支架冲压模具设计毕业论文

安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）支架冲压模具设计摘 要我的毕业设计是支架冲压模具设计。在本次支架模具的设计中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。该工件主要包括弯曲、冲孔、翻边、切断等工序，文中对产品进行了工艺分析、工艺方案的确定以及工艺计算。根据弯曲成形的方式不同可以分为六种，在此采用连续模的方法进行生产。按照冲压模具设计的一般步骤，设计并计算了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模、卸料板等。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。从整体上看该模具采用整体式凹模，但一次弯曲凹模做成单个，安装在上方，与其他凸模一起用整体式固定板固定。关键词：连续模；支架；弯曲；翻边；冲孔；Abstract My graduate design is the stamping mould design.of the support.In this bracket mold design not only to consider to make the parts can meet the job requirements, but also to ensure its service life.The workpiece including bending, punching, flanging, cutting process, the product process is analyzed, the technology scheme and process calculation. According to bending in different ways can be divided into six types, this paper adopted continuous mode method for production. Stamping die design in accordance with the general steps, design and calculation of the sets of the main mold parts, such as: punch and die, punch plate, plate, the concave die, stripper plate etc. Die standard model planes, to choose a suitable stamping equipment. Design work on the parts and specifications will press for the necessary checking calculation. Look from whole the mold with integral die, but a bending die are made into single, mounted at the top, and the other convex mold with integral fixing board.Key words :continuous mode;stent;bending;flanging punching引 言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。零件冲压工艺规模是模具设计的依据，良好的模具结构设计又是实现工艺过程的可靠保证，若冲压工艺有所改动，往往会造成模具的返工甚至报废，冲裁同样的零件，通常可以采用几种不同方法，工艺过程设计的中心就是依据技术上先进、经济上合理、生产上高效、使用上安全可靠的原则，使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下达到最佳的技术效果和经济效果。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。本说明书遵循“理论联系实际、体现应用性、实用性、综合性”的原则，结合模具工业的经验的基础上编写的，本设计说明书的主要特点是：1、根据模具冲压成型工艺级模具设计的工程技术应用性的实际要求，理论以“必须、够用”为度，着眼解决现场实际问题，积极吸纳新技术，体现应用性、实用性、综合性。2、在介绍冲压成型和计算方法的基础上，讲述常用冲压设备的选用、结构、使用、维护等方面的基础知识，客观简单分析的冲压工艺、冲压模具、冲压设备、冲压材料及冲压件质量与经济性的关系。由于编者水平有限，书中错误和缺点在所难免，恳请广大读者批评指正。目 录支架冲压模具设计1摘 要1第1章 绪论61.1 模具在工业生产中的重要作用61.2 冲压技术的发展趋势61.3 冲压技术的发展现状71.4 毕业设计的研究内容71.5 课题研究的意义7第2章 确定冲压工艺方案和模具结构形式82.1 分析制件的冲压工艺性82.2 确定零件工艺方案82.3 确定冲模类型及结构形式11第3章 排样设计123.1 毛坯排样123.2 工序排样123.3 载体设计123.4 操作与定位方式123.5 卸料与出件方式123.6 工序排样图13第4章 工艺计算及压力机的选择144.1 毛坯尺寸144.2 预制孔径的计算154.3 冲压力计算154.4 选择冲压设备174.5 冲压设备的校核174.6 压力中心的计算18第5章 模具零部件结构的确定195.1 凸、凹模工作部分尺寸设计195.2 凸模长度的计算245.3 弹性元件的设计26第6章 选择模架及其它296.1 模架的选择296.2 模柄的选择296.3 模座的选择296.4 垫板的选择296.5 模具材料的选用296.6 冲压设备的校核30第7章 工艺卡片327.1 主要零件的加工的工艺32结论与展望38致 谢40 52附录B 参考文献及摘要53第1章 绪论1.1 模具在工业生产中的重要作用模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。冲压模是指用于成型冲压制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力”。近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。1.2 冲压技术的发展趋势1、工艺分析计算的现代化。他将与现代数学计算机技术结合，对加工零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测某一工艺方案对零件成型的可能性与程序过程中可能发生的问题，供设计人员修改和选择。2、CAD、CAM，CAE的研究和应用将极大地提高磨具制造效率，提高磨具质量。使磨具制造技术实现一体化。3、磨具的标准化，商品化，机械化及专业化自动生产。4、以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术日趋成熟，为人们认识成形过程的本质规律提供了新途径。以有限元为核心的塑性成形数值仿真技术可以用于冲压成形过程的分析、优化和模具设计，能显著减少模具制造和调试周期，降低生产成本提高产品质一副好的冲压模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。冲压成型技术发展趋势可以简单地归纳为一下几个方面:模具的标准化 为了适应大规模成批生产冲压成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国标准化程度只达到20。注射模具零部件、模具技术条件和标准模架等有以下14个标准：当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置；精密标准模架、精密导向件系列；标准模板及模具标准件的先进技术和等向标准化模块等。1. 快速成型与快速制模(RPRT)技术的发展与应用2. 冲压制件的精密化、微型化和超大型化3. 新材料、新技术、新工艺的研制、开发和应用4. 模具加工技术的革新，CAD/CAM/CAE技术的应用都是模具设计制造的发展趋势。模具自动加工系统的研制与应用1.3 冲压技术的发展现状我国磨具产值平均每年以20%-25%的速度增长。磨具的技术水平明显有了提高，一些国产优质磨具性能已接近国外同类产品的先进水平，但由于我刚起步晚，许多磨具不得不依赖于进口，与发达国家相比差距还非常大，一些大型，精度，复杂，长寿命的高档磨具每年仍大量进口，特别是中高档交叉点覆盖件磨具，目前仍主要依靠进口。近年来，许多新技术，新工艺，新设备，新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。1.4 毕业设计的研究内容论文题目：支架冲压模具设计本课题的性质是以CAD软件进行冲压模具的计设计。其主要内容是已知零件图及相关技术要求，完成一副冲压模的设计，包括（1）：对给定零件进行工艺分析并确定工艺方案；（2）：模具总体结构方案论证；（3）：进行相关工艺设计和计算；（4）：进行模具非标准件的设计及标准件的选择；（5）：绘制部分主要工作零件的加工工艺规程；（6）：编写设计说明书。1.5 课题研究的意义1. 本课题要求对零件支架进行落料、冲孔、拉深等工序的冲压模设计，通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的冲压工艺方案及模具结构。2. 通过该课题能够让学生掌握中等复杂程度零件冲压模具设计的方法和一般程序，能够让学生熟练使用相关设计资料，帮助学生具体运用和巩固磨具设计和制造课程及相关的理论知识，了解和掌握常用模具整体设计，支架的设计过程和计算方法及其设计的一般程序。使学生能够熟练地运用有关的技术资料，如冷冲模国家标准磨具设计与制造简明手册，冷冲压磨具结构图册及其他有关规范等。通过计算绘图学会运用标准手册，培养磨具设计的基本能力。树立正确的设计思想，培养学生独立分析和解决问题的能力。3. 让学生对零件冲压工艺方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的认识，特别是整体设计和计算的能力的培养。该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，是培养学生独立分析和解决问题的能力的重要教学实践环节，为以后的工作打下初步的基础。第2章 确定冲压工艺方案和模具结构形式资料：图2-1 零件图1.材料：1Cr18Ni9Ti2.材料厚度：1mm3.工件精度：IT144.生产批量：大批量2.1 分析制件的冲压工艺性1.材料：1Cr18Ni9Ti为奥氏体型不锈钢，具有高强度和良好的加工性能。2.零件结构：零件结构对称，对冲裁加工较为有利，且制件为对称弯曲，控制回弹是关键。3.尺寸精度：零件上的尺寸均未标注尺寸公差，由技术要求可知尺寸按级精度制造，各孔的尺寸精度在冲裁允许的精度范围以内，且孔径均大于允许的最小孔径，故可以冲裁。零件精度符合一般级进冲压的经济要求，模具精度取即可。4.生产批量：大批量生产，应该重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。5.外形落料工艺性：零件属于中小尺寸零件，料厚1mm，外形复杂程度一般，尺寸精度要求一般，因此可用冲裁落料工艺。6.制件较小，从安全上考虑，要采取适当的取件方式。7.冲孔工艺性分析：孔精度要求一般，可采用冲孔，但两孔壁距及周边距仅2.62.6mm，在设计模具时应加以注意。8.弯曲工艺性：的孔在一个弯曲角上，回弹会影响孔距尺寸，故2X4.8mm应在弯曲后冲出。弯曲部分的相对圆角半径均大于，大于冲压模具设计与制造表4-3所列的最小相对弯曲半径，可以弯曲。而且该零件包含两个弯曲部位，相对较复杂，故采用两次弯曲。由以上分析可知，该制件形状简单，尺寸较小，厚度适中，该零件可用普通冲裁的加工方法获得，且零件主要冲压工序的工艺性良好。2.2 确定零件工艺方案2.2.1 确定零件的基本冲压工序根据制件工艺性分析，其基本工序有落料、翻边、冲孔和弯曲四种。2.2.2 分析制件的冲压工艺性图中零件所需基本工序为落料、冲孔、弯曲、翻边四种，其中弯曲成形的方式有图3三种。因此按其先后顺序组合，可能的冲压方案有以下六种。方案一：落料【见图2-2（a）】弯曲两外角并预弯两内角【见图2-2（b）】弯曲两内角【见图2-2（c）】冲孔【见图2-2（d）】翻边【见图2-2（e）】。方案二：落料（同方案一）弯曲两外角【见图2-3（a）】弯曲两内角【见图2-3（b）】冲孔（同方案一）翻边（同方案一）。方案三：落料（同方案一）弯曲四角【见图2-4】冲孔（同方案一）翻边（同方案一）。方案四：落料与弯曲两外角复合模【见图2-5】弯曲两内角【见图2-3（b）】冲孔（同方案一）翻边（同方案一）。（a） （b）（c）（d）（e）图2-2 方案一个工序模具结构简图（a）落料（b）弯外角与预弯内角（c）弯曲内角（d）冲的孔(e)翻边（a）(b)图2-3 方案二第2、3道工序模具结构简图（a）弯曲外角；(b)弯曲内角图2-4 方案三第二道工序模具结构简图 图2-5 方案四第一道工序模具结构简图.图2-6 方案五第一道工序模具结构简图方案五：落料与弯曲四角复合模图（2-6）冲孔（同方案一）翻边（同方案一）。方案六：全部工序合并，采用带料级进模冲压见图（3-3）。方案一：该方案的优点是模具结构简单，寿命长，制造周期短，投产快；零件能实现校正弯曲，故回弹容易控制，尺寸和形状准确，且坯料受凸、凹模的摩擦阻力小，因而表面质量也高；操作也比较方便。缺点是工序分散，需用模具、设备和操作人员较多，劳动量大。方案二：方案二的模具虽然也具有方案一的优点，但零件回弹不宜控制，故形状和尺寸不太准确，同时也具有方案一的缺点。方案三：方案三与以上两个方案相比其工序比较集中，占用设备和人员少，但复合模是一个或者几个具有双重作用的零件，在该处弯曲摩擦大，模具寿命低，零件表面有划伤，厚度变薄，同时回弹不易控制，尺寸和形状不准确。方案四：该方案与方案二从零件成形的角度看没有本质上的区别，但模具结构较复杂。方案五：该方案与方案三在本质上相同，只是采用了结构较复杂的复合模。方案六：该方案采用了工序高度集中的级进冲压方式，生产效率最高，但模具结构复杂，安装、调试、维修比较困难，制造周期长，比较适合于大批量生产。综上所述，考虑零件批量大而且质量要求不是很严，结合弯曲工艺的分析与本冲压件的材料、尺寸要求、精度要求、和生产批量，需要精度、尺寸、材料适合车间机械、工人技术、安全生产条件、经济利益、生产周期、产品质量等要求，故采用方案六比较合适。2.3 确定冲模类型及结构形式考虑零件尺寸较小，厚度较薄，采用弹性卸料方式，为了便于操作，提高生产率，冲件和废料采用凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。因此整套模具采用导板进行定位、弹性卸料装置、自然漏料方式的落料、弯曲冲孔、翻边、级进模进行加工。第3章 排样设计3.1 毛坯排样毛坯排样有两种，见图3-1，图3-2图3-1 毛坯排样图图3-2 毛坯排样图第一种方案要求的条料宽度小，模具宽度也小，但模具长度会较长，而且采用这种方案，不便于弯曲加工，采用第二种方案，虽然模具宽度增加，但长度会缩短，便于弯曲，而且送进步距较小，有利于提高生产效率。3.2 工序排样根据零件的冲压要求，由于含有弯曲工序，而且采用级进模进行生产所以本零件的冲压不适合选用落料型工序排样，考虑到零件最后冲压完成后的出件方式，选切边型工序排样。3.3 载体设计载体的作用是当连续冲压时连接工序件并将工序件在模具上工位间稳定传送。载体与搭边有相似之处，但作用不同。载体是为运载条料上的工序件而设计的。根据冲压模具简明设计手册表7.4载体的类型、特点和应用可知中间载体比单边载体和双边载体节省材料，在弯曲件的工序排样中应用较多，所以在此采用中间载体，载体位于条料中部长为15mm。3.4 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，因此采用手工送料方式。考虑到零件尺寸大小，材料厚度，为了便于操作和保证零件的精度，宜采用导料板导向。由于产品零件精度的要求精度不高，所以条料送进方向的送进距离控制采用侧刃控制。3.5 卸料与出件方式采用弹性卸料的方式卸料，弹性卸料装置依靠压缩弹簧的弹力来卸料，卸料力不大，但冲压时可兼起压料和导板的作用，可以保证冲裁件表面的平面度。为了方便操作，提高零件生产率，冲件和废料采用由凸模直接从凹模洞口推下的下出件方式。3.6 工序排样图多工位级进模的排样设计得合理与否，直接影响到模具设计的成败。多工位级进模工位数很多，要充分考虑切除和工序安排的合理性，并使条料连续冲压过程中畅通无阻，级进模便于制造、使用、维修和刃磨。因此排样设计要考虑以下几个原则：（1） 尽可能提高材料利用率（2） 合理确定工位数（3） 合理安排工序顺序（4） 保证条料送进进距的精度（5） 保证冲件形状及尺寸的准确性（6） 提高凹模强度及便于模具制造根据以上几个原则及经综合分析比较，零件的工序排样图如下图3-3所示，零件冲制用十个工位级进模。图3-3 工序排样图第1工位：切边第2工位：空工位第3工位：切缺口第4工位：一次弯曲第5工位：空工位第6工位：二次弯曲第7工位：冲孔 第8工位：空工位 第9工位：翻边第10工位：切断第4章 工艺计算及压力机的选择4.1 毛坯尺寸4.1.1 毛坯展开图图4-1毛坯展开图4.1.2 毛坯尺寸计算应用内侧尺寸相加法:先将内侧尺寸全部加算，再加上补正伸长量，可按下式计算： （4-1）式中：弯曲件展开长度，、弯曲件直边内侧尺寸，伸长补正系数，查2表5-8得=-0.14。将数据带入式（4-1）得=73.86()4.1.3材料利用率坯料的排样图见图3-3，取制件与条料侧边之间的搭边值，则条料宽度=73.86+21.57=77,步距=10+3.5=13.5。一个进距的材料利用率的计算见式（4-2）： （4-2）式中：一个步距内制件的面积（包含内形结构废料）；一个步距内制件数目；条料宽度；步距。将数值带入式（4-2）得除了利用率71.14.1.4 进距精度的计算对于多工位的级进模，进距精度是很重要的内容，因此必须计算其进距精度，可按下式确定： (4-3)式中：进距精度；模具设计的工位数；修正系数；常取=1将冲件沿送料方向最大轮廓尺寸的精度提高四级后的实际公差值；经计算得=0.12将数值带入式(4-3)得4.2 预制孔径的计算由零件图可知，制件图上的翻边是平板毛坯内孔翻边形成的，用平板毛坯预制孔翻边时，预制孔的直径可按式(4-3)确定： (4-3)式中：翻边孔中线直径；翻边高度；翻边圆角半径；板料厚度。将数值带入式（4-3）得预制孔径4.3 冲压力计算4.3.1 冲裁力冲裁力由组成。其中为冲孔的力且；为侧刃切边力且；切边力且；为切边落料力。冲裁力可按式（4-4）进行计算： （4-4）式中：冲裁力，；剪切周长，；材料厚度，；材料抗剪强度，；查9表4-19得=400。系数，常取=1.3。所以，将数值带入式（4-4）得：=3765.7()，=7836.4(),=40040(),=15600（）。卸料力可按式（4-5）进行计算： （4-5）式中：系数，常取。将数值带入式（4-5）得所以，总的冲裁力4.3.2 翻边力一般来说，翻边所需要的力并不大。翻边力可按式（4-6）进行计算： （4-6）式中：材料的屈服强度，查9表4-19得=205MPa。所以，=878（）顶件力和卸料力可取翻边力的10，即：总的冲压力4.3.3 弯曲力弯曲力不仅与弯曲变形过程有关，还与坯料尺寸、材料性能、零件形状、弯曲方式、模具结构等多种因素有关，因此用理论公式来计算弯曲力不但计算复杂，而且精确度不高。实际生产中常用经验公式来进行概略计算。此弯曲件分为两次弯曲，第一次弯曲为弯两外角；第二次弯曲为弯曲两内角。第一次弯曲按U形件自由弯曲计算，则弯曲力按式（4-7）进行计算；第二次弯曲按校正弯曲计算，则弯曲力按式（4-8）进行计算。 （4-7）式中：安全系数，一般取K=1.3；弯曲件的宽度，；材料的抗拉强度，；其值见9表4-19，取值=520；弯曲件的内弯曲半径，；弯曲件材料厚度，。将数值带入式（4-7）得 （4-8）式中：工被件校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积，mm；单位校正面积校正力,，其值查6表4-13。将数值带入式（4-7）得根据经验，顶件力可以按照下式取近似值总的冲压力4.3.4 总压力由上可知，总压力可按式（4-9）计算： （4-9）将数值带入式（4-9）得4.4 选择冲压设备冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。若工件是大批量生产，精度要求不高，冲裁力较小时则通常选用通用压力机。通用压力机按通用机身又分为开式和闭式两种，开式机身的刚性较弱，适用于中小型冲压加工，而闭式机身适用于大中型冲压加工。通常所选压力机吨位比计算冲压力大30左右为218770.8，所以，初选开式可倾式工作台压力机,其参数见下表（4-1）：标称压力250最大封闭高度250封闭高度调节量70模柄孔尺寸（直径深度）5070表4-1 压力机参数4.5 冲压设备的校核4.5.1 闭合高度的校核为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其关系式为： （4-10）式中：冲模的闭模高度;最大闭模高度;最小闭模高度;垫板高度；最大装模高度；最小装模高度。则=50+40+8+37+16+8+10+1+18.3=188.3mm有此可知,则所选则的压力机符合要求。4.5.2 冲裁所需总压力校核由前面计算可知，冲压机的公称压力为250KN，故满足要求。4.5.3 模具最大安寸装尺校核模具最大安装尺寸为160mm125mm，冲床工作台面尺寸为370mm560mm，能够满足模具安装。4.6 压力中心的计算冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就是要使其压力中心与模柄轴线重合。因此，设计冲模时，应正确计算出冲裁时的压力中心，并使压力中心与模柄轴线重合，若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围。选取凹模的中心作为原点，计算压力中心。计算结果列于表（4-2）中：工序名力Nmmmm工序名力Nmmmm侧刃7836.4-57.250冲孔3765.725.50切缺口40040-35.250翻边87852.50一次弯曲1577.3-150切断1560061.340二次弯曲35000120由于冲裁力都是关于X轴对称的，所以压力中心在X轴上，故压力中心可按式（4-11）计算： （4-11）将数值带入式（4-11）得=-3.48（mm）所以，该模具的压力中心为（-3.48，0）。第5章 模具零部件结构的确定5.1 凸、凹模工作部分尺寸设计5.1.1 侧刃的设计侧刃相当于一种特殊的凸模，侧刃凸模及凹模按冲孔模确定其刃口尺寸，凹模孔按凸模配置，取单边间隙；侧刃凸模按与凸模相同的固定方式固定在凸模固定板上，长度与冲孔凸模长度相同。侧刃断面的主要尺寸是宽度b，其值原则上等于送料进距，但对于长方形侧刃，宽度b按式（5-1）确定： （5-1）式中：侧刃宽度，mm；送料进距，mm；侧刃宽度制造公差，其值查2表3-16，取其值。将数值带入式（5-1）得侧刃断面的长度尺寸按式（5-2）确定： （5-2）式中：因数，其值查2表3-15，取其值；制件制造公差，其值查5表1-18，取其值；侧刃长度制造公差，其值查2表3-16，取其值将数值带入式（5-2）得侧刃凹模刃口尺寸：凹模宽度按式（5-3）确定： （5-3）式中：最小合理间隙，其值查2表3-2，取其值制件制造公差，其值查5表1-18，取其值因数，其值查2表3-15，取其值侧刃宽度制造公差，其值查2表3-16，取其值将数值带入式（5-3）得凹模长度按式（5-4）确定： （5-4）将数值带入式（5-4）得5.1.2 冲切模具设计切缺口的工序相当于在板料上冲一个的孔，所以冲切模的刃口尺寸按冲孔模设计。冲切凸模刃口尺寸：冲切凸模长度按式（5-5）确定： （5-5）式中：因数，其值查2表3-15，取其值；制件制造公差，其值查5表1-18，取其值冲切凸模长度制造公差，其值查2表3-16，取其值。将数值带入式（5-5）得。冲切凸模宽度按式（5-6）确定： （5-6）式中：因数，其值见冲压工艺与模具设计表3-15，取其值；制件制造公差，其值见互换性与技术测量表1-18，取其值；冲切凸模宽度制造公差，其值见冲压工艺与模具设计表3-16，取其值。将数值带入式（5-6）得冲切凹模刃口尺寸：冲切凹模长度按式（5-7）确定： （5-7）式中：因数，其值查2表3-15，取其值；制件制造公差，其值查5表1-18，取其值；最小合理间隙，其值查2表3-2，取其值；冲切凸模宽度制造公差，其值查2表3-16，取其值。将数值带入式（5-7）得冲切凹模宽度按式（5-8）确定： （5-8）式中：因数，其值见2表3-15，取其值；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；最小合理间隙，其值见2表3-2，取其值；冲切凸模宽度制造公差，其值见2表3-16，取其值。数值带入式（5-8）得5.1.3 弯曲模具设计（1） 弯曲件工序安排的原则 对于形状简单的弯曲件，如形件、形件、形件等，可以一次弯曲成形。而对于形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。 对于大批量而尺寸小的弯曲件，为操作方便、定位准确和提高生产率，应尽可能采用级进模弯曲成形。 需要多次弯曲时，一般应先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲右可靠的定位，后次弯曲不能影响前次弯成的形状。（2） 弯曲成形的方式从零件的形状可知，该零件可采用以下三种弯曲成形方法：如图5-1（注：第一行为一次弯曲，第二行为二次弯曲，最后一行为三次弯曲）。图5-1支架弯曲成形方式由于弯曲件的形状相对来说较复杂，所以应采用多次弯曲成形，第三种成形方式与第一种成形方式相比可以看出：其零件回弹不宜控制，故形状和尺寸不太准确。综上所述，选用第一种成形方式进行弯曲件的生产。（2） 一次弯曲模具设计由于该工序是中间工序不是最终的成形工序，所以在此只需计算模具的基本尺寸再加上其加工精度即可。弯曲凸模设计：弯曲凸模的宽度可按式（5-9）计算： （5-9）式中：、弯曲件直边部分长度；弧长；凸模的制造公差，其值见2表3-16，取其值；弯曲件总长。将数值带入式（5-9）可得弯曲凹模设计：弯曲凹模的宽度可按式（5-10）计算： （5-10）式中：弯曲凸模的宽度；弯曲凸、凹模双边间隙，其值见16表4-17，取；凸模的制造公差，其值见2表3-16，取其值。将数值带入得（3） 二次弯曲模设计弯曲凸模设计：弯曲凸模尺寸可按式（5-11）确定： （5-11）式中：二次弯曲凸模工作部分尺寸，；工件公称尺寸，；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；凹模制造偏差，其值见2表3-16，取其值=0.020。将数值带入式（5-11）得弯曲凹模设计：弯曲凸模尺寸可按式（5-12）确定： （5-12）式中：二次弯曲凹模工作部分尺寸，；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；弯曲凸、凹模双边间隙，其值见16表4-17，取；二次弯曲凸模工作部分尺寸，；凹模制造偏差，其值见2表3-16，取其值=0.020。将数值带入得式（5-12）5.1.4 冲孔模具设计冲孔凸模刃口尺寸：冲孔凸模刃口尺寸按式（5-13）确定： （5-13）式中：因数，其值见2表3-15，取其值；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；凸模的制造公差，其值见2表3-16，取其值将数值带入式（5-13）得冲孔凹模刃口尺寸：冲孔凹模刃口尺寸按式（5-14）确定： （5-14）式中因数，其值见2表3-15，取其值；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；凸模的制造公差，其值见2表3-16，取其值最小合理间隙，其值见2表3-2，取其值；将数值带入式（5-14）得5.1.5 翻边模具设计由于翻边时直壁厚度有所变薄，因此翻边的单边间隙Z一般小于材料原有的厚度。翻边的单边间隙值见冲压工艺与模具设计表9-3。翻边内孔的尺寸精度主要取决于凸模。翻边凸模和凹模的尺寸按式（5-15）、（5-16）确定： （5-15） (5-16）式中：p翻边凸模直径的公差；d 翻边凹模直径的公差；D0翻边竖孔的最小内径；Z翻边的单边间隙；翻边竖孔内径的公差。将数据带入式（5-15）、（5-16）得，5.1.6落料冲切模具设计此工序相当于在板料上冲一个的孔，又因为其两端被侧刃切除所以是一个不封闭的孔。因此在落料冲切模具长度方向上不要求准确的尺寸，可取比实际冲切长度略长，不用按照冲孔模的计算方法来计算，所以只需计算落料冲切模具宽度方向的尺寸。凸模尺寸：综上所述，取凸模长度；凸模宽度按式(5-17）确定： (5-17）式中：因数，其值见2表3-15，取其值；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；凸模的制造公差，其值见2表3-16，取其值将数值带入式（5-17）得凹模尺寸：取凹模长度；凹模宽度按式(5-18）确定： (5-18）式中：因数，其值见2表3-15，取其值；制件制造公差，其值见5表1-18，取其值；凹模的制造公差，其值见2表3-16，取其值最小合理间隙，其值见2表3-2，取其值；将数值带入式（5-18）得5.2 凸模长度的计算凸模长度的尺寸应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量及固定板与卸料板之间的安全距离以及凸模进入凹模的距离等因素。5.2.1 冲切工序凸模长度的计算在该模具中，冲切工序包括有侧刃、切缺口、冲孔以及切断。又由于在这一幅模具中采用弹性卸料，所以这些工序的允的长度可按式（5-19）确定： （5-19）式中：凸模总长度，mm；凸模固定板的厚度，mm；卸料板的厚度，mm；弹性元件压缩后的长度，条料厚度，mm。将数据带入式（5-19）得=46.3（mm）考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模2.43进行强度和刚度校核：根据冲压模具设计与制造表3-26可得：刚度校核：L90d/=8.7（mm）式中：L凸模的允许最大自由长度，mm；d凸模最小直径，mmF冲裁力，N；在设计中凸模的工作尺寸为46.3mm，可知，所以刚度不合格，需采用护套。又由于切缺口凸模的宽度比较小，所以需对其凸模进行校核：根据16表3-26可得：刚度校核：=115.1（mm）式中L凸模的允许最大自由长度，mm；J凸模最小断面的惯性矩，F冲裁力，N；在设计中凸模的工作尺寸为46.3mm，可知，所以钢度合格。钢度合格之后需要进行强度校核：根据16表3-26可得：式中：A凸模最小断面积，F冲裁力，N；凸模材料的许用压应力，;在设计中凸模的最小断面积为56，可知，所以凸模强度足够。综上所述，切缺口的凸模刚度与强度都满足要求故不需要采用护套。5.2.2 翻边凸模的长度计算翻边凸模的长度可按式（5-20）确定： （5-20）式中：翻边凸模总长度，mm；凸模固定板的厚度，mm；卸料板的厚度，mm；弹性元件压缩后的长度，翻边高度，mm；翻边凸模导正部分高度。将数据带入式（5-20）得=60.11（mm）考虑翻边凸模的直径很小，故需对凸模4.3进行强度和度刚校核，若有一项不满足要求就必须采取措施提高它的强度和刚度。根据16表3-26可得：刚度校核：L90d/=57.4mm.式中：L凸模的允许最大自由长度，mm；d凸模最小直径，mmF翻边力，N；L为凸模的允许的最大工作尺寸，而设计中凸模的工作尺寸为60.11mm，可知，所以钢度不合格，需采用护套。5.2.3弯曲凸模的长度计算一次弯曲凸模长度：由于第一次弯曲凸模安装在下面，所以取一次弯曲凸模的长度=52.11（mm）。二次弯曲凸模长度可按式（5-21）确定： （5-21）式中：二次弯曲凸模总长度，mm；二次弯曲凸模与凸模固定板连接的高度，mm；卸料板的厚度，mm；弹性元件压缩后的长度，mm；弯曲凸模进入凹模的高度，mm；条料厚度，mm。将数值带入式（5-21）得=45.3（mm）5.3 弹性元件的设计5.3.1 卸料装置中弹性元件的设计（1） 根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧的个数，则每个弹簧的预压力按式（5-22）确定： （5-22）式中：弹簧的预压力，;卸料力，且；弹簧数量。将数值带入式（5-22）得（2） 初选弹簧规格。按估算弹簧的极限工作压力查标准,初选弹簧规格为，。其中：材料直径，；弹簧中径，；弹簧自由高度，弹簧的极限工作压力，；弹簧的极限压缩量。（3） 计算所选弹簧的预压量（4） 校核所选弹簧是否合适。卸料板工作行程，取凸模刃磨量，则弹簧工作时的总压缩量为因为，故所选适合。则压缩后弹簧的长度5.3.2 推件装置中弹性元件的设计1） 二次弯曲工序中弹性元件的设计:（1） 根据推件力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧的个数，则每个弹簧的预压力按式（5-23）确定： （5-23）式中：弹簧的预压力，;推件力，；弹簧数量。将数值带入式（5-23）得（2） 初选弹簧规格。按估算弹簧的极限工作压力查标准,初选弹簧规格为，。其中：材料直径，；弹簧中径，；弹簧自由高度，弹簧的极限工作压力，；弹簧的极限压缩量。（3） 计算所选弹簧的预压量（4） 校核所选弹簧是否合适。工作过程中凸模的行程，则弹簧工作时的总压缩量为：因为，故所选适合。则压缩后弹簧的长度2) 翻边工序中弹性元件的设计（1） 根据推件力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧的个数，则每个弹簧的预压力按式（5-24）确定： （5-24）式中:弹簧的预压力，;推件力，；弹簧数量。将数值带入式（5-24）得（2） 初选弹簧规格。按估算弹簧的极限工作压力查标准,初选弹簧规格为，。其中:材料直径，；弹簧中径，；弹簧自由高度，弹簧的极限工作压力，；弹簧的极限压缩量。（3） 计算所选弹簧的预压量（4） 校核所选弹簧是否合适。工作过程中凸模的行程，则弹簧工作时的总压缩量为:因为，故所选适合。则压缩后弹簧的长度第6章 选择模架及其它6.1 模架的选择经过计算凹模边界的大小约为，圆整之后取凹模周界为，见4表15.2，选择模架,在此选择后侧导柱标准模架导柱：DL=25mm150mm导套：dLD=25mm80mm32mm模架的闭合高度：170205mm6.2 模柄的选择模柄的作用是把上模固定在压力机滑块上，模柄的直径与长度与压力机滑块一致，根据上述计算结果，该模具为中小型模具，可选用压入式模柄。查压力机规格模柄安装孔尺寸为,在此选用型压入式模柄。6.3 模座的选择标准模座根据模架类型及凹模周界尺寸选用，上模座：160mm 125mm40mm；下模座：160mm125mm50mm；模座材料采用灰口铸铁，它具有较好的吸震性，采用牌号为HT200。6.4 垫板的选择垫板的作用是承受并扩散凸模或凹模传递的压力，以防止模座被挤压损伤。垫板用45号钢制造，淬火硬度为HRC4348。其结构形式和尺寸规格见冲压模具简明设计手册表15.60-15.62，根据需要选择垫板的尺寸规格为：160mm125mm8mm。6.5 模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本，是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能：冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的以下几点性能。1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在60HRC强度才能保证模具具有较高的变形能力。2. 应具有较高的断裂抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。参照8表1-27、1-28选择凸模材料如下：模具名称钢号模具硬度HRC侧刃T8A5760冲切模T8A5760弯曲模9Mn2V5060冲孔模T10A5860翻边模5760切断模5458由于凹模采用的是整体式，所以所有的凹模选用的是同一种材料，综合以上各方面的要求及参照8表1-28选择凹模材料为,硬度在6064HRC。6.6 冲压设备的校核6.6.1 闭合高度的校核为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间，其关系式为： （6-1）式中：冲模的闭模高度;最大闭模高度;最小闭模高度;垫板高度；最大装模高度；最小装模高度。则=50+40+8+37+16+8+10+1+18.3=188.3mm有此可知,则所选则的压力机符合要求。6.6.2 冲裁所需总压力校核由前面计算可知，冲压机的公称压力为250KN，故满足要求。6.6.3 模具最大安寸装尺校核模具最大安装尺寸为160mm125mm，冲床工作台面尺寸为370mm560mm，能够满足模具安装。6.7 模具结构图及工作过程首先将条料送进模具，在模具闭合过程中在第一工序完成侧刃的冲切及定位，不断地将条料向前送，随后完成切缺口的工序，为弯曲做装备，然后依次完成一次弯曲、二次弯曲、冲孔、翻边、切断的工序；同时模具在闭合过程中会压缩卸料弹簧，在模具回程的过程中弹簧推动卸料板进行卸料；废料直接从漏料孔中漏下。如此依次进行即可完成制件的生产。第7章 工艺卡片7.1 主要零件的加工的工艺7.1.1 冲孔凸模加工工艺冲孔凸模是该副模具中尺寸较小的一个模具，因此其强度不是很高，所以在机械过程中，除了要保证其尺寸和形状精度外，还要保证期其在加工过程中不会产生弯曲变形，及在精加工之前要安排热处理工序，以达到要求的硬度，其加工过程见表7-2。表7-2. 冲孔凸模加工工艺过程模具加工工艺卡模具名称冲孔凸模材料T10A工艺员共 1页零件名称支架数量大批量日 期第 1 页工序号工序名称工序内容工艺装备工序简图备 注1备料按尺寸切断锯床2车端面打中心孔车端面保持长度46mm，打中心孔，掉头车端面至尺寸45mm,打中心孔车床3车外圆粗车外圆柱面至尺寸车床4检验5热处理按热处理工艺对冲孔凸模进行热处理，保证表面硬度5860HRC6研中心孔研中心孔，调头研另一端中心孔车床7磨外圆磨外圆柱面，留研磨余量0.01mm磨床8研磨磨外圆至尺寸磨床7检验7.1.2 凹模加工工艺在该副模具中凹模采用整体式因此其尺寸相对较大而且相对较复杂，其加工的难点和重点相对较多。加工过程中，首先要保证各个工位的刃口尺寸和形状精度；其次还要保证各个工