U形卡槽的冲压工艺及模具设计【含46张图纸】

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,金属薄板及其制品在冲压成形过程中所表现出的成形性能或成形性,是横跨薄板冶金制造和冲压成形生产两大行业之间的交叉性工程技术 ,即冲压成形性能及其应用。冲压加工是靠冲压设备和模具实现对板料毛坯的塑性加工过程。冲压加工具有许多十分明显的优点，它利用冲压设备与冲模的简单的运动完成相当复杂形状零件的制造过程，而且并不需要操作工人的过多参与，所以冲压加工的生产效率很高，产品质量稳定，一般情况下，冲压加工的生产效率为每分钟数十件。又由于冲压加工的操作十分简单，为操作过程的机械化与自动化提供了十分有利的条件。因此，对某些工艺成熟的冲压件，生产效率可达每分钟数百件，甚至超过一千件以上。 冲压加工用的原材料多为冷轧板料和冷轧带材。原材料的良好表面质量使用大量生产方式、高效而廉价的方法获得的。在冲压加工中这些良好的表面质量又不容易遭到破坏，所以冲压件的表面质量又不致遭到破坏，所以冲压件的表面质量好，而成本都很低廉。这个特点，在汽车覆盖件的生产上表现得十分明显。 利用冲压加工方法，可以制造形状十分复杂的零件，能够把强度好、刚度大、重量轻等相互矛盾的特点融为一体，形成十分合理的结构形式。冲压加工时，一般不需要对毛坯加热，而且也不像切削加工那样把一部分金属切成切屑，造成原材料的损耗，所以它是一种节约能源和资源的具有环保意义的加工方法。 冲压产品的质量与尺寸精度都是由冲模保证的，基本上不受操作人员的素质与其他偶然因素的影响，所以冲压产品的质量管理简单，也容易实现自动化与智能化生产。冲压件的尺寸精度与表面质量好，通常都不需要后续的加工而直接装配或作为成品零件直接使用。由于冲压加工方法具有前述的许多优点，现在他已经成为金属加工中的一种非常重要的制造方法。正是基于此，本课题所要设计的U型卡槽生产就需要先后用到四套冲压模具，而且每一套模具在设计之前都需要经过仔细的计算和分析。二、课题关键问题及难点模具总体结构形式设计的确定是设计时必须首先解决的问题，也是冲模设计的关键，它直接影响冲压件的质量、成本和冲压生产的水平。模具类型的选定应以合理的冲压工艺过程为基础，根据冲压件的形状、尺寸、精度要求、材料性能、生产批量、冲压设备、模具加工条件等多方面的因素，做综合的分析研究并比较其综合经济效果，以期在满足冲压件质量要求的前提下，达到最大限度的降低冲压件的生产成本。确定模具的结构形式时，必须解决模具类型（简单模，连续模，复合模等）、操作方式、进出料方式、压料与卸料方式、模具精度等方面的问题。另外压力中心的计算、冲模封闭高度的确定都是模具能否正常的安装和工作的关键问题，最后应选择合适的模具材料和冲压设备。当然在设计每套模具的时候也有很多需要知道模具设计的基本原则，以免范不应该有的的错误。本课题的关键问题是如何对U型卡槽制定合适的冲压工艺分析并制定合适的冲压工艺方案。针对这个零件，分别要经过落料、冲孔，翻边，折弯、U形弯曲等几个工序才能完成。在设计每套模具的时候又有很多难点和需要注意的问题。现在就这几套模具在设计时的问题加以说明。（1）落料、冲孔首先，凸凹模间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的问题。其次，模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。再次，在排样时尽量采用少、无废料排样对节省材料具有十分重要的意义，且有利于一次冲裁多个工件，故可以提高生产率。（2）冲小孔 由于零件上有一个1.8的小孔，且与另外一个孔距离太近，无法在第一套模具冲出，所以只能单独用一套模具来对其进行加工。在设计模具的时候用特别注意冲孔凸模应由保护套来进行保护，否则凸模的使用寿命会大大降低，另外在零件的定位及导向上也许特别注意。（3）翻边 根据我所设计的U型卡槽零件图，可知此为内孔翻边，是伸长类翻边的一种，其特点是：变形区材料受拉应力、切向伸长、厚度减薄、易发生破裂。翻边时的主要危险是边缘破裂，边缘是否破裂与翻边变形程度有关。应当进行严谨的工艺计算。（4）弯曲在进行弯曲设计时，首先要对弯曲件进行应力、应变状态进行分析，然后确定材料的最小弯曲半径并进行弯曲力的计算和选择设备，再对弯曲模的工作部分进行尺寸包括凸凹模的圆角半径、凹模深度、凸凹模间隙、凸凹模工作部分的尺寸与公差等进行计算，这些也是设计弯曲模的关键。最后进行弯曲模的设计。当然在弯曲过程中会可能出现回弹，在外力作用下毛皮产生的变形有塑性变形和弹性变形两部分组成。当外力去除后弹性变形会完全消失，而塑性变形会保留下来。因此工件的弯曲较与内弯曲半径与冲模工作部分的角度和圆角半径不完全一致，这种现象就叫回弹，应当尽量减小其对设计的影响。本课题所需设计的U型卡槽在弯曲时受翻边那部分的影响，零件的固定需要特别的注意，这也是本设计课题的最大难点。三、调研报告（或文献综述）以下是与我所要制作的零件相近的三个零件的模具设计方案。对我的设计有一些帮助。1、U 型弯曲支撑件技术要求下图所示零件图为U型弯曲支撑件，材料为Q235，厚度为 1.5mm，要求制造精度为 IT12，表面质量无要求，大批量生产。根据图样分析冲孔与落料间最小壁厚为 2.5mm。 零件工艺性分析及工艺方案的确定根据图样进行分析，初步拟定需进行冲孔落料翻孔（或拉深冲孔）弯曲4道工序，且冲孔时需冲制2个异型圆孔，其余为圆孔，要求孔与孔之间定位精确，落料时要求形状精确，并保证制件在长度方向上左右对称。弯曲为U型弯曲，要求左右对称，且要保证内形尺寸，弯曲角为90，弯曲半径很小，初步估算很难一次弯曲成形，故要考虑在一次弯曲成形后再进行一次校正弯曲。工艺方案：方案一：简单模（冲孔模、落料模、翻孔模、弯曲模、校正弯曲模）如采用简单模：（1）需要制造 5 套模具，成本高；（2）制件需要大批量生产，而简单模生产效率低；（3）工件尺寸较小，进行翻孔弯曲时操作不安全。方案二：复合模如采用复合模：（1）正装复合模要求1.5mm 1.5 2.25mm 的最小壁厚，而制件的最小壁厚为2.5mm，稍有制造误差凸凹模就达不到最小壁厚的要求，强度不够，模具易受损；（2）即使勉强采用冲孔、落料、翻孔复合模，弯曲和校正弯曲还要制造至少两套模具，模具成本提高，且弯曲时制件尺寸不大，操作不安全。（3）倒装复合模要求 3 4.5mm 的最小壁厚，而制件的最小壁厚为 2.5mm。方案三：级进模如采用级进模：（1）级进模没有最小壁厚的要求，级进模操作方便安全，且可实现自动化的大批量生产，符合制件生产的要求；（2）只需制造一套模具。综上所述，该零件适宜采用冲孔翻孔弯曲校正弯曲多工位级进模。先一次冲出所有的孔，保证了它们之间的相互位置精度，然后在保留连接带的情况下，用倒正销定位冲出工件外形，接着进行翻孔、弯曲和校正弯曲的工作。排样设计为了保证翻孔凹模强度，在弯曲与翻孔之间加一步空位，排样图下图所示。 模具设计该 U 型弯曲支撑件级进模结构下图所示。（1）该模具采用对角导柱模架，上下模座采用HT200，选用凸缘式模柄，通过螺钉与上模座固定。（2）凸凹模均采用配合加工。固定板、垫板采用45钢。切断凹模与弯曲凸模、切断凸模与弯曲凹模、翻孔凸凹模、冲孔凸凹模均采用Cr12钢材料，各凸模与固定板间均采用H7/n6过盈配合，压入固定板后将其底面与固定板磨平。（3）第一工位凸模设计时，无导向装置凸模的卸料板仅起卸料作用，对凸模自由端无约束作用。这种结构的受力情况近似于一端固定而另一端自由的压杆，需进行凸模抗压失稳校核。此外，还需对异形凸模的强度进行校核。经过计算，均符合要求。（4）翻孔凸模设计时，凸模端部先进入预孔，导正工件位置后，然后进行翻孔，翻孔凸模入口圆角与材料厚度有关，此处取为3mm。为了保证凸缘挺直，凸模与凹模之间的间隙z/2一般略小于材料厚度t。（5）弯曲模工作部分，凸模圆角半径取为2mm，凹模圆角半径的大小直接影响毛坯的成形，若取得过小，弯曲时材料表面会出现划痕，甚至出现压痕，此处取为 6mm，弯曲凹模深度取为 20mm。凸凹模间隙经过计算可取为1.87mm。（6）精整弯曲模的弯曲凸模r为0.5mm，弯曲凹模 r 为 2mm。为了使模具简单且安装方便，可将弯曲凹模与冲孔凸模作成一体，其相应的冲孔凸模与弯曲凹模也作成一体。2、支架技术要求冲压弯曲件如下图所示，该零件材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢，中间形孔与两条0.8mm宽的槽的作用是调节螺钉旋入M2螺孔后不会产生松动。尺寸24mm的U形弯角要求小于90,M2螺孔中线至弯曲边缘距离为 。 零件工艺性分析及工艺方案的确定应从以下几个方面考虑：首先应减少工序数，尽量减少各工序间的积累误差。 其次冲槽模具要着重考虑凸模的强度和稳定性。再次弯曲成形应改为一次成形，以保证零件的尺寸精度。鉴于上述情况，根据材料最小冲孔值及冲裁件最小孔边距的验算，决定把原来的8道工序改为3道成形工序：采用落料冲孔复合模、弯曲压筋冲槽复合模、U形件横向弯曲模。模具设计1）落料冲孔复合模该模为倒装式复合模。上模采用推杆卸料，冲孔废料由凸凹模具于下模板孔内漏下，工作原理与普通模具相同。在设计中因考虑凸模16、19的强度及稳定性，在结构上采取3点措施： 提高顶件器与凹模15、凸模16的配合精度，选择小间隙配合，使顶件器不但起顶件作用还起凸模护套和导向作用。 为达到加工精度，顶件器14台阶采用镶拼铆合结构，可用线切割加工。 凸模16采用高速钢方形刀片直接线切割加工而成，其固定方法图所示。2）弯曲压筋冲槽复合模模具结构及工作过程 该复合模上模不同于一般的四柱弹压卸料形式，设计了以圆柱体导向的弹压卸料结构。导套卸料板15与弹簧垫14用圆柱销13联接，在上模垫板12上加工圆长孔，凸模固定板16用螺钉与上模垫板联接。凹模固定板3高于凹模2，既能固定下模，又起工件的定位作用。工作时上模下行，采用线切割加工成形，采用直通式，由于结构尺寸小或形状不规则，用铆接方式固定于凸模固定板4上。采用导料尺17侧向定位，手工送料，利用浮动导料销11来抬料和浮动送料。模具的初始定位由操作工用眼定位，条料送进后，以后的工位由圆柱销12来定位。全部凸模与卸料板7成滑动配合，以保护凸模，防止折断。由于制件要在第4工位完成弯曲及圆孔翻边，为保证条料送进时的顺利、通畅，除了在模具中设置多处浮动导料销外，特别在翻孔及弯曲复合工位4的相应下模处设计翻孔卸料块-及弯曲卸料块22，以使压机弹性缓冲器通过顶杆20、21先将翻孔及弯曲好的部位推出模具型腔，从而避免条料送进时，由于浮动导料销11顶料力不足而出现卡滞。凸模固定板4、卸料板7、凹模15等主要零件均采用线切割加工。 3)U形件横向弯曲模设计构思 形件一次要弯两个弯角，常采用的U形弯曲模适宜于坯料左右对称，否则工件在弯曲中易向长端滑移。而该件是头部U形弯曲，且弯角小于90，尺寸精度较高。按产品形状最好是将面积大的一端夹紧在凸模与顶板之间，然后一次弯曲成形。模具结构及工作过程 该模上模采用浮动式，方形凸模12用弹簧6紧压固定圈11方孔内，并用顶杆螺栓8吊装在模柄内，保证上模的正确位置和上下移动。下模采用设有顶板的L形弯曲模，增加了活动压板3。上下模之间设有自动推件装置13，该装置随着滑块上下移动，而倾斜度始终保持不变。工作时将工件放入顶杆18槽内定位，压力机滑块下行，上模接触并压紧工件，上模继续下行，由于弹簧6弹力大于弹簧17弹力与弯曲变形力之和，迫使顶杆下压将工件初弯成L形，直到顶杆接触下模固定板后，滑块再继续下行而上模紧压工件不动，固定圈接触活动压板端部，使活动压板内摆动，直到使工件包在上模内成形，同时螺钉4接触顶杆螺栓8，迫使工件能平整地压实在方形凸模12内。滑块上行，活动压板在弹簧17的作用下复位。而工件在快到上死点时由自动推件器13强行将包在凸模上的制件推出模外。 3、 支撑板 技术要求生产批量较大，采用2mm厚的碳素钢Q235A钢板制成，其外形形状如下图所示。一般来讲，对该类零件的加工需要冲孔落料复合模和弯曲模两套模具完成。 工艺分析该冲压件为冲孔、落料、弯曲的复合件，形状较为简单且对称，尺寸精度要求不高，材料Q235A冲压性能较好，零件弯曲直边为15mm（计算：20tr=2035=15），大于资料要求的最小直边2t=22mm=4mm，故弯曲工艺性较好；而各孔与零件外形边缘的距离均大于复模中凸凹模的最小壁厚4.9的要求，因此，冲孔及落料复合时，凸凹模的强度足够加之零件弯曲直边有15mm，在模具上设置活动凸模结构也较易实现。综合上述分析可选用冲孔、落料、弯曲复合模。有以下两种不同的工艺方案： 先落料，然后冲孔和弯曲在同一工步。 落料、冲孔为同一工步首先完成，然后进行弯曲。采用方案1加工工件，不易保证长度尺寸（400.2）mm的精度要求，而且易使内孔冲头磨损，降低模具寿命。经分析、比较，确定采用方案2，即设计一套冲孔落料弯曲复合模，该模具划分两个工步完成上述三道工序，在压力机上一次性实现零件的加工成形。模具设计模具结构及工作原理 经对零件加工性能进行充分分析，并考虑到模具与冲床的特点，决定利用双斜楔及滑块机构实现零件的加工。为此，设计了如下图所示的冲孔落料弯曲复合模。 四、方案论证 根据调研报告，我所设计的U型卡槽可以用简单模、复合模和级进模来进行制作。方案一：简单模（冲孔模、落料模、翻边模、折弯模、弯曲模、校正弯曲模）如采用简单模：（1）需要制造 6套模具，成本高；（2）制件需要大批量生产，而简单模生产效率低；（3）工件尺寸较小，进行翻边弯曲时操作不安全。方案二：复合模如采用复合模：（1）正装复合模和倒装复合模在设计时都需要考虑凸凹模最小壁厚的影响，稍有制造误差凸凹模就达不到最小壁厚的要求，强度不够，模具易受损；（2）若采用冲孔、落料、翻边复合模，折弯模、弯曲和校正弯曲还要制造至少两套模具，也就是说总共需要至少四套模具模具，成本相比简单模有所降低，但比级进模高，且弯曲时制件尺寸不大，操作不安全。方案三：级进模 如采用级进模：（1）级进模没有最小壁厚的要求，级进模操作方便安全，且可实现自动化的大批量生产，符合制件生产的要求；（2）只需制造一套模具。综上所述，该零件适宜采用冲孔落料翻边折弯弯曲校正弯曲多工位级进模。先一次冲出所有的孔，保证了它们之间的相互位置精度，然后在保留连接带的情况下，用倒正销定位冲出工件外形，接着进行翻边、折弯、弯曲和校正弯曲的工作。五、进度安排 12周 查阅资料，完成开题报告及文献综述 34周 毕业设计实习 56周 查阅相关毕业设计相关资料，进行设计前的准备工作 78周 进行相关计算，设计第一套模具 910周 进行相关计算，设计第二套模具 1112周 进行相关计算，设计第三套模具 1314周 进行相关计算，设计第四套模具 1516周 整理相关资料，进行毕业设计说明书的编写 17周 准备答辩六、指导教师意见 签字： 年 月 日七、教研室（或开题审查小组）意见 签字： 年 月 日山东建筑大学毕业设计说明书目 录摘 要IVABSTRACTV前 言11.1 模具加工及金属薄板冲压加工的特点及优势11.2 课题讨论及难点分析21.3 课题总体设计思路32工艺分析及工艺方案确定52.1零件三维造型图52.2工件的零件图52.3工艺分析52.3.1翻边高度计算62.3.2冲小孔工艺分析62.3.3弯曲部分工艺分析62.4工艺方案的确定63落料冲孔模的设计93.1毛坯尺寸计算93.2 排样93.3 确定模具压力中心103.4 冲压力的计算103.4.1 落料力103.4.2冲孔力113.4.3卸料力113.4.4推件力113.4.5总冲压力113.5冲压设备的选择113.6工作部分尺寸计算123.6.1落料凸、凹模刃口的尺寸计算123.6.2冲孔凸、凹模的刃口尺寸133.7冲孔落料复合模的设计143.7.1落料冲孔复合模结构的设计143.1.2 落料冲孔复合模主要零件的设计154冲小孔模的设计214.1确定模具压力中心214.2冲孔力的计算214.3冲压设备的选择214.4冲孔凸、凹模刃口尺寸计算214.5冲小孔模的设计224.5.1冲小孔模结构的设计224.5.2冲小孔模主要零件的设计225翻边模的设计265.1确定模具压力中心265.2翻边力的计算265.3冲压设备的选择265.4翻边模刃口尺寸计算265.5翻边模的设计275.5.1翻边模结构的设计275.5.2翻边模主要零件的设计276弯曲模的设计306.1确定模具压力中心306.2弯曲力的计算306.3冲压设备的选择306.4翻边模刃口尺寸计算306.5弯曲模的设计316.5.1弯曲模结构的设计316.5.2弯曲模主要零件的设计327结 论36谢 辞37参考文献38III山东建筑大学毕业设计说明书摘 要本课题所设计的零件是较为典型的U型弯曲件。工件一侧有一个直径为1.8mm的小圆孔和翻边，另一侧有三个孔，且在U型卡槽底部有三道褶边。通过对零件各部分进行计算分析后最终确定加工工序。经计算得翻边可以一次成型，工件整个成型过程所涉及的工序有：落料、冲孔、冲小孔、翻边、弯曲五步。在对零件进行工艺分析后，确定最终工艺方案为：落料冲孔复合，冲小孔、翻边、弯曲顺次进行。在确定工艺方案的基础上对主要模具进行设计，分析工件成型过程，并画出模具装配图及零件图。在本次设计中主要对落料复合模以及冲小孔模、翻边模、弯曲模进行设计。关键词：落料冲孔；冲小孔；翻边；弯曲 Punching Process Analyzed and Die Design of the U Shape GrooveABSTRACTTypical bended workpiece of U shape with three folds was designed in this graduation project. Two hoes are flanged on one side with a 1.8 mm hole. There are three holes on the other side. The process was determined by calculating and analyzing. Flanging can be shaped by one step after calculating. Five steps as blanking, punching, punching a small hole, flanging and bending were included. Analyzed the technics of parts, the final process was determined as four steps: blanking-punching compound, punching a small hole, flanging and bending. Besides, the main dies were designed, the process was analyzed, and the die assembly and workpiece pictures were drawed. In this graduation project, blanking-punching compound die, punching a small hole die, flanging die and flanging die were designed. Key words: blanking-punching compound; punching a small hole; flanging; bending2本科毕业设计说明书题 目： U形卡槽的冲压工艺及 模具设计院 （部）： 材料科学与工程学院专 业： 材料成型及控制工程班 级： 成型053姓 名： 李超学 号： 2005101234指导教师： 任国成完成日期： 2009年6月2日山东建筑大学毕业设计说明书目 录摘 要IVABSTRACTV前 言11.1 模具加工及金属薄板冲压加工的特点及优势11.2 课题讨论及难点分析21.3 课题总体设计思路32工艺分析及工艺方案确定52.1零件三维造型图52.2工件的零件图52.3工艺分析52.3.1翻边高度计算62.3.2冲小孔工艺分析62.3.3弯曲部分工艺分析62.4工艺方案的确定63落料冲孔模的设计93.1毛坯尺寸计算93.2 排样93.3 确定模具压力中心103.4 冲压力的计算103.4.1 落料力103.4.2冲孔力113.4.3卸料力113.4.4推件力113.4.5总冲压力113.5冲压设备的选择113.6工作部分尺寸计算123.6.1落料凸、凹模刃口的尺寸计算123.6.2冲孔凸、凹模的刃口尺寸133.7冲孔落料复合模的设计143.7.1落料冲孔复合模结构的设计143.1.2 落料冲孔复合模主要零件的设计154冲小孔模的设计214.1确定模具压力中心214.2冲孔力的计算214.3冲压设备的选择214.4冲孔凸、凹模刃口尺寸计算214.5冲小孔模的设计224.5.1冲小孔模结构的设计224.5.2冲小孔模主要零件的设计225翻边模的设计265.1确定模具压力中心265.2翻边力的计算265.3冲压设备的选择265.4翻边模刃口尺寸计算265.5翻边模的设计275.5.1翻边模结构的设计275.5.2翻边模主要零件的设计276弯曲模的设计306.1确定模具压力中心306.2弯曲力的计算306.3冲压设备的选择306.4翻边模刃口尺寸计算306.5弯曲模的设计316.5.1弯曲模结构的设计316.5.2弯曲模主要零件的设计327结 论36谢 辞37参考文献38V摘 要本课题所设计的零件是较为典型的U型弯曲件。工件一侧有一个直径为1.8mm的小圆孔和翻边，另一侧有三个孔，且在U型卡槽底部有三道褶边。通过对零件各部分进行计算分析后最终确定加工工序。经计算得翻边可以一次成型，工件整个成型过程所涉及的工序有：落料、冲孔、冲小孔、翻边、弯曲五步。在对零件进行工艺分析后，确定最终工艺方案为：落料冲孔复合，冲小孔、翻边、弯曲顺次进行。在确定工艺方案的基础上对主要模具进行设计，分析工件成型过程，并画出模具装配图及零件图。在本次设计中主要对落料复合模以及冲小孔模、翻边模、弯曲模进行设计。关键词：落料冲孔；冲小孔；翻边；弯曲 Punching Process Analyzed and Die Design of the U Shape GrooveABSTRACTTypical bended workpiece of U shape with three folds was designed in this graduation project. Two hoes are flanged on one side with a 1.8 mm hole. There are three holes on the other side. The process was determined by calculating and analyzing. Flanging can be shaped by one step after calculating. Five steps as blanking, punching, punching a small hole, flanging and bending were included. Analyzed the technics of parts, the final process was determined as four steps: blanking-punching compound, punching a small hole, flanging and bending. Besides, the main dies were designed, the process was analyzed, and the die assembly and workpiece pictures were drawed. In this graduation project, blanking-punching compound die, punching a small hole die, flanging die and flanging die were designed. Key words: blanking-punching compound; punching a small hole; flanging; bending山东建筑大学毕业设计说明书前 言1.1 模具加工及金属薄板冲压加工的特点及优势随着汽车工业的快速发展，服务于汽车生产的模具近年来也快速发展1。服务于汽车生产的模具和塑料模具使用量最大的两大类。此外，还有铸造模具、锻造模具、橡胶模具、粉末冶金模具及拉丝模具和无机材料成型模具等。在汽车工业十分发达的国家，为汽车服务的模具往往要占到全部模具生产量的40%以上。经过多年发展，我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的1/3左右2。在这些模具中，冲压模具在模具行业和汽车覆盖件模具，直接关系到汽车车型，因此其地位尤为重要。要生产出大量的各式各样的汽车，先进技术装备必不可少，而模具就是汽车先进技术装备中的重要装备。“现代工业，模具先行”、“没有高水平的模具，就没有高水平的产品”，这已成为人们的共识。不管是汽车还是模具，虽然近年来发展迅速，我国已成为生产大国，但离生产强国的距离还很远。然而，要成为制造业强国，要成为汽车、模具等的制造强国是我们的目标。为了向汽车行业提供更为先进的技术装备，必须不断提高汽车冲压模具的冲压模具的水平与能力。金属薄板冲压成形是现代工业生产中一种非常重要的制造技术3，金属薄板及其制品在冲压成形过程中所表现出的成形性能或成形性，是横跨薄板冶金制造和冲压成形生产两大行业之间的交叉性工程技术 ，即冲压成形性能及其应用。冲压加工是靠冲压设备和模具实现对板料毛坯的塑性加工过程。冲压加工具有许多十分明显的优点，它利用冲压设备与冲模的简单的运动完成相当复杂形状零件的制造过程，而且并不需要操作工人的过多参与，所以冲压加工的生产效率很高，产品质量稳定，一般情况下，冲压加工的生产效率为每分钟数十件。又由于冲压加工的操作十分简单，为操作过程的机械化与自动化提供了十分有利的条件。因此，对某些工艺成熟的冲压件，生产效率可达每分钟数百件，甚至超过一千件以上。 冲压加工用的原材料多为冷轧板料和冷轧带材4。原材料的良好表面质量使用大量生产方式、高效而廉价的方法获得的。在冲压加工中这些良好的表面质量又不容易遭到破坏，所以冲压件的表面质量又不致遭到破坏，所以冲压件的表面质量好，而成本都很低廉。这个特点，在汽车支撑件件的生产上表现得十分明显5。 利用冲压加工方法，可以制造形状十分复杂的零件，能够把强度好、刚度大、重量轻等相互矛盾的特点融为一体，形成十分合理的结构形式。冲压加工时，一般不需要对毛坯加热，而且也不像切削加工那样把一部分金属切成切屑，造成原材料的损耗，所以它是一种节约能源和资源的具有环保意义的加工方法。冲压产品的质量与尺寸精度都是由冲模保证的6，基本上不受操作人员的素质与其他偶然因素的影响，所以冲压产品的质量管理简单，也容易实现自动化与智能化生产。冲压件的尺寸精度与表面质量好，通常都不需要后续的加工而直接装配或作为成品零件直接使用。冲压加工是一种高生产率的加工方法的，如汽车车身等大型零件每分钟可生产几件，而小零高速冲压则每分钟可生产千件以上。由于冲压加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷状态下加工，因此较易实现机械化和自动化，比较适合配置机器人而实现无人化生产7。冲压加工的材料利用率较高，一般可达70%85%，冲压加工的能耗也较低，由于冲压生产具有节材、节能和高生产率等特点，所以冲压件呈批量生产时，其成本比较低，经济效益高8。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法9，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件5。由于冲压加工方法具有前述的许多优点，现在他已经成为金属加工中的一种非常重要的制造方法。1.2 课题讨论及难点分析本课题所要设计的U型卡槽（其三为造型图如图1.1所示），它是凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架类类零件，材料Q215钢，厚度为1mm，年生产量5万件，首先它是薄板类零件，形状较为复杂，零件又需要翻边，且生产批量较大，这些都是用冲压加工较容易实现而其他加工方法所不具备的，所以用冲压方法来加工该零件是非常理想的。针对这个零件，分别要经过落料、冲孔、冲小孔、翻边、折弯、U形弯曲等几个工序才能完成。在设计每套模具的时候又有很多难点和需要注意的问题。例如在冲1.8的小孔时，凸模的强度是否可以达到要求，是不是需要安装一个凸模保护套，还有在翻边的过程中边缘是否会发生破裂，再比如若翻边完成后，弯曲时如何固定板料。这些都是在设计时急需解决的问题。图1.1 U型卡槽示意图1.3 课题总体设计思路 （1）分析冲压件的工艺性根据设计题目的要求，分析冲压件成型的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸、大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求。（2）制定冲压件工艺方案在分析了冲压件的工艺性后，通常可以列出几种不同的冲压工艺方案（包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式），从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于具体生产条件的最经济合理的工艺方案。（3）确定毛坯形状、尺寸和下料方式在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，确定材料的消耗量。（4）确定冲模类型及结构形式根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构形式，绘制模具结构草图。（5）进行必要的工艺计算计算毛坯尺寸，以便在最经济的原则下进行排样和合理使用材料。计算冲压力（冲裁力、弯曲力、卸料力、推件力等）以便选择压力机。计算模具压力中心，防止模具因受偏心负荷作用影响模具寿命和精度。计算模具各主要零件（凹模、凸模、凸模固定板、垫板）的外形尺寸，以及卸料弹簧的自由高度等。确定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸9。（6）选择压力机压力机的选择是模具设计的一项重要内容，设计模具时必须把所选的压力机的类型、型号、规格确定下来。压力机的确定主要取决于冲压工艺的要求和冲模结构情况。（7）绘制模具总图和非标准零件图2工艺分析及工艺方案确定2.1工件的零件图U型卡槽的零件图如图2.2图2.2 U型卡槽零件图2.2工艺分析本课题所要设计的U型卡槽，是凸包定位且焊接组合在车架的电气元件支架类类零件，该零件属隐蔽件，外观上要求不高，只需平整。材料Q215钢，厚度为1mm，年生产量5万件。此零件属于较为典型的U型弯曲件，其两侧都有孔，其中一侧有翻边，且有一个直径为1.8mm的小圆孔，另外在U型卡槽底部有三道90的褶边。根据零件的形状，需要分别经过落料、冲孔、冲小孔、翻边、折弯、U形弯曲等几个工序才能完成。如果翻边无法成型出零件的形状，就需要先拉深再翻边。现首先对翻边部分进行计算，确定能否一次成形，然后对零件中1.8的小孔进行工艺分析，最后对弯曲部分进行工艺讨论。另外，零件图中的尺寸公差为未注公差，在处理这类零件时按IT14级要求10。2.2.1翻边高度计算（1）核算能否采用一次翻边达到零件要求的高度查表（6-1）11取极限翻边系数Kmin=0.57求最大翻边高度11: Hmax=0.5D(1-Kmin)+0.43r+0.72t （2.2a） =0.59(1-0.57)+0.431+0.721.5 =3.445(mm)零件实际翻边高度H=3.23.445mm。所以，直接翻边可以达到零件翻边高度，无需再采用浅拉深工艺。2.2.2冲小孔工艺分析由于零件上有一个1.8的小孔，且与另外一个孔距离太近，无法在第一套模具冲出，所以只能单独用一套模具来对其进行加工。在设计模具的时候用特别注意冲孔凸模应由保护套来进行保护，否则凸模的使用寿命会大大降低，另外在零件的定位及导向上也许特别注意。2.2.3弯曲部分工艺分析本零件是典型的U型弯曲件，在弯曲过程中会可能出现回弹，但其对外性要求不高，可以忽略不计。弯曲圆角半径为0.5大于最小弯曲半径（rmin=0.4t=0.41=0.6mm），故此零件形状、尺寸均满足弯曲工艺的要求，可以弯曲工序进行加工。2.3工艺方案的确定通过工艺性分析，可得到以下几种方案：（1）单工序落料、冲孔、冲小孔、翻边、折弯、弯曲，采用单工序模具。每道工序分别设计一套模具，加工过程中按照工序一步步完成。优点：设计简单明了，设备冲裁力不必很大就可完成工作。缺点：每道工序都要制作一套模具。模具费用昂贵，这就增加了生产成本； 生产过程中，坯料要经过至少6道工序，工序繁杂，生产效率低； 坯料每经过一道工序就要重新定位以便于加工，这就增加了尺寸误差，使产品精度下降； 占用车间工位和设备，不方便操作12。（2）采用复合模进行加工，即落料冲孔复合，冲小孔、翻边、弯曲顺次进行，在弯曲时顺便加工出零件底部褶边的形状。优点：在完成这些工序过程中，冲压坯料无需进给移动。生产效率高，结构简单，节省制造费用，且定位准确，生产精度高。缺点：需要的冲裁力较大，模具制作复杂，生产过程中容易磨损。（3）级进模：冲孔、落料、冲小孔、翻边、折弯、弯曲递进完成。优点：生产效率高且操作安全。缺点：模具结构复杂，制造周期长，生产成本高，因此只有在特大量生产中才比较适宜。定位不准确，尤其是在冲小孔时无法保证尺寸精度。 综合考虑成本、效率生产批量和要生产的实际工件等方面因素，采用复合模加工比较合理。经落料冲孔、冲小孔、翻边后的坯料图分别如图2.3、图2.4 、和图2.5所示。图2.3 落料冲孔后的零件图图2.4 冲小孔后的零件图图2.5 翻边后的零件图3落料冲孔模的设计3.1毛坯尺寸计算毛坯宽度计算：因为r/t=0.5/1=0.5，参照中国模具设计大典12表19.3-1，得x=0.25查表19.3-6得l弯=1.16mml=2 l直1l直22 l弯 （3.1a）=2157.221.16=39.52mm则毛坯的外形尺寸为长L为63mm,宽为39.52mm的长方形板料。3.2 排样工件排样根据落料工序设计，考虑操作方便及模具结构简单，由于件展开尺寸大于65mm，因此采用单行排列，查表2-1613得 搭边值a1=1.5mm,a=2mm,条料的排样图如图3.1所示，则：条料宽：b=63+2a=67mm条料的进距为：h=39.52+a1=41.02mm 条料的利用率：=s/（hb）100 （3.2a）=2381.27/（6741.52）100=85.6图3.1 条料排样图3.3 确定模具压力中心 由于零件形状左右对称，上下不对称，故x0=31.5mmy0=liyi/li （3.3a）=47464.55/2381.27=19.93mm3.4 冲压力的计算3.4.1 落料力F落=KLt （3.4a） =1.3200.7410.7215 39274.78N3.4.2冲孔力 F孔=KLt （3.4b） =1.3（28.2622.6113.8834.04）1215 27611.81N3.4.3卸料力 F卸= K卸F落 （3.4c） =0.0639274.78N 2356.49N3.4.4推件力 F推= K推F孔 （3.4d） =0.0527611.81N 1380.59N3.4.5总冲压力 F总 = F落F孔F卸F推 （3.4e）=70623.67N70.6KN3.5冲压设备的选择 为了保证安全，防止设备的过载，可按公称压力F压(1.61.8)F总的原则选取压力机13。参照冲压工艺与模具设计14，落料冲孔工步可选取公称压力160KN的J23-16型开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为；公称压力：160KN；滑块行程：70mm；最大闭合高度：220mm；封闭高度调节量：60mm ；工作台尺寸：450mm300mm；模柄孔尺寸：30mm50mm。3.6工作部分尺寸计算3.6.1落料凸、凹模刃口的尺寸计算落料时应先确定凹模的尺寸。由于工件尺寸属于未注公差尺寸，在计算凸模与凹模尺寸时，冲压件公差尺寸的极限偏差数值通常按GB1800-79IT14级。凸模尺寸按照凹模尺寸配做，保证其最小间隙值为零。该零件材料为Q215钢，料厚1mm，由冲压工艺与模具设计，表2-5可查得：Zmax=0.20 Zmin=0.14 Zmax- Zmin=0.200.14=0.06 (3.6a)由表2-10查得凸、凹模制造公差：落料部分： d=+0.03 p=0.02d +p=+0.03+0.02=0.05Zmax- Zmin=0.06 (3.6b)由实用冲压工艺与模具设计15表3-13可查得：落料凹模长： x=0.370落料凹模宽： x=0.310落料凹模长： Ad1=(D1-x) (3.6c) =(63-0.370)mm =62.63mm式中：零件的制造偏差，x系数落料凹模宽： Ad2=(D2-x) (3.6c) =(39.52-0.310)mm =39.21mm落料凸模长： Ap1=( Ad1- Zmin) (3.6d) =(62.63-0.14) =62.49mm落料凸模宽： A p2=( Ad2- Zmin) (3.6d) =(39.21-0.14) =39.07mm3.6.2冲孔凸、凹模的刃口尺寸冲孔时应先确定凸模的尺寸。由于工件尺寸属于未注公差尺寸，在计算凸模与凹模尺寸时，冲压件公差尺寸的极限偏差数值通常按GB1800-79IT14级15。凹模尺寸按照凸模尺寸配做，保证其最小间隙值为零。由表2-10查得凸、凹模制造公差：d=+0.02 p=0.02d +p=+0.02+0.02=0.04Zmax- Zmin=0.06 (3.6a)对4.5孔： dp1=(d+x) (3.6b) = (4.5+0.50.2) mm =4.6 mm dd1=( dp1+ Zmin) (3.6c) = (4.60.14)mm =4.74 mm对7.2孔： dp2=(d+x) (3.6c) = (7.2+0.50.2) mm =7.3 mm dd2=( dp2+ Zmin) (3.6c) = (7.30.14) mm =7.44mm对5.42孔： dp3=(d+x) (3.6c) = (5.42+0.50.2) mm =5.52 mm dd3=( dp3+ Zmin) (3.6c) = (5.520.14) =5.66 mm对53.4孔： dp4=(d+x) (3.6c) = (3.4+0.50.2) mm =3.5 mm dd4=( dp4+ Zmin) (3.6c) = (3.50.14) mm =3.64 mm dp5=(d+x) (3.6c) = (5+0.50.2) mm =5.1 mm dd5=( dp5+ Zmin) (3.6c) = (5.10.14) mm =5.24 mm3.7冲孔落料复合模的设计3.7.1落料冲孔复合模结构的设计(1) 模具总体设计在确定采用复合模后，便要考虑采用正装式还是倒装式复合模。采用倒装式复合模，拉深后工件嵌在上模部分的落料凹模内，由推件装置推出，再由压力机上附加的接件装置接走，条料由下模的卸料装置脱出。这样操作方便而且安全，能保证较高的生产率。而正装式复合模，工件则由下模的推件装置向上推出，条料由上模卸料装置脱出，二者混杂在一起，如果万一来不及排除废料或工件而进行下一次冲压，就容易崩裂模具刃口。因此，这副落料冲孔复合模采用倒装结构。(2) 推件装置在倒装式复合模中，冲裁后工件嵌在上模部分的落料凹模内，需由刚性或弹性推件装置推出。刚性推件装置推件可靠，可以将工件稳当地推出凹模，但在冲裁时，刚性推件装置对工件不起压平作用，故工件平整度和尺寸精度比用弹性推件装置时要低些。根据生产实际经验，用刚性推件装置已能保证零件所有尺寸精度，故这副模具采用刚性推件块。(3) 卸料装置复合模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模装卸料装置。卸料装置有二种形式：一种是将卸料零件，装在卸料板与凸凹模固定板之间；另一种是将卸料零件装设在下模板下面。由于零件的条料卸料力大，故采用前一种结构复杂，弹性卸料装置。 (4) 导向装置15由于工件为弯曲件精度要求不高，而且材料不是很薄，模具间隙一般 ，故采用中间导柱模架。(5) 工作过程本冲模在一次行程中完成落料、冲孔两个工序，生产效率高。冲压时，条料从5-活动导料销中通过，由3凸凹模和18落料凹模进行落料。11顶板继续下行，7活动挡料销挡住板料，3凸凹模和12、13凸模完成工件冲孔工序。冲孔后，嵌在3凸凹模内的工件由9推件器推出，废料由4卸料板卸下，整个过程完成。落料冲孔复合模装配图如图3.2所示：3.1.2 落料冲孔复合模主要零件的设计对于复合模来说，工作部分包括凸凹模、凸模和凹模三个零件。现在这副模具的凸凹模用电火花线切割一次割出，所以要将凸凹模的刃口尺寸全部算出，其外形按落料凹模计算，内孔按冲孔凸模计算。凸模按凸凹模内孔线切割，也需标出刃口尺寸16。凹模也用线切割加工，无论是光电跟踪还是程序控制的线切割，在制作光电跟踪图或者计算输入方程时，均以凹模刃口工作部分尺寸作为依据，故凹模刃口尺寸也需计算。 图3.2 落料冲孔复合模装配图1-下模座 2-卸料螺钉 3-凸凹模 4-导柱 5-导套 6-卸料板 7-活动挡料销 8-凹模 9-凸模固定板 10-圆柱销 11-推件器 12-4.5孔凸模 13-7.2孔凸模14-内六角螺钉 15-模柄 16-推杆 17-顶板 18-顶杆 19-内六角螺钉 20-垫板 21-上模座 22-内六角螺钉 23圆柱销 24-弹簧 25-弹簧 由于，凸凹模、凸模和凹模三个零件都需要进行线切割 ，而且三个之间的尺寸有一定的联系，所以可以连续加工。首先，加工一块凹模外形尺寸的模具板材，确定压力中心，在板材上线切割出凹模的刃口，调节线切割设备选用合适的钼丝使切割量小于凸、凹模间隙，在切下的废料上切割出拉深凹模刃口，接下来在切下的废料上切割出拉深凸模，然后在数控铣上铣出头部曲面，完成模具工作零件的加工17。（1）落料凹模的设计17材料：T10A；外形尺寸：16012524；由于大批量生产，对刃口强度要求较高，所以刃口采用直刃式，磨损后刃口尺寸变化小，凹模刃口厚度为14mm；加工后进行热处理：5860HRC；凹模采用M10销钉定位，通过4个M10内六角螺钉经过凸模固定板与垫板紧固在上模座上，表面粗糙度为1.6。如图2.4所示。（2）凸凹模的设计材料：T10A；外形尺寸：如图2.4所示加工后进行热处理：58-60 HRC；凸凹模通过通过四个M10螺钉和两个圆柱销固定在下模座上，表面粗糙度为1.6。（3）四个冲孔凸模的设计18材料：T10A；凸模圆角半径为5mm；加工后进行热处理：58-60HRC；凸模通过与固定板一起磨平后卡在一起；表面粗糙度为1.6，4.5孔凸模、7.2孔凸模、5.42孔凸模、53.4孔凸模分别如图2.5、2.6、2.7、2.8所示。图2.3 落料凹模图2.4 凸凹模 图2.5 4.5孔凸模 图2.6 7.2孔凸模 图2.7 5.42孔凸模 图2.8 53.4孔凸模（4）卸料板的设计卸料装置的形式比较多，它包括固定卸料板、活动卸料板、弹压卸料板和废料切刀等几种。本制件较薄且要求平整，而且卸料板是用在复合模中，所以选用弹压卸料板如图2.9所示。图2.9 卸料板（5）模柄的选择16中小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑块上。通过对制件的分析，决定采用适合于较大模具上的凸缘模柄，如图2.10所示。 （6）固定板与垫板的设计 固定板选用矩形，厚度是22mm，固定板选用规格是16012522。 垫板不需经淬硬磨平，厚度取10mm，垫板选用规格是16012510。图2.10 凸缘模柄4冲小孔模的设计4.1确定模具压力中心 由于零件形状左右对称，上下不对称，故x0=31.5mmy0=liyi/li （4.1a） =47373.17/2378.72=19.92mm4.2冲孔力的计算冲孔力： F孔=KLt （4.2b） =1.35.651215 1579.18N卸料力： F卸= K卸F落 （3.4c） =0.061579.18N 94.75N F总= F孔F卸=1579.18+94.75=1673.93N4.3冲压设备的选择 为了保证安全，防止设备的过载，可按公称压力F压(1.61.8)F总的原则选取压力机。参照冲压工艺与模具设计，冲小孔工步可选取公称压力63KN的J23-6.3型开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为；公称压力：63KN；滑块行程：50mm；最大闭合高度：170mm；封闭高度调节量：40mm ；工作台尺寸：315mm200mm；模柄孔尺寸：30mm50mm。4.4冲孔凸、凹模刃口尺寸计算冲孔时应先确定凸模的尺寸。凹模尺寸按照凸模尺寸配做，保证最小间隙值为零。该零件材料为Q215钢，料厚1mm，由冲压工艺与模具设计，表2-5可查得：Zmax=0.20 Zmin=0.14 Zmax- Zmin=0.06 (4.4a)由表2-10查得凸、凹模制造公差：d=+0.02 p=0.02d +p=+0.02+0.02=0.04Zmax- Zmin=0.06 (4.4b)对1.8孔： dp=(d+x) (4.4c) = (1.8+0.50. 04)mm =1.82 mm dd=( dp+ Zmin) (4.4d) = (1.820.140)mm =1.96 mm4.5冲小孔模的设计4.5.1冲小孔模结构的设计（1）模具总体设计模具采用中间导柱标准模架，模具上模部分主要由上模架、垫板、凸模固定板及卸料板组成，卸料方式为弹性卸料，以弹簧为弹性元件。凸模由保护套保护，以保证其强度和使用寿命。下模部分由下模座、凹模、固定挡料销等组成。模具工作时由固定挡料销和导正销导向，保证工作平稳。冲孔废料由凹模漏料口漏出。（2）模具工作过程送料采用手工送料，模具工作时靠固定挡料销导向和定位，滑块下行。卸料板先把条料压住，导正销进入导向孔里导向，此时冲孔凸模开始工作，当其进入凹模2mm时，所有工作结束。滑块达到下死点，滑块回程，卸料板首先工作，把包在凸模上的废料卸掉，滑块达到上死点，工作结束。其装配图如图4.1所示。4.5.2冲小孔模主要零件的设计（1）凹模的设计17材料：T10A；外形尺寸：16012535；由于大批量生产，对刃口强度要求较高，所以刃口采用直刃式。加工后进行热处理：5860HRC；凹模通过通过四个M10螺钉和两个圆柱销固定在下模座上，表面粗糙度为1.6。如图4.2所示。图4.1 冲小孔模装配图1-下模座 2-圆柱销 3-凹模 4-导柱 5-导套 6-卸料板 7-固定挡料销 8-凸模固定板9-弹簧10-垫板 11-上模座 12-内六角螺钉13-导正销14-保护套15-凸模 16-模柄17-圆柱销 18-内六角螺钉 19-内六角螺钉 图4.2冲孔凹模（2）冲孔凸模的设计18材料：T10A；凸模圆角半径为0.25mm；加工后进行热处理：58-60HRC；凸模固定在凸模固定板与保护套之间；表面粗糙度为1.6，如图4.3。（3）导正销的设计材料：9Mn2V；加工后进行热处理：58-60HRC；导正销通过与固定板一起磨平后卡在一起；表面粗糙度为1.6，如图4.4。 图4.3 冲小孔凸模 图4.4 导正销（4）保护套的设计材料：45钢； 加工后热处理：56-58 HRC；保护套通过与固定板一起磨平后卡在一起；表面粗糙度为1.6，如图4.5。（5）模柄的设计材料：Q235；加工后热处理：45-50 HRC；模柄的作用是将上模与压力机的滑块相连接。模柄的形式采用压入式模柄结构，如图4.6所示。 图4.5 保护套图4.6 压入式模柄5翻边模的设计5.1确定模具压力中心 由于零件形状左右对称，上下不对称，故x0=31.5mmy0=liyi/li （5.1a） =47373.17/2378.72=19.92mm5.2翻边力的计算 F=1.1（Dd）ts =1.1（95.42）1215 =2659.9N式中： D翻边后孔口的中径 d翻边前毛坯预制直径 t 材料厚度 s材料的屈服强度5.3冲压设备的选择 为了保证安全，防止设备的过载，按公称压力F压(1.61.8)F总的原则选取压力机。参照冲压工艺与模具设计，落料冲孔工步可选取公称压力63KN的J23-6.3型开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为；公称压力：63KN；滑块行程：50mm；最大闭合高度：170mm；封闭高度调节量：40mm ；工作台尺寸：315mm200mm；模柄孔尺寸：30mm50mm。5.4翻边模刃口尺寸计算该零件材料为Q215钢，料厚1mm，由冲压工艺与模具设计，表2-5可查得：Zmax=0.20 Zmin=0.14 Zmax- Zmin=0.06 (5.4a)由表2-10查得凸、凹模制造公差：d=+0.02 p=0.02d +p=+0.02+0.02=0.04Zmax- Zmin=0.06 (5.4b)翻边凹模尺寸： dd=（D-x） =（90.50.2） =8.9翻边凸模尺寸： dp=（D-x-Zmin） =（8.9-0.14） =8.765.5翻边模的设计5.5.1翻边模结构的设计（1）模具总体设计模具采用中间导柱标准模架，模具上模部分主要由上模架、垫板、凸模固定板及卸料板组成，卸料方式为弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模、固定挡料销等组成。模具工作时由固定挡料销和导正销导向，保证工作平稳。其原理与冲小孔模相近。（2）模具工作过程送料采用手工送料，模具工作时靠固定挡料销导向和定位，滑块下行。卸料板先把条料压住，导正销进入导向孔里导向，此时翻边凸模开始工作，当其进入凹模2mm时，所有工作结束。滑块达到下死点，滑块回程，卸料板开始工作，将坯料弹出，滑块达到上死点，工作结束。其装配图如图5.1所示。5.5.2翻边模主要零件的设计（1）凹模的设计17材料：T10A；外形尺寸：16012535；由于大批量生产，对刃口强度要求较高，所以刃口采用直刃式。加工后进行热处理：5860HRC；凹模通过通过四个M10螺钉和两个圆柱销固定在下模座上，表面粗糙度为1.6。如图5.2所示。（2）翻边凸模的设计18材料：T10A；凸模圆角半径为5mm；加工后进行热处理：58-60HRC；凸模通过与固定板一起磨平后卡在一起；表面粗糙度为1.6，如图5.3。图5.1 翻边模装配图1-下模座 2-圆柱销 3-凹模 4-导柱 5-导套 6-卸料板 7-固定挡料销 8-凸模固定板9-弹簧10-垫板 11-上模座 12-内六角螺钉13-翻边凸模 14-导正销 15-模柄16-圆柱销17-内六角螺钉18-内六角螺钉 图5.2 翻边凹模5.3翻边凸模6弯曲模的设计6.1确定模具压力中心 由于零件形状左右对称，上下不对称，故x0=31.5mmy0=liyi/li （6.1a） =47373.17/2378.72=19.92mm6.2弯曲力的计算弯曲力： F弯= 0.7KBt2b/（rt） （6.2a） =0.71.31012215/（0.51） =1956.5N压料力： F压=F顶=0.8 F弯=1565.2N F总= F弯F压F顶 =1956.5+21565.2 =5086.9N6.3冲压设备的选择 为了保证安全，防止设备的过载，可按公称压力F压(1.61.8)F总的原则选取压力机。参照冲压工艺与模具设计，落料冲孔工步可选取公称压力100KN的J23-10型开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为；公称压力：100KN；滑块行程：50mm；最大闭合高度：180mm；封闭高度调节量：50mm ；工作台尺寸：360mm240mm；模柄孔尺寸：30mm50mm。4.46.4翻边模刃口尺寸计算该零件材料为Q215钢，料厚1mm，由冲压工艺与模具设计，表2-5可查得：Zmax=0.20 Zmin=0.14 Zmax- Zmin=0.06 (5.4a)由表2-10查得凸、凹模制造公差：d=+0.03 p=0.02d +p=+0.03+0.02=0.05Zmax- Zmin=0.06 (5.4b)翻边凸模尺寸： Lp=(L+K) (4.4c) = (8.2+0.50. 04)mm =8.22mm 翻边凹模尺寸： Ld=( Lp+ Zmin) (4.4d) = (8.022) mm =10.22 mm6.5弯曲模的设计6.5.1弯曲模结构的设计（1）模具总体设计模具采用中间导柱标准模架，模具上模部分主要由上模架、垫板、凸模固定板组成，卸料方式为弹性卸料，以弹簧为弹性元件。下模部分由下模座、凹模、凹模垫板、顶件块、定位板等组成。其装配图如图6.1所示。（2）模具的特点该模具结构简单，在压力机上安装，调节方便。定件板在弯曲时与凸模将板料压紧，并且背压力可以根据需要调节大小，始终能对工件底部施加较大的反顶件力，能使工件底部保持平整，能有效地防止弯曲件的滑移，由于弯曲结束时制件能得到可靠的校正，因而大大降低了制件的回弹量17。（3）模具工作过程工作中，先将板料放在固定板中，上模下行，凸模与顶件板将板料夹紧，凸模与凹模对板料进行弯曲直至顶件板与凹模垫板接触，并将凸模和顶件板进行特殊加工，使其在弯曲的过程中可以使坯料弯出褶边，弯曲结束后顶件板可以通过顶杆和弹簧将弯曲件顶出凹模。 图6.1 弯曲模装配图1-下模座 2-圆柱销 3-凹模垫板 4-导柱 5-导套 6-凹模 7-定位板 8-内六角螺钉9凸模固定板10-垫板 11-上模座 12-圆柱销13-凸模14-模柄15-内六角螺钉16-内六角螺钉17-顶件板 18-弹簧 19-卸料螺钉6.5.2弯曲模主要零件的设计（1）凹模的设计17材料：T10A；外形尺寸：16012535；由于大批量生产，对刃口强度要求较高，所以刃口采用直刃式。加工后进行热处理：5860HRC；凹模通过通过四个M10螺钉和两个圆柱销与凹模垫板一块固定在下模座上，表面粗糙度为1.6。如图6.2所示。（2）翻边凸模的设计18材料：T10A；凸模圆角半径为5mm；加工后进行热处理：58-60HRC；凸模通过与固定板一起磨平后卡在一起，其底部有三道凹入部分，可以和顶件块一起加工出零件底部的褶边。表面粗糙度为1.6，如图6.3所示。图6.2 弯曲凹模图6.3 弯曲凸模（3）顶件块的设计材料：T10A；外形尺