π形零件的冲压工艺及模具设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计形零件的冲压工艺及模具设计DESIGN OF PUNCHING PROCESS AND MOLD FOR FIGURE ACCESSORY学生姓名：于 政学 号：200741914428年级专业及班级：2007级机械设计制造及自动化指导老师及职称：董 亮 副教授湖南.长沙提交日期：2011年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计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在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录 摘要1关键词11 前言11.1 我国模具发展的状况11.2 冲压设计与制造的现状和发展21.3 冷冲压的概述31.4 冷冲压模具概述4 1.4.1 冲压的分类4 1.4.2 单工序冲模和复合模、连续模52 工艺分析62.1 零件的工艺分析62.2 冲压方案的确定63 弯曲工艺设计73.1 计算毛坯尺寸73.2 形零件分析73.3 计算冲压力9 3.3.1 冲裁力9 3.3.2 卸料力9 3.3.3 顶出力9 3.3.4 选择冲床时的总冲压力103.4 弯曲计算103.5 计算压力中心103.6 计算凹凸模尺寸10 3.6.1 凸模设计10 3.6.2 凹模设计113.7 压力机的选择123.8 凸模与凹模的圆周半径13 3.8.1 凸模圆角半径13 3.8.2 凹模圆角半径13 3.8.3 凹模深度134 模具部分尺寸设计144.1 模具总图154.2 模芯尺寸的确定155 主要零部件的设计及选择165.1 凸模的固定方法165.2 凸模固定版165.3 模架的选择165.4 模柄的选择175.5 上模座零件尺寸图175.6 下模座零件尺寸图185.7 定位零件的确定185.8 压边、卸料及出件机构设计185.9 其他零件的设计计算19 5.9.1 弹簧的设计20 5.9.2 斜契顶件机构设计206 模具制造装配要点207 结论21参考文献21致谢22形零件的冲压工艺及模具设计学 生：于 政指导老师：董 亮（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：分析形零件的结构和冲压成形工艺性，确定冲压成形工艺方案，由此设计了一套复合弯曲模，并对复合弯曲模的结构特点、工作原理和设计要点进行了介绍。实际生产表明，该模具结构合理，工作稳定，安装、调试、维修方便，生产效率高，产品精度高。关键词：形零件；冲压工艺；弯曲模；模具设计Design Of Punching Process And Mold For Figure AccessoryStudent: Yu ZhengTutor: Dong Liang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：The structure and punching process of the figure are analyzed. The punching process is determined. A compound bending die is designed accordingly. The structure feature, working principle and design points of the compound bending die are introduced. The practical production shows that the structure of the die is reasonable, stableand convenient for installing、debugging、maintenance and repair. It also has high production efficiency and accuracy. Keywords： figure; punching process; compound bending;folded die;die design1 前言1.1 我国模具发展的状况改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。导柱式冲裁模的导向比导板模的准确可靠,并能保证冲裁间隙的均匀,冲裁的工件精度较高、模具使用寿命长，而且在冲床上安装使用方便，因此导柱式冲裁模是应用最广泛的一种冲模,适合大批量生产。尤其是在我国加入WTO之后，在全球化经济竞争的市场的环境下，为生产符合“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”等要求服务的模具产品，研究、开发、改进模具生产设备与模具设计方式更具有深远的现实意义和紧迫性。1.2 冲模设计与制造的现状和发展模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展。模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。集成化程度较高的软件还包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模CAD/CAM系统。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。随着世界经济的全球化，各企业竞争的加剧。企业间的交流必然要求模具的设计要有一个方便，快捷的平台可供技术交流。即是模具设计的网络花。模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展。精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达23m，目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。缩短产品开发周期是赢得市场竞争的有效手段之一。与传统模具加工技术相比，快速经济制模技术具有制模周期短、成本较低的特点，精度和寿命又能满足生产需求，是综合经济效益比较显著的模具制造技术。在经济全球化的新形势下，随着资本、技术和劳动力市场的重新整合，我国在加入WTO以后，将成为世界制造业的基地。而在现代制造业中，无论哪一行业的工程装备，都越来越多地采用由模具工业提供的产品。而我国的模具技术由于历史的原因，与国外先进的设计制造技术还有很大的距离。为了适应用户对模具制造的高精度、快速生产、低成本的迫切要求，模具工业正广泛应用现代先进制造技术来加速模具工业的技术进步，满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。 1.3 冷冲压的概述冷冲压也称板料冲压，是塑性加工的一种基本方法。一般是以金属板料为原材料（也有采用金属管料和非金属管料的），利用压力机上的模具作往复运动，在常温下对金属板料施加压力，使金属板料内被产生变形的内力。当内力的作用达到一定的数值时，板料毛坯或毛坯的某个部分便产生与内力的作用性质相对应的变形，使板料分离（或局部分离）或产生塑性变形，从而获得所需尺寸及形状的零件。冷冲压的优点如下： 技术上1）在材料消耗不大的前提下，制造出的零件重量轻、刚度好、精度高。由于在冲压过程中材料的表面不受破坏，使得制件的表面质量较好，外观光滑美观。并且经过塑性变形后，金属内部的组织得到改善，机械强度有所提高。2）在压力机的简单冲击作用下，一次工序即可完成由其他加工方法所不能或难以制造完成的较复杂形状零件的加工。3)制件的精度较高，且能保证零件尺寸的均一性和互换性。不需进一步的机械加工即可以满足一般的装配和使用要求。 经济上1)原材料是冶金厂大量生产的廉价的轧制板材或带材。2)采用适当的冲压工艺后，可大量节约金属材料，可以实现少切屑和无切屑的加工方法。材料的利用率一般可达75%85%，因而制件的成本相应地比较低。3)节省能源。冲压时可不需加热，也不像切削加工那样将金属切成碎屑而需要消耗很大的能量。4)生产率高。每分钟一台冲压设备可生产零件从几件到几十件。目前的高速冲压生产率则每分钟高达数百件甚至一千件以上。5)操作简单，便于组织生产。在大批量的生产中，易于实现机械化和自动化，进一步提高劳动生产率。6)对操作人员的技术要求不高。当生产发展需要时，用短期培训的方法即可解决操作人员不足的矛盾。冷冲压也有其不足之处，主要缺点为：1）需要有专用的模具，其制造周期长、费用高。因此，在生产批量小时，经济上不合适。2）需要有制作精度较高、相适应于冲压工艺要求（满足相应的应力状态、符合一定的变形要求）的模具。因此，有时不能制造出精度要求的制件。冲压在现代工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压方法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件多代替。因此可以说，如果生产中不广泛采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率、提高产品质量、降低生产成本、进行产品更新换代等都是难以实现的。1.4 冷冲压模具概述模具是完成冲压工序的一个专用工具，在冲压生产现场是不可缺少的工艺装备。冲模必须满足冲压生产的要求，不仅要冲压出合格的零件，而且要适应批量生产的需要，具有操作方便、安全可靠、使用寿命长和容易制造与维修的的特点。1.4.1 冲模的分类模具是完成冲压工序的一个专用工具，在冲压生产现场是不可缺少的工艺装备。冲模必须满足冲压生产的要求，不仅要冲压出合格的零件，而且要适应批量生产的需要，具有操作方便、安全可靠、使用寿命长和容易制造与维修的的特点。冷冲模的种类很多，按其工作特点和结构形式不同，可作如下分类。(1)按冲压工序的工作性质分类按冲压工序不同，可分为落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模、冷挤压模等。(2)按工序组合方式分类按工序组合方式，冷冲模有单工序冲模、复合模和级进模等。(3)按冲模导向方式分类按冲模导向方式分为无导向冲模、导柱模和导板模。无导向冲模又称为敞开模，多用于单工序冲压、生产批量较小或冲压件精度要求低的情况。上、下模的相对位置由压力机来保证。导柱模是上、下模之间用导柱和导套来保证其相对位置精度。一般有二导柱和四导柱的布排方式。使用滚动导向的模架可比滑动导向模架提供更高的导向精度。导柱、导套导向的模架制造技术的成熟和标准冲压模架供应的市场商品化，使导柱模得到广泛的应用。大批量冲压生产现场多使用导柱模，有利于生产组织和操作安全。用导板导向的模具有两种形式，一种是用导板（兼作卸料板）直接为凸模导向，对小孔冲模，可以同时保护小凸模。也可将导板导向与导柱导向连用。固定导板模一般适用于料厚大于0.5mm的单工序落料、冲孔或多工序跳步冲孔、落料和连续拉深等冲压工序。使用导板导向的另一种形式用语大型覆盖件拉深模、整形模等。(4)按送料方式分按送料方式分为手工送料模、半自动化冲模和自动冲模。(5)按使用模具材料分按使用模具材料的不同，可分为金属冲模和非金属冲模两类。非金属冲模主要有橡胶冲模和塑料（树脂）冲模。(6)按生产适应性分根据不同生产规模的需求，可分为通用冲模和专用冲模两种形式。通用冲模有组合冲模、通用弯曲模等。一般生产中使用的冲模多为专用冲模，即一副模具只冲压某一种或几种零件。1.4.2 单工序冲模和复合模、连续模(1)单工序冲模单工序冲模又称简单冲模，在一套冲模中只完成一个工序，如落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模等。单工序冲模在冲压生产现场是应用最多的一种形式，即使在大批量生产条件下依然如此。(2)复合模复合冲压是在冲床滑块的一次行程中，在同一位置上，使材料顺序完成几个冲压工序的方法，如落料冲孔、落料拉深、落料拉深冲孔等复合工序，该类模具称为复合模。(3)连续模连续模又称为级进模、跳步模。连续冲压是在冲床滑块的一次行程中，按一定程序完成两个或两个以上的工序，如冲孔落料、切口冲孔弯曲切断、切口拉深冲孔落料等。工作时，随着条料（或带料）的连续送进，在模具的不同部位，分别顺序完成不同冲压工序，在冲床的一西行程中，得到一个或数个制件。一般认为，当连续冲压的工位超过58位时，称为多工位级进模。多工位级进模用语大批量生产中，多采用带（卷）料冲压，必要时与自动送料装置联用。1.4.3 冲模的结构形式冲模的结构形式按冲压工序可分为以下几类。(1)冲裁模冲裁的过程是将金属或非金属板材的一部分材料与另一部分材料分离的过程，根据工序要求不同，可以沿封闭轮廓或非封闭轮廓线分离。冲裁模与其他模具相比有两大特点：一是凸模和凹模之间有与冲裁材料性能和厚度有关的冲裁间隙值；二是凸模和凹模有锋利的刃口，一般情况下其刃口为90角。(2)弯曲模弯曲模结构形式是随弯曲件的形状尺寸和采用不同弯曲方式决定的。一般分为简单弯曲模、连续弯曲模和自动弯曲模等。通过弯曲模在多品种小批量生产的企业应用较为广泛，弯曲件形状可以是V形、U形多角弯曲、曲线形弯曲等，可根据产品零件特征分类，制造通用弯曲模来加工一定尺寸范围内的零件。(3)拉伸模拉深分首次拉深和以后各次拉深，首次拉深的毛坯为平板毛坯，而以后各次拉深是在上一次拉深成的半成品件的基础上进行的，一般是用上一次拉深件的形状定位的。2 工艺分析2.1 零件的工艺分析该制件形状简单，尺寸较小，弯曲角度适中，结构合理，厚度适中，一般批量，属于普通冲压件，零件材料的屈服极限时235的碳素结构钢，抗弯强度和抗拉强度比较适中，具有较好的冲压性能，因此可以冲裁，应在设计模具时应加以注意以下几点： (1)制件为对称弯曲，控制回弹是关键。 (2)制件较小，从安全上考虑，要采取适当的取件方式。 (3)有一定的批量，应该重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。2.2 冲压方案的确定方案一：先一次落料，再弯曲V形，U形，最后弯曲形。方案二：先一次落料，在一次弯曲成形。方案一模具结构简单，单个零件生产时间短，生产工序多，生产率低，虽然可以很好的保证零件的加工质量，但是需要多副模具和压力机，生产空间和经济不划算。方案二冲裁工序少，模具设计比较复杂，但只需两幅模具，生产率高，生产成本相对较低，并也能保证零件的加工质量。综上所述选择第二方案加工形零件。3 弯曲工艺设计3.1 计算毛坯尺寸 相对弯曲半径为： R/t=3/2=1.50.5 （1） 式中R弯曲半径（mm） T料厚（mm）可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲变形区中性层曲率半径p（mm）。由文献2中性层的位置计算公式： P=R+Xt （2） 式中X由实验测定的应变中性层位移系数。由文献2中性层位移系数X值，查出X=0.34。根据公式二计算可得：P=（1+0.340.8）=1.272mm由文献3圆角半径较大（r0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式 L=l1+l2+/180(r+xt） （3）式中 L毛坯展开总长度 弯曲中心角 x中心层位移系数，见表4-7由图1可知：L=2（l1+l2）+l3+4/180(r+xt) 查表4-5，当r/t=1.25时，x=0.34，可得： L=（20+14.5+4.71+30+9.42+18.54）2=97.17（mm） 3.2 形零件分析分析零件的形状特点及精度要求，毛坯为板料, 选用材料为Q235，如图1所示： 图1 冲裁件Fig.1 Blanking计算冲裁件的面积A： A=4097.17=3886.8mm （4）弯曲后，工件图，如图2所示: 图2零件图Fig.2 figure工件三唯图，如图3所示：图3 工件三维图Fig.3 Workpiece graphic model3.3 计算冲压力3.3.1 冲裁力 F冲=KLt。 （5） 式中 K系数，K=1.3 L冲裁周边长度（mm） 。材料的抗剪强度（MPa）得 F冲=4000.8（24.53.14+93.14+228+29+5）N =43.3KN3.3.2 卸料力 （6）根据冷冲压模具设计与制造（北京航空航天大学出版社，王秀凤主编）提供的表2.10得 F卸=0.0543300N=2165N 3.3.3 顶出力 （7）根据冷冲压模具设计与制造（北京航空航天大学出版社，王秀凤主编）提供的表2.10得 F顶=0.08*43300N=3464N 3.3.4 选择冲床时的总冲压力 F总=F冲+F卸+F顶=43300+2160+3464=48924N （8） 初选压力机 查文献2表1-8开式双柱可倾压力机参数，型号规格为J23-25。 3.4 弯曲力计算弯曲力受材料力学性能，零件形状与尺寸，弯曲方式，模具结构形状与尺寸等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确计算。因此，在生产中均采用经验公式估算弯曲力。 F校 = AP （9） = 925.580MPa =18.36KN式中：F校校正弯曲力 A校正部分投影面积 P单位面积校正力 3.5 计算压力中心 因冲裁件尺寸较小，冲裁力不大，且选用了双柱导柱式模架，估计压力中心是在模架的中心，不会超出模柄端面之外，因此不必详细的计算压力中心的位置3.6 计算凸、凹模尺寸3.6.1 凸模的设计凸模又称冲头，是冲模的关键零件之一，模具本身按其作用又可以分为工作部分和固定部分。（1） 凸模具的长度的确定凸模的长度一般根据模具的具体结构来确定，同时要考虑模具的修模量及固定板与卸料之间的安全距离等因素。其凸模长度用下列公式计算； L=h1+h2+h3+h （10）式中：L-凸模长度，mmh1-凸模长度，mmh2-凸模固定板厚度，mmh3-卸料板厚度，mmh-附加长度，mm根据工件结构在固定的同时保证凸模不会发生旋转，选用螺钉固定方式，根据根据的深度可知：h=60mm，h1=15mm，h2=25mmL=h1+h2+h3+h=61mm+18mm+25mm=94mm（2）凸模的强度校核一般情况下，凸模的强度是足够的啊，没有作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲裁厚而硬的硬度较大情况下，必须进行凸模承压能力和抗纵向弯曲能力的校核，检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。1）承压能力校核。冲裁时，凸模承受的压力必须小于凸模材料允许的压应力对于非圆截面凸模，其计算公式为： （11）式中：F-冲裁力，NAmin-凸模最小截面积，mm-凸模材料的允许呀应力（MPa）,他的大小取决于材料种类，热处理和凸模的结构与工作条件。碳素工具钢淬火之后的许用压应力一般为淬火前的1.50.3倍。根据制件的形状及尺寸可知F=18360N，查手册可知T11钢的许用压应力为=812MPa=22mm2AminA2）抗纵向弯曲能力校核。为了凸模在冲裁时不致发生纵向弯曲失稳，凸模的自由长度必须受到限制。凸模无导向装置：对于其他各断面的凸模 （12）凸模有导向装置时，对于其他各断面的凸模 （13）式中：Lmax-凸模不失稳弯曲的最大自由长度，mmF-冲裁力，NI-凸模最小断面的惯性矩，mm4（3）弯曲回弹的控制板料在常温下的弯曲总是由塑性变形和弹性变形两部分组成，所以在卸载后，弹性变形完全消失，塑性变形完全保留下来，使完全件的弯曲角发生变化，这一现象称为弯曲回弹，弯曲回弹是弯曲成形不可避免的现象，他将直接影响弯曲件的精度。弯曲回弹值的确定由于影响回弹值的因素很多，而且因素往往又相互影响，故难以进行精确的计算或分析。一般情况下，设计模具时对回弹值的确定大多是采用经验数值，或计算后在实际试模中进行修正。又零件图可知，该零件的弯曲半径变化不大，可以忽略不计，只考虑角度的回弹。当弯曲角度不为900时回弹角度按如下公式修改： （14）式中：-弯曲角为x的回弹角-弯曲角为900的回弹角-制件弯曲角。由以上公式可以计算出：=900时，=20；=1540时，=3.420；=600时，=1.330；减少弯曲回弹的措施弯曲成形必然要发生回弹现象。要完全消除弯曲回弹是极其困难的生产中可以采用某些措施来减小或者补偿回弹所产生的误差，以提高弯曲件的精度。（1） 改善制件的结构，提高材料塑性。（2） 采用正确的弯曲工艺，改善变形区应力状态。（3） 改善模具结构，补偿回弹。结论：最后通过分析，结合制件的结构综合考虑，制件的弯曲回弹角在1020之间，因此采用修正凸模或者凹模工作部分的形状尺寸来补偿回弹值。凸模尺寸如图4所示：图4 凸模尺寸Fig.4 Force plug3.6.2 凹模设计凹模的结构形式也比较多，按其外形可以分为标准凸模和板状凸模，按结构可以分为整体式和镶拼式，按刃口形式也有平刃和斜刃。（1） 凹模的结构常见的凹模的结构形式有整体式凹模和组合式凹模两种。整体式用螺钉和销钉直接固定在模板上。考虑到工件的形状和尺寸，选用固定式凹模。整体式凹模其结构简单，制造简单。但是工作部分与非工作部分为一体，使用时若局部损坏就得整体更换。（2） 凹模外形尺寸凹模外形尺寸的确定凹模外心尺寸应保证足够的强度和刚度。由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，一般根据冲裁尺寸和板料厚度，按下列经验公式确定外形尺寸凹模高度：H=KB （15mm） （15）凹模壁厚（刃口到外缘的距离）：C=（1.52.0）H （3040mm）： （16）B-冲裁件最大外形尺寸（mm）K-系数。考虑坯料厚度影响的系数，考虑到工件的外形尺寸，选用固定式凹模图5 凹模尺寸Fig. 5 Lower die3.7 压力机的选择根据压力机选用原则：(1)在中小型冲压件生产中，主要选用开式压力机；(2)对于冲孔，落料等施力行程很小的冲压工序，可直接选用公称压力大于或等于冲压所需工艺力总合的压力机。首先冲床的公称压力应大于计算出的总压力；最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可称用J23-25开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。双柱可倾压力机J23-25参数：公称压力：250KN 滑块行程：65mm 最大闭合高度：270mm 连杆调节量：55mm 工作台尺寸（前后左右）：370560 垫板尺寸（厚度）：50mm模柄尺寸（直径深度）：4060 最大倾斜角度：3.8 凸模与凹模的圆角半径3.8.1 凸模圆角半径弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。由于影响rmin/t的因素很多，rmin/t值的理论计算公式并不实用。所以在生产中主要参考经验数据来确定rmin/t值。由冲压工艺与模具设计表4-1可查得：10钢最小相对弯曲半径rmin/t=0.83.8.2 凹模圆角半径凹模的圆角半径rd 不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。对称压弯时两边凹模圆角半径rd应一致，否则毛坯会产生偏移。rd值通常按材料厚度t来选取 t=0.8mm 2mm 时rd=（36）t，取rd=53.8.3 凹模深度凹模的工件深度将决定板料的进模深度，对于常见的弯曲件，弯曲时不需全部直边进入凹模内。只有当直边长度较小且尺寸精度要求高时，才使直边全部进入凹模内，凹模深度过大，不仅增加模具的消耗，而且将增加压力机的工作进程，使最大弯曲力提前出现。中小型弯曲件通常都使用模具在机械压力机上进行加工，最大弯曲力提前出现，对压力机是很不利的。凹模深度过小，可能造成弯曲件直边不平直，降低其精度。因此，凹模深度要适当。4 模具部分尺寸设计4.1 模具总图模具采用中间导柱模架，模具由上模板、凸模固定板组成。卸料方式才用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导板垫板等组成。模具结构如下图所示 图6 模具结构Fig.6 Figure of die structure4.2 模芯尺寸的确定模芯如图7所示图7 模芯（CAD）Fig.7 Figure of mold core图8 模芯（PROE）Fig.8 Figure of mold core凸模结构基本类型 冲裁中小型零件使用的凸模，一般都设计成整体式，本凸模采用阶梯式，固定部分采用凸缘式，固定方式采用固定板固定。5 主要零部件的设计及选择5.1 凸模的固定方法凸摸在上模的正确固定应该是既保证凸摸工作可靠和良好的稳定性，还要使凸摸在更换或修理时，拆装方便。该凸摸的固定方式选用如下图所示的固定方法。（用螺钉固定的落料凸模）图9 螺钉固定Fig.9 Figure of presser board5.2 凸模固定板垫板的作用是将凸模承受的压力均匀分布到模座上，避免凸模直接和模座接触，从而避免压强过大而压塌模座。垫板淬硬磨平，外形尺寸和凸模固定板一致，凸，凹模固定板的作用是固定凸模，凹模等工作零件。凸模固定板的外形尺寸与凹模板相同厚度为凹模板厚度的0.81倍，则凸模固定板尺寸如下图所示：图10 压料板Fig.10 Figure of cover plate5.3 模架的确定模架包括上模座、下模座、导柱和导套。根据模架导柱和导套的配合性质分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，又各具有多种模架形式。根据制件结构和尺寸大小，为了很好的保证受力平衡，保证制件的质量，选用后侧导柱模架，其标准是（GB/T2582.4-1990）5.4 模柄的选择模柄有多种型式，要根据模具的结点选用模柄的形式。（1）整体式（2）压入式：应用较广，主要用于模板较厚。（3）旋入式：用于中小模具。（4）螺钉固定凸缘式：主要用于大型模具。（5）浮动式：用于消除压力机导向误差对模具的影响，用于精密导柱模。模柄的直径根据所选用压力机的模柄孔径确定。本模选用模柄跟上模座为一整体结构形式。如下图所示： 图11 模柄Fig.11 Figure of handle5.5 上模座零件尺寸图图12 上模座Fig.12 Figure of under seat module5.6 下模座零件尺寸图图13 下模座Fig.13 Figure of up seat module5.7 定位零件的确定冲模定位就的作用是使毛坯正确的送进及在冲模中处于正确的位置，保证冲出合格的工件。设计定位板与定位销时，应注意一下几点：（1） 设计外形简单时，应注意外缘定位，外形复杂时以内孔定位；（2） 位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保安全；（3） 对于形状不对称的工件，定位板要用鲜明的方向性，以防止出现废品或由于操作不当而引以事故；（4）工件须经几道工序冲压完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一个定位基准以避免累计误差；定位板应有两个销钉固定以防定位板移动。定位板或定位销与毛坯的配合一般按H9/f9配合，定位销头部高度h值,可按下表选取。表1定位板（销）头部高度h值Table 1 Value of the caput location plate h板料厚度t/mm 1 13 35h/mm t+2 t+1 t5.8 压边、卸料及出件装置卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两种结构。（1） 刚性卸料装置刚性卸料装置结构简单，一般安装在下模座的凹模上，固定卸料的平面外形尺寸一般与凹模板相同，其厚度可取凹模的0.81倍，凹模与导板之间一般按H7/h6配合，应保证导板与凸模之间的间隙小于凹，凸模之间的冲裁间隙，以保证凹，凸模的正确配合。固定卸料装置卸料力大，卸料可靠，但冲裁时坯料得不到压紧，应此常使用与较硬较厚且精度要求不太高的工件冲裁。（2） 弹性卸料装置弹性卸料一般有卸料板，弹性组件和卸料螺钉组成，弹性卸料装置既可以装于上模上，又可以装于下模座，又可以下模上，由于有压料作用，冲裁件平整。卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，与凹模之间单边间隙取厚度的0.10.2倍。由于卸料力由弹性组件提供，卸料力一般较小。 凹模装在下模座上时，如果工件不能通过模具的底部露出，则需要借助于冲床工作台下的弹性垫驱动推板，顶出工件。但考虑到工件的形状，通过模具的整体结构的研究，可以利用在模具打开时，在凸模上行时利用斜契结构将工件从凹模里顶出。5.9 其他零件的设计计算5.9.1弹簧的设计由模具结构可知，该模具模架与凹模连接有四个弹簧，若选择不当，则V形弯曲还没有成形就会出现U形弯曲，则冲压出来的就是废品，故该弹簧的选择在整个模具设计中尤其重要。在模具结构及工作过程中可知，在U弯曲前，V形弯曲为自由弯曲，且V形自由弯曲阶段完成后，模具继续下行U形自由弯曲。该弹簧总的压缩量为L，在V形自由弯曲完成所需的弹簧的预压缩量为l1,U形弯曲件所需的压缩量为l2，则 L=l1+l2 （17）又因为L=30mm，l1=25mm,故l1=5mm。根据胡克定律可知： F=kx （18）试中：F弹簧拉长或压缩产生的弹力（N）k倔强系数；x弹簧被压缩或拉长的位移（mm）；根据模具结构可知，弹簧在预压缩阶段所产生的弹力必须大于等于V弯曲的自由弯曲力，由前面的计算可知F=9360N，故取F=9500N，则单个弹簧是预压缩力f=F/4=2375N所以k=f/x=475N查机械设计手册4表14-7可知，所选弹簧的规格为：压簧81670-2左，选用标准为GB2089-80-DZ5.9.2斜契顶件机构的设计根据模具结构可知，该模具是利用凸模上行时将垂直的运动转化为水平方向的运动来将制件从凹模顶出，故斜契结构可以很好的解决这个问题。根据顶件机构的行程和垂直的行程和三角勾股定律可知：L1=60mm,l2=26mm,则该斜面的长度就为l3=63.39mm故结构如下：图14 斜契结构Fig.14 Figure of shew brideg凸模上行时将垂直方向的运动转化为水平的运动来将制件从凹模顶出，当凹模下行时，卷簧压缩，将斜契合并。6 模具制造装配要点凹模板、导尺均是需要淬硬的零件。凹模加工后，在线切割和淬硬以前在模架的上模板上进行装配。在凹模上画出各个形孔和圆孔的线，并根据计算数据划出压力中心线，使压力中心与下模座的中心线对正。钻、攻螺孔，将下模座、凹模板、导尺进行装配，校正导尺间隙后，钻铰销钉孔，将上述三板固定。钻孔并安装、挡料销，安装乘料板，然后将下模全部拆开，将凹模板和导尺热处理淬硬凹、模钻穿丝孔后进行线切割加工用平面磨床磨平后重新装配。固定在上模板的上模部分，各凹模和凸模、垫片都应淬硬。装配前将凸模淬硬并完成全部加工。垫片在装配前不淬火