弯板冲压工艺及模具设计【落料冲孔复合模、弯曲模】【含落料冲孔复合模模具三维】

弯板冲压工艺及模具设计【落料冲孔复合模、弯曲模】【含落料冲孔复合模模具三维】,落料冲孔复合模、弯曲模,含落料冲孔复合模模具三维,冲压,工艺,模具设计,冲孔,复合,弯曲,含落料,模具,三维 摘要摘要弯板是一种常用的五金件，由于其本身的特殊性，导致了弯板冲裁时精度难以保证，设计中，我们采用特殊的结构来完成弯板五金件的冲裁。弯板采用Q235 钢制作而成，厚度为 1mm，弯板零件上有一个圆孔和一个长圆孔，圆孔的最小直径为 4mm，还有 U 形弯曲工序。所以弯板可以采用较简单的复合冲裁模和弯曲模。复合冲裁模采用多工序同时加工，复合冲裁模加工的精度较高且弯板要求无翘曲无扭曲。所以选择复合模。本论文从凹模开始设计，选择模架，设计凸模，再算其他模具零件尺寸。工件弯板的设计流程：首先我们进行工艺分析，通过工艺分析我们对工件弯板零件的结构和材料以及工序有个基本的了解，然后设计出合适的方案。方案设计完成以后，需要我们对模具的设计进行计算，计算一般包括排样图利用率计算，冲压力的计算，还有模具工作尺寸的计算等。基本的理论计算完成后，我们对模具的总体结构进行把握，通过分析总结完成本次模具的最终设计，然后通过图纸表达出模具的结构，完成零件图进行加工。关键词：弯板冲孔 冲裁模 工艺 模具设计- I -AbstractBracket connecting piece is a commonly used hardware. Due to its own particularity, the accuracy of the connecting pieces punching is difficult to guarantee. In the design, we use special structure to complete the blanking of the connecting piece hardware. The support connecting piece is made of Q235 steel, and the thickness is 4mm. There are two round holes and a long round hole on the connecting piece part of the bracket, the smallest diameter of the circular hole is 8mm, and there is U bending procedure. As a result, a simple compound blanking die and a bending die can be used in the brackets. The compound blanking die adopts multi process and simultaneous processing, and the precision of the compound blanking die is high and the bracket connecting piece requires no warping and no distortion. So choose the compound die. This paper begins with the design of the die, selects the mold frame, designs the punch, and then calculates the size of the other die parts.The design process of workpiece support connection piece: first, we carry out process analysis. Through process analysis, we have a basic understanding of the structure and material and process of workpiece bracket connector parts, and then design the appropriate plan. After the design is completed, we need to calculate the mould design, calculation of general layout including utilization rate calculation, the calculation pressure, and die size calculation etc. After the completion of the basic theoretical calculation, we grasp the overall structure of the die, finish the final design of the die by analyzing and summarizing, and then express the structure of the die by drawing, and finish the processing of part drawing.Key words: thin plate parts punching compound punching die mold design- II -目目 录录摘要.1ABSTRACT.I1 前言.12 冲压件工艺分析.32.1 材料分析.32.2 零件结构.32.3 毛坯计算展开图 .42.4 尺寸精度.43 冲裁方案的确定.64 模具总体结构的确定.74.1 模具类型的选择.74.2 送料方式的选择.74.3 定位方式的选择.74.4 卸料、出件方式的选择.74.5 模架的选择.85 落料冲孔模设计.95.1 排样方式的选择.95.1.1 排样及搭边值的计算.95.1.2 步距的计算.95.1.3 条料宽度的确定.105.1.4 材料利用率的计算.105.2 冲压力的计算.115.2.1 冲裁力的计算.115.2.3 卸料力与推件力的计算.115.2.4 总冲压力的计算.125.3 压力机吨位选择.125.4 刃口尺寸计算.135.4.1 冲裁间隙的确定.13- III -5.4.2 刃口尺寸的计算及依据与法则.146 落料冲孔模主要零部件设计.156.1 凹模设计.156.1.1 凹模外形的确定.156.1.2 凹模刃口结构形式的选择.176.1.3 凹模精度与材料的确定.176.2 凸模的设计.176.2.1 凸模结构的确定.176.2.2 凸模高度的确定.186.2.3 凸模材料的确定.196.2.4 凸模精度的确定.196.3 卸料板的设计.196.3.1 卸料板外型设计.196.3.2 卸料板整体精度的确定.196.4 固定板的设计.196.5 垫板的设计.206.6 上下模座、模柄的选用.206.6.1 上下模座的选用.206.6.2 模柄的选用.206.7 冲压设备的校核与选定.206.7.1 闭合高度计算和压力机校核.206.7.2 其他方面压力机校核.217 弯曲模的设计.227.1 计算毛坯尺寸.227.2 弯曲力的计算.227.3 设备选择.237.4 凸、凹模刃口尺寸计算.247.5 凸模、凹模的结构设计.257.6 紧固螺钉及其他零件的选择.267.7 模架及导套导柱的选择.26- IV -7.8 模具闭合高度的确定.27参考文献.29- 1 -1 前言前言模具作为中国一个独立的大产业，发展的势头逐渐增大，并且现在已经逐渐的变成了国家的基础产业的支柱。本设计是对弯板进行冲压工艺分析和模具设计，通过对制件的材料，结构，尺寸精度分析。本制件选用材料 Q235。弯板总体整体为矩形件，厚度为 1mm, 弯板为 U 形弯曲，其中工件中间有个一个小圆孔和一个长圆孔，圆孔的最小直径尺寸为 4mm。所以弯板可以采用较简单的复合冲裁模，之后还要采用弯曲模来完成剩下的工序。认识熟悉冲压是整个设计的开始，不少的生产方法都要有冲压来加工，可见冲压的重要性，是我们不可忽视的，所以应定要熟练运用冲压知识，存在于产品零件中的全部生产系统中，冲压仅仅成为一个子系统，联系的仅仅为产品制造流程的一环节。随着我国对产品质量安全周期的严格要求，技术和管理发展成为此系统的全部优化中明确相关的各要素技术和管理发展的重要。同时通过对文献的学习，也了解到模具工艺方面我们和世界各国的差别。我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。在设计的过程中，我们需要了解材料的成形原理，通过仔细学习金属塑性成形原理 ，对冲压成形的变形有个详细的了解。设计模具过程中，首先需要对工件进行工艺分析，仔细阅读冲压方面的基本教程书籍，然后学会使用冲压模具手册等专业教材，通过对专业教材的学习，对模具的设计流程有个详细的了解，为后面自己做一套完整的设计打下良好的基础。设计时对模具工艺分析和计算完成后，就需要对模具的标准件进行选择，这个时候需要我们利用工具书完成标准件参数和尺寸的选择，最后在结合图册的模具结构进行借鉴和学习参考，最终完成整个模具的设计。总的来说这次毕业设计，培养我们运用所学理论知识和专业知识来分析和解决模具设计中所出现的一系列问题的能力。本次的设计是几年来学习过程中- 2 -涵盖面最广的一次设计，它不仅体现了我们对模具的设计，更重要的是对我们所学知识应用到了实践，使我明白了在今后设计过程中的一般步骤和方法。弯板是五金冲压工件中十分关键的零件，根据企业提供的零件图对其进行零件工艺性分析、成型设备选择和模具结构的设计。零件良好的工艺性将会降低材料的消耗定额、提高产品质量的稳定性和方便模具结构的设计。弯板冲压模具一般的研究思路：第一步：对弯板进行冲压工艺分析，分析其材料精度问题，看看是否能够使用冲压工艺来完成生产。第二步：通过分析来确定弯板使用何种模具，以及使用这种模具所需要采用那种结构。第三步：由于弯板是落料冲孔弯曲件，设计模具式需要需要进行一系列的计算，比如排样图材料利用率的计算，冲压力的计算。第四步：根据以上的计算，可以知道所需的冲压力是多少，然后根据冲压力的大小还了初步确定所需要的压力设备。第五步：刃口计算， 刃口计算的作用就是确定凸模和凹模等工作零件的公差，通过这些公差的设计来确定最终冲压件的精度，依次来保证弯板的最终精度。第六步：工艺参数计算完毕后，接下来就是对模具的整体设计，首先计算出主要的工作零件的外形尺寸，然后通过这些尺寸，来确定标准件，从而进一步完成模具的整个设计。第七步：完成 cad 装配图和对应的零件图的绘制，然后再依次完成标注，通过老师审核后打印装订。第八步：将以上计算和设计进行整理，完成说明书的审核，然后打印装订。- 3 -2 冲压件工艺分析冲压件工艺分析图图 2-1 弯板零件简图弯板零件简图如图 2-1 所示弯板为本次设计模具的工件，其中材料为 Q235 钢，厚度是1mm，生成纲领属于大批量生产，设计的时候需要考虑生产效率和生产精度的问题。2.1 材料分析材料分析表表 2-1 弯板材料的力学性能表弯板材料的力学性能表板料材料型号抗剪强度（Mpa）抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延展率（%）碳素钢Q235 钢320-380380-47026021-25由上表 2-1 可知：弯板为常见的五金冲压件，所以需要用到常用的碳素结构钢，因此选择了碳素结构钢 Q235 钢，弯板的总体性能适合作用钣金件材料，使用碳素结构钢也能大大降低他的生成成本。2.2 零件结构零件结构该工件弯板材料为 Q235 钢，属于常用的钣金类材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构基本属于对称，厚度是 1mm，弯板的整体外形规则，整体为矩形，还有 U 形弯曲。工件有一个圆孔和一个长圆孔。- 4 -2.3 毛坯计算展开图毛坯计算展开图弯曲边的展开尺寸可按式（2-1）计算。即 （2-1）121122()()Lllrk trk t上式中，圆角半径 r=1mm 和 1.5mm；板料厚度 t=1mm；t 为中性层系数，查的 k1=0.31、k2=0.35；l1为工件的水平边的长（除去圆角部分） ，有图 2.1 可知 l1=49，l2为竖直边的长度（除去圆角部分） ，l2=11。将这些数值代入，可得到 L=69.89mm(取整 70)。最后得出如图 2-2 所示的毛坯的形状和尺寸。图图 2-3 毛坯尺寸图毛坯尺寸图2.4 尺寸精度尺寸精度弯板的精度要求相对较低，尺寸均为未注公差，所以一般我们可以 IT14 来计算，粗糙度未注，我们可以按 Ra6.3 来分析和考虑。落料尺寸：、00.747000.4312冲孔尺寸： 0.1202R0.1604表表 2-2 常见零件公差等级表常见零件公差等级表- 5 - 6 -3 冲裁方案的确定冲裁方案的确定通过对弯板的分析，发现弯板有多个工序，包含常见的落料、冲孔、弯曲3 个基本成形工序，根据常见的工序组合安排我们初步分析和确定三个方案。方案一：该工件弯板材料为 Q235 钢，属于常用的碳素结构钢材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构基本属于对称，厚度是 1mm，弯板的整体外形，为矩形，整体外形平滑无尖角。制件外形通过一副落料单工序模生产，冲孔也需要单独的模具来完成，弯曲也需要单独的模具来完成。方案二：该工件弯板材料为 Q235 钢，属于常用的碳素结构钢材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构基本属于对称，厚度是 1mm，弯板的整体外形，为矩形，整体外形平滑无尖角。弯板钣金的的落料和冲孔、弯曲需要设计落料冲孔复合模和弯曲模来进行设计。方案三：该工件弯板材料为 Q235 钢，属于常用的碳素结构钢材料，冲压性能比较好，结构上总体来说结构基本属于对称，厚度是 1mm，弯板的整体外形，为矩形，整体外形平滑无尖角。落料完成外形，以及冲孔和弯曲可以用级进连续模分步完成。三个方案进行对比：方案一：优点：模具结构比较容易实现，成本消耗较少。缺点：生产效率地下，不利于实现快速自动化生产。方案二：优点：将工序进行合并，一个模具就能完成一个工件的整个工序，集成化程度较高，有利于自动化。缺点：生产成本相对与单工序模较高。方案三：优点：和复合模类似，能够实现自动化快速生产。缺点：模具制作成本比较高。选用级进模有几个优点：首先生产效率比较高，可以满足工件的大批量生产。第二精度容易保证，降低产品的失败率。通过分析可以知道，在本次设计中，弯板适合采用复合模，不但能够保证弯板的精度，同时能够满足批量的生产。根据不同方案之间的分析，我们确定采用方案 2 复合模的方案，一个模具完成落料冲孔工序，之后弯曲采用弯曲模完成。- 7 -4 模具总体结构的确定模具总体结构的确定4.1 模具类型的选择模具类型的选择通过工件的工艺分析，以及各个生产方案的对比，决定采用复合模完成工件的生产。4.2 送料方式的选择送料方式的选择导向方式常用的有两种，一种是导料板，第二种是导料销，还有一种是浮顶导料销。导料板一般用在一般的冲裁级进模上面，导料销一般用在复合模上，浮顶导料销主要针对带有弯曲的级进模上面。通过对比可以知道，采用导料销导料的方式最合适。4.3 定位方式的定位方式的选择选择定位方式一般包含侧刃定位和挡料销定位，他们的使用方式有一定的侧重性，侧刃定位一般使用在级进模的上面，通过侧刃切边来完成钣金料的定位，挡料销一般都用在复合模或者单工序模的上面，比较方便，而且不会降低条料的利用率。本次设计中采用的是复合模，所以采用挡料销定位。4.4 卸料、出件方式的选择卸料、出件方式的选择卸件分为弹性卸件和和固定卸件，分别的优缺点：弹性卸件：优点：生产的工件精度高，而且能增加工件的平整性，同时还能起到导向的作用。缺点：结构复杂，需要用到弹性原件。固定卸件：优点：设计方便，结构上比较简化。缺点：工件的精度不高。本设计中弯板的厚度为 1mm，厚度不算很大，采用弹性卸料板较好。出件方式根据出件的方向分为两个常用的方式，第一种是正常的漏料方式，工件直接通过漏料孔落下，这种方式简单易操作，不过工件的精度有所降低。第二种通过顶件器将工件顶出，然后取出工件即可，这种操作麻烦点，但是工件的精度比较高。- 8 -4.5 模架的选择模架的选择 （a） （b） （c） （d）图图 4-1 导柱模架导柱模架（a）中间导柱模架）中间导柱模架 （b）后侧导柱模架）后侧导柱模架 （c）对角导柱模架）对角导柱模架 （d）四导柱模架）四导柱模架中间导柱能够节省材料（省成本）,比较适合对称的零件；后侧导柱模架是最常用的一种模架，设计时候比较零活多变，而且容易送料和取出工件。对角导柱模架的优点在于对中性良好，有利于导向，主要用于大型的冲压件。四角导柱对于一般的冲压件来说，用的不多，主要针对大型工件，或者精度较高的工件；综合考虑我们选用了后侧导柱模架。- 9 -5 落料冲孔模设计落料冲孔模设计5.1 排样排样方式的选择方式的选择一般设计时，排样一般分为三种主要的方案：1有废料的排样方法顾名思义，也就是工件的周边都有废料产生，所以设计的时候要考虑工件间和侧边的废料搭边值。 。2少废料的排样方式工件只有工件间会有部分搭边，正使由于这个原因冲切的过程中，可以保证搭边只会出现再工件之间或者侧搭边，所以就避免一部分废料，达到少废料的目的。3无废料排样排样过程中，工件和工件之间采用无缝对接，这样就避免了所有废料的产生，不过工艺废料除外，由于工件之间直接连接，所以工件的精度也会大大降低，因为无废料排样适合于精度不高的工件。排样过程中，工件和工件之间采用无缝对接，这样就避免了所有废料的产生，不过工艺废料除外，由于工件之间直接连接，所以工件的精度也会大大降低，因为无废料排样适合于精度不高的工件。5.1.1 排样及搭边值的计算排样及搭边值的计算摇弯板的工件厚度为 1mm，工件生产的过程中有一定的精度要求，所以采用有废料的排样方式，通过查表确定工件的最小侧搭边值为1.2 毫米和 1.5 毫米。5.1.2 步距的计算步距的计算步距就是每一步的距离，就是我们冲压过程中，每冲一个工件，所往前的距离。这个距离一般是指定位板沿着送料进给上，工件的外轮廓数值与产品之间的间隙搭边的总和。步距公式为： (5-1)SLb式中 S模具送料时候的进料距离；L产品落料的尺寸（送料方向上的） ；- 10 -b产品之间的间隙搭边；步距：13.2SLbmm5.1.3 条料宽度的确定条料宽度的确定利用条料公式进行计算：5 (5-2)0(2 )BDa式中 B排样图的宽度；D产品落料件宽度；a产品到边缘的间隙距离。最迟的尺寸偏差将所有数据依次带入计算：00.473Bmm5.1.4 材料利用率的计算材料利用率的计算利用率的公式计算： (5-3)100%ABS式中 材料利用率A落料毛坯的面积：840 mm2B排样宽度S排样的步距=A/BS100% =840/7313.2100% =87%- 11 -图图 5-2 零件排样图零件排样图5.2 冲压力的计算冲压力的计算5.2.1 冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁力公式： 或 (5-3)FKLtbFLt式中 L落料的周长（mm） ； 弯板配件的钣金厚度（mm）;t 抗剪强度（） ；MPa 取=1.3。取。KK450bMPa将数据统计并带入公式：落料（冲裁周长约为 164mm） 1164145073.8FmmmmMPaKN冲孔（周长约为 29.1mm） 229.1145013.1FmmmmMPaKN总的冲裁力：73.8 13.186.9FKN总5.2.3 卸料力与推件力的计算卸料力与推件力的计算卸料力和推件力计算公式：- 12 - (5-7)FK F卸卸 (5-8)FK F推推 (5-9)FK F顶顶式中冲裁力（） ；FN、分别为卸料力、推件力、顶件力系数。K卸K推K顶带入公式计算： (5-10)FFFF总冲卸推通过查表得 0.0450.055KK卸推所需的卸料力和推件力分别为： 0.045 86.93.96 0.055 86.928.6FKNKNFKNKN卸推5.2.4 总冲压力的计算总冲压力的计算各个工位的总冲压力如下：模具总冲压力为模具各个工步的冲压力总和；86.93.928.6119.4FKNKNKNKN总5.3 压力机吨位选择压力机吨位选择压力机一定要选择合适的，只有合适的压力机才能满足正常的生产需要，选择的方式需要参考上面计算的总的冲压力，总的冲压力大小为 119.4KN，所以我们先首先选择 J23-16 型号的压力机，具体参数可以通过下面的表还查询。表表 5-1 开式压力机规格及参数开式压力机规格及参数型号技术参数J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-100滑块公称压力31.5631001602503504001000滑块行程2535455565100100150封闭高度120150180220270290330400连杆调节量2530354555606580滑块中心线至机身距离90110130160200200250350- 13 -左右100140170200250250300350滑块地面尺寸前后90120150180220220260300直径2530304040405060模柄孔尺寸深度4055556060607080垫块厚度3030354050656580最大倾斜角4545353530303030左右2503103704505606107001070工作台尺寸前后1602002403003703804607105.4 刃口尺寸计算刃口尺寸计算5.4.1 冲裁间隙的确定冲裁间隙的确定根据实用间隙表 5-2 查得材料间隙为 0.1，0.14。表表 5-2 冲裁模初始双边间隙值冲裁模初始双边间隙值 mm- 14 -5.4.2 刃口尺寸的计算及依据与法则刃口尺寸的计算及依据与法则常用的凸凹模加工的方法为配合加工的方式，具体计算公式如下：（1） 落料时，随着落料凹模的磨损，所生产的工件产品会不断变大，这样的尺寸被称为 A 类尺寸。)4/1(0)max(xAAj（2） 冲孔时，随着冲孔凸模的磨损，所生产的工件产品尺寸会不断变小，这样的尺寸被称为 B 类尺寸。0)4/1()min(xBBj(3) 还有一类尺寸，不管工作零件如何磨损，所生产的工件产品的尺寸都不会变化，我们成为第三类尺寸。1(min 0.5 )8CjC 在公式中，x 被成为磨损系数，磨损系数和工件的精度有关，如果产品精度为 IT14，可以选择 0.5，如果产品精度为 IT11-13，取 0.75，精度高于或者等于IT10，取 1.落料尺寸：、00.747000.4312冲孔尺寸： 0.1202R0.1604具体计算如表 5-3。表表 5-3 工作零件刃口尺寸计算工作零件刃口尺寸计算尺寸类型公称尺寸公式计算后尺寸备注00.74700.18069.63A00.4312)4/1(0)max(xAAj0.10012.210.1202R00.032.06RB0.16040)4/1()min(xBBj00.044.08凸凹模尺寸中落料凸模刃口尺寸与落料凹模尺寸配作，冲孔凹模刃口尺寸与冲孔凸模刃口尺寸配作，保证双边间隙为 0.10-0.14。- 15 -6 落料冲孔模主要零部件设计落料冲孔模主要零部件设计模具的机构一般分为动静两部分，动就是指活动的部分，静是指固定的部分，比如固定板等，利用螺钉等紧固件固定在下模的统一成为上模，活动的部分一般位于上模，随着压力机进行上下滑动，不间断的做往复运动。依靠上下运动来完成工件的冲裁。模具结构有的复杂，有的简单，但是都离不开特定的几类零件：第一种：标准件，这类零件一般用来安装和固定，一般不用设计，只需要根据设计进行选择，常见的有模架，上下模座，螺钉、圆柱销、固定板、模柄、导柱以及导套等等都属于标准件，使用的时候只需要外购就行了。第二种：卸料和推件的零件，主要是为了保证模具的顺利进行，每次冲裁之后能够及时的卸废料和推出工件，从而保证模具的顺利运行，常见的有卸料板、推件器、推杆、打杆等。第三类：定位导向类型，顾名思义，也就是送料过程中实现工件的定位和导向的，能够保证我们顺序完成送料，一般常用的有挡料销、定位销，级进模中还会用到导尺、导正销等精确定位的零件。第四类：是最终重要的零件，也是和工件紧密接触的零件，需要我们设计，通过设计完成工件的最终生产。用于试验或小批量生产中，为了缩短生产周期，节约成本，模具可简化为只有工作部件如冲床、模具零件，和一些固定的部分可以；用于大规模生产，生产力，除了上述部分，包括死，甚至连接到自动发送和返回的设备。本模具为冲孔落料复合模，模具的构造比较复杂，上面介绍的零件都需要进行设计，下面我们将一步步的介绍如果进行设计，并最终完成模具的设计。6.1 凹模设计凹模设计6.1.1 凹模外形的确定凹模外形的确定凹模可以通过计算最小尺寸进行设计，正常情况下我们先将最小尺寸计算出来，然后通过最小尺寸结合实际情况完成最终的设计。最小尺寸计算如下：厚度最小尺寸 H=Kb1 （6-1）壁厚最小距离计算 c1.5H （6-2）- 16 -计算出的长度 L=b1+2c （6-3）计算出的宽度 B=b2+2c （6-4）式中：b1-长度； b2-宽度； K-系数。表表 6-1 系数系数 K 值值首先通过表格，查询所需的系数，可取 0.2利用公式进行计算，将数据带入：可得凹模厚度：10.25 7017.5HKb带入公式计算壁厚：C =(1.52)H =(1.52)17.5 =2635(mm)取凹模边壁厚c=30mm即：LBH=160mm120mm25mm- 17 -图图 6-1 凹模凹模6.1.2 凹模刃口结构形式的选择凹模刃口结构形式的选择生产的工件尺寸精度相对较高，生产计划大量生产工件，所以我们选择直边最合适。 这种类型的边缘强度也非常合适，模具仍然可以正常工作。6.1.3 凹模精度与材料的确定凹模精度与材料的确定模具中主要的工作零件是凸模和凹模，凹模是模具设计中最核心的部件之一。由于他本身接触到工件的外形，所以对于自身的精度要求非常的重要，一个就是结构特性，要保证其刚度，不能很容易就破损或者破裂，另一个就是光滑度，只有他本身的精度比较高了，生产的工件才能达到精度要求。材料方面一般选择 T10A、Cr12、Cr12Mo 等等。6.2 凸模的设计凸模的设计6.2.1 凸模凸模结构的确定结构的确定冲压的凸模一般结构分为组合和整体式。根据实际生产的不同，我们分为直型和阶型，直型是恒定直径，台阶型可主要用于小直径，较大长度的冲头。 由于零件的形状不复杂，直径较小，冲头的厚度非常大，所以冲头设计步骤，- 18 -冲裁和冲裁冲压和固定与我们通常根据 H7 / m6 配作。6.2.2 凸模高度的确定凸模高度的确定凸模高度计算是和模具其他零件的高度设计密切相关的，凸模一般等于凸模固定板的高度、卸料板以及弹性原件的高度，同时还要加上修边余量部分，如图7-2所示。图图 6-2 凸模高度尺寸凸模高度尺寸计算凸模的高度公式如下： (6-5)11LhhH式中：h1-凸模固定板厚度，可得：h1=15mm；h2-推件器厚度，可得：h2=19mm；附加长度包括凸模的修磨量，凸模进入凸凹模的深度。 （附加长度取6mm）由公式(9-5)得： L=15+19+6=40(mm)从而可以设计出凸模的具体外形。图图 6-3 冲孔凸模冲孔凸模- 19 -6.2.3 凸模材料的确定凸模材料的确定模具需要相对较高的耐磨性和较长的使用寿命，而在冲压过程中，要受到压力的保持，所以我们需要选择强度和韧性更好的材料。 所以我们选择Cr12，可以很好地满足生产弯板的需要，模具材料热处理为 HRC5862HRC。6.2.4 凸模精度的确定凸模精度的确定凸模作为一个重要零件，强度和耐磨性都要求比较高，所以选择比较耐磨的 Cr12，精度可以选择 IT7。6.3 卸料板的设计卸料板的设计6.3.1 卸料板外型设计卸料板外型设计为了保证凸模或者凹模的顺利运动，和卸料板接触的部位都需要设置间隙，一般间隙取 0.15mm，外形上由于模具设计已经规范化，所以长度可以直接按凹模的长度来设计，同样宽度也是按凹模的宽度。厚度采用经验选择，这里可以选择 12mm。 这样卸料板的外形就已经确认了，尺寸为：160mm120mm12mm。6.3.2 卸料板整体精度的确定卸料板整体精度的确定外轮廓精度要求推板不高，所以使用 IT14 级，表面粗糙度 Ra3.2；和内轮廓精度的要求要高于要求的外轮廓，因此使用 IT11 级，表面粗糙度为 Ra1.6。6.4 固定板的设计固定板的设计凸模固定板顾名思义，也就是对凸模进行固定的，可以将凸模固定再上模或者下模来完成模具的工作。而且在工作的过程中还能包含凸模不会断裂，凸模固定板和凸模的配合选择尤其重要，常见的配合为 H7/m6，经验表面采用这种配合方式，可以最大限度的保护模具的凸模寿命。下面对凸模固定板进行设计和计算： （6-6）0.60.8HH凹凸固（）公式介绍：是指所求的凸模固定板的高度，而为该模具配套H凸固H凹的凹模的厚度。将凹模厚度数据带入：0.60.8(1216)HH凹凸固（）选择其中的中间值，我们选择厚度为 15mm。- 20 -6.5 垫板的设计垫板的设计垫板外形上由于模具设计已经规范化，所以长度可以直接按凹模的长度来设计，同样宽度也是按凹模的宽度。高度采用经验选择法，最终确定为LBH =160mm120 mm8mm。6.6 上下模座、模柄的选用上下模座、模柄的选用6.6.1 上下模座的选用上下模座的选用中间导柱能够节省材料（省成本）,比较适合对称的零件；后侧导柱模架是最常用的一种模架，设计时候比较零活多变，而且容易送料和取出工件。对角导柱模架的优点在于对中性良好，有利于导向，主要用于大型的冲压件。四角导柱对于一般的冲压件来说，用的不多，主要针对大型工件，或者精度较高的工件；综合考虑我们选用了后侧导柱模架。模具和导柱具体尺寸规格如下表 6-2所示。导柱的直径、长度，按标准选取：导柱：d/mmL/mm 分别为 28180，导套：d/mmL/mmDmm 分别为 2810042,模座的的尺寸 L/mmB/mm 为 160mm120mm。模座的厚度应为凹模厚度的 1.52 倍上模座的厚度为 45，上垫板厚度取 8，固定板厚度取 15，下模座的厚度为 55mm。6.6.2 模柄的选用模柄的选用本次采用的是弯板冲孔落料复合模，由于上模座不需要设置打杆的结构，决定采用凸缘式模柄，类型选择以后，我们需要确定模柄标准件的外形，尤其是直径需要预压力机进行配合，才能够完成安装，所以我们选择直径为 40mm型号的模柄，可以满足实际生产的需要。6.7 冲压设备的校核与选定冲压设备的校核与选定6.7.1 闭合高度计算和压力机校核闭合高度计算和压力机校核闭合高度顾名思义，就是模具工作完成，压力机达到最低点时，模具的高度，所以我们可以根据模具闭合是各个板的厚度来求得闭合高度：hHHHHLH下闭上垫公式介绍：代表模具上模座的厚度；：指模架中下模座的高度；H上H下- 21 -：指模具中垫板的高度，如果模具有上垫板和下垫板，我们需要进行求和H垫计算。：指模具中凸模的高度。：指模具中凹模的厚度。：指模具模具LHh运动到最低点，凸模进入凹模的高度。结合模具图，我们将以上数据一一带入进行计算：h=205mmHHHHLH下闭上垫通过闭合高度和压力机的闭合高度进行对比，可以知道闭合高度是满足的。6.7.2 其他方面压力机校核其他方面压力机校核除了闭合高度之外，其他的方面我们也要一一进行统计和对比，最终结果可以确定 J23-16 的压力机各项参数都符合模具的使用，所以最终选择 J23-16 的压力机。- 22 -7 弯曲模的设计弯曲模的设计7.1 计算毛坯尺寸计算毛坯尺寸如图 7-1 所示的毛坯的形状和尺寸。图图 7-1 毛坯展开图毛坯展开图7.2 弯曲力的计算弯曲力的计算（1）自由弯曲力计算，计算公式如下：210.7bKBtFrt式中 在自由状态下，弯曲工件所需要的弯曲力，N；1FB弯曲件的宽度，；弯曲件的内弯曲半径，；弯曲件的材料厚度，；材料的抗拉强度，MPa；安全系数，一般取=1.3。第一次 U 形弯曲计算：20.7bKBtFRt式中:安全系数,取.KMPaKb450; 3 . 1工件件两次 U 形弯曲所以 - 23 -210.7 1.3 12 145024571 1FNN220.7 1.3 12 145019661 1.5FNN（2）校正弯曲力计算校正折弯力的计算公式如下：F2=qA式中 F2校正弯曲力，N；A弯曲件的校正部分的投影面积，4500mm2；P单位校正力，取 35MPA。2A1065mm根据上式得1qA30 84025200FNN自由弯曲力和校正弯曲力的和为：F=2457N+1966N+25200N =29623N7.3 设备选择设备选择初步选择压力机型号：J23-10表表 7-1 压力机参数压力机参数型号技术参数J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-35J23-40J23-160滑块公称压力31.5631001602503504001600滑块行程2535455565100100140封闭高度120150180220270290330500连杆调节量25303545556065100滑块中心线至机身距离90110130160200200250330- 24 -左右100140170200250250300360滑块地面尺寸前后90120150180220220260300直径2530304040405060模柄孔尺寸深度4055556060607080垫块厚度3030354050656590最大倾斜角4545353530303030左右250310370450560610700710工作台尺寸前后1602002403003703804604807.4 凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸计算刃口间隙计算。 （7-1）)1 (2ntZ式中 模具中弯曲凸和弯曲凹模的单面间隙；2Z t材料的公称厚度； n因数，与工件的弯曲高度和弯曲线长度有关，查表，取 0.05。代入公式可得：。(1)1 1.051.052Ztn 弯板工件标注的为外形公差，应计算模具的凹模尺寸，凸模根据单面间隙配作。弯板工件凸、凹模的制造公差查表得： 0.15凸0.19凹7.5 凸模、凹模的结构设计凸模、凹模的结构设计凸模的结构如图 7-2 所示，安装时分别固定在固定板上；凹模直利用螺钉直- 25 -接固定在上模座，顶块同时起到压料的作用，通过限位螺钉与下模联接。凹模结构和尺寸如图 7-3 所示。图图 7-2 弯曲凸模弯曲凸模- 26 -图图 7-3 凹模凹模7.6 紧固螺钉及其他零件的选择紧固螺钉及其他零件的选择本设计中选择用标准的螺钉和圆柱销国标号：内六角螺钉：GB702000圆柱销：GB11920007.7 模架及导套导柱的选择模架及导套导柱的选择1）模架的选择1）模架的选择本次弯曲模的设计，我们采用比较常见的后侧导柱模架，国标号为（GB/T2855） ，采用滑动导向的导柱、导套，他们被安装在模具的后侧，左右分布，凹模面积是导套中间偏前面的有效区域。可用于冲压较宽条料。主要适用于一般精度要求的冲模，适用于中型模具。其凹模周界范围 160mm90mm。- 27 -上、下模座尺寸为 160mm100mm35mm、160mm100mm40mm。2）导套、导柱的选择我们选择的是标准模架，标准模架选择后导柱导套的基本尺寸已经确定，然后通过模具的闭合高度来确定导柱导套的高度，通过以上的参数，我们能够选择出具体的导柱导套，导柱 d/mmL/mm 的详细尺寸参数为为 25137；导套 d/mmL/mmD/mm 详细尺寸参数为 258538。7.8 模具闭合高度的确定模具闭合高度的确定模具闭合高度的计算方法：模具工作到最低位置时，上模座的上面的表面到下模座的下面的表面之间的距离即为模具的闭合高度，以 H 模表示。压力机的闭合高度与模具闭合高度的关系一般为： （7.2）10)(5)(min1maxhHHhH式中 Hmax压力机最大的闭合高度（） ；Hmin压力机最小的闭合高度（） ；h1压力机垫板厚度（） ；h模具的闭合高度（） 。本次设计中该模具的闭合高度为：H=150mm。同时我们选择的时候，模具的其他结构尺寸，比如长宽之类的也要和压力机进行配合以及匹配。- 28 -总结总结本次设计为弯板复合模设计，采用的材料为 Q235 钢，它为优质碳素钢，强度,硬度低，韧性高，具有良好的拉伸，弯曲，冲压等性能。料厚为 1mm，由于工件的精度要求相对较低，尺寸也未注公差等级，一般使用尺寸公差等级为IT12 级。工件具有落料和冲孔、弯曲常用的冲裁工序，因此采用落料冲孔的复合模冲压，之后采用的弯曲模完成最后的工序。凸模由凸模固定板固定，两者采用过度配合。由于设计为弯板落料冲孔复合模。因为工件的厚度不算很大，所以采用弹性卸料板。模柄采用凸缘式柄，根据模柄孔的尺寸选用模柄的规格。在本设计过程中主要使用 CAD 制图软件。有些许不懂得问题都能及时得到老师的指导和同学帮助，因此感到很欣慰。这次的毕业设计使我认识到学习的重要性，在这过程中也学到好多的知识，也加深了我对大学这几年所学到的知识。- 29 -参考文献1李小海.模具设计与制造M.北京：电子工业出版社,2014.12冯小明.冷冲压工艺及模具设计M.重庆：重庆大学出版社,2012.53隋明阳.机械设计基础M.北京：机械工业出版社,2008.24张超英.冲压模具与制造M北京：化学工业出版社，2013.065罗学科.模具识图与制图M北京：化学工业出版社，2013.066韩洪涛.机械制造技术M北京：化学工业出版社，20147万本善.实用冲模结构图解与冲压新工艺详图及常用数据速查速用手册M北京：科大电子出版社，2014.088李铭杰.冲模设计应用实例M北京：机械工业出版社，2003.089王立刚.冲模设计手册M北京：机械工业出版社，2002.0510郭书彬.最新冲压新工艺新技术与冲模设计图集及典型疑难实例应用手册M. 北京：机械工业出版社，2003.11王芳.冷冲压模具设计指导M北京：机械工业出版社，2012.12Ron Fournier, Sheet Metal Handbook HP575,HP Trade,2009.5.11.13彭建生.模具设计与加工速查手册.机械工业出版社 2005.714付宏生.冷冲压成形工艺与模具设计制造.北京：化学工业出版社，2006.15Yoshida K, Classification and Systematization of Sheet Metal Press Forming Process Sci. 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