毕业设计（论文）-零件的冲压连续模具设计【含全套CAD设计图纸】

'购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸1绪论冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下：（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸2冲压冲裁件的工业分析图2-1零件示意图（1）冲压技术要求：①材料：10钢；②材料厚度：1mm；③生产批量：大批；④未注公差：按IT14级确定。（2）经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。①尺寸精度：形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件的公差；②尺寸公差为：φ4+0.300φ8+0.360φ190-0.52四孔的位置公差φ10+0.18-0.18φ9+0.18-0.18。（3）工件的结构形状:制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。结论：该制件可以进行冲裁,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计算精度。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸3确定工艺方案根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可以如下几种方案;（1）落料-弯曲-冲孔；单工序模冲压。（2）落料-冲孔-弯曲；单工序模冲压。（3）冲孔-落料-弯曲；连续模冲压。（4）冲孔-落料-弯曲；复合模冲压。方案（1）与方案（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内。完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（3）只需要一副模具，模具结构复杂，加工难度大。冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案（4）也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述4种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用连续冲压，所以模具类型为连续模。采用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，无侧压装置。控制条料的送进步距采用固定挡料销定距。卸料方式的选择因为工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力不大，故可采用弹性卸料装置卸料。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，该级进模采用侧导柱的导向方式。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸4冲压模具总体结构设计4.1模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲压，所以模具类型为级进模。4.2定位方式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，无侧压装置。控件条料的送进步距采用固定当料销定距。4.3卸料与出件方式因为工件厚度为1mm，相对较薄，卸料力也不大，故采用弹性卸料装置卸料。4.4导向方式的选择为了提高模具寿命和工件的质量，方便安装调整，该级进采用侧导柱的导向方式。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸5模具设计工艺计算5.1计算毛胚尺寸图5-1计算展开示意图相对弯曲半径；R/t=1/1=1＞0.5（5-1）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。表5-1板料弯曲中性层系数r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811,2x0.210,220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.21.522.534567>8x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5由公式X=r/t查表得X=0.32L=L1+L2+L3+1/2π(ro+xt)×2=19+6+19+0.5×π（1+0.32×1）×2=44.14mm根据计算得：工件的展开尺寸为20×44.14mm,如图5-2所示。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸图5-2制件尺寸展开示意图5.2排样根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料，少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排，斜排，对排，混合排，多排等多重形式。采用少，无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。由于设计的零件是距形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有废料直排法--少废料直排法。5.3搭边值的确定排样式时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺佘料，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。反搭边过小，冲裁时容翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸，凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，同时有可能会影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表2所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。搭边是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增边刃口磨损。表2给出了10钢的搭边值如下：-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸表5-2搭边a和a1数值经查表得：两工件之间的搭边al=1.25.4条料宽度与步距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。有定距侧刃时条料的宽度。（4）有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料送进。无测压装置的模具，其条料宽度要考虑在送料过程中因条料的摆动使侧面搭边减小，为了补偿面搭边值的减小部分，条料宽度因增加一个条料可能的摆动量。故条料宽度为B=45.34mm故步距为H=45.34mm5.5材料利用率的计算冲裁零件的面积为：F=L×H=20×44.14=882.8mm2由毛坯的长与宽可知毛坯的规格为：800×2000（mm）-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸所以该毛坯的送料步距，采用横裁法时的可冲件数与毛坯的利用率根据相应数据与毛坯的规格可做如下几个具体分析：（1）送料步距为：h=D+a1=44.14+1.2=45.34mm（2）一个步距内的材料利用率为：N11=Nf/(Bh)×100%（3）N为一个步距内冲件的个数。N11=Nf/(Bh)×100%=1×882.8/(20×45.34)×100%=97.35%（4）横裁时的条料数为：N1=2000/20=100可冲100条（5）每条件数为：N2=(800-a)/h=(800-1.2)/45.34=17.64可冲17件（6）板料可冲总件数为：n=n1×n2=100×17=1700（件）（7）板料利用率：N12=nF/(800×2000)=1700×882.8/(800×2000)×100%=93.80%（8）纵裁时的条料数为：N1=800/20=40可冲40条-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸（9）每条件数为：N2=(2000-a)/h=(2000-1.2)/45.34=44.1可冲44件（10）板料可冲总件数为：n=n1×n2=40×44=1760（件）（11）板料利用率：N12=nF/(800×2000)=1760×882.8/(800×2000)×100%=97.1%因为纵裁时的材料利用率大于横裁时的材料利用率，所以该零件采用横裁法。图5-3排样图-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸6冲压力与弯曲力计算6.1计算冲裁力的公式计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其冲裁力FP按公式（6-2）计算：（6-2）式中：-材料抗剪强度；L-冲裁周边总长；t-材料厚度。系数KP是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1～3。在此模具中KP取1.3。表6-1抗剪强度材料名称材料牌号材料状态力学性能抗剪抗拉屈服强度伸长率弹性模量E/MPa优质碳素结构钢10F已退火216～333275～4101863015F245～363315～4502808255～333275～4101963018610255～353295～4302062919415265～373335～4702252619820275～392355～5002452520625314～432390～54027524195根据表5查出10的抗剪强度为255～353取350材料厚度＝1落料周边总长为L=45.34×2+20×2=130.68由公式（6-2）=1.3×1×130.68×350-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸=59.45KN即冲裁力为59.45K2冲孔力的计算冲孔周边总长为L=4×3.14×4+3.14×16=100.48mm冲孔力由公式（6-2）计算：=1.3×1×100.48×350=45.72KN即总冲裁力F=59.45+45.72=105.17KN在冲模结束时，由于材料弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的料卸下，将凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需力称卸料力，将强塞到凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。因此，需要有推件力和卸料力和顶件力的作用。卸料力（6-3）推件力（6-4）式中：-冲裁力（）；-卸料力系数，其值为0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）；-推料力系数，其值为0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值）。卸料力、推料力的系数通过查表6-2确定，卸料力系数取K=0.05，推件力系数取＝0.055。由公式（6-3）得卸料力=0.05×118.91=5.95KN顶件力F2=K2Fp（6-5）=0.06×118.91=7.15KN-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸表6-2卸料力、推件力、顶件力系数材料厚度钢≤0.10.065～0.0750.10.14>0.1～0.50.045～0.0550.0630.08>0.5～2.50.04～0.050.0550.06>2.5～6.50.03～0.040.0450.05>6.50.02～0.020.0250.03铝、铝合金、黄铜0.025～0.080.02～0.060.03～0.070.03～0.090.03～0.070.03～0.096.2弯曲力的计算为了选择弯曲时所需要的压力和进行模具设计，需要计算确定弯曲力。影响弯曲力的因素很多，如材料的性能、弯曲方式、模具结构等等此外，模具间隙和模具工作表面质量也会影响弯曲力的大小。因此，理论分析的方法很难精确计算。在生产实际中，通常根据板料的性能以及厚度、宽度，按照经验公式进行计算。（1）自由弯曲时的弯曲力V形弯曲件公式：FV自=0.6KBt2δb/r+t（6-6）U形弯曲件公式：FU自=0.7kKBt2δb/r+t（6-7）式中：FV自、FU自-冲压行程结束时，不经受校正时的自由弯曲力；B-弯曲件的宽度；t-弯曲件的厚度；r-内圆弯曲半径（等于凸模圆角直径）；δb-弯曲材料的抗拉强度；K-安全系数，一般取1.3。（2-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸）从公式可以看出，对于自由弯曲，弯曲力随着材料的抗拉强度的增加而增大，而且弯曲力和材料的宽度和厚度成正比。增大凸模圆角半径虽然可以降低弯曲力，但是将会使弯曲件的回弹增大。对设置顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的30%~80%,即FQ=(0.3~0.8)F自3、L形弯曲件L形件的直角垂直弯曲，相当于弯曲U形件的一半，而且应设置压料装置，所以可近似的取其弯曲力为:FL=(FU自+FQ)/2即由图可知FU自=0.7kKBt2δb/r+t=0.7×1.3×20×12×350/1+1=6.37KNFQ=(0.3~0.8)F自=0.5×6.37=3.19KNFL=(FU自+FQ)/2=(6.37+3.19)/2=4.78KN4、压弯时的冲压力包括：弯曲力和校正力FF=QA（6-8）式中：Q-单位面积上的校正力；A-弯曲件被校正部分的投影面积；由图可知A=20×20=400mm2；由表可得Q=80Mpa。表6-3单位面积上的校正力材料料厚材料料厚～33～10～33～10-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸铝30～4050～6010#～20#钢00～120黄铜60～8080～10025#～35#钢100～120120～150由表6-3可得：即F校=400×80=32000N=30KN6.3总的冲压力的计算根据模具结构总的冲压力：F=F冲+F卸+F推+FL+F校=105.37+5.95+7.15+4.78+30=153.14KN为保证冲压力足够，一般冲裁弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大百分之30左右。根据总的冲压力，初选压力机：开式双柱可倾压力机J23-25-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸7模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压中心的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。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）各分力对某坐标轴为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o，o(x=0,y=0),即为所求模具的压力中心。X0=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……LnY0=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln图7-1压力中心示意图如图可知压力中心Y0=10X0=X1F1+X2F2+X3F3+X4F4/F1+F2+F3+F4-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸=22.67×59.45+56.54×22.86+76.84×11.43+85.68×11.43/59.45+22.86+11.43+11.43=42.77压力中心（42.77,10）8冲裁模间隙的确定设计模具是一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但从分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求雪顶的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围之内，就可以冲出良好的制件，这个范围内的最小值称为最小合理间隙Cmin,最大值称为最大合理间隙Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。根据实用间隙表8查得材料10的最小双面间隙2Cmin=0.100mm，最大双面间隙2Cmax=0.140mm表8-1冲裁模初始用间隙2C材料厚度mm08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax小于0.5极小间隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.060-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸0.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0920.1260.0920.1260.0920.1260.0920.1269刃口尺寸的计算9.1刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口尺寸的精度，模具的合力间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是审计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现:由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。在尺量与使用中，落料件事以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果时间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差是需要考虑一下原则：落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙区在凹模上。考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凹模磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有能不合格，会使模具寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT17～IT19级制造模具。冲压件的尺寸公差应按-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸“入体原则”标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。9.2刃口尺寸的计算方法冲裁模凹、凸模刃口尺寸计算和标注的方法，即分开加工和配做加工两种方法。前者用于冲件厚度较大和尺寸精度要求不高的场合，后者用于形状复杂或薄板的工件。对于该工件厚度1mm属于薄板零件，为了保证凸凹模间有一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸模或凹模）作为基准，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，只在基准上标注尺寸制造公差，另一件只标注公称尺寸并证明配做所留的间隙值。这δp与δd就不在受间隙限制。根据经验，普通模具的制造公差一般可取δ=Δ/4(精密模具的制造公差可选4～6um)。这种方法不仅容易保证凸凹模间隙值很小。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，它们是：第一类：凸模或凹模磨损后会增大的尺寸；第二类：凸模或凹模磨损后会减小的尺寸；第三类：凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸。9.3计算凸、凹模刃口的尺寸（1）凹模磨损后变大的尺寸，按一般落料凹模公式计算，即Aa=(Amax-xΔ)（9-9）（2）凹模磨损后变小的尺寸，按一般冲孔凹模公式计算，因它在凹模上相当于冲孔凹模尺寸，即Ba=(Bmax+xΔ)（9-10）（3）凹模磨损后无变化的尺寸，其基本计算公式为Ca=(Cmax+0.5Δ)±0.5δA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C+Δ0时-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸Ca=(C+0.5Δ)±0.5δA工件尺寸为C-Δ0时Ca=(C-0.5Δ)±0.5δA工件尺寸为C±Δ时Ca=C±δA式中：Aa、Ba、Ca-相应的凹模刃口尺寸；Amax-工件的最大极限尺寸；Bmax-工件的最小极限尺寸；C-工件的基本尺寸；Δ-工件公差。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0.5~1之间,与工件精度有关可查表9-1或按下面关系选取。工件精度IT10以上x=1工件精度IT11~IT13x=0.75工件精度I4x=0.5表9-1系数x料厚t(mm)非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差Δ/㎜1<0.160.17～0.35≥0.36<0.16≥0.161~2<0.200.21～0.41≥0.42<0.20≥0.202~4<0.240.25～0.49≥0.50<0.24≥0.24>4<0.300.31～0.59≥0.60<0.30≥0.30-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸图9-1计算刃口尺寸示意图图上的尺寸均无公差要求，按国家标准IT14级公差要求处理，查公差表得φ4+0.300φ8+0.360φ45.340-0.62φ200-0.52如图9-1所示的零件图，计算凸凹模刃口尺寸。选用配合加工凸凹模。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作凸模，冲孔时应以凸模的实际尺寸按间隙要求来配制凹模。（1）落料凹模的尺寸从图9-1可知，Aa与Ba为磨损后变大的尺寸，属于第一类尺寸，计算公式为：Aa=(Amax-xΔ)查表9-1得2Cmin=0.100mm，2Cmax=0.140mm；查表9-2得X1=X2=X3=0.5。落料凹模的基本尺寸计算如下：Aa=(Amax-xΔ)=（45.34-0.5×0.62）+0.25×0.620=45.01+0.1550mmBa=(Bmax-xΔ)=(20-0.5×0.52)+0.25×0.520=19.74+0.130mm（2）凸模按凹模尺寸配制，保证双面间隙（0.100～0.140）mm-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸冲孔凸模的尺寸冲图1可知，五个冲孔凸模的尺寸在磨损过程中将变小，属于第二类尺寸，计算公式为：Ba=(Bmax+xΔ)查表8得：2Cmin=0.100mm，2Cmax=0.140mm；查表9得X3=0.5。冲孔凸模的刃口尺寸计算如下：Ba=(Bmax+xΔ)=（4.30+0.5×0.3）0-0.25×0.30=4.450-0.075mmBb=(Bmax+xΔ)=（8.36+0.5×0.36）0-0.25×0.36=8.540-0.09mm有四个孔凸模尺寸一样，都为4.450-0.075mm；凹模按凸模尺寸配制，保证双边间隙（0.246～0.360）mm。4．冲裁刃口高度表9-2刃口高度料厚≤0.5>0.5～1>1～2>2～4>4刃口高度h≤6>6～8>8～10>10～12≥14查表9-2，刃口高度为h>6～8mm，取h=7mm-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸10弯曲件结构与工艺分析10.1最小相对弯曲半径弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半过小，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，弯曲件外表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。弯曲件的最小弯曲半径不宜过大和过小，过大时因受到弹复的影响，弯曲件的精度不宜保证；过小时弯曲容易产生裂纹，因此弯曲件的最小弯曲半径应不小于最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值rmin/t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p，则最外层金属的伸长率为：　　　　　　　　　　　　Δ外=(R-ρ)/ρ设中性层位置在半径为ρ=r+t/2处，且弯曲厚度保持不变，则有　　　　　　　　　　　　R=r+t=1/(2r/t+1)如将δ外以材料断后伸长率δ带入，则有r/r转化为rmin/t,且有　　　rmin/t=(1-δ)/2δ-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸根据公式就可以算出最小弯曲半径最外层金属的伸长率为：δ外=1/(2r/t+1)=1/(2×2/1+1)=0.2最小弯曲半径为：Ｒmin/t=(1-δ外)/2δ外=(1-0.2)/2×0.2=0.08该制件最小的弯曲半径为1mm>0.08mm，所以满足弯曲要求，可以进行弯曲部分工作尺寸的计算。10.2弯曲件的回弹由工艺分析可知，固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处，r/t=2/1=2<5。此处属于小圆角L形弯曲，故只考虑回弹值。查表的，回弹角为3°，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10-1刚材料校正弯曲回弹材料ｒ/ｔ材料厚度ｔ/ｍｍ<0.80.8～2>2软钢δｂ＝350Mpa黄铜δｂ＝350Mpa　　钢和锌<1　　42　01－5　　53　1>56　　4　　210.3弯曲件的孔边距当弯曲有孔的毛坯时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时孔的形状会产生变形。为了避免这种缺陷的出现，必须使孔处于变形区外，从孔边到弯曲半径r中心的距离L取为：当t<2mm时，L≥t；当t≥2mm时，L≥2t。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸如果孔边距至弯曲半径r中心的距离过小不能满足上述条件时，可在弯曲件上制工艺孔，以防止再弯曲时变形。该制件t=1mm,L=2.5，L>2t，符合要求。10.4弯曲件直边高度在进行直边弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯曲距，将无法保证弯曲件的直边平直。所以必须使弯曲件的直边高度H>2t，若H<2t，则须先开槽再弯曲或先增加直边高度，弯曲后再去除多余的部分。该制件直边高度H=6>2t，所以满足工艺要求不需要开槽等工序。10.5弯曲件的几何形状如果弯曲件的几何形状不对称或者左右弯曲半径不一致，弯曲时板料将会因为摩擦阻力不均匀而产生滑动偏移。为了防止这种现象的发生，应在模具上设置压料装置或利用弯曲件上的工艺孔采用定位销定位该制件形状不对称，所以采用压边圈定位。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸11弯曲部分模具设计11.1弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排应根据工件的复杂程度、精度要求的低、生产批量的大小以及材料的机械性能等因素进行考虑，如果弯曲工序安排的合理，可以减少工序，简化模具设计，提高工件的质量和生产。反之，安排不当，工件质量低劣、废品率高。弯曲件工序安排一般方法是：（1）对于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形件等，可以一次弯曲成形。（2）对于形状复杂的弯曲件，一般要采用二次或多次压弯成形，但对于某些尺寸小、材料薄、形状较复杂的弹性接触件，最好采用一次复合弯曲成形较为有利。如采用多次弯曲，则定位不易准确，操作不方便，同时材料经过多次弯曲也易失去弹性。（3）对于大批量尺寸的弯曲件，为了提高生产效率，可以采用多工序的冲裁、压弯、切断连续工艺成形。（4）弯曲件本身带有单面几何形状时，如单用弯曲毛坯容易产生偏移，故可以采用成对弯曲成形，弯曲后再切开。因为该制件为形状简单的，毛坯厚度薄，精度要求低，所以可采用一次压弯成形。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸11.2弯曲部分的结构设计弯曲部分结构设计应在选定弯曲件工艺方案的基础上进行，为了达到工件的求，在进行弯曲部分的结构设计时，必须注意以下几点：（1）坯料放在模具上因保证可靠的定位。（2）在弯压的过程中，应防止毛坯滑动。（3）为了消除弹复，在冲裁结束时应使工件在模具中得到校正。（4）弯曲部分的结构应考虑到制造与维护中消除弹复的可能。（5）毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便。该制件的弯曲部分采用弹簧顶杆是为了防止压弯时板料偏移而采用的压料装置。11.3弯曲部分工作尺寸的计算11.3.1凸凹模具圆角半径（1）凸模的圆角半径rp当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径rmin。若弯曲件的r/t小于最小相对弯曲半径，则应取凸模圆角半径rp>rmin，然后增加一道整形工序，使整形模的凸模的圆角半径rp=r。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大（r/t>10），精度要求较高时，必须考虑回弹的影响，根据回弹值的大小对凸模圆角半径进行修正。因为弯曲件的相对弯曲半径r/t=1/1=1mm，所以取凸圆角半径rp=r=1mm。（2）凹模的圆角半径rd凹模入口处圆角半径rd的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响，过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑入时阻力增大，弯曲力增加，并易使工件表面擦伤甚至出现压痕。在生产中，通常根据材料厚度选取凹模的圆角半径。当t≤2mm,rd=(3～6)t；t=2～4mm,rd=(2～3)t；t>4mm,rd=2t。因为材料的厚度t=1mm，所以取凹模圆角半径rd=4t=3×1=4mm。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸11.3.2弯曲凸、凹模间隙对于U形件的弯曲，必须选择合理的模具间隙，弯曲V形件时，凸、凹模间隙时用调整冲床的闭合高度来控制合适的间隙，间隙过小，会使边部壁厚变薄，降低模具的寿命。间隙过大则回弹大，降低制件精度凸、凹模单边间隙Z一般可按下公式计算：Z=t+Δ+Cxt（11-11）式中：Z-弯曲凸凹模单边间隙；t-材料的厚度；Δ-材料厚度的正偏差；C-间隙数。查表得：Δ=0.18C=0.05根据公式（11-11）Z=t+Δ+Cxt=1+0.18+0.05×1=1.23mm表11-1薄钢板、黄铜板（带）、铝板厚度材料薄钢板黄铜板（带）铝板10H62,H68,HP-12A11、2A12B级公差C级公差冷扎带冷轧板最小公差最大公差0.2±0.04±0.06－0.03－0.03－0.02－0.040.3±0.04±0.06－0.04－0.04－0.02－0.050.4±0.04±0.06－0.07－0.07－0.03－0.050.5±0.05±0.07－0.07－0.07－0.04－0.120.6±0.06±0.08－0.07－0.08－0.04－0.120.8±0.08±0.10－0.08－0.10－0.04－0.141.0±0.090.12－0.09－0.12－0.04－0.171.2±0.11±0.13－0.10－0.141.5±0.12±0.15－0.10－0.16－0.10－0.272.0±0.15±0.18－0.12－0.18－0.10－0.282.5±0.17±0.20－0.12－0.18－0.20－0.303.0±0.18±0.22－0.14－0.20－0.25－0.353.5±0.20±0.25－0.16－0.23－0.25－0.364.0±0.22±0.30－0.18－0.23－0.25－0.374.5－0.20－0.265.0－0.20－0.26－0.30－0.37-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸11.3.3凸、凹模横向尺寸的确定弯曲模的图走没工作部分尺寸确定比较复杂，不同的工件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。当工件为双向对称偏差时，凹模尺寸为：LA=(L-2/1Δ)（11-12）当工件为单向偏差时，凹模实际尺寸为：LA=(L-3/4Δ)（11-13）凸模为：LT=(LA-Z)（11-14）表11-2弯曲件凸凹模间隙系数c值弯曲件边长L／mmB≦2LB>2L材料厚度t／mm<0.50.6～22.1～44.1～5<5.00.6～22.1～44.1～7.57.6～12100.050.050.040.100.100.08200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06700.100.070.050.050.200.150.100.100.081000.070.050.050.150.100.100.081500.100.070.050.200.150.150.102000.100.070.070.200.150,150.10式中：L-弯曲件的基本尺寸；-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸LT、LA-凸模、凹模工作部分尺寸；Δ-弯曲件公差；δT、δA-凸、凹模制造公差，选用IT7～IT9级精度，可按δt=δa=Δ/4选取；2/Z-凸模与凹模的单向间隙。工件外形尺寸为：20+0.5200。由于工件为单项偏差，所以凹模的实际尺寸为LA=(L-3/4Δ)。凸、凹制造公差，δt=δa=Δ/4=0.520/4=0.130。根据公式（11-8）凹模尺寸为：LA=(L-3/4Δ)=（20-3/4×0.52）+0.1300=19.61+0.1300mm根据公式（11-9）凸模尺寸为：LT=(LA-Z)=（19.61-1.23）0-0.130=18.380-0.130mm12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，本模具适合采用线切割加工图模固定板、卸料板、凹模及外形凸模。12.1工作零件的结构设计12.1.1凹模的设计凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。模具厚度的确定公式为：H=Kb（12-15）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。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸按上式计算后，选取的H值不应小于（15~20）mm表12-1系数值K材料料宽材料厚度≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表得：K=0.35即H=0.35×41.14=14.49mm取H=18mm模具壁厚为：C=(1.5～2)H=1.5×18～2×18=27～36mm凹模壁厚取C=35mm凹模宽度的确定为：B=b+2C=41,14+2×35=111.14mm取B=160mm凹模长度L的确定：L=b+2C=20+2×35=90mm凹模轮廓长度要考虑导料销发挥的作用，保证算了送料粗定位精度。查表取标准L=125凹模轮廓尺寸为160mm×125×18mm。凹模材料选用Gr12,热处理60～64HRC。表12-2矩形凹模的外形尺寸矩形凹模宽度和长度B×L矩形凹模厚度H63×5063×6310121416182080×6380×80100×63100×80100×100125×80121416182022125×100125×125140×80140×80141618202225140×125140×140160×100165×125160×140200×100200×12516182022252812.1.2凸、凹模的设计凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸12.1.3外形凸模的设计因为该制件形状不是很复杂，但有弯曲部分，所以将落料模设计成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，直通式凸模采用线切割机床加工。可以直接用2个M8的螺钉固定在垫板上，凸模与奥模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、导料板的厚度的总和，外形凸模下部设置一个导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模长度为：L=H1+H3+(15～20)mm式中：H1--凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.8×18=9.6mm（标准为18mm）；H3-卸料板厚度；查表12-2得H3=12mm。(15～25)附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。（附加长度取24）L=18+12+24=54mm导正销的直线部分应为（0.5～0.8）t，导正销伸入位空是板料处于自由状态。在手工送料时，板料以自由挡料销定位，导正销将工件导正的过程将板料向后拉回0.2mm。必须在卸料压板压紧板料之前完成导正。所以导正销直线部分的长度为：L导=0.8×1=0.8mm12.1.4内孔凸模设计因为内控凸模时圆凸模，仍然选用直通式凸模，采用线切割加工。与凸模固定板采用H7/r6配合。凸模长度与外形凸模长度相等为和49mm。凸模材料应选T10A，热处理56~60HRC，凸模与卸料板之间的间隙见表15查得凸模与卸料板的间隙选为0.030mm表12-3凸模与卸料板、导柱与导套的间隙序号模具冲裁间隙Z卸料板与凸模间隙Z1辅助小导柱与小导套间隙Z21>0.015~0.025>0.005～0.007约为0.0032>0.025～0.05>0.007～0.015约为0.0063>0.05～0.10>0.015～0.025约为0.014>0.10～0.15>0.025～0.035约为0.02-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸12.1.5卸料板的设计本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对内孔凸模起保护作用，卸料板的边界尺寸与奥模的边界尺寸相同，卸料板的厚度按表12-4选择，卸料板厚度为12mm。卸料板与2个凸模的间隙以在凸模设计中确定为0.030mm。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度40～45HRC。表12-4固定卸料板厚度冲件厚度t卸料板宽度<5050～8080～125125～200>200～0.86681012>0.8～1.568101214>1.5～381012141612.1.6卸料弹簧的设计在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑本模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。在卸料装置中，常采用的弹簧式圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧以标准化（GB2089-1980），设计时根据所要求的压缩量和生产的压力标准选用即可。（1）卸料弹簧的选用原则①为保证卸料正常工作在非状态下弹簧应该预压，其预压力应，即Fy≥Fx/n（12-16）式中：Fy-弹簧的预压力；Fx-卸料力；N-弹簧根数。②弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量，即Hj≥H=Hy+Hx+Hm（12-17）式中：Hj-弹簧的极限压缩量；H-弹簧工作时的总压缩量；Hy-弹簧在余压力作用下的预压量；Hx-卸料板的工作行程；Hm-凸模与凸凹模的刃磨量，通常取Hm=4～10mm。③选用的弹簧能够合理的布置在模具的相应空间。-38- 购买设计文档后加Q-97666224免费领取CAD图纸（2）卸料弹簧的选用及计算步骤①根据卸料力和模具安装弹簧的空间的大小，初定弹簧根数n，计算每个弹簧应产生的预压力Fy。②根据预压力和模具结构预选弹簧的规格，选择时应使弹簧的极限工作压力大于预压力，初选时一般可取Fj=(1.5～2)Fy。③计算预选弹簧在预压力下的预压量HyHy=FyHj/Fj（12-18）④校核弹簧的极限压缩量是否大于工作时的实际总压缩量，即Hj≥H=Hy+Hx+Hm。如不满足，则需重选弹簧规格，直至满意为止。⑤列出所选弹簧的主要参数：d（钢丝直径）D2（弹簧中径）t（节距）ho（自由高度）n（圈数）Fj(弹簧的极限压力)Hj（弹簧的极限工作量）（3）由于固定夹得料厚为1mm，计算出的卸料力为5010N。①假设考虑模具结构，初定弹簧的根数n=5，则每根弹簧的预压力为：Fy≥Fx/n=5010/5=1002N②初选弹簧规格，按2Fy估算弹簧的极限工作压力Fj:Fj=2Fy=2×1002=2004N查标准GB2089-1980，初选弹簧规格为d×D2×ho=4×35×100,Fj=1400,Hj=30.9mm③计算所选弹簧的预压量HyHy=FyHj/Fj=1988×30/1400=42.6mm④校核所选弹簧是否合适。卸料板的工作行程Hx=0.6+1=1.6mm，取凹模刃磨量为4（mm）,则弹簧工作时的总压缩量为H=Hy+Hx+Hm=42.6+1.6+4=48.2mm应为H