毕业设计（论文）-拖拉机机架框冷冲模具设计.doc

四川化工职业技术学院毕 业 论 文 任 务 书（理工类） 题 目： 拖拉机机架框冷冲模具设计 开始日期： 2010 年 4 月 7 日完成日期： 2010 年 5 月 10 日答辩日期： 2010 年 6 月 13 日系 部： 机电技术系 专 业： 模具设计与制造 年 级： 2007 、学 号： 07040711022 学生姓名： 指导教师： 教研主任： 系 主 任： 文申柳 目 录1 前言11.2 题目的意义22 冲压的基本知识32.1 冲压的基本工序32.2 冲压模具42.2.1 冲模的要求42.2.2 冲模的种类42.2.3 冲模结构组成42.2.4 国内外现状综述53 冲压工艺分析与方案论证63.1 冲压工艺分析63.2 冲压方案论证64 落料模设计84.1 落料模的工作原理84.2 冲压工艺分析，确定冲压工艺方案84.3 排样84.4 进行必要的工艺计算84.4.1 落料力84.4.2 卸料力94.3.3推件力94.4.3 选择冲床时的总压力94.5 确定模具的压力中心94.6 计算凸、凹模刃口尺寸104.7 模具各主要零件设计114.7.1 凹模的厚度、壁厚及材料114.7.2 垫板的采用与厚度124.7.3 卸料橡胶的自由高度124.7.4 上下模座的外形尺寸和厚度134.7.5 上下模座的材料134.7.6 模具的总体设计134.8 选择冲压设备145 冲孔模的设计155.1 冲孔模的工作原理155.2 冲压件的工艺分析155.3 计算冲压力155.3.1 冲孔力155.3.2 冲孔时的卸料力155.3.3 推件力计算155.3.4 选择冲床时的总压力165.4 确定模具压力中心165.5 计算凸模、凹模的刃口尺寸165.6 模具总体设计主要零部件设计175.6.1 模具主要零部件的设计175.6.2 模具总体设计195.6.3 模具的工作原理195.7 凸模校核205.7.1 圆形凸模的校核205.7.2 非圆形凸模的强度校核215.8 压力机的选择216 弯曲模的设计226.1 弯曲模的工作原理226.2 弯曲件的工艺性226.2.1 弯曲件的工艺性226.2.2 弯曲件的弯曲圆角半径226.2.3 弯曲件的孔与弯曲处的最小距离226.2.4 弯曲件的精度226.3 弯曲件工序的确定原则226.4 弯曲力的计算236.4.1 自由弯曲力的计算236.4.2 顶件力和卸料力的计算236.4.3 弯曲时压力机压力的确定236.5弯曲模工作部分的尺寸246.5.1 凸凹模的圆角半径及凹模深度246.5.2 弯曲模的间隙256.5.3 压力机的选择256.6 模具总体设计257 三维建模277.1 拖拉机机架框的三维实体造型277.1.1 钣金设计概述277.1.2 接板实体模型的生成277.2 产品三维建模方法287.2.1 实体建模方法287.2.2 参数化建模方法287.3 ug装配287.3.1 ug装配的主要特点287.3.2 拖拉机机架框冷冲模具三维装配图297.4 ug平面工程图的建立特点307.5 ug nx的关键功能308 结论31参考文献32致 谢33附件清单3511 前言1.2 题目的意义ug是当前世界上最先进和紧密集成caid/cad/cae/cam的系统解决方案，它的功能覆盖整个产品的开发过程。由于ug制图是基于三维实体模型建立一张完全的二维工程图的过程与工具，它提供的主模型设计思想为各学科的并行工程提供了保证。同时，由于与三维模型具有关联性的视图、剖视图、各类标注等功能，使得用户不必担心产品零件结构的更改。该设计通过三维软件ug建模、装配及工程图的生成，并且参考三维图画出cad图。以三维模型ug可方便地进行计算机辅助制造(computer aided manufacture, cam)，实现无纸化设计，和传统的设计方法相比经济效益方面提高了很多!它的经济效益主要表现在该课题的设计方法上。在设计的过程中，运用了参数化设计的现代设计方法。这样的设计方法对于产品的设计来说，能够很好的提高产品的设计效率，缩短产品的设计周期，减少产品的设计成本，在产品改进的过程中,只需要改变产品零件模型的一些参数,就可以改变产品的形状与特性，以达到要求。而且在产品的加工过程中，能够真正的实现产品的无纸化生产，大大地提高产品的生产效率和生产成本，给企业带来了非常大的经济效益，而且减轻了设计人员的工作复杂程度。模具还有爆炸视图功能，让人对它的结构和零件一目了然；它的试模功能更是可以在虚拟的情况下模拟模具的工作原理，大大节约了人力物力和财力，为公司节约了成本，提高了生产能力，缩短了生产周期，提高了经济效益，增加了公司的竞争力。2 冲压的基本知识2.1 冲压的基本工序冷冲压是机械中常见的一种金属加工方法。它是利用安装在压力机上的冲模对板料施加压力，使其产生分离或变形，以获得一定的几何精度的机械零件或制品，通常是在室温下进行加工的，所以称为冷冲压或板料冲压。冷冲压可既可以加工金属材料，也可以加工非金属材料。冷冲压与金属切削加工相比有如下优点：a.金属材料经冲压变形后，其强度和刚度都得到提高。它能使较薄金属材料冲制成尺寸大、质量小、强度及刚度都较高的金属制件。尽管越来越多的汽车零件被塑料件所代替，但迄今为止，汽车覆盖件主要仍是冲压件，世界上各大汽车厂研制的新型汽车亦采用冲压件为覆盖件。可以说冷冲压是一种不能用其他加工方法替代的加工方法。b.冷冲压利用金属塑性，使金属材料在外力作用下发生塑性变形以达到制件形状和尺寸要求。冷冲压既不同于锻压加工，不需要对金属材料加热，也不同于常见的金属切削，它是一种节能、无切屑的加工方法。由于在变形过程中未切断金属纤维，因而制件具有较合理的流线分布，这也是冷冲压制件强度和刚度好的重要原因之一。c.冷冲压最重要的工艺装备是冷冲模，用冷冲模使金属材料变形，因此，冲压件基本上保持了模具工作部分的形状和尺寸精度。由于制模水平的提高，目前模具精度已达到微米级，制件精度可以达到it7it6级。d.冷冲压生产操作简单，因而易实现机械化和自动化，生产率高。如一条由46大型压力机组成的冲压生产线， 一分钟可以制造大尺寸汽车覆盖件数十件。e.尽管制造冷冲模的技术要求高、难度大、成本高，但由于一副模具能冲制成千上万乃至上亿个制件，加之冲压生产率高，因而在大批量生产的条件下，冲压成本及低。由于冲压件的形状、尺寸和精度要求不同，因此，冲压加工的方法是多种多样的。根据材料的变形特点及工厂现行的习惯，冲压的基本工序可分为分离工序与塑性变形工序两大类。所谓分离工序，就是冲压过程中使冲压零件与板料沿一定的轮廓线相互分离，并获得一定断面质量的冲压加工方法。而塑性变形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸和精度的冲压加工方法。主要冲压工序的分类及特征可见下表2-1。表2-1主要冲压工序的分类类别工序名称工序特征分离工序切断用剪刀或模具切断板料，切断线不是封闭的落料冲孔用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为废料切口用模具将板料局部切开而不全分离,切口部分材料发生弯曲切边用模具将工件边缘多余的材料冲切下来变形工序弯曲用模具使板料弯成一定角度或一定形状拉深用模具将板料压成任意形状的空心件压肋用模具将板料局部拉伸成凸起和凹进的形状翻边用模具将板料上的孔或外缘翻成直壁缩口用模具对空心件口部加由外向内的径向压力,使局部直径缩小胀形用模具对空心件加向外的径向力,使局部直径扩张整形将工件不平的表面压平,将原先弯曲或拉深件压成正确形状2.2 冲压模具2.2.1 冲模的要求冲压模具（简称冲模）是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具。在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对作用使其产生塑性变形达到预期的零件。因此对冲模的要求：冲模应该具有足够的强度，刚度和相应的形状尺寸精度；冲模主要零件应具有足够的耐磨性和使用寿命；冲模的结构应该确保操作安全，方便，便于管理和维修；冲模应有使材料方便送进，工件方便取出，定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；为使冲模上下运动准确，需要有导向装置；冲模零件的加工和装配应该尽可能简单，尽量采用标准件，以缩短模具的制造周期，降低成本；冲模应具有与压力机连接的部位，以适应安装和管理的需要。2.2.2 冲模的种类从工艺性质分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等；从工序组合分为单工序模、复合模、连续模等；从材料送进方式分为手动送料模、半自动送料模、自动送料模等；从适用范围分为通用模和专用模等；从导向方式分为无导向模、板式导向模、滑动导向模等。2.2.3 冲模结构组成冲模结构由五部分组成，即工作零件，辅助装置，导向装置，支撑零件，紧固零件。a.工作零件：冲模的工作零件是凸模和凹模，在复合模中还有凸凹模。它们成对互相配合，完成对坯料的成形。他们的形状尺寸，尺寸精度，固定方法决定着冲模的性能，模具成本及使用寿命。b.辅助装置：辅助装置是协助凸模，凹模完成工艺成形不可缺少的装置。c.导向装置：它是保证上模，下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定的互换性。d.支承零件：在上模座和下模座上安装着凸模，凹模及其它所有的零件。它们和压力机连接，传递并承受着工作压力。e.紧固零件：中大型模具大多采用沉头螺栓和销作可卸式连接。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。2.2.4 国内外现状综述模具朝着标准化、系列化、专业化和商品化的方向发展。世界主要工业国模具标准化生产程度达80%，模具厂只需设计制造模具工作零件，大部分模具零件均从模具标准厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业程度越来越高，分工越来越细，而规模变小。如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂，甚至某些模具厂仅专业化生产某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。冷冲压朝着使用cad/cam技术方向发展。自80年代初，世界模具行业采用cnc机床，开发和研究冲摸cad/cam技术，使冲摸设计和制造现代化。用计算机才用有限元模拟金属板料变形情况，可以预测某一工艺方案对制件成形的可能性和将会发生的问题。计算机将结果显示在终端上供设计人员选择修改，这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模周期。采用cad/cam/cae技术，可以使制模周期缩短1/22/3，精度提高12级。目前用cnc机床加工的模具精度已达m级。世界各主要工业国已广泛使用此技术，我国也正由实验研究转入实用。随着市场经济的发展，商品竞争日趋激烈。为争夺市场，如何提高冷冲压模具设计及制造质量和缩短周期，已成为冲压工程技术人员所面临的重大课题。除了采用简易模具技术，解决产品试制及小批量生产外，目前国内外广泛应用成组技术进行组织产品工程设计、制造及生产。成组技术是将产品整体为研究对象，分析产品相似性，将形状结构、尺寸、精度等相似的产品分类成组，从而引导产品设计及生产达到成本低、周期短的目的。由于产品相似性使产品制造工艺也具有相似性，这就为冷冲压模具设计应用成组技术创造了条件。典型组合模具不仅能适应小批量生产要求，作到一模多用，只要更换个别工艺件就能组合成新模具进行新的品种生产，从而为小批量生产开辟了新的途径。典型组合模也具能适应中、大批量生产要求，工具制造部门可在、事先制造典型组合模具作为半成品库存，设计部门能在短期内补充设计所需工艺件，即可在较短时间内制造组合成专用模具供中、大批量生产。此外，用锌合金作为模具材料，设计简单，制造容易，不需要专门的模具加工设备，省工、省料。模具用锌合金的性能，相当于低碳钢，加工性质类似于青铜铸件。由于锌合金的独有的特点，必将在生产中广泛应用，对提高冲压生产的工艺技术水平和经济效益，促进机电工业的发展，将起积极作用。333 冲压工艺分析与方案论证3.1 冲压工艺分析 图 的 图3-1 零件图该零件为拖拉机机架框，如图3-1所示。上面有2个15的孔，一个11的孔，一个12的孔以及两个11125的钣金槽。孔主要用于接板的装配，故这几个孔的位置是需要保证的重点。另外钣金槽是用于定位的，位置度也需要得到一定的保证。a.该零件的厚度为3毫米。对于一般的冲压来说，它的厚度是过厚了一点，所以在弯曲时若能有效地利用过弯曲和校正弯曲来控制回弹，则可以得到形状和尺寸比较准确的零件；b.钣金槽边缘和所有的孔边缘至弯曲半径r的中心距离都大于材料厚度的两倍（6毫米），从而钣金槽边和所有的孔都位于变形区之外，弯曲时不会引起它们变形，故钣金槽边和所有的孔都可以在弯曲前冲出。孔冲好后，也可作为弯曲时的定位。由图可知，该零件结构形状难度一般，但并不对称。是由圆弧直线组成，根据零件的具体情况，要完成全部的工序而生成该产品，需经过以下三道工序，它们分别是：落料、冲孔和弯曲。3.2 冲压方案论证冲压该零件需要的基本工序有落料、冲孔、弯曲。由于工件结构不算复杂，为了减少模具的制造难易程度，这里选择单工序简单模。具体工序方案主要有有以下几种：方案一：先落料、再弯曲、最后冲孔。工序较少且较集中，使用设备较少，生产效率较高。在每道工序中都存在着一定的误差，这样零件的精度很难保证。且冲孔模具的结构也比较复杂。方案二：先落料、再冲孔、最后弯曲。工序较少且较集中，使用设备较少，生产效率较高。进行弯曲时有较好的定位。加工精度得到很好的保证。模具结构较简单，制造成本较低，符合经济要求。方案三：先落料、然后冲孔、再弯曲、最后再冲孔。工序复杂，生产效率低，对于批量生产并不适易，在每道工序中都存在着一定的误差，这样零件的精度很难保证。方案四：先冲孔、再落料、最后弯曲。这种工序方案中，孔先冲出，给后面的工序提供了很好的定位。提高了产品的位置精度。但是这样操作不方便，就增加了工人的劳动强度，生产效率降低了。综合考虑到零件的性能、产品质量、生产批量、生产效率使用设备、模具制造的难易程度及寿命高低、操作方便与安全等方面，经过以上的方案比较，可知第二案比较好，所以选择方案二。4 落料模设计4.1 落料模的工作原理在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并对材料施加压力，使材料沿轮廓线分离，从而得到预期的零件。4.2 冲压工艺分析，确定冲压工艺方案该零件形状简单，是由圆弧和直线组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为it13，孔中心与边缘距离尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，根据文献1，故决定采用单工序落料模加工，且一次冲压成形。4.3 排样 在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。根据文献9，10，采用斜排式的排样方式。由表2-13查得最小搭边mm，mm；通过ug的面分析的功能得到该零件的毛坯的面积：a =97235mm；条料的宽度:=3+88.3+233+3+3=330.3； 进距：h=629.7+2=635.7mm；根据公式： （4-1）得一个进距的材料利用率为：4.4 进行必要的工艺计算该模具采用弹性卸料和下出件方式。q235的抗拉强度为 。4.4.1 落料力根据文献11公式： （4-2） 其中：落料力(n)；抗拉强度(mpa)，取=400mpa； t材料厚度(mpa)，t=3mm；零件的毛坯的周长(mm)。通过ug的面分析的功能得到该零件的毛坯的周长l=1548mm故 =(15483400)n=185810n4.4.2 卸料力表4-1 卸料力、推料力和顶料力系数 钢料厚（mm） kk k0.10.60.090.10.140.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.050.062.56.00.0150.040.0250.056.50.0150.040.0250.03铝、铝合金0.030.080.030.07紫铜、黄铜0.020.06 0.030.09根据公式： （4-3）其中：f落料力(n)；k系数，取k=0.04。故 =(0.04185810)=74.3210n4.3.3推件力根据公式： （4-4）其中：f落料力(n)；k系数， k=0.045；n卡在凹模洞口的工件(或废料)数目。故=(10.045176510)n=83.6110n4.4.3 选择冲床时的总压力选择冲床时的总压力为： f=f+f+f=2016kn4.5 确定模具的压力中心按比例画出零件形状，选定坐标系xoy，如图3-1所示。因零件不对称，故xc，yc都需计算。根据文献14，将工件冲裁周边分成l1，l2，l25基本线段，求出各段的重心：l1=88.3 x1=0 y1=188.85 l2=629.7 x2=242.5 y2=233l3=122.047 x3=544.38 y3=218.95l4=83.93 x4=629.55 y4=175.2l5=99.85 x5=580.08 y5=103.57l6=88.13 x6=-600.36 y6=17.26l7=580.69 x7=-281.33 y7=72.92根据公式： （4-5）得mm根据公式：y= （4-6） 得y=mm故 压力中心坐标值为（-301.60，133.22）图4-1 压力中心图4.6 计算凸、凹模刃口尺寸落料时，落料件的尺寸是由凹模决定的，因此应以落料凹模作为设计基准。查文献9，由表2-1得间隙值z=0.46 z=0.64mm由于凹模结构相对复杂，尺寸在生产过程中有变大和缩小，所以用配合加工计算法来计算凹模。第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类：凸模或凹模在磨损后基本不便的尺寸。第一类尺寸：（冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸-x）第二类尺寸：（冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸+x）第三类尺寸：冲裁件上该尺寸的中间尺寸（1/8）根据公式 （4-5）其中：凹模尺寸(mm)；系数，按工件精度由文献12表2-7查得：=0.75；工件公差(mm)；则凹模各部分尺寸为：尺寸为88.3时，=（88.3-0.750.54）=87.9尺寸为485时， mm尺寸为r33.7时， mm尺寸为r51.3时， mm尺寸为629时， mm凸模工作部分尺寸按凹模配制，保证双面均匀间隙为mm。4.7 模具各主要零件设计4.7.1 凹模的厚度、壁厚及材料根据文献11经验公式： （4-6）计算凹模厚度其中：b工件最大外形尺寸,b=629.7mm；k系数,查表4-2得k=0.18 表4-2 厚度系数 板料厚度t/mmb/mm0.512332000.100.120.150.180.22故:mm，取mm。 根据公式： （4-7） 得凹模壁厚：c=2=228mm根据凹模厚度及工件尺寸,可以估算凹模的外形尺寸:长度、宽度和厚度:1086689114 mm。由于在冷态下被加工材料的变形抗力较大且存在加工硬化效应，故凹模和凸模承受很大的载荷及摩擦、冲击作用。cr12mov具有优良的热处理性和耐磨性，且韧性较好，通过高温淬火，还具有一定的热硬性，所以凹模和凸模的材料选用cr12mov。4.7.2 垫板的采用与厚度是否采用垫板,视模座所承受的应力是否超过模座材料的许用应力而定.当压应力大于,则应采用垫板;反之,可以不加垫板.该工件落料凸模承压面尺寸如图4-2所示。模板承受的压应力: 图4-2 凸模承压面根据公式： （4-8）得mpaq235的=120160mpa，所以。可以不加垫板.但是考虑到模具的闭合高度,且垫板具有缓冲作用.故仍加垫板.其厚度取为12mm.4.7.3 卸料橡胶的自由高度根据零件材料厚度为3mm,冲裁时凸模进入凹模深度取1mm,维修时刃磨量为6mm,模具开启时卸料板极高出凸模压3mm.因此总的工作行程mm。根据文献16公式： （4-9）橡胶的自由高度：考虑到模具的闭合高度及卸料具体情况，可取mm。模具组装时,橡胶的预压量根据公式: （4-10）得mm橡胶的闭合高度mm取63mm橡胶的断面面积根据公式：d= （4-11） 其中f=191510 ，p=23mpa 故 d=78.4mm4.7.4 上下模座的外形尺寸和厚度根据凹模外形尺寸确定下模座尺寸为：长度、宽度和厚度： 1156819130（mm）相应确定上模座尺寸为：长度、宽度和厚度： 1156819120（mm）卸料板的外形尺寸和厚度为：长度、宽度和厚度： 108668918（mm）4.7.5 上下模座的材料因为上下模座在工作中受到较大的冲击力，故选择ht200，它能够承受较大的载荷且，铸造性能好，由于石墨有一定润滑效果，ht200具有较好的减磨和耐磨性。4.7.6 模具的总体设计根据上述确定的方案及各步计算结果设计模具草总图，如图4-3所示.本模具采用手工送料，由于凸模断面比较复杂，考虑到加工方便，决定采用螺钉固定方式与模座和垫板相固定。 图4-3 落料模4.8 选择冲压设备由上面的计算结果可知：最大的冲压力为： kn；模具的最大闭合高度为： h=505mm；模具外形尺寸为： 1156819（mm）； 根据以上的资料根据文献14选择压力机的型号j21-250（开式可倾压力机），压力机的主要技术参数如下所示：公称压力/kn： 2500滑块行程/mm： 200行程次数： 30最大的闭合高度/mm： 500封闭高度调节量： 150工作台板尺寸/mm： 1200800电动机功率/kw： 305 冲孔模的设计5.1 冲孔模的工作原理因为与落料同为分离工序，所以工作原理相似，其工作原理为在冲压加工过程中，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并对材料施加压力，使材料沿轮廓线分离，从而在工件上得到预期的孔。5.2 冲压件的工艺分析该工序是在材料为q235上进行非圆形和圆形的冲孔加工，由于冲孔尺寸的工件外形尺寸均较简单，且生产批量不大，为缩短模具的制造周期，降低模具成本，而采用单工序模进行对零件的加工。5.3 计算冲压力 该模具采用弹性卸料和下出件方式。q235的抗拉强度为 mpa。5.3.1 冲孔力根据文献11公式： （5-1）其中：f冲孔力(n)； 抗拉强度(mpa)，取=400mpa； t材料厚度(mpa)，t=3mm； l零件的冲孔毛坯的周长(mm)。所冲孔的总周长为l=223.147.5+23.146+23.145.5+23.145.50.52+2（125-11） 2=691.5故 n。5.3.2 冲孔时的卸料力根据文献11公式 （5-2）其中：f冲孔力(n)； k系数。k=0.04。故 f=kf=0.04829.810=33.210n5.3.3 推件力计算根据文献11公式： （5-3）其中：f冲孔力(n)； k系数。k=0.045n卡在凹模洞口的工件(或废料)数目,n=5取凹模刃口形式为上小下大的形式,。故 f=nkf=(50.045829.810)n=186.710n5.3.4 选择冲床时的总压力选择冲床时的总压力为 f=f+ f + f=829.8+33.2+186.7=1049.7kn5.4 确定模具压力中心按比例画出零件形状，与落料模选定同一坐标系xoy。因零件孔不对称，故xc与yc都需计算。根据文献14将工件冲裁周边分成l1，l2，l11基本线段，求出各段的重心：l1=262.54 x1=-92.5 y1=214l2=262.54 x2=377.5 y2=214l3=34.54 x2=-470 y3=214l4=47.1 x4=-596 y4=172.1l5=47.1 x5=-571 y5=33.8l6=37.68 x6=70 y6=144.7由公式： （5-4）可计算mm由公式： = （5-5）可计算得=mm故压力中心坐标值为（-285.22,185.1）5.5 计算凸模、凹模的刃口尺寸冲孔时，尺寸是由凸模决定的，因此应以冲孔凸模为设计基准。根据文献12表2-1得间隙值z=0.46 z=0.64mm凸、凹模制造公差由表3-6查得：对于15的孔：=-0.02对于12的孔：=-0.02对于11的孔：=-0.02用分别加工法计算凸模：根据公式：， （5-6）其中：凸模尺寸(mm)；工件基本尺寸(mm)；系数，按工件精度查得：=0.75；当工件公差为it10以上时， 取x=1当工件公差为it1311时， 取x=0.75当工件公差为it14以上时， 取x=0.5工件公差(mm)；凸模制造公差(mm)。则各凸模各部分尺寸为：对于15孔 mm对于11孔 mm对于12孔 mm对于11125钣金槽 r=（5.5+0.750.27） mm凸模工作部分尺寸按凹模配制，保证双面均匀间隙为mm。5.6 模具总体设计主要零部件设计5.6.1 模具主要零部件的设计a)凹模计算根据文献11，mm，mm，根据公式： （5-7） （5-8）h= kb=0.24125=30，c=2h=60其中：h凹模厚度(mm)；c凹模壁度(mm)；b最大外形尺寸(mm)；t材料厚度(mm)。根据凹模厚度和壁厚及工件尺寸,可以计算凹模的外形尺寸:长度、宽度和厚度为mmb）凸模及相关组件的设计凸模组件有一般包括凸模、凸模固定板以及垫板等。对于该冲孔模采用的结构形式为台阶的形式，而凸模的一般固定方式为销钉和螺钉来固定。由于该冲孔零件的厚度比较大，所以对于该模具的材料要有较高的耐磨性能，并能够承受较大的冲裁力。所以选用了cr12mov为凸模材料，凸模工作部分的表面粗糙度为0.8mm其它的表面粗糙度为6.3mm。对于该模具而言，由于制件的尺寸比较大，所以采用凸模固定板的方式来固定凸模，凸模固定板的主要作用是在零件加工的过程中，对凸模起到一定的保护作用，并能够实现对凸模的固定作用。由凸模的主要尺寸及其结构教室凸模固定板的尺寸如下：按文献11经验公式: （5-9）mm可取凸模固定板的厚度为：mmc）凸模和凹模的材料由于在冷态下被加工材料的变形抗力较大且存在加工硬化效应，故凹模和凸模承受很大的载荷及摩擦、冲击作用。cr12mov具有优良的热处理性和耐磨性，且韧性交好，通过高温淬火，还具有一定的热硬性，所以凹模和凸模的材料选用cr12mov。d）卸料橡胶的自由高度:根据零件材料厚度为3mm,冲裁时凸模进入凹模深度取1mm,维修时刃磨量为5mm,模具开启时卸料板高出凸模压3mm.因此总的工作行程mm根据15公式: （5-10）橡胶的自由高度mm取mm模具组装时,橡胶的预压量根据公式: （5-11）mm橡胶的装配高度mm取40mm根据公式：d= （5-12）得d=53.96d-橡胶外径e）上下模座的外形尺寸、厚度和材料根据凹模外形尺寸确定下模座尺寸为：长度、宽度和厚度：86048345(mm）相应确定上模座尺寸为：长度、宽度和厚度：86048330（mm）因为上下模座在工作中受到较大的冲击力，故选择ht200，它能够承受较大的载荷且，铸造性能好，由于石墨有一定润滑效果，ht200具有较好的减磨和耐磨性。卸料板的外形尺寸和厚度为：长度、宽度和厚度：75035318（mm）5.6.2 模具总体设计根据以上分析和设计计算，设计出冲孔模，如图5-1所示结构。图5-1 冲孔模5.6.3 模具的工作原理完成该工序时，零件的坯料在冲压过程中极易滑动，必须采取定位措施。具体的方法是采用固定销的方式来达到定位的效果。在零件加工时，可直接将坯料放在凹模上进行加工。这样的定位方式既安全又可靠。模具的总体结构如图5-1所示。上模座采用带柄的矩形模座，凸模采用固定板和螺钉和销钉固定在模座。下模部分由凹模、下模座等组成，通过螺钉和销钉固定。模具的工作过程：将落料后的坯料放在凹模上，与定位销接触，这样起到定位的作用。当模具下行时，凸模与坯料进行接触，使坯料充分的定位，继续下行时，使零件的各部位成形。上模回程时，通过橡胶回弹的作用，带动卸料螺钉，将工件弹出并完成该工序的加工。5.7 凸模校核根据文献16公式：凸模为圆形的公式： （5-13）凸模为非圆形的公式 ： （5-14）由于所选的凸模材料为cr12mov，根据表查得=9811569mpa.5.7.1 圆形凸模的校核a）11孔的凸模强度校核由上面的公式可知：则mpa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件。b）12孔的凸模强度校核由上面的公式可得：则mpa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件c）15孔的凸模强度校核由上面的公式可知可根据公式计算则mpa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件5.7.2 非圆形凸模的强度校核钣金槽的凸模是一个非圆形的凸模，所以它的强度校核可以用非圆形的凸模公式来校核。由公式： p=31510 f=3.145.5+11114=1349可得mpa由于小于标准的许用应力，所以该凸模的强度符合条件。5.8 压力机的选择由计算结果可知最大的冲压力为 kn，模具的最大闭合高度为 h=176mm，模具外形尺寸为 860483模柄的尺寸为 7080根据以上的资料，根据文献14选择压力机的型号jd21-160，压力机的主要技术参数如下所示：公称压力/ kn： 1600滑块行程/mm： 160行程次数： 40最大的闭合高度/mm： 450工作台尺寸/mm： 1120710模柄孔的尺寸/mm： 7080最大倾角度/： 25工作台厚度/mm： 130电动机功率/kw： 116 弯曲模的设计6.1 弯曲模的工作原理凸模与凹模直接接触被加工材料并对材料施加压力，使板料或冲裁后的坯料沿着一直线轴产生永久变形，形成一定的角度或形状. 6.2 弯曲件的工艺性6.2.1 弯曲件的工艺性具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲工艺过程和提高弯曲件的精度，并有利于模具的制造。弯曲件的工艺性内容很多，主要的是弯曲半径以及弯曲件的几何形状和尺寸精度等。6.2.2 弯曲件的弯曲圆角半径材料产生塑性变形才能形成所需要的形状，为了实现弯曲件的形状，弯曲圆角半径最大值是没有限制的。弯曲件的弯曲圆角半径不应过小或过大。弯曲半径过小，弯曲时外层材料拉深变形量容易被弯裂；弯曲半径过大，因受到回弹的影响，弯曲角度和圆角半径的精度均不能保证。6.2.3 弯曲件的孔与弯曲处的最小距离孔边距弯曲半径r的中心距离l与料厚有关，一般为：t2mm时，取l2t。当孔边距弯曲半径r中心距离过小，而弯曲件结构又允许时，可先在弯曲线上冲出工艺孔，或切出月牙槽，以转移变形区域，得到所需要孔的正确形状。该制件对孔的要求不是很高，所以可以在冲孔后在进行弯曲。 6.2.4 弯曲件的精度弯曲件的精度要求应合理。影响弯曲件精度的因子很多，如材料厚度公差，材料性质、回弹、偏移等。对于精度要求较高的弯曲件，必须减少材料的厚度公差，消除回弹。但这在某些情况下有一定困难，因此，弯曲件的尺寸精度一般在it13以下。6.3 弯曲件工序的确定原则除形状简单的弯曲件以外，许多弯曲件都需要经过几次弯曲成形才能达到最后要求。为此就必须确定工序的先后顺序。弯曲件工序的确定，应根据制件形状的复杂程度，尺寸大小，精度高低，材料性质，生产批量等因子综合考虑 。如果弯曲工序安排合理，可以减少工序，简化模具。反之，安排不当，不仅费工时，且得不到满意的制件。工序确定的一般原则如下：对于形状简单的弯曲件，尽可能一次成型。对于形状较复杂的弯曲件，一般需要两次或多次弯曲成形，多次弯曲时应该先弯外角后弯内角，并应该使后一次弯曲不影响前一次弯曲部分，以及前一次弯曲必须使后一次弯曲有适当的定位基准。弯曲角和弯曲次数多的制件，以及非对称形状制件和有孔或有切口的制件等，由于弯曲很容易发生变形或出现尺寸误差，为此，最好在弯曲过后在切口或冲孔。对于批量大，尺寸小的制件，为了提高生产率，应采用有冲裁，压弯和切断等多任务序的连续冲压工艺成性。非对称的制件，若单件弯曲时毛坯容易发生偏移，应采用成对弯曲成形，弯曲后在切开。所以，根据上面所述结合制件的形状可以确定该制件的工序，应该采用一次弯曲成形。6.4 弯曲力的计算6.4.1 自由弯曲力的计算根据文献12自由弯曲力的公式： （6-1）=39310n其中：自由弯曲力(n)；k安全系数，一般取k=1.3；b弯曲件的宽度(mm)；t弯曲件的厚度(mm)；r弯曲件的内弯曲半径(mm)；材料的强度极限(mpa)；6.4.2 顶件力和卸料力的计算对一般的弯曲模而言，其顶件力或卸料力p值可取自由弯曲力的3080%。根据文献12公式 （6-2） 则：q=n取q=20010n6.4.3 弯曲时压力机压力的确定由于该弯曲为有压料的自由弯曲，所以它的压力机的压力应大于自由弯曲力、顶件力和压料力之和。根据文献12公式：q （6-3）则：n6.5弯曲模工作部分的尺寸6.5.1 凸凹模的圆角半径及凹模深度弯曲模工作部分尺寸的确定应视变形条件，变形程度，材料的厚度与性能而定。弯曲凸模的圆角半径和弯曲角应根据工件的内圆角半径和角度并考虑弹复值进行修正后确定。根据文献11进行如下计算：a) 凸模圆角半径r当较小时，r=r，当较大时，则应考虑回弹现象而予以修正。在本设计中，=0.5 较小，故取r=rb)凹模圆角半径r，常根据材料厚度选取，t2mm时，r=(36)tt=24mm时, r=(23)tt4mm时，r=2t在本设计中，t=3mm，故取r=(23)t=(23)3=69mm，取r=8mmc)凹模尺寸的计算 根据公式： （6-4） （6-5）得： h=kb=0.18624=112 h=2112=2