冲孔落料与弯曲模设计

常州轻工职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 董磊 学 号： 007 系 部： 模具技术系 专 业： 模具设计与制造 题 目: U型件模具设计与制造 指导者：都超平评阅者：2016 年 3 月 第页毕业设计说明书（论文）中文摘要本课题研究的是U型件成型的过程。此过程分为两个部分：材料的冲孔落料和弯曲成型。为两个部分所设计的模具分别为冲孔落料复合模和单工序弯曲模。复合模采用倒装式，弯曲模为一个典型的U型弯曲，在模具设计时注意工件的定位。在设计冲孔落料复合模时，因为零件展开尺寸过大，所以在查垫板、固定板时找不到典型的组合尺寸，必须自己依靠经验数据进行计算。其中详细介绍了凸模、凹模、固定板、垫板、卸料板等零部件的设计与制造、以及压力机的选择和模架的选择。关键词 冲压模具 工艺方案 复合模 压力机 模架毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Stamping Process and Molding Design of Spring lug Abstract this research project is before the shock absorber bracket molding process. This process is divided into two parts: material punching blanking and bending. Designed for a two part mold for punching, blanking, bending modulus of the composite mode and single process. Compound die flip-bending mode of a typical U-shaped bend, mold design, attention to the positioning of the workpiece.In the design punching blanking composite mold, because the parts expand the size is too large, so check plate, fixed plate can not find the typical combination of size, must rely on empirical data calculated by the line. Which details the design and manufacture of parts of the punch, die, fixed plate, plate, stripper plate, and press select and the choice of mold.Keywords Stamping die process plan compound mould die set 第II页常州轻工学院毕业设计说明书（论文）目 录前 言3第一章 设计任务51.1 设计产品图51.2 课题设计任务及要求6第二章 工艺设计72.1产品冲压工艺性分析72.2工艺方案确定82.3冲模总体工艺确定9第三章 工艺计算113.1 弯曲件展开尺寸工艺计算113.1.1展开尺寸计算方法113.1.2计算展开尺寸113.1.3展开毛坯图123.2 排样及材料利用率计算123.2.1排样方案及搭边、步距的确定123.2.2剪板方式及材料利用率计算133.2.3绘制排样图153.3 落料冲孔复合模冲压力计算及初选压力机153.3.1总冲压力的构成153.3.2计算总冲压力163.3.3初选压力机173.4 压力中心的确定173.4.1确定压力中心的意义173.4.2压力中心的确定183.5 刃口尺寸计算183.5.1刃口尺寸计算的意义183.5.2刃口尺寸计算的方法和依据183.5.3刃口尺寸计算193.6 弯曲模工作部分尺寸计算223.6.1弯曲凸、凹模圆角半径设计223.6.2弯曲凸、凹模间隙确定233.6.3弯曲模工作部分尺寸计算233.7 弯曲力计算及初选压力机243.7.1弯曲力计算243.7.2初选压力机25第四章 冲孔落料复合模主要零部件设计274.1工作零件的设计274.2定位零件的设计294.3压料、卸料装置的设计304.4导向零件的设计314.5固定零件的设计324.6模架的设计33第五章 弯曲模主要零部件设计365.1 工作零件的设计365.2 定位零件的设计375.3 支承零件的设计395.4 固定零件的设计395.5 模架的设计41第六章 模具总装图绘制与模具零件材料的选用446.1 落料冲孔复合模总装图绘制446.2 弯曲模总装图绘制456.3 模具零件材料的选用46第七章 压力机校核477.1 压力机校核条件477.2 冲孔落料复合模压力机校核487.3 单工序弯曲模压力机校核49第八章 结 论51致 谢52参考文献53 前 言模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零件都要依靠模具成型。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗.是其它加工方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展标志着一个国家上业水平及产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品开发等都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。模具技术已成为技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时，模具工业也普及、应用最成熟的行业之一。模具不是批量生产的产品。它具有单件生产和对特定用户的依赖特性。就模具行业来说，引进国外先进技术，不能采用通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主要是引进已经商品化了的CAD/CAM/CAE软件和精密加工设备等。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。本论文在设计时广泛采纳了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料。在技术上也有一定的创新，使用了AutoCAD等软件绘图，以达到优化设计的目的，并显著地提高了设计的效率。第1章 设计任务1.1 设计产品图 1.本课题零件为U型件，材料为Q235钢（退火），料厚为2mm，中批量生产。零件图结构与尺寸如图1.1： 图1.1 零件二维图 1.2 课题设计与任务要求本次课题主要是分析该产品的工艺性，绘制产品的二维图，在多种工艺方案中选择其最优冲压工艺方案，然后进行工艺计算、确定其模具结构并设计模具。第二章 确定工艺方案2.1 产品冲压工艺性分析冲压工艺设计主要包括冲压件的工艺性分析和冲压工艺方案的确定两个方面的内容。良好的工艺性和合理的工艺方案，可以用最小的材料消耗，最少的工序数量和工时，稳定地获得符合要求的优质产品，并使模具结构简单，模具寿命高，因而可以减少劳动量和冲裁成本。冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，一般情况下，对冲裁件工艺性影响较大的是制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。冲压件的工艺性合理与否，影响到冲压件的质量、模具寿命、材料消耗、生产效率等，设计中应尽可能提高其工艺性。其工艺分析如下：1.材料分析Q235钢为碳素结构钢，具有良好的弯曲成形性能。2.结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形有利。可查的此材料所允许的最小弯曲半径Rmin=0.5t=1mm，而零件弯曲半径R=3mm大于1mm，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径r/t=1.5小于5，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度的回弹。3.精度分析零件上尺寸均未注公差尺寸，普通弯曲冲裁即可达到零件的精度要求。4.结论由以上分析可知，该零件冲压工艺性能良好，可以冲裁和弯曲。2.2工艺方案确定1） 方案对比零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲，采用三套单工序模生产。方案二：落料-冲孔复合冲压，再弯曲，采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三：冲孔-落料连续冲压，再弯曲，采用连续模和单工序弯曲模生产。2） 方案分析方案一模具结构简单，但需要三道工序、三副模具，生产效率低，零件精度差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二需两幅模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高。该零件的孔边距为15mm,大于凸凹模允许的最小壁厚4.9mm，宜采用复合冲压工序。方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形状位置精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。3）方案确定通过对上述三种方案的综合分析比较，该零件的冲压生产采用方案二为佳。2.3冲模总体工艺确定通过对该零件的的工艺分析和方案的确定，分别设计了冲孔落料复合模，如图2.1和单工序弯曲模，图2.2。图2.1 冲孔落料复合模 图2.2 单工序弯曲模 第三章 工艺计算工艺计算是模具设计的基础，只有正确的确定排样图和计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压力等，才能设计出正确的模具。本设计中的工艺计算比较多，具体计算如下：3.1 弯曲件展开尺寸计算3.1.1展开尺寸计算方法弯曲加工时，弯曲件毛坯尺寸是否准确，直接关系到工件的尺寸精度。根据弯曲时应变中性层在弯曲前后长度不变的特点，计算弯曲件毛坯尺寸时应先确定弯曲应变中性层的位置，然后计算出应变中性层的长度，由此得出毛坯的长度尺寸。3.1.2计算展开尺寸对于该工件，弯曲半径r=3，材料厚度t=2，故r0.5t。所以此类弯曲件具有较为明显的圆角。压弯变形时变薄情况不严重，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数x=0.28，故应变中性层的曲率半径为p=r+xt=2+0.283=2.84，所以坯料展开长度为Lz=l+A=（50-2）+（10+10-1-2）x2+4.46x2=90.92mm（取整为91mm）由于零件宽度尺寸为20mm，故毛坯尺寸为91mmx20mm。3.1.3展开毛坯图根据以上公式算得的数据，绘制出的弯曲件平面展开图如下图3.1下。图3.1工件展开图3.2排样及材料利用率计算3.2.1排样方案及搭边、步距的确定冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料费用一般占冲裁件的成本的60%以上。因此，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁质量、生产效率、模具结构与寿命、生产操作方便与安全等。排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。 1）排样方式的确定。考虑到操作方便，根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：单排。零件排样方式如图3.2所示。 图3.22） 搭边、步距的确定 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边留下的工艺废料叫搭边。 查文献表，工件间工艺搭边值a1=2mm。工艺边距搭边值为a=2.2mm。条料与导料板之间的间隙值C=0.5mm。则条料的宽度为B=（Dmax+2a）0-=（91+22.2）0-0.8 =95.40-0.8mm；步距S=D+a1=22+2=24mm。3.2.2剪板方式及材料利用率计算 排样的意义就在于保证用最小的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。排样是否合理，经济性是否好，可用材料利用率来衡量。材料利用率是指零件的实际面积与所用材料面积的百分比，一个进距内的材料利用率为： = ()100% （3）式中 A-冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm）； n-一个进距内冲件数量； b-条料宽度（mm）； h-进距（mm）。材料面积包括零件实际面积与废料面积。提高材料利用率的途径是减少废料面积。废料分为两类，1结构废料 由零件的形状特点产生的废料。一般不能改变，但可以利用大尺寸的机构废料冲制出小尺寸的零件。2. 工艺废料 由零件之间和零件与条料侧边之间的废料，以及料头、料尾所产生的废料。要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手，即设计合理排样方案，选择合适的板料规格及合理的裁料法（料头、料尾），利用废料冲制小件。在不影响设计要求的情况下，改善零件结构。比较图3.2所示的两种方案图，图（a）所示方案是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料本身的减板公差以及条料的定位误差影响，工艺精度不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合级进模，所以选图（b）所示方案。同时，考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空工位。现选用规格为2mm1000mm4000mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽196.5mm、长1000的条料,能冲出的制件数NN=（4000/95.4）X（1000/24）=41X41=1681计算每个零件的面积A=7120+3.14102-3.1442=1683.76mm2则材料利用率=（1683.76X1681）/（4000X1000）X100=70.7。3.2.3绘制排样图冲裁件排样图见图3.3。 图3.3 零件排样图3.3 落料冲孔复合模冲压力计算及初选压力机3.3.1总冲压力的构成冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度而变化的。通常说的冲裁力指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口冲裁时，冲裁力F一般按下式计算： F式中F冲裁力（N）； K系数，模具间隙的波动、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波 动等因素的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。 L冲裁周边长度（mm）； t材料厚度； 材料的抗拉强度（MPa）。该模具采用刚性卸料和下方出料方式。总冲压力F1由冲裁力和推件力组成。3.3.2计算总冲压力该模具采用弹性卸料装置和推件结构，卸料力FX和推件力FT。总冲压力F1由冲裁力、卸料力FX和推件力FT组成。1） 冲裁力。 Q235钢的抗剪强度为450MPa。落料周长 C落=146.28mm冲孔周长 C冲=50.24mmF=1.3x(146.28+50.24)x2x450=229928.4N=230KN2）FX=KXF=0.05x230KN=11.5KNFT=NKTF=5x0.55x230KN=632.5KN3）总冲压力F总的确定。 F总= F+ FX+ FT =874KN3.3.3初选压力机根据F总=1035.78KN，初选压力设备为J23-125。其主要参数如下：公称压力 1250KN滑块行程 145mm最大闭合高度 480mm闭合高度调节量 110mm滑块中心线到床身 380mm工作台尺寸 710X1080mm工作台孔尺寸 340X500X450mm模柄孔尺寸 50X78mm3.4 压力中心的确定3.4.1确定压力中心的意义 冲模压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。3.4.2压力中心的确定 该零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心。3.5 刃口尺寸的计算3.5.1刃口尺寸计算的意义 模具间隙是影响断面质量的主要因素，提高断面质量的关键在于推迟裂纹的产生，以增大光亮带宽度，其主要途径就是减小间隙。此外间隙又是影响尺寸精度的主要因素。3.5.2刃口尺寸计算的方法和依据 凸、凹模刃口尺寸的计算与加工方法有关，基本可以分成两类。1）凸、凹模分别加工这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证。2）凸、凹模配作加工法 对于冲制薄材料的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常采用凸模与凹模配作的加工方法。3.5.3刃口尺寸计算该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，刃口尺寸计算采用分开加工方法制造。1） 落料件尺寸的基本计算公式为DA=（Dmax-X）ADT=（DA-Zmin）0-T=（Dmax-X- Zmin）T式中 DA 、DT落料凹模、凸模尺寸（mm）；Dmax落料件的最大极限尺寸（mm）；X磨损系数；工件的公差（mm）；A、T凹模、凸模的制造公差（mm）；Zmin最小合理间隙（mm）。尺寸900-0.87 mm为IT14级，取磨损系数X=0.5。设凸、凹模分别按IT8和IT9级加工制造，可查得凸、凹模的最小间隙Zmin=0.260mm，最大间隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差T=0.025mm，凹模制造公差A=0.035mm。将以上各值代入T+AZmax-Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立，满足间隙公差条件。故：DA1=（90-0.5X0.87）+0.0350=89.565+0.0350 mmDT1=（89.565-0.260）0-0.025=89.3050-0.025 mm尺寸860-0.87 mm为IT14级，取磨损系数X=0.5。设凸、凹模分别按IT8和IT9级加工制造，可查得凸、凹模的最小间隙Zmin=0.260mm，最大间隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差T=0.025mm，凹模制造公差A=0.035mm。将以上各值代入T+AZmax-Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立，满足间隙公差条件。故：DA2=（86-0.5X0.87）+0.0350=85.565+0.0350 mmDT2=（85.565-0.260）0-0.025=85.3050-0.025 mm尺寸R250-0.52mm为IT14级，取磨损系数X=0.5。设凸、凹模分别按IT8和IT9级加工制造，可查得凸、凹模的最小间隙Zmin=0.260mm，最大间隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差T=0.020mm，凹模制造公差A=0.025mm。将以上各值代入T+AZmax-Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立，满足间隙公差条件。故：DA3=（25-0.5X0.52）+0.0250=24.74+0.0250 mmDT3=（24.74-0.260）0-0.020=24.480-0.020 mm尺寸1550-1 mm为IT14级，取磨损系数X=0.5。设凸、凹模分别按IT8和IT9级加工制造，可查得凸、凹模的最小间隙Zmin=0.260mm，最大间隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差T=0.030mm，凹模制造公差A=0.040mm。将以上各值代入T+AZmax-Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立，满足间隙公差条件。故：DA2=（155-0.5X1）+0.0400=154.5+0.0400 mmDT2=（154.5-0.260）0-0.030=154.240-0.030 mm2） 冲孔基本公式为dT=(dmin+X)TdA=(dmin+X+Zmin)A尺寸35+0.520 mm为IT14级，取磨损系数X=0.5。设凸、凹模分别按IT8和IT9级加工制造，可查得凸、凹模的最小间隙Zmin=0.260mm，最大间隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差T=0.020mm，凹模制造公差A=0.025mm。将以上各值代入T+AZmax-Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立。满足间隙公差条件,故：dT1=（35+0.5X0.52）0-0.020=35.260-0.020 mmdA1=（35.26+0.260）+0.0250=35.52+0.0250 mm尺寸14+0.430 mm为IT14级，取磨损系数X=0.5。设凸、凹模分别按IT8和IT9级加工制造，可查得凸、凹模的最小间隙Zmin=0.260mm，最大间隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差T=0.020mm，凹模制造公差A=0.025mm。将以上各值代入T+AZmax-Zmin校验是否成立。经校验，不等式成立。满足间隙公差条件,故：dT1=（14+0.5X0.43）0-0.020=14.2150-0.020 mmdA1=（14.215+0.260）+0.0250=14.375+0.0250 mm3）孔心距尺寸计算公式为Ld=L/8500.62Ld1= L/8=5020.62/8=500.1551050.87Ld2= L/8=10520.87/8=1050.2183.6 弯曲模工作部分尺寸计算3.6.1弯曲凸、凹模圆角半径设计1）凸模圆角半径。本项目工件的弯曲圆角半径较小但不小于工件材料所允许的最小弯曲半径（rmin=0.3t=0.6mm），故凸模圆角半径r凸可取弯曲件的内弯曲半径r=2mm。2） 凹模圆角半径。凹模圆角半径不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。此工件两边弯曲高度相同，属于对称弯曲，凹模两边圆角半径应取大小一致。本项目工件厚度t=2mm，故凹模圆角半径r凹=2t=4mm。3）凹模工作部分深度的设计计算凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平行度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。此弯曲件的直边高度为55mm，板厚3mm，查表得凹模工件部分深度为l0=30mm。4）凸、凹模间隙弯曲模的凸、凹模间隙是指单边间隙Z/2。Z/2=T+Ct=3+0.18+0.05x3=3.33mm5）凸凹模横向尺寸及公差依据产品零件图得知工件标注内行尺寸，故设计凸凹模时应以凸模为设计基准，间隙取在凹模上。凸模横向尺寸： L凸=（L+K1）0-凸=（50+0.75x0.39）0-0.39/4=50.290-0.098 mm凹模横向尺寸： L凹=（L凸+Z）+凹0 =（50.29+2x3.33）+0.0980=56.95+0.0980mm以上各式中：L凸L凹-凸、凹模横向尺寸，mm；Z-双边间隙；-弯曲件的尺寸公差，mm，尺寸50的公差按IT13级选取，故=0.39；凸凹-凸、凹模的制造公差，一般按级选取。3.6.2其他零件的设计和选用1）弹顶器弹顶器采用聚氨酯橡胶弹性元件，弹性元件的高度按凸模工件进入凹模深度的5倍的值选取。2）定位定位采用毛坯外形定位。3.6.3弯曲模闭合高度的设计计算弯曲模闭合高度是指冲床运行到下止点时模具工作状态的高度。故模具闭合高度为：H=Hs+Hg+Ha+Hd+Hx+Y=40+25+75+8+45+25=218mm式中：H-模具闭合高度；Hs-上模座板厚度；Hg-凸模固定板厚度；Ha-凹模厚度；Hd-垫板厚度；Hx-下模座板厚度；Y-安全距离，一般取20-25mm。3.7 弯曲力计算及初选压力机3.7.1弯曲力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F校 和顶件力FD。F校=ApF校校正弯曲力（N）；A校正部分投影面积（mm2）；p单位面积上的校正力（MPa）F校 =Ap=56x90x120=604.8KNFD=（0.30.8）F自F自=0.7kbt2b/r+t式中F自自由弯曲力（N）；k安全系数，一般取1.3；b弯曲件的宽度（mm）；t弯曲材料的厚度（mm）；r弯曲件内圆角半径（mm）；b弯曲材料的抗拉强度（MPa）。FD=（0.3-0.6）F自 =0.3x0.7x1.3x90x3x3x500/(2+3) =0.3x73=22KN对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般FD可以忽略，即F压力机F校生产中为了安全起见，取F压力机1.8F校 =1.8x604.8=1088.64KN，根据压弯力大小，初选设备为J23-125.3.7.2初选压力机根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23-125，其主要的技术参数如下：公称压力 1250KN滑块行程 145mm最大闭合高度 480mm闭合高度调节量 110mm滑块中心线到床身 380mm工作台尺寸 710X1080mm工作台孔尺寸 340X500X450mm模柄孔尺寸 60X80mm垫板厚度 100mm 第四章 落料冲孔复合模主要零部件设计 模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此模具的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。在此次模具的结构设计大体可以分为两步：第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成模具的主要结构单元及形式，对模具制造和使用提出要求；第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。在复合模结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，它以工序排样图为基础，根据产品零件要求，确定复合模的基本结构框架。 由前面工艺方案可知，该零件是用一副复合模和单工序弯曲模来完成的。 经分析，此工件按IT14级加工制造，平直度要求较高，工件精度要求也较高。4.1工作零件的设计1.凹模1）凹摸结构尺寸的确定。凹模的刃口形式，考虑到零件形状，所以采用矩形刃口凹模。凹模外形尺寸主要包括凹模厚度H，凹模壁厚c。 2）凹模厚度的确定。由模具结构得凹模厚度尺寸H=kb=0.22114=25.08mm。3）凹模壁厚的确定。可取c=（1.52）H=1.525.08=37.62mm。所以A=114+2c=189.24mm 取190mm，B=35.45+75.24=110.69mm 取111mm。查文献1表22.5-18，凹模尺寸规格为：31520040。材料选用Cr12，热处理：淬火6264HRC。其结构与尺寸如图4.1所示： 图4.1 凹模2.冲孔凸模凸模长度尺寸与凹模和凸模固定板的厚度有关。凸模尺寸规格为：3561,材料选用Cr12，热处理：淬火5862HRC。其结构与尺寸如图4.2所示。 图4.2 凸模4.2定位零件的设计为了限定被进料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位销、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度、质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位装置应避开油污的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高，要考虑粗定位和精定位两套装置，分别进行；坯件需要两个以上工序的定位时，它们的定位基准应该一致。本设计中采用导料板、固定挡料销和始用挡料销来定位，挡料销主要用于定位，保证条料有准确的送料距，本设计中采用初始挡料销定位，其结构形式可以参考标准件。挡料销一般用45钢制造，热处理硬度为4348HRC。 4.3卸料装置的设计卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可以做压板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。设计时应该注意以下几个方面。（1） 卸料力一般取5%20%冲裁力。（2） 卸料板应有足够的刚度，查文献1表20.1-33，最小厚度H=18mm。（3）卸料板要求耐磨，材料一般选择45钢，淬火，粗糙度为0.40.8mm。（4）卸料板的安装尺寸，计算要考虑凸模有46mm的刃磨量。（5）卸料板可根据工件形状制作成圆形或矩形，型孔与凸模的配合量为H7/h6或者H8/f7。本设计中的卸料板根据工件的形状做成矩形，本设计中使用的是刚性卸料方式，卸料板与固定板之间通过螺钉和圆柱销来连接。根据板的厚度和标准选择不同的标准的螺钉和圆柱销。查文献1表20.1-33，卸料板最小厚度H=18mm，卸料板规格：31520025，材料选用45。其结构与尺寸如图4.3所示：图4.3 卸料板4.4导向零件的设计导向装置可以提高模具精度、寿命以及工件的质量，而且还能节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。导向装置设计的注意事项：1）导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合。而且此时应保证导柱上端距上模座上平面留有1015mm的间隙。2）导柱、导套与上下板装配后，应保证导柱与下模座的下平面、导套上端与上模座的上平面均留23mm的间隙。3）对于形状对称的工件，为了避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同。4）当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套、导柱承受侧向力。5）导套应开排气孔以排除空气。本设计中的导向装置的结构采用滑动式导柱导套结构，这种方式是最常用的方式，这种结构加工装配方便，易于标准化，但承受侧压能力差。导柱导套的间隙值应小于冲模中凸模、凹模间隙。4.5固定零件的设计1.凸模固定板凸模固定板尺寸规格为：31520025，材料选用45。其结构与尺寸如图4.4所示：图4.4 凸模固定板3.垫板 垫板尺寸规格为: 31520010,材料选用45，热处理：淬火4348HRC。其结构与尺寸如图4.5所示：图4.5 垫板4.6模架的设计冲模模架的技术要求（摘自GB/T2850-90）1）装入模架的每对导柱和导套的配合间隙值应符合要求。2）装配后的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳和无滞住现象。3）装配后的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用B4）型导套时，装配后其固定端面应底于上模座上平面12mm。4）模架的个零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。5）在保证本标准规定质量的情况下，允许用其他工艺方法固定导柱、导套。图4.6 上模座 图4.7下模座冲模模架零件技术要求（摘自GB/T12446-90）1）零件的尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等符合有关零件标准的技术要求和本技术条件的规定。2）零件的材料除按有关零件标准的规定使用材料外，允许代料，但代料的力学性能不得底于原定材料。3）零件图上未标注公差尺寸的极限偏差按GB/1804规定的IT14级精度。4）零件图上未注明倒角尺寸，所以锐边锐角均应倒角或倒圆，示零件大小，倒角尺寸为0.545245，倒圆角尺寸为R 0.51mm。5）零件图上未标注的铸造圆角为R 35mm。6）铸件的尺寸公差按JB2854的规定。第五章 弯曲模主要零部件设计5.1工作零件的设计凸模的材料可选Cr12，淬火6264HRC。其结构与尺寸如图5.1所示： 图5.1凸模2.凹模深度以及活动凹模的设计（1）刚刚开始已经对工件进行了分析，要先弯曲直角部分再弯曲90的部分，所以只要保证在开始弯曲90部分的时候，压力机下降的高度是顶件块的厚度、材料的厚度以及直角弯曲部分的高度之和，即H下降=10+4+9=23mm。所以弹簧管的顶部与顶件块底部接触时压力机下降的高度为23mm即可。（2）活动凹模,这部分的设计是使工件可以顺利的进行弯曲90的部分，由上面的勾股定理已经计算出活动凹模在斜楔的作用下只需要进行7.1mm的直线位移，这部分的移动距离可以由限位销来控制和保证。故活动凹模的材料可选Cr12，淬火6264HRC。其结构与尺寸如图5.2所示：图5.2 凹模5.2支承零件的设计支承零件为模具在压力机的作用下提供了稳定性，增加了模具的寿命。该模具所设计的支承板图5.3所示以及顶料板如图5.4所示。图5.3 支承板图5.4 顶料板5.3定位零件的设计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。该弯曲模具的定位主要靠定位板和顶料板上的圆柱销来配合定位。从而保证工件的精度。针对该模具所设计的定位板由图5.5所示。图5.5定位板5.4固定零件的设计1.上模固定板上模固定板尺寸规格为：20016075，材料选用45。其结构与尺寸如图5.6所示：图5.6 上模固定板2.垫板 凸模垫板尺寸规格为: 2001708,材料选用45，热处理：淬火4348HRC。其结构与尺寸如图5.7所示：图5.7垫板5.5模架的设计冲模模架的技术要求（摘自GB/T2850-90）由于该模具是单工序弯曲模，模具结构比较简单，设计的时候没有使用导柱和导套。但是依然要保证1）装配后的模架，性能稳定。结构牢固可靠。2）模架的个零件工作表面不允许有裂纹和影响使用的沙眼、缩孔、机械损伤等缺陷。3）保证制件的质量符合标准。图5.8上模座图5.9下模座冲模模架零件技术要求（摘自GB/T12446-90）1）零件的尺寸、精度、表面粗糙度和热处理等符合有关零件标准的技术要求和本技术条件的规定。2)零件的材料除按有关零件标准的规定使用材料外，允许代料，但代料的力学性能不得底于原定材料。3)零件图上未标注公差尺寸的极限偏差按GB/1804规定的IT14级精度。4)零件图上未注明倒角尺寸，所以锐边锐角均应倒角或倒圆，示零件大小，倒角尺寸为0.545245，倒圆角尺寸为R 0.51mm。5)零件图上未标注的铸造圆角为R 35mm。6)铸件的尺寸公差按JB2854的规定。 第六章 模具总装图绘制与模具零材料的选用6.1落料冲孔复合模总装图绘制冲孔落料复合模结构与尺寸如图6.1所示：图6.1 冲孔落料复合模1下模座 2螺钉 3销钉4凹凸模固定板 5凹凸模 6橡胶7卸料板 8挡料销 9凹模 10上模座11销钉 12螺钉13推件块14凸模 15螺钉 16打杆17模柄 18凸模19垫板 20销钉 21螺钉22凸模固定板 23导套24导柱25卸料螺钉26固定挡料销 6.2单工序模总装图绘制单工序弯曲模结构与尺寸如图6.2所示：图6.2 单工序弯曲模1下模座 2垫板 3凹模固定板 4内六角螺钉 5定位板 6内六角螺钉 7上模座 8螺钉 9模柄 10止转销 11销钉 12销钉 13凸模固定板 14凸模 15凹模 16螺钉 17顶件块 18拉杆 19顶料螺钉6.3模具零件材料的选择1.工作零件（凸模、凹模）选用材料牌号：Cr12，热处理硬度为：5862HRC。2.定位零件（挡料销、定位板，使用挡料销）选用材料牌号：45，热处理硬度为：4348HRC。3.支承装置（支承板）选用材料牌号：45，热处理硬度为：5863HRC。 4.卸料装置（卸料板）选用材料牌号：45。5.导向零件（导柱、导套）选用材料牌号：20，热处理硬度为：4852HRC。 6.固定零件上、下模座选用材料牌号：HT200。模柄选用材料牌号：Q235。凸、凹模固定板选用材料牌号：45。垫板选用材料牌号：45，热处理硬度为：4348HRC。螺钉、销钉选用材料牌号：45。本设计中零件选择的具体的材料见总图的明细栏。第七章 压力机校核7.1压力机校核条件压力机需满足以下要求：1）压力机的公称压力必须大于冲压的工艺力，对于拉深力还需计算拉深功。2）模具与压力机闭合高度必须相适应，冲模的封闭高度必须在压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间，一般取（Hmin-H1）+10mmH（Hmax-H1）-5mm式中 Hmax压力机最大闭合高度；Hmin压力机最小闭合高度；H冲模封闭高度；H1垫板厚度。3）压力机的台面尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置，一般每边应大出5070mm以上，压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）尺寸。对于弹顶装置的模具，还应使漏料孔大于弹顶器外形尺寸，即工作台漏料孔要大于凹模工作洞口最大壁间距和弹压器的最大外形尺寸。若其中一项不符，则应重选压力机。选择原则一般是类型不变，增大压力机规格。4）压力机的行程要满足工件成形的要求。如拉深工序所用的压力机，其行程必须大于该工序中工件高度的22.5倍，以便放入毛坯和取出工件。7.2冲孔落料复合模压力机校核1）公称压力校核经过前面的计算可以知道，该级进模的总冲压力为392.89KN，而所选压力机型号JH2340。查其技术规格可以知道该型号的压力机公称压力为400KN。故400KN392.89KN所以公称压力校核符合要求。2）模具与压力机闭合高度的校核由该压力机的技术规格可以知道最大闭合高度Hmax为330mm，最小闭合高度H min为265mm。之前的数据得出该模具的闭合高度H为213mm。垫板厚度H1为65mm。所以（H minH1）+10mm26565+10210mm；（H maxH1）5mm330655260mm；故210mm213mm260mm。满足条件（Hmin-H1）+10mmH（Hmax-H1）-5mm。所以模具与压力机闭合高度的校核符合要求。3） 压力机工作台面尺寸的校核由该压力机的技术规划可以知道该型号的压力机工作台尺寸为460mm700mm，而我所选设计的级进模的下模座规格为250mm200mm50mm。很显然，工作台面尺寸大于下模座规格，且每边大于70mm以上。所以压力机工作台尺寸的校核符合要求。4） 压力机行程的校核压力机JH2340，查得其技术规格可以知道压力行程为80mm，而根据级进模的排样结果，工件高度为材料厚度为4mm，明显的大于该工序中工件高度的22.5倍。所以压力机行程的校核符合要求。7.3单工序弯曲模压力机校核1)公称压力校核经过前面的计算可以知道，该单工序弯曲模的总冲压力为216KN，而所选压力机型号J2325。查其技术规格可以知道该型号的压力机公称压力为400KN。故250KN216KN所以公称压力校核符合要求。2）模具与压力机闭合高度的校核由该压力机的技术规格可以知道最大闭合高度Hmax为270mm，最小闭合高度H min为215mm。之前的数据得出该模具的闭合高度H为210m。垫板厚度H1为50mm。所以（H minH1）+10mm21550+10175mm；（H maxH1）5mm270505215mm；故170mm210mm210mm。满足条件（Hmin-H1）+10mmH（Hmax-H1）-5mm。所以模具与压力机闭合高度的校核符合要求。3）压力机工作台面尺寸的校核由该压力机的技术规划可以知道该型号的压力机工作台尺寸为370mm560mm，而我所选设计的级进模的下模座规格为280mm170mm40mm。很显然，工作台面尺寸大于下模座规格，且每边大于70mm以上。所以压力机工作台尺寸的校核符合要求。4）压力机行程的校核压力机J2325，查得其技术规格可以知道压力行程为65mm，而根据弯曲模的工作过程，工件高度为22.93mm，所以65大于2.5倍的工件高度，即65mm大于57.325mm。所以压力机行程的校核符合要求。第八章 结 论本毕业设计说明书（论文）是将书本上的理论与实际相结合,基于U型件零件图，对其进行工艺分析、工艺计算、设计模具结构，通过查阅资料，设计出冲孔落料复合模与单工序弯曲模。主要工作和结论如下：1）对U型件的零件进行二维画图，掌握了冲压产品结构设计的基本方法。2)从零件材料、零件结构、零件精度等方面分析其冲压工艺性。比较多种冲压工艺，确定冲压工艺方案。3）基于零件进行工艺计算，主要计算凸、凹模刃口尺寸、弯曲凸、凹模宽度尺寸等。4）根据计算出的冲裁力，选择压力机型号。5）根据计算出的凸、凹刃口尺寸，通过查阅有关标准，设计出各道工序的凸、凹模形式。查阅有关书籍，设计出其它零件，如模座、固定板、垫板、卸料板、定位元件等。6）在以上计算的基础上，利用Auto CAD软件完成了模具装配图的绘制，并绘制其零件图。查阅有关标准，为模具零件选择合适的材料和热处理方法。本次毕业设计是对以往所学的一切专业知识的汇总，产品一个创新、完善的过程；每一个设计都是对自己知识一个巩固、加深的过程。在设计过程中运用所掌握的知识，发挥自己的想象力，改进、完善原有的结构。致 谢此次毕业设计历时一个学期，是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当于是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课设的精华、环环紧扣、增强逻辑，一步一个脚印的去做，那么这次的任务也就不难了。本次毕业设计是在指导老师的精心指导下完成的，在设计过程中指导老师给予了极大的帮助，不仅填补了知识漏洞，更提高了我对专业知识的掌握。从课题的选择到设计的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，他真正起到了“传道授业解惑疑”的作用，让人油然而生的敬佩。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1中国模具设计大典.第三卷.冲压模具设计M.南昌:江西科学技术出版社,2004.410540 2高锦张. 塑性成形工艺与模具设计M. 北京:机械工业出版社,2001.34763模具实用技术丛书编委会.冲压设计应用实例M.北京:机械工业出版社,2000.77624王孝培.实用冲压技术手册M.北京:机械工业出版社,2001.23775郝滨海.冲压模具简明设计手册M.北京;化学工业出版社,2005.2152786 李志刚.模具大典M.南昌:江西科学技术出版社,2003.52977涂光祺.冲模技术