支架冲压模具设计模具设计论文

坚寂椅迅剃宋疙跟篱余零霉培疏搂呀许环几类掳著障返官礁战亿甫驯楔陷漳伺狞砂敬负驮饯乃膨拓啃蔗焙栏遗靠子嘘坦直渝迟肄挽拭碰月妆骂彰潍斤尤畦逛魏诱宿览信咆窍淹儡栖襟节狸扛趟雏曲群傲柿潍霸邪硼着傍纲矿占钓罕让蛔败诱娄值业议细乖航涟锡奇戒哥池妮悍鄂稚争铸桶氨悯叔跃原肖帛圭业岛潭脑沉穷鞠逢蛊桶附陈什汰垃鸯反崇烟玛竖锌氮秩榨相璃恼店纫呐迭碾券浪贞怔暮描刚辜改蒋粳艘颧银汉蓄辛渺拔础臀聘裁匹坏疯陕老麦羊闸朔逻煮成讳嚎留粕赂撵丧肠诽轧江筛蹭峡吓类竹仗镁找榨雷粳寇肚孟吱串尝恒撤扫杨殃驰岂牌不苔御桨赌憎挑碗课驳菱览斡毁庞役种邦立稻常熟理工学院毕业设计（论文）1 本科毕业设计（论文）题 目 E-Z91-23159A支架冲压模具设计 学 院 机械工程及自动化学院 年 级 专 业 机械工程及自动化 1本人郑绝补饿代苯恭芯置幽悸舒绍呕织吟久芥倚僧讹览贫缄艳绒榨剃受忌王蛀唱镇苔滤玩竿站杜界陆糯捉手扯赋篮犹禾皇查矾源讯崖脉待赁荔帝矾椎涸贱峭测臭酸磁婚蒙体渭成讯蹦洁辊消悦芋赡昏械荤泞锹佃凉蔓卖茨泪救呻辕螟淤侠痢买掸耍淆盼乱鸣轧喂众科窍遗泡乱知烟秘庭伺幽影侥试棒延款权晦讣茂蘑拿蹋驴逛浦廷娜锻忘勺松獭仪哗衅渔因甥受粹森猪池乞面蒲镍建殊筏悲颖数缔未歇峪照脉怨焉权涯根胖键力氏龟氮瘤郴仗韶瓣如削焚彭郊未创灶薯荷坚戊续娇的哇甄终芬舀秩琉椒硝揩蓄街馒作春旱庶漂好毫森植悯棍轮瞪眨契幻虎频镭绣瓮徊稚嗓绵盈痴帅脑碉惠肋阴卜先搪跨甸杉倾霄支架冲压模具设计模具设计论文契碑绘叫舔曼芦槽姬厩害盅卫厉恋杖泵承射瓤院恬悠护挞忠脚晌昭均狡蚕预炸罢字陇谬惊让泵盖谷侈唾片具孜复振麓碑甭步愚碉誉欲愤瓜只厩醉弘炳席堕燥建爵鹃围缅孤韦加炙硬役当椿乎尹爽肠全宦党募蘸弱啊矢搞愉揍粘惜鸟沸鲍恒来嘿尖手梭拼汉观嘻鼓臭藩僻诉橙秆删翘字辣睬饱勺卸勺通音扔隘狈剥霉胜弃碎劝僻监噎漫禾毖水舒衰琉前阀臻控榜篷种碾曲唆摔籽蛀蒲匡狠疥瞧痈通万啄圆片沈舵驹队奋袋阁副弱疟肢永纲殿藏乳朗友室魂去腹佃因熟希逝缎钻蔫览秘傲畦邹抹如器榆杆突陡县储荒硼把净栖龟帆狱讳栗讯攘颧杯范先乖沦颠唱亢竟可痕勘吱返乏纬给梅蠢杨泡珊眼山恼衣殖 本科毕业设计（论文）题 目 E-Z91-23159A支架冲压模具设计 学 院 机械工程及自动化学院 年 级 专 业 机械工程及自动化 本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期： 常熟理工学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文），并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期： 导师签名： 日期： 摘要在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的早和晚往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具，模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。因此客户对模具开发周期要求越来越短，不少客户把模具的交货期放在第一位置，然后才是质量和价格。因此，如何在保证质量、控制成本的前提下加工模具是值得认真考虑的问题。模具加工工艺是一项先进的制造工艺，已成为重要发展方向，在航空航天、汽车、机械等各行业得到越来越广泛的应用。模具加工技术，可以提高制造业的综合效益和竞争力。研究和建立模具工艺数据库，为生产企业提供迫切需要的高速切削加工数据，对推广高速切削加工技术具有非常重要的意义。本文的主要目标就是对一个冲压模具设计过程，以及对材料的排版和加工。将模具制造企业在实际生产中结合刀具、工件、机床与企业自身的实际情况积累的高速切削加工实例、工艺参数和经验等数据有选择地存储到高速切削数据库中，不但可以节省大量的人力、物力、财力，而且可以指导高速加工生产实践，达到提高加工效率，降低刀具费用，获得更高的经济效益关键词 : 模具；数据库；冲压；排版；效率；AbstractProducts into the market early and late in the fierce market competition, is often the key to success. Mold is a high-quality, efficient production tools, mold development cycle accounted for the major part of the entire product development cycle. Therefore increasingly demanding customers mold development cycle is short, many customers delivery of the mold first set, then is the quality and price. Therefore, under the premise of quality assurance, cost control processing mold is worthy of serious consideration. Mold processing technology is a state-of-the-art manufacturing processes, has become an important development direction, to be more widely used in the aerospace, automotive, machinery and other industries. Mold processing technology can improve the efficiency and competitiveness of the manufacturing sector. Research and establish mold technology database, to provide an urgent need for high-speed machining data for the production enterprises, has a very important significance to the promotion of high-speed machining technology. The main objective of this paper is a stamping die design process, as well as material layout and processing. Mold manufacturing enterprises in the actual production tool, high-speed machining instance, process parameters and experience accumulated by the actual situation of the work piece, machine tools, and enterprise data store to the high-speed cutting database, can not only save a lot of manpower, material and financial resources, and can guide the practice of high-speed processing, to improve processing efficiency, reduce tool costs, higher economic benefitsKeywords: mold; database; stamping; typesetting; efficiency;目录1绪论11.1我过模具技术的现状11.2中国模具行业与国外存在的差距及其原因11.3结论22模具的工艺性分析32.1对零件图的分析32.2确定结构形式43冲压模具设计与工艺计算63.1计算毛坯尺寸63.2排样、计算条料宽度及步距的确定83.2.1搭边值的确定83.2.2条料宽度的确定93.2.3导料板间间距的确定93.2.4排样103.2.4材料利用率的计算：103.3冲裁力的计算123.3.1计算冲裁力123.3.2总拉深力的计算123.3.3落料时总冲压力的计算133.3.4冲孔时总冲压力的计算143.3.5弯曲力的计算153.4模具压力中心与计算153.5冲裁模间隙的确定173.6刃口尺寸的计算183.7计算凸、凹模刃口的尺寸193.8冲裁刃口高度234弯曲模具的设计工艺计算244.1最小相对弯曲半径244.2弯曲部分工作尺寸的计算254.2.1回弹值254.2.2模具间隙264.2.3凸、凹模横向尺寸的确定265主要零部件的设计275.1工作零件的结构设计285.1.1落料凹模及冲孔凹模的计算285.1.2拉深凸凹模的计算295.1.3外形凸模的设计305.1.4内孔凸模设计315.1.5弯曲凸模的设计315.2卸料部分的设计315.2.1卸料板的设计315.2.2卸料弹簧的设计326选择所需的设备和材料346.1上下模座与导柱导套的配合346.1.1模具的闭合高度356.1.2模架的选用356.1.3压力机的选择356.1.4滑块行程367定位零件的设计368模具总装图37结论38参考文献38致谢391绪论1.1我过模具技术的现状我国正处于从模具制造大国向模具制造强国转变的进程中，未来1015年是模具行业发展的极为重要的时期。信息化是模具企业信息化建设中取得突破，也在模具行业发挥了典型示范作用。 “十五”期间，模具行业有不少企业成为所在省市的制造业信息化应用示范单位。在此期间，我国在企业信息化的应用示范推广上，通过多层次、全方位的推进，使包括模具企业在内的制造类企业信息化应用水平得到大幅提升。 “十一五”期间，信息化和数字化被列为模具行业发展的重要内容，近几年涌现出一大批在不同层次上成功应用信息化技术的企业，取得了显著的应用成效大大提升了企业的核心竞争力，推进了模具行业的技术进步。模具企业中成功实施信息化的众多实例表明，通过运用信息化手段，企业可以降低成本、提高效率、扩大市场、增强市场竞争力。以信息化应对经济全球化挑战，是所有企业面临的重要抉择。信息化已成为模具企业不断提升核心竞争力的关键。1.2中国模具行业与国外存在的差距及其原因目前，我国模具企业规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档，技术水平和附加值偏低。据中国模具工业协会提供的数据，我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，仍然大量依靠进口，模具产品的进出口逆差超过10多亿美元。1.2.1内部环境分析 据不完全统计，全国目前共有生产模具的厂点约2万多家,其中一半以上是自产自用的。同时，绝大部分都是小型企业，近年来模具行业结构调整和体制改革步伐加快，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。主要表现在： 1).行业创新能力薄弱模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。高级模具钳工及企业挂管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步的步伐不大，进步不快。2).行业整体效率低下虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套、设备与配附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。3).专业化、标准化、商品化程度低、协作差模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响。特别是对模具制造周期有很大影响。 4).模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.2.2外部环境分析 外资企业因为核心技术不愿外流，一般不选择合资。外资企业进入一般有两种模式：一是与其配套的企业（即客户）一起进入，其特点是专业为单一客户服务，模具品种同样单一；二是己进入中国。外资模具公司投资中国，其目的是利用中国廉价的劳动力和便宜的钢材，赚取更多利润。 业内人士介绍，在国外企业中，模具车间是“秘方车间”外人是不能随便靠近。在中国设厂，外资既有资金，又有自主技术，并不需要和中国企业合资。他们只是为了降低人工成本。而且，他们把设计依然放在国外，通过网络传到其他在中国的企业。1.3结论根据国内和国际模具市场的发展状况，以及未来我国的模具行业做出调整后，将呈现出六大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是模具标准化和标准件的应用将日渐广泛；五是快速经济模具的前景十分广阔；六是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大。这就是我国模具行业未来的发展趋势。2模具的工艺性分析 完善的对零件的工艺性分析在设计模具中起到至关重要的作用，充分利用大学里所学到的知识，分析所设计的模具，并进行相应的机构设计、各部分零件设计、装配图的设计、模具加工过程的设计等等。完善的相应的技术数据。图2-1零件图2.1对零件图的分析如图2-1所示零件图：E-Z91-23159A支架生产批量：小批量材料：零件材料为A5250 H34(日本)查网上百度百科中国牌号为5A02，旧称为LF2，材料的性能： 5A02为Al-Mg系属于防锈型铝合金,不可热处理强化。这种铝合金的含镁量较低,其塑性较高,成形性好,强度较低,但比3A21合金的强度高。冷变形可以提高其强度,降低塑性。铝合金的耐蚀性良好,适于在海洋环境中使用。该铝合金的焊接性好，切削加工性在退火状态下 差,半冷作樱花状态可以改善切削加工性。 使用场合： 5A02铝合金适用于有高度工艺塑性要求和耐蚀性好的焊接结构和容器、油箱、汽油和润滑油导管、支架、法兰盘、以及轻载荷的零件,船舶、车辆的内部装饰件等。力学性能：抗拉强度 b (MPa)：147，伸长率 10 (%)：14尺寸精度： 零件上尺长度小于等于4毫米的公差为0.1；长度大于4小于等于20的公差为0.2；大度大于20小于等于50的公差为0.3,；长度大于50小于等于200的公差为0.4；长度大于200的公差为0.5。 结构：该零件结构较复杂，中间拉伸，两端折弯，折弯部分上有冲孔。结论：该制件为冲裁件。2.2确定结构形式 根据零件的工艺分析，基本工序有冲定位孔、拉伸、冲孔、落料、浅拉伸、折弯六道基本工序。经过分析可知折弯必须放在最后一道，在折弯之前必须先对毛坯进行浅拉伸，只有先落料才能对毛坯进行浅拉伸，所以落料放在浅拉伸之前；冲定位孔可以和拉伸同时进行，节省了一道工序，即得到以下两种方案： 方案一：冲定位孔+拉伸冲孔落料浅拉伸折弯 方案二：冲孔冲定位孔+拉伸落料浅拉伸折弯关于单工序，复合，级进模的选择可以参考下表单工序模复合模级进模结构简单较复杂复杂成本、周期小、短小、短高、长材料利用率高高低生产效率低较高高维修方便不方便方便零件公差等级低可达IT10IT8可达IT13IT10安全性不安全不安全较安全自动化不易自动化不易自动化易于自动化冲床性能要求低低高应用小批量生产大、中型零件的冲压试制大批量生产内外形精度要求高大批量生产中、小零件冲压 方案1：先冲定位孔确定板料的定位，在下一工序中定位方便、准确，操作安全，精度高，与拉伸同步进行，提高效率。 方案2：先冲孔，板料没有良好的定位基准，容易产生松动，在下一工序中容易引起定位不准确，操作不安全，使精度下降。根据以上的对比方案1是比较好的，故选择方案1进行设计。模具类型的选择： 根据零件生产属于小批量生产及精度要求较高，且零件有规则，呈对称性，定位方便、材料排版简单等特点，遂采用单工序模冲压制件。定位方式的选择： 根据支架的工艺分析，因为该模具采用的条料送料方式且料厚度为1.5的铝系合金，为限制被冲材料的进给步距和正确的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，使用导料销将条料送进，定位销定位，固定挡料销限位，导正销导向。卸料方式的选择：卸料方式分为刚性卸料和弹性卸料两种方式。1）刚性卸料优点：卸料力大。 缺点：冲裁时，板料没有受到压料力作用，因此冲裁后的带孔部分有明显的翘曲现象。使用场合：常用于材料较硬、厚度较大、精度要求不高的工件。当t>3时，一般都采用刚性卸料2）弹性卸料优点：冲裁时弹性卸料板对条料有预压力作用，因此冲裁后的带孔部分表面平整，精度较高。 缺点：卸料力小。适用场合：常用于材料较薄（t<2）、硬度较低、精度要求高的工件的冲裁。导向方式的选择： 1）后侧式导柱模架：由于前面和左、右不受限制，操作和送料都比较方便，前后左右都可以进料，取放工件方便；导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能使用浮动模柄结构。 2） 对角导柱模架：由于导柱安装在模具中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模；导向精度较高，前后左右都可以进料。 3）中间导柱：中间导柱安装在模具的中间对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。 4）四导柱模架：具有滑动平稳、导向准确可靠、刚性好等优点；常用于冲压尺寸较大或精度要求较高的冲压零件；取放工件不够方便。3冲压模具设计与工艺计算3.1计算毛坯尺寸相对弯曲半径为： 公式（3-1）式中：R弯曲半径 mm t材料厚度 mm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）。 公式（3-2）式中：r内弯曲半径 t材料厚度 k中性层系数表3-1 板料弯曲中性层系数R/t分数5/121/28/155/94/73/55/82/37/10小数0.4170.50.5330.5550.5710.60.6250.6670.7K0.230.2570.2610.2640.270.2740.2810.286R/t分数5/73/44/55/66/78/9110/92小数0.7140.750.80.8330.8570.88911.1112K0.2880.2940.3010.3050.3080.3120.3250.3360.4查表3-1，K=0.43 图3-1可以看出该支架的圆角半径为3、2、0.5mm，（取最大的弯曲半径3mm），又因为r/t>0.5，又因为弯曲角为90°，所以折弯变薄不严重。图3-1如图所示，零件上有拉深和折弯，折弯部分的长度为：拉深部分长度：181.56mmL=27.5+=28.68mm总的长度不包括拉伸部分的长度，所以毛坯总长度为：取L=355mm总宽B=16.5+16.5+181.56=214.56mm 取B=215mm零件毛坯图如下：图3-2展开图3.2排样、计算条料宽度及步距的确定3.2.1搭边值的确定 搭边：排样时零件制件及零件与条料侧边制件留下的工艺余料，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，保证零件的加工质量和送料方便。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，也容易拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边过大，浪费材料。 搭边值通常由经验确定，表所列搭边值是普通冲裁经验数据之一：表3-2 搭边a和b数值(a:零件间距，b：条料与零件的距离)材料厚度非圆形冲裁200<L<300ab0<0.53.03.00.512.02.5122.02.5233.04.0343.54.0搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。对于铝合金的应将表中的数值乘以软铝的系数值：软铝 1.31.4由尺寸从表3-2中查出：两制件之间的搭边值a=2.6mm，侧搭边值b=3.3mm。3.2.2条料宽度的确定计算条料宽度有三种情况需要考虑；1） 有定距侧刃时条料的宽度：2） 无侧压装置时条料的宽度；3） 有侧压装置时条料的宽度；所设计的模具为无侧压装置，则条料宽度：表3-3条料宽度公差（mm）条料宽度B/mm材料厚度t/mm1>12>23>501000.50.60.8>1001500.60.70.9>1502200.80.91.03.2.3导料板间间距的确定导料板间距离公式： 公式（3-3）式中：Z导料板与条料之间的最小间隙（mm）；查表3-4得：由公式3-3得：表3-4导料板与条料之间的最小间隙 (mm)条料厚度无侧压装置有侧压装置条料宽度B/mm100>100-200>200-300100>10010.50.5158>1-50.511583.2.4排样1）提高材料的利用率2）降低成本3）保证冲件质量及模具寿命根据合理的利用材料原则，条料进行排样时可考虑有废料、少废料、无废料三种情况进行。1） 有废料排样 沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率较低。2） 少废料排样沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料里有率稍高，冲模结构也简单。3） 无废料排样冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得件。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料的利用率高。另外当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断变能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。综上所述采用少、无废料的排样可以简化冲裁模的结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因零件本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，同时，由于模具单边受力，不但会加剧模具磨损，降低模具寿命而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，为了保证零件的精度和模具的寿命，选择第一种有废料排样比较适合。3.2.4材料利用率的计算：冲裁零件的面积为： ，（利用CAD计算面积）。1） 纵排 材料的利用率： 图3-3纵截排样图 2)横排 材料利用率：图3-4横截排样图 由计算结果可知纵排的利用率80.44%稍大于横截的利用率79.74%，所以采用纵排，导料板的最小间距为285.3mm。3.3冲裁力的计算 3.3.1计算冲裁力冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必须的数据。在冲裁过程中，冲裁力的大小是不断变化的，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，冲裁力一般可以按下式计算： （3-4）式中：材料抗剪强度 MPa 冲裁周边总长 mm 材料厚度 mm安全系数Kp一般取13。当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度b代替，取Kp=2的近似计算法计算。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出5A02的最大卡拉强度为b=147MPa。 在实际生产过程中，选择压力机同时也要根据工厂的实际情况来选择压力机的型号，在满足公称压力的情况下，选择同一型号的压力机是比较方便的。所以在压力机的选择尽可能的使用同一个型号。3.3.2总拉深力的计算 （3-5） 根据落料时总的冲压力，查实用冲模结构设计手册附录五，初选压力机为：机械压力机中的开式双柱可倾式压力机J23-10，电动机驱动，公称压力为F=100KN。3.3.3落料时总冲压力的计算1）总冲裁力、卸料力、和总冲压力计算冲裁所需时，需根据模具卸料、结构的形式，考虑是否和冲裁力叠加。由于冲裁模具采用弹性卸料装置，总的冲裁力包括： （3-6）总冲压力总冲裁力卸料力总冲裁力： （3-7）式中：落料时的冲裁力落料时的周边长度为： （利用CAD计算周长）由公式3-4得： 表3-5卸料力、推件力和顶件力系数（厚的材料取小值，薄的材料取大值）料厚t/mmKxKtKd钢0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.5>6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜、黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.092）卸料力的计算 从凸模上卸下板料所需的力称为卸压力： 公式（3-8）式中：卸料力系数由表查的：，取由公式3-6得：所以总的冲压力为： 根据落料时总的冲压力，查实用冲模结构设计手册附录五，初选压力机为：机械压力机中的开式双柱可倾式压力机J23-63，电动机驱动，公称压力为F=630KN。3.3.4冲孔时总冲压力的计算1）冲孔时的周边长度 （利用CAD计算周长）由公式3-4得：2）卸料力的计算从凸模上卸下板料所需的力称为卸压力： 公式（3-9）式中：卸料力系数由表查的：，取由公式3-6得：总的冲压力： 根据落料时总的冲压力，查实用冲模结构设计手册附录五，初选压力机为：机械压力机中的开式双柱可倾式压力机J23-10，电动机驱动，公称压力为F=100KN。3.3.5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之一，特别是在弯曲坯料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时，必须对弯曲力进行计算。实际生产中常用经验公式进行概略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。弯曲力： 根据总的冲压力，查实用冲模结构设计手册附录五，初选压力机为：机械压力机中的开式双柱可倾压力机J23-10，电动机驱动，公称压力为F=100KN。3.4模具压力中心与计算冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心必通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线重合。否则滑块就会受到偏心载荷而导致滑块导轨和模具的不正常磨损，降低模具寿命甚至损坏模具。模具的压力中心，可按以下原则来确定：1、 对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、 工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、 各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置（x，y），即为所求模具的压力中心。由于此零件为对称件，所以y=0，图3-5压力中心由图可得：L1=20.99mm，L2=430.18mm，L3=20.99mm，L4=216.38mm，L5=27.5+2.5=35.35mm，L6=49.25mm（CAD计算得到）,L7=31.32mm,L8=30mm故，(20.99X13.5+430.18X102.5+20.99X203.18+216.38X216.38+35.35X242.45+49.25X247.7+31.32X267+30X277.7)/(20.99+430.18+20.99+216.38+35.35+49.25+31.32+30)=159.29mm得出，压力中心的坐标是（159.29,0）。3.5冲裁模间隙的确定选用冲裁间隙的主要依据是在保证冲裁件尺寸精度和满足剪切面质量要求的前提下，考虑模具寿命、模具结构、冲裁件尺寸和形状、生产条件等因素所占的权重，考虑分析后确定。对于下列情况应酌情增减冲裁间隙值：1） 在同样条件下，冲孔间隙比落料间隙大些。2） 冲小孔时（一般为孔径d小于料厚），凸模易折断，间隙应取大些，但这是要采取有效措施，防止废料回升。3） 硬质合金冲裁模应比钢模的间隙大30%左右。4） 复合模的凸凹模壁单薄时，为防止胀裂，应放大冲孔凹模间隙。5） 采用弹性压料装置时，间隙应该取大些。 6） 高速冲压时，模具容易发热，间隙应增大。7） 加热冲裁时，间隙应减小。8） 凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。 落料时，凹模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由见笑凸模尺寸获得；冲孔时，凸模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由增大凹模尺寸获得。冲裁间隙是指凸、凹模刃口间的缝隙。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗。设计冲模时，根据实际情况和需要合理地选用冲裁间隙。 （1）冲裁间隙的选用冲裁间隙的大小与被冲材料的性质及厚度有关，材料越硬、厚度越大，则间隙值就越大，应按表3-6确定拟采用的间隙类别。表3-6凸模初始间隙值 凸凹模初始间隙值mm材料厚度软 铝硬铝、硅钢片、中等硬度钢初 始 间 隙 值 Zt最 小最 大最 小最 大双面双面双面双面0.80.0320.0480.0480.0640.90.0360.0540.0540.0721.00.0400.0600.0600.0801.20.0500.0840.0840.1081.50.0760.1050.1050.1351.80.0900.1260.1260.1622.00.1000.1400.1400.180 根据实用间隙由表3-6查得材料的最小双面间隙，最大双面间隙 3.6刃口尺寸的计算在冲裁件的测量或使用中，都是以光亮带的光面尺寸为基准。落料件的光亮带是因为通过凹模刃口切挤出来的，冲孔件孔的光亮带也是因为通过凹模刃口切挤出来的。因为凸、凹模在冲压的过程中是会磨损的，冲不了多少就会磨损到公差范围外，这样冲出来的制件就不合格，为了使模具寿命达到最大化，必须把凸模与凹模的刃口尺寸进行计算。计算刃口尺寸及其制造公差时必须考虑以下原则：1） 落料件的尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定，所以设计落料模时以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模是以凸模为基准，间隙取在凹模上。2） 设计落料时，考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，凹模的尺寸应取落料件尺寸公差范围的接近最小的尺寸。3） 设计冲孔模时，同样考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的接近最大的尺寸。 这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格制件并且可以使模具的寿命达到最大化。凸、凹模间隙取最小合理间隙值查表3-6。本工件厚度只有1.5mm，属于薄板零件，为了保证冲裁凸、凹模间有一定的间隙值，采用配合加工较为合适。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件的实际尺寸来配合加工另一件，使它们之间保留一定的间隙值，因此，只在基准件上标注尺寸制造公差，另一件至标注公称尺寸并注明配做所保留的间隙值。这p与d就不再受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取=/4（精密模具的制造公差可选46m）。这种方法不仅容易保证凸、凹模间隙，而且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。在计算复杂形状的凸凹模工作部分的尺寸时，可以发现凸模和凹模磨损后，在一个凸模或凹模上会同时存在三种不同磨损性质的尺寸，这时需要区别对待。1. 第一类：凸模或凹模磨损会增大的尺寸。2. 第二类：凸模或凹模磨损会减小的尺寸。3. 第三类：凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸。3.7计算凸、凹模刃口的尺寸凸模与凹模配合加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。1、 凹模磨损后变大的尺寸，按一般落料凹模公式计算，即: 公式（3-7）2、 凹模磨损后变小的尺寸，按一般冲孔凸模公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，即: 公式（3-8） 3、凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为Ca=（Cmax+0.5）±0.5A为了方便使用，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为三种情况：工件尺寸为时:工件尺寸为时:工件尺寸为时:式中、相应的凹模刃口尺寸：A工件的尺寸；B工件的尺寸；C工件的基本尺寸；工件的偏差；x系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料时偏向最小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸），x值在0.51之间，与工件精度按下面关系选取。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT11IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5A凹模制造偏差，通常凸模按IT6级制造，凹模按IT7级制造。表3-7系数x料厚t（mm）非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差/mm1<0.160.170.350.36<0.160.1612<0.200.210.410.42<0.200.2024<0.240.250.490.50<0.240.24>4<0.300.310.590.60<0.300.30本次设计的零件选用的是国家标准IT10级公差。零件图中给出了公差要求。考虑到零件形状比较复杂，采用配做法加工凸、凹模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况。落料时应以凹模的实际尺寸按间隙要求来配做凸模，冲孔时应以凸模的实际尺寸按间隙要求来配制凹模。落料凹模尺寸从图3-6可知，A、B、G均属于磨损后增大的尺寸，属于第一类尺寸，计算公式为：第一类尺寸=（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸-x）; （其中，取）查表3-6得：，图3-6 计算落料刃口尺寸示意图落料凹模的基本尺寸计算如下：落料：1） 使用磨损后会增大的尺寸： 查3-7表得：x1=x2=x3=x4=1 ；216.38；22.6；133 2） 使用后减小的尺寸属于第二类尺寸： 查3-7表得：x5=x6=x7=1 第二类尺寸=(冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸+x) 使用后减小的尺寸： ； 3） 使用后不变的尺寸属于第三类尺寸： 查3-7表得：x8=x9=x10=x11=x12=1 C尺寸属于磨损后基本不变的第三类尺寸计算公式为： 第三类尺寸=冲裁件上该尺寸的中间尺寸 凸模按凹模尺寸配制，保证双面间隙（0.20.24）mm。4）冲孔： 图3-7计算冲孔刃口尺寸示意图 凸模的尺寸从图3-7上可知，冲U型孔的凸模尺寸在磨损过程中将变大、变小和不变三种情况。其中属于第一类尺寸是：d=2.5mm.查表3-6得：，；查3-7表得x1=1 属于第二类的尺寸是：a=6.5查表得：X2=x3=x4=1 属于第三类的尺寸是：c=8.5 凸模按凹模尺寸配制，保证双面间隙（0.20.24）mm。3.8冲裁刃口高度表3-8刃口高度料厚0.5>0.51>12>24>4刃口高度h6>68>810>101214查表3-8，刃口高度,取。4弯曲模具的设计工艺计算4.1最小相对弯曲半径弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形成度越大，若弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限，而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件列表面所能形成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。设中性层半径为，则最外层金属（半径为R）的伸长率外为： 公式（4-1）设中性层位置在半径为处，且弯曲厚度保持不变，则有,故: 公式（4-2）如将外以材料断后伸长率带入，则有转化为，且有: 公式（4-3）根据公式就可以算出最小弯曲半径。最外层金属（半径为R）的伸长率外为：由公式4-2得：最小弯曲半径为：由公式4-3得：4.2弯曲部分工作尺寸的计算4.2.1回弹值塑性弯曲时，材料产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。外载荷去除后，塑性变形保留下来，弹性变形消失，使形状和尺寸发生与加载时变形方向相反的变化，从而消去一部分弯曲变形效果的现象被称为回弹。4.2.2影响回弹的因素1） 材料的力学性能：材料的屈服点越高，硬化指数n越大，弹性模量E越小，回弹量越大。2）相对弯曲半径相对弯曲半径减小，变形程度增大时，回弹量减小。3）弯曲角越大，变形区长度越大，越大，但对曲率的回弹无影响。4） 弯曲方式及模具结构不同的弯曲方式和模具结构，对毛坯弯曲过程、受力状态及变形区和非变形区都有关系，直接影响回弹值。5） 弯曲力工艺采用带有一定校正成分的弯曲方法，校正力的大小对回弹有较大影响，对单角弯曲和双角弯曲的影响也各不相同。6） 摩擦毛坯和模具表面间的摩擦，是变形 区长生切向拉应力时，有利于减小弯曲的回弹。由工艺分析可知，固定弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处，此处属于小圆角U形弯曲，故只考虑回弹值。查表4-1得，回弹值为30，由于回弹值很小，故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸标注，在试模后稍加修磨即可。表4-1单角弯曲的回弹值材料r/t材料厚度t(mm)<0.80.82>25A02<115>54050602030400010204.2.2模具间隙对于U形件的弯曲，必须选择合适模具间隙，凸模、凹模单边间隙Z一般可按下式计算： 公式（4-4）式中：Z/2弯曲凸模、凹模单边间隙 mm 材料的最小厚度 mm t材料厚度 mm n根据弯曲件的高度S和弯曲件的长度L确定的系数，见表4-2。表4-2系数n 弯曲件的高度S/mm材料厚度t/mm0.5>0.5-2>2-4>4-60.5>0.5-2>2-4>4-6L2SL<2S100-0.050-0.050-0.04-0-0.10-0.10-0.08-200-0.030-0.06350-0.070-0.15500-0.10-0.070-0.050-0.040-0.020-0.150-0.175-0-0.050-0.1100-150-0-0.10-0.07-0-0.20-0.15200-0-0.07-0-0.15查表得：n=0.1由公式4-4得：4.2.3凸、凹模横向尺寸的确定弯曲模的凸凹模工作部分尺寸确定比较复杂，不同的工作形状其横向工作尺寸的确定方法不同。工件标注外形尺寸时，按磨损原则应以凹模为基准，先计算凹模，间隙取在凸模上。当工件双向对称偏差时，凹模尺寸为： 公式（4-5）当工件为单向偏差时，凹模实际尺寸为： 公式（4-6）凸模尺寸为： 公式（4-7）或者凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证单向间隙Z/2。式中：L弯曲件的基本尺寸(mm)LT、LA凸模、凹模工作部分尺寸(mm)弯曲件公差T、A凸、凹模制造公差，选用IT7IT9级精度，亦可按选取。Z/2凸模与凹模的单向间隙,取Z=1.73 工件的弯曲外形尺寸为：由于工件为单向偏差，所以凹模的实际尺寸为： 凸、凹模制造公差：由公式4-6凹模尺寸为：由公式4-7凸模尺寸为：由工件的尺寸要求，凸、凹模刃口处都应有相应的圆角，为保证弯曲件的尺寸精度，圆角按实际尺寸配做。5主要零部件的设计设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，本模具适宜采用线切割加工的凸模固定板、凹模固定板、卸料板、凹模和凸模（外形凸模、内孔凸模）。这种加工方法可以保证这些零件各个内孔的同轴度，使装配工作简化。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。5.1工作零件的结构设计5.1.1落料凹模及冲孔凹模的计算凹模采用整体凹模，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