汽车覆盖件冲压模具设计

目录1Key：；Die；第章.31.2确定冲裁工艺方.1.3模具结构形式的确.第章52.1毛坯尺寸的计.2.2回弹量的计算及弯曲参数的选.2.3排样、步距的确.步2.4材料利用率的计.第章...........................................................................................83.1冲裁部分冲压力的计.切断时冲裁力的计.冲孔时冲裁力的计.卸料力、推件力的计.3.2弯曲部分冲压力的计.弯曲力的计.顶件力的计.第章.............................................................................11第章135.1冲裁隙.间隙对尺寸精度及模具寿命的影.合理间隙值的确定原.合理间隙值的确.

5.2冲裁模刃口尺寸的计.凸、凹模刃口尺寸计算原.冲裁凸、凹模刃口尺寸计.5.3弯曲刃口尺寸的计.凸、凹模圆角半径的确.凹模深度的确.第章.........................................................................................

汽车覆盖件冲压模设摘要：本次设计是从汽车覆盖件模板支架的工艺性分析开始，根据工艺要求来确定设计的基本思路。在分析冲压变形过程及冲压件质量影响因素的基础上，经过方案比较，选择级进冲模作为该模具工艺生产方案。然后设计模具的工作部分，即凸、凹模的设计。包括冲压工艺计算、工艺方案制订和冲模设计以及典型零件的工艺分析。设计中涉及冲压变形过程分析、冲压件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲压力与压力中心计算、冲压工艺性分析与工艺方案制定、冲压典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲模设计方法与步骤等。根据模具的装配原则，完成模具的装配，装配模具试冲通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给予纠正，并对模具进行适当的调整和修理，本冲压模设计完全能生产出合格的零件。关键词：车覆盖件

冲压模PunchingDieforAccessory

：Atpresent,theDieisspeciallythestampingDiePlayinganimportantroleinindustries.ThisstartsfromAnalysisofPartsanddeterminesthedesignProcesstheofofdeformationintheprocessfactorsaffectingthequalitystampingpartsAftercomparedtheascraftprogramme，theworkparts，thatconvexmoldandtheconcavedesign.Includingprocesscalculation,craftthediesdesignasastypicalcomponentsanalysis.IninvolvesthedeformationtheStampingqualityandtheidentified,cuttingedgecomputationprincipleDesign,forcetheofcomputation,stampingProcessformulates,thestampingtypicalpartsstandardtheon.Thendieprinciplecompletedietrydiscoverthemanufactureandfindoutthereasontorectifycarryonsuitablerepairtodie.presstoolcanquitelyqualiticationKeywords：BrakeBending；Die；

在现代化工业生产中，几乎一半以上的工业产品需要使用模具加工，许多新产品的开发在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、冶金、船舶、轻工、电子、航空、航天等行业尤为突出，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。而且，利用模具生产产品具有生产效率高、质量好、节约能源和原材料、成本低等一系列优点，体现了现代先进制造技术优质、高效、低耗、清洁和可持续发展的思想，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，在全球化市场的形成和市场竞争日趋激烈的今天，怎样快速、高质量地设计、制造出模具，使所生产的产品质量高、成本低、上市快，已成为赢得竞争的重要因素。冲压模具--在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。本设计设计一套弯曲、冲孔冲压模具，在提高冲压件的质量，工件的精度的同时，使生产效率也成倍提高。例如原来由两副模具分别完成的弯曲、冲孔工序，若使用弯曲、冲孔复合模时，则可由一副模具在一次冲压行程中完成，生产效率提高一倍。若原来由三副单工序模完成的弯曲、冲孔冲压工序，在采用了三合一级进模后，生产效率可提高三倍。而且还节省了人力、电力和工序间的搬运工作。提高冲压件的质量。在级进模具中几道冲压工序是在同一时间上完成的，无需重新定位，因此在完成几道冲压工序过程中冲压件的定位基准不动，从而使冲压工件的位置精度得到提高。另外，对于那些尺寸较小的冲压工件或形状比较复杂而重新定位有比较困难的冲压工件，采用级进模就可避免重新定位的困难及在重新定位时产生的误差。对模具制造精度要求较高。由于级进模要在一副模具中完成几道冲压工序，因此模具结构一般要比单工序模复杂，而且各零部件在动作时要求相互不干涉、准确可靠。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，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。第章

1.1设计方案根据设计任务书可知本次设计的零件如图所示。生产批量：大批量主要设计参数：材料：料厚图1.1零图工件结构形状：制件需要进行冲孔、翻边、落料、弯曲四道基本工序。结论：该制件可以进行冲裁制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证模具的复杂程度和模具的寿命。1.2确根据制件的形状确定其有冲孔、翻边、落料、弯曲四道基本工序，此工件材料钢为中等硬度钢，冲裁性能良好适合冲裁。工件结构中等复杂，满足冲裁的加工要求，孔与

孔、孔与工件边缘之间的距离大于。工件无较高的精度要求，冲裁分按IT12级弯曲和翻边按IT14级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。(1)方案种类该工件包括冲孔、翻边、落料、弯曲四道基本工序，可以有以下工艺方案方案一：先冲孔落料，后弯曲翻边。采用两套复合模生产。方案二：先冲孔，后落料、弯曲、翻边。采用级进模生产。(2)方案的比较

各方案的特点及比较如下方案一：模具结构相对简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，操作也不安全，劳动强度大，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，那以满足生产需要。故而不选用此方案。方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。其模具结构相对复杂，但在加工过程中只需一次定位便可完成加工，提高了加工精度。适合于大批量生产，同时在生产效率上也提高很多。(3)方案的确定

根据上述分析，可以选用方案(2)对其进行冲压模具设计1.3模考虑到工件冲压工序的安排，先冲孔后落料弯曲再翻边，将弯曲凹模和冲裁凸模做成一体，翻边凸模和弯曲凸模做成一体以减少模具工位的安排，更节省了模具材料，减小了模具轮廓尺寸，分析该工件成形后，取出的方便性，工件留在下模座加装一块推板，冲裁结束后推板推出工件即可。第章模

rrrr2.1毛坯尺寸此工件采用U形弯曲，弯曲件毛坯尺寸计算按弯曲中性层不变的原则进行。在此取工件的中性层来计算其等效长度，由经验公式可得：式中

L(r)a,,c——为工件图中尺寸——零件的弯曲半径；t——材料的厚度；——为中性层的位移系数。(冲压模具课程设计[2]表，3-8)

因为0.67,故x0.73,crt所以：L0.73139.16所以工件展开尺L

B为139.1680。如图所示图2.2回由于~，所以在弯曲变形后，弯曲半径变化不大，只有角度的回弹。其t校正性弯曲时的回弹角为，故弯曲不需要进行校核。又因为此工件的厚度为所以根据前人经验可知，当tmm，弯曲件的孔边应有L1.5t，从零件图上分析可知此项条件能够满足20的最小弯曲半径应r~t此设计中r2mm最后还必须确定弯曲的直边高H，因为在弯曲90，必须保证足够

【】【】H=D长的弯曲力臂，其弯曲的直边高度应满足Htmm，很容易从零件图上看出，此项要求也能满足设计条件而不必增加其它的工艺措施了。2.3排样、步排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置布置方法。a.根据工件的形状，确定采用无废料排样的方法不可能做到，能采用有废料样。查表确定搭边值取最小搭边值工件间=2.5侧面a结合工件展开图具体有两种排样方法如图。))图排样图步距在确定了上述的排样方案之后还应当计算材料的送料步距，确定条料的宽度以及计算材料的利用率等。每次冲一个零件（即）的步距为：[2]，其中D为冲压件在送料

bb方向上宽度，；2.4材料利用由工件展开图可知该冲压零件的有效面积为：7758.95工

2考虑到材料有两种排样方式如图所示，现在可分别计算出材料的利用率为：a

工100%总

7758.95

100%7758.95工85.6总

100%两种排样方法材料利用率相近，结合实际板料3000mm，进一步分析如下：第章冲3.1冲依据前人的经验所得出的计算公式进行设计计算。对于平刃口模具冲裁时，其冲裁力为：Lt0

其，即有Lt。取安全系数故由上述分析可得设备上最小b0b冲裁力为:FLt设b

b

式中

L—冲裁件冲裁轮廓周长；t——为材料的厚度；——为材料的抗拉强度。b所以,下面对冲压件的冲裁力的计算时均采用此公式进行计算。切断时冲裁力的计算的普通碳素结构钢的抗拉强度为MPa[1]，在本设计中取其值为：

b

MPa，并将t2代入公式3-1中计算其切断冲裁力为：F0.80.8

N26.88N冲孔时冲裁力的计算在冲孔时，公式中除冲裁的周长L有所变化外，其它参数均不发生变化，因此此步中

自自冲裁的轮廓周长为：故此时冲裁力为：

3.1420FLt

62.8420642.2卸料力、推件力的计算

N卸料力：Fx推件力：Ftt

式中

——为卸料力系数，常0.02~x——为推件力系数，常0.03~t

——为留在凹模洞口内的件数由于本次设计加工的零件形状简单精度要求也不是很高。所以凹模的结构形式如何均n。0.02，[2]，所以计算此二力的大小为：xtF0.02x

3

844NnK42.2tt

1266从减小冲裁力的角度考冲孔和切断两道工序不同时进采用先切断冲孔的方法加,此在计算总的冲裁力时以切断和冲孔中力较大者参与计算,总的冲裁力的大小为：F总2t42.2

43.53.2弯曲部分弯曲力的计算在实际生产中常采用经验公式来进行计算。根据前面对弯曲件冲压的分析可得其自由弯曲力为：KBtFbr

式中

K——为安全因素，在设计中一般1.3；B—为弯曲件的宽度；t——为弯曲件材料的厚度；r

——为弯曲件内弯半径。将各值代入式3-5即可得其自由弯曲力为:

自自0.6KBt2Fbr

0.6

)

2

420

6即有：式中

13104N[2]Ap校——为校正部分的垂直投影面积；—为弯曲件单位面积上的校正力值，可由相关手册查出。

由上面分析冲孔和切断两道工序不同时进所以在计算弯曲力,以冲孔之前的垂直投影面积参与计算。在进行校正弯曲,本设计中有两处弯曲校所零件图分析可计算出第一次弯曲和第二次弯曲时的垂直投影面积分别为：4)1

2(7240mm2

2该冲压件的单位校正压力p的取值范围为MPa~MPa计算其校正压力分别为：

[5],所以可取p故F校1

Ap

NkNF校2

2800N140000NkN由此可以看出校正弯曲力比自由弯曲力大的多，因此在进行压力机的选择时主要以校正压力进行计算，而忽略自由弯曲力。顶件力的计算对于形状简单的弯曲件其顶件力可取自由弯曲力0.1~[5]，在此次设计中0.1。由于两处弯曲时的自由弯曲力是一样，所以根据上述计算可算得在弯曲时这两个力的大小为：Fd

FNyy2自同时通过上述对冲裁力及弯曲力的计算可知，在整个冲压加工过程中，最大力出现在校正弯曲处，而在此过程中为了保证先切断再进行第一次弯曲，所以会出现第二次弯曲与第一次弯曲同时出现。因此在计算压力机的压力时应将两次结合起来计算。即有：F

F校

F

kN而在选择压力机的压力时，由于校正的数值比自由弯曲力、压料力、顶件力大得多，自由弯曲力顶件力及压料力均可忽略不计同时考虑到安全因素可取其系数为1.3，所以在选择压力机时其公称压力必须满足下式条件：FKF机max

286kN根据所算最大冲裁力，初选压力机为：开式、双柱曲柄压力机JA2135。

n0n0n0n0第章模对复杂的冲压件或是多凸模的模具的压力中心进行理论计算的方法。其主要原理为合力对某轴的力矩等于各分力对同一轴的力矩之和，即有：xFxF012yFF012

FnFyn

n

因此可以求得压力中心的坐标为：xxiix1niFFyFyyyiiy2nnFF

在本次设计中，我们通过对冲压件的受力分析易知，冲压件所受的合力即是各分力的代数和。所以将其代入公式可得：

innnniinnnniFxx112FFFnFFyFy2nFFF2

Fxiiiiiiiii

通过对图样的分析可知在上述因素中材料的厚度材料的宽度以及材料的抗拉强度均是不变的，只有其轮廓的周长是变化的，所以在计算中可将公式变换为：00

LLxLx12LL12LyLyLy112nLL1

LiiiiiLyiiii

经分析此冲压件在垂直于送料的方向上是完全对称的所以可将此方向设为y坐标，即有：yy0同时由零件图可知，弯曲及切断时的轮廓长度均等于条料的宽而冲孔的轮廓周长则为圆弧的周长：

62.8因此可将冲压件多个凸模的位置分布及相应的坐标如图所示：

图4.1冲件的压力中心根据上图所示的坐标值并将其代入公式可得：LLxx22LL2

nL

i

LxiLi

i

i(36)364662.8第5工作5.1裁隙冲裁间隙是影响冲裁工序的最重要的工艺参数，它是指冲载的凸模与凹模刃口之间的间隙值，凸模与凹模每一侧的间隙称为单边间()两侧间隙之和称为双边间()。在无特殊说明的情况下，冲裁间隙均指双边间隙(Z)。冲裁间隙的数值等于凹模刃口与凸模刃口尺寸之差，如图5.1所示：

图凸模间隙由图可得：ZA

式中

Z

——冲裁间隙mm；——凹模刃口尺寸mm；A——凸模刃口尺寸mm。T前面已经分析过，模具间隙对冲裁断面质量有非常重要的影响，此外它还对冲裁尺寸精度、模具寿命、冲裁力卸料力和推料力也有较大的影响，因此它是冲裁设计中非常重要的工艺参数。间隙对尺寸精度及模具寿命的影响(1)间隙对尺寸精度的影响当间隙较大时，落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸。当间隙较小时，在冲裁完毕后材料的弹性恢复使落料件的尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。冲裁件的断面锥度也是随着间隙的增大而增大。(2)间隙对模具寿命的影响为提高模具寿命，一般采用较大间隙，若制件精度要求不高，则采用合理大间隙，使2ct到～25%，模具寿命可提高～倍。合理间隙值的确定原则模具设计时应遵守以下原则：(1)当冲裁件尺寸精度要求不高或对断面无特殊要求时，一般采用较大的间隙值。当冲裁件尺寸精度要求较高或对断面质量有较高要求时，则尽量选择较小的间隙值；

(2)确定的模具的间隙值应满足：

min

ZZ

max

；(3)考虑到模具在使用过程中的逐步磨损，新制作模具时宜采用最小间隙值。合理间隙值的确定合理间隙值的确定方法有三种：公式法、经验值法和查表法[2]。在本次设计中采用查表方法来确定冲裁模具间的间隙，由于的要冲裁的零件为一般尺寸精度断面质量要求，其间隙为：ZZ

minmax

[2]5.2冲裁模刃凸、凹模刃口尺寸计算原则(1)落料时，落料件的外尺寸等于凹模的内尺寸；冲孔时，冲孔件的内径尺寸等于凸模的外径尺寸。所以落料模应以凹模为设计基准，然后按间隙确定凸模尺寸；冲孔模应以凸模为设计基准，然后按间隙确定凹模尺寸。(2)凸、凹模应考虑磨损规律。凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模刃口尺寸磨损则使落料尺寸增大。为了提高模具的使用寿命，保证冲裁件的尺寸精度要求，设计落料模时，制造模具凹模的刃口的基本尺寸（即设计尺寸）应趋向于工件的最小极限尺寸；设计冲孔凸模时，其刃口基本尺寸应趋向于工件孔的最大极限尺寸。(3)凸、凹模之间保证合理的间隙值。由上面分析知道，对于落料件，凹模是设计基准，间隙应由减小凸模尺寸来取得；对于冲孔件凸模是设计基准，间隙应以增大凹模尺寸来取得。由于间隙在模具磨损后增大，所以在设计凸、凹模时均取最小合理间隙Z

min

，这样可以保证模具具有一定的使用寿命。在本次设计中零件没有标注尺寸公差，对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的来处理,圆形件一按IT10来处理工件尺寸公差按入体原则标注为单向公差。(4)凸、凹模刃口尺寸的计算要考虑模具制造的特点。冲裁凸、凹模刃口尺寸计算模具刃口尺寸及其公差的计算与加工方法有关基本上可以分为两类是分开加工，另一种则是配合加工，由于配合加工精度较低，故生产中以及本设计中均采用分开加工的方法。采用分开加工必须满足下列条件：

T)020T)020T

max

min

如果其偏差值不符合上述原则时则按下面公式重新计算：

T

0.4(ZZ

maxmax

min

)

由上分析并根据计算原则，可计算凸、凹模工作部分尺寸如下：对于冲孔模：T

dAT

min

)d

min

min

A

对于切断模：DDA

0

A

TA

min

)Dmax

)min

A

式中

、D——分别为切断模凹模、凸模的基本尺寸；Add——分别为冲孔模的凸模、凹模的基本尺寸；TAmax

——切断件的最大极限尺寸；d

min

——冲孔件的最小极限尺寸；—冲裁件的公差。根据前面的分析可得孔的IT10级的公差值为：，切断时的IT14的公差值为切断时360.084冲孔时0

[6]

，故可将冲裁时的极限尺寸标注为：

T

A

——分别为凸模、凹模的制造公差，凸模公差取下偏差，凹模取上偏差。在本设计中，冲裁模一个为切断模，视为落料模，因为切断加工为单边工作，并且查得的公差值应除以2所以其基本尺寸2所以可得模具的制造公差为：2mmT

A

0.030

[2]另一个为冲孔模，其基本尺寸为，所以有：T

A

0.025mm

[2]

0.015T00)0.015T00)

——磨损系数切断时：

，冲孔时

[2]通过资料已查得冲模设计中的合理间隙的最大及最小值，其差值为：Z

max

min

0.360.246mm又因为在冲孔时有：0.025mmT切断时有：0.010.025mm0.114。T所以两处冲裁均满足分别加工时的条件：

min

。故在冲裁时模具尺寸计算为：切断时：DD

0

A0.62)mm00DTA

)min

A

35.44

冲孔时：dd

0

20.084

ddT

min0

A(20.084

0.0250

mm20.33

0.0250

mm在宽度方向上可以根据冲压件的条料宽度选择，此设计中条料宽度为所以在进行模具设计时均选择比条料稍宽一些，此处取其为：45mm5.3弯曲刃口

凸、凹模圆角半径的确定(1)凸模的圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径rt较小时，凸模圆角半径小于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径。若rt小于最小相对弯曲半径，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采取整形工序进行整形。具体来讲为当弯曲件的相对弯曲半rt小于～，且不小rmin

t凸模的圆角半径一般等于弯曲件的圆角半径若弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径rrmin

时，则应可先弯成较大的圆角半径，然后采用整形工序进行整形，以使其油菜花满足弯曲件的圆角要求。当弯曲件的相对弯曲半径较大，精度要求较高时，由于圆角半径的回弹量大，凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正。在此次设计中，通过前面工艺参数的设计计算已知，弯曲件的最小弯曲半径为：rmin

，弯曲件的圆角半径：r，材料厚度为：t2mm。因此根据上述设计原则有：rt28rmin

trrmin

trrmin故可以取凸模的圆角半径为弯曲件的圆角半径即：rr2T虽然设计中的弯曲件具两个弯曲部位，但它们的设计参数均一样，所以在设计其模具时两处也可以采取部分相同的工艺参数，因此两处凸模的圆角半径均取相同值。(2)凹模的圆角半径凹模的圆角半径的大小对弯曲变形力和制件的质量均有较大的影响，同时还关系到凹模厚度的确定。凹模圆角半径过小，会使弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑进时阻力增大，从而增加弯曲力，并使制件表面擦伤甚至出现压痕；凹模圆有过大，则会影响坯料定位的准确性当两边弯曲时凹模两边的圆角要求制造均匀一致若两边的圆角有差异时，毛坯两侧移动的速度不一致，使其发生偏移，在生产中常是根据材料的厚度来选择凹模的圆角半径，因此可得：

t2mm时r～6)tA2r(2～tAt时，则rtA

[5]因此，根据本次弯曲设计的要求可知，材料厚度为tmm，所以应按第二式来选择凹模的圆半径，同时考虑到此设计中第一次弯曲与切断凹模为一个整体，并且刃口间的距离较小，其弯曲凹模圆角也应适当减小，在第二次弯曲时可根据结构的特征选择镶块式凹模，则圆角半径也应适当减小。所以综上考虑可取：r2.5mmmmA对于凹模的圆角半径当然也可以根据相关设计手册来选取，此处不再着进一步说明了。同凸模圆角半径确定原则一样，对两处弯曲的凹模圆角半径均取相同的数值。凹模深度的确定在此部分设计前，可基于本次设计内容，将凸模和凹模的结构尺寸用图5.2来表示以清晰的认识。图弯模结构尺寸凹模工作部分的深度l将决定板料的进模深度，同时也影响弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响当深l过小时若坯件弯曲变形的两直边自由部分长，弯曲件成形后回弹较大，而且直边不平直。若过大，则模具材料消耗较多，而且要求压力机具有较大的行程。只有当直边高度较小、且尺寸精度要求较高时，才需要在弯曲时将直边全部压入凹模。对V形件U形件加工时的凹模的深度值均是根据弯曲时其直边的高度按设计手册的规定来选取，因此对于不同的直边高度就会有不同的凹模深度值。在本次设计中有两处

弯曲，应分别根据其直边高度来选择相应的凹模深度值，以保证弯曲的质量和精度。虽本次设计中为L形工件，但其V形件的另一种弯曲形式，所以在选择凹模深度值时，按V形件的标准来进行选择工件零件图分析可得第一次弯曲时结构示意图如图所示，它的直边高度为：l6，因此凹模深度值为1mm[7]，故此处可取凹模深度值为：lmm01在进行第二次弯曲时其结构示意图如图5.2(b)所示，根据零件图的分析可得它的直边高度为：ltr，同样得凹模深度值为：15～[7]，2故在第二次弯曲时取凹模的深度值为：l1802凸、凹模间隙的确定通过前面弯曲件的分析，我们知道弯曲模之间的间隙是一个十分重要工艺参数，因此应对其进行具体的计算选择。在对弯曲模进行间隙分析时，其间隙也常是指凸、凹模的单边间值，如图5.2(a)示。对于V形件弯曲模由于它有两种形式所以由前面分析知道对第一种形式的V形弯曲模，它的凸、凹之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的，在模具设计时可以不考虑但对于另一种V形弯曲L形也即是本次设计中所示的方式它的间隙不能能由压力机的装模高度来保证，所以根据其形式，可将其视U形件的一部分，因此在进行其模具间隙计算时按U形件的间隙计算方法进行计算。对于U形件弯曲模具设计，凸、凹模之间的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲力均有很大的影响，间隙越大，回弹增大，工件的误差也就越大；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低凹模寿命，因此应当确定合适的间隙值。同时由于设计中所采用的材料为属于黑色金属，故在计算间隙时按以下公式进行计算：c

max

nt

式中

—凸、凹模单边间隙；t

max

——材料厚度的最大值；n——间隙系数，它与弯曲件的弯曲高度和弯曲宽度有关。由于在设计零件图中未标注材料厚度的极限偏差，所以根据前述规定选择其公差为

TTIT14级公差并设其公差值为：按照设计手册对常用钢板的厚度偏差标注为t，所以有t

max

因此式变化为：c(1)max

(5-10)所以对两处弯曲的间隙分别计算得：第一次弯曲：因l40mmt2mmBl2，得n0.111c(1)20.1)2.2mm1第二次弯曲：

[2]，间隙计算得：因l36mm，mmt2mmBl2得n0.072c(1)2.142凸、凹模宽度尺寸与公差

[2]

，其间隙计算得：由于弯曲件尺寸的标注和尺寸的允许偏差不同，所以凸、凹模工作部分的尺寸的计算方法也有所不同。一般原则是：工件标注外形尺寸时则模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上；反之，工件标注内形尺寸时则模具以凸模为基准件，间隙取在凹模上。基准凸、凹模的尺寸及公差则应根据弯曲件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律等因素确定。在本次设计中，由零件图知其标注为外形尺寸标注方法，并且为单向偏差，因此在计算时以凹模为基准进行设计。其计算方法为：LL

0

A

(5-11)Lc)TA

0

[5]

(5-12)式中

L—弯曲件的基本尺寸；L、L——凸、凹模宽度；TA—弯曲件的尺寸偏差；

T

A

——凸、凹模的制造偏差，一般按选用，一般取凸模的精度比凹模的精度高一级。所以根据其直边高度查得凸、凹模的制造公差分别为：第一次弯曲mm；T1A1第二次弯曲

T

A2

。

0.030.030.030T2又因为在未注公差的情况按IT14计算，因此对两次弯曲则有：0.30.62mm12由于在第一次弯曲时，板料很长，因此在进行模具设计时只要保证其直边能能正常加工即可，所以此时凸模的基本尺寸可参照凹模的深l来确定，它与凹模之间的间隙主要01是依靠在模具在装配时的尺寸来保证，故可以取其基本尺寸为：LT1此处凹模与切断为一体，只需考虑单边因素，只要满足其间隙值即可。第二次弯曲时，由于模具只有一边弯曲，另一边为冲裁，所以凸、凹模尺寸计算为：

L

0

A

(72mm0LT2

L

A

)2

(72.5

00.02

70.4

00.02

mm在宽度方向上同冲裁设计一样均取模具宽度为：45mm第章

在前述的设计计算中，我们已经对冲压模具的刃口结构形状、结构尺寸和公差以及间隙进行了设计，此部分主要对模具上各类零件在总体结构上的形状及尺寸进行设计计算。虽然各类冲压模具的复杂程度不同，所含零件各有差异，但根据其作用可归纳为以下几类零件的设计。1工作零件工作零件是直接使被加工材料变形、分离，至成为工件的零件，如凸模、凹模、凸凹模等。2定位零件定位零件是控制条料的送进方向和送料距离，确保条料在冲模中的正确位置，如挡料

销、导正销、导尺、定位销、定位板，导料板、侧压板和侧刃等。3压料、卸料与顶料零件压料卸料与顶料零件包括冲模的卸料板顶出器等卸料与顶料零件在冲压完毕后，将工件或废料从模具中排出，以使下次冲压工序顺利进行。4导向零件导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向，使凸模与凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件品质。如导柱、导套、导筒等。5固定零件固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固定板、垫板、限位器、弹性元件、螺钉、销钉等。这类零件的作用是使上述四类零件联接和固定在一起，构成整体，保证各零件的相互位置，并使冲模能安装在压力机上。6.1模模具的工作零件设计主要是指凸、凹模的总体结构设计以及对其进行强度校核。凸模的总体结构设计在进行此部分设计时，必须注意到在第二次弯曲时，凸模即作弯曲凸模也作冲裁切断时的凸模，同时还是冲孔时的凹模。故此时的模具为凸凹模，它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚取冲裁件的尺寸，它不像一般的凹模那样可以将外缘轮廓尺寸扩大，从强度考虑，壁厚受最小值的限制。此设计中凸凹模采取正装的方式，其内腔不积存废料，胀力小同时冲压件选材为Q235属于黑色金属所以其最小厚度应为工件厚度的1.5倍同时不能小。故由此可算得凸凹模的最小壁厚为：a

min

t所以根据前面对冲裁及弯曲模刃口尺寸的计算结果可算出凸凹模的左右壁厚为：a20.33226.017mm右

mina70.39536.18224.048mm左

min因此凸凹模设计满足最小壁厚条件。1凸模的结构设计从所要加工的制件的形状上分析，该设计中的凸模既有圆形刃口凸模也有矩形刃口凸模。(1)对于圆形凸模按照国家标准2863.1~3-81规定的模的标准结构形状如所

示：图6.1圆凸模的结构与尺寸规

在上图a所示的凸为较大直径的凸模，图b)所示较小直径的凸模，这两种凸模适合于冲裁力和卸料力较大的场合。图c)所示为快换式小凸模，它的维修很方便。前两种为台价式凸模，其装配修磨方便，强度和刚性较好，工作部分的尺寸由计算而来。与凸模固定板按过渡配合(m6)，最大直径部分的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。通过上述分析，冲孔凸模可选择图(a)所示的结构形式。模具的结构常分为整体式和镶块式两种。如果采用整体式结构，将会给加工或热处理带来困难，而且当发生局部损坏时，就会造成整个凸、凹模的报废。而采用镶块结构则会避免上述缺点，节约了模具钢，刃口尺寸和冲压间隙容易得到控制和调整，寿命较长；便于维修与更换已损坏或过度磨损的部分，延长模具总寿命，降低模具成本。因此，考虑综上因素考虑，第二次弯曲时的凹模选择镶块式凹模。(2)对于矩形凸模在实际生产中也是应用比较广泛的，此种凸模也可以采用台阶式，如图6.2所示：

(a)

(b)图矩台阶式凸模当采用此种结构时，其固定部分应尽可能简化成简单、规则形状的几何截面，大多为圆形或矩形，因为此时凸模固定板上的型孔为标准尺寸孔，加工较为容易。当采用圆形截面时，一定要在固定端配合处加止动销，而矩形截面就不需要了。所以基于凸模的结构形状我们选择以矩形截面作为固定部分，也采用台阶式凸模。2凸凹模宽度及长度的确定由冲压件结构可知道，在凸模固定板上要安装安装两个凸模，因此为了避免冲压力的最大值不同时出现，应将凸模设计成不同高度，采用凸模工作端面呈台阶式布置，以降低总的冲压力。同时从冲压件的零件图我们可知，第二次弯曲时的凸模必须比第一次弯曲时的凸模长。所以我们先对凸凹复合模进行结构尺寸设计，如图所示：

图6.3凸模结构示意图(1)宽度尺寸的确定通过前面的设计计算已知，凸模的最大刃口尺寸为：LT2

mm在切断时有：D36.182T由于第一次弯曲后的直边高度为10全距离可取～选择。所以为了保证不让其与凸模发生干涉，则凸模的最小尺寸处应与弯曲件的端面保持适当的距离，即必须满足如下条件：LT2

D13T1所以可推导出：2(LD13)1T2T故可求得：(70.39513)mm1从而确定凸凹模上的最小宽度尺寸取为：401可取mm

，所以计算得：

D48mm2凸模固定处的台阶宽度尺寸可D稍大即可，可得：22(2)凸模长度的确定由图可得凸凹模的长度为：

[2]Lh12

（6-1)式中

L

——凸凹模的长度；h——凸模固定板的厚度，1

2

——弯曲件直边高度，由零件图可得42；2l

——为附加长度，根据弯曲件的结构尺寸可知，弯曲件凹模深度为：l，所以凸模固定板下边缘与弯曲件上边缘的距离必须大于此值，同时考虑到凸02模的修模量，一般安全距离取～，所以由些可取附加距离为lmm。因此凸凹模的整体长度为：Lh4213第一次弯曲凸模宽度及长度的确定(1)凸模宽度的确定根据前面设计可画其凸模结构示意图如图所示图第一次弯曲凸模结构由前计算知此次弯曲凸模刃口尺寸取为：

1所以同前面计算方法一样，取凸模过渡圆角半径为R4D2R=15+24=23mm21D2327mm2

，所以可计算得：(2)凸模长度的确定通过前面的分析知，此弯曲凸模应比凸凹模短，两个凸模不应相差太大，只需要能够保证在切断之后再进行弯曲的条件即可。而通过前面的计算可知：第二次弯曲凹模深度为：l1802第一次弯曲凹模深度为：lmm01所以其差值足以满足在切断之后再进行第一次弯曲，故可求得第一次弯曲凸模的长度为：LL1024冲孔凸模的宽度及长度的确定(1)凸模的宽度的确定通过上述分析，可将凸模的结构示意图表示为图所示：所以凸模的宽度可取为：1

图冲凸模结构图20.084mm

D2Dmm2(2)凸模长度的确定从图中我们可看到，要确定凸模的长度，推板的长度对其也有一定的影响，按照冲压设计相关资料可取其厚度为：l推2

，并取凸模各段尺寸分别如上图所示。图中l下模固定板厚度，所凸模的长度可设计为上图所示长度，则其总长为：l5535mm1同时可取凸模台阶厚度。凹模的总体结构设计在上节及前面的设计中已经确定了凹模的刃口形式及结构，本节将具休设计凹模的外形结构尺寸凹模的外形尺寸应保证模具有足够的强度和刚度由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，一般根据冲压件尺寸和板料的厚度以及弯曲凹模深度等因素来进行确定。首先从第二次弯曲凹模的设计上来分析，因为在此处，凸模下降的距离最大，所要求的凹模的厚度也相对，较大。所以从图6.5我们可看出，凹模的厚度应为弯曲时凹模的深度、推料块及间隙等尺寸的总和，故可按下式计算凹模的厚度：2022

间

所以通过前面的计算已知：ll02推2

l间将各数值代入公式可得第二次弯曲时凹模的厚度为：50mm2其次是对第一次弯曲凹模及切断凹模厚度的确定裁时凹模的计算按材料公6-1及经验公式来确定其外形尺寸得：厚度：HKb()

[5]

凹模壁厚（刃口到边缘的距离(1.5H

[5]

，C

。式中

——冲裁件最大外形尺寸，b37.5mm；K

——考虑坯料厚度影响的系数0.42

[5]

由此可得切断时凹模的厚度为：凹模壁厚为：26.775mm第一次弯曲时直边的总长度，然而为了保证加工的顺利进行，切断与第一次弯曲之间的距离应保持在左右，同时考虑到端面精度的问题，可取其距离为：12故不满足冲裁切断设计要求，所以可以选择较好的模具材料以及采取改进凹模结构的方式来解决此问题。其材料的选择将在后面进行选择，此处仅对其进行结构设计如图6.6所示：所以可取凹模厚度为：Hmm1又因为凹模的深度为：lmm01图第次弯曲及切断凹模在此处弯曲后也需要板料顶回原来的高度，所以也需要有顶料装置，可根据所设计的冲压结构选择其参数为：6.2定

导料装置常用的导料装置为导料销和导料板。为使条料的顺利通过，两导料板之间的距离应该等于条料的最大宽度加上双边间隙值。本次设计中的冲压零件为形状简单的复合冲压加工，所以可以选择以导料板方式作为导料装置。因为条料厚度为，并采用无侧压的方式，所以导料板与条料之间的最小间隙值为：Z

min

0.5mm

[2]故导料板的间距为：AB其结构尺寸如图6.7所示：

min

4040.5图导板结构图得：tmm，mmmm

[5]挡料装置挡料件可以限定条料的送进距离，并起到定位的作用，其主要形式有固定挡料销、活动挡料销、临时挡料销、自动挡料销和侧刃等。通过分析，此设计中可选用自动挡料销作为挡料装置，达到连续冲压的目的。6.3压在本次模具设计中，根据冲压零件的结构特征，在进行冲压时，不必设计卸料及压料装置，所以在此主要对顶料件进行设计。顶料零件的作用是从凹模中卸下冲压件或废料的装置，在通常情况下将从上模内卸料的装置称为推件，而将下模内卸料的装置称为顶件。1推件装置可分为刚性推件装置和弹性推件装置(1)刚性推件装置在复合模中，为确保冲孔凸模的支承刚度，推板的平面形状尺寸只要能够覆盖到连接推杆，本身刚度又足够即可，没必要设计得太大，安装推板的孔也不至于太大，设计时可根据实际需要选择标准推件板的结构。由于刚性推件装置的推件力大，而且工作可靠，应用十分广泛，不但可用于倒装式冲模中的推件，而且也用于正装式冲模

中的卸件或推出废料，在冲裁板料较厚的冲裁模中，适用于采用这种推件装置。(2)弹性推件装置对于平直度要求较高的薄板冲裁件，适于采用这种装置。这种结构以弹性元件的弹力替代打杆提供推件块的推力。采用这种结构冲件的质量较高，重要的是弹性推件装置中的弹性元件必须有足够的弹力，必要时应选择弹力较大的聚氨脂橡胶、碟形弹簧等，否则冲件容易嵌入边料中，取出零件麻烦。根据模具的结构，可以把弹性元件装在推板上，也可以装在推件块上。2顶件装置此装置一般是弹性的。在弹性顶件的正装式复合模中，顶件装置的基本零件是顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做成通用的，其弹性元件是弹簧和橡胶，大型压力机本身有气垫作为弹顶器。在本设计中有三处顶料件装置，所以根据上述分析，分别对其结构尺寸设计。对第一次弯曲、第二次弯曲及切断处的顶件装置设计。在此处顶件装置的作用在于将弯曲之后的条料顶回原来的高度，以便于送料机构送料的顺利进行。而对冲孔处的推件装置作用在于顶出废料和达到卸料的目的所以对此三者的结构尺寸设计如下图所示：图6.8推及顶件结构图

6.4导对于生产批量大,要求模具寿命长、便于安装、精度高的冲压模具，都应用导向装置。常用的导向装置有导板式、导柱导套式和滚珠导套式。冲压成形复杂时，导板孔加工困难。为了避免热处理变形，时常不进行热处理，所以其耐磨性较差，实际上很难达到和保持稳定的导向精度。因此，生产中广泛地采用导柱、导套导向。因此根据上述分析可将本设计中的导向方式设计成为对角布置的导柱导套方式，其结构及尺寸如图6.9所示：

图导导套结构尺寸图6.5固冲模的固定零件有模柄，上、下模板，凸凹模固定板，垫板，螺钉和销钉等。1模柄中、小型冲模一般通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。本次毕业设计题目及零件的结构特征而选择以凸缘式的方式进行模柄的固定。其结构如图6.10所示图模柄固定方式示意图2模板上、下模板与导向装置的总体称为模架，而无导向装置的一套上、下模板称为模座。模具设计时，通常是按标准选用模架或模座。进行模板设计时，圆形模板的外径应比圆形凹模直径大30同样，矩形模板的长度应比凹模长度大～而宽度取与凹模相同或稍大即可。另外，下模板的轮廓尺寸还应比压力机工作台漏料孔每边至少大40模板厚度可参照凹模厚度估算，通常为凹模厚度的～1.5倍。上、下模板的导柱、导套安装孔通常采用组合加工，以保证上、下模板孔距一致。模板上下平面之间应有平行度要求模板大多数是铸铁或铸钢件其结构应满足铸造要求。另外，大型模板上还应设置起重孔或起吊装置，便于模具起吊运输。3固定板与垫板

(1)固定板的作用是将小型凸、凹模零件间接固定在模板上。固定板的平面尺寸除保证能安装凸模、凹模外，还要考虑螺钉和销钉孔的位置。固定凸、凹模要求固紧牢靠并有良好的垂直度。因此，固定板必须有足够的厚度，在设计中可按以下经验公式来计算。对于凹模固定板：HH对于凸模固定板：1.5)L式中

H——为凹模长度；D——为凸模与凸模固定板相接部分直径或宽度。由于此设计中凹模采用镶块式或是做在