支撑板冲压模具设计说明书

长春工业大学PAGEPAGE36目录绪论： 21.零件工艺分析 101.1零件工艺分析 101.2工艺方案及模具结构类型 122冲压毛坯排样设计 132.1毛坯尺寸计算 132.2排样设计 143冲裁工艺计算 183.1冲裁力的计算 183.2压力中心的计算 183.3冲模封闭高度的确定及压力机的选择 183.4刃口尺寸计算 224弯曲成型模工艺设计 244.1弯曲件工序安排 244.2工艺力的计算 244.3冲压设备选择 245翻边模工艺设计 265.1翻边力的计算 265.2翻边设备的确定 265.3凸凹模圆角半径的计算 275.4翻遍间隙的设计 275.5凸凹模宽度尺寸的计算 286凸模、凹模结构设计 296.1凸模： 296.2凹模： 307模具总体设计及主要零部件设计 317.1标准模架的选择 317.2凹模镶块的结构设计 337.3凹模套板的设计 348翻孔模工艺设计 368.1圆孔翻边 368.2圆孔翻边力的计算 368.3翻边凸，凹模之间的间隙 368.4翻边凸模的分类 369设计校核 379.1凸模的强度校核 379.2螺栓的强度校核 379.3压力机装模高度的校核 38毕业设计总结 39致谢 40参考文献 41绪论：我国冲压模具的发展趋势根据考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，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、长寿命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。据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。当前冲压模具发展呈现的三大特点模具与压力机是决定冲压模具质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为：(1)充分运用IT技术发展模具设计、制造。用户对压力速度、精度、换模效率方面不断提高的要求，促进了模具的发展。车身外形和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改新换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，这主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术应用，也将推动模具工业的发展。(2)缩短金属成形模具的试模时间。当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机上的模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。(3)车身制造中的冲压模具发展迅速。在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术。近些年来，级进组合冲载模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接卷材加工成型零件和拉伸件，加工零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合压模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是，级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。冲压的基本工序及模具冲压--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。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（俗称冷冲模）。在冲压零件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素，如图所示：冲压三要素冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单件小批量生产，具有难加工、精度高、技术要求高、生产成本高（约占产品成本的10%～30%）的特点。所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成形加工的优点才能充分体现，从而获得好的经济效益。冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。分离工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限σb以后，使坯料发生断裂而产生分离。分离工序主要有剪裁和冲裁等。成形工序——是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。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。冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：１．根据工艺性质分类冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。２．根据工序组合程度分类单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。模具未来的发展趋势1、模具产品发展将大型化精密化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。2、多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。3、快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具；中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。4、模具标准件的应用将日渐广泛使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。6、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDMCIMS,VR，逐步深化和提高。7、模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研制制造周期。如RENSCAN200快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，用雷尼绍的SP2-1扫描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍TRACECUT软件，可自动生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的CAD数据。用于模具制造业的“逆向工程”。该公司又推出了CYCLON高速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床的工作时间。其扫描速度最高可达3m/min，大大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比RENSCAN200快，定时探针接触力小，因此可以用非常细的探针，用来扫描细小的模具和细微的特征表面，扩大模具生产的品种范围。由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用。由于本次设计为冲压模具设计在此要特别列出冲模的发展方向——冲压工艺与模具的发展方向：1.成形工艺与理论的研究近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压见件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为5~8mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm的厚板实现精密冲裁，并可对σb>900MPa的高强度合金材料进行精冲。由于引入了CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。2.冲压加工自动化与柔性化为了适应大批量、高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛应用了各种自动化的进、出料机构。对于大型冲压件，例如汽车覆盖件，专门配置了机械手或机器人，这不仅大大提高了冲压件的生制件质和生产率，而且也增加了冲压工作和冲压工人的安全性。在中小件的大批量生产方面，现已广泛应用多工位级进模、多工位压力机或高速压力机。在小批量多品种生产方面，正在发展柔性制造系统（FMS），为了适应多品种生产时不断更换模具的需要，已经成功地发展了一种快速换模系统，现在，换一副大型的冲压模具，仅需6~8分钟即可完成。此外，近年来，集成制造系统（CIMS）也正被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检验以及生产管理等全面实现自动化。3.为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。4.不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果例如，研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度.选题背景随着汽车工业的高速发展，相应的汽车零部件座需求数量也在逐年增加，而当前汽车零部件有很多是从国外进口，这在无形之中就加大了汽车的制造成本。众所周知，随着我国加入WTO以后，国内的各行各业都面临着激烈的竞争，尤其是汽车工业，而仪表盘骨架作为汽车的一部分，势必也要面临着挑战。为了实现该产品的国产化，降低汽车的制造成本，长春旭阳富维江森汽车座椅骨架有限公司从国外进口了这种产品，为了配合长春富维江森汽车座椅骨架有限公司的生产和为我国的汽车座椅的生产作出微薄的贡献，所以本次毕业设计我选择了“右侧固定板1冲压工艺及模具设计”这个具有实际意义的题目。1.零件工艺分析1.1零件工艺分析支撑板的各个工序过程都采取了冲压的方法。那么，这里支撑板的工艺设计实质上是对支撑板的冲压工艺设计，也就是对它的冲压工艺规程进行设计。工艺设计又涉及到冲压过程设计，冲压工艺设计过程是冲压件各加工工序的总和。它不仅包括冲压产品所用到的冲压加工基本工序，而且包括基本工序前的准备工序，基本工序之间的辅助工序，基本工序完成后的后续工序，以及这些工序的先后次序排定与协调组合。由于冲压工序过程的优劣，决定了冲压件制造技术的合理性，冲压件的质量和产品成本，故必须认真进行冲压工艺过程的设计。编制冲压工艺规程需要考虑的问题是多方面的，其中主要内容有：冲压件的工艺分析，冲压工序的性质，数量和顺序，工件的定位及半成品尺寸，冲压工序的复合与模具结构形式以及冲压设备的选择等。冲压件的工艺性分析：冲压件的工艺性是指零件冲压加工成型的难易程度。总的来说冲压加工工艺过程应该包括备料—冲压加工工序—必要的辅助工序—质量，包装的全过程，但一般情况下都比较注意冲压加工工序这一过程。在冲压时，通常加工一个零件需要的冲压工序很多，各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件，由于资金，设备以及工人的操作水平不同等内在和外在的因素，再加上工艺装备情况及生产的传统习惯等不同，那么，工件的工艺性的涵义也不可能完全一样。保证材料消耗少，符合冲压变形规律，供销数目少，模具结构简单且有较长的寿命，产品质量稳定，操作简便这才是一个比较好的工艺。我们进行工艺性分析的主要目的在于弄清所要加工的零件的材料性能，形状特点，尺寸大小，精度要求等是否符合冲压工艺的要求。一般情况下，对压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。1.1.1（1）冲裁件外形不能有夹角，应采用r>0.5t的圆角（r为圆角半径），以便于模具加工，减少因为热处理而产生的应力集中和提高模具寿命。（2）冲裁件应避免有过长的悬臂与狭糙结构，冲压工艺、及模具设计以防止因凸模过细冲裁时折断。若零件需要这些形状，其宽度要大于料厚的2倍，即b>2t。（3）尽量避免冲裁孔径很小的孔1.1.2冲压件的精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关。一般冲裁件的经济精度，尺寸公差，中心距公差，冲裁件的角度偏差以及裁断面的近似粗糙度值。弯曲件的结构工艺性1.1.3（1）弯曲时应防止孔的变形,要求孔位于弯曲变形之外,当材料厚度t<2mm时,取L≥t,当先压弯后再冲孔,也可在弯曲线上冲工艺孔,以防防止孔在弯曲时变形。（2）弯曲件形状应尽量对称,弯曲半径左右一致,以避免压弯的毛坯偏移。（3）增添工艺孔,槽和切口.在局部弯曲某一段边缘时,为防止材料在弯曲范围内发生裂纹,变形等弊病以及定位的需要,可在落料件上预先冲出工艺孔,工艺槽和工艺切口。1.1.4弯曲件的精度要求需要合理的考虑,因为它与材料的性能,材料厚度公差,模具精度以及加工次数等因素有关。根据以上要求，我们初步制定出支撑板冲压工艺的流程图，在后面计算完工件的压力和选定冲压设备后我们将以冲压工艺卡片和两道主要工序的冲压工序卡片的形式详细的制定出支撑板的工艺流程，初步制定支撑板的工艺流程如下；图1.11）材料：该冲裁件的材料是普通的碳素钢，有较好的冲压性能。2）零件结构：该冲裁件结构比较简单，并且在边缘部分有圆角，比较适合冲裁。3）尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸公差。1.2工艺方案及模具结构类型该零件包括落料冲孔、压弯、切口翻边、翻孔4道工序，可以采用以下几种工艺方案：⑴翻边翻孔工艺分析：1）先翻边，再翻孔，采用单工序模生产。2）翻边翻孔复合冲压，采用复合模生产。3）翻边翻孔连续冲压，采用级进模生产。方案2和3模具结构生产成本高，生产时容易出现破裂等不良后果，难以满足零件大批量生产的要求。为提高生产质量，主要应采用单工序模生产方式。由于零件有尺寸公差的要求，为了更好的保证尺寸精度，我们用单工序冲裁方式冲裁。2冲压毛坯排样设计2.1毛坯尺寸计算：我们现在要选取合适大小的毛坯用来进行生产。由于本产品有压弯成型的工序，所以我们要进行压弯展开的尺寸计算。但是由零件图可以看出，这个产品展开后属于一个不规则形状，所以在计算的时候我们需要把尺寸确定在一个范围之内，然后在这个的基础上进行实际的实验，来加工镶块，用来得到能够加工出合格产品的毛坯具体形状。在长度方面：L=45+41+18.85+122+1.98=228.83mm在宽度方面:B1=40+6+0.4*2=46.8mmB2=40+17.4*2=74.8mm我们确定一个毛坯料的面积以后,我们再用实际的检验最后得出板料的面积是46.8*（91.53+42.89+37.18+26.71+24.94）+24.94*17.4÷2*2=10882.056图2.1图2.2图2.32.2排样设计:1）排样和材料的经济利用在冲压生产中，冲压大的工件一般采用单个的块料作为毛坯，冲压较小的工件时，为了便于操作和提高生产率，通常采用板料裁成的条料作为毛坯。排样是冲裁件在条料上的布置方法。排样是否合理直接影响到材料的经济利用。材料的利用率公式可表示为：η=A。/A×100%式中η—材料利用率A。—工件的实际面积A—所用材料面积包括工件面积和废料的面积排料方法又可以分为三类：（1）有废料排样。是指沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边的排样。这种排样的额缺点是材料利用率低，但是有了搭边能保证冲裁件的质量，模具寿命也高。（2）少废料排样。是指沿工件部分外形冲裁，只有局部搭边的排样。（3）无废料排样。是指工件之间及工件与条料侧边之间的无搭边的排样。条料与直线或曲线的切断而得到工件。少无废料排样的缺点是工件质量较差，模具寿命不高。本次设计的是右侧固定挡板，要求有较好的质量。所以，这里我们选用有废料排样。2）搭边的确定在这里我们要解释一下搭边的概念及作用。搭边的概念是排样时，工件之间及工件与条料侧边之间的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以保证有一定的刚度，便于送料，另外，搭边还可以保护模具刃口，延长起使用寿命。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低，搭边值过小，在冲裁时会被拉断，有时使工件产生大的毛刺，还会拉入模具间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。一般来说，搭边值是由经验确定的，查«现代冲压技术手册»表3—18取工件与工件之间的搭边a=3.0mm,工件与条料边侧的搭边b=3.5mm。3）工艺计算（1）毛坯长度计算纵裁时毛坯展开长度进行分段计算：由于本产品展开后的毛坯是个不规则形状，所以我们采用实验得到数据的方法采集到毛坯总的周长是：图2.4（2）材料利用率的计算考虑操作方便与模具尺寸，决定采用双排采用横裁时：取搭边a=5mmb=则步距h=74.8+3=77.8条料宽度B=D+2a=228.83+2×5=238.83板料规格选用1.2mm×1420mm×710mm每块板的条数n1=1420/235.83=8条余6.02每条的工件数n2=[（710—5）/131.8]×2=10件余47.5mm每板的工件数n=n1×n2=10×8=80件板料利用率η1=80×10882.056/1420×710=86.34%采用竖裁时：取搭边a=5mm,b=则步距h=74.8+3=77.8mm条料宽度B=228.83+2×5=238.83mm板料规格选用1.2mm×1420mm×710mm每块板的条数n3=710/238.83=3条余2.45mm每条的工件数n4=[(1420—5)/131.8]×2=20件余100.5.5mm每板的工件数n=n3×n4=3×20=30件板料的利用率η2=60×10882.056/1420×710=70.7%经计算，纵裁时板料利用率明显低于横裁时的利用率，故这里我们决定采用横排。排样分有搭边排样,少搭边排样及无搭边排样3种方法.在确定排样时,对于形状简单的制件,可以用计算的方法选择合理的排样,而对于形状复杂的制件,常采用放样的方法进行比较排样,从中找出比较合理的排样方案。搭边是用来补偿冲压过程中条料定位的误差,以保证条料具有一定的刚性,保持送料的方便和保证冲压件的质量。由于搭边是废料，故搭边不宜太大，但选的过于窄又会引起冲压过程搭边断裂或者翘曲造成“啃模”而损坏模具。所以查表得：两工件间搭边a=5mm;两工件边缘搭边b=5mm.步距74.8+3=77.8条料宽度:238.83图2.5一个步距内的材料利用率:K=a/A×100%=10882.056×10÷(235.83×710)×100%=65%3冲裁工艺计算：3.1冲裁力的计算落料力:从板料上冲出所需要的轮廓尺寸的制品,其材料对凸模的最大抵抗力,也就是压力机在此时的最小承受压力F落=1.3Ltτ=1.3×590.84×1.2×350=322.60KN冲孔力：F冲=1.3Ltτ=1.3×（7.22×3.14×3+3.97×3.14+2.76×3.14+22+3.61×3.14+6+4×10）×1.2×350=91.99KN卸料力:冲裁时,退下卡在凸模上的废料或制件所需要的力P卸=K卸·F落=0.05×322.60=16.13KN推件力:冲裁时把卡在凹模里的废料或制件推出来所需要的力P推=n·K推·F落=4×0.05×322.60=64.52KN总冲压力:F=F落+F冲+P卸+P推=322.6+91.99+16.13+64.52=495.24KN3.2压力中心的计算：本产品展开后是个不规则图形,采用图解法求解,最后可以得出:压力中心坐标为(114.4,37.4)图3.13．3冲模封闭高度的确定及压力机的选择：冲模结构的外形尺寸必须与所选的压力机相适应，如：冲模下模外形平面尺寸应能安装在压力机的工作台面上，下模顶件装置所用缓冲器的顶杆应能通过压力机垫板孔。模具的封闭高度与压力机的封闭高度相适应。冲模的封闭高度是指模具在最低工作位置时，上模座顶面与下模座底面间的距离H。压力机的封闭高度是指压力机的滑块在下死点时，滑块下表面至工作台垫板上表面之间的距离。当连杆调至最短时，为压力机的最大封闭高度Hmax；当连杆调至最长时，为压力机的最小封闭高度Hmax，冲模的封闭高度应介于压力机的最大封闭高度和最小封闭高度之间，一般为：Hmin+10mm≤H≤Hmax-5mm如果冲模封闭高度大于压床最大封闭高度时，冲模不能在该压力机上使用。反之，小于压力机最小封闭高度时，可加垫板。1设备的选取原则冲压设备的选择是工艺设计中的一项重要内容，它直接关系到设备的合理使用与安全，也关系到冲压工艺过程能否顺利完成以及产品质量，模具寿命，生产效率和成本等一系列重要问题。一般根据冲压工序性质，冲压力的大小，模具结构型式，模具闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量等因素，结合本单位现有的设备条件，合理的选择设备的类型和吨位。1)冲压设备类型的选择：冲压设备常用的是机械压力机和液压压力机。对于中小型冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，多采用开式双柱机械压力机。虽然开式压力机的刚度较差，在冲压变形力作用下床身的变形可能破坏冲裁模的间隙分布，降低冲模的寿命和冲裁件的质量。但是由于它具有三面敞开的操作空间，容易安装机械化的附属装置，以及成本低廉等优点，目前，仍是中小型冲压设备的主要形式。近些年来出现了新型的开式压力机，除保留操作方便的优点外，其精度和刚度以及操作性能等方面都有很大的改进和提高，所以，在选用时应予于充分的考虑。在大中型和精度要求较高的冲压件生产中，多采用双柱闭式机械压力机。这类压力机，操作不如开式方便，但压力机的传动和导向精度以及机架刚度较高。对于大型拉深件生产，则多采用双动压力机，它有两个滑块，拉深用的内滑块和压边用的外滑块。采用双动压力机，可使拉深模结构简化，进而，压边力可靠易调，所以，在大批量生产中应用。在大批量的生产中，尤其是在大型厚板冲压件生产中，多采用液压机。液压机没有固定的行程，也不会因为板材厚度超差而过载，特别适合于施力行程较大的冲压加工，如压弯，拉深，成形等工序。校正压弯，校正和校形等类冲压工艺应选择具有较大刚度的机械压力机，如肘杆式精压机以便获得较高的冲压件的尺寸精度。由于本次设计的工件较小，故我选用开式双柱可倾压力机。2)冲压设备吨位的选择：在冲压设备的类型确定以后，应进一步根据冲压件的尺寸，模具尺寸和变形力的大小确定设备的规格。对机械压力机应考虑以下几个重要因素。（1）压力机的许用负荷压力机滑块上所允许的最大作用力（许用负荷）是随曲轴转角的不同位置而变化的。因此，在选择压力机吨位时，应该以保证在压力机全部行程内，为完成冲压加工所需的滑块作用力，都不能超出压力机的允许压力与行程关系曲线的范围。对于施力行程小于压力机行程5%的工序，可直接按冲压过程中作用于滑块上所有力的总合并按其最大值Pmax选择设备吨位。如冲孔，落料，弯曲，压印等工序。考虑到因板材机械性能，厚度以及操作等因素的波动，可能引起变形力的增大，通常取设备的名义吨位比Pmax大10%—20%。在某些特殊情况下，例如由于设备的刚度不足而不能保证冲压件的尺寸精度或使模具寿命降低很多时，也可取设备的吨位为2Pmax。（2）对于施力行程较大的工序，可以按压力机许用负荷曲线选用，也可以近似的取为：深拉深时：Pmax≤(0.5—0.6)压力机名义压力浅拉深时：Pmax≤(0.7—0.8)压力机名义压力行程与行程次数（3）压力机的行程大小，应能保证成形零件的取出与毛坯的放入，例如拉深所用的压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。（4）每分钟的行程次数与生产率有直接关系。最大装模高度所设计冲模的闭合高度（指冲压加工完成时冲模的高度），应小于压力机的最大装模高度。考虑到因模具的修磨使模具闭合高度减小，一般设计都接近压力机的最大装模高度，若模具闭合高度过小，可在压力机台面上加垫板。压力机工作台面尺寸应大于冲模的平面尺寸，还要留有安装固定的余地。台面上的漏料孔应与所要进行的工艺相适应。过大的工作台面安装小尺寸的模具，对于工作台的受力条件来说是不利的。3)压力的计算为了给工人操作带来方便，我们采用弹性顶件和弹性卸料的结构式，由«冲压工艺及模具设计»一书知，采用此种结构式时选择压力机时应考虑到总压力为：F总≥F落+F冲+P卸+P推其中F冲—平刃口冲裁力（N）P卸—是卸料力（N）P推—是顶件力（N）而F落=KLtτ≈Ltσb式中L—冲裁周长（mm）t—材料厚度（mm）σb—材料抗拉强度（MPa）K—安全系数，一般取K=1.3。它考虑到模具刃口磨损变钝，凸模与凹模间隙不均匀，材料性能和厚度偏差波动等因素。P卸=KxPKx—卸料力的系数由«冲压工艺及模具设计»表2—10查得Kx=0.05P推=KdPKd—顶件力的系数由«冲压工艺及模具设计»表2—10查得Kd=0.06a支撑板的压力计算和设备初选已知支撑板的材料为st14，厚度为1.2mm，由«机械工程手册»第3卷表12.8—12查得该材料的抗拉强度σb=350MPa所以有冲裁力：F冲=1.3Ltτ=1.3×（7.22×3.14×3+3.97×3.14+2.76×3.14+22+3.61×3.14+6+4×10）×1.2×350=91.99KN落料力:F落=1.3Ltτ=1.3×590.84×1.2×350=322.60KN卸料力:P卸=K卸·F落=0.05×322.60=16.13KN推件力：P推=n·K推·F落=4×0.05×322.60=64.52KNF总=F=F落+F冲+P卸+P推=322.6+91.99+16.13+64.52=495.24KN所以,根据收力情况我们选择压力机,最后,根据«机械工程手册»可以查出,我们所需要的压力机为:J23-63开式双点压力机b弯曲力的计算及设备初选在压弯成型的工序中,我们需要计算出弯曲力来确定设备机。但由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲方法和模具结构的影响，所以很难用理论分析的方法进行准确的计算，生产中经常采用经验公式进行弯曲力的计算。自由弯曲：F= Bttσb/(r+t)=1186N因为压力机压力F>（1。1—1.2）（Fz+Fd）=2410.712N所以要选的压力机还是型号：J23-63故选用开式双点压力机型号：J23—634)设备的确定上面我们计算出支撑板和齿弧部件的冲压力和初选了压力机的种类和型号，在实际生产中，不仅要考虑机床本身特点还要考虑工厂的实际情况。由于考虑到压力机的进货渠道和工件本身的特点，我们最终选取的设备如下：根据总冲压力F总=495.24KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,我们选取J36-250闭式双点压力机。其主要工艺参数如下：公称压力：630KN滑块行程：120mm行程次数：70次/分最大闭合高度：360mm工作台尺寸（前后×左右）：480mm×710mm最后成型模具由于是将工件竖直起来加工，闭合高度不够，所以我们选用：J23-63开式双点压力机。其主要参数如下：公称压力：630KN滑块行程：120mm行程次数：70次/分最大闭合高度：360mm工作台尺寸（前后×左右）：480mm×710mm3.4刃口尺寸计算实践证明，落料件尺寸由凹模刃口尺寸决定，而冲孔件尺寸由凸模刃口尺寸决定。所以，在计算凸、凹模工作部分尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑。在生产过程中，凸、凹模刃口尺寸又因磨损而发生变化。凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在设计和制造模具时，取最小合理间隙。落料部分以落料凹模为基准计算,落料凹模按间隙值配制;冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。由于产品展开后的尺寸都是外尺寸，落料时，我们要以凹模为基准，然后配做凸模。既落料凹模磨损后，刃口尺寸的变化有所增大。落料刃口:边长42.8的刃口：D=42.8按照公差等级X=0.5ZmaxZmin由《冲压成型工艺及模具设计》表2-4查表得：Zmax=0.18Zmin=0.13=-0.02+0.03Zmax-Zmin>可以采用所选的.带入公式同理：边长91.53的刃口：边长26.71的刃口：边长12.36的刃口：边长39.44的刃口：边长3.95的刃口：半径为R=10的刃口：d=10x=0.5查冲裁模初始单面间隙表=0.063=0.0900.007带入公式=同理：半径为15的刃口=半径为2的刃口=半径为19.05的刃口=半径为103的刃口=半径为139的刃口=冲头的刃口：半径为R7.22的刃口：d=7.22X=0.5查冲裁模初始单面间隙表=0.063=0.0900.007带入公式=同理：半径为3.97的刃口=半径为2.76的刃口=半径为3.61的刃口=其他刃口尺寸有所计算的刃口尺寸决定，具体尺寸按照零件尺寸为标准4弯曲成型模工艺设计4.1弯曲件工序安排弯曲件的工序安排原则：对于尺寸较小的制品零件，尽可能采用一次弯曲成形的复杂弯曲模，这样有利于定位和操作；当弯曲件本身带有单面几何形状或对称零件，可以采用成对弯曲。弯曲后再切开，这样可以改善模具的受力状态，防止弯曲毛坯的滑移，保证了精度；需要多次弯曲的制品，应先弯外角后弯内角，并应使后一次弯曲不影响前一次弯曲部分，同时前一次弯曲必须使后一次弯曲有适当的定位基准。根据落料冲孔模落下的零件，我们将弯曲成型模设计成一次成型模。4.2工艺力的计算弯曲力的数值与毛坯尺寸、材料力学性能、凹模支点间距等因素有关，同时还与弯曲形式和模具结构等多种因素有关。因此，生产中通常采用经验公式来计算弯曲力。对于U形件，其最大自由弯曲力为：式中 ——最大自由弯曲力；——材料抗拉强度；——安全系数，一般取1.3；——弯曲件宽度。计算：4.3冲压设备选择选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺寸，模具高度、模具结构和动作配合以外，还应考虑弯曲力大小。选用的大致原则是：对于自由弯曲力：式中——选用的压力机吨位；——自由弯曲力；——有压料板或推件装置的压力，约为自由弯曲力的30﹪～80﹪。计算：因此选定为J23-63开式双点压力机5翻边模工艺设计外缘翻边分为凸轮廓的翻边和内凹轮廓的翻边两种。外凸轮廓的翻边称为压缩类翻边，其变形性质和应力状态类似于不用压边圈的浅拉深。压缩类翻边，在翻边的凸缘内产生压应力，易于起皱。压缩类变形程度为：E=b/（R+b）。内凹轮廓的翻边称为伸长类翻边，与孔的翻边相似。此种翻边凸缘内产生拉应力而易于破裂。伸长类变形程度为：E=b/(R-b)，R--制件翻边后的圆角半径，mm；b--翻边前后的半径之差，mm；R+b,R-b--制件翻边前坯料的圆角半径，mm。5.1翻边力的计算根据相关资料本设计选择了内凹轮廓翻边，其单边翻边力可以根据公式F=KLtQb+F压=1.25KLtQb,其中：F—外缘翻边所需要的力，N；L—弯曲线长度，mm；t—料厚，mm；Qb—材料的抗拉程度，MPa;F压—系数，取0.2-0.3。查表2-18得Qb在324-441之间，为了安全起见去最大值，即Qb=441MPa；K取0.3；t为1.2；L=228.83mm；可以得到F=36329.0508N，所以其总压力为72658.1016N。5.2翻边设备的确定：上面我们计算出翻边冲压力和初选了压力机的种类和型号，在实际生产中，不仅要考虑机床本身特点还要考虑工厂的实际情况。由于考虑到压力机的进货渠道和工件本身的特点，我们最终选取的设备如下：根据总冲压力F总=72.6581016KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,我们选取J23-16开式双点压力机。其主要工艺参数如下（查表10-5）：公称压力：160KN滑块行程：70mm行程次数：250次/分最大闭合高度：220mm工作台尺寸（前后×左右）：300mm×450mm5.3凸凹模圆角半径的计算：1)凸凹模圆角半径当弯曲件的圆角半径大于最小弯曲半径，即r/t较小时，凸模圆角半径就等于弯曲零件的弯曲半径，但不能小于材料允许的最小弯曲半径，如果弯曲件的结构的需求，出现弯曲半径r<的情况时，则应使凸模圆角半径大于最小弯曲半径，即>,最后经整形工艺达到所需求的弯曲半径，即=。若零件的弯曲半径交大，即r/t>10时，还应考虑弹复得影响，应将凸模圆角半径加以相应的修正。2)凹模的圆角半径凹模圆角半径的大小直接影响毛胚的成像行，在实际的生产中不能选着的过小，以免将材料表面擦伤，甚至出现压痕。同时凹模两边的圆角半径应当相同，以免工件弯曲时，使培料发生偏移，因此，凹模的圆角半径一般不小于3mm。在实际应用中，凹模圆角半径通常根据选用材料的厚度t和凹模的深度来选取当时，=（6~12）t；当t=0.5~2mm时，=(3~6)t;t=2~4mm时,=(2~3)t;当t.>4mm时，=(1.5~2.5)t上述数值中当板料厚度较小时取大值，反之取较小值。但当弯曲件直径部分较长和凹模深度较大时，也去大值，甚至还可以再加大。若弯曲件的公差等级要求较高，或弯曲半径r/t较大时，就应考虑弹复得影响。3)弯曲凹模深度的凹模深度要适当，若过小则工件两端的自由部分长，制件弹件大而平直，若过大，则模具钢材消耗大，且要使用较大行程的压力机。对于弯曲U行件我们可以查表获得L=25mm5.4翻遍间隙的设计：当弯曲U行件时，必须选者适当的间隙。间隙的大小对于零件的质量和弯曲力有很大的影响。。间隙小时弯曲力大，间隙过小会使制件边部变薄，降低凹模的使用寿命。间隙过大时，弹复也大，降低制件的精度，凸、凹模单边间隙C一般按下式计算：式中：t材料的厚度材料厚度的正偏差k间隙系数(查表)5.5凸凹模宽度尺寸的计算：1)弯曲件宽度尺寸标注在外侧时，应以凹模为基准，先确定凹模尺寸，如果考虑到模具磨损和弯曲件的弹复的影响，凹模的宽度尺寸应为：凸模宽度尺寸按凹模配做，保证单边间隙C，即2)弯曲件宽度尺寸标注在内测时，则应以凸模为基准，先计算凸模的尺寸。同理考虑到模具磨损和弹复等因素的影响，凸模宽度尺寸应为凹模尺寸按凸模配做，保证单边间隙C，则：式中：B弯曲件基本宽度尺寸，mmΔ弯曲件的制造公差，mm—————凸、凹的制造公差。按IT6~IT8级公差选取。6凸模、凹模结构设计6.1凸模：需要翻边一次，设计为立柱式圆形凸模。具体尺寸如下：图6.1翻边凸模6.2凹模：图6.2凹模7模具总体设计及主要零部件设计7.1标准模架的选择：单工序模精度较高，在选择模架时，应选用精度较高的模架。对于翻边及翻孔或精度要求较高的冲裁件，在这里我们采用3导柱模架。图7.1翻边上模板图7.2翻边下模板模具构件之间位置关系确定：设计翻边模时，要注意各有关构件的相互位置及配合要求：凸模、凹模和凸凹模采用螺钉紧固的方法固定。定位靠定位销定位。推块和凹模之间的双边间隙为0.05mm推块与推件终了时,应突出凹模端面0.5mm7.2凹模镶块的结构设计：图7.3凹模镶块7.3凹模套板的设计：图7.4凹模套板所以得到总体装配设计方案总图为：图7.5翻边模装配图8翻孔模工艺设计8.1圆孔翻边（1）翻边成形极限生产中翻边系数Kf来表示圆孔翻边的变形程度。Kf=d0/d1其中d0--预制孔直径，mm；d1--翻边孔的中径（凸模直径d0+料厚），mm。显然，Kf值越小，则变形程度越大。翻边时孔边不破裂达到最大变形程度时的Kf值成为最小翻边系数，用Kfmin表示，它表示了圆孔翻边的成形极限。最小翻边系数不仅与材料的种类及性能有关，而且与预制孔的加工性质和状态（钻孔或冲孔，有无毛刺），毛坯的相对厚度（以t/D*100表示），和凸模工作部分的形状等因素有关。用球形（抛物线形或锥形）凸模可得到比平底凸模较小的翻边系数。平底凸模相对圆角半径r/t越大。翻边系数越小。在竖边上允许有不大的裂纹时可用Kfmin，不允许有裂纹时Kf应略大于Kfmin。翻边时预冲孔有毛刺的一侧向上。如将预冲孔处的材料退火，可得到与钻孔相接近的最小翻边系数。但退火不应引起结晶颗粒的粗化。8.2圆孔翻边力的计算F=1.1*3。14t（d1-d0）*Qs其中F--翻边力，N；Qs材料屈服点，MPa。8.3翻边凸，凹模之间的间隙用平头途模翻边时，侧壁有成为曲面的可能，故圆孔翻边凸凹模之间的单边间隙c可控制在0.75t-0.85t之间，使直壁稍有变薄，以保证竖边成为直壁。小的圆角半径和高竖边的翻边，仅仅应用在螺纹底孔或与轴配合小孔的翻边。此时单边间隙c=0.65t。8.4翻边凸模的分类（1）有预制孔的翻边；（2）有预制孔的小孔翻边；（3）小孔用穿孔翻边凸模（4）冲孔翻边复合模9设计校核设计结束后，必须对整体的结构进行校核。因为任何设计内容都是在理论中通过科学的计量设计出来的，比较人为和主观上有很多或教多的因素。虽然设计的东西有独立和创新的意识在里面，但是还是避免不了设计上的缺陷，这样，就给生产和制造等埋下了隐患，种下了危机，这就需要我们对某些设计环节进行更加缜密的研究和校核工作。在此次的设计中，对于落料冲孔的这道工序而言，凸模的强度、螺栓的强度、各个板之间的厚度，都是影响生产安全的重要因素。同时，模具的装模高度是否满足压力机闭合高度的要求也是一个实际要求的问题。9.1凸模的强度校核凸模承受很大的压应力，而在卸料时又承受拉应力，对特别细长的凸模，应进行承压能力核抗弯曲能力的校核。1）承压能力