垫片冲压成形工艺及模具设计（U形件）
垫片冲压成形工艺及模具设计（U形件）,垫片,冲压,成形,工艺,模具设计
冲压成形工艺及模具设计
摘 要
本设计题目为上铰链固定板复合模具设计，体现了典型复合模具设计的要求，内容与方向。通过工艺分析，工艺方案的确定，确定了模具设计的方向， 对毛坯尺寸的确定，计算冲裁力，来计算压力中心，选择压力机和压力机的吨位。
本设计运用了冲裁工艺及模具设计的基础知识。首先，分析了板材的性能要求，为选去模具的类型做了准备，同时，也为凸，凹模的材料有了依据。后分析冲裁件的特征，确定了模具设计参数，选择其他零件及卸料装置。也为凸，凹模尺寸的计算有了根据。还有零件的加工工艺。
关键词: 复合模 凸模 凹模
冲压成形工艺及模具设计
ABSTRACT
This design topic designs for The piercing die design of the dunnage backup plate, body now typical model The piercing die design of request, contents and direction.Pass the craft analysis, the craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine.
This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and cavitydie had a basis.Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device.Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis.Still there is spare parts to process a craft.
Keywords: The piercing die punch cavitydie
目 录
1 绪论………………………………………………………………………………1
1.1 国内模具的现状和发展趋势……………………………………………………1
1.1.1国内模具的现状……………………………………………………………1
1.1.2国内模具的发展趋势………………………………………………………3
1.2 国外模具的现状和发展趋势…………………………………………………3
1.3 冲压加工的特点………………………………………………………………5
1.4 冲压加工和冲模在生产中的地位……………………………………………5
1.5 U形弯曲模具设计的进度……………………………………………………6
2 冲压工艺的分析…………………………………………………………………7
2.1 工件图及要求…………………………………………………………………7
2.2 工件的工艺分析………………………………………………………………8
2.3 确定工艺方案…………………………………………………………………8
2.4 工艺计算………………………………………………………………………10
2.41 计算毛坯长度………………………………………………………………10
2.42 排样及材料利用率…………………………………………………………11
2.43 计算凸、凹模刃口尺寸……………………………………………………11
2.44计算压力……………………………………………………………………17
2.5 模具总体设计…………………………………………………………………19
2.6 模具主要零件及结构设计……………………………………………………19
2.61 模柄…………………………………………………………………………19
2.62 固定板………………………………………………………………………20
2.63 凸模固定板…………………………………………………………………20
2.64 橡胶…………………………………………………………………………20
2.65 螺钉和销钉…………………………………………………………………21
2.66 导柱、导套…………………………………………………………………22
2.67 模架及其它零部件的设计…………………………………………………22
2.7 冲孔落料总装图………………………………………………………………23
2.8 弯曲总装图……………………………………………………………………24
3 模具的安装与调试………………………………………………………………25
3.1 模具的装配……………………………………………………………………25
3.2 模架的装配…………………………………………………………………26
3.3 总装与调试问题的预测……………………………………………………26
3.4 冲裁模试冲时常见的故障，原因及调整方法……………………………27
4 总结……………………………………………………………………………28
致谢 ………………………………………………………………………………30
参考文献……………………………………………………………………………31
河南机电高等专科学校
学生毕业设计（论文）中期检查表
学生姓名
高 聪
学 号
061307110
指导教师
于智宏
选题情况
课题名称
垫片冲压成形工艺及模具设计
难易程度
偏难
适中
偏易
工作量
较大
合理
较小
符合规范化的要求
任务书
有
无
开题报告
有
无
外文翻译质量
优
良
中
差
学习态度、出勤情况
好
一般
差
工作进度
快
按计划进行
慢
中期工作汇报及解答问题情况
优
良
中
差
中期成绩评定：
所在专业意见：
负责人：
2009 年 04 月 10 日
河南机电高等专科学校
毕业设计任务书
系 部： 材料工程系
专 业： 模具设计与制造
学生姓名: 高 聪 学 号: 061307110
设计题目： 垫片冲压成形工艺及模具设计
起 迄 日 期: 2009年 3月 11 日 ~ 5 月20 日
指 导 教 师: 于 智 宏
2009年3月12日
毕 业 设 计 任 务 书
1．本毕业设计课题来源及应达到的目的：
本设计题目为钢板冲孔落料模与弯曲模设计，通过设计，应对冲压工艺生产较为熟悉，能熟练使用相关设计手册，独立完成一套模具的设计及模具工作零件加工工艺的编制。并且能够运用模具设计软件完成模具装配图及零件图的绘制。
2．本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
（1）了解目前国内外冲压模具的发展现状；
（2）分析钢板的成形工艺并确定其工艺方案；
（3）模具主要设计计算；
（4）绘制模具总装图，并绘制零件图；
（5）模具的装配及调试；
（6）得出设计结论。
设计题目：冲孔落料复合模与弯曲模设计
材料：20钢
料厚：1mm
产量：大批量
所在专业审查意见：
负责人：
年 月 日
系部意见：
系领导：
年 月 日
河南机电高等专科学校毕业设计说明书
1 绪 论
近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了较大提高，大型、精密、复杂高效和长寿命模具的需求量大幅度增加，模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期较前缩短，模具CAD/CAM技术也得到了相当广泛的应用。
1.1 国内模具的现状和发展趋势
1.1.1国内模具的现状
国内现在的模具情况不容乐观，主要是受到金融危机的影响。模具专业知识也不是特别的全面，模具专业方面的资料也不好找，原因是我国的模具水平较国外比较落后，还需要进一步的发展。
冲压技术广泛应用于航空、汽车、电机、家电和通信等行业零部件的成形。由于冲压工艺具有生产率高，能成形复杂零件，适合大批量生产等优点，在某些领域已经取代机械加工，并正逐步扩大其应用范围。据国际生产技术协会预测到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具来完成。因此冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用。
经调查，全国模具行业从业人员的岗位分布情况大致如下：从事模具设计，模具工艺过程实施，产品质量检验和监督工作的人员占总数的42%；其次是具体生产设备的操作，模具的制造、调试和维修，从事这类工作的是智能型操作人员，占总数的26%；三是从事生产组织，技术指导和技术管理工作的人员，占总数的14%；四是从事模具营销工作和售后技术服务的人员，占总数的9%；五是个体、行政管理人员，占总数的9%。
从20世纪80年代初开始，工业发达国家的模具工业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，中国的模具工业发展十分迅速；近年来，一直以每年15%左右的增长速度快速发展。目前，中国约有17000多个模具制造厂点，从业人数60多万；2001年中国模具工业总产值达320亿元人民币，中国模具工业的技术水平取得了长足的进步。国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越多且越来越高的要求巨大的市场需求推动着中国模具工业更快地发展。2001年中国大陆制造业对模具的市场需求量约为430亿元人民币；今后几年仍将以每年10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂高效和长寿命模具需求的增长将远超过每年10%的增幅。
虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:
第一，体制不顺，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。
第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。
第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低．虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。
第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。
第五，模具材料及模具相关技术落后．模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。
1.1.2 国内模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面:
1） 模具日趋大型化；
2） 在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；
3） 模具扫描及数字化系统；
4） 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；
5） 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；
6） 发展优质模具材料和先进的表面处理技术；
7） 模具的精度将越来越高；
8） 模具研磨抛光将自动化、智能化；
9） 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；
10）开发新的成形工艺和模具。
1.2 国外模具的现状和发展趋势
模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，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着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。
国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50%以上；国外模具企业的组织形式是"大而专"、"大而精"。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。
随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高．故人均产值也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多15～20万美元，有的达到 25～30万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％
冲压技术的发展主要反映在以下5个方面：
（1）模具的计算机辅助能力设计和辅助制造技术
采用该技术，模具设计和制造效率一般可提高2-3倍，模具生产周期可缩短1/2-1/3。目前，已达到CAD/CAM一体化，模具图纸只是作为检验模具之用。
（2）工艺分析中的板料成形模拟仿真技术 （冲压CAE）
（3）快速模具制造技术的发展
将快速成形（RPM）技术与各种常规的铸造、粉末烧结工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术以及低熔点合金模具，树脂模具都可用于冷冲压成形。
（4）采用冲压新工艺
精密冲裁、液压成形、冲压焊接复合工艺等特种冲压工艺的采用，使冲压工艺的应用范围进一步扩大，冲压制件的质量和效率大大提高，从而使生产成本进一步降低。
（5）冷冲压生产的机械化和自动化
为了满足大批量生产的需要，冲压设备已由单工位的低速压力机发展到多工位的高速压力机；在高速压力机上采用多工位的级进模进行冲压加工，使冷冲压生产达到高度自动化；汽车覆盖件可采用自动送料、自动取件、自动传送的流水线生产。
1.3 冲压加工特点
冲压加工与其它加工方法相比,无论在技术方面,还是在经济方面,都具有许多独特的优点.如:冲压在少,无切屑加工方法之一,是一种省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本较低。
冲压件的尺寸公差由模具保证,具有一模一样的特征,所以产品质量稳定,冲压可以壁薄,重量轻,形状复杂,表面质量好,刚性好的工件。冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程,其生产效率高,操作方便,易于机械化与自动化,用普通压力机进行冲压加工,每分钟可达几十件,用高速压力机生产,每分钟可达数百件或千件以上。
1.4 冲压加工和冲模在生产中的地位
由于冷冲压加工具有上述突出的优点,因此在批量生产中得到广泛的应用,在汽车,拖拉机,电机,电器仪表和日用品的生产中,已占据十分重要的地位,特别是在电子工业产品生产中,已成为不可缺少的,主要加工方法之一.冲模在实现冷冲压加工是必不可少的工艺设备,没有先进的模具技术,先进的冲压工艺就无法实现,众所周知,产品要具有况争能力,除了应具有的先进模具技术,稳定的使用性能,结构新颖,更新换代快等特点外,还必须具有价格竞争优势,这就需要采用先进,高效的生产手段,不断降低成本,要达到上述目的,途径是多方面的,模具就是其中的重要因素之一,它的重要性早已为国内外所重视,并为工业发达国家的发展过程所证实,在美国,日本等工业发达国家,模具工业年产值,早已超过了机床工业,在模具工业中冲模占的比例很大,由此可以看出冷冲压与冲模在国内外生产中的重要地位.
随着科学技术的不断发展进步和工业生产的迅速发展,冲压及模具技术也在为断革新与发展,主要表现以下方面:工艺分析计算方法现代化,近几年来,国外开始采用有限变形的弹塑性有限元法,对复杂成形件的成形过程进行应力应变分析和计算机模拟,以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和会发生的问题,将结果显示在图形终端上,供设计人员进行修改和选择,这样,不但可以节省模具试用制费用,缩短新产品的试制周期,而且可以逐步建立一套能结合生产实际的先进设计方法,既促进了冲压工艺的发展,也将使塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用。
修改和选择,这样,不但可以节省模具试用制费用,缩短新产品的试制周期,而且可以逐步建立一套能结合生产实际的先进设计方法,既促进了冲压工艺的发展,也将使塑性成形理论逐步达到对生产实际的指导作用.
在校学生设计是对手工设计的一种练习，也是为自己以后独立设计的一种演练，在这个基础阶段，必须把一些基本的方法、步骤、公式、表格查法的掌握，才能为以后的设计服务。
本次设计的任务是使同学们了解冲压成型的基本原理；熟悉冲压用材料、模具用材料以及冲压用设备等；掌握各种冲压工艺的成型方法，并具有初步解决生产中常出现的工艺问题的能力；掌握各种冲压模具的设计方法，并具有设计中等复杂程度冲压模具能力。
1.5 U形弯曲模具设计的进度
1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间20天；
2.确定加工方案，所用时间5天；
3.模具的设计，所用时间30天；
4．模具的调试．所用时间5天
2 冲压工艺的分析
2.1 工件图及要求
材料：20钢
厚度：1mm
工件简图如下：（冲裁之后由尺寸10mm处进行U形弯曲）
2.2 工件的工艺分析
该工件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。工件内外形所能达到的经
济精度为IT11－IT14。此工件是典型的U形弯曲，零件图中的尺寸公差为未注公差，在处理这类零件公差等级时均按IT14级要求。
2.3 确定工艺方案
该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔，落料，和弯曲。其中冲孔和落料属于简单的分离工序，弯曲成形的工艺方案可以为如下图
该制件上的Φ5孔的边与弯曲中心的距离为10mm，大于1.0t（1.0mm），弯曲不会引起孔变形，因此Φ5孔可以在压弯前冲出，冲出的Φ5孔可以做后续工序定位孔用。
完成该制件的成形，可能的工艺方案有以下几种：
方案一： 落料和冲Φ5孔复合，然后进行U形弯曲。
方案二： 冲Φ5孔，落料及U形弯曲。
方案三： 全部工序组合采用带料连续冲压。
分析冲压工艺方案如下：
方案一： 模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；各工序（除第一道工序外）都能利用Φ5孔和一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合，操作也比较简单方便但是工序比较分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大。
方案二： 工序比较集中，但模具结构较为复杂。
方案三： 工序集中，用一副模具完成全部工序，由于它实质上是把方案一的各工序分别布置到级进模的各工位上，所以它具有方案一的各项优点。但是模具结构复杂，安装、调试、维修困难，制造周期长。
综上所述，考虑到该零件的批量不大，为保证各项技术要求，选用方案一。其工序如下：落料和冲Φ5孔；U形弯曲。
2.4 工艺计算
2.41 计算毛坯长度
毛坯的总展开长度：
L0 = L1 + 2L2
由毛坯图得：
L1 = 25mm
L2 = 5mm
L0 = L1 + 2L2
= 25 + 2×5
= 35mm（取35+0.8 +0.3）
2.42 排样及材料利用率
由于毛坯尺寸较大，并考虑操作方便与模具结构尺寸，决定采用单排。
查表，取搭边ａ=1.0, ａ1=0.8
则送料进距 ｈ=10+0.8=10.8mm
条料宽度 B=35+2×1.0=37mm
为防止弯曲件开裂，弯曲线要与板料的纤维线垂直，所以只能采用横裁，则
每板的条数：ｎ1=1800/37=48条余24mm
每条的工件数：ｎ2=900/10.8=83件余3.6mm
每板的工件数：ｎ=ｎ1ｎ2=48×83=3984个
利用率：η=3984×35×10/（900×1800）×100%=86.07%
2.43 计算凸、凹模刃口尺寸
查《冲压工艺与模具设计》表2.4得间隙值Z=0.100mm ，Z=0.140mm 。
1. 冲孔Φ5mm凸、凹模刃口尺寸的计算。
由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸计算如下：
查《冲压工艺与模具设计》表2.5得凸、凹模制造公差：
δ凸=0.020mm δ凹=0.020mm
校核： Z- Z
=0.140 – 0.100
=0.040mm
而 δ凸 + δ凹
=0.020 + 0.020
=0.040mm
满足 Z- Z≥δ凸 +δ凹的条件
查《冲压工艺与模具设计》表2.6得：IT14级时磨损系数
ｘ=0.5
按式（2.5）ｄ凸=（ｄ+ｘΔ） 0 +δ凸
= (5 + 0.5×0.24) 0 -0.02mm
= 5.12 0 -0.02mm
ｄ凹=（ｄ凸 + Z）+δ凹 0
=（5.12 + 0.100）+0.02 0mm
= 5.22+0.02 0mm
2. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算。
对外轮廓的落料，由于间隙较小，故采用配作方法，这种方法有利于获得最小的合理间隙，放宽对模具的加工设备的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：
当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸。
工件图中未标注公差的尺寸，查《互换性与测量技术》得出其极限偏差：35 0 -0.62 mm，R5 0 -0.30mm。
查《冲压工艺与模具设计》表2.6磨损系数ｘ为：
当Δ≥0.36时，×=0.5
当＜0.36时，×=0.75
按式（2.8）：Aj=(A-ｘΔ) +Δ/4 0
35凹=（35 – 0.5×0.62）+0.124 0mm=34.69+0.124 0mm
R5凹= （5 – 0.75×0.3）+0.060 0mm=4.775+0.060 0mm
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是34.69mm，4.775mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值Z=0.100mm（落料凹模刃口部分尺寸见下图）
3. 弯曲工作部分尺寸计算
① 凸模圆角半径
当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，取凸模等于或略小于弯曲件内侧的圆角半径r但不能小于表3.1所列的最小弯曲半径r min。若弯曲件的相对弯曲半径r/t小于最小弯曲半径r min，则弯曲时应取r凸 > r min ,然后增加一道整形工序，使整形模的凸模圆角半径r凸 = r 。
当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大（r/t≥10），精度要求较高时，必须考虑回弹的影响，根据回弹值的大小对凸模圆角半径r凸进行修正。
由于此工件的R/t=2/1=2较小，且R为2mm大于最小弯曲半径（r min =0.6t=0.6×1mm=0.6mm），故凸模圆角半径为r凸=R=2mm。
②凹模圆角半径
凹模圆角半径r凹的大小对弯曲件的质量均有影响。过小会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑入时的阻力增大，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，否则在弯曲时毛坯会发生偏移。
实际生产中，凹模圆角半径r凹一般按材料厚度t来选取，因为材料厚度为1mm，所以r凹 = （2－3）t，故凹模圆角半径取r凹= 4mm 。
③凹模工作部分深度的设计计算
凹模深度要适当，若过小，则弯曲件两端自由部分太长，工件回弹大，不平直；若过大，则凹模增高，多耗模具材料，并需要较大的压力机工作行程。
凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。此弯曲件：直边高度为17.5mm，板厚1mm，查表3.12得凹模的底部最小厚度为h0=3mm，因此，凹模工作部分深度
h凹=（17.5+3）mm=20.5mm。
④凸凹模间隙
当工件精度要求不高或校正弯曲时，生产中常采取调整凸凹模间隙的方法来解决工件回弹问题。设计弯曲模结构时，把凹模做成可调式，本例即采用了此方法。由于凹模设计为可调式，故也可将模具的凸凹模间隙值Z/2初选为材料厚度t，即Z/2=1mm。
⑤凸凹模横向尺寸及公差
（1） 弯曲件标注外形尺寸应以凹模为基准，先确定凹模尺寸，然后再减去间隙值确定凸模尺寸。
当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸为
L凹 = （L - 0.75△）
凸模尺寸为 L凸 = （L凹 -Z）
或者凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证单面间隙值Z/2。
（2） 弯曲件标注内形尺寸 应以凸模为基准件，先确定凸模尺寸，然后再增加间隙值确定凹模尺寸。
当弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为
L凸 = （L + 0.5△）
当弯曲件为单向偏差时，凸模尺寸为
L凸 = （L + 0.75△）
凹模尺寸为 L凹 = （L凸 + Z）
或者凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证单面间隙值Z/2。
工件标注外形尺寸时，以凹模为基准进行计算，间隙取在凸模上。查表2.5得δ凸= 0.020mm，δ凹=0.030mm。
凹模横向尺寸
L凹=（L-0.75Δ） +δ凹 0
=（10-0.75×0.6）+0.030 0 mm
=9.55+0.030 0 mm
凹模横向尺寸
L凸=（L凹-Z） 0 -δ凸
=（9.55 - 1） 0 -0.020mm
=8.55 0 -0.020mm
4. 弯曲件回弹值的计算
小变形程度（r/t≥10）时，回弹大，先计算凸模圆角半径，再计算凸模角度;大变形程度（r/t＜5）时，卸载后圆角半径变化小，仅考虑弯曲中心角的回弹变化。弯曲时，回弹中心角为90º，因此，查相关手册，取回弹角为3º。
2.44 计算压力
类 别
计算公式
结 论
备 注
落料和冲孔
复合工序
冲裁力：P=（L+l）σb×t
L=2×(35+2×5)
=90mm
l=2×5
=31.4mm
t=1.0mm
σb =400MPa
故P =(90+31.4)×400×1.0
=48560(N)
P=48560(N)
≈48.6(kN)
选用75KN冲床
卸料力：Px=K0P
=0.04×48560
=1942.4（N）
Px=1.9(kN)
推件力：Pt=nKtP
=4×0.055×48560
=10683.2（N）
Pt=10683.2（N）
≈10.7（kN）
总冲压力：P0=P+Px+Pt
=48.6+1.9+10.7
=61.2（kN）
P0=61.2（kN）
弯曲工序
自由弯曲力：
PU自=0.7KBt²σb /(r+t)
=
=1516.7（N）
PU自=1516.7（N）
≈1.52（kN）
（校正弯曲时，校正弯曲力最大值在压力机工作到下止点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力，而在弯曲工作过程中，二者又不是同时存在，因此，查表3.7得p=40MPa）
选用10kN的冲床
顶件力：
顶件力P顶可近似自由弯曲力的30%～80%，即
P顶 =（0.3～0.8）PU自
=（0.3～0.8）×1.52
=(0.456～1.216)kN
取P顶=1kN
P顶=1kN
校正弯曲力：
P校=Ap
=（12.5×10）×40
=5kN
P校=5kN
压力机的公称压力：
P压力≥（1.2～1.3）（P校+P顶）
=（1.2～1.3）×（5+1）
=（7.2～7.8）kN
P压力
=（7.2～7.8）kN
2.5 模具总体设计
该模具的上模主要上模座﹑凸模等零件组成；下模主要由凹模﹑定位板﹑顶板﹑螺钉﹑凹模垫板﹑下模座等零件组成。弯曲工件由弹顶装置顶出。
2.6 模具主要零件及结构设计
2.61. 模柄
模柄的作用是固定上模座于压力机滑块上时使模具的压力中心与压力机的压力中心保证一致,所以,模柄的长度不得大于压力机滑块里模柄的孔的深度,模柄直径应与模柄孔一致.
根据模具的总体特点,选用凸缘式模柄,此模柄用螺钉,销钉与上模座紧固在一起,如下图所示:
2.62. 固定板
将凸模或凹模按一定的相对位置压入固定后,作为一个整体安装在上模座或下模座上,模具中最常见的是凸模固定板,固定板分为圆形和矩形的两种,主用于固定小型的凸模和凹模,此模具凸模尺寸较小,所以知形固定板适合于此模具.
固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6-0.8倍,其平面尺寸可与凹模,卸料板外形尺寸相同,但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置,固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合,压装后将凸模端面与固定板一起磨平
2.63. 凸模固定板
由于凸模的尺寸形状已定,根据凸模的形状来定凸模固定板的形状尺寸,为使凸模或凹模固定牢固靠并有良好的垂直度,固定板必须有足够的厚度,根据凸模的的形状定固定板的厚度为40mm.其结构设计如下图所示:
2.64. 橡胶
橡胶允许承受的载荷较大,且安装调整方便,是冲压模具中广泛使用的弹性元件,根据所设计的模具的特点,所选取用的形式为圆柱形
2.65. 螺钉与销钉
螺钉和销假钉都是标准件,设计模具时按标准选用即可,螺钉用于固定模具零件,一般选用内六角螺钉;销钉起定位作用,常用圆柱销钉.螺钉，销钉规格应根据冲压大小，凹模厚度等确定．
坯料的定位采用限位钉前方定位和定位块左右定位，限位钉与凸模顶孔采用H7 / n6配合固定,定位块采用销钉定位,螺杆固定在下模座上。
限位钉的结构草图如下所示:
由于限位钉只起限位作用,基本上不受过大的力作用,所以限位钉尺寸设计如下即可满足使用要求:
= 5 mm
D = 8 mm
h = 5 mm
2.66. 导柱、导套
对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为2mm，所以采用H7/f6。
2.67. 模架及其它零部件的设计
该模具采用中后侧导柱模架，这种模架的导柱在模具后侧位置，模具较敞开。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。根据模具周界的具体尺寸，查[2]P273得采用中间导柱模架最适合具体规准是：
上模座200×190×30 GB/T2855.9—81
下模座200×190×35 GB/T2855.10—81的标准模架，材料为HT200。
上模座厚度H上模取30mm，上模垫板的厚度H垫取8mm，凸模固定板的厚度为14mm，空心垫板厚度为10mm，凹模厚度为14mm，凸凹模厚度为42mm，下垫板厚度为6mm，下模座的厚度35mm，那么，该模具的闭合高度:
H闭= H上座+ H下座 + H上垫 + H下垫+ H空心垫板+ H固 +H凸凹模+ H凹模- h2
=30+35+8+6+10+14+42+14-1=158mm
式中: H上座——上模座厚度
H下座——下模座厚度
H上垫——上垫板厚度
H下垫——下垫板厚度
H空心垫板——空心垫板厚度
H固——凸模固定板厚度
H凸凹模——凸凹模的长度
H凹模——凹模厚度
h2——凸凹模冲裁后进入凹模的深度，此处取1mm.
可见该模具闭合高度小于所选压力机J31—250B,最大装模高度490mm,可以使用。
根据设计出来的最大闭合高度设计导柱和导套，有模座上的导柱和导套的尺寸确定选择的尺寸查[2]p280和p284得：
导柱A22h5×150 GB/T2861.1—81
导套A22H6×80×35 GB/T2861.6—81
模柄的设计
根据压力的相关参数，由[2]288选择模柄为压入式模柄其参数为50×120 GB/T2862.1—81Q235。
2.7 冲孔落料总装图
2.8 弯曲总装图
3 模具的安装与调试
冲模装配原则是将模具的主要工作零件如凹模,凸模和定位板等选用装配的基准件,装配顺序如下:选择装配基准件,按基准件装有关零件,控制调整冲裁间隙,然后试冲.
导板模常选导板作装配基准件,将凸模穿过导板进入凹模,调整好间隙和侧面导板位置后,先装下模,后装上模,经试冲纸片合格后,用销钉定位紧固,装配镶拼凹模时，先将凹模拼块压入凹模框套，然后组装下模，再以凹模做定位，将凸模装于固定板中，调整与凹模的间隙均匀后，组装上模，该装配顺序有利于调整准确步距，能使步距累积误差趋向于零值。
3.1 模具的装配
模具装配适合于采用集中装配，在装配工艺上多采用修配法和调整装配法来保证装配模具，从而实现能用精度不高的组成零件，达到较高的装配精度，降低零件的加工要求。
对装配有如下要求：
1. 模架精度应符合标准JB/T8050-1999《冲模模架技术要求》，JB/T8071-1995《冲模模架精度检查》规定，模具的闭合高度应符合图纸规定要求。
2. 装配好的冲模、上模沿导柱上、下滑动应平稳可靠。
3. 凸凹模间的间隙应符合图纸规定的要求，分布均匀。
4. 斜楔和滑块的相对位置应符合设计要求，超量应在许用规定范围的，工作面不允许有倾斜或单边偏摆。
5. 紧固件装配应可靠，螺纹、螺柱旋入长度在刚件连接时应不小于1.5倍螺纹直径，螺纹和销钉端面应不露出上、下模座零件表面。
6. 落料孔或出料槽应畅通无阻，保证制件或废料能自由排出。
7. 标准件应能互换，紧固螺钉和定位销钉与其孔的配合应正常良好。
8. 模具应在生产的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求。
本模具的装配选凸、凹模为基准件，先装上模、再装下模，装模后应保证间隙均匀。
3.2 模架的装配
模架装配的主要技术要求如下：
（1）组成模架的各零件均应符合相应的技术标准和技术条件，其中特别重要的是，每对导柱，导套间的配合间隙应符合要求。
（2）装配成套的模架，三项技术指标，上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴线对下模座的平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度，应符合相应精度等级要求。
（3）装配后的模架，上模座沿导柱上，下移动应平稳，无阻滞现象。
（4）压入上，下模座的导套，导柱，离其安装表面应有1～2mm，的距离，压入后牢固，不可松动。
（5）装配成套的模架，各零件的工作表面不应有碰伤，裂纹以及其它机械损伤。
模架装配主要是指导柱，导套的装配，目前大多数模架的导柱，导套与模座之间采用过盈配合，但也有少数采用粘接工艺的，即将上，下模座的孔扩大，降低其它加工要求，同时，将导柱，导套的安装面制成有利于粘接的形状，并降低其加工要求。装配时，先将模架的各零件安放在适当的位置上，然后，在模座孔与导柱，导套之间注入黏结剂即可使导柱，导套固定。
3.3 总装与调试问题的预测
根据模具装配图的技术要求，完成模具的模架，凸模部分，凹模部分等分装之后，即可进行总装配。
总装时，应根据上，下模零件在装配和调整中所受限制情况来决定先装上模还是下模一般是以受限制的最大的部分此模具应先把凸模固定在凸模固定板上，然后以安装固定在滑块上，再固定座块在下模板上，以已装好的滑块为基准固定复位装置座板和橡胶，通过螺钉来固定起来。
试冲，模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲，通过试冲可以发现模具设计和制造的不足并找出原因，对模具进行适当调整和修理，直到模具正常工作冲出合格的制件为止。
冲裁模具以试冲合格后，应在模具模板正面打刻编号，冲模图号，制品，使用压力机型号，装配钳工工号，制造日期等，并涂油防锈后经检验合格入库。
3.4 冲裁模试冲时常见的故障，原因及调整方法
送料不畅通或料被卡死 产生原因：凸模与卸料板之间的间隙过大，使搭边翻扭.
刃口相咬 产生原因:上模座,下模座,固定板,凹模,垫板等零件安装面不平行.凸模,导柱等零件安装不垂直.导柱与导套间隙过大,使导向不准.
调整方法:修整有关零件,重装上模或下模,重装凸模或导柱,更换导柱或导套.
卸料不正常 产生原因:由于装配不正确,卸料机构不能动作,如卸料板与凸模配合过紧,或因卸料板倾斜而卡紧.橡胶的弹力不足,凹模和下模座的漏料孔没有对正,料不能排出,凹模有倒锥度造成工件堵塞.
调整方法:更换弹簧或橡皮,修整漏料孔,修整凹模.
冲件质量不好 有毛刺 冲件不平 落料外形和内孔位置不正,成偏位现象 产生原因:刃口不锋利或淬火硬度低,配合间隙过大或过小 间隙不均匀,使冲件一边有显著带斜角毛刺.凹模有倒锥度
调整方法:合理调整凸模和凹模的间隙及修磨工作部分的刃口.修整凹模,修磨或更换侧刃
4 总结
本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。
通过这次毕业设计使我从新系统的复习了所学专业知识同时也巩固了先前学到了的知识，同时感触最深刻的是：所学知识只有在应用中才能在更深刻理解和长时间记忆。对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。
在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等队要设计的问题进行查询，我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计，使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。通过这次设计，我更加深入地学习了冷冲压技术工作设计的内容。冷冲压技术工作设计的内容包括冷冲压工艺设计、模具设计及冲模制造三方面内容，尽管三者的工作内容不同，但三者之间存在着相互渗透、相互补充、相互依存的关系。
冷冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的类型规格、模具制造能力及工人技术水平等具体生产条件，从对产品零件图的冲压工艺性分析入手经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写冲压工艺卡的一个综合分析、计算、设计过程。冲压工艺方案的确定包括工序性质、数量的确定，工序顺序的安排，工序组合方式及工序定位方式的确定等内容。
冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排出诸问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，设计计算并构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制出模具总装图和所有非标准零件图的整个设计绘图过程。
历经近三个月的毕业设计即将结束，在这次毕业设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教各位老师有关模具方面的问题，并且和同学的探讨，模具设计在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。
从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过近三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。
致谢
经过一段时间的紧张工作，今日终于顺利完成毕业设计。在这里，我要忠心地感谢一些在我的设计工作中给予我很大的帮助。
首先：我要感谢我的指导老师于智宏老师，特别感谢于智宏老师的近段设计期间对我的指导和帮助，特别是在离校期间的关心。
其次：我要感谢的是我的同学们，在设计过程中遇到技术问题，通过与他们的商讨和帮助，查阅资料，一一攻破难关，助我顺利地完成设计。
最后：我还要深深地感谢在做毕业设计期间同学们对我的帮助，在进行毕业设计期间，他们给予我各方面上的鼓励和指导。
参考文献
[1]王孝培主编.冲压手册.北京：机械工业出版社，1990
[2]李绍林主编.实用模具技术手册[M].上海科学技术出版社，1998
[3]陈锡栋、主编.实用模具技术手册[M].北京：机械工业出版社，2001
[4]模具实用技术丛书编委会.冲压设计应用实例[M].北京：机械工业出版社，1999
[5]杨玉英主编.实用冲压工艺及模具设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2004
[6]许发樾主编.实用模具设计与制造手册[M].北京：机械工业出版社，2000
[7]王芳主编.冷冲压模具设计指导[M]. 北京：机械工业出版社，1998
[8]李易、于成功、闻小芝主编.现代模具设计、制造、调试与维修实用手册[M].北京：金版电子出版公司，2003
[9]翟德梅主编.模具制造技术[M].河南机电高等专科学校
[10]任嘉卉主编.公差与配合手册[M]. 北京：机械工业出版社，2000
[11]刘建超主编.冲压模具设计与制造 [M]. 北京：高等教育出版社，1996
[12]成虹主编.冲压工艺与模具设计.北京：电子科技大学出版社，2002
[13
]骆志斌主编.模具工实用技术手册.南京：江苏科学技术出版社，1999
31
收藏