3006 壳体零件落料冲孔复合模设计

3006 壳体零件落料冲孔复合模设计,壳体,零件,冲孔,复合,设计 桂林航天工业高等专科学校1目录摘要2前言4绪论 .51 分析研究零件的工艺性 .111.1 零件分析说明 .111.2 工艺方案的确定 .111.2.1 落料工序 .131.2.2 弯曲工序 .132 模具设计 .132.1 零件工艺分析 .132.2 模具结构设计 .132.2.1 模具结构形式的选择 .132.2.2 模具结构的分析与说明 .142.2 工艺参数计算 .152.2.1 展开尺寸的计算 .152.2.2 排样尺寸的计算 .162.2.3 冲压力的计算 .192.2.4 压力中心的计算 .202.2.5 落料凸、凹模的刃口尺寸的计算和公差的确定 .222.2.6 凹模周界尺寸计算 .262.2.7 弹性元件的参数计算 .272.2.8 弯曲工序力的计算 .272.2.9 弯曲凸模圆角半径 .282.2.10 弯曲凹模圆角半径 .282.2.11 弯曲凹模的深度 .282.2.12 弯曲凸凹模的间隙 .292.2.13 弯曲凸凹模的尺寸 .292.3 压力机的选择 .312.4 模架的选择及压力机的校核 .322.5 确定装配基准 .32附录 .33英语资料翻译 .33英语资料： .33中文： .37毕业设计小结 .40参考文献 .41桂林航天工业高等专科学校2摘要冲压制品已在工业，农业，国防和日常生活中的方面得到广泛应用,特别是在机械业中则为突出。机械产品的外壳大部分是冲压制品，产品性能的提高要求高素质的冲压模具和冲压性能，成型工艺和制品的设计。冲压制品的成型方法很多。其主要用于是冲孔，落料，弯曲，拉伸等。而冲压模，约占成型总数的 60%以上。当然如利用电气控制，可实现半自动化或自动化作业。冷冲冲裁模主要用于金属制品的成型，它是冲压制品生产中十分重要的工艺装置。冲压模的基本组成是：上下模座、下模垫板、下模固定板、凹模镶块、抬料钉、导料板、卸料板,导柱导套、卸料板弹钉、卸料板等。冲裁模成型的广泛适用，正是我这个设计的根本出发点。关键词：冲孔、落料桂林航天工业高等专科学校3AbstractStamping products has been extensively applied in the industry, agriculture, national defense and in the daily lives of area, especially in the machinery industry. Mechanical products is the most pressing housing products, and the improvement of product performance requires of high-quality performance stamping molds ,stamping,process and product design.There are many ways of molding products of stamping. Piercing is mainly used for blanking, bending, stretching, etc. And Stamping molds almost form more than 60 percent of the total number. For example ,Electrical Control can be realized as semi-automatic or automatic operation.Cold-metal stamping die mainly used for the molding products, and it is very important in the production of stamping technology devices. The basic component of stamping molds is block model from top to bottom, mould plate, fixed-plate of mould plate, die inserts, raising nails, I. plate, plate unloading I. Introduction sets column, unloading bombs nail plate, plate Discharge and so on.The widely application of blanking moulding is exactly the basic perpose of my design.Key wards：Piercing、Blanking桂林航天工业高等专科学校4前 言模具是现代化的生产重要工艺装备，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具也趋向标准化。随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。这次毕业设计是在学习完所有模具课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。本次设计是在指导老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此, 我表示衷心的感谢他们对我的教诲.冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲压模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲压模具的爱好。但因本人经验有限，因此很难避免的存在一些不合理之处，望各位老师批评和指正，以使我的毕业设计做到合理，同时也为我走出校门步入社会打下坚实的基础。桂林航天工业高等专科学校5绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产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，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005 年将达到170 种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80 多个车型，1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000 种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000 多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，桂林航天工业高等专科学校6橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的 50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的 6。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论） ，塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自 20 世纪 80 年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20 世纪 90 年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在 1990 年仅 60 亿元人民币，1994 年增长到 130 亿元人民币，1999 年已达到 245 亿元人民币，2000 年增至 260270 亿元人民币。今后预计每年仍会以1015的速度快速增长。目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活桂林航天工业高等专科学校7力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占 50（中国台湾：40） ，塑料模具约占33（中国台湾：48） ，压铸模具约占 6（中国台湾：5） ，其他各类模具约占 11（中国台湾：7） 。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981） ，成长期（19811991） ，成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981 年1991 年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自 1982 年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围” ，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从 1985 年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等 CAD/CAM 技术，所以台湾模具业接触 CAD/CAM/CAE/CAT 技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994 年，1998 年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划” ，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997 年 11 月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 世界五大塑料生产国的产能状况美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在 80 年代前期，美国塑料产量就已达 2000 万吨之多，1986 年增至 23l0 万吨，占全球总产量 8100吨的 28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988 年、1990 年、1992 年、1994 年、1996 年和 1998 年分别增加到 2710 万吨、2810 万吨、3010桂林航天工业高等专科学校8万吨、3410 万吨、4000 万吨和 4360 万吨，占世界总产量的比例从 1996 年起提高到 30以上。2001 年美国塑料产量为 4170 万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500 多万吨。其次分别是氯乙烯 650 万吨、聚丙烯 720 万吨、聚苯乙烯对酞酸脂 320 万吨、聚苯乙烯 280 万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量 2001 年为 4280 万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000 年为 159 公斤，2001 年略减为 155 公斤 ，居全球第 3 位。美国现有各种大小塑料企事业单位 1 万多家，其中职工人数少于 50 人的占总数的 53，50l00 人的占 21，100500 人的占 23，超过 500 人的占近 4，职工总数近 90 万人。在美国塑料制品加工业的就职人数达 110 万，2001 年的出货金额为 2150 亿美元，人均出货金额为 195 美元。德国是世界最大的塑料(原料)生产国之一，上世纪 90 年代初的 1991 年、1992 年和 1993 年，德国塑料产量都为 990 多万吨，1994 年增达超过 1000 万吨的 1110 万吨1998 年达近 1300 万吨，1999 年为近 1400 万吨，2000 年增至1550 万吨，超过日本为世界第 2 大塑料生产国，2001 年上升为 1580 万吨，2002 年已过 1600 万吨。2001 年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为 285 万吨(低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 125 万吨)，氯乙烯 175 万吨，聚丙烯 160 万吨。德国 2001 年的国内塑料消费量为 1280 万吨，其中聚乙烯 265 万吨，聚丙烯 155 万吨氯乙烯 152 万吨。德国人均塑料消费量 2001 年为 160 公斤，在世界上仅少于比利时的 172 公斤，高于美国的 155 公斤，排在世界第 2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近 30 万人，2001 年的出货金额为 360亿美元，人均 126 美元。德国塑料制品加工企业中职工少于 50 人的占44，50100 人的占 28，100500 人的占 25，500 人以上的占 4。中国塑料工业多年持续高速增长，1991 年产量仅为 250 万吨，1995 年增为350 万吨，1998 年超过 700 万吨，到 2002 年已增达约 1400 万吨，超过日本而成为世界第 3 大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过 2500 万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过 850 万吨，工程塑料制品需求量将达 400 万吨左右，建材塑料制品需求量将达 300 万吨以上，农用塑料制品需求量将在 500 万吨左右，日用塑料制品需求量约为 80 万吨左右。日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第 2 大塑料生产国。一直到1997 年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在 70 年代中期就已达 500多万吨，1987 年突破 1000 万吨，1991 年达约 1300 万吨，1992 年和 1993 年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至 1258 和 1225 万吨。从 1994年起产量再度增长，1994 年、1995 年和 1996 年分别回升到 1300 万吨、1400万吨和 1470 万吨，1997 年的产量又比上年增长 3.7，达到 1521 万吨，首次桂林航天工业高等专科学校9超过 1500 万吨。但这种增势在 1998 年受到遏制，产量大幅度减少。1998 年，日本塑料产量为 1390 万吨，比上年减少了 8.7。1999 年和 2000 年日本塑料产量分别回升到 1432 万吨和 1445 万吨，但仍远未恢复到 1997 年的水平。2001年和 2002 年日本塑料产量再度下降至 1400 万吨以下的 1364 万吨和 1361 万吨。2002 年日本塑料(原料)产量减为 1361 万吨。而中国则增为 1366 万吨，日本又退居第 4 位。韩国塑料产量增长十分迅速，1986 年超过 200 万吨，1990 年增达 300 万吨，1992 年突破 500 万吨，1994 年、1996 年和 1997 年分别上升到 600 多万吨、700 多万吨和 800 多万吨，1998 年产量增至 850 万吨，1999 年突破 900 万吨，2001 年达 1200 万吨，跻身于世界 5 大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001 年产量为 340 万吨(低密度聚乙烯 160 万吨，高密度聚乙烯 180 万吨)，聚丙烯以 238 万吨排在第 2 位，其次分别是聚酯 161 万吨、氯乙烯 124 万吨、ABSAS 树脂 86 万吨、聚苯乙烯 77 万吨。韩国国内塑料消费量2001 年 420 万吨，只相当于产量的 1/3 略高。人均塑料消费量 2001 年为 106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数 2001 年为 3.1 万人，出货金额为 85 亿美元，人均 276 美元。塑料产量位居世界前 10 名的国家和地区还有法国 660 万吨、比利时 600 万吨、中国台湾 598 万吨、加拿大 432 万吨和意大利 385 万吨(均为 2001 年产量)。1.5 我国模具技术的现状及发展趋势20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著桂林航天工业高等专科学校10进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）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，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。桂林航天工业高等专科学校111 分析研究零件的工艺性1.1 零件分析说明零件形状及其一般要求制件如图 1-1 所示，材料为 20 钢，材料厚度为 1mm，制件尺寸精度按图纸要求，未注按 IT12 级，生产纲领年产 10 万件。1.2 工艺方案的确定冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。一般的讲，在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素。桂林航天工业高等专科学校12确定方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数，工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在不同的工艺分析进行全面的分析与研究，比较其综合的经济技术效果，选择一个合理的冲压工艺方案。影响冲压件工艺性的因素主要有零件的形状特点,尺寸大小,设计基准,公差等级和形状位置误差要求,材料的厚度及成形后允许的变薄量,材料的机械性能和冲压性能,在冲压过程中产生的回弹,翘曲的可能性,毛刺大小和方向要求等.这些因素对确定冲压工序的性质,数量和顺序,对模具的结构形式及制造精度要求等都有很大关系,因此,在制定冲压工艺过程中必须根据零件图认真加以分析,尤其应该注意分析零件在冲压加工中的难点所在.良好的冲压工艺性表现在材料消耗少,冲压成形时不必采用特殊的控制措施,工艺过程简单而且寿命长,产品质量稳定,操作方便等.如果发现零件的工艺性差,则应该在不影响使用要求的前提下,对零件的形状,尺寸及其它要求作必要的修改.在工艺分析的基础上,根据产品图纸进行必要的工艺计算,然后分析冲压件的冲压性质,冲压次数,冲压顺序和工序组合方式,提出各种可能的冲压工艺方案.通过对产品质量,生产效率,设备条件,模具制造和寿命,操作安全以及经济效益等方面的综合分析和比较,确定出一种适合于本单位生产的最佳工艺方案.确定工艺方案时应考虑到以下内容:1 冲压性质:剪裁,落料,冲孔,是常见的冲压工艺各冲压工序有其不同的性质,特点和用途.编制冲压工艺时,可以根据产品图和生产批量等要求,合理地选择这些工序.2 冲压次数:冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数.对于拉深件,可根据它的形状和尺寸,以及板料许可的变形程度,计算出拉深次数.弯曲件或冲裁件的冲压次数也是根据具体形状和尺寸及极限变形程度来决定.3 冲压顺序:冲压件各工序的先后顺序,主要依据工序的变形特点和质量要求等安排的,一般按列原则进行:(1) 对于带孔的或有缺口的冲裁件,如果选用简单模,一般先落料,再冲孔或切口.使用连续模时,则应先冲孔或切口,后落料.(2) 对于带孔的弯曲件,孔边与弯曲线的间距较大时,可以先冲孔,后弯曲.如果孔边在弯曲线附近,必须在零件压弯后再冲也.孔与基准面的间距有严格要求时,也应先压弯后冲孔.(3) 对于带孔的拉深件,一般来说,都是先拉深,后冲孔,但是孔的位置在零件底部,且孔径尺寸要求不高时 ,也可以先在毛坯上冲孔,后拉深.(4) 多角弯曲件,应从材料变形和弯曲时材料流动两方面安排弯曲的先后顺序.一般情况下,先弯外角,再弯内角.(5) 对于形状复杂的拉深件,为了便于材料变形和流动,应先成形内部形状,再拉深外部形状.(6) 整形或校平工序,应在冲压件基本成形以后进行.4 组合方式:工序的组合方式可以选用复合模和连续模,主要取决于冲压件的生产批量,尺寸大小和精度等因素.一般按下列原则进行:(7) 对于多孔的冲裁件,当孔之间的间距, 孔与材料边的距离大于允许值时,最好落料与冲孔在一道复合工序中完成.(8) 当弯曲件的平直高度大于 10mm 时,弯曲工序一般与冲裁工序分开单独进行.对于形状复杂的弯曲件,为简化模具设计过程,降低模具制造成本,一般安排桂林航天工业高等专科学校13由两道划两道以上的工序来完成;而形状较简单的弯曲件 (如 V 形,U 形,Z 形等),应尽量采用一道工序弯曲成形.根据这一要求对该零件进行工艺分析和工艺方案的确定。由于工件由落料和弯曲两部分组成，必须分成落料工序和弯曲工序1.2.1 落料工序根据制件的工艺的分析，其基本工序有落料和冲孔两种。按其先后顺序组合以及合理的加工方案有以下几种：1、落料-冲孔，单工序冲压。2、冲孔-落料，单件复合式冲压。方案 1)为单工序冲压。由于制件生产批量大，尺寸又小，这种方案生产效率低，操作也不安全，故不宜采用；方案 2)为复合式冲压。采用复合冲压，解决了操作安全性和生产率等问题，主要用于生产批量大，精度要求高的冲压件，故此方案最为合适。1.2.2 弯曲工序本制件为两个方向的 U 形弯曲，且生产批量大，在保证生产效率的前提下，用一套弯曲模成型。2 模具设计2.1 零件工艺分析本制件形状简单、尺寸、厚度适中，一般批量生产，属于普通冲压件，但在设计冷冲压模具时要注意以下几点：1、制件由落料和弯曲两部分组成，2、此制件的加工难点主要在轮廓冲压加工上。3、有一定的批量，在设计时要重视模具的材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。2.2 模具结构设计根据确定的冲压工艺方案和制件的形状、特点、要求等因素确定冲模的类型及结构形式。 桂林航天工业高等专科学校142.2.1 模具结构形式的选择在模具设计中虽然单工序模具比较简单也比较容易制造,但是制件离制件边缘尺寸较小在落料后势必会影响模具的精度。且，必然材料的切向流动的压力，有可能使工件中细小部分的凸模变形，因此考虑采用弹压卸料装置的复合冲压。这样既提高了工作效率又提高了模具的寿命，这样一来提高了模具的使用价值。因为制件精度不是多高，采用两副模具，一副是落料模、一副是弯曲模。这样就降低了模具的制造难度，且适合生产条件不是很好的企业生产模具，给模具生产带来一定的广度。给生产降低了成本，带来了更大的经济利益。2.2.2 模具结构的分析与说明1、落料冲孔模结构的分析与说明本道模具主要用来完成落料，目的明确简单，看似易设计。但对于本制件来说它是一个上下不对称的制件，为了保证在弯曲后的精度，所以要在本工序中做到的精度。在本制件考虑到形状有一定的复杂，且较薄（1mm） ，为了保证制件有较高的平直度，故采用正装式落料模。制件制造时还要考虑到制件的定位，根据制件的特征，为了保证凹模的强度，故采用钩形当料销、和采用外形定位的定位销。如图桂林航天工业高等专科学校152、弯曲模具设计弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，设计时应考虑弯曲件的形状要求、材料性能以及生产批量等因素。1 模具结构的分析说明本制件为两侧双 U 形弯曲，为了便于加工、降低成本，将凹模做成一体式，其结构如图上图的结构是模具工作时的部位是这副模具的核心，这样的结构可以适用于批量生产，即使坏了也可以再制造一个新的重新加工，这大大缩短了工作周期，提高了生产率，而且卸料方便。给生产产家带来了更好的经济利益。2 弯曲模的卸料装置的设计说明本制件在弯曲后将胀在凹模里，在模具开模时用采用柔性卸料，在开模时利用弹簧把凹模里的工件顶出来，同时此装置也有压料作用。如图桂林航天工业高等专科学校162.2 工艺参数计算2.2.1 展开尺寸的计算根据零件尺寸，计算落料工序展开尺寸由于工件 R50 的工件间 a1 的值为 1侧边 a 的值为 1.82 条料宽度的计算 在设计模具是为了方便，采用无侧压装置送料方式条料宽度计算公式如下：B=(D+2a +Z) 0-式中 B为条料宽度的基本尺寸； D为条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸 a侧面搭边Z导料板与最宽条料之间的间隙条料宽度的负向偏差搭边距 a 如上所示 间隙 、剪切公差 Z 查课本得 =0.5mm、Z=0.5mm由上面公式计算得 B=(132.6+22+0.5)0-0.5=137.10-0.5mm3 步距的计算 由制件的展开图所生成的纵向有效尺寸为 Ls=100.5mm 步间距计算公式为：L=Ls+a1 式中 L为步间距Ls为横向有效尺寸桂林航天工业高等专科学校18a1搭边距L=100.5+1.8=102.3mm由此可得模具排样图如下：图 2-4根据要求查资料，选板的规格 30008501 每块板可剪 1500137 规格条料12 块，材料利用率达 90%以上。4 材料利用率的计算衡量材料经济利用的指标是材料利用率。一个进距内的材料利用率为= %10*hBAn式中A冲裁件面积（包括冲出小孔在内） （mm 2） ；n一个进距内的冲件数目；B条料宽度（mm） ；h进距（mm）.由公式得：=85%桂林航天工业高等专科学校192.2.3 冲压力的计算当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。根据不同产品的结构和工艺性能，本副模具顶板式顺出件结构。由于本模具采用顺出件式模具冲裁，省去校平工序，既可满足工件对平面度的要求，有能保证安全生产。完成本制件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力、及卸料力、推料力、顶料力和压料力组成1. 冲裁力 F 冲 的计算由课本式子：F 冲 =KtL式中：为材料的抗剪强度（MPa）F 冲 冲裁力（N）L冲裁周边总边长（mm）t材料厚度（mm）说明：系数 K 是考虑到冲裁刃口的磨损、凸模与凹模的波动（数值的变化或分布不均） 、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 1.2。当查不到抗剪强度 时，可用抗拉强度 b代替 ，而取Kp=1 的近似计算法计算。 查模具设计指导取 =275 MPa所以冲裁力 F 冲 =1.31837.09275=294kN2. 卸料力 Fx 、 推料力 FT 、 顶料力 FD 的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力；逆冲裁方向从凹模内顶出所需要的力称顶件力.在实际生产中影响卸料力、推料力、顶料力的因素很多，要精确计算很困难。在实际生产中常采用经验公式计算：卸料力： F x=KxF 推料力： FT = nKTF顶料力： FD =KDF式中：桂林航天工业高等专科学校20F 冲裁力（N）Kx卸料力系数，其值为 0.045-0.055(薄料取大值、厚料取小值） ；KT推件力系数，其值为 0.063 KD顶件力系数，其值为 0.08n时卡在凹模内的冲裁件数(或废料)数n=h/th凹模洞口的直刃壁高度t板料厚度卸料力和顶料力是设计卸料装置和弹顶装置的依据。因此： Fx =0.045294=13.23 KNFT=0.063294=18.52KNFD=0.08294=23.52 KN总压力 F 总的计算F 总= F 冲 F xFD=294+13.23+23.52=330KN2.2.4 压力中心的计算由于工件形状比较复杂，用解析法求压力中心X0=LX/LY0=LY/L根据图 2-5 直角坐标系，求出各线段中点坐标和长度线段坐标和长度见下表X y l x*l y*l桂林航天工业高等专科学校210 0 84 0 042 2.5 5 210 12.541.2 5 1.5 61.8 7.540.5 6 2 81 1251.9 7 22.8 1183.32 159.664.8 8.5 4.2 272.16 35.766.3 14.5 11 729.3 159.564.8 20.5 4.2 272.16 86.154.8 22 17 931.6 37446.3 41.2 38.5 1782.55 1586.254.8 60.5 17 931.6 1028.564.8 62 4.2 272.16 260.466.3 68 11 729.3 74864.8 74 4.2 272.16 310.851.9 75.5 22.8 1183.32 1721.440.5 76.5 2 81 15341.2 77.5 1.5 61.8 116.2542 89 23 966 20470 100.5 84 0 8442-42 89 23 -966 2047-41.2 77.5 1.5 -61.8 116.25-40.5 76.5 2 -81 153-51.9 75.5 22.8 -1183.32 1721.4-64.8 74 4.2 -272.16 310.8-66.3 63.2 18.5 -1226.55 1169.2-64.8 52.5 4.2 -272.16 220.5-60.8 51 5 -304 255-58.3 47.5 7 -408.1 332.5-56.8 42.5 4.2 -238.56 178.5-50.8 41 9 -457.2 369-46.3 31.5 19 -879.7 598.5-54.8 22 17 -931.6 374-64.8 20.5 4.2 -272.16 86.1-66.3 14.5 11 -729.3 159.5-64.8 8.5 4.2 -272.16 35.7-51.9 7 22.8 -1183.32 159.6-40.5 6 2 -81 12-41.2 5 1.5 -61.8 7.5-42 2.5 5 -210 12.5-34 87.2 12.56 -427.04 1095.232-17 88.5 48.67 -827.39 4307.2956.5 89 62 403 551828.5 88.5 40.82 1163.37 3612.57桂林航天工业高等专科学校22-53.8 68.5 12.56 -675.728 860.36-31 65.9 12.56 -389.36 827.70453.8 68.5 12.56 675.728 860.36-36 41.2 18.56 -668.16 764.67226.3 41.2 12.56 330.328 517.47236 41.2 18.56 668.16 764.672-53.8 21.3 12.56 -675.728 267.528-21 14 12.56 -263.76 175.8453.8 14 12.56 675.728 175.84sum 837.09 -81.512 45326.55求出 X0=-0.09738 Y0=54.148在不影响使用的前提下为了简化设计和制造，区中心为 X0=0，YO=50.252.2.5 落料凸、凹模的刃口尺寸的计算和公差的确定冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度来保证。正确决定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模具的主要任务之一。在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需考虑下列原则：1.落料件尺寸由凹模尺寸决定。故设计落料精度时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。 2.考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔时，凸模基本尺寸则应取工件尺寸公差范围的较大尺寸。这样，在凸、凹磨损到一定的程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。3.确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口尺寸精度要求过高（即制造公差过小） ，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果对刃口尺寸精度要求过低（即制造精度公差过大） ，则生产出来的制件可能不合格，会使模具的寿命降低。若制件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14 级处理，冲模则可按 IT11 级制造；对于圆形件，一般可按 IT7IT6 级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。本制件为简单图形，故按配作法计算凸、凹模刃口尺寸。根据凸、凹模刃口尺寸计算公式，先计算出落料凹模刃口尺寸凹模磨损后变大的尺寸max0()AA凹模磨损后变小的尺寸桂林航天工业高等专科学校230min()AABx凹模磨损后不变的尺寸 AAC相应的凹模刃口尺寸A工件的最大极限尺寸max工件的最小极限尺寸inB工件的基本尺寸C工件公差工件偏差4AAX系数，一般为 0.5-1由图 2-2 知凹模磨损后不变的尺寸有凹模磨损后变小的尺寸有桂林航天工业高等专科学校24凹模磨损后变大的尺寸有根据自由公差表桂林航天工业高等专科学校25把尺寸代入公式，得变大后的尺寸变小后的尺寸桂林航天工业高等专科学校26最后得图2.2.6 凹模周界尺寸计算因制件形状复杂,尺寸不大,。考虑到为了便于加工，故选用整体式凹模比较合理.1.凹模厚度尺寸 H 的计算:由凹模的计算公式为桂林航天工业高等专科学校27= =31mm 3HF冲 2940又因为冲裁轮廓线全长超过了 50mm,故应乘以修正系数 K.由模具设计指导可得凹模厚度的修正系数 K 的值为 k=1.37则 H 凹=1.37*31=42.47mm将凹模厚度圆整成 43mm2.落料凹模周界尺寸 LB 的计算:因为凹模孔口轮廓为直线和圆弧形组成所以：凹模孔口直轮廓为直线时 W=1.5H=1.543=64.5mmL=250-260mm.B=220-230mm2.2.7 弹性元件的参数计算冲压工艺中常见的弹性元件有弹簧和橡胶等,但是由于这副模具的结构和结合实际生产,因此我们选用橡胶作为卸料的弹性元件. 1.确定橡胶的自由高度 H 自,有资料查模具设计指导得:H 自=L 工/(0.25-0.30)+h 修磨式中的 L 工为模具的工作行程再加 1-3mm.本模具的工作行程为冲孔落料,故 L工1mm,h 修磨的取值范围为 4-6mm,在这里取中间值 5mm.H 自=2/（0.25-5)+5=8-13mm 取 132.确定 L 预和 H 装.由表 3-9 可得如下计算公式:L 预=(0.1-0.15)H 自=0.15*9=2mmH 装=H 自-L 预=(9-1.35)mm=11mm3.确定橡胶横截面积 AA=F/qF 由前可知为 F=13.23KN,q=0.26-0.5MPa.在这里,由于该模具的工作行程比较小,因此取 q=0.4M