合页模具设计.docx

目录摘要IIIAbstractIV第1章绪论11.1 冲压技术的概念11.1.1 根据工艺性质分类11.1.2 根据工序组合程度分类112模具技术的发展趋势21.2.1 冲压模具市场情况21.2 .2冲压模具水平状况31.2.3模具设计与制造能力状况31.3 冲压模具的特点41.3.1 充分运用IT技术发展模具设计、制造41.3.2 缩短金属成形模具的试模时间41.3.3 车身制造中的级进冲模发展迅速41.4 模具CAD技术51.5 主要任务6第2章冲压件的工艺性分析72.1 工艺分析72. 2工艺方案的分析7第3章确定裁板及排样的方案82.1 排样的意义及排样方式的确定83. 1.1排样的意义84. 1.2排样方式的确定83. 2计算毛坯尺寸以及确定搭边值93.1.1 毛坯尺寸93.1.2 确定搭边值103.1.3 1»Ij>利IJIJn10第4章计算各工序压力，压力中心，初选压力机114. 1冲裁力弯曲力预弯卷圆力落料力111. 1.1冲裁力112. 1.2卸料力114. 1.3弯曲力115. 14落料力126. 2初选压力机12第5章模具设计135.1冲孔切搭边135.1.1 凸凹模间隙的计算135.1.2 凸凹模刃口计算135.1.3 凹模尺寸及凸模长度计算165.1.4 校核175.1.5 卸料板195. 2预弯卷圆195.1.1 预弯部分197. 2.2卷圆部分215. 3弯曲模具工艺计算及模具设235. 3.1凸凹模尺寸计算236. 3.2弯曲凸凹模零件237. 3.3弯曲机构245.4.1落料图凹模计算255.4.2落料机构25第六章模具总体结构设计256.1模具类型266.2操作与定位方式266.3卸料与出件方式266.4模架类型及精度266.5模具装配总图27第七章模具材料选择及热处理要求28总结29参考资料30附录32附录1英文文献32附录2文献翻译37合页冲压工艺分析及模具设计摘要简述了冲压工艺分析的一般工艺流程，以及冲压模具设计的基本思路。本文主要对合页的加工工艺进行分析及模具设计，其中包括卷圆、弯曲、冲裁的工艺分析，以及相应工步模具的设计。在设计中采用冲孔、切边、卷圆、弯曲、落料等工艺。分析了工件的冲压工艺性；计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等；进行了模具零件的计算和选择，以及总体结构、主要零部件的设计；并绘制了模具装配图和零部件图。这次设计应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容。关键词：合页，冲孔，卷圆，弯曲，落料StampingprocessanalysisandmolddesignofHingeAbstractInthispaper,weanalysisthestampingprocessonthegeneralprocess,aswellasthestampingdiedesignofthebasicideas.Thispapermainlyanalysisthehingeanalysisprocessanddiedesign,includingdeeprollroundbendingandblankingprocesstechnology,Aswellasthedieofcorrespondingworkstepdesign.Inthedesign,Punching,trimming,rolledround,bending,droppingmaterialandotherprocessesareused.Therearealsoanalysisofthestampingprocessoftheworkpiece;calculationofnestingrough,pressure,cuttingthesizecalculationcanbeseen;thecalculationofthemoldparts,aswellastheoverallstructureandchoice,themaincomponentsofdesignarecarriedout,wedrawthepunchingmoldassemblydrawingsandpartsdiagram.Thusthepresentpaperappliesthisspecialtytostudythecurriculumthetheoryandtheproductionknow-howcarriesonatimecoldstampingmolddesignworktheactualtrainingtoraiseandtosharpenthestudentindependentworkingability,consolidatedandexpandedthecontentwhichcurriculaandsooncoldstampingmolddesignstudied.Keywords：hinge,punching,rollround,bending,blanking第1章绪论1.1,冲压技术的概念冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，改采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。分离工序一一是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限外以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有剪裁和冲裁等。成形工序一一是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限。S,但未达到强度极限b,使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。有关冲压工序的详细分类与特徵冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定著产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特徵分类：1. 1.1根据工艺性质分类（1）冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2）弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿著直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。1. 1.2根据工序组合程度分类（1）单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2）复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。通常模具是由二类零件组成：一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。1.2模具技术的发展趋势我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。1.2.1 冲压模具市场情况我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元.根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元.从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元.其中国内市场需求为260.4亿元,总供应约为213.8亿元,市场满足率为82%.在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场前景看好,2005年冲压模具出口达到L46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点;三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。1.2.2冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到l2m,寿命2亿次左右的多工位级进模国内己有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ral.5m的精冲模,大尺寸（2300m）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。1.2.3模具设计与制造能力状况在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铳床和三轴的高速铳床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。13冲压模具的特点对于冲压模具的特点大体上归为以下三大类：1.1.1 充分运用IT技术发展模具设计、制造。用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也将推动模具工业的发展。1.1.2 短金属成形模具的试模时间。当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机上的模具试验时间可减少80%、具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。1.1.3 车身制造中的级进冲模发展迅速。在自动冲压上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术，近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件。加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30机但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。1.4 模具CAD技术我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CDCM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CDCAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为ClMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，己成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CDCM系统。如美国EDS的UG,美国ParametricTechnology公司Pro/Engineer,美国CV公司的CADSS,英国DELCAM公司的D0CT5,日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron还引进了AutoCADCATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的EUCIidTS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD,多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样样制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。1.5 主要任务课题是由指导教师统一发放下来的，图1即为其制件图，原始数据如下：制件材料为Q235钢，执行标准为5GB3275；材料厚度为1.5mm；Oo图L5制件图第2章冲压件的工艺性分析2.1 工艺分析I该制件为普通合页，厚度1.5mm,经零件展开可知用矩形板料即可。II制件有卷圆部分，应该整形工序；山制件上有小圆孔，冲小孔时要注意对冲头的保护；Iv工件涉及弯曲卷圆，非对称零件考虑其偏载的问题一般应该采取直排双件；这样才能受力均衡，延长模具寿命V工步较多，应该在适当的地方采用导正销导正2. 2工艺方案的分析制件属中厚板且形状较为复杂的共件，其生产基本工艺为冲孔切搭边一预弯一卷圆f精整一弯曲一落料，共六道工序。由于工件精度较低，考虑到模具强度以及选取步距较小(5mm),故在第一、二个工步之间应该加一个空工步，故最终确定方案为：冲孔切搭边f空工步一预弯一卷圆一精整f弯曲一落料第3章确定裁板及排样的方案2.1 排样的意义及排样方式的确定3. 1.1排样的意义冲裁件在条料，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，材料的费用一般占冲裁件成本的60%以上。因此材料的经济利用是一个重要问题，特别是对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用，冲裁质量，生产率，模具结构与寿命，生产操作方便与安全等。排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的冬件。4. 1.2排样方式的确定方案一：有废料排样沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。m图3.1.23.2计算毛坯尺寸以及确定搭边值3.2.1毛坯尺寸工件经过弯曲卷圆，依次展开，可得到毛坯尺寸卷圆展开L=a+r+l.57Xr(l+t)=24.5+3.5X1.5+1.57X3.14(1+1.5)=42.1式中X'系数，当rt=0.52.2时，X'=0.50.76(rt值大，X取大值；反之，X取小值弯曲展开：因为r=2mm0.5t=0.5×2mm=ImmL弯曲可以按照圆角半径较大的弯曲件计算。b¾曲二加Po18O0.17(r+0t)=3.14x0.75(2.5+0.43X1.5)=5.5式中；a中心角(°)；r一一弯曲件内表面的圆角半径(mm);xo弯曲件中心层系数；t材料厚度(mm):P0一应变中心性层的曲率半径(mm)；所以工件总长度Lp=20+5.5+24.5+42.1=67.6mmXS采取直排双件的排料方法，为了保证两工件落料时凸模有足够的强度，两工件间离不宜过小，在此取s=7mm条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，小偏差为负值一,计算公式如下：8。A=Ko+s+必式中D一冲裁件的最大外形尺寸；a一工件之间的搭边值,直排双件横向搭边a=0一板料剪裁下的偏差；查表2-7(参考资料1)知0.6mm；G一导尺与最宽条料间的单向最小间隙；查表2-8(参考资料1)知G=Imln；r-.ll0r00因此o7=67.6×2+7+0.607=142.8nvn；考虑到卷圆，应保证两端精整，两端都应留一定的切边值。定每端的切边值为1.6则板料的宽度B=142.8+L6X2°=146°-0.7-0.73. 2.2确定搭边值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。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，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。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表Ll(参考资料1)所列搭边值为普通冲裁时经验数据之O根据零件形状，查表LI工件之间搭边值a=2.Omm,由于工件宽度较大，考虑到切搭边时凸模强度，故取较大值，取搭边为a=5m所以排样图尺寸如下图3.2.23. 2.3计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。2由零件图在CAD用计算机算得一个进距内零件锁占面积NA=4483mm一个进距内的坯料面积：BXS=I46x37=5402mm2因此材料利用率为：H=(NABS)X100%=(4483/5402)Xl00%=83%,排样合理.第4章计算各工序压力，压力中心，初选压力机4. 1冲裁力弯曲力预弯卷圆力落料力4. 1.1冲裁力冲裁时冲裁力通常用以下公式计算：F=KLt式中F冲裁力(N)；1.一冲裁周边长度(nun)；t材料厚度(mm)；T-材料抗剪强度(MPa)；查表7.1(参考资料2)知Z=260MPaK一系数，系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出修正系数，一般取K=L3第一个工步冲孔和切搭边余料冲裁周边长度1.=67×4+5×2+2×6=379.68因此%=KLrr=1.3×379.68×1.5×350=259131.6N.4. 1.2卸料力落料时，剩余废料会卡在落料冲头上。要将其卸下，就需要一定的作用力即为卸料力。其计算公式如下：产卸=K卸F冲式中K卸为卸料力系数；查表2-11(参考资料1)知K卸二0.05；因此F卸=K卸F冲=0.05X259131.6=12956.586N；第一工步的总冲裁力F总=F和+正冲=12956.586+259131.6=272.IKN4. 1.3弯曲力0.6Kbt2b0.6×1.3×32×1.52×400p.ioOzF=6418.3N+f2+1.5直排双件所以F弯=2F=26418.3=12.8KN弯曲部分有压料装置，压料力可近似取自由弯曲力的0.3-0.8倍所以F压=0.8F=0.8×12.8=10.24KN4. 14落料力落料即冲裁，落料力F=KLtT=3×(32×2)×1.5×350=44.4KN根据以上计算结果推出总压力F大小为：f=+z+4+=272.1+12.8+10.24+44.4=339.5KN考虑到卷圆采用侧推卷圆装置，需要压力较大，估计压力机所提供压力至少为100OKN4. 2初选压力机初选压力机型号为J31-160即可满足要求，其主要技术参数如下表：公称压力标称压力行程滑块行程长度滑块行程次数最大装模扃咬装模高度调节量导轨间距离1600KN13mm250mm20次min450mm200mm880mm滑块底面积尺寸工作台垫彳反尺寸主电动机功率气垫个数单个气垫退出力单个气垫紧力前后700mm800mm800mm55kw10.15MNIMN考虑到落料，冲孔时，其最大的冲裁力可能会超载，因此需要校核一下公称压力生产中只要0.75F。大于总压力F即可；0.75×1600=1200KN,大于总压力100OKN,因此所选压力机合理。第5章模具设计5.1冲孔切搭边5.1.1 凸凹模间隙的计算1 .冲裁间隙分析凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时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，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具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内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin,最大值称为最大合理间隙Zi,xo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Zmino2 .确定合理间隙的方法有经验法、理论确定法和查表法。根据近年的研究与使用的经验，在确定间隙值时要按要求分类选用。对于尺寸精度，断面垂直度要求高的制件应选用较小的间隙值，对于垂直度与尺寸精度要求不高的制件，应以降冲裁力、提高模具寿命为主，可采用较大的间隙值。由于理论法在生产中使用不方便，所以常采用查表法来确定间隙值。本设计采用查表法确定其间隙值Z查表3-4（参考资料1）知其冲裁间隙值如下：Zmin=O15mmZmaX=O19mm5. 1.2凸凹模刃口计算1 .凸凹模刃口尺寸精度决定的合理与否，直接影响到冲裁件的尺寸精度及合理间隙值能否保证，也关系模具的加工成本和寿命。因此，计算凸凹模刃口尺寸是一项重要的工作。制造冲模的关键主要是控制凸，凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸凹模刃口尺寸的计算公式和公差标注也不同。凸凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类。a凸凹模分别加工这种加工方法适用于圆筒形或简单规则形状的冲裁件。本设计中因制件形状较为复杂，所以不适用此种加工方法。b凸凹模配合加工对于形状复杂或薄料的冲裁件，为了保证凸凹模之间的一定间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件作为基准，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定间隙。次加工方法的特点是模具的间隙由配做保证，工艺比较简单，无需较核6p+6JWZ皿一人”的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使模具制造容易，所以目前一般工厂大多采用此种方法。2 .本设计中，冲裁部分形状简单，制件厚度较薄，因此分别加工方法，冲裁部分均按冲孔计算，以凸模为基准计算，其计算公式如下：4'=(d+#)%,处=3+Zlnin)IA、A一零件公差、偏差。A=O.5a(mm)；匕一凹模制造公差(mm),一般取八。4一凹模制造公差(mm),一般取LA。4dp向一凸凹模的刃口尺寸第一个工步要求冲孔和利用组合凸模切去多余的搭边余料，大致尺寸如下图：图51.21冲孔：工件上要求冲出两个直径为6的孔，凸凹模计算如下：凸模：d"=(d+%A),=(6+O.75×O.18)!o,o2=6.135002凹模：4=3p+Zmd=(6.135+0.15)；002二6.285产第一个工步要求组合凸模切去搭边余料，组合凹模切去L形的搭边，两端部分只要保证间隙ZmM就行，冲中间搭边(如下图)刃口尺寸计算如下：u+0.7467.50COco+1.O图5.1.2.21.=5mm的边刃口：凸模：4,=3+於)%=(5÷O.5×O.3)=5.15o,2凹模：=(Jp÷Zmin)=(5.15+0.15)8=5.30；0021.=67.5mm的刃口：凸模：4,=3+於)、=(67.5+0.5×0.74)2=67.872o,o2凹模：=(6p÷Zmin)=(67.87+0.15)廿°，=68.02；0035. 1.2凹模尺寸及凸模长度计算凹模高：H=Kb式中b冲压件最大外形尺寸；K一系数，考虑板材厚度的影响查表2-19得0.25所以凹模高H=O.25×67=16.75mm考虑到弯曲所占据空间较大故取凹模厚度为48.5mm凹模的壁厚c=(1.52),由于H=16.75所以C取27凹模刃口部分容易损坏采取拼接式，镶块厚度大于C即可，以此保证凹模强度，凹模镶块尺寸零件图上有具体表示。凸模长度计算及总体设计凸模长度L=h,÷h2÷t÷h式中h凸模固定板的厚度这里为48.5mmh2-卸料板厚度(25mm)1.材料的厚度(1.5mm)h-附加长度包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板之间的安全距离。这里取8.5Inm所以L=30+25+l.5+8.5=65mm5. 1.3校核凸模材料：参照冲压模具设计与制造选用CrWMn.考虑冲孔凸模的直径很小，故需对最小凸模65.2进行强度和钢度校核：根据表3-26可得:cl min 4×15× 350 = 2.lmmIOOO而设计中，凸模的工作尺寸为6mrn>2.1,显然凸模满足强度要求5.1.4凸凹模总体设计根据以上计算设计出凸模如下图图5.T4.1冲孔凸模图51.42切边组合凸模对图说明：(1)装配的尺寸为H7m6,可得8,10的上下偏差；(2) .倒角3是参照ISO标准设计;(3) .15是工作尺寸要求；(4) .圆形凸模要有同轴度的要求,参照ISo标准得出；(5) .刃口尺寸由前面计算可得；(6) .淬硬5862HRC是为了提高模具的寿命；(7) .工件表面粗糙度要求较高,取0.8,其余的可取6.3;(8) .保持刃口锋利,为了减小毛刺.(10).材料为CrwMn.5.1.4卸料板卸料板采取弹性卸料，卸料板尺寸较大，弹压装置均匀布置在四个角，采用心轴和弹簧实现其功能，中间采用两个卸料螺钉，结构具体尺寸如下图，具体尺寸在零件图上已有表示。5.2预弯卷圆5. 2.1预弯部分1 .工件需要卷直径为6的圆，卷圆前需要预弯，为了保证精准预弯工步采用两个导正销插进工艺孔定位，机构设计如下图2.预弯凸凹模设计：预弯尺寸局部放大如右图图5.2.1.1预弯图凸凹模的具体设计尺寸如下图:5.2.2卷圆部分1.卷圆机构卷圆成型困难，一次成型卷出的圆不是很标准，所以本设卷圆占用了两个工步，就是卷圆后有个精整的过程，卷圆机构宽度方向能达到跨度两个工步的距离（69mm）即可同时实现卷边和精整的功能，为了保证精准，卷圆工步也采用两个导正销插进工艺孔定位和压料板进行压料，机构设计如下图图5.2.2.1卷圆机构2.卷圆机构零件由于卷边部分成型凹模易损坏，为了方便更换，成型凹模设计成单独一块，如上图所示，利用压板固定在下斜楔上，上下斜楔为水平运动，斜楔角取40度，当上斜楔竖直方向运动S1下斜楔水平方向运动S,ss,=0.8391上下斜楔设计如下：图52.24卷圆凹模5. 3弯曲模具工艺计算及模具设5.1.1 凸凹模尺寸计算1 .凸、凹模圆角半径的确定零件的相对弯曲半径人rt=22=l,由于相对弯曲半径比较小，可以忽略半径回弹，只考虑角度回弹，零件的形状可以通过施加校正力来保证。Q235的最小相对弯曲半径rmi=0.2min=0.2/=0.4厂=2尸min所以凸模圆角半径等于弯曲件内侧圆角半径：rp=2凹模圆角半径小不易过小，以免弯曲时擦伤材料表面后出现压痕，后使弯曲力增加，模具寿命降低，同时凹模两边的圆角半径口应该一致，用以防止弯曲时板料的偏移，通常心可以根据板料的厚度t选取：由于t=2mmrd-(36)t取rd=4t=6mm凹模底部的圆角半径力=(O.60.8)(rp+t)=2.45mm2.凹模深度的确定弯边高度不大于或要求两臂平直的，凹模深度应大于弯曲件的高度，根据材料的厚度查表得：凹模深度L=20un,底部最小厚度为22mm5.3.2弯曲凸凹模零件根据以上计算数据弯曲部分图凹模设计如下图图5. 3. 2.1弯曲凸模图53.2.1弯曲凹模5.3.3弯曲机构图5. 3. 3弯曲机构为了保证弯曲精准，减小误差弯曲工步应该采取导正装置导正，弯曲机构如下图太原科技大学毕业设计（论文）5.4落料5. 4.1落料图凹模计算本设计采用直排双件的排料方式，落料应该从中间冲开，使工件从两侧斜槽滑落，工件精度要求不高，冲开中间连接余料按冲孔计算即可，这样工件尺寸也能得到保证。工件宽度为32mm,将落料凸模刃口设计成34mm长落料是冲裁尺寸如下OO+图5.4.1落料冲裁尺寸落料图凹模刃口尺寸计算：dp=(d+公)除二(7+0.5×0.3)0.02=7.150.02处=3p+Zmin)J=(7.15+0.15)2=7.3(T26. 4.2落料机构图5.4.2落料机构第六章模具总体结构设计6.1 模具类型根据零件的冲裁工艺方案,采用级进冲裁模.6.2 操作与定位方式零件中批量生产，安排生产可采用手工送料方式能够达到批量生产，且能降低模具成本,因此采用手工送料方式.零件尺寸较大，厚度较高，保证孔的精度及较好的定位，宜采用导料板导向，导正销导正，为了提高材料利用率采用始用挡料销和固定挡料销。7. 3卸料与出件方式考虑零件尺寸较大，厚度较高，采用固定卸料方式，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。8. 4模架类型及精度由于零件材料较厚，尺寸较大，冲裁间隙较小，又是级进模因此采用导向平稳的中间导柱模架，考虑零件精度要求不是很高，冲裁间隙较小，因此采用I级模架精度。6.5模具装配总图图6.5模具总装图第七章模具材料选择及热处理要求模具工作零件承受较大的冲击载荷，要求有足够的强度和韧性，同时