毕业设计汽车操纵杆固定板冲压工艺与模具的设计说明

1、 . PAGE42 / NUMPAGES421 前言1.1冲压模具工业的特点 模具是国民经济的基础工业，模具工业的发展水平从某种意义上来说代表着一个国家的工业发展水平。由于模具自身的特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以与高社会效益的特点，模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。模具设计与生产越来越成为现代加工制造业的重要组成部分， 模具做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要

2、求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。1.2中国冲压模具的发展现状与发展方向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。目前我国冲压模具无论在是数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已经由了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型精密复杂

3、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。在国家产业政策的正确引导下,过几十年努力,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,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与高精度冲模方面.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,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，

4、模具结构周期等方面,与国外相比还存在一定的差距。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。一些国模具企业已普与了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。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

5、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。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技术的普与率不高；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。21世纪已进入信息时代，信息时代的发展日新月异，模具行业和企业要发展必须把握时代脉搏，自觉主动地调整子级的技术结构。传统的模具设计制造技术必须用先进适用的高新技术进行改造，模具的技术含量必将逐步而快速地提高，现代化工业企业管

6、理技术也必将逐步替代作坊式的管理模式。模具行业和模具企业，只有不断进行技术结构的调整，才能在瞬息万变的市场经济中立于不败之地。2 冲压工艺方案的制订2.1零件的工艺性分析汽车操纵杆固定板的零件图如图2.1所示。（a） （b）（a） （b）图2.1 汽车操纵杆固定板的零件图：（a）主视图；（b）左视图；（c）俯视图；（d）实物图板厚： 2 mm 材料：Q235，大批量生产该零件为汽车操纵杆固定板，其主要作用是汽车操纵杆的固定。零件外形对称，无尖角或其他形状突变，系典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径r2，相对圆角半径r/t为1，大于最小弯曲半径值，以便保证弯曲、冲孔的尺寸，且不

7、能起皱、破裂，因此可以弯曲成形。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成型问题，又属于大量生产，因此可以用冲压方法生产。2.2零件毛坯尺寸的计算该零件的主要工序为落料冲孔两次弯曲，计算毛坯尺寸首先要计算弯曲前半成品的毛坯的尺寸，如图2.2所示。因为圆角半径r=20.5t=0.5X2=1mm,属于有圆角半径的弯曲件。所以弯曲件的开长度按直边区与原叫分段进行计算。视直边去在弯曲前后不变，圆角区展开长度按弯曲前后中性成长度不变条件计算。其中侧翼弯曲为U型弯曲，挡板弯曲为L型弯曲。2.2.1侧翼弯曲展开长度计算形弯曲件毛坯展开尺寸的计算公式 (2.1)其中 L

8、1弯曲件的展开长度r0弯曲半径弯曲件直边部分长度，（）为mm；t弯曲件原始厚度；x0中性层移系数，见表2.1表2.1 板料弯曲中性层系数r0/t0.10.20.250.30.40.50.60.81.OX1(V)0.300.330.350.360.370.380.390.410.42X0(U)0.230.290.310.320.350.370.380.400.41l1=76 mm l2=82mm l3=76 mm；r=2；由表2.1得x0=0.41；所以弯曲的展开尺寸L176+82+76+(2+0.82) 242.85(mm)2.2.2挡板弯曲展开长度计算V形弯曲件毛坯展开尺寸的计算公式 (2.

9、2) 因为l4=80mm，l5=8mm查实用冲压模具设计手册表2.1，弯曲的弯曲半径r/t=，性层位移系数x=0.42所以弯曲的展开尺寸80+8+(2+0.422)92.45(mm)半成品毛坯的长度为242.85 mm，宽度为92.45mm2.3 零件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：落料冲底部三个孔和壁孔挡板弯曲侧翼弯曲。方案二：落料挡板弯曲侧翼弯曲冲孔底部三个孔和壁孔。方案三： 落料冲底下三个孔和壁孔复合挡板弯曲侧翼弯曲。方案四：落料冲壁孔复合挡板弯曲侧翼弯曲冲底部三个孔。分析以上三种

10、方案，可以看到：方案一：从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在两套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构简单，制造周期短，价格较低，适合中小批量生产，操作也比较方便。但是，该方案的二次弯曲均安排在冲孔以后进行，弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。方案二：全部冲孔工序都安排在弯曲成形之后进行，可以保证零件各孔距尺寸，缺点是成形后冲孔模具结构复杂，刃磨修理比较困难，上、下料操作也不方便，不适合大批量生产。方案三：落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，可以提高生产效率，但模具结构复杂，且模壁强度较差，模具容易磨损活破坏，不能保证加工精度

11、，因此不宜采用。方案四：将落料、冲孔复合，实现几道工序在一套模具上完成，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。通过上述对四种方案的分析，最终选用方案四：落料冲壁孔复合挡板弯曲侧翼弯曲冲底部三个孔。具体工序如下：第一步工序：落料冲壁孔复合，工件如图2.2。图2.2 落料冲壁孔复合工件图第二步工序：挡板弯曲，工件如图2.3。图2.3挡板弯曲工件图第三步工序：侧翼弯曲，工件如图2.4图2.4 侧翼弯曲工件图第四步工序：冲底部三个孔，工件如图2.5。图2.5冲底部三个孔工件图2.4 零件的

12、排样计算分析零件的形状应采用单直排的排样方式。零件可能的排样方式有如图2.6 所示两种。比方案a和方案b，方案a是少废料排样，显然利用率高但因条料本身的剪板制造误差的影响，工件京都不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合复合模具，所以选着方案b。现选用规格为2mm1000mm2000mm的钢板，则需计算每板料能裁出的零件总个数。 (a) (b）图2.6排样方式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，沿边搭边圆整为a1=3mm，工件间搭边圆整为a2=2.5mm，如图2.6所示。如图2.7 排样的褡边值则条料宽度为B = L1 + 2a1 =243+6=249（mm）步距：S

13、 = L2 + a2 =93+2.5=95.5(mm)由于弯曲件裁板是应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽249 mm、长1000mm的条料，则一板材能出的零件总个数为n=810=80个计算每个零件的面积A=A1+A2+A3 =18950.4mm2,则板材的利用率为 =100% （2.3） 其中 A冲裁件的面积； n板材能出的零件总个数目； LB板材的长度； Bb板材的宽度；所以 = =75.8%3 落料冲孔复合模具的设计该工位采用复合模结构，可以实现落料、冲孔两道工序在一副模具上完成。复合模结构紧凑，冲出的制件精度较高，生产效率也高，减少了工序数和模具数，降低了生产费用，符合大批量的要

14、求。此落料、冲孔复合模采用倒装形式，冲孔的废料直接由下模部分直接漏下，而制件是从上模的凹模由顶件器顶出，使两者自然分开，无需二次清理，比较简单，因此操作方面安全。倒装复合模易于安装送料装置，生产效率高。 3.1 落料冲孔复合模具冲压工艺计算3.1.1冲压力的计算（1）计算落料的冲裁力 （3.1）式中 K系数；通常选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度与力学性能波动因素，实际冲裁力可能增大，因此取k=1.3；落料件周长；mm； t落料件材料厚度 材料抗剪强度；材料抗拉强度；Q235 =375460，取=420；由制图软件计算得=650.5(mm)所以 = 1.3 650.5 420 =546.4

15、2 (KN)（2）计算冲孔冲裁力由于落料和冲孔原理一致，只是所需要的部件不同，因此 （3.2）式中 k=1.3;=22(a+b)=128(mm);所以 = 1282420 =107.52（ KN）（3）计算卸料力、推件力卸料力（3.3）式中 卸料力系数；查之值表3.1，得=0.05； F 落料力； 因此 0.05546.24 =27.31（KN）推件力 （3.4）式中 n卡在凹模洞口里的工件数；推件力系数；查之值表3.1，取=0.055； F 落料力；=10.055546.24 =30.03（KN）表. 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mm钢0.10.10.50.50.252.56.56.5

16、0.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03对于表中的数据，厚的材料取小值，薄的材料取大值。（4） 计算冲压力总和由于本套模具是倒装式复合形式，采用弹性卸料装置和下出料方式 （3.5）=546.24+2107.52+27.3+30.03=818.77（KN）3.1.2初步选择压力机由于复合模的特点，为防止设备超载，因此所选压力机的公称压力要大于冲压力的总和。 即 因为 =818.77（KN） 因此初步选择压力机的型号为J111000开式双柱可倾压力机，公称压力为10

17、00KN，最大封闭高度为420mm，最小封闭高度为335mm。模柄尺寸（直径深度）为60mm80mm,那么，设计时模柄的尺寸要与模柄孔尺寸一致。3.1.3 压力中心的计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，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。确定模具模具压力中心，按比例画出零件形状选定坐标系xOy。如图3.1所示。图3.1 压力中心由于零件左右对称，即，这里只计算。将工件冲裁周边分成，十一个基本段，求出各段长度的中心位置：=202.8

18、5 ，=0； =56.57 ，=10=80 ， =40； =56.57 ， =70=502 ， =80； =12.424, =86.21=26 ， =92.42； =116.36 ， =80=402 ， =52； =244 ，=40=402 ， =28=+/+ （3.6） =44.1（mm）3.1.4复合模具刃口尺寸的计算（1）落料凸、凹模刃口尺寸落料时应按凹模的刃口尺寸为基准。凹模基本尺寸取落料件公差围的较小尺寸。凸模的基本尺寸则是凹模基本尺寸减去最小合理间隙。凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方法来确定，既要保证冲裁间隙要求并冲出合格的零件，又要便于模具加工。对于

19、外轮廓的落料，由于形状比较复杂，采用配合加工的方法，其凸凹模刃口部分尺寸计算如下。以凹模为基准，凹模磨损后，刃口尺寸都大，属于A类尺寸。凹模磨损后，刃口尺寸都小，属于B类尺寸凹模磨损后，刃口尺寸不变，属于C类尺寸。零件未注公差的尺寸按IT12级。落料件尺寸如图3.2所示图3.2落料件尺寸A类刃口尺寸计算公式： （3.7）当0.5时，x=0.5；当0.5时，x=0.75。因此取x=0.75，1=0.46 2=0.35零件尺寸242.85mm凹模尺寸：=（mm）零件尺寸80mm凹模尺寸：=（mm）零件尺寸28.05mm凹模尺寸：=（mm）零件尺寸80mm凹模尺寸：=（mm）B类刃口尺寸计算公式：

20、（3.8）零件尺寸116.85mm凹模尺寸：=0.35=（mm）C类刃口尺寸计算公式： （3.9）零件尺寸12.46mm凹模尺寸：=0.18=12.600.02（mm）落料凸模的基本尺寸与凹模一样，分别是242.40mm、92.20mm、117.2mm、12.60mm。查冷冲压功能工艺设计表4-6，得最小间隙为，最大间隙为，但不必标注公差，只需注明：以0.25-0.36mm双面间隙与落料凹模配作。（2）冲孔凸、凹模刃口尺寸冲孔件的公差等级取IT12级，x=0.75。因为冲孔全部为矩形孔，故其尺寸全部属于B类尺寸，对于矩形形孔的凸模和凹模采用配作加工，以凸模为基准，凸模基本尺寸取冲孔尺寸公差围较

21、大的尺寸，凹模基本尺寸等于凸模基本尺寸加上最小间隙。B类刃口尺寸计算公式3.9：零件尺寸40mm凸模尺寸：=0.25=（mm）零件尺寸24mm凸模尺寸：=0.21=（mm）3.2 落料冲孔复合模具主要零部件设计计算模具的工作零件、定位零件、压料和卸料零件、导向零件、连接和紧固零件、弹簧、橡胶等首先要按冷冲模国家标准选用，若无标准，可先选用再进行设计。对于小而长的重头，壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。设计计算确定了凹模的结构尺寸后，可根据凹模周界选用模架。模架的闭合高度、轮廓大小、压力中心应用选用设备相适应。3.2.1 凸模、凹模、凸凹模的设计计算（1）落料凹模计算凹模采用整体凹模，各种冲裁

22、的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。确定模具厚度的经验公式为： H=Kb （3.10）其中：K系数值，由板料厚度的影响；b 冲裁件的最大外形尺寸；按照上式计算后，选取的H值不应小于8mm;表3.2 系数值Kb/mm材料厚度t/mm1336501001002002000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.600.300.450.220.300.150.22查表3.2得：K=0.120.18 H=（0.120.18）242.85

23、 =29.143.7（mm）取H=35mm确定模具壁厚的经验公式为： C=(1.52)H （3.11）C =（1.52）35 =4560（mm）取C=50mm凹模长度的确定公式为： L=b+2C （3.12）L =242.85+245 =332.85（mm）凹模宽度的为： B=92.45+245 =180.45（mm）凹模轮廓尺寸为400mm250mm35mm。凹模材料选用Cr12，热处理6064HRC。利用销钉和螺钉固定在上模座上。（2）凸模的设计冲40mm24mm的矩形孔凸模，加工成台阶式结构。为改善凸模的强度和钢度，在中间价一个过渡段。固定方式凸模可以台肩与固定板固定，凸模与凸模固定板的

24、配合部分，才采用过渡配合H7/m6。凸模长度的计算：H1+H2+H3Y （3.13）H1凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.835=29mm(标准为40mm)H2凹模厚度； H2=35mmH3推件板、推板与推板活动距离; H3=3540+35+35=110（mm）（3）凸凹模的设计凸凹模的、外缘均为刃口，、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。查表3.2得：K=0.350.5凸凹模厚度代入公式3.10得：H=（0.120.180.350.5）40=1420（mm）取H=15mm模具壁厚代入公式3.11得：C=(1.52)H=（1.52）15 =22.5

25、30（mm）凹模壁厚取C=20mm凹模长度代入公式3.12得：L=b+2C=40+220=80（mm）凹模宽度为：B=24+220 =64（mm）此工件的凸凹模的壁厚满足最小壁厚的要求，所以设计满足强度要求。其固定方式可做成台阶型与固定板按过渡配合H7/m6，通过螺钉和销钉将固定板固定到下模座上。材料选用Cr12，热处理6064HRC。3.2.2 固定板、垫板与推件装置的设计计算（1）凸模固定板或凸凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸是一致的400mm250mm，材料选用45号钢制造。凸模固定板的厚度根据经验公式 Ht =(0.60.8)Ha (3.14)Ht =(0.60.8)35此处取30mm。

26、（2）垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递压力，以降低模座所受单位压力，保护模座以免被凸模端面压陷影响正常工作。外形尺寸与凸、凹模固定板一样，材料45号钢热处理后HRC43-48.厚度：H垫=9mm（3）推杆的长度推件装置的推力，可以利用压力机上的打杆在打杆横梁作用下得到. 推件器要在能保证平稳推下制件的前提下，受力点尽量少些，为使推件力均匀分布，推件要均匀分布，长度一致。因此，在复合模中选用了一根推杆作用于推件板使得零件推出。 （3.15） =80+55+9+35+40=219（mm）式中 H推板活动高度推出状态下，推杆在上模座长度，=50mm；压力机结构尺寸，=70mm； C 考虑各种误差而

27、附加常数，取1015mm所以 3.2.3 卸料板的设计计算卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对孔凸模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸一样，卸料板的厚度按表3.3选择，卸料板厚度为16mm。卸料板与2个凸模的间隙以在凸模设计中确定了为1mm。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度4045HRC。弹压卸料板上开孔大小，即卸料孔每侧与凸模保持间隙C=0.10.2t,t为材料厚度。为保证装配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺钉的长度L与孔深H都必须保持一致，相差不超过0.02mm.表3.3 固定卸料板厚度冲件厚度t/mm卸料板的宽度2000.866810120.81.568101

28、2141.538101214163.2.4 弹性元件的设计计算此复合模具性元件采用的是橡胶，橡胶主要是黑色橡胶和聚氨酯橡胶。橡胶的压缩量一般不能超过橡胶自由高度飞的30%，否则橡胶会过早的失去弹性。（1）橡胶的自由高度根据公式 （3.15）=1924（mm）式中H自橡胶自由高度，mmh橡胶压缩量，mm取24mm（2）橡胶的横截面积与尺寸F=Ap=25471.5（mm2） （3.16）式中 F橡胶压力，可取等于或大于卸料力，N； A橡胶横截面积，mm2； p与橡皮压缩量有关的单位压力，MPa，查冷冲压模具设计得P=1.O6Pa。初选矩形橡胶的宽度径为30mm，则橡皮的长度 L= = =850（m

29、m）3.2.5 定位零件的设计计算定位零件采用弹性活动当料销定位。采用弹性活动当料销制造简单、使用方便。弹性活动挡料销由扭簧连接固定在卸料板上，挡料销的位置应保证导正销在导正条料过程中条料活动的可能，弹性活动挡料销的位置可以由搭边值确定。3.2.5 模座的选择座的外形尺寸模座的的尺寸L/mmB/mm为400mm250mm。模座的厚度应为凹模厚度的1.52倍，上模座的厚度为55，上垫板厚度取9，固定板厚度取35，下模座的厚度为70mm。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。3.2.6 复合模闭合高度的设计计算冲模闭合高度是指模具在

30、最低的工作位置时，下模座的底平面至上模座的顶平面之间的距离（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。即： = +H =55+9+105+75+9+703 =320（mm）式中上模座的厚度，mm；上垫板的厚度，mm；凸模的长度，mm；凸凹模的长度，mm；下垫板的厚度，mm；下模座的厚度，mm；H 凸模深入凹模的深度，mm；3.2.7压力机的选择 前面由冲压力初选1000KN压力机，可是通过模具零件设计计算结果和绘制草图得知，模具的闭合高度为320mm而初选压力机的最小闭合高度为335mm，不能满足所设计的模具要求，所以模具压力机安装时必须加垫

31、板，垫板的按下是选取5+105+104203205335320+109525取=30mm，前面设计的垫板应分别增加15mm即垫板厚度为24mm。3.2.8模柄、导柱、导套的选用的选择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=80mm，D=110mm。根据冲压模具标准件表，选择标准的导柱、导套，在选用标准时，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。导柱

32、与导套之间采用H7/h6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳淬硬5660HRC。导柱的直径、长度，按标准选取。导柱：d/mmL/mm分别为45290，50290；导套：d/mmL/mmDmm分别为4511060, 50110653.2.9 落料冲孔复合模的结构简图根据以上的分析与计算，设计出最终的落料弯曲复合模具，如图3-2图3.3 落料冲孔复合模4 挡板弯曲模具的设计挡板弯曲模具设计中由于弯曲件两直边长度相差较大，所以本套模具采用L形弯曲。L形弯曲以弯曲件较大的一边压紧在凸模和压料板之间，而另一边沿凹模圆角向上滑动弯起到下止点可进行校正弯曲，该套模具弯曲时将产生一定的侧向分力，

33、模具中的挡板起到抵消侧向力的作用。挡块的高度应略高于凹模的高度，并嵌入底座。本套模具结构简单，容易制造，结构简图如图4.1所示。图4.1 挡板弯曲模具简图其中1凸模 2定位板 3凹模 4下模座 5挡块 6压料板4.1挡板弯曲模具的成型特点本套模具采用顺装式弯曲，并通过压料板来压紧工件。此工作时将毛坯放到弯曲凹模上定位，上模下降，压料板将工件压住，然后凸模对工件进行弯曲。弯曲结束时上模回升，并由压料板把工件从凹模中推出，完成一次弯曲。4.2挡板弯曲模具的结构分析弯曲是将板料弯成一定形状和角度的零件的成形方法，是板料冲压中常见的加工工序之一。在生产中，弯曲件的种类繁多，结构形状各异。弯曲成形主要问

34、题是回弹和弯曲半径。因此在满足使用要求的前提下，应充分考虑弯曲成形的工艺特点，是零件具有尽可能好的工艺性。这样不仅可以简化弯曲成形工艺和模具设计，而且可以提高零件的成形质量15。， 由于弯曲件竖边无法受到校正，因此工件会存在回弹现象。为了克服回弹，如图4.1中的凸、凹模为带有校正角度的L弯曲模，由于压弯时工件倾斜了一定的角度，下压的校正力可以用于先弯曲的竖边，从而减小了回弹。倾斜角取510。此弯曲模具的模柄和上模板可做成整体式，便于加工。5侧翼弯曲的模具设计此工序为典型的U形弯曲，采用简单U形弯曲模结构，这种弯曲模具结构简单，使用方便，制造容易，符合大批量的要求。工作时将毛坯放到弯曲模上通过定

35、位板定位，上模下行，凸模与顶板将板料加紧，然后凸模与凹模对板料进行弯曲。弯曲结束后顶板可将弯曲件顶出凹模。5.1 弯曲模具的工艺计算5.1.1弯曲件展开长度的计算(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。通过前面第二章冲压件毛坯尺寸的计算，可以得出此弯曲件展开的尺寸如图3-2所示。5.1.2 弯曲件回弹值的确定（1）确定回弹值此工件的r/t=2.0/2=15

36、，所以属于大变形程度，大变形程度，弯曲半径回弹小，不必计算，只计算凸模角度因此回弹值按以下计算：该工序的弯曲为弯曲角等于90度角的U形弯曲，因此：为时，查冲压成型工艺与模具设计表4-3：。（2） 工件回弹问题的解决当工件要求精度不高或校正弯曲时，生产中常采取调整凸凹模间隙的方法解决工件回弹问题，此工件采用修整凸模的方法。5.1.3 弯曲件最小弯曲半径的确定弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半径过小，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。因此，弯曲工艺受到最小弯曲半径的限制。工件上的弯曲半径无特殊要求时，应尽量取大一些，不要小于最小弯曲半径值，最小弯曲半径值根据

37、表3-21查取。依此，设计中的弯曲半径大于0.5 t。5.1.4 弯曲力的计算弯曲力是工艺计算和压力机选择以与模具设计的重要依据。由于受材料的性能、工件形状尺寸、板料厚度、弯曲方式等因素的影响，理论分析的方法很难达到精确计算。在生产实际中，通常根据板料的机械性能以与厚度、宽度，按照经验公式进行计算，以便选着压力机。自由弯曲时的弯曲力对于U形 F= （5.1）式中 L形的弯曲力FU形件在冲压行程结束时，不经受校正时的的自由弯曲力(N)；b弯曲件的宽度(mm)；t弯曲件的厚度(mm)；r弯曲件的弯曲半径(mm)；材料的抗拉强度(MPa)；安全系数，取=1.3。F=30.58（KN）（2）顶件力由公

38、式 F=(0.30.8)F， (5.2)取F顶=0.630.58=18.3(KN)（3）校正弯曲的弯曲力计算校正弯曲的弯曲力按式（4-2）计算：F校=qA (5.3)式中：F校校校正力（N）； q 单位校正力（Mpa）,见冷冲压与模具设计q=100 Mpa； A工件被校正部分的投影面积，A=716.8。F校=716.8100=71.6(KN)（4）本装置采用校正弯曲 弯曲力最大是在压力机工作到达下死点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力，而在弯曲过程中二者又不是同时存在，因此，只计算校正力。与F总= F校=71.6(KN)（4）初选压力机在初步选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度与力学性能、波

39、动等因素，因此所选压力机的公称压力要大于冲压力的总和。 即 （1.52） 又 =71.6(KN) 因此初步选择压力机的型号为J2316开式双柱可倾压力机，公称压力为160KN，最大封闭高度为205mm，最小封闭高度为160mm。模柄尺寸（直径深度）为40mm60mm,那么，设计时模柄的尺寸要与模柄孔尺寸一致。5.1.5 弯曲模尺工作部分尺寸的计算（1）凸模圆角半径弯曲件凸模圆角半径等于或略小于工件侧的圆角半径r，但不能小于材料允许的最小弯曲半径。取弯曲凸模的U形弯曲部分圆角半径为r=2mm。（2）凹模圆角半径凹模入口处圆角半径得小对弯曲力与弯曲件的质量都有影响，过小的圆角半径会使弯矩的弯曲力臂

40、减小，毛坯沿凹模圆角滑入时得阻力增大，弯曲力增加，并易使工件表面擦伤甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致，否则弯曲时毛坯可能会发生偏移。凹模圆角半径r一般按材料厚度t来选取。t4mm r= 2t。该工件厚度t=2mm，故凹模圆角半径r取3t，因此r=6mm。（3）凹模深度凹模工作部分的深度将决定料板得进模深度，同时也影响到弯曲件平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。一般情况下U形弯曲模凹模工作部分深度可查相关设计资料即能满足弯曲件的要求。此弯曲件直边高度为80mm，板厚2mm，查冷冲压成形工艺与模具设计表5-10得：凹模工作部分深度。（4）凸凹模间隙对于U形件弯曲，必须合理确定凸凹模之间的

41、间隙，间隙过大则回弹大，工件的形状误差和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度变薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具寿命。弯曲U形工件时，凸凹模间隙值根据下式计算 (5-4)式中 Z/2弯曲凸凹模单边间隙；材料厚度(mm)；材料厚度正偏差，此处取0；系数，查表3-211 此处取。所以此间隙值为 =2.14mm（5）凸、凹模横向尺寸与公差确定U形件弯曲凸、凹模横向尺寸与公差的原则是，工件标注外形尺寸时应以凹模为基准，间隙取在凸模上。工件标注形尺寸时应以凸模为基准，间隙取在凹模上。此工件标注外形尺寸，因此在设计凸凹模时应以凹模为设计基准，间隙取在凸模上。凹模横向尺寸 (mm) (5-7) =

42、=凸模横向尺寸 (mm) (5-8) = =以上各式中 凸、凹模横向尺寸，mm；Z双边间隙，mm；弯曲件的尺寸公差，mm，尺寸80分别按IT12级选取，故=0.35 ，凸、凹模的制作公差，一般按照IT7IT9选取。5.2 弯曲模具的主要零部件设计5.2.1弯曲凸凹模的设计（1）凸模的设计该工件的断面是矩形，为防止弯曲成形后工件加紧凸模，可以将土木设计成阶梯型，如图5.1所示，此设计既能保证弯曲精度，又便于工件卸料。图5.1 凸凹模具简图（2）凹模的设计由于该该工件并不是严格的对称件，在挡板位置既需要对功能工件定位，又要考虑弯曲过程中挡板不被凹模挡住，因此，将凹模设计成箱块拼装结构并通过螺纹连接

43、定位。凹模高度H=式中凹模深度，=30mm；顶板厚度，=13mm；h压缩余量，h=15；H=82mm5.2.2固定板、垫板的设计计算（1）固定板的作用是将凸模或凹模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板与凸模之间通过螺栓和销钉固定。凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸保持一致为315mm20055mm，材料选用45号钢制造。（2）垫板的设计外形尺寸与凸固定板一样，材料45号钢热处理后HRC43-48.厚度：H垫=8mm5.2.3定位元件的设计定位零件的作用，是毛坯在精冲在确定正确的位置，从而保证冲出合格的制件。在本套弯曲模设计中，通过定位板来定位工件横向位置，在凹模的相应位置留出空间，同时满足

44、冲件要求，而且经济性好，因此选用定位板。5.2.4弹性元件的设计计算此复合模具性元件采用的是橡胶，橡胶主要是黑色橡胶和聚氨酯橡胶。橡胶的压缩量一般不能超过橡胶自由高度飞的30%，否则橡胶会过早的失去弹性。（1）橡胶的自由高度根据公式=116140式中 H自橡胶自由高度，mmh橡胶压缩量，mm取120mm（2）橡胶的横截面积与尺寸F=Ap =150式中 D橡胶外圆直径，mm； d橡胶固定螺钉直径，mm； 即 初选矩形橡胶的直径径为1505.2.5 复合模闭合高度的设计计算冲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顶平面之间的距离（不含模柄高度）。即： = +-H =35+2

45、5+82+55+8+55-38 =212mm式中上模座的厚度，mm；凸模的长度，mm；凹模的长度，mm；下垫板的厚度，mm；下模座的厚度，mm；H冲方孔凸模深入凹模的深度，H =35mm；由前面冲压力初选160KN压力机，通过模具零件设计计算结果和绘制草图得知，模具的闭合高度为212mm而初选压力机的最大闭合高度为205mm，不能满足所设计的模具要求，所以重新选择模具压力机JH23-25。最大闭合高度为260，最小闭合高度为205mm。由设计出的闭合高度=212m满足： 5+10其中 压力机最大闭合高度，=270mm；压力机最小闭合高度，=195mm；即所设计的闭合高度符合要求。5.2.6模座

46、，模柄，导柱导套的选择（1）模座的选择模座的的尺寸L/mmB/mm为315mm200mm。模座的厚度应为凹模厚度的1.52倍，上模座的厚度为45，固定板厚度取30，下模座的厚度为55mm。模座材料可选用A3,A5结构钢，考虑到降低模具设计成本选用铸铁HT200。（2）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，选标准的模柄d=40mm，L=60mm。（3）导柱的直径、长度，按标准选取：导柱：d/mmL/mm分别为35290；导套：d/mmL/mmDmm分别为3511545；5.2.7侧翼弯曲模的结构简图根据以上的分析与计算，设计出最终的侧翼弯曲模具简图，如图5.2图5.2 侧翼弯

47、曲模具6 冲底孔模具设计6.1 冲孔模的冲压工艺计算6.1.1 冲压力的计算（1）计算冲孔冲裁力通过制图软件计算得=2B+2d mm =220+212 mm=155.36mm由公式3.2可知， = 155.362 420 =130.5KN（2）计算卸料力有公式3.3可知， = 0.05546.24 =6.3KN（3） 计算冲压力总和由于本套模具是倒装式复合形式，采用弹性卸料装置和下出料方式=130.5+6.52=137.02（KN）6.1.2初选压力机选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度与力学性能、波动等因素，因此所选压力机的公称压力要大于冲压力的总和。 即 因为 =137.02KN 因此初

48、步选择压力机的型号为J2316F开式双柱可倾压力机，公称压力为160KN，最大封闭高度为205mm，最小封闭高度为160mm。模柄尺寸（直径深度）为40mm60mm,那么，设计时模柄的尺寸要与模柄孔尺寸一致。6.1.3 压力中心的计算由于被加工工件为对称件，所以模具的压力中心位于工件弯曲位置的中心6.1.4复合模具刃口尺寸的计算（1）冲孔凸、凹模刃口尺寸冲孔时应以凸模的尺寸为基准。凸模的基本尺寸取冲孔尺寸围的较大尺寸。凹模的基本尺寸则是用凸模的基本尺寸加上最小合理间隙。查冷冲压成型工艺与模具设计表4-6，得最小间隙为，最大间隙为。得-=0.36-0.25 =0.11 mm公差等级取IT12级，

49、x=0.75冲12圆孔凸凹模设计查冷冲压成型工艺与模具设计表4-15查得凸、凹模的制造公差：；+=0.02+0.02=0.040.11所以能满足分别加工时+-的要求。零件尺寸12mm凸凹模尺寸：=0.18先确定凸模刃口尺寸，查文献6表2-11得：x=0.75，按（4-3）式计算：（6.1）则：（mm）凹模刃口尺寸，按（4-4）式计算： （6.2）则：（mm）冲12mm12mm方孔凸、凹模尺寸计算冲孔全部为方形孔，其尺寸全部属于B类尺寸，对于矩形形孔的凸模和凹模采用配作加工，以凸模为基准，凸模基本尺寸取冲孔尺寸公差围较大的尺寸，凹模基本尺寸等于凸模基本尺寸加上最小间隙。B类刃口尺寸计算公式： （

50、6.3）零件尺寸12mm凸模尺寸：=0.25=（mm）落料凸模的基本尺寸与凹模一样，分别是12mm、20mm。查表2-3-35，得最小间隙为，最大间隙为但不必标注公差，只需注明：以0.25-0.36mm双面间隙与落料凹模配作。6.2冲孔模具主要零部件设计计算模具的工作零件、定位零件、压料和卸料零件、导向零件、连接和紧固零件、弹簧、橡胶等要首先按冷冲模国家标准选用，若无标准，可先选用再进行设计。对于小而长的重头，壁厚较薄的凹模等还需要进行强度校核。6.2.1 凸模、凹模的设计计算（1）冲孔凹模计算凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，要依据计算压力中心的

51、数据，将压力中心与模柄中心重合。 圆孔凹模由表3.2得， K=0.350.50凹模高度计算公式3.10得： H=（0.350.50）12 =4.26取H=5mm凹模的模具壁厚公式3.11得： C=(1.52)H =（1.52）35 =7.510mm凹模壁厚取C=8mm凹模直径的确定公式为： D=b+2C =12+28 =28mm对于方孔凹模高度H=8；凹模厚度C=12，凹模长度L=44凹模的外形尺寸将方孔与圆孔作为整体式，凹模长L=86 mm；凹模宽B=80 mm；初步有了凹模的外形尺寸LBh=868012 mm。由于考虑到加工件的定位，在凹模一侧加工出一个类似矩形凸台用于固定工件。凹模轮廓尺

52、寸为88mm80mm18mm。凹模材料选用Cr12，热处理6064HRC。利用销钉和螺钉固定在上模座上。（2）凸模的设计冲孔凸模，加工成台阶式结构。为改善凸模的强度和钢度，在中间价一个过渡段。固定方式凸模可以台肩与固定板固定，凸模与凸模固定板的配合部分，才采用过渡配合。由于三个凸模横向排列，彼此间距稍稍近，可以采用阶梯形布置如图6.1所示，还能避免小直径凸模由于承受材料流动的挤压力而产生折断或倾斜现象。图6.1 阶梯形凸模布置图凸模间的高度差h取决于材料厚度，如：t3，h=tt3，h=0.5t当t=2时，h=2冲方孔凸模长度的计算H1+H2+H3H1凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.81

53、2=9.6mm(标准为15mm)H2卸料板厚; H2=8H碟型弹簧厚度; H3=2115+21+8=34mm冲圆孔凸模长度的计算h= 342=226.2.2 固定板、垫板的设计计算（1）凸模固定板或凸凹模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上是一致的150mm80mm，材料选用45号钢制造。凸模固定板的厚度：根据经验公式3.14de Ht=(0.60.8)Ha=(0.60.8)12 此处取15mm。（2）垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递压力，以降低模座所受单位压力，保护模座以免被凸模端面压陷影响正常工作。对于凸模采用过度配合方式的，加垫板有利于凸模的定位。外形尺寸与凸、凹模固定板一样，材料45号钢

54、热处理后HRC43-48.厚度：H垫=8mm6.2.3 卸料板的设计计算卸料板既有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对孔凸模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸一样，卸料板的厚度按表3.3选择，卸料板厚度为8mm。卸料板与2个凸模的间隙以在凸模设计中确定了为1mm。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度4045HRC。采用下卸料，防止废料卡在凸模上6.2.4 弹性元件的设计计算蝶形弹簧具有变形量小、承受负荷大和结构紧凑等优点。弹簧的选择原则如下：（1）根据总的卸料力，以与模具总体结构估计拟用蝶形弹簧4列，计算每个弹簧所承受的负载。即 （6.4）= 1575（N）（2）根据初选取蝶形弹簧D=

55、18mm，H=1.4mm，最大压缩量0.4许用负荷1600N。6.2.5 模座的设计计算模座的的尺寸L/mmB/mm为160mm100mm。模座的厚度应为凹模厚度的1.52倍，上模座的厚度为35，上垫板厚度取8，固定板厚度取15，下模座的厚度为40mm。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。6.2.6 复合模闭合高度的设计计算冲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。即： = +-H =40+8+

56、54+52+30+50-7 =227（mm）式中上模座的厚度，mm；上垫板的厚度，mm；凸模的长度，mm；凹模的长度，mm；下垫板的厚度，mm；下模座的厚度，mm；H冲方孔凸模深入凹模的深度，mm；前面由冲压力初选250KN压力机，可是通过模具零件设计计算结果和绘制草图得知，模具的闭合高度为260mm而初选压力机的最小闭合高度为205mm，不能满足所设计的模具要求，所以模具压力机安装时必须加垫板。由设计出的闭合高度=227mm满足： 5+10其中 压力机最大闭合高度，=260mm；压力机最小闭合高度，=195mm；即所涉与的闭合高度符合要求。6.2.7模柄、导柱、导套的选用的选择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=40mm，L=60mm。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。导柱与导套之间采用H7/h6的间隙配合，导柱与导套均采用20钢，热处理硬度渗碳淬硬5660HRC。导柱的直径、长度