U型槽冲压模具论文.doc

毕业设计（论文） 题目： U 型槽冲压模具设计 目录 第一章 绪言 .1 第一节 现代模具的地位以及其重要性 .1 第二节 本次模具设计的重点和难点 .1 第二章 冲压件形状和工艺方案分析 .3 第一节 工艺性分析 .3 第二节 综合分析比较及工艺方案的选择 .4 第三章 落料冲孔复合模的设计 .7 第一节 复合模总体结构的初步设计 .7 第二节 零件的工艺计算 .7 第三节 冲裁力的计算及冲压设备的选择 .10 第四节 压力中心计算 .11 第五节 凸凹模刃口尺寸确定 .12 第四章 冲压设备的选用及其参数 .16 第五章 冲裁模主要零部件的设计及选用 .17 第一节 落料凹模的设计 .17 第二节 凸凹模的设计 .19 第三节 冲孔凸模的设计 .20 第六章 其他零件的设计及选用 .25 第一节 卸料装置的尺寸选择 .25 第二节 定位零件的选取 .26 第三节 模架及其它零件的选择 .26 第七章 模具的闭合高度 .28 第八章 弯曲模的设计 .29 第一节 弯曲工艺性分析 .29 第二节 弯曲件毛坯尺寸计算 .30 第三节 弯曲力的计算 .31 第四节 弯曲模主要零部件的设计 .32 第五节 弯曲模的结构设计及其它零部件的选用 .34 结论 .38 致谢 .39 参考文献 .40 1 第一章 绪言 第一节 现代模具的地位以及其重要性 模具是现代工业生产中重要的工艺装备之一。在铸造、锻造、冲压、塑料、橡 胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷等生产行业中得到了广泛的应用。某些发达国家的模具 总产值已超过机床工业的总产值在这些国家。模具工业以摆脱了从属地位而发展成 为独立的行业。近年来，我国的模具工业也有较大的发展，模具制造工艺和生产装 备智能化程度越来越高，极大地提高了模具的制造精度、质量和生产率。模具是衡 量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪 表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用。是工业发展的基石，被人称为 “工业之母”和“磁力工业” 。 现代工业产品的生产对模具要求越来越高，模具结构日趋复杂，制造难度日益 增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠人工技巧及采用传统机械加工设备 转变为技术密集，更多地依靠各种高效、高精密的数控切削机床、电加工机床，从 过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代，模具钳工量正 呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华，体现了先进制造技术，已 成为技术密集型的综合加工技术。 第二节 本次模具设计的重点和难点 本设计的目的是为了巩固和扩大该课程的理论知识，提高学生计算制图与阅读 参考资料的能力，使学生能正确地运用所学到的专业知识，以初步掌握一般性冲压 弯曲件的工艺制定和模具设计的方法和原则，同时培养学生的独立工作的能力。 毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅资料手册的能力，能够熟练 的运用工程软件进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工 艺过程。 本文是 U 型件的落料、冲孔复合模和弯曲单工序模的设计说明书，结合模具的 2 设计，广泛听取各位人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到色记得 规范化，标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要， 文字顺通，层次分明，论述充分。文中附有必要的插图和数据说明。 冲压是利用模具在压力机对材料加压，使之分离或变形，以得到一定形状工件 的一种加工方法。 工业生产中普遍采用模具成型工艺方法，有效地保证了产品的生产率，使操作 简化，还能省料、节能、获得显著地经济效益。而冲压工艺为采用得最多的一种工 艺方法。 冲压根据其变形特点分为分离工序和变形工序。此外，为了提高生产率，常将 两个以上的基本工序合并在一个工序。 冲压对材料的主要要求有： 1.好的冲压性能； 2.良好的表面质量； 3.符合国际规定的厚度公差； 本课题用用了冲裁和 U 型弯曲两个工序。 冲裁：冲裁是利用模具使板料分离的冲压工序，包括冲孔和落料，它是冲压工 艺中最基本的工序。 曲件弯曲：弯曲是指将金属材料弯成一定的形状和角度的工艺方法。常见的有 V 型U 型和些其一它形状的弯。 3 第二章 冲压件形状和工艺方案分析 第一节 工艺性分析 图 2.1 零 件 图 一、材料分析 图 2-1 为产品的工件图，材料为 Q235 钢，Q235 钢的主要力学性能如下：屈服 强度：235MPa；抗拉强度：375-460MPa；伸长率 26%；冲击功：27J。在板材里， Q235 是普通的材质，属普板系列。普通碳素结构钢（普板是一种钢材的材质） 。Q 代 表的是这种材质的屈服度，后面的 235，就是指这种材质的屈服值，在 235MPa 左右。 并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强 度塑性和焊接等性能得到较好的配合，用途最广泛。 二、精度分析 此零件的特点是工件尺寸为中型尺寸，尺寸精度要求一般，材料强度，刚度高， 采用 1.5mm 厚的板料，零件图上的尺寸除了四个孔的尺寸有偏差外，其它的形状尺 寸均未标注公差，属一般冲裁精度，采用一般冲模，可按 IT14 级确定工件的公差。 经查公差表，各尺寸公差为： 但四个孔的中心距之间尺寸要求，因610.8. 4 此需要一次一起成型。 三结构分析 工件结构形状简单，左右对称，对弯曲成型较为有利，制件需要进行落料冲 孔弯曲三道基本工序。 四结论 该制件可以进行冲裁弯曲，制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择， 保证模具的复杂程度和模具的寿命。 第二节 综合分析比较及工艺方案的选择 一、技术、经济综合分析 1.单工序冲裁模 在一副冲模中，只能完成一个冲裁工序的冲模称为单工序模。单工序模又称简 单模，优点是制造简单，生产周期短，冲压时不受材料厚度，外形尺寸限制。其缺 点是：用这种冲模加工出来的工件尺寸精度较低，并且一个工件的冲制所需要模具 的数量多，不便于管理，同时所占用设备也多，生产效率低。 2.连续模 连续模又称级进模和跳步模。它是在一副冲模中，能在不同的冲压位置上，同 时完成两个或两个以上的多个工序，而最后将零件成形与条料分离的冲模。 连续模是目前利用较多的冲模结构，其主要优点在于： （1）生产效率高； （2）冲压时送料方便，并安全可靠不易发生事故； （3）连续模易实现单机自动化及机械化生产； 连续模的结构一般比较复杂，与一般冲模模相比制造困难。 3.复合模 复合模是指压力机依次行程中，模具在同一位置上同时完成落料及冲孔多个工 序的模具。优点如下： （1）冲压后的工件内孔对外形的同心度较高，一般可达0.020.04mm （2）所冲出的工件表面垂直，精度较高，用复合模冲出的工件一般可达 5 IT11IT12 级精度。 （3）复合模应用较广，一般可适宜冲裁厚度为 0.01mm 的薄材料以及较软的 金属材料。 （4）生产效率高，可适于大批量生产。 （5）冲压时，所要求条料的尺寸精度较低，一般不受条料的形状及尺寸限 制。 缺点是：在加工制造上比较困难，成本较高。 综上所述此工件，决定用复合模。 二、模具结构形式的合理性分析 合理的模具结构形式应尽可能满足以下要求: 1.能冲击符合技术要求的工作 2.能提高生产率 3.模具制造和修模方便 4.模具有足够的寿命 5.模具易于安装调整，且操作方便、安全。 三、工艺方案的确定 零件为 U 型弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可有 以下三种工艺方案： 1.落料冲孔弯曲：采用三套单工序模冲压。 2.落料冲孔弯曲：采用落料冲孔连续模冲压，再采用弯曲单工序模。 3.落料冲孔弯曲：采用落料冲孔复合模冲压，再采用弯曲单工序模。 方案 1 模具结构简单，但需要三道工序和三道模具，生产效率低。 方案 2 属于先连续模后单工序模的组合，连续模是指压力机在一次行程中，依 次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。由于制件的结构尺寸小， 厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工 难度，且工件不是一次成型，容易造成尺寸误差加大，欲保证冲压件的形位精度， 需要在模具上设置导正销导正，故其模具制造，安装较复合模更为复杂，且制造经 费增加，因此，不宜采用该方案。 6 方案 3 属于复合模和单工序模的组合，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在 模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具，由于该工件的孔边距为 8mm，大于凹 模允许的最小壁厚 6.7mm，故可考虑采用复合模。采 用复合模冲裁，其模具结构没 有连续模复杂，生产效率也很高，易于冲压尺寸精度要求一般且一次成型的工件， 且操作简单安全，适用于大批量生产，又降低了工人的劳动强度，所以此方案最为 合适。 7 第三章 落料冲孔复合模的设计 第一节 复合模总体结构的初步设计 一、模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模。 二、定位方式的选择 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，有侧压装置。控 制条料的送进步距采用导正销定距。 三、卸料方式的选择 因为工件料厚为 1.5mm,相对较薄,卸料力不大,故可采用弹性料装置卸料。 四、导向方式的选择 为了提高模具寿命和工件质量,方便安装调整,故采用后侧导柱的导向方式。 第二节 零件的工艺计算 一、冲压件的尺寸参数 图 3.1 零 件 展 开 图 由图 3.1 可知毛坯尺寸为 64mm113mm 8 根据计算得冲压件的总面积为 S 冲孔面积： 2215.63m 480 落料面积： 23. 冲孔落料后的总面积： 2136.总 二、搭边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的 作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边 过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有 时还有拉人凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。 由于材料 Q235 的碳含量为 0.22%，且毛坯厚度为 1.5mm，根据冷冲压实用技 术表 3-2 可查得：两制件之间的搭边值 ，侧搭边值为 。)(8.1ma)(0.2ma 三、毛坯的排样方式 通过分析工件的形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有两种方 案如下图所示。 方案一： 9 图 3.2 第一种排样方式 方案二： 图 3.3 第二种排样方式 现根据材料利用率公式： %10hBnA 式中 A-冲裁件面积（ ）；m2 10 n-一个步进内冲裁件的数目； B-条料宽度（mm）； h-进距（mm ）； 对于方案一： 其中 n=1；A=6143.46 （ ）；h=113+1.8=114.8（mm）；m2 B=64+2 2=68（mm） 代人材料利用率公式得 %7.81 对于方案二： 其中 n=1；A=6143.46 （ ）；h=64+1.8=65.8（mm）；2 B=113+2 2=117（mm） 代人材料利用率公式得 8.792 通过比较两方案的材料利用率可知：采用方案二进行排样。 四、条料宽度的确定 计算条料宽度有三种情况需要考虑： 1.有侧压装置时条料的宽度。 2.无侧压装置时条料的宽度。 3.有定距侧刃时条料的宽度。 本课题采用有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。 条料宽度公式： 0)2(aDB 式中 D-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸（mm） -侧搭边值（ mm） -尺寸偏差（ mm） 其中 D=113mm， =2mm,t 条料宽度偏差上偏差为 0，下偏差为- ，根据冲a 压工艺与模具设计表 219 查得条料宽度偏差 =0.7mm。 代人条料宽度公式得 mB07.1 11 第三节 冲裁力的计算及冲压设备的选择 此工件的落料周长 ，冲孔周长 ，mL01.32mL68.372 ，材料的厚度为 1.5mm，Q235 钢的 。L24.5083 MPab450 根据冲裁力的基本计算公式： bLtF 式中 F-冲裁力（N）； L-冲件周边长度（mm）； t-材料厚度（mm）； -材料的抗弯强度（MPa）；b 对于冲压该零件时所需要的落料力：L 1=322.01mm，t=1.5mm， 代入MPab450 公式得 F1=217.36kN 对于冲 孔时所需要的冲孔力：L 2=37.68mm，t=1.5mm， 代入公m6 b 式得 F2=25.43kN 对于冲 孔时所需要的冲孔力：L 3=50.24，t=1.5mm， 代入公式8 Pab450 得 F3=33.912kN 则 F=F1+F2+F3=276.702kN 由于模具采用弹性卸料再根据其出件方式，需采用以下经验公式，即： FX=KXF 式中 Kx-卸料力系数 KT-推件力系数 根据冲压工艺与模具设计表 222 查得 Kx=0.04、K T=0.055 其中 F =276.702kN，代入公式得 Fx=11.07kN，F T=15.23kN F 总 =Fx+FT+F=302.992kN 冲压设备的选择： 由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力 F 压 （1.6 1.8）F 总 ，由 冷冲压实用技术表 44 查得选用公称力为 630KN 的开式双柱可倾压力机 J23- 63 12 第四节 压力中心计算 为了保证压力机和模具正常地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心 线相重合，否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸凹模间隙不均和导向 零件的加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损，影 响压力机的精度。 对工件不规则形状可用解析法来确定。 根据压力中心坐标计算公式为 计算公式得：X0=31.92mm，Y0=56.11mm 13 图 3.4 塑 件 压 力 中 心 坐 标 图 所以模具的压力中心坐标为（-31.92，-56.11） 第五节 凸凹模刃口尺寸确定 由于该工件属于一般落料冲孔件，根据零件形状特点，冲裁模的凹、凸模采用 分开加工方法制造，尺寸 64mm、R3mm、R25mm、R386mm 由落料获得，26mm 和 28mm 由冲孔时同时获得。根据冲压模具与制造表 23 查得凸、凹模最小 间隙 ，最大间隙 ，所以 。mZ14.0inmZ24.0axmZ1.04.minax 现只冲裁精度为一般冲裁，采用 IT14，按照模具制造精度高于冲裁精度的原则， 该凸凹模按 IT8 级制造。 一、冲压时凸凹模刃口尺寸计算 为了保证间隙值，凸、凹模的制造公差必须满足一下校核公式： minaxZAT 式中 、 分别为凸、凹模的制造公差值； 对于冲孔 和 时，根据冲压模具与制造 表 210 查得凸凹模10.6810. 的制造公差 = =0.022mm，磨损系数 X 取 0.5。TA 代入公式得：0.022+0.022=0.0440.1 说明所取的 和 合适，考虑到零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公TA 差： mT04.1.A6 根据冲孔刃口尺寸计算公式： 式中 、 -冲孔凸凹模刃口尺寸（mm）；dTA 14 、 -冲孔凸凹模的制造公差（mm）；T -冲孔件孔的最小极限尺寸（mm）；dmin -磨损系数；X -冲件公差； 对于孔 ，把已知和查表的数据代入公式得：610. mT5.04.04.dA966 得冲 孔的凸凹模的刃口尺寸为 和 。10. dT.04.mA19.60. 对于孔 ，把已知和查表的数据代入公式得：8.T.04.04.mA566 得冲 孔的凸凹模的刃口尺寸为 和 。10. T5.804.A.06. 二、落料时凸凹模刃口尺寸计算 根据落料刃口尺寸计算公式： 式中 DT、D A-落料凸凹模刃口尺 寸 （mm） 、 -落料凸凹模的制造公差（mm）TA Dmax-落料件的最大极限尺寸（mm） X-磨损系数； -冲件公差； 对于落料 R3mm，根据冲压模具与制造表 210 查得凸凹模的制造公差 T= A=0.022mm，磨损系数 X 取 0.75， 取 0.15 校核：代入公式得：0.022+0.022=0.0440.1.说明所取得的 T和 A合适， 考虑到零件要求和模具制造情况，可适当的放大制造公差： T=0.40.1=0.04mm A=0.60.1=0.06m 把以上数据代入公式得: mDT85.21.0304.4. 15 mDA71.24085.06.6. 故落料 R3mm 凸凹模的刃口尺寸： 、DT85.04.mA71.206. 对于落料 R25mm，根据冲压模具与制造表 210 查得凸凹模的制造公差 和 ，磨损系数 X 取 0.75， 取 0.26mT02.A025. 校核：代入公式得：0.02+0.0250.1.说明所取得的 和 合适。TA 把以上数据代入公式可得： mDT74.6.02.02. A15.5. 故落料 R mm 凸凹模的刃口尺寸： 、mDT.02.A6.4025 对于 R386mm，根据冲压模具与制造表 210 查得凸凹模的制造公差 和 ，磨损系数 X 取 0.75， 取 0.7mT04.A06. 校核：代入公式得：0.04+0.06=0.10.1.说明所取得的 和 合适。TA 把以上数据代入公式可得： mDT3.857.0404A16.6. 故落料 R mm 凸凹模的刃口尺寸： 、38 mDT3.8504mA16.0. 对于落料 R64mm，根据冲压模具与制造表 210 查得凸凹模的制造公差 和 ，磨损系数 X 取 0.75， 取 0.34mT02.A0. 校核：代入公式得：0.02+0.03=0.050.1.说明所取得的 和 合适。TA 把以上数据代入公式可得： mDT6.34.02.02.A513. 故落料 R mm 凸凹模的刃口尺寸： 、6DT.02.mA5.630. 16 第四章 冲压设备的选用及其参数 根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机 J2363，其主要技术参数如下： 表 4.1 J2363 参 数 公称压力（kN） 630 滑块行程（mm） 130 滑块行程次数（n/mm） 50 最大闭合高度(mm) 360 最大装模高度（mm） 280 连杆调节长度（mm） 80 工作台尺寸（前后/左右） （mm） 480/710 垫板尺寸（厚度/孔径） （mm） 80/250 模柄孔尺寸（直径/深度） （mm） 50/80 最大倾斜角度（） 30 电动机功率（kw） 5.5 设备外形尺寸（前后/左右/高度） （mm） 1700/1373/2750 设备总质量（Kg） 4800 17 第五章 冲裁模主要零部件的设计及选用 第一节 落料凹模的设计 18 图 5.1 落 料 凹 模 凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模 架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。 凹模厚度的确定公式为： H=Kb 式中 K-系数值。考虑板料厚度的影响 b-冲裁件的最大外形尺寸 在安全上考虑后，选取的 H 值不应小于（1520|）mm 根据冷冲压工艺及模具设计表 2.12 查得：系数 K=0.35，其中 b=113mm 把 数据代入公式得： H=0.35113=39.55mm，则凹模厚度取 H=40mm 凹模壁厚的确定公式为 C=（1.52）H，把数据代入公式得： C=1.540240=6080mm，则凹模厚度 H=60mm 凹模宽度的确定公式为：B=b+2C，把数据代入公式得： B=113+260=233mm， 则凹模宽度取 B=250mm 凹模长度的确定公式为：L=l+2C，把数据代入公式得：L=64+260=184mm；则 凹模长度取 L=200mm 综上得，凹模轮廓尺寸为 250mm200mm40mm。凹模材料选用 Cr12，热处理 6064HRC。 表 5.1 矩 形 和 圆 形 凹 模 的 外 形 尺 寸 矩形凹模的高度（mm）和长度（mm） BL 矩形和圆形凹模厚度(mm) H 6350 6363 10、12、14、16、18、20 8063、8080、10063、10080、1 00100、12580 12、14、16、18、120、22 125100、125125、14080、1408 14、16、18、20、22、25 19 0 140125、140140、160100、160 125、160140、200100、200125 16、18、20、22、25、28 160160、200140、200160、250 125、250140 16、20、22、25、28、32 200200、250160、250200、280 160 18、22、25、28、32、35 250250、280200、280250、315 200 20、25、28、32、35、40 315250 20、28、32、35、40、45 第二节 凸凹模的设计 对于凸凹模的设计材料取 Cr12MoV,HRC5862.凸凹模长度公式为： h21自 由HL 式中 -凸凹模固定板高度（ mm） -卸料板高度（mm）2 -弹性元件高度（mm）自 由 h-凸凹模伸出卸料板的高度（mm） 根据 =（0.60.8） ，取 =18mm，查表得卸料板高度 取1H凹 1H2H 8mm， =20mm，h=4mm，把数据代入公式得 L=18+8+20+4=50mm自 由 20 图 5.2 凸 凹 模 第三节 冲孔凸模的设计 设计冲孔 凸模时，外形尺寸如下图：m05.64 21 图 5.3 冲 孔 凸 模 选取冲孔凸模的材料为 T10A 热处理淬硬，硬度 HRC5660，形状与尺寸参考 冲压工艺与模具设计图 252A 型标准圆形凸模。 凸模长度 L 的计算公式： 凹Hh1 式中 ：凸模固定板的厚度（mm） ：凹模的高度（mm）凹 由于 ，取 =20mm凹h)8.06(11h 把以上数据代入公式得:L=40+20=60mm 由于凸模长为 60mm，工作部分的直径为 6.05，属于细长凸模，故进行强度校 22 核。 1.压应力的校核： 根据压应力校核公式： 式中 -凸模最小直径（mm）dmin t-毛坯厚度（mm） -凸模材料的许可应力（MPa）压 其中：t=1.5mm ，材料为 Q235 钢得取 =373MPa 把以上数据代入公式得： ，所以强度满足。m3765.14)(min 压td 2.弯曲应力的校核： 根据弯曲应力公式： FdL2max90 式中 -凸模允许的最大自由长度（ mm）： F-冲裁力（N ） 其中：d=6mm ，F=319.592KN 代入公式得： ，所以满足刚度要求。mFdL27.18459.309622max 设计冲孔 凸模时，外形尺寸如下图：4. 23 图 5.4 冲 孔 凸 模 选取冲孔凸模的材料为 T10A 热处理，硬度 HRC5660，形状与尺寸参考书冲 压工艺与模具设计图 252A 型标准圆形凸模。 凸模长度 L 的计算公式： 凹Hh1 式中 -凸模固定板的厚度（mm） -凹模的高度（ mm）凹 由于 ，取 =20mm 得:L=40+20=60mm 长的凸模。凹8.0611 由于凸模长为 60mm，工作部分的直径为 属于细长凸模，故进行强度校核。05.8 1.压应力的校核： 根据压应力校核公式： )(4min压td 式中 -凸模最小直径（ mm）i t-毛坯厚度（ mm） -凸模材料的许用应力（ MPa）)(压 24 其中：t=1.5mm ，材料为 Q235 钢得取 ，MPa37Pa736压 代入公式得 ，所以强度满足。mtd65.14)(min压 2.弯曲应力的校核： 根据弯曲应力公式： FL2max90 式中 -凸模允许的最大自由长度（ mm）： F-冲裁力（N ） 其中：d=8mm，F=319.592KN 代入公式得： ，所以满足刚度要求。mFdL2.359.1809 22max 25 第六章 其他零件的设计及选用 第一节 卸料装置的尺寸选择 一、卸料装置的选择 卸料类型为弹性卸料方式。 卸料螺钉选择由 GB2867.6 查得，870GB2867.681，数量为 4 个。 卸料板尺寸由 GB2867.6 查为 25020010，材料选用 45 号钢。 卸料板与凸模的间隙取双边 0.2mm，与导料销，挡料销的配合为 H8d9 二、弹性元件的设计 为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料装置，使条料在落料冲孔过程 中始终处于一个稳定的压力之下，从而改善毛坯的稳定性。本课题将采用 4 个圆筒 形聚氨酯性体作为弹性元件，设计弹性元件高度 ，模具安装时橡胶预先m20H自 由 压缩 10%。 橡胶压缩时产生的压力公式： F=Ap 式中 F-橡胶压缩时产生的压力（ KN） A-橡胶的横截面积（与卸料板贴合的面积，mm） p-橡胶的单位压力（ MPa） 根据选择的压力机工作时对每个橡胶压缩时产生的压力为 10.4KN，根据冲压 工艺与模具设计表 235 结合橡胶压缩量查得单位压力为 2MPa。 把数据代入公式得：A=1300 m 2 橡皮高度与直径之比 hD=2038=0.52 因此满足 0.5hD1.5 三、推件装置的选择 推件选用标准件方式，材料均为 45 号钢。 打杆：查标准 GB2867.1 得 A12110. 26 推板：查标准|GB2867.481 的 A35 连接杆：查标准 GB2867.3 得 830 第二节 定位零件的选取 冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。 导料销：一般设两个，位于条料的同一侧。 定位零件的选择：选择活动方式导料销和挡料销，查 GB2866.11 得 A643 定位销的选用：1.固定上模架、凹模、凸模固定板和垫板：6 2.固定下模架、凸凹模固定板; 6 第三节 模架及其它零件的选择 一、模柄 结构形式：参考冲压工艺与模具设计图 287（C）图的凸模式模柄结构， 材料为 Q235.尺寸根据压力机选择取： md501D10mh78112md182 372 二、固定板与垫板 凸模固定板厚度取 20mm，材料采用 Q235,凹模固定板厚度取 20mm，材料采用 Q235, 垫板厚度为 15mm，材料采用 45 钢，热处理为淬硬，HRC4348 三、模架 根据冲压工艺与模具设计图 281 选取凹模周界 L=200mm，B=250mm 参考压力机 h 的范围为 240mmh285mm 选取 上模架 25020050mm （GB2855.581） 下模架 25020065mm （GB2855.681） 导柱 A20h5230mm (GB2861.181) 导套 A20H612548mm （GB2861.681） 选取 20#热处理渗碳、淬火。硬度 HRC5862 渗碳层深度 0.81.2mm。 27 四、螺钉的选用 根据冲压工艺与模具设计表 236 可得: 1.联接上模架、凹模、凸模固定板和垫板：M8 2.联接下模架、凸凹模固定板：M8 3.卸料螺钉：M8 28 第七章 模具的闭合高度 该模具的闭合高度为 hHL下 模 座垫 板上 模 座闭 H 式中 -上模座厚度（mm）上 模 座 -下模座厚度（mm）下 模 座 -垫板厚度（mm）垫 板 L-凸模长度（mm） H-凹模长度（mm） h-凸模冲裁后进入凹模的深度， 其中： ， ， ，H=40mm，h=5mmm50上 模 座 65下 模 座 m10垫 板 6L 把数据代入公式得： 254H闭 可见该模具闭合高度小于所选压力机 J2363 的最大装模高度（280）可以使用。 29 第八章 弯曲模的设计 第一节 弯曲工艺性分析 弯曲后的工件图如下图 8.1 所示，具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲工艺 过程和提高弯曲件的精度，并有利于模具的设计和制造，弯曲件的工件设计材料、 结构工艺和弯曲件的精度内容。 图 8.1 弯 曲 后 的 工 件 一、材料分析 该工件用材料 Q235 钢是常用的优质碳素结构钢，塑性较好，具有良好的弯曲成 形性能。 二、结构分析 1.最小弯曲半径： 根据弯曲半径公式; 12max1axr 式中 -延伸率 30 -端面收缩率： 查得 Q235 的延伸率 %251 代入公式得最小弯曲半径 r=0.5mm 2.弯曲件直边高度为 h=H-t-r=26-1.5-1=23.5mm2t，所以满足弯曲条件，可 以一次弯曲成功。 3.弯曲件孔边距 S=8mmt，所以满足弯曲条件。 4.圆角半径回弹 该工件是一个弯曲角度为 90 的弯曲件，所有尺寸精度均未标注公差，而当 5 时，可以不考虑圆角半径的回弹，所有该工件符合普通弯曲的经济精度要求。tr 综合所述：该工件结构简单，形状左右对称，弯曲工艺性良好，适合进行弯曲 加工。 第二节 弯曲件毛坯尺寸计算 根据相对弯曲半径公式： 0.53.152tR 式中 R-弯曲半径（mm） t-材料厚度（mm） 对于由于相对弯曲半径大于 0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该 先求变形区中性层曲率半径 （mm） ktr0 式中 -内弯曲半径（mm） t-材料厚度（mm） k-中性层系数 根据模具设计及模具 CAD表 31 查得中性层系数 k=0.34 代入式得： m5.4.01 结合图 8.1 可得坯料展开长度 ，取mL24.651.267 31 L=64mm 第三节 弯曲力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲 时的弯曲力 和顶件力 还有自由弯曲力JFDZF 校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲力大得多，一般为： AqJ 式中 -校正弯曲力（N） A-校正部分在垂直与凸模运动方向上的投影面积 m2 q-单位面积校正力（MPa） 由冲压工艺与模具设计表 311 查得 q=60MPa，A=（15113）mm 代入公式得： KNFJ 7.10615 在自由弯曲时弯曲力为： trKBbZ 27.0 式中 -自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力（N）F B-弯曲件的宽度（mm） r-弯曲件的内弯曲半径（mm） t-弯曲件材料厚度（mm） K-材料的抗拉强度安全系数，一般取 K=1.3 -弯曲材料的抗拉强度（MPa）b 把数据代入公式得 KNFZ 65.415.103.70 2 顶件力： D 964.)8.3( 对于校正弯曲，由于校正弯曲比顶件力大得多，故一般 可以忽略不计，即：DF 。为防止弯曲设备的超载，可按公称压KNFZJ 35.1.710压 力 机 力 ，由冷冲压实用技术表 44 查得选用公称力为 160KN 的压 力 机)2.1( 开式双柱可倾压力机 J2316.其主要技术参数如下所示： 表 8.1 压 力 机 J2316 参 数 32 公称压力（kN） 160 滑块行程（mm） 55 滑块行程次数（n/mm） 120 最大闭合高度(mm) 220 最大装模高度（mm） 连杆调节长度（mm） 180 45 工作台尺寸（前后/左右） （mm） 300/450 垫板尺寸（厚度/孔径） （mm） 40/210 模柄孔尺寸（直径/深度） （mm） 40/600 最大倾斜角度（） 35 电动机功率（kw） 1.50 设备外形尺寸（前后/左右/高度） （mm） 1130/921/1890 设备总质量（Kg） 1055 第四节 弯曲模主要零部件的设计 一、凸凹模圆角半径的确认 1.凸模圆角半径 r凸 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径 较小时，凸tr 模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即 mr1凸 2.凹模圆角半径 r凹 凹模圆角的大小影响弯曲力、弯曲件质量与弯曲模寿命，凹模两边的圆角半径 应一致且合适，过小，弯曲力会增加，会刮伤弯曲件表面，模具的磨损加大；过大， 支撑不利，其值一般根据板厚取或直接查表。 t2mm 时 =（36）tr凹 t=24mm 时 =（23）t凹 t 4mm 时 =2t凹 查表得取 为 5mm。r凹 二、凹模工作部分深度 过小的凹模深度会使毛坯两边自由部分过大，造成弯曲件回弹量大，工作不平 直；过大的凹模深度增加了凹模的尺寸，浪费模具材料，并且需要大行程的压力机， 因此模具设计中，要保持适当的凹模深度。该产品零件为弯边高度不大且两边要求 平直的 U 形弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，根据冲压工艺与模具设计 33 表 314 的凹模工作部分深度为 20mm 如下所示： 图 8.2 凹 模 工 作 深 度 三、凸、凹模间隙的确定 根据 U 形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式： Z=t+Ct 式中 Z-凸、凹模单边间隙（mm） ； -材料厚度的正偏差（mm） ； C-凸、凹模的间隙系数； 根据冲压工艺与模具设计表 315 查得 C=0.05，=0.11mm，t=1.5mm 代入公式得：Z=1.5+0.111.5=1.685mm 四、凸、凹模宽度的计算及公差 零件标注外行尺寸且当工件标注成单向偏差时，应以凹模为基准，而凸、凹模 的宽度及其公差应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。 因此，凸、凹模的宽度分别为 凹模宽度： 75.0Ldd 34 在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制，并保证单边 间隙为 c，即： ZLdpp2 0 式中 、 -弯曲凸、凹模的宽度尺寸（mm） L-弯曲件外形或内形最小极限尺寸（mm） Z-弯曲模单边间隙（mm） -弯曲件尺寸公差（mm） 、 -凸、凹模制造公差，采用（IT7IT9）标准公差等级一般pd 取（1/31/4） 根据图 81 可知 L=15mm，按 IT14 级精度选取 =0.52m 按 IT9 级精度选取 代入公式得：m052.凸 凹模宽度： m61.452.07. 052.0 Ldd 凸模宽度： 86.4.Zpp 第五节 弯曲模的结构设计及其它零部件的选用 一、弯曲模的结构设计 为了操作达到工件的要求，在进行弯曲模的结构设计时，必须要满足以下几点： 1.坯料放置在模具上应保证可靠的定位。 2.在压弯过程中，应防止毛坯的滑动。 3.毛坯放入到模具和压弯后从模具中取出工件要方便。 二、弯曲模具其它零部件的选用 1.凸模 凸模材料选择 T10A 热处理为淬硬，HRC5860 2.凹模 凹模材料选择 T10A 35 热处理为淬硬，HRC5860 3.弹性元件 为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料装置，使条料在落料冲孔过程 始终处于一个稳定的压力之下，从而改善毛坯的稳定性。本课题将采用 4 个圆筒形 聚氨酯弹性体作为弹性元件，设计弹性元件高度 ，模具安装时橡胶预先m67自 由H 压缩 10%。 橡胶压缩时产生的压力公式： F=Ap 式中 F-橡胶压缩时产生的压力 A-橡胶的横截面积（与卸料板贴合的面积，mm） p-橡胶的单位压力（MPa） 根据选择的压力机工作时对每个橡胶压缩时产生的压力为 10.4KN，根据冲压 工艺与模具设计表 235 结合橡胶压缩量查得单位压力为 2MPa。 代入公式得：A=6450 m2 橡皮高度与直径之比为 h/D=67/100=0.67 因此满足 0.5h/D1.5 4.压料板、顶杆、顶板 材料选择 45 号钢，热处理方式为淬硬，HRC4348 5.模柄 结构形式：参考冲压工艺与模具设计图 287（b）图的压入式模柄结构， 材料为 Q235.尺寸根据压力机选取： d=30 D=32 h=73 b=2 a=0.5 391D51h2 61d 6.垫板 凸模垫板厚度为 8mm，材料采用 45 ，热处理为淬硬，HRC4348 拖板厚度取 10mm，材料采用 45 ，热处理为淬硬，HRC4348 7.模架的选择 根据冲压工艺与模具设计图 281 选取凹模周界 L=160mm，B=125mm 参考压力机 h 的范围为 165mmh185mm 选取： 上模架 16012535 mm （GB2855.581） 36 下模架 16012540 mm （GB2855.681） 导柱 A20h5150 mm (GB2861.181) 导套 A20H68533mm （GB2861.681） 选取 20#热处理渗碳、淬火。硬度 HRC5862 渗碳层深度 0.81.2mm，导柱、 导套配合取 56hH 8.螺钉的选择 联接上模架、凸模固定板和垫板：M8 联接下模架、凹模、凹模垫板：M8 螺杆：M10 9.定位销的选择 固定上模架、凸模固定板和垫板：6 固定下模架、凹模、垫块：6 1 下模座 2 螺钉 3 导柱 4 凹模 5 聚氨酯橡胶 6 凸模固定板 7 防转销 8 支撑柱 9 上模座 10 圆柱销 11 螺钉 12 导套 13 模柄 14 圆柱销 15 垫板 16 固定销 17 螺钉 18 凸模 19 凹模 20 卸料板 21 卸料螺钉 22 推料板 23 材料 24 定位销 25 导套 37 图 8.3 复 合 模 装 配 图 38 结论 毕业设计在忙碌的一学期中就匆匆的结束了，有满足、也有遗憾。这次的毕业 设计也可以说是为我的大学生涯划上了一个圆满的句号。 这次，我的毕业设计的课题为“U”型槽冲压工艺与模具设计 。独立完成这 个设计任务课题的要求之一，对于我来讲，的确可以算是一次挑战。一切都要靠自 己的努力来完成。通过这一次的设计，使我更加进一步掌握了冲压工艺与模具设计 的有关知识与开发，培养了我独立思考与解决问题的能力，在整个过程中，遇到了 一些自身无法解决的问题，导致了设计中的不足，也为此影响了设计的进度。在这 里特别感谢我的指导老师刘敏老师，能耐心给我指出设计的缺陷以及解决的方法建 议。使我能够及时的修正设计中的错误，顺利的完成这次设计任务。 在这次设计中由于自身的设计知识和经验有限，还有很多欠考虑或是不足的地 方，望各位老师见谅！谢谢！ 39 致谢 本文是在论文指导老师精心指导和大力支持下完成的，老师以其严谨求实的治 学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求工作作风和大胆创新的进取精神对 我产生重要影响。在此次毕业设计过程中我也学到了许多有关模具设计方面的知识， 对其现状和未来发展趋势有利很大的了解。 通过这次模具设计，本人在多方面能力都得到了提高。通过这次毕业设计，综 合运用了本专业所学