GS125鞍座挂钩支架的冲压工艺及模具设计说明书

济 南 大 学 泉 城 学 院毕 业 设 计题 目 GS125 鞍座挂钩支架 的冲压工艺及模具设计 专 业班 级学 生学 号指导教师二一 一 年 五 月 三十 日- I -摘 要本次毕业设计的任务是设计鞍座挂钩支架的冲压工艺及模具设计。首先对给定的鞍座挂钩支架进行了冲压工艺性分析，明确了冲压该零件所需的基本工序。针对支架的结构特点，分析了成形过程的两种不同冲压工艺方案，经过综合分析、比较,确定了该零件的最佳冲压方案，确定了工序数目与顺序。进行了工艺参数、凸凹模刃口尺寸、凹模厚度、外形等模具主要结构的计算，根据所得数据确定了模架及其它零件。设计出落料模、冲孔模和弯曲模的三套工序的一整套冲压模具，并给出了模具的结构图以及分析了模具结构的特点。该模具结构及工艺方案合理、正确，模具设计简单、使用可靠、维修性好；弯曲模一次定位冲程，生产效率高、工件精度高该模具已在生产单位试用，使用维护方便，安全可靠，大大减轻了工人的劳动强度，使用效果良好，经济效益明显，可推广使用且能实现模具制造的基本要求。关键词：鞍座挂钩支架；冲压工艺；模具设计；凸模；凹模- II -ABSTRACTThe graduation project is to design the task of linking the saddle bracket and die stamping process design.First, the given saddle are linked to support analysis of stamping process, and requires to clear the the basic process of the parts stamping. Support for the structural characteristic of the forming process of the stamping process in two different programs, a comprehensive analysis, comparison, and determine the best stamping of the part program, to determine the number and order process. The process parameters, cutting edge punch and die size, die thickness and shape of the calculation of the main structure, such as mold, according to the data identified the mold, and other parts. Design Chula material mold, punching die and bending die stamping die set of three processes, and gives the mold structure and the characteristics of the mold structure.The mold structure and process scheme is reasonable, correct, mold design simple, reliable, maintenance is good; bending die a positioning stroke, high efficiency, high precision parts production unit in the mold trial, convenient maintenance, safe and reliable, greatly Reduce the labor intensity, with favorable results obvious economic benefits, can promote the use of mold and can achieve the basic requirements. Key words： saddle hook bracket; stamping process; mold design; punch; die- III -目 录摘要. .IABSTRACT.II1 前言.11.1 国内外研究现状. .11.2 选题的目的及意义. .22 零件的工艺分析及方案选择.32.1 零件的工艺性分析 .32.1.1 鞍座挂钩支架的工艺性分析. .32.1.2 毛坯尺寸的计算.42.1.3 工艺方案的制订.43 落料模具的设计.73.1 冲压工艺的计算 .73.1.1 排样方案 .73.1.2 冲压压力的计算.83.1.3 模具的压力中心计算. .93.1.4 模具刃口尺寸的计算. .93.2 落料主要零件的设计.103.2.1 落料凹模的设计.103.2.2 落料凸模的设计.113.2.3 落料卸料板的设计.113.2.4 落料模座的设计.113.2.5 凸凹模垫板的设计.113.2.6 闭合高度的设计.113.2.7 模柄、导柱、导套的选用123.2.8 模具材料的选用.123.2.9 最终的模具结构图.124 冲孔模具的设计.144.1 冲孔工艺参数计算.144.1.1 冲压压力的计算.144.1.2 模具的压力中心计算.154.1.3 模具刃口尺寸的计算.15- IV -4.2 冲孔主要零件的设计.174.2.1 冲孔凹模的设计.174.2.2 冲孔凸模的设计.174.2.3 冲孔弹性卸料板的设计.174.2.4 冲孔模座的设计.184.2.5 凸凹固定板的设计.184.2.6 闭合高度的设计. 184.2.7 模柄、导柱、导套的选用. 184.2.8 模具材料的选用. 194.2.9 最终的模具结构图.195 弯曲模具的设计.205.1 弯曲工艺的计算.205.1.1 凸模圆角半径.205.1.2 弯曲件回弹值的计算.205.1.3 最小弯曲半径.205.1.4 弯曲力的计算.215.2 弯曲模工作部分尺寸计算.215.2.1 凹模圆角半径.215.2.2 模具冲压中心的确定.225.2.3 凹模工作部分深度的设计计算.225.3 弯曲模零件的设计和选用.225.3.1 凹模的尺寸.225.3.2 凸模的尺寸.235.3.3 固定板的设计.235.3.4 模座设计.235.3.5 闭合高度的设计.235.3.6 模柄、导柱、导套的选用.245.3.7 模具材料的选用.245.3.8 最终的模具结构图.24结论.25参考文献.26致谢.27- 1 -1 前言1.1 国内外研究现状：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。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。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、Euclid-IS 等国际通用软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。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。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。由于近年市场需求的强大拉动，我国模具工业发展很快，市场广阔。模具在我国涵盖了各种用于金属和非金属成型的特殊装备。总的来看，技术含量低的模具早已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能满足国民经济发展的需要，轿车覆盖件冲模、精密复杂塑料模、电子接插件和电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。中国经济连年高速发展，为模具工业的发展提供了广阔的空间。中国消费结构和产业结构的加快升级，将带动对先进模具制造技术，先进设备需求的旺盛。- 2 -1.2 选题的目的及意义：模具设计与生产越来越成为现代加工业的重要组成部分，所以我选择做冲压工艺及模具设计。鞍座挂钩支架的冲压工艺及模具设计是典型的冲压件，通过设计其冲压工艺，可以使我对冲压工艺的设计更加熟悉，提高对冲压工艺工序图、模具装配图、部件图、零件图的读图、绘图和设计能力，从而进一步提高分析、解决实际问题方面的能力，并加深对冲压成型的理解；通过设计其冲压模具，可以巩固所学的专业知识。- 3 -2 零件的工艺分析及方案选择2.1 零件的工艺性分析2.1.1 鞍座挂钩支架的工艺性分析鞍座挂钩支架如图 2.1 所示，该零件的材料为 Q235，板厚为 2mm，大批量生产，该零件在高温条件下工作，表面不允许有折皱及折痕等缺陷。图 2.1 鞍座挂钩支架从技术要求和使用条件来看，零件的精度要求一般，适合冲压生产。其工件最小圆角半径 2mm 符合最小圆角半径要求，工件的冲压精度和粗糙度都要求不高，符合冲裁要求。- 4 -2.1.2 毛坯尺寸的计算工件的主要成形工序为落料、冲孔、弯曲，所以毛坯的尺寸为各部分尺寸的相加，从而计算出毛坯的直径。弯曲毛坯尺寸的长度计算，其中圆角半径 r=2，t=2。属于圆角半径 r0.5t 的弯曲件。弯曲件由于变薄不严重，按中性层展开原理，坯料总长度应等于弯曲件的直线部分和圆弧部分长度之和，即： L= (2-1)txirili180L=L1+L2+ .(2-2)2其中：L1=100mm,L2=100,r=2mm,t=2mm.x=0.32,所以：L=204.15mm。即竖边的高度为 204.15mm。其余的尺寸如图 2.2 所示：图 2.2 鞍座挂钩支架弯曲部分工艺参数图2.1.3 工艺方案的制订经过以上分析，可以进一步明确，该零件的冲压加工包括以下基本工序：落料、冲孔、弯曲。此工件的成形工艺可以有以下几种方案：方案一：按照基本工序顺序：落料冲上面圆孔冲底面大孔弯曲方案二：冲上面圆孔，冲底面大孔复合，其他按照基本工序：落料冲上面圆孔、底面大孔弯曲分析以上两种方案，可以看到：方案一：按照基本工序排列的冲压工艺每步工序都只使用简单模具，结构简单，制造周期短，价格较低，适合中小批量生产，但是由于工序较多，操作不方便，零件的尺寸不易控制，又增加了模具数量，依照零件的批量要求来看，单工序模不合- 5 -适。方案二：冲上面圆孔，底面大孔复合，实现几道工序在一副模具上完成，减少了工序数和模具数，降低模具的费用和零件的生产费用，冲压出的工件质量较高，符合零件大批量的要求，并且复合模具容易实现，提高了经济效益，降低了生产成本。通过上述对两种方案的分析，最终选用方案二：落料冲上面圆孔、底面大孔弯曲（1）零件的排样图，如图 2.3。搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，由板厚 2mm 查搭边数值表，沿边搭边为2.5mm，工件间搭边为 2.2mm。图 2.3 排样图（2）第一步工序：落料，工件如图 2.4图 2.4 落料工件图2.52.52.2- 6 -（2）第二步工序：冲上面圆孔、底面大孔，工件如图 2.5。图 2.5 打孔工件图（3）第三步工序：弯曲，工件如图 2.6。图 2.6 弯曲工件图- 7 -3 落料模具的设计3.1 冲压工艺的计算3.1.1 排样方案查搭边数值表，确定搭边数值。当 t=2mm 时，沿边搭边为 2.5mm，工件间的搭边为 2.2mm。图 3.1 排样图（2）第一步工序：落料，工件如图 3.1一个进距的材料利用率 % (3-1)10nAbh式中 A冲裁件的面积；n一个进距内冲裁件数目；b条料宽度；h进距；所以 2.0981=70.52%2.52.52.2- 8 -3.1.2 冲压压力的计算（1） 落料冲裁力(3-2)FkLt落 落 b落式中 K系数；选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动因素，实际冲裁力可能增大，因此取 k=1.3；落料件周长；mm； ；L落 LD落 材料抗剪强度；材料抗拉强度； ；Q235 =375460 ，取 =420 ；bMpabMpabpa所以 FkLt落 落=1.3804.852420=878.90（KN）（2） 推件力的计算(3-3)=Fn推 推 K式中 n卡在凹模洞口里的工件数；推件力系数；查 之值表，取 =0.055；推K顶卸 推、 、 推F 落料力；所以 90.875.1推F=48.34（ KN）（3） 总冲压力的计算(3-4)推落总 =878.90+48.34=927.24（KN）（4） 压力机的初步选择选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能、波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取(3-5) 1.3F总=1.3 927.24- 9 -=1205.4(KN)因此初步选择压力机的型号为 JA21160 开式压力机，公称压力为 1600KN，最大封闭高度为 450mm，最小封闭高度为 320mm。3.1.3 模具的压力中心计算毛坯外形为不规则圆形，用 CAD 工具测量模具的压力中心位于 X=81，Y=84 。3.1.4 模具刃口尺寸的计算落料凸、凹模刃口尺寸：根据落料厚度 t=2mm、冲孔模刃口始用间隙查得间隙值Zmin=2Cmin= =0.246mm，Z max=2Cmax= mm。 (3-6)123.0 360.18.2根据凸凹模的制造极限偏差表查得凸凹模的极限偏差为：凹模： 021.6,03.67525.4,.499.,03.1pdpd为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙：(3-7)minaxZ053.21.03.64755.489302.1.02.2531pdpd因为 minaxZ满足条件。由于零件为圆形且比较简单，所以凸凹模可以分开加工，且零件的公差等级为IT12，精度要求不高。落料凹模的尺寸：由公式 得： (3-8)max0()ddD已知：L1=204mm， 查表得公差： 46.1- 10 -L2=100mm， 2=0.35mm，L3=104mm， 3=0.35mm，L4=100mm， 4=0.35mm，L5=100mm， 5=0.35mm，L6=200mm， 6=0.46mm。将数据带入公式得落料模具的尺寸： 032.7196,025.7495,5.4,.1302.79,02.6LdLdLdLd得落料凸模的尺寸：由公式 得： (3-9)0maxin()ppDZ.02145.196,07.495.,7.,.13.49.2,0.42LpLpLL3.2 落料主要零件的设计3.2.1 落料凹模的设计（1） 厚度 Ha凹模的厚度可根据公式： H=Kb (3-10)查表得：K=0.120.18，取 H=35mm。凹模的外形尺寸：根据凹模壁厚公式： C=(1.52)H (3-11)取壁厚 C=45mm。（2） 刃壁形式因为此模结构简单，同时材料较薄，结合冲模凹模的刃壁形式选择直壁形式。（3） 凹模的固定形式- 11 -利用销钉和螺钉固定在下模座上。3.2.2 落料凸模的设计（1） 凸模长度的计算：h1凸模卸料板厚度，17mm，h1 =17mm；（2） h2增加长度。它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度 3-5mm、凸模固定板与卸料板的安全距离等。这里取 3mm，h=3mm；（3） 同时根据压力机的闭合高度范围；取 ： H 凸模 =87（mm）3.2.3 落料卸料板的设计由于所设计的厚度仅为 2mm，且要求表面平整，可采用有导向的刚性卸料版： 卸料板长宽： B L：290 290mm卸料板厚度： h 0=17mm卸料板材料选用 45 钢，不用热处理淬硬。3.2.4 落料模座的设计（1） 模座的外形尺寸由于凹模的外形尺寸 B L=290 290mm， ，根据上模座的厚度为凹模厚度的 1.52 倍，H 凹=35mm；所以上模座的厚度确定为 55mm；可查模架标准结构表确定：上模座的尺寸为 315 315 55进而可确定：下模座的尺寸为 315 315 70（2） 模座的材料一般选用铸铁 HT200，也可选用 A3,A5 结构钢，本设计从降低模具成本考虑选用铸铁 HT200。3.2.5 凸凹模垫板的设计（1）根据模具整体的闭合高度的设计：可以取上垫板的厚度为：H 上垫板=45mm， （2）根据模具整体的闭合高度的设计：可以取下垫板的厚度为：H 下垫板=40mm。3.2.6 闭合高度的设计落料模闭合高度 是指模具在最低的工作位置时，下模座的底平面至上模座的模顶平面之间的距离（不含模柄高度） 。- 12 -压力机的闭合高度是指滑块在下止点时工作台面（不含垫板高）至滑块下平面件的距离。在落料模具中：闭合高度范围是： 329mm379mm。而我们选的压力机的闭合高度范围是：320mm450mm。压力机最大闭合高度， =450mm；maxHmaxH压力机最小闭合高度， =320mm；in in所以 落料模闭合高度满足 H 。maxi3.2.7 模柄、导柱、导套的选用根据所选压力机的模柄孔，根据标准件表，查得相应标准的模柄，选标准的凸缘模柄 d=76mm，D=78mm。根据标准件表，选用标准的导柱、导套，按标准选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面距离不小于 1015mm，而下模座底面与导柱面的距离 s 不小于 5mm。导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套 10mm 以上。选 B 型的导套、导柱：D1=60mm，d1=45mm；D1=65mm，d1=50mm；3.2.8 模具材料的选用凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高，工作条件极其恶劣。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格要低廉。结合上述原则，由凸、凹模材料的选用与热处理表 5推荐材料有：a) 凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V；b) 导柱，导套采用 20 钢；c) 挡料销，定位销，固定板，凸模固定板采用 45 钢；d) 卸料板，顶件板采用 Q235 钢；e) 上、下模座采用 HT200；3.2.9 最终的模具结构图根据以上的分析与计算，设计出最终的落料模具，如图 3.2。- 13 -图 3.2 落料模装配图- 14 -4 冲孔模具的设计4.1 冲孔工艺参数计算4.1.1 冲压压力的计算（1）冲裁力的计算由公式 F 冲= (4-1)tLk其中：k=1.3，L =228.4mm，t=2mm， ，冲 pa420ML 冲孔件总周长；mm；冲 材料抗剪强度；材料抗拉强度； ；Q235 =375460 ，取bpabMpa=420 ；bMpa所以： F 冲=1.3228.42420=249.41（KN） ，（2）推件力的计算由公式 ， (4-2)=Fn推 推 K其中：n=1，k=0.055，F=249.41(KN),n卡在凹模洞口里的工件数；推件力系数；查 之值表，取 =0.055；推K顶卸 推、 、 推KF 冲裁力；所以： 41.2905.1推F=13.72（KN）（3）卸料力的计算由公式 ， (4-3)卸卸 k其中：K=0.05，F=249.41(KN),K 卸卸料力系数；查 之值表，取 K 卸=0.05；K顶卸 推、 、所以： F 卸=0.05249.41=12.47（KN）- 15 -（4）总冲压力的计算(4-4)卸推落总 FF=249.41+12.47+13.72=275.6（KN）（5） 压力机的初步选择选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能、波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取=1.3 275.6=358.28(KN) (4-5)1.3F总 因此初步选择压力机的型号为 JH2340 开式压力机，公称压力为 400KN，最大封闭高度为 330mm，最小封闭高度为 265mm。4.1.2 模具的压力中心计算图 4.1 落料模装配图如图 4.1 所示，计算如下：两个孔的坐标分别为：X1=0,X2=0,Y1=0,Y2=100,周长： L1= =134.2mm，L2= =94.2mm40330Xo= ， (4-6)21lxlYo= =41.24 (4-7)y所以： 压力中心为（0，41.24）4.1.3 模具刃口尺寸的计算XY- 16 -根据落料厚度 t=2mm、冲孔模刃口始用间隙查得间隙值Zmin=2Cmin= =0.246mm，Z max=2Cmax= mm。 (4-8)123.0 360.18.2根据凸凹模的制造极限偏差表查得凸凹模的极限偏差为：凸模： .01411,2ppdd为了保证冲模的间隙小于最大合理间隙：(4-9)minaxZd034.1.02.p因为 (4-10)ia满足条件。由于零件为圆形且比较简单，所以凸凹模可以分开加工，且零件的公差等级为IT12，精度要求不高。冲孔凸模的尺寸：由公式 得： (4-11)0min()ppdx式中 d 冲孔件内径的基本尺寸，mm，d=25mm； 工件的制造公差，mm， =0.46mm；X 磨损系数，x=0.5；已知： L1=30mm， 查表得公差： m25.01L2=30mm， 2=0.25mm，L3=20mm， 3=0.21mm，L4=30mm， 4=0.25mm，L5=20mm， 5=0.21mm，将数据带入公式得冲孔模具的尺寸： ,014.625,014.934 ,014.623,.93,.1 dpdpdp得冲孔凹模的尺寸：由公式 得： (4-12)minin0()ddxZ- 17 -02.45,02.43,02.43,.3,.1 dd d4.2 冲孔主要零件的设计4.2.1 冲孔凹模的设计（1）凹模孔口的设计凹模孔口的形式：该零件的冲裁模选择常用的直刃壁孔口凹模，凹模孔口的高度不宜过大，此零件 t=2mm：由公式： 当 t=0.55mm，h=510mm，取 h=5mm（2）凹模厚度的计算根据公式： H=Kb (4-13)查表得： K=0.120.18，取 H=35mm。4.2.2 冲孔凸模的设计（1）凸模的固定形式根据冲制零件的形状、尺寸、加工方法的不同，凸模有多种固定形式，本设计凸模以台肩与固定板固定。（2）凸模的长度凸模的长度根据零件的结构来确定，由公式：Lt=Ht+H1+Ho (4-14)其中 ： tL凸模的长度；tH凸模固定板的厚度；1凸模进入凹模的长度；0自由长度；所以 Lt=35+3+62.5=100.5mm4.2.3 冲孔弹性卸料板的设计冲孔选用弹性卸料板，其中弹性卸料板与凸模的双边间隙一般为 0.1mm- 18 -0.2mm，为了可靠卸料，弹性卸料板应高出凸模 0.5mm。卸料板的尺寸：外形一般与凸模的固定板的外形一致，固定板一般与凹模外形一致。厚度差手册得：H=16mm，卸料板材料选用 45 钢，不用热处理淬硬。4.2.4 冲孔模座的设计（3） 模座的外形尺寸由于凹模的外形尺寸 B L=315 250mm， ，根据上模座的厚度为凹模厚度的 1.52 倍，H 凹=35mm，所以上模座的厚度确定为 50mm，可查模架标准结构表确定上模座的尺寸为 315 250 50，进而可确定下模座的尺寸为 315 250 60， （4） 模座的材料一般选用铸铁 HT200，也可选用 A3,A5 结构钢，本设计从降低模具成本考虑选用铸铁 HT200。4.2.5 凸凹固定板的设计（1）根据模具整体的闭合高度的设计：可以取上固定板的厚度为：H 上垫板=35mm，即上垫板的尺寸为：315 250 35（2）根据模具整体的闭合高度的设计：可以取下固定板的厚度为：H 下垫板=35mm，即下垫板的尺寸为：315 250 354.2.6 闭合高度的设计落料模闭合高度 是指模具在最低的工作位置时，下模座的底平面至上模座的H模顶平面之间的距离（不含模柄高度） 。压力机的闭合高度是指滑块在下止点时工作台面（不含垫板高）至滑块下平面件的距离。在落料模具中：闭合高度范围是：269.5mm300mm。而我们选的压力机的闭合高度范围是：265mm330mm。压力机最大闭合高度， =330mm；maxHmaxH压力机最小闭合高度， =265mm；in in所以 落料模闭合高度满足 H 。maxi4.2.7 模柄、导柱、导套的选用根据所选压力机的模柄孔，根据标准件表，查得相应标准的模柄，选标准的凸- 19 -缘模柄 d=50mm，D=52mm。根据标准件表，选用标准的导柱、导套，按标准选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面距离不小于 1015mm，而下模座底面与导柱面的距离 s 不小于 5mm，导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm 以上。选 B 型的导套、导柱：D=55mm，d=39mm；4.2.8 模具材料的选用凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高，工作条件极其恶劣。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格要低廉。结合上述原则，由凸、凹模材料的选用与热处理表推荐材料有：a)凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V；b)导柱，导套采用 20 钢；c)挡料销，定位销，固定板，凸模固定板采用 45 钢；d)卸料板，顶件板采用 Q235 钢；e)上、下模座采用 HT200；4.2.9 最终的模具结构图根据以上的分析与计算，设计出最终的冲孔模具，如图 4.2。- 20 -图 4.2 冲孔模装配图5 弯曲模具的设计5.1 弯曲工艺的计算5.1.1(1) 无圆角半径(较小)的弯曲件(r0.5t) 根据中性层长度不变原理计算。因为 r=2.0mm0.5t=0.52mm=1mm，属于有圆角半径的弯曲件。所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算。视直边区在弯曲前后长度不变，圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算。弯曲毛坯尺寸的长度计算，其中圆角半径 r=2，t=2。属于圆角半径 r0.5t的弯曲件。弯曲件由于变薄不严重，按中性层展开原理，坯料总长度应等于弯曲件的直线部分和圆弧部分长度之和。其中：L1=100mm,L2=100,r=2mm,t=2mm.x=0.32,所以：L=204.15mm。即竖边的高度为 204.15mm。5.1.2 弯曲件回弹值的计算(1) 小变形程度(r/t 10)时的回弹值小变形程度，回弹大，先计算凸模圆角半径，再计算凸模角度。(2) 大变形程度(r/t10 时，凸模圆角半径 r 为tr = (5-4)tEts31（2）当弯曲件 r 较小时，凸模圆角半径为 r = r (5-5)t此工件的弯曲圆角半径较小但不小于材料所允许的最小弯曲半径，故凸模圆角半径 r 可取弯曲件的内弯曲半径 r=2mm。t5.2.2 凹模圆角半径凹模圆角半径不能过小，以免弯曲时板料表面擦伤或出现压痕，增加弯曲力。凹模两边的圆角半径应一致，否则弯曲时毛坯会发生偏移。凹模圆角半径 r 一般按材料厚度 t 来选取。at4mm r = 2t。 (5-6)a该工件厚度 t=2mm，故凹模圆角半径 r 取 3t，因此 r =6mm。 a5.2.3 凹模工作部分深度的设计计算凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。此弯曲件直边高度为 100mm，板厚 2mm，对- 23 -弯曲直边的平直度要求较高，且压力机的行程足够大，使弯曲件在弯曲时全部被压入凹模中，次处选取凹模深度为 32mm.5.3 弯曲模零件的设计和选用5.3.1 凹模的尺寸（1）凹模的厚度凹模厚度 H 可根据凹模具深度 32mm 取合适值，此处选取 H =53mma a（2）长度 L 和宽度 B：根据压弯长度为 100，选定 L B：130 110（3）固定形式因为此弯曲凹模高度为 53mm，可以先固定在凹模固定板上，再一块将其固定在下模座上。5.3.2 凸模的尺寸因为取凹模的厚度为 53mm，选取凸模高度为 105mm。对于凸模的固定，将凸模固定在凸模固定板上，再将其固定在上模座上。5.3.3 固定板的设计因为此弯曲凸、凹模尺寸较小，因此加固定板，然后安装在上下模座上。（1）根据模具整体的闭合高度的设计：可以取上固定板的厚度为：H 上垫板=35mm，即上垫板的尺寸为：315 250 35（2）根据模具整体的闭合高度的设计：可以取下固定板的厚度为：H 下垫板=35mm，即下垫板的尺寸为：315 250 565.3.4 模座设计（1）模座的外形尺寸本设计选用后侧导柱式模架，根据弯曲因凹模尺寸以及成形上下模尺寸选择查表：可确定：上模架的尺寸为 560mm500mm50mm下模座的尺寸为 315mm250mm60mm（2）模座的材料一般选用铸铁 HT200，也可选用 A3,A5 结构钢，本设计从降低模具成本考虑选用铸铁 HT200。- 24 -5.3.5 闭合高度的设计落料模闭合高度 是指模具在最低的工作位置时，下模座的底平面至上模座的H模顶平面之间的距离（不含模柄高度） 。压力机的闭合高度是指滑块在下止点时工作台面（不含垫板高）至滑块下平面件的距离。在落料模具中：闭合高度范围是：286mm312mm。而我们选的压力机的闭合高度范围是：265mm330mm。压力机最大闭合高度， =330mm；maxHmaxH压力机最小闭合高度， =265mm；in in所以 落料模闭合高度满足 H 。maxi5.3.6 模柄、导柱、导套的选用根据所选压力机的模柄孔，根据标准件表，查得相应标准的模柄，选标准的凸缘模柄 d=76mm，D=78mm。根据标准件表，选用标准的导柱、导套，按标准选用时，长度应保证上模座在最低位置时，导柱上端面与上模座顶面距离不小于 1015mm，而下模座底面与导柱面的距离 s 不小于 5mm，导柱的下部与下模座导柱孔采用过盈配合，导套的外径与上模座导套孔采用过盈配合，导套的长度保证在冲压开始时导柱一定要进入导套10mm 以上。选 B 型的导套、导柱：D1=60mm，d1=45mm；D1=65mm，d1=50mm；5.3.7 模具材料的选用凸模和凹模是在强压、连续使用和有很大冲击的条件下工作，并伴有温度的升高，工作条件极其恶劣。所以对凸凹模的材料要求有较好的耐磨性，耐冲击性，淬透性和切削性。硬度要大，热处理变形小，而且价格要低廉。结合上述原则，由凸、凹模材料的选用与热处理表 5推荐材料有：a)凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V；b)导柱，导套采用 20 钢；c)挡料销，定位销，固定板，凸模固定板采用 45 钢；d)卸料板，顶件板采用 Q235 钢；e)上、下模座采用 HT200；- 25 -5.3.8 最终的模具结构图根据以上的分析与计算，设计出最终的冲孔模具，如图 5.1。图 5.1 弯曲模装配图结 论通过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高我独立工作的能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程的内容，掌握了冷冲压模具设计的方法和步骤，知道了模具设计的基本模具技能。我也懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。用模具生成一个零件，可以用不同的模具来实现，通过定制不同的方案，因此我们应该选出最优方案，充分利用模具的优势，用最便捷，最节省的方式来制出我们所需要的零件。首先我们应该根据我们所要的零件设计出相应的冲压步骤，计算其工艺尺寸，如力的计算，压力中心的计算，刃口尺寸的计算等等。其次，我们在计算模具零件的参数，主要有凹模凸模的设计，卸料板的设计，固定板的设计，上下模座的设计，导杆导套的选用，闭合高度的选择，根据这些选择合适的压力机来完成这一工作行程。最后我们要选用合适的螺钉，销来连接起这些零件，保持工作精度。对材料的选用应考虑模具的工艺特性，受力情况冲压件精度等保证模具寿命的同时又要使成本不致过高。模具结构及工艺方案要合理、正确，模具设计要简单、使用可靠、维修性好；弯曲模一次定位冲程，生产效率高、工件精度高。我们所设计的模具要满足使用维护方便，安全可靠，大大减轻工人的劳动强度，使用效果良好，经济效益明显，可推广使用且能实现模具制造的基本要求。总之，采用新技术、新工艺、新设备可持续发展模具工业将成为所有企业得以占据市场制高点的必由之路。- 26 -参 考 文 献1 王芳. 冷冲压模具设计指导M. 北京：机械工业出版社， 1999.10:74-134 2 李奇涵，李明哲. 冲压成形工艺与模具设计M. 北京：科学出版社， 2007.4:15-863 付建军. 模具制造工艺M. 北京：机械工业出版社， 2004.4:305-3594 王美兰. 机械制图M. 北京：高等教育出版社， 2004.5:80-1275 王新华，袁联富. 冲模结构图册M. 北京：机械工业出版社， 2003.1:215-2556 王翠凤，董武. 拉式离合器盖冲压成形工艺分析及模具设计 J. 机械工程师，2008,(2):97-997 宋丽君，胡建国. 内挡圈成形工艺及其模具设计J. 安徽冶金， 2002, 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