汽车悬置左支架冲压模设计说明书

本科毕业论文课 题 名 称 汽车悬置左支架冲压模设计院 系 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 摘 要 模具的一般设计流程：首先我们进行工艺分析，通过工艺分析我们对工件左支架的结构和材料以及工序有个基本的了解，然后设计出合适的方案。方案设计完成以后，需要我们对模具的设计进行计算，计算一般包括排样图利用率计算，冲压力的计算，还有模具工作尺寸的计算等。通过分析总结完成本次模具的最终设计，然后通过图纸表达出模具的结构，完成零件图进行加工。设计中主要左支架冲压模具设计，第一点我们要做的是对悬置左支架行来一次透彻的解析，分析一般包含三个方面，分别是材料分析，结构分析和工序分析。该工件左支架材料为 16MnRe1 钢，属于常用的钣金类材料，冲压性能比较好，从整体看来这个零件的结构特点有点复杂，厚度是 3mm，左支架的整体外形复杂，外形特征平整光滑角度也不够尖锐，落料完成后需要进行翻遍工序。左支架主要有落料、弯曲和翻边的工序，成形工序比较复杂，最好设计两套模具来生产，这样有利于小批量的工件的生产。这次的毕业设计环节让我对悬置左支架模具的设计流程有了较为深刻的认识，通过这次模具设计，将我们大学所学东西进行了一个系统的加深和应用。关键词：工艺 模具设计 冲裁模 左支架AbstractThe general design process of the mold: First of all, we carry out the process analysis, through the process analysis we have the workpiece wrench structure and materials and processes have a basic understanding, and then design a suitable program. After the completion of the design of the program, we need to calculate the design of the mold, the calculation generally includes the layout of the use of calculation, punching force calculation, as well as the calculation of mold size. After the basic theoretical calculation is completed, we design the general structure of the mold, and then complete the mold finishing design, drawing out the mold drawings.The design process of the workpiece sheet: First of all, we carry out process analysis, through the process analysis of the workpiece sheet parts of the structure and materials and processes have a basic understanding, and then design a suitable program. After the completion of the design of the program, we need to calculate the design of the mold, the calculation generally includes the layout of the use of calculation, punching force calculation, as well as the calculation of mold size. After the basic theoretical calculation is completed, we grasp the overall structure of the mold, through the analysis of the completion of the final design of the mold, and then through the drawings to express the structure of the mold to complete the parts for processing.The whole design makes me familiar with the wrench mold design process, through this mold design, we have learned what we have a system of deepening and application for future work and study laid a solid foundation.Key words: card spring punching punching die technology die design目录1 绪论 11.1 课题背景 11.1.1 课题目的 .21.1.2 课题的意义 .21.2 文献综述 21.2.1 国外模具研究发展概述 .31.2.2 国内模具研究发展概述 .41.3 课题研究的内容 51.4 课题研究思路 51.5 课题研究应注意的问题 62 设计方案 72.1 工件图材料分析 82.2 结构分析 82.3 尺寸精度分析 92.4 工序分析 .102.5 工序方案的制订 .102.6 方案改进 .102.7 定制合适的冲压方案 .113 工艺设计和计算 .123.1 排样设计 .123.1.1 排样的方案和原则 123.1.2 排样利用率的计算 133.2 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择 .143.2.1 落料模 143.2.2 翻边成形模 163.3 冲裁模刃口尺寸及公差的计算 .163.4 弯曲凸凹模工作尺寸计算 173.5 凹模圆角半径 .183.6 回弹分析 .184 落料模具设计 .204.1 模具类型的选择 .204.2 定位方式的选择 .204.3 卸料装置与推件装置的选取 .214.4 导向方式的选择 .214.5 工作零件的设计 .214.5.1 落料凹模 .214.5.2 凸模 .224.6 模架及其它零部件的设计 .235 弯曲成形模具设计 .245.1 模具类型和结构形式的确定 .245.1.1 模具结构类型的确定 .245.1.2 工件的定位方式的确定 .255.1.3 卸料与出件方式的确定 .255.2 第一次弯曲模具零件的设计与选用 .255.3 翻边模具零件的设计与选用 .275.4 固定板的设计 .315.5 卸料板的设计 .325.6 浮顶卸料机构 .325.7 模具图样的绘制及压力机校核 .335.7.1 模具装配图的绘制 .335.7.2 模具工作过程 .345.7.3 压力机技术参数的校核 .34总结 35致谢 36参考文献 3801 绪论1.1 课题背景随着工业化的发展模具工业已经成为了我国的一个明星工业，发展的势头逐渐增大，并且现在已经逐渐的变成了国家的基础产业的支柱。进入二十一世纪以来我国先后取代了日本、德国、以及美国成为世界上最大的工业国家，模具产业会得到巨大的发展，届时将促使国家的经济发展得到飞跃式的提升。因为国家模具工业开始比较晚，相对来说中国的模具设计技术比较差，在第九个五年计划时期虽然获得了快速的发展，但与那些模具制造比较昌盛的国家对比，我们和世界发达国家之间还是有着很大的差距。想要我国的模具工业发展的更高、更快、更好，就要加快的培训高层专业人员了解这项基本项目的重要，这也将使的模具设计制造的高科技技术受到更好的欢迎。毕业设计环节是大学期间最后一个学习实践环节，也是对大学四年所学知识的一次综合考察，它不但表达了我对模具设计的观点，并且对我有着非常关键的意义和实践与知识相结合的应用，所以我需要先对毕业设计有个整体规划然后再进行工艺分析等最后还要结合实际生产的需要，才能更好地完成所学的毕业设计。这次的毕业设计做的是冲压模，首先要掌握好理论知识，其次做好工艺分析，确定好冲压工艺，最后确定设计冲压模具是有什么要求。什么是第一次定义机械运动在冲裁过程，弯曲过程和拉伸过程中，要对某些内容进行控制，在模具设计中应特别注意; 其次解释了怎样在模具设计方法中使用机械运动和一些实际案例; 最后关键是模具制造的设计。按照自己的条件，对生产过程实行明确的分析和加工，使我能够联系，有更多的机械运动见解，当然以后还可以在更多的局面运用，是巩固模具设计的最佳方式。本次毕业设计的课题来源于某家汽车配件工厂的实际生产产品，这次毕业设计旨在帮助学生理论联系实践，先用在学校学到的理论知识武装自己，再进一步结合工厂的生产实践，来提高我们的综合应用能力，使我们得到宝贵的经验与教训为将来的实际工作打下一个夯实的基础。这次毕业设计的题目是汽车悬置左支架的冲压模设计，材料选用 16MnRe1，悬置左支架的厚度约 3.0mm。设计冲压模具时我认为这几点是要特别注意的。第一点:保证好冲裁工艺性。第二点：节省材料，提高材料的利用率。第三点：使工序尽可能减少，保证加工速率。第四点：保证模具的稳定可靠和使用寿命。第五点：使操作简单便捷。冲裁时，经过合理判断选择尺寸精度是 IT14 级，通过一般冲裁的方法来加工。悬置左支架的外形简单，结构对称，所以模具成型是比较容易，并且能较少材料的消耗提高利用率，经济实惠。11.1.1 课题目的随着改革开放的进行，我国的综合国力有了极大的提升，国内模具行业也获得了极大的突破，其总产值已经处于重工业总产值的前列。大家都知道的制造业的发展离不开模具行业，模具行业是制造业发展的基石，所以模具行业必将成为制造业的中心产业。根据大数据显示，现在的中国已经超过德国和美国成为世界第一工业大国，这将使得我国模具行业成为最具潜力的产业之一。但比起德国美国而言我国模具工业由于历史上的种种原因发展起步比较晚，底子非常单薄，处于整个产业链的中低层次， 在第九个五年计划的期间有政策的大力扶持取得了较大的成绩，但是与国际先进水平相比还是有所不如。至今还有很多高端模具需要进口，想要制造高级的模具人才是关键，无论是技术性人才还是管理类人才都是必须的，但是我国的人才也供不应求。为进一步加快我国模具工业的发展，基本任务之一就是加快人才的培养，普及先进的模具设计与制造技术，培养模具专业的高级人才 1。1.1.2 课题的意义本次毕业设计的主要目的是通过模具设计的实践来结合在学校所学习的理论知识，并在一起形成互补既加深对理论知识的理解又提高实践能力。本次的设计是几年来学习过程中涵盖面最广的一次设计，它不仅体现了我们对模具的设计，更重要的是对我们所学知识应用到了实践，使我明白了在今后设计过程中的一般步骤和方法 2。1.2 文献综述冲压模具身为模具中的一种，依靠的是冲压设备对零件冲压成型。所以选择合适的冲压设备就很重要。选择冲压设备就离不开压力机，压力机是冲压模具生产的心脏，因此要合理的选择压力机。正常来说，工厂规模大小、设备配置、生产纲领等会对冲压设备的选择起到相当大的作用。除了压力机的选择外还有其他的冲压生产设备需要选择，可以根据生产纲领、模具的生产数量和模具的生产难度来决定。这些冲压生产设备的布局可以根据压力机的工作台面、零件的最大尺寸来决定。对若采用大型多工位线，则一台大型多工位压力机就是一条完整的自动生产线，在大批量生产时其优势明显 3。随着新技术的发展，大量劳动力被机动化机器所取代，大大解放了生产力。自动冲压生产线也被开发出来，自动冲压生产线与传统生产线相比，缺点是：前期投入很高。优点是：自动冲压生产线生产效率高，能大大降低人工成本，安全系数高，加工2更加精密。孰优孰劣很明显，所以以后自动冲压生产线将会逐渐取缔普通生产线。与自动冲压生产线相比还有一种多工位压力机也非常先进，可以这样说一台多工位压力机就相当于一条自动冲压生产线。我国的模具行业正处于上升期，自动冲压生产线和多工位压力机得到了大力的推广，但是也仅仅在一些有实力的企业里大量装备了自动冲压生产线和多工位压力机，那些中小企业还没有大量装备。综上所由于曾经底子太薄而导致我国的模具工业在高端模具产业上显示了我国和世界先进企业的巨大代差，但是只要我也利用好先进技术奋起直追将来在高端模具的发展上也会有我们的一席之地。1.2.1 国外模具研究发展概述美国模具工业美国是世界上头号发达国家，拥有着世界最庞大的经济体，自然工业体系也无比庞大，虽然现在在规模上比不上中国但是却比中国现今很多，处于整个产业链的上端。据统计美国现今大约有七千多家模具企业，超过九成的为五十人以下的小型企业。美国的模具工业成熟、先进，美国掌握着大量的现今科技技术和管理技术，从其军工发展就可见一斑。在这上面模具起着支柱型的作用，例如 1965 年美国的 Lockheed 飞机公司发明了 CAD 这一革命性软件，就促进了模具工业的极大发展。但是随着来到二十一世纪美国的模具行业也遇到很大的冲击。首先就是以中国为首的新兴经济体国家模具行业的崛起，极大挤压了美国模具行业的生存空间。再是欧洲日本等发达国家在高端模具上对美国造成的激烈竞争，最后在人工成本、材料成本等方面的增加。日本模具工业日本的工业起步于十九世纪末二十世纪初，模具发展史也有着悠久的历史。在二战时期日本就有了建造大型航母的能力由此可见其模具工业实力是很强大的。二战以后日本工业全面复苏并且还取得了巨大的进步，特别是二十世纪七八十年代，更是工业发展的黄金二十年。现在日本拥有超过一万家的模具企业，主要以中小型企业为主。日本模具通过几十年的发展也摸索除了适合自身的一条发展道路，首先就是工人的技术素质很高这些工人在日本有个特别的称呼“手艺人”通过他们的手甚至能加工出一些精密机器都难以加工出来的零件，另外日本在模具行业的分工特别明确，实行模块化分工，这也是一个股大的优势，最后就是在利用新技术方面上很成功。但是根据调查所了解，日本的模具行业也面临许许多多的问题，现在主要面临的问题有五个。第一:交货时间大大缩短面临时间压力，第二：面对众多国家的竞争制造成本大大降低，第三：需要提高模具的质量和准确性，第四：人口老龄化严重严重缺乏劳动，第五：随着亚洲其他国家发展日本面临严重的挑战。针对以上的物种情况，日本政府和许多日本模具制造商都准备增加在设备方面的投资。模具技术的发展主要以高精度、高速度、长寿命、复杂、大、集成和高性能方面发展 6。3德国模具工业在我们国人的印象中德国人一向以严谨著称，十九世纪末期，在德国皇帝威廉一世和铁血宰相俾斯麦的领导下迅速的完成了国家的统一，同意后德国的工业实力迅速增强到二十世纪初期就超越了老对手英国和法国成为了欧洲第一。在这种大背景下德国的模具工业也发展迅速，加上当时德国出现了许多著名的科学家，大量的先进技术被开发出来，再加上德意志本身的严谨特性，是的德国的模具工业达到了世界先进水平。对于这种复杂的模具制造行业，经过一百多年的的实践并不断探索，最终在模具制造行业德国的模具制造商达成了一个共识：那就是整个模具行业必须要整体合作，把整个行业凝聚成一个整体，进而获得整个行业的成功。除此之外，为了满足现如今新产品在德国的高速有效的发展，不仅大公司设立了研究发展中心，还有许多中小型企业也设立了研究发展中心，帮助客户搞研发服务。在激烈的竞争中，德国模具行业多年保持在国际市场上的强势地位，出口率一直稳定在 33%左右 7。1.2.2 国内模具研究发展概述二十年前的一天，柳州某汽车配件厂悄然成立了，这家汽车配件场是给五菱汽车提供汽车配件的，在成立当初这家汽车配件厂只能制造加工少数几种汽车配件而且制造工艺也不高，但是经过二十多年的发展这家汽车配件厂已经成为五菱汽车的主要配件供应商，并且这家汽车配件厂的工艺也有了极大的提高，达到国内高等水准。与这家配件厂类似的模具企业在中国如雨后春笋般纷纷开花，这从侧面反映了我国现如今模具产业的规模，现在这些模具企业不但能接受国内的订单也能接受国际上的订单，因此，在可以预见的未来，我国的模具工业会在国内、国外市场得到前所未有的发展。模具分为很多种，例如最常见的是冲压模和注塑模，当然还有橡胶模等。这些模具共同组成了模具大家族，我所做的是汽车的悬置左支架，悬置左支架是属于汽车配件的一种，大部分汽车配件都是冲压模制造的，悬置左支架也不例外也是冲压模制造的。大部分塑料制品是用注塑模做的。从这两种就可以看出来各类模具几乎涵盖了所有工业制品。过去的几十年中，模具一路发展过来，经历了很多的困难。以前的模具工业技术含量比较低主要靠人力来加工，属于劳动密集型产业虽然规模很大但是效率却很低，并且加工质量也不高。但是经过几十年的工业的发展特别是高新技术的发展，出现了许许多多的新技术，例如 CAD 制图、CAXA 制图、数控加工技术等从技术层面上极大地促进了模具工业的发展。现在智能、数控、模块化成为了模具工业发展的主要趋势。模具成形零件时实现快速、优质、低耗是国家可持续发展战略的要求 9。以前在中国国内模具工业一直不太受重视只是把模具当作生产后方，模具工业并没有被列入单独的工业体系，知道改革开放的十年后模具工业才从其他工业部门独立4出来。然后模具工业进入市场经济体系，根据需要大量模具工厂建立起来。拒不完全统计，现在国内未含港、澳、台统计数据，约有 3000 家模具生产厂点，年模具销售额约 1500 亿元，而且年年增长迅速 8。2016 年中国的国内生产总值已经超过了十一万亿美元成为仅次于美国的第二大经济体，工业总产值更是超过美国达到世界第一，这是改革开放三十多年取得的成就，成为世界历史上的一个经济奇迹，也是 13 亿中国人的中国梦。随着工业化的发展我国的模具工业也有了飞速的提高，到目前为止我国的模具制造业几乎覆盖了所有的工业部门，成为了独立的、完整的、规模巨大的一个产业。我们所有学习模具的人都应该对此感到自豪。当然并不是说我国的模具产业已经达到了世界先进水平，我国的模具制造业和国际先进水平还是有着巨大差距的一些先进、精密高质量的模具依然要从国外进口，并且国外并不会直接出售技术给我们，高端技术他们都是牢牢把控在自己手上的，所以这就决定了我国的模具产业只能走自主研发这一条道路。这就需要国家加大在模具行业上的投资和人才的培养。在人才的培养上除了技术上的人才还要大力培养管理上的人才，这些人才将会是国家模具行业向上发展的主力军。现在国内的大部分模具公司都是私人企业，这些私人企业会有更强的竞争力。这些私人企业给模具行业注入了新的活力和新的血液，我相信他们会成为我们提升国内模具制作水准进军国际模具高端市场的先锋军。以上这些都使模具企业结构越来越适用于市场经济 9。1.3 课题研究的内容悬置左支架是新型驾驶室冲压工件中十分关键的零件，根据企业提供的零件图对其进行零件工艺性分析、成型设备选择和模具结构的设计。零件良好的工艺性将会降低材料的消耗定额、提高产品质量的稳定性和方便模具结构的设计。下面就对零件的工艺性做一下分析。模具设计：设计过程中，首先我们要对悬置左支架的结构性、材料进行分析，选择合适的方式进行生产。材料的分析来确定工件是否适合生产。之后要通过工件的厚度来确定工件排样图的搭边，然后计算排样图的材料利用率。接下来就是进行冲压力的计算，通过计算冲压力选择合适的冲压设备。模具刃口的计算也及其的重要，只有选择合适的刃口才能够确保模具的寿命，提高模具的使用率。模具刃口计算后，就是模具的结构设计，先进行凹模外形尺寸的计算，通过凹模的外形尺寸来得到模具中其他固定板 卸料板等的尺寸，最后选择模架等一系列标准件，最终完成模具的设计 10。51.4 课题研究思路悬置左支架冲压模具一般的研究思路：第一步：对悬置左支架进行冲压工艺分析，分析其材料精度问题，看看是否能够使用冲压工艺来完成生产。第二步：通过分析来确定悬置左支架使用何种模具，以及使用这种模具所需要采用那种结构。第三步：将悬置左支架进行展开，然后计算它的排样图，选择合适的排样图，并计算出排样利用率第四步：计算模具冲裁过程中所需要的力，结合这些力来完成压力设备的选择。第五步：计算刃口，通过刃口计算来确定凸凹模应该达到的精度，通过凸凹模精度来完成控制冲压件的精度。第六步：计算和设计模具的主要零部件，算出和设计具体的尺寸为画图做准备。对于标准件可以选择和是的标准，选择的过程中结合模具其他零件的尺寸。第七步：完成 cad 装配图和对应的零件图的绘制，然后再依次完成标注，通过老师审核后打印装订 11。第八步：将以上计算和设计进行整理，完成说明书的审核，然后打印装订。1.5 课题研究应注意的问题设计中我们应该注意哪些问题：第一：生成率问题，就是同样的材料，如何来完成更多工件产品的制作，可以通过合理的排样来考虑。第二：冲压力的计算， 通过计算来确定合适的压力设备，防止压力机的对于模具来说压力过大或者过小，还有确定闭合高度是否合适 12。第三：刃口计算，合适的刃口计算能够保证工件合适的精度，从而减少次品的数量。以上问题都是模具设计中比较重要的问题，我们要多查询资料，对于以上问题合理的解答，从而完成模具的设计。62 设计方案图 2-1 悬置左支架渲染图图 2-2 悬置左支架7如图 2-1 所示悬置左支架为本次设计模具的工件，其中材料为 16MnRe1，厚度是3mm，生成纲领属于小批量生产，设计的时候需要考虑生产效率和生产精度的问题 13。图 2-3 悬置左支架展开尺寸2.1 工件图材料分析悬置左支架所用材料为比较常见的材料 16MnRe1，这个材料在市场比较常见，也是比较常用的钣金材料，通过冲压性能的分析，16MnRe1 的具体性能如下：表 2-1 抗剪性能材料名称抗剪强度（ Mpa）抗拉强度（ Mpa）屈服点（ Mpa）伸长率（%）16MnRe1 300 430 220 25可以看出悬置左支架的材料 16MnRe1 无论是抗剪强度还是抗拉强度都比较适中，对于冲裁来说，性能比较合适，延伸率 25 也比较不错，整体来说，悬置左支架采用16MnRe1 作为材料，效果比较好。2.2 结构分析首先我们需要对悬置左支架进行详细的分析，分析一般包含三个方面，分布是材料分析，结构分析和工序分析。该工件悬置左支架材料为 6MnRe1，属于常用的钣金类材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构基本属于对称，所以满足冲裁的要求。82.3 尺寸精度分析模具设计的过程中，工件的精度也要充分考虑到，对于精度较高的模具，在模具设计的过程中，对应的成形零件的精度也要较高，反之一样。悬置左支架的精度要求相对较低，尺寸均为未注公差，所以一般我们可以 IT14 来计算，粗糙度未注，我们可以按 Ra6.3 来分析和考虑。对于未注公差我们可以按下表进行查询：悬置左支架查表标注公差后的尺寸：属于 A 类尺寸的有： 、 、 、 、 、01.587401.2960.3675R0.30.365R0.25R属于 B 类尺寸的有： 、 、 、 、0.43R0.430.30.3、.526.6注：A 类尺寸为磨损后增大的尺寸，一般指工件上面落料尺寸， B 类尺寸为磨损后减小的尺寸，一般指工件上面冲孔或者切口切边的尺寸大小。表 2-2 常见零件公差等级表 16公差等级 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14基本尺寸/mm /m /mm33 661010 1818 3030 5050 8080120120 180180 250250 315315 400400 500344567810121416182045689111315182023252768991316192225293236401012151821253035404652576314182227333946546372818997253036435262748710011513014015540485870841001201401601852102302506075901101301601902202502903203604000.100.120.150.180.210.250.300.350.400.460.520.570.630.140.180.220.270.330.390.460.540.630.720.810.890.970.250.300.360.430.520.620.740.871.001.151.301.401.5592.4 工序分析悬置左支架工件外形比较复杂，有曲线组成，大部分都是圆弧和凹槽过渡，没有设置尖角，所以外形可以采用常用冲压工序落料和冲孔，成形分为弯曲和翻边成形。所以工件只需要落料、弯曲和翻边 3 个工序工序即可2.5 工序方案的制订由以上的分析可以知道，悬置左支架包含常用的落料、弯曲和翻边 3 个工序，我们可以制订以下几个方案：方案一：首先我们需要对左支架进行详细的分析，分析一般包含三个方面，分别是材料分析，结构分析和工序分析。该工件左支架材料为 16MnRe1 钢，属于常用的钣金类材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构比较复杂，厚度是 3mm，左支架的整体外形复杂，整体外形平滑无尖角，需要进行翻边成形。外形靠落料可以完成。我们可以使用落料模、弯曲模和翻边模 3 个单工序模来完成工件的钣金冲压。方案二：首先我们需要对左支架进行详细的分析，分析一般包含三个方面，分别是材料分析，结构分析和工序分析。该工件左支架材料为 16MnRe1 钢，属于常用的钣金类材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构比较复杂，厚度是 3mm，左支架的整体外形复杂，整体外形平滑无尖角，需要进行翻边成形。外形靠落料可以完成。利用落料复合模，然后采用弯曲和翻边的级进模，一个模具完成两次弯曲翻边成形，通过一个模具来完成工件最终成形，最后将弯曲成形后的工件进行冲孔。方案三：首先我们需要对左支架进行详细的分析，分析一般包含三个方面，分别是材料分析，结构分析和工序分析。该工件左支架材料为 16MnRe1 钢，属于常用的钣金类材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构比较复杂，厚度是 3mm，左支架的整体外形复杂，整体外形平滑无尖角，需要进行翻边成形。采用多个工序的级进模来完成，先安排翻边成形，最后将工件切断。2.6 方案改进传统的方案：1 第一步对工件进行落料。2 对落料的工件进行弯曲成形。3 将弯曲成形的工序进行最终的翻边成形。改进后的方案：针对传统方案需要进行分别进行弯曲，然后再进行翻边成形，工序过多，而且最后一步弯曲成形的时候，容易导致工件已经发生变形，所以进行改进，改进后，先进行落料，然后工件整体进行成形。102.7 定制合适的冲压方案方案分析：方案一：优点：模具结构比较容易实现，成本消耗较少。缺点：生产效率地下，不利于实现快速自动化生产。适合小批量生产方案二：优点：将工序进行合并，一个模具就能完成一个工件的整个工序，集成化程度较高，有利于自动化。缺点：生产成本相对与单工序模较高。方案三：优点：和复合模类似，能够实现自动化快速生产。缺点：模具制作成本比较高。级进模具结构更为紧凑，冲压生产效率高，冲裁件表面粗糙度和精度高。毛刺少，模具寿命较长。通过分析可以知道，在本次设计中，悬置左支架适合采用方案二，采用落料模和弯曲和翻边合并到一个模具的方案来完成悬置左支架的成形，最后有单工序冲孔模完成冲孔。113 工艺设计和计算3.1 排样设计利用 UG 的钣金再展开命令 17，毛坯展开图如 3-1 所示：图 3-1 毛坯展开图3.1.1 排样的方案和原则一般设计时，排样一般分为三种主要的方案 18：有废料的排样方法顾名思义，也就是工件的周边都有废料产生，所以设计的时候要考虑工件间和侧边的废料搭边值。少废料的排样方式12工件只有工件间会有部分搭边，正是由于这个原因冲切的过程中，可以保证搭边只会出现再工件之间或者侧搭边，所以就避免一部分废料，达到少废料的目的。无废料排样排样过程中，工件和工件之间采用无缝对接，这样就避免了所有废料的产生，不过工艺废料除外，由于工件之间直接连接，所以工件的精度也会大大降低，因为无废料排样适合于精度不高的工件。本次设计中悬置左支架的外形为复杂外形，根据以上三种方案的分析，我们一般采用的为有废料的排样方式。由于没有特殊要求，所以我们采用有废料的直排的排样方式。搭边的设计悬置左支架材料的厚度为 3 毫米，通过查搭边值的表，确定悬置左支架的工件间搭边值 a =4.7 毫米、悬置左支架和侧边 a=4.2 毫米。由于外形不规则，所以需要在1设计的基础上进行取整3.1.2 排样利用率的计算悬置左支架钣金料的宽度：B=(D+2a)0 -式中，B宽度；D工件尺寸；a侧搭边；偏差；确定公式如下：B=1960 -0.5mm步距简单来说就是每一步的距离，就是我们冲压过程中，每冲一个工件，所往前的距离。这个距离一般是指定位板沿着送料进给上，工件的外轮廓数值加上工件之间的间距。步距计算如下：S=L+b式中，S冲裁步距；L毛坯尺寸；b沿送进方向的搭边值S=L+b=133材料利用率定义为：=A/BS100%式中，材料利用率；13A面积：A=17918.8mm 2B宽度；S步距。= 100%= 100%68.7%A21798.63m图 3-2 排样图3.2 各工序冲压力的计算与冲压设备的选择3.2.1 落料模落料力：材料的抗剪强度 =300Mpa3-3=tFKL落 1.37.5309N其中 冲裁力F14冲裁周边长度L材料厚度t材料抗剪强度系数 K冲裁时的推件力和卸料力及压力机的选择表 3-3 卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料 K卸 推 K顶纯铜、黄铜 0.020.06 0.030.09铝、铝合金 0.0250.08 0.030.070.1 0.060.075 0.1 0.140.10.5 0.0450055 0.065 0.080.52.5 0.040.05 0.050 0.062.56.5 0.030.04 0.040 0.05钢材料厚度 m6.5 0.020.03 0.025 0.03查表 3.3 ， ， ，则 n 取 3 个0.5K推 0.4卸 10hm故 （3-4）Fn推 推 落 30.4957.KN卸=15.8则最大冲压力：153-39547.182FKN总 落 卸 推 5查表选取国产 1000 开式压力机 J23-100其最大闭合高度为 400 m连杆调节高度为 80模柄孔尺寸为直径 70 ，深度为 100 m3.2.2 翻边成形模弯曲力：由于此零件弯曲为 U 形弯曲，根据 U 型件的弯曲力计算，得出：(3-7)20.7bKBtFr式中： F自由弯曲力在冲压行程结束时的弯曲力 NB弯曲件的宽度K安全系数，一般取 K=1.3材料的抗拉强度 MPabr弯曲件的内弯曲半径，mmt弯曲件材料厚度代入数据： 20.713840F9KN翻边力： 15234072.1sFLt翻总冲压总力：458.7.1.KNKN根据冲压力的计算以及结合闭合高度，初步选用 J23-125 压力机。其最大闭合高度为 450 m连杆调节高度为 10016模柄孔尺寸为直径 100 ，深度为 160mm3.3 冲裁模刃口尺寸及公差的计算悬置左支架的冲裁尺寸有三种，每种对应的计算公式也不一样 23：（1）A 类尺寸：随着模具的工作，磨损，凸模或者凹模的尺寸会逐渐变大。Aj=(Amax-x) 410（2）B 类尺寸：随着模具的工作，磨损，凸模或者凹模的尺寸会逐渐减小。Bj=(Bmin+x) 41（3）C 类尺寸：随着模具的工作，磨损，凸模或者凹模的尺寸保持不变。 Cj=(C min+)28尺寸转换：属于 A 类尺寸的有： 、 01.43501.表 6-2 工作零件刃口尺寸计算173.4 弯曲凸凹模工作尺寸计算弯曲时，必须选择适当的间隙，间隙的大小对于工件质量和弯曲力的大小有很大的影响。间隙越小，弯曲力越大。间隙过小，会使工件壁变薄，并降低凸模寿命。间隙过大，则回弹较大，还会降低工件的精度9。弯曲时，参考文献2第 151 页间隙值利用公式：（3-13）CtttZmax2/式中： 弯曲凸、凹模的单边间隙；t工件材料厚度；材料后的的正偏差；C间隙系数，可查表 4-16.代入公式可得：尺寸类型 公称尺寸 公式 计算后尺寸01.5874 0.281765.0296 .0.3R .932R0. 0.7850.365 .904A .2R)4/1(0max(Aj .61R0.431 0.2.07 0.19.34R .38R0.5 0.75.2063 0.132B .0)4/1(min(xBj .6818)1(2ntZ式中 弯曲凸、凹模的单面间隙；2Zt材料的公称厚度；n因数，与工件的弯曲高度和弯曲线长度有关，查表，取 0.05。代入公式可得： 。(1)3.05.12Ztn装配时需要依靠试模进行调整，保证凸凹模单面间隙即可。3.5 凹模圆角半径凹模的圆角半径的大小对弯曲变形力和制件质量均有较大影响，同时还关系到凹模厚度的确定。凹模圆角半径过小，坯料拉入凹模的滑动阻力大，使制件表面易擦伤甚至出现压痕。凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性。凹模两边的圆角要求制造均匀一致，当两边圆角有差异时，毛坯两侧移动速度不一致，使其发生偏移。生产中常根据材料的厚度来选择凹模圆角半径：根据有关设计资料： (26)39mRt凹3.6 回弹分析弯曲过程并不是完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形，弯曲后零件的形状因为回弹而与模具的形状不完全一致。回弹的大小通常用角度回弹量和曲率回弹量 来表示。角度回弹是指模具在闭合状态时工件弯曲角 与从模具 中取出后工件的实际角度 之差，即 ；曲率回弹量是指模具处于闭合状态00时压在模具中工件的曲率半径 与从模具中取出后工件的实际曲率半径 之差，即0。0当要求工件的弯曲圆角半径时，可根据材料的有关参数，用下列公式计算回弹补偿时弯曲凸模的圆角半径 。只有当弯曲工件的圆角半径 为板料厚度的 5 倍以上时，pRR计算才近似正确。板料弯曲见下式：(3-14)EtRSp31式中： 弯曲凸模/弯曲件圆角半径 ；.pRm材料屈服极限sMpa板料厚度t材料弹性模量E当 时，工件的弯曲半径一般变化不大，只考虑角度回弹。角度回弹可参见tR8519下表 8-1，查表得改工件的回弹角度为 4，所以凸、凹模设计时去角度为（90-4）=86。表 6-2 V 形弯曲回弹角 25弯曲角度 1503120590630材料的牌号和状态 tR回弹角度 1230452 301263 13043074 595 03 68108AL（已退火）6 24307204 落料模具设计模具的机构一般分为动静两部分，动就是指活动的部分，静是指固定的部分，比如固定板等，利用螺钉等紧固件固定在下模的统一成为上模，活动的部分一般位于上模，随着压力机进行上下滑动，不间断的做往复运动。依靠上下运动来完成工件的冲裁。模具结构有的复杂，有的简单，但是都离不开特定的几类零件：第一种：标准件，这类零件一般用来安装和固定，一般不用设计，只需要根据设计进行选择，常见的有模架，上下模座，螺钉、圆柱销、固定板、模柄、导柱以及导套等等都属于标准件，使用的时候只需要外购就行了。第二种：卸料和推件的零件，主要是为了保证模具的顺利进行，每次冲裁之后能够及时的卸废料和推出工件，从而保证模具的顺利运行，常见的有卸料板、推件器、推杆、打杆等。第三类：定位导向类型，顾名思义，也就是送料过程中实现工件的定位和导向的，能够保证我们顺序完成送料，一般常用的有挡料销、定位销，级进模中还会用到导尺、导正销等精确定位的零件。第四类：是最终重要的零件，也是和工件紧密接触的零件，需要我们设计，通过设计完成工件的最终生产。用于试验或小批量生产中，小批量必须考虑周期不能太长，而且成本也不能抬高，模具尽量简化，甚至为只有工作部件如冲床、模具零件，和一些固定的部分可以；用于大规模生产，生产力，除了上述部分，还有卸料和推件的一个特殊功能的结构。本模具为落料模，需要多个结构共同作用来完成工件的生产，上面介绍的零件都需要进行设计，下面我们将一步步的介绍如果进行设计，并最终完成模具的设计。4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用单工序冲压，采用倒装落料模进行生产。4.2 定位方式的选择位方式一般包含侧刃定位和挡料销定位，他们的使用方式有一定的侧重性，侧刃定位一般使用在级进模的上面，通过侧刃切边来完成钣金料的定位，挡料销一般都用在复合模或者单工序模的上面，比较方便，而且不会降低条料的利用率。本次设计中采用的是复合模，所以采用挡料销定位。导向方式常用的有两种，一种是导料板，第二种是导料销，还有一种是浮顶导料销。导料板一般用在一般的冲裁级进模上面，导料销一般用在复合模上，浮顶导料销主要针对带有弯曲的级进模上面。通过对吧可以知道，采用导料销导料的方式最合适。214.3 卸料装置与推件装置的选取卸件分为弹性卸件和和固定卸件，分别的优缺点：弹性卸件：优点：生产的工件精度高，而且能增加工件的平整性，同时还能起到导向的作用。缺点：结构复杂，需要用到弹性原件。固定卸件：优点：设计方便，结构上比较简化。缺点：工件的精度不高。本设计中顶盖后梁的厚度为 3mm，厚度比较大，采用固定卸料板。出件方式根据出件的方向分为两个常用的方式，第一种是正常的漏料方式，工件直接通过漏料孔落下，这种方式简单易操作，不过工件的精度有所降低。第二种通过顶件器将工件顶出，然后取出工件即可，这种操作麻烦点，但是工件的精度比较高。卸料板与凸模配合间隙值查表的 =0.1Cm表 4-3 卸料板与凸模配合间隙值 26材料厚度 t0.5 0.51 1单面间隙 C0.05 0.1 0.15在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口 0.30.5 。m卸料板厚度 25HOm4.4 导向方式的选择为了工作方便，安装调整简单，该模具采用中间导柱。4.5 工作零件的设计4.5.1 落料凹模冲裁时凹模板承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于模具结构形式及固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前还不能用理论的方法确定凹模轮廓尺寸。在生产中，通常根据冲裁的板料厚度和冲裁件的轮廓尺寸，或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来确定。本工件凹模板采用整体式凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模板在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓计算如下：凹模板厚度 H=kb=0.2190=38mm（查表 4-4 得 k=0.2）22凹模壁厚 c=（1.52）H=5776mm取凹模厚度 H=50mm，凹模壁厚 c=60mm凹模轮廓尺寸为 320m250mm50mm。表 4-4 凹模厚度系数 k mm27材料厚度s1 1 3 3 65050 1001002002000.3 0.40.2 0.30.13 0.20.10 0.150.35 0.50.22 0.350.18 0.220.12 0.180.45 0.60.3 0.450.22 0.30.15 0.22图 4-1 落料凹模4.5.2 凸模因为落料的外形为矩形，所以设计成直柱形的凸模，依靠螺钉固定于下模座。234.6 模架及其它零部件的设计该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在中间位置。安装方便，易于加工。以凹模板周界为依据，选择模架规格为 320mm250m。导柱 d/mmL/mm 分别为 50220，导套 d/mmL/mmD/mm 分别为 5014565，上模座厚度 H 上模=40mm，上垫板厚度 H 上垫=10mm，凸模固定板厚度 H 固定=35mm，凹模板厚度 H 凹模板=50mm，下模座厚度 H 下模=50mm，卸料板厚度 H 卸料=25mm。245 弯曲成形模具设计5.1 模具类型和结构形式的确定5.1.1 模具结构类型的确定由于成形分为弯曲和翻边，需要分两次进行，所以将模具设计成左右两部分，在同一个模架下面工作，可以分步进行弯曲和翻边。模具结构示意图：图 5-1 弯曲二维图图 5-2 弯曲立体图