封闭式棒料冲压模具设计

本科论文目录TOC\o"1-3"\h\u23309摘要 I1804Abstract II11686引言 1293821冲压模具背景介绍 237271.1冲压技术与模具 2306951.2国内外现状 2192561.3发展趋势 448441.4选题主要特点及成果要求 4265682冲压工艺及模具结构形式的确定 6211132.1零件冲压工艺分析 6202352.2冲压工艺方案的确定 7312512.3如何确定模具结构 11211703冲压裁剪部分设计 13184053.1弯曲件展开部分尺寸设计 1316753.2下料的排样及材料的利用率 14239473.3冲裁件的冲裁力计算和初选设备的选定 1558003.4模具的压力中心 1731133.5卸料部分及初选压力机 18306033.6冲压件间隙值 1916364冲压模具设计 2222514.1凹模设计 22202114.2凸模设计 23178744.3选择模架及其他零件 24125134.4校对压力机参数 24157815.弯曲部分 26140075.1回弹的因素 2645665.2回弹值如何确定 26415.3控制回弹的措施 26322685.4最小相对弯曲半径 2746065.5弯曲力的计算 28135115.6弯曲模具主要零件的结构 29231045.7凸、凹模间隙以及公差 308415.8选择模架及其它零件 32130575.9卸料部分 33322075.10设备参数校核 3416438结论 3615994参考文献 3710614致谢 39本科论文摘要在改革开放以来，随着我国国民经济以及机械加工方面的高速发展，在模具方面的需求量也开始越来越大，传统的一些加工方式已经无法满足生产生活的加工需求，现在社会在各个产业与国际接轨越来越快，随着接轨的过程中，市场的竞争也越来越大，人们逐渐发现现有的产品竞争力已经不足了，所以在产品的质量方面、成本方面以及新式产品的研发方面是十分重要的，而模具在生产加工的整个链条中是最基础的也是最重要的环节，因此本文设计了一台封闭式棒料冲压模具，一般棒料模这样的设备都是根据用户的生产流程、生产需要而应生设计研发生产的，原有的金属棒带下料毛坯工艺一直是传统的弓锯床,这种传统的锯断工艺生产效率较低材料浪费也大，对于断面的质量也不能得到很好的掌控(每班产500根金属棒料,或者锯800根左右的金属棒料时就会使锯带发生损坏需要更换一条锯带)。在绝大多数的金属加工行业中,第一步的工序一直都是金属棒料的下料,在下料后,断面质量好坏,会直接影响到接下来的工序中成品的质量。目前国内外切断模设备形式多样,各种各种半自动、自动化、开式,半封闭式和全封闭式的冲压切断模设备在各类机械加工行业得到广泛的应用。关键词：冲压工艺；模具；棒料；冲裁力

AbstractSincethereformandopeningup,withtherapiddevelopmentofChina'snationaleconomyandmechanicalprocessing,thedemandformouldshasalsobeguntoincrease.Sometraditionalprocessingmethodshavebeenunabletomeettheprocessingneedsofproductionandlife.Nowthesocietyisincreasinglyintegratingwiththeinternationalindustry.Withtheprocessofintegration,themarketcompetitionisalsoincreasing.Peoplegraduallyfindthattheexistingproductcompetitivenessisinsufficient.Therefore,itisveryimportantintermsofproductquality,costandresearchanddevelopmentofnewproducts,andthedieisthemostbasicandimportantlinkinthewholechainofproductionandprocessing.Therefore,aclosedbarstampingdieisdesignedinthispaper.Generally,equipmentsuchasbardiesaredesigned,developedandproducedaccordingtotheproductionprocessandproductionneedsofusers.Theoriginalprocessofblankingblankswithmetalbarshasalwaysbeenthetraditionalbowsawingmachine.Thetraditionalsawingprocesshaslowproductionefficiencyandlargematerialwaste,andthequalityofthesectioncannotbewellcontrolled(500metalbarsareproducedpershift,orasawbeltneedstobereplacedifabout800metalbarsaresawed).Inthevastmajorityofmetalprocessingindustry,thefirststepoftheprocesshasalwaysbeentheblankingofmetalbarstock.Afterblanking,thesectionqualityisgoodorbadItwilldirectlyaffectthequalityoffinishedproductsinthefollowingprocess.Atpresent,therearevariousformsofcuttingdieequipmentathomeandabroad.Varioussemi-automatic,automatic,open,semi-closedandfully-closedstampingcuttingdieequipmentarewidelyusedinvariousmechanicalprocessingindustries.Keywords:stampingprocess;Mould;Barstock;Blankingforce引言进入九十年代后，随着与国际接轨的速度越来愈块，高新技术的发展也越来越成形并且得到完善，高新技术的发展全面更直接促进了传统加工工艺的提升与转型，现在更多更先进的成形工艺已经在快速的形成和发展，成型技术的发展方向将会更加的突出“细节”与“节省”的需求，以满足适应模具产品现在交付日期更短，模具产品质量好、精密度高、成本低的服务要求。冲压模具现有半自动化、全自动化、开式、半封闭式、和全封闭式几种形式，其按照工艺性质又可以分为冲裁模具、弯曲模具、拉伸模具、成型模具、铆合模具。按照工序组合程度分类又可以分成单工序模具、复合模具、级进模具、传递模具四大类[1]。现行阶段我国机械加工行业以冲压产品为龙头，以模具为核心，结合着现代先进技术的发展进步与应用，在国内与国际的广阔的市场需求刺激和推动的情况下，冲压技术已经在推动国民经济的发展，加速实现现代化以及提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。1冲压模具背景介绍1.1冲压技术与模具冲压工艺的概念：冲压加工是指在室温的条件下，利用模具和压力机在金属或者非金属坯料上施加压力，使材料发生分离或者塑性变形，从而得到所需要的具有一定尺寸、形状和性能的冲压件，冲压加工的基本变形形式是塑性变形，由于是在常温的条件下进行的所以又称为冷加工（冲压加工出的产品若是有需要也需要热加工。热加工可以使工件内部由于发生形变产生的各种情况基本达到平衡状态.但是通过热处理增加硬度强度仅仅是热处理作用之一.大量的退火,正火处理,都不是增加强度硬度,而是相反的）。在冲压加工过程中，我们将所需要的一种可以将金属或者非金属材料加工成所需的半成品或者零件的特殊工艺装备称为冲压模具或者冲模，没有先进的冲压模具，那我们的冲压技术就无法得到提升。在现代工业的生产中，模具是极为重要的设备，在各行各业的生产生活中都占据了重要的地位。特根据所学以及对有关方面的资料查找下可知，在我国的各行各业的生产生活中对于冲压模具的需求量已经达到了50%，可以看的出冲压模具的重要性。随着我国改革开放以来，我国经济正在快速而稳定的向着光明的一面发展，国家一直都很注重高新产业以及机械加工产业的发展状况以及前景，在这方面的影响下我国对于模具的市场需求量也是在飞快的提高，更多的开始追求物美价廉、性能好的国产模具，因此我国模具产业也正在快速的发展。冲压工艺的发展不仅仅是表现在越来越多的被应用于在许多的生产生活方面，更重要的是，现在人们在对于冲压工艺的认知与理解并掌握方面已经有了很大的提升与飞跃。在我们的身边时时刻刻、方方面面都可以看到冲压工艺对我们的影响，因为与我们生活息息相关的东西都是通过冲压件制造的例如我们的厨房用具、喝饮料的包装瓶、食品盒子、在电子行业、汽车行业甚至军事行业中冲压工艺都是极其重要的组成部分。1.2国内外现状1.2.1我国现状我国的现代模具制造行业是从上世纪七十年代开始起步的，与国外相比发展的还是比较晚的,俗话说的好：师夷长技以制夷，我们但是通过引进一些其他国家发展的较为成熟与先进的模具设计制造企业研发技术和模具企业自主创新技术相结合的发展模式,中国的现代模具制造业已经基本建立了一套包括现代模具制造技术的研发体系结构、模具的生产和进出口供应管理体系在内的现代模具制造工业的管理体系,模具制造工业的生产规模和专业技术水平仍然有着长远的稳步发展和提升空间,从2011年起,中国的模具制造行业的销售收入已经呈现了持续的快速增长趋势姿态,并且从12年以来,我国关于现代模具的研发和专利申请模具企业数量稳步的上升,并在17年时达到了22872件,首次申请超过了2万件,创下了模具行业历史的新高,即使18年至今我国申请专利的模具企业数量虽然有所的减少,但是也仍然首次申请超万件。除此之外,中国的现代模具制造企业已经从80年代开始逐渐走出了国门,模具的生产和进出口企业规模也呈波动方向上升的快速增长趋势,在11年时,同10年比增长了规模增加了36.87%,创下了多年来的一个记录,此后虽然不断放缓,但是在17年之后总额度再次恢复,呈现出增长趋势[2]｡已经逐步摆脱了当初当初虽然生产量位居全球前三甲但是精密度垫后的尴尬局面。目前，国内小型的精密模具已经可以与国外同类产品相媲美。并且在齿轮模具设计中已经采用开始采用最新的设计软件，纠正了许多的误差，达到技术上与使用了要求。在某些要求高（精度、复杂化、大型）的模具的设计制造水平也已经渐渐的开始接近或达到国际水平。但于国外其他发达国家相比之下我们是存在许多不足的，比如：精密的加工设备还是比较少，很多先进的技术我们要么没掌握，要么就是只能在小范围内应用，在大型的、冲压件精度要求较高、冲压件外形十分复杂的或者使用寿命长的模具的制造这些方面，我们还存在很多不足，每年依旧需要从国外大量的进口。1.2.2国外现状国外对于模具的研究和发展是从很早以前就开始了的，现在国外的水平已经达到了高度的集成化、智能化和系统网络化。其现在主要追求的目标是如何提高产品质量以及更快的生产效率。一些发达国家在模具生产标准化中的比重已经达到了百分之七十到八十，部分的资源已经可以共享了，因此在模具的设计和制造上可以大幅度的缩减所占用的时间，也达到了降低成本的目的，应变能力也得到了极大程度的提升，可以来满足不同客户提出的不同要求。1.2.3发展趋势在现代的工业生产中模具作为一种基础的设备，它具有很高的质量要求，并且附加在它身上的的价值也很高，属于高技术及高密度型的新材料产品，模具在发展高新技术产业中是作为一门重要技术领域的,模具的制造技术水平已经逐渐成为了衡量一个行业和国家装备制造企业技术水平的重要衡量标志。目前国内外切断模设备的形式多样,各种各种半自动、自动化、开式,半封闭式和全封闭式的自动切断模加工设备在各类大型机械加工制造行业中已经得到广泛的研究和应用[3]。为了改善和提升其生产效率现状的封闭式自动切断模加工设备就在行业中显得尤为重要,其必将发展成为企业改进和革新本生产行业的提高机械加工生产效率重要的加速器,它的发展趋势随着国民经济的总量和机械模具工业产品制造技术的不断提高和发展，随着各行各业(包括电子、汽车、电视、电器、仪表、仪器、家电和移动通信等各种电子产品)对机械模具的产品需求量越来越大(机械模具可生产量占60%至80%),技术的要求也越来越高。目前随着我国机械模具产品制造工业的发展和步伐日益的加快,产品制造发展的重点主要广泛应用于以下几方面：(1)汽车的外壳(2)精密部件的制造(3)大型及精密塑料制造(4)其他模具的标准件制造(5)需要高技术的模具的制造1.2.4选题主要特点及成果要求本次选题重点的解决问题是，如何合理的设计机械结构，完成预期的动作、能否优化现有的设计，可以大幅降低成本、提升工作效率及生产效率、原理结构分析并阐述设计中的数据及使用的公式计算引用正确、从实际出发，结合生产工艺流程及加工需要，做到切断模具的，剪裁压力、断面直径大小、进料长度可以随意变化调节、理论结合实际说明设计的安全性可靠性和优异性。成果要求：(1)毕业设计说明书1份，不少于40页(2)零件三维造型及装配模型，电子文件：一套(3)所有非标零件图（标准CAD图电子文件）电子文件：一套(4)相对复杂的非标零件打印图纸：A3图幅(5)装配图（标准CAD图电子文件）：1张(6)装配图打印图纸：1张，A1或A0图幅

2冲压工艺及模具结构形式的确定当本次设计的结构和工艺性主要内容包括如何确定一个冲压件的整体结构和工艺性、冲压件的尺寸测量精度和冲压件表面的粗糙度以及冲压件的尺寸标注。应尽量明确主要构造以及重要部分的计算方式及加工方法。2.1零件冲压工艺分析(1)冲压件的结构工艺性：其应力要求简单、对称。(2)冲压件的外部和内部在转角处需要避免出现尖锐的形状，应该使用圆滑的圆弧过渡，这样有利于模具加工。(3)冲孔时,由于冲压件受模的强度限制,孔的粗糙度尺寸不能太小,其粗糙度数值与孔的形状、板厚t以及冲裁件材料的流体力学性能等因素有关。(4)在材料的选择的方面：本次冲压件选题所需要虚拟的冲压零件尺寸初定为孔的尺寸。孔径初定为.暂定为冲压一种简单的计算器的外壳，由于本次设计加工的冲压件不是精密的零件,那么对其外形的尺寸和精度的要求不需要太高,一般的冲压生产设备便可以满足其冲压工艺要求。通过网上查阅资料（搜狗百科）知08F钢具有的特点适合本次选题，所以模拟选用材料为08F钢。(5)拟设计的几个主要问题：=1\*GB3①如何设计合理的机械结构，完成预期的动作。=2\*GB3②优化现有设计，更大幅度的降低成本，提升工作及生产效率。=3\*GB3③原理结构分析、阐述，设计数据及计算公式引用正确。=4\*GB3④从实际出发，结合生产工艺流程及加工需要，做到冲压模、剪裁压力断料面直径大小，实现进料长度可变化，可调节。=5\*GB3⑤理论结合实际，说明本次的安全性、可靠性和优异性。(6)重点解决问题：=1\*GB3①设计合理的机械结构，完成预期的动作=2\*GB3②优化现有设计，更大幅度的有效降低成本=3\*GB3③结构分析、设计计算中数据及公式引用正确=4\*GB3④结合实际验证整个机构的安全和可靠性2.2冲压工艺方案的确定此次的设计主要包括了两种材料成形的工序:分离、成形。分离工序是指在冲压过程中，材料在冲压机施加的外力的作用下产生形变（塑性形变），当材料受到的应力达到所承受的极限时材料就会从总毛坯料上分离，从而形成我们所需要的冲压件。分离主要工序及区别在下表中有明确说明。。图2.2.1分离工序示意图图2.2.2分离工序成形工序是指在冲压过程中，材料在外力的作用下，材料内部应力超过屈服极限但未达到极限强度，因此材料会进行塑性形变，从而得到所需要的零件（零件具有需要的一定的尺寸和形状）。成形的主要工序及区别在下表中有明确说明。图2.2.3成形工序示意图表2.2.4成形工序冲压模具按照工序的组合程度分可分为：简单的冲裁模、复杂的连续冲裁模具以及更复杂的复合冲裁模具，他们三个区别为简单冲裁模具是指：一次性只完成一个工序。连续冲裁模具是指：按照一定的顺序，会在不同的位置上完成两个或者两个以上的工序，因此连续冲裁模具又称为进（跳步）模。而最后的连续冲裁模具是指在冲压过程中同时完成内孔和外形两种的上工序的冲裁模[4]。表2.2.5模具比较表比较项目简单模复合模连续模冲压精度低精度IT14级以下高级和中级精度IT8~10级中级和低级精度IT10~14级工作尺寸及形状特点适合形状简单工件尺寸不受限制工作形状及尺寸大小受模具结构及强度限制可以加工形状复杂工作，适合加工小的异形件生产效率因单工序加工生产效率低需用手或机械排除废料和工件生产效率低工序间自动送料，可自动排除工件，生产效率高使用高速自动冲床操作困难不便使用出件排料困难不做推荐可以在行程序400次/分或更高的冲床上工作工作安全性手需伸入冲模工作区，不安全，需采用安全措施同简单模可自动送料，手不进冲模工作区，较安全多排冲压法很少采用很少采用广泛应用，特别是尺寸较小的工作冲模制造工作量和加工成本简单工件模具制造工作量小，成本低，复杂工件需多套模具，成本高冲裁复杂形状工件较简单，比连续模低冲裁简单形状工件比复合模低，比简单模高本次模拟冲压的零件为简单的电器外壳，这个冲压件的结构外形及特点。本次冲压包含了落料、冲孔、弯曲三个基本工序，可选变形方案如下：1：落料在冲孔最后弯曲（需三步要采用三个单工序）2：同时落料冲孔复合最后弯曲（两步需要两套复合型的模具）3：冲孔落料弯曲复合模生产（一步一个连续模具直接完成）。4：落料之后冲孔最后弯曲连续冲压（也是三步可直接生产，设计复杂，工艺要求高）。图2.2.6外壳展示通过图表对照可知过程1虽然简单但是过于繁琐，程序太多，耗时长，生产效率低，只适用与小批量的生产。方案3虽然是一次成形，但是模具设计比较复杂，模具设计的研发费用会远远超过产品带来的利益，这是极为不合适的，与我们的目的相反在实际生产生活中也不会被人采纳[5]。最后方案4采用连续模生产，但是模具设计比较复杂，而且精度不如复合模。所以最后我们采用方案2。2.3如何确定模具结构在我们进行设计时，模具的具体外部形式是通过不同客户提供的不同方案来来确定的。这是设计的最关键一步，要看懂客户提供的工艺方案，它会直接影响冲压零件或半成品的性质、成本以及生产率[6]。模具的结构形式很多，可以通过所需产品的形状、尺寸、精度、材料性能和生产需求量以及生产设备、生产加工条件、工艺方案等来确定。在满足品质要求的前提下，力求模具结构简单、周期短、成本低、效率高、使用寿命长。本次的设计的落料部分采用的是正装复合模，它主要包含了两种模即：凸模、凹模，两目分别在上下（凹下、凸上），落料部分会使用橡胶来进行卸料；凸模固定在时，加工产生的多余料就会留在凸凹模的孔洞中，通过安上模座上安装的卸料打杆来进行废料的清除，其余没有被清除的废料则会通过在上模回程的时候的卸料板来进行清除，由于橡胶在进行压缩时内部会产生应力，这部分产生的应力就会提供给卸料板，卸料板在受到这些应力之后会自主运动清理多余的废料[7]。在零件弯曲过程中因为所需力比较小，所以不需要太麻烦的装配结构，使用简单的就可以，因此可以保证模具的强度是可以达到要求的，这样就满足我们设计的初衷以及要求，凸模与凹模会直接用螺钉固定在模座上（依旧是凹下、凸上）。这个冲压件在冲压过程中会产生90度的弯曲此，因此冲压件会与两模产生十分紧密的接触，在模具的回程过程中冲压件可能会发生冲压件随凸模一起向上运动的情况，为了避免这种情况，因此上下两个模具都需要设置卸料装置。3冲压裁剪部分设计3.1弯曲件展开部分尺寸设计图3.1.１弯曲件图3.1.2冲压件弯曲部分此工件其中有一部分需要对材料冲压使其产生弯曲形变,如下图所示,为方便进行冲裁部分的设计及材料计算,我们需要先对坯体材料的展开半径和尺寸进行计算。一般我们认为展开半径是有圆角半径的弯曲,若则称为没有。本次设计的选定的尺寸是，，因此是属于有圆角半径的弯曲,毛胚展开的尺寸可以通过未弯曲的部分的长度加上弯曲部分的长度相加来进行计算[8]。L==++（3-1）式中L——弯曲件毛坯总长度（mm）——各段直线部分长度（mm）——各段弯曲部分弯曲中心角（°）——各段圆弧部分弯曲半径（mm）——各段圆弧部分中性层位移系数（见表3.1）。表3.1弯曲90°时中性层位移系数x0.10.250.51.02.04.04~8＞8x由于，，==2.0，查表可得查得。此零件总共有六处弯曲,但都必须是同一弯曲的半径，展开的长度都是一样的，因此每个零件只需单独计算一处。==（3-2）则坯料长宽最大尺寸为：（3-3）将不同展开组合尺寸不同的各展开边分别进行展开并组合定义边长为a,b,c,d。若a,b,c,d则各展开边长的不同展开组合尺寸的不同边长分别为：（3-4）3.2下料的排样及材料的利用率此零件毛坯展开形状是不规则的，所以不适合采用传统的排样方式,由于长宽尺寸不相同,选择斜向下料虽可以提高材料利用率,但是如何确定下料的方位不容易，并且模具还得转一定，需要进一步增加人工调整。浪费时间且增加成本，而且会导致横向尺寸增大,选模架的尺寸也会增大[9]。因此最后还是选单排直排方案,如图3.2所示：图3.2.3排样图通过查询成红主编的《冲压工艺与冲模设计》中的表2.5.2，可知当采用料板弹压方式来进行下料或者卸模时，由于我们材料厚度选择的是，所以前后料的余额为侧方的余额为那么两工件间余额.（3-5）工件边缘余额.（3-6）可得步距.（3-7）料宽度==mm.（3-8）其中的材料条件宽度公差是简明冷冲压机械工件基本料的材料条件宽度,是侧面外条件宽度计算公差中的值,是冲压工件条件材料的余额条件宽度计算公差中的值[10]。一个步距内的材料利用率η为：η=（3-9）其中A是指落料件的面积,B是材料宽度,n是步距,由刚才的计算结果可得冲压件的冲压力计算和初选设备的选定：（3-10）3.3冲裁件的冲裁力计算和初选设备的选定该自动冲切剪裁件的冲切剪裁力由自动落心进料力和自动冲裁钻孔力共同配合组成：落料部分：（3-11）则（3-12）冲孔部分：（3-13）则（3-14）总冲裁力（3-15）其中L——剪切刃口剪下材料周边总长度（mm）t——板材厚度（mm）τ——材料的剪切应力，查下表可得。取表3.3冲压材料的力学性（小部分）材料名称牌号材料状态抗剪强度抗拉强度伸长率屈服强度普通碳素钢Q195未退火260~320320~40028~33200Q235310~380380~47021~25240Q275400~500500~62015~19280优质碳素结构钢Q8F已退火220~310280~3903218008260~360330~4503220010260~340300~4402921020280~400360~5102525045440~560550~7001636065Mn已退火60075012400不锈钢1Cr13已退火320~380400~47021-1Cr18ni9Ti热处理退软430~550540~70040200铝L2、L3、L5已退火8075~1102550~80冷作硬化100120~1504-铝锰合金LF21已退火70~110110~14519503.4模具的压力中心各个冲压力的合力的作用点被称为模具的压力中心。为了保证正常的生产工作，模具的压力中心应该与滑块的中心线相重合，否则会导致滑块和导轨间和模具导向零件之间非正常的磨损，进一步影响到间隙，更进一步影响冲压件或半成品的质量，大大降低降低模具使用寿命甚至会造成模具的损坏[11]。模具的压力中心，可安以下原则来确定：(1)如果是单个的冲压件且外形是对称规则的，那么这个冲压件的压力中心就是它的几何中心。(2)冲压件的形状全都相同时，并且排样时冲压件的分布对称，那么压力中心是零件的对称中心。(3)各个分力对某一作用点和各坐标轴的代数力矩之矢量代数和，分别等于各个分力的力矩代数和等于混合力对该作用坐标点和轴的代数力矩。由此我们可以精确求出合力在该模具作用点的中心坐标位置0,0。（3-16）图3.2.4展开图由于本落料冲压件的整体前后左右对称,则使本落料承受冲击机压力的主要中心正好是也就是一个位于本落料冲压机落件出料件的左右对称立体几何面的中心。（3-17）3.5卸料部分及初选压力机根据落料橡胶管的落料挤压模具的整体结构,落出的料件将被卡在下面的一个三角形落料凹模中,由落料橡胶通过卸料的挤压方式将其向上向下挤压并经反弹后从顶部取出：.（3-18）冲孔废料凸凹模具废料全部向上挤出推入废料卡在安装冲孔废料凸凹模具的洞口中,由电动推杆将冲孔废料全部向下挤入推出：（3-19）由以上得出的冲压力及卸料力，得：（3-20）因此选择设备时，乘以系数得（3-21）所以最后我们最终选择了一台通用型的开式联动双柱螺杆压力机。产品型号为j23-100,其主要的相关技术参数主要介绍内容如下：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：最大装模高度：连杆调节长度：工作台尺寸：前后左右模柄孔尺寸：Φ3.6冲压件间隙值当我们要设计一个新的模具时间，如何确定一个合理的间隙是保证冲压件质量以及精度能否满足产品需求的首要条件。我们理想中的冲压时所需要的冲压力小、模具使用寿命长，但是冲压件的质量、所需冲压力以及模具的使用寿命等各个方面所要求的间隙的值虽然很接近，但并不是同一个值。并且我们还需要思考，在生产中器械会发生磨损，会产生偏差，因此我们需要在这些数值中选择一个合理适用的范围来作为加工间隙，只要加工时的间隙在我们确定的范围内，那么我们生产出的冲压件在各个方面就可以满足我们的要求。我们将这个合理适用范围的最小值叫做，最大值叫做即最小/最大合理间隙[12]。加工时，我们需要考虑精度的要求以及磨损现象的发生会影响间隙的大小，所以我们需要选用最小合理间隙。我们都知道一个手工艺人本身的手艺对生产出的产品影响极大，那么合理间隙的大小对冲压件的断面质量以及模具的使用寿命、冲压力、精密度的影响不亚于此。在生产过程中，凸模和凹模在与被冲部分和下料的部分都有很密切的接触，因此会产生许多的摩擦，所以若是间隙较小，那么摩擦就越大，相互之间的应力也越大，模具的使用寿命会大大降低。而若是间隙较大，虽然模具的使用寿命会大大增加，但是生产出的冲压件或者半成品的精密度很有可能出现大批量不合格的情况，可能会造成返工报废等、大大的浪费了人力物力资源，使成本直线上升。因此选择一个合理的间隙范围在冲压工艺生产中占据了十分重要的地位[13]。我们本次拟加工的材料选择的是08F钢，是一种中碳钢与硬铝的间隙取值是相同的，所以08F钢材料间隙值可以与硬铝材料的间隙取值一样。间隙值取值可通过下表来查找：表3.6冲裁模初始用间隙2c(mm)4冲压模具设计4.1凹模设计在实际设计模具时,凹模的厚度和外形尺寸还不能仅仅用凹模理论的计算方法来进行确定,在设计模具时,由可以直接确定一个凹模的外形厚度：K数值查表取0.18冲裁件最大外形尺寸可根据模具的结构需要取凹模壁厚可由下式：C=(1.5～2.0)（4-1）来确定凹模的壁厚：（4-2）取c=50mm,按此式方法进行测量计算后所得到的我们所摸出来凹模整体外形尺寸的值可以直接用于保证我们所摸到的凹模外形具有了一个足够的整体机械刚性强度和运动刚度，一般不再对凹模外形进行任何机械性和强度的测量校核[14]。凹模的刃口高度是由冲压件的厚度来决定但是前提是厚度不能影响其强度，所以凹模的外边缘的尺寸应该如下：（4-3）（4-4）组合形式：我们采用橡胶压缩产生弹力来卸料、纵向送料，凹模外形定为。固定件例如螺孔、螺栓等大小、数量、位置可以从典型组合标准GB2873.2中查得。以上设计结果可得，凹模零件图如下图所示：图4.1凹模图4.2凸模设计凸模的安全长度:根据外形结构,其长度应该指的是模具规定的卸料板的厚度加上落料凹模的厚度再加上卸料板与凹模之间的其较为安全的值可以取。模总长度凸模的硬度选用是对材料及其应用技术的硬度要求:凸模选用材料应在选用时的硬度为:gr12movr1凸模的选用硬度为:[15]。查国标表,得尺寸参数,最后的设计如下图所示：图4.2凸模零件图4.3选择模架及其他零件按照查找表冷冲模国家标准GB2851.5-90来选择中间导柱模架，根据设计的凹模的外边缘尺寸，来确定凹模整料尺寸为m的模架。上模座：下模座：导柱：导套：固定件的选取：上模零件选取4个M16×70的内六角螺纹固定，另加两个Φ12×80的销钉。下模零件选用4个M16×120的内六角螺纹紧固，另加两个Φ12×100的销钉定位（螺钉长度根据连接件而定），材料用45钢。上模固定采用4个长方形的内六角长方形螺纹固定,以及两个的销钉。下模固定采用4个长方形的长方形内六角螺纹进行固定,另加两个长方形12×100的长方形销钉进行定位(螺钉的长度一般根据连接件而定),材料为45号钢[16]。4.4校对压力机参数本冲击剪裁件的设计初选选用压力机为j-j23-100。其主要的一些技术参数主要介绍内容如下：公称压力：滑块行程：最大闭合高度：最大装模高度：连杆调节长度：工作台尺寸：前后左右模柄孔尺寸：Φ冲压力校核：冲裁总压力F=705.28kN.设备的国际公称工作压力值为p=1000kn>1.3f=916.86kn。可以轻松满足实际生产使用的各种要求。闭合高度校核：模具装配高度，同最大装模高度比小，可以轻松满足实际生产使用的各种要求。工作台：尺寸为，设备工作台尺寸为，满足使用要求。故压力机设备选择合适。图4.4模具总装配图

5弯曲部分回弹综合效应包括曲率角度稳定性回弹及曲率角度回弹两个基本方面,此角度回弹是弯曲变形稳定区与不弯曲变形区两部分角度回弹产生的综合作用效应的结果[17]。5.1回弹的因素弯曲回弹的因素是由很多因素影响的例如：(1)坯料本身的性能(2)料弯曲部分的变形程度超过了曲率(3)模具弯曲部分的中心角度变形的程度比较大(4)模具设计问题造成的间隙大(5)弯曲部分的形状和本身选用材料的化学性质(6)冲压件整体的力学性质及结构问题5.2回弹值如何确定必须要确定回弹值的原因是：只有知道了原因，才能克服回弹，来使零件达到生产生活的要求。通常回弹值的方法主要以下三种：1.查图法2.查表法3.计算法，但是这些只能是大概确定，因为会造成回弹的因素有很多，且相互间参杂产生很多种复杂的情况，因此现在不论是国内或者国际上都在对回弹进行研究，并没有一个可以固定的准确的计算公式来确定[18]。所以对于回弹值的确定，一般是在实际加工生产环节中对于不同的模具及不同客户的要求来进行模拟加工之后修改的但是当弯曲件的相对弯曲反弹值在径向旋转反弹半径大于r/t<(5~8)时,弯曲件相对旋转半径的径向旋转反弹角度大大变化小,可以考虑查表值但不予纳入考虑,仅根据需要查表考虑弯曲件相对旋转反弹角度的相对半径回转反弹值的大小变化。由于其旋转时的角度确定r/t=2,查表达式可以直接得出确定与其相对应的回旋反弹值为1°30′~2°30′[19]。5.3控制回弹的措施目前我们有以下几种方法来控制：(1)选择弯曲性能好的材料。这类材料便于加工，质量较高，除屈服强度这一点外还要考虑材料本身的质量问题例如：毛坯料的厚度、毛坯断面的质量等。(2)选择较小的相对弯曲半径。(3)选择需要的模具间隙。上文中提到模具间隙对冲压件的尺寸、精度的影响特别大因此合理的模具间隙可减小回弹。采用可调间隙的模具，对控制回弹是很有好处的。(4)工件形状需要进行合理的设置。(5)组织状态（进行退火的操作）需要合适。5.4最小相对弯曲半径当冲压件发生弯曲时，半径越小,坯料外表面的变形程度就越大,若弯曲半径太小，那么甚至会出现坯料表面裂缝甚至坯料断裂的情况，造成坯料的报废，因此在能够保证弯曲半径和变形程度都在相应的极限区域内时，材料的外表面就不会因为弯曲而发生变形裂纹,这个时候弯曲件的排列和表面半径所能行成的最小半径被称为最小的弯曲圆角半径[20]。最小弯曲厚度半径与弯曲件流体内壁外表厚度的应力比值约为rmin/t,又可简称为最小相对弯曲厚度半径,又我们可以将其简称为最小弯曲厚度半径应力系数,是目前流体力学领域衡量其应力变形的一个重要的指标。影响其因素有：(1)材料的相对力学性能分析材料的相对力学塑性性质越好,其主要的力学可塑性测量指标就相对韧性越高,材料能被许可的最小相对弯曲的角度半径也越小。(2)相对弯曲变形角的大小从理论上讲,只与变形半径大小有关,而与变形区的中心角大小无关。但实际上,当弯曲变形区的中心角较小时,由于弯曲变形区不大,那么接近变形区中心角的直边部分(不属于变形区)无法产生变形,所以长度会延申,因此在中心角处的坯料在变形程度上会得到一定减轻,使其半径的减小。(3)板料的焊接弯曲表面焊接质量与控制板料焊接剪切面和断面的焊接质量有关板料的弯曲表面中当出现质量有限的划痕,裂纹,毛刺等变形缺陷时,弯曲易反而造成焊接板料的内部应力过分集中,使弯曲件过早的直接受到应力破坏。在这些具有缺陷的应用情况下还需要尽量减少选用较大的弯曲角度半径。(4)板料对宽度的应力影响窄板弯曲时,在过程中板料的流体沿宽度方向的流动应力相对为零,宽度方向的应力使材料在弯曲时可以自由倾斜方向流动,可会弯曲半径减小。(5)材料的方向性弯曲钢板材料中所采用的冷轧钢板,沿弯曲线方向的塑性指标要求远远好于弯曲线垂直方向。故当材料的弯曲线与半径的方向完全垂直时,材料可以具有较大的横向抗拉能力和强度,不易被弯曲和拉裂,最小相对弯曲线和纤维半径的数值就小,反之则大。(6)通过实验来确定:由于直接影响板坯料最小相对弯曲半径的工艺因素较多,故在实际的应用中主要考虑了部分坯料工艺质量因素的直接影响，其工艺因素数值一般由相应的实验方法进行确定。下表为通过实验方法计算得到的实验方法数值,可直接从表中选取。表5.4工艺因素值材料正火或退火硬化弯曲线方向与轧纹垂直与轧纹平行与轧纹垂直与轧纹平行铝00.30.30.805、08F00.30.20.515,20,Q2350.10.50.51.045,500.51.01.01.75.5弯曲力的计算弯曲模压力通常来说是我们在选择设计弯曲模和和冲压设备时如何选择各种压力机构和设备最大吨位的重要依据。由于弯曲力对作用力的直接影响主要因素及其种类相对较多,如直接影响弯曲作用材料的整体结构和机械性能,零件的结构质量和整体形状,弯曲的处理方法,摸具的整体结构,模具的磨料间隙和所用磨具以及工作时的模具表面质量等。因此,用现代科学设计理论和大数据进行分析的弯曲机械设计计算方法很难准别地准确计算弯曲机械作用力,生产中常用积累经验的计算公式和常用概略的计算方法不能计算弯曲作用力,作为我们研究设计弯曲机械模式和制造工艺的基本过程和今后选择新型冲压弯曲机械设备的重要依据[21]。本零件属于“U”形件的自由弯曲，采用以下经验公式计算弯曲力，=（5-1）本零件有两个不同尺寸的弯曲边，b=200d的边所需弯曲力是：===14.742kN.（5-2）b=80的边所需的弯曲力是：===9.828kN.（5-3）式中——冲压行程结束时弯曲力（N）；k——安全系数，取；b——宽（mm）；t——厚（mm）；r——半径（mm）；——材料的抗拉强度（MPa）08F钢的=，取.F=+=4×14.742+2×9.828=78.64kN.（4-7）初选用的压力测试设备主要为一种j23-10型号的开式液压双柱单轴可倾斜式压力机,其主要的相关技术参数及产品规格按本表简述如下:压力/t：10闭合高度/mm：180装模高度/mm：145连杆长度/mm：35操作台尺寸/mm：前后240左右370模柄尺寸/mm：Φ30×555.6弯曲模具主要零件的结构弯曲会使用的凸模和凹模的半径：当冲压件的角度半径远远大于凸模r/t<5~8,且不弯曲角度半径远远小于最小相对弯曲角度半径时,凸模的最大圆角相对弯曲角度半径一般可以达到等于弯曲件的凸模相对圆角弯曲半径范围间。如果弯曲件的一个凸模纵向圆角相对弯曲件的半径大大小于最小弯曲件的半径，首次弯曲件的半径大小可以直接控制弯成较大的一个凸模纵向圆角相对弯曲件的半径，然后我们可以直接采用整形成型工序的这种方式直接进行弯曲件二次整形，使其成型能够完全满足弯曲件对于凸模相对圆角的半径大小控制要求[22]。若弯曲件的相对弯曲度和圆角回转半径较大,精度的修正要求相对较高时，由于弯曲度和圆角对整个凸模弯曲半径的反转回弹大，凸模的弯曲度和圆角对整个凸模的回转半径大小应该及时调整根据回转反弹值要求作相印的精度修正。本次设计的半径较小，因此凸模的弯曲部分的半径等于工件的圆角，即。凹模抗变形的能力以及制件的质量是由凹模的圆角和半径大小直接影响的,弯曲凹模两边厚度的大小也会由此决定。圆角的半径太小时,容易使使冲压件的表面擦伤甚至容易出现裂痕。若圆角半径过大,则会严重影响坯料定位。凹模的移动速度要求与毛坯制造速度均匀一致，当两部分移动速度有较大的差异时，会使材料发生了偏移。因此在生产中常根据弯曲材料两边厚度的大小来确定如何选择弯曲凹模两边圆角的半径：当t≤2mm时,=(3~6)t当当凹模深度：凹模的工作部分弯边深度的大小也要适当。若过小,坯则料弯曲变形的四周部分会变长,弯曲件成形后的回弹大，造成冲压件的报废。因此若凹模深度过大，则要求模具对材料的消耗多，使成本大大提高，得不偿失。本次设计的高度不高,并且两边处于平直的状态，所以凹模深度应该大于零件的高度。5.7凸、凹模间隙以及公差凸模与凹模制件的间隙和误差值是由通过调节压力机的装模高度系统来进行控制的。生产生活中u形件，必须注意间隙和误差值的大小。两模之间的间隙和误差值大小对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲件的受力都会产生直接的影响。若模的间隙和误差值过大，那么弯曲件的回弹增大，误差增大,从而降低了凹模制件的性能和精度在，造成零件的报废。当制件间隙过小时，会使得制件直边料厚明显减薄和焊接处出现划痕,同时也会降低凹模的使用寿命[23]。生产中凸模和凹模间的制件间隙和误差值一般可由下式进行决定：有色金属的弯曲部分：c=+nt黑色金属的弯曲部分：c=t+nt式中c——弯曲凸模和凹模的单边间隙（mm）t、——材料厚度的尺寸和最小尺寸（mm）n——间隙系数，查表得n=0.1则c=1.5+0.1×1.5=1.65mm.两模尺寸及公差：工件基本尺寸=,=。则凸模尺寸为：==（5-4）==（5-5）凹模尺寸按凸模实际尺寸配作加工，保证单面间隙c.凹模壁厚C=50mm.则凹模周界：L=50×2+126.2+2×1.65=229.5mm（5-6）B=50×2+86.2+2×1.56=188.3（5-7）凹模采用上下相通的形式，一边在弯曲件卡在凹模里面时可以利用安装在凹模下面的顶件块将零件顶出。凹模以内六角螺纹固定，最终凹模形式及尺寸如下图所示：图5.7.1弯曲凸模图5.7.2弯曲凹模5.8选择模架及其它零件由上述设计可知，并根据查询GB2851.3-81后选取侧导柱模架以下为基础参数：上模座:下模座:导柱:导套:图5.8模座5.9卸料部分由于此冲压件在弯曲变形前后都会与两模紧密接触，工件既甚至有时很可能直接将其随凹或凸模弯曲成形向上,也甚至还很有可能直接将其卡住嵌在了凹模里面。则在上下模都很有可能时就需要分别重新设置一个用于卸料的传动机构。因此我在本题将弯曲件的受力凸模和卸料凹模都一边设计制造后形成两端带有一个卸料通孔的一种卸料传动结构,一边分别设计安装了助推件、顶件等两种卸料传动机构[24]。如果一个塑料工件的顶部推压压板卡在一个塑料凹模里面,推板只要将它向上向下推出一个顶,即可通过凹模顶上拆卸的塑料板向上推出一个工件。两种不同类型的自动卸料机和推板可在推出后将零件分别放置如下列框图所示：图5.9.1推板图5.9.2打杆5.10设备参数校核本弯曲件初选压力机为J23-10。弯曲力校核：总弯曲力F=78.64kN.设备的一个公称平均压力系数值为零:p=100kn>1.2f=94.4kn。可以轻松满足实际生产使用的各种要求[25]。闭合整体校核：整体装配高度为,大于大型压力机的最大高度模具安装闭合高度,不满足适用要求条件的也可按用户要求及时进行模具更换。其基本参数为1-j23-16。以下为参数：压力/t：16闭合高度/mm：220模高度/mm：180连杆的长度/mm：45工作台尺寸/mm：前后300左右370模柄孔尺寸/mm：Φ40×60模具总装配图如下：图5.10模具总装图

结论通过以上的分析可知，冲压工艺在现代机械加工行业所占据的举足轻重的地位，而模具的发展又是冲压行业能否快速发展的重要前提。冲压模具在实际生产生活中是按照客户需求来制定的，因现代各行各业都开始与国际接轨，竞争压力打，因此高质量、高效率、高精准度是越来越被人们重视以及需要的。本次设计的冲压模具结构上还是比较简单适用于，生产结构简单、市场需求量打并且对精度要求不高的冲压零件或者半成品，其优点就是成本较低、效率高、使用寿命长、但其缺点也十分明显，无法加工对于精密度有较高要求的零件、只能生产简易的，应用的方面有局限性，仅适用于小微企业来进行加工生产。本文首先介绍了冲压工艺与冲压模具的概念与关系，分析了国内外发展状况，然后对冲压模具的关键部分进行了分析，最后对封闭式棒料冲压机整体结构进行了设计，并完成了三维图。参考文献[1]成红主编.冲压工艺与冲模设计[M]北京:机械工业出版社,2009,10[2]王秀凤,李卫东,张永春.冷冲压模具设计与制造[M].2017[3]高军伟.浅谈冲压模具设计中对机械运动的控制[J].科技与创新,2016(02)：16-19[4]蔡明宇.浅谈冲压模具设计[J].橡塑技术与装备,2015(16)：22-23[5]侯晨阳.冷冲压模具改进设计实例分析[J].内燃机与配件,2017(18)：22-26[6]桂林电器科学研究所.模具工业,2019(6)：30-31[7]中国锻压协会.锻造与冲压[J],2018（3）：34-37[8]李云妹,谢祖华.冲压模具的绿色制造[J].2018(4)：4、16-23[9]王顺尧.冲压模具的设计与制造分析[J].2019（24）：21-25[10]孙筱.冲压模具设计三维技术应用[D].2007：25-37、40-42[11]马德成.机械绘图与识图实例详解[M].北京:化学工业出版社.2016[12]卢玉明.机械设计基础[M].北京:高等教育出版社.2006[13]刘会英.机械原理[M].北京:机械工业出版社.2013[14]孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理（第八版）[M].高等教育出版社2013,05[15]阮宝湘,工业设计机械基础[M].北京:机械工业出版社.2016,08[16]钟祥山主编.冲压模具精选88例设计分析.北京:化学工业出版社，2010,1[17]高永祥.零件三维建模与制造[M].北京:机械工业出版社.2011,1.[18]孙恒,陈作模,葛文杰.机械原理[M].第七版.北京:高等教育出版社.2009.6：214-218.[19]甘永立.几何量公差与检测[M],上海:上海科学技术出版社,2010.1[20]卢秉恒.机械制造基础[M].北京:机械工业出版社.2007,12.[21]高永祥.零件三维建模与制造[M].北京：机械工业出版社.2011,1.[22]王三民.机械设计计算手册[M].北京:化学工业出版社.2008,12[23]孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理（第八版）[M].高等教育出版社.2013,05[24]濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2013.[25]陈伟.国内外模具发展概况综述[N].中国论文网53-60

致谢时光匆匆如白驹过隙，说长不长，说短不短的四年大学时光在这个充满遗憾的夏天即将结束了，回头想起只觉心中充满了不舍，在这四年的学习生活中，很感谢自己遇到了现在的老师以及同学们，这一路上有苦有甜，有欢笑也有泪水，这一路走来在老师以及同学的帮助下，自己不光收获了知识也收获了满满的师生情以及同学之间的友情，为人处世等方面也得到了很大的提升本篇论文是在姜娇老师以及薄磊老师悉心教导下认真完成的。从最初的课题选择、方案论证到后来的具体设计和论文成型，姜老师和薄老师始终兢兢业业，用心负责。对于我不明白的问题两位悉心传授；对于我犯过的错误，两位老师耐心指正。我佩服何老师在专业上的严谨和对生活的热情，这些的林林总总不管对我毕设的帮助，还是对我生活和工作的影响，都好像一盏指路的明灯，时刻指引我向前。如果没有姜娇老师和薄磊老师的支持，我可能无法顺利完成我的毕业设计，在此仅代表本人向姜娇老师以及薄磊老师表示深深的感谢和崇高的敬意。最后，感谢那些给我精神支持的人。在学术生活中，给我热情的老师，朋友和家人，他们是我生命中不断挣扎的动力，也是我人生经历中最宝贵的精神财富，因为他们是无私的，没有老师和朋友的帮助，我永远不会成功。总之，这篇论文可以成功地完成，凝聚了许多老师、朋友和亲戚的期望和努力。

论文的研究方法和手段有哪些

（1）调查法

调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。一般是通过书面或口头回答问题的方式获得大量数据，进而对调查中收集的大量数据进行分析、比较、总结归纳，为人们提供规律性的知识。

（一）典型例子

调查法中最典型的例子是问卷调查法。它是通过书面提问收集信息的一种方法，即调查人员编制调查项目表，分发或邮寄给相关人员，询问答案，然后收集、整理、统计和研究。

（二）研究步骤

1.确定调查课题

确定题目时要注意选题是否具有研究的必要性和可能性，同时要注意选题切忌太大，也要避免无意义的重复劳动。

2.制定调查计划

要明确调查课题、调查目的、调查对象、调查范围、调查手段、调查步骤、时间安排。

3.收集材料

收集材料时要尽可能保持材料的客观性，尽可能采取多种手段或途径。

4.整理材料

将收集到的材料进行整理，以便后续总结归纳、形成结论。

5.总结研究

对整理完的材料进行分析、总结、归纳，得出一般性的结论。

（三）特点

调查法相对其他研究方法来说较为耗时耗力，但也有其优势，即获得的一手资料信息真实具体，能够对研究对象有更加准确、清晰的认识。

（2）观察法

观察法是指人们有目的、有计划地通过感官和辅助仪器，对处于自然状态下的客观事物进行系统考察，从而获取经验事实的一种科学研究方法。

（一）典型例子

皮亚杰的儿童认知发展理论就是通过观察法提炼总结出来的；儿童心理学创始人——普莱尔，也是在一次次地使用观察法后，提出了儿童心理学领域中的诸多理论。

（二）研究步骤

1.明确观察对象