到后面时有时候会发现前面有些地方有错误，并及时进行改正。这也是从不懂，不了解到懂得了解的进步过程，自己很享受这个过程。当基本的数据计算完成和模具的零件选取完成后，我就开始利用UG进行三维的建模。建模完成后开始进行装配，装配完成后开始出工程图。出工程图是一项工作量比较大的活，因为要查大量的国际标准，零件不是随心所欲选取的。而且，有些之前学习的标准现在已经改了，所以在借阅书籍方面我尽量挑选出版日期比较晚的，这样才能保证自己设计的东西不至于错误。当查阅到相关零件的标准后，画工程图还是比较快的。当然，有时候让人比较苦恼的是在画图的时候发现之前的数据计算错误了，所以必须推到从头来过。但作为工科的学生决不能因为懒惰而不去计较一些数据的错误，因为一些小数据的错误可能引起一场大的灾难，所以我们必须锱铢必较，做到尽善尽美。在本次的设计过程中，虽说顺利完成设计，但也感到自己许多地方的不足，具体有如下四点：(1) 过多的依赖于理论计算和经验，实践不足，生产的模具可能与实际生产不合；(2) 模具设备选择不尽科学，很多情况考虑没有涉及，如经济方面；(3) 设计水平不高，如计算精度，绘图方式，使用设备等；(4) 对国内外模具行业及模具设计概况了解不够深入；模具行业的前景好，是国家重点扶植的对象，是行业的印钞机。作为材料成型专业的学生来说，不能满足于一些简单的模具设计，不能因为设计一些简单的模具设计而自以为是。我们国家的模具技术与国外发达国家的模具技术还有一段距离需要赶超。致谢词经过三个月的查资料、整理材料、计算、设计，今天终于可以顺利的完成自己的毕业设计。在这次的毕业设计中，得到了我的指导老师谈芬芳老师的细心指导，是谈老师一直在给我的设计指引方向，指出我设计中的错误，并耐心地帮我搜集资料，再此，再次向谈老师致谢。同时
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