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1、 常州輕工職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文） 作 者： 董磊 學 號： 007 系 部： 模具技術系 專 業(yè)： 模具設計與制造 題 目: U型件模具設計與制造 指導者： 都超平 評閱者： 2016 年 3 月

2、 第頁 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 本課題研究的是U型件成型的過程。此過程分為兩個部分：材料的沖孔落料和彎曲成型。為兩個部分所設計的模具分別為沖孔落料復合模和單工序彎曲模。復合模采用倒裝式，彎曲模為一個典型的U型彎曲，在模具設計時注意工件的定位。 在設計沖孔落料復合模時，因為零件展開尺寸過大，所以在查墊板、固定板時找不到典型的組合尺寸，必須自己依靠經驗數據進行計算。其中詳細介紹了凸模、凹模、固定板、墊板、卸料板等零部件的設計與制造、以及壓力機的選擇和模架的選擇。 關鍵詞 沖壓模具 工藝方案 復合模 壓力機 模架

3、 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title Stamping Process and Molding Design of Spring lug Abstract this research project is before the shock absorber bracket molding process. This process is divided into two parts: material punching blanking and bending. Designed for a two part mold for punching, blanking,

4、 bending modulus of the composite mode and single process. Compound die flip-bending mode of a typical U-shaped bend, mold design, attention to the positioning of the workpiece. In the design punching blanking composite mold, because the parts expand the size is too large, so check plate, fixed pla

5、te can not find the typical combination of size, must rely on empirical data calculated by the line. Which details the design and manufacture of parts of the punch, die, fixed plate, plate, stripper plate, and press select and the choice of mold. Keywords Stamping die process plan compound

6、 mould die set 第II頁 常州輕工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 目 錄 前 言 3 第一章 設計任務 5 1.1 設計產品圖 5 1.2 課題設計任務及要求 6 第二章 工藝設計 7 2.1產品沖壓工藝性分析 7 2.2工藝方案確定 8 2.3沖?？傮w工藝確定 9 第三章 工藝計算 11 3.1 彎曲件展開尺寸工藝計算 11 3.1.1展開尺寸計算方法 11 3.1.2計算展開尺寸 11 3.1.3展開毛坯圖 12 3.2 排樣及材料利用率計算 12 3.2.1排樣方案及搭邊、

7、步距的確定 12 3.2.2剪板方式及材料利用率計算 13 3.2.3繪制排樣圖 15 3.3 落料沖孔復合模沖壓力計算及初選壓力機 15 3.3.1總沖壓力的構成 15 3.3.2計算總沖壓力 16 3.3.3初選壓力機 17 3.4 壓力中心的確定 17 3.4.1確定壓力中心的意義 17 3.4.2壓力中心的確定 18 3.5 刃口尺寸計算 18 3.5.1刃口尺寸計算的意義 18 3.5.2刃口尺寸計算的方法和依據 18 3.5.3刃口尺寸計算 19 3.6 彎曲模工作部分尺寸計算 22 3.6.1彎曲凸、凹模圓角半徑設計 22 3.6.2彎曲凸、凹模間

8、隙確定 23 3.6.3彎曲模工作部分尺寸計算 23 3.7 彎曲力計算及初選壓力機 24 3.7.1彎曲力計算 24 3.7.2初選壓力機 25 第四章 沖孔落料復合模主要零部件設計 27 4.1工作零件的設計 27 4.2定位零件的設計 29 4.3壓料、卸料裝置的設計 30 4.4導向零件的設計 31 4.5固定零件的設計 32 4.6模架的設計 33 第五章 彎曲模主要零部件設計 36 5.1 工作零件的設計 36 5.2 定位零件的設計 37 5.3 支承零件的設計 39 5.4 固定零件的設計 39 5.5 模架的設計 41 第六章 模具總裝

9、圖繪制與模具零件材料的選用 44 6.1 落料沖孔復合?？傃b圖繪制 44 6.2 彎曲?？傃b圖繪制 45 6.3 模具零件材料的選用 46 第七章 壓力機校核 47 7.1 壓力機校核條件 47 7.2 沖孔落料復合模壓力機校核 48 7.3 單工序彎曲模壓力機校核 49 第八章 結 論 51 致 謝 52 參考文獻 53 前 言 模具是現代工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在國民經濟中占重要地位。在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60%～80%的零件都要依靠模具成型。用模具

10、生產制件所表現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗.是其它加工方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 模具工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展標志著一個國家上業(yè)水平及產品的開發(fā)能力，汽車工業(yè)中新車型的開發(fā)與批量生產，家電工業(yè)及日用品工業(yè)的產品開發(fā)等都與模具行業(yè)的發(fā)展息息相關，模具技術的應用為我國模具工業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動作用。模具技術已成為技術發(fā)展中最具活力、創(chuàng)造效益最高的應用領

11、域。同時，模具工業(yè)也普及、應用最成熟的行業(yè)之一。模具不是批量生產的產品。它具有單件生產和對特定用戶的依賴特性。就模具行業(yè)來說，引進國外先進技術，不能采用通常的引進產品許可證和技術轉讓等方式，而主要是引進已經商品化了的CAD/CAM/CAE軟件和精密加工設備等。新興的模具CAD技術很大程度上實現了企業(yè)的愿望。近年來，CAD技術的應用越來越普遍和深入, 大大縮短了模具設計周期, 提高了制模質量和復雜模具的制造能力。 本論文在設計時廣泛采納了國內外各個領域成熟的經驗和最新的參考資料。在技術上也有一定的創(chuàng)新，使用了AutoCAD等軟件繪圖，以達到優(yōu)化設計的目的，并顯著地提高了設計的效率。

12、 第1章 設計任務 1.1 設計產品圖 1.本課題零件為U型件，材料為Q235鋼（退火），料厚為2mm，中批量生產。零件圖結構與尺寸如圖1.1： 圖1.1 零件二維圖 1.2 課題設計與任務要求 本次課題主要是分析該產品的工藝性，繪制產品的二維圖，在多種工藝方案中選擇其最優(yōu)沖壓工藝方案，然后進行工藝計算、確定其模具結構并設計模具。 第二章 確定工藝方案 2.1 產品沖壓工藝性分析 沖壓工藝設計主要包括沖壓件的工藝性分析和沖

13、壓工藝方案的確定兩個方面的內容。良好的工藝性和合理的工藝方案，可以用最小的材料消耗，最少的工序數量和工時，穩(wěn)定地獲得符合要求的優(yōu)質產品，并使模具結構簡單，模具壽命高，因而可以減少勞動量和沖裁成本。 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性，一般情況下，對沖裁件工藝性影響較大的是制件的結構形狀、精度要求、形位公差及技術要求等。沖壓件的工藝性合理與否，影響到沖壓件的質量、模具壽命、材料消耗、生產效率等，設計中應盡可能提高其工藝性。 其工藝分析如下： 1.材料分析 Q235鋼為碳素結構鋼，具有良好的彎曲成形性能。 2.結構分析 零件結構簡單，左右對稱，對彎曲成形有利?？刹榈拇瞬牧纤试S

14、的最小彎曲半徑Rmin=0.5t=1mm，而零件彎曲半徑R=3mm大于1mm，故不會彎裂。另外，零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外，所以彎曲時孔不會變形，可以先沖孔后彎曲。計算零件相對彎曲半徑r/t=1.5小于5，卸載后彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮，而彎曲中心角發(fā)生了變化，采用校正彎曲來控制角度的回彈。 3.精度分析 零件上尺寸均未注公差尺寸，普通彎曲沖裁即可達到零件的精度要求。 4.結論 由以上分析可知，該零件沖壓工藝性能良好，可以沖裁和彎曲。 2.2工藝方案確定 1） 方案對比 零件為U形彎曲件，該零件的生產包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：

15、先落料，后沖孔，再彎曲，采用三套單工序模生產。 方案二：落料-沖孔復合沖壓，再彎曲，采用復合模和單工序彎曲模生產。 方案三：沖孔-落料連續(xù)沖壓，再彎曲，采用連續(xù)模和單工序彎曲模生產。 2） 方案分析 方案一模具結構簡單，但需要三道工序、三副模具，生產效率低，零件精度差，在生產批量較大的情況下不適用。 方案二需兩幅模具，且用復合模生產的沖壓件形位精度和尺寸精度易保證，生產效率較高。該零件的孔邊距為15mm,大于凸凹模允許的最小壁厚4.9mm，宜采用復合沖壓工序。 方案三也需兩副模具，生產效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形狀位置精度，需在模具上設置導正銷導正，故其模具制

16、造、安裝較復合模略復雜。 3）方案確定 通過對上述三種方案的綜合分析比較，該零件的沖壓生產采用方案二為佳。 2.3沖?？傮w工藝確定 通過對該零件的的工藝分析和方案的確定，分別設計了沖孔落料復合模，如圖2.1和單工序彎曲模，圖2.2。 圖2.1 沖孔落料復合模 圖2.2 單工序彎曲模 第三章 工藝計算 工藝計算是模具設計的基礎，只有正確的確定排樣圖和計算出各道工序的凸凹模尺寸、沖壓力等，才能設計出正確的模具。本設計中的工藝計算比較多，具體計算如下： 3.1 彎曲件展開尺寸計算 3.1.1展開

17、尺寸計算方法 彎曲加工時，彎曲件毛坯尺寸是否準確，直接關系到工件的尺寸精度。根據彎曲時應變中性層在彎曲前后長度不變的特點，計算彎曲件毛坯尺寸時應先確定彎曲應變中性層的位置，然后計算出應變中性層的長度，由此得出毛坯的長度尺寸。 3.1.2計算展開尺寸 對于該工件，彎曲半徑r=3，材料厚度t=2，故r≥0.5t。所以此類彎曲件具有較為明顯的圓角。壓彎變形時變薄情況不嚴重，由于變薄不嚴重，按中性層展開的原理，坯料總長度等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，可查得中性層位移系數x=0.28，故應變中性層的曲率半徑為p=r+xt=2+0.283=2.84，所以坯料展開長度為Lz=Σl+ΣA=（50

18、-2）+（10+10-1-2）x2+4.46x2=90.92mm（取整為91mm）由于零件寬度尺寸為20mm，故毛坯尺寸為91mmx20mm。 3.1.3展開毛坯圖 根據以上公式算得的數據，繪制出的彎曲件平面展開圖如下圖3.1下。 圖3.1工件展開圖 3.2排樣及材料利用率計算 3.2.1排樣方案及搭邊、步距的確定 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣合理就能用同樣的材料沖出更多的零件來，降低材料消耗。大批量生產時，材料費用一般占沖裁件的成本的60%以上。因此，材料的經濟利用是一個重要問題，特別對貴重的有色金屬。排樣的合理與否將影響到材料的經濟利用、沖裁質量、生

19、產效率、模具結構與壽命、生產操作方便與安全等。 排樣設計主要確定排樣形式、條料進距、條料寬度、材料利用率和繪制排樣圖。 1）排樣方式的確定?？紤]到操作方便，根據沖裁件的結構特點，排樣方式可選擇為：單排。零件排樣方式如圖3.2所示。 圖3.2 2） 搭邊、步距的確定 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊留下的工藝廢料叫搭邊。 查文獻表，工件間工藝搭邊值a1=2mm。工藝邊距搭邊值為a=2.2mm。條料與導料板之間的間隙值C=0.5mm。則條料的寬度為 B=（Dmax+2a）0-△=（91+22.

20、2）0-0.8 =95.40-0.8mm；步距S=D+a1=22+2=24mm。 3.2.2剪板方式及材料利用率計算 排樣的意義就在于保證用最小的材料消耗和最高的勞動生產率得到合格的零件。 排樣是否合理，經濟性是否好，可用材料利用率來衡量。材料利用率是指零件的實際面積與所用材料面積的百分比，一個進距內的材料利用率η為： η= ()100% （3） 式中 A---沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）（mm）； n---一個進距內沖件數量； b---條料寬度（mm）； h---進距（mm

21、）。 材料面積包括零件實際面積與廢料面積。提高材料利用率的途徑是減少廢料面積。廢料分為兩類， 1．結構廢料 由零件的形狀特點產生的廢料。一般不能改變，但可以利用大尺寸的機構廢料沖制出小尺寸的零件。 2. 工藝廢料 由零件之間和零件與條料側邊之間的廢料，以及料頭、料尾所產生的廢料。 要提高材料利用率，主要應從減少工藝廢料著手，即設計合理排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格及合理的裁料法（料頭、料尾），利用廢料沖制小件。在不影響設計要求的情況下，改善零件結構。 比較圖3.2所示的兩種方案圖，圖（a）所示方案是少廢料排樣，顯然材料利用率高，但因條料本身的減板公差以及條料的定位誤差影響，工藝精度不易

22、保證，且模具壽命低，操作不便，排樣不適合級進模，所以選圖（b）所示方案。同時，考慮凹模刃口強度，其中間還需留一空工位?，F選用規(guī)格為2mm1000mm4000mm的鋼板，則需計算采用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數。 由于彎曲件裁板時應考慮纖維方向，所以只能采用橫裁。即裁成寬196.5mm、長1000的條料,能沖出的制件數N N=（4000/95.4）X（1000/24）=41X41=1681 計算每個零件的面積 A=7120+3.14102-3.1442=1683.76mm2 則材料利用率η=（1683.76X1681）/（4000X1000）X100％=70.7％。 3

23、.2.3繪制排樣圖 沖裁件排樣圖見圖3.3。 圖3.3 零件排樣圖 3.3 落料沖孔復合模沖壓力計算及初選壓力機 3.3.1總沖壓力的構成 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入材料的深度而變化的。通常說的沖裁力指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據之一。 用普通平刃口沖裁時，沖裁力F一般按下式計算： F 式中F——沖裁力（N）； K——系數，模具間隙的波動、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波 動等因素的影響而

24、給出的修正系數，一般取K=1.3。 L——沖裁周邊長度（mm）； t——材料厚度； ——材料的抗拉強度（MPa）。 該模具采用剛性卸料和下方出料方式?？倹_壓力F1由沖裁力和推件力組成。 3.3.2計算總沖壓力 該模具采用彈性卸料裝置和推件結構，卸料力FX和推件力FT。總沖壓力F1由沖裁力、卸料力FX和推件力FT組成。 1） 沖裁力。 Q235鋼的抗剪強度為450MPa。 落料周長 C落=146.28mm沖孔周長 C沖=50.24mm F=1.3x(146.28+50.24)x2x450=229928.4N=230 KN 2）FX=KXF=0.05

25、x230KN=11.5KN FT=NKTF=5x0.55x230KN=632.5KN 3）總沖壓力F總的確定。 F總= F+ FX+ FT =874KN 3.3.3初選壓力機 根據F總=1035.78KN，初選壓力設備為J23-125。其主要參數如下： 公稱壓力 1250KN 滑塊行程 145mm 最大閉合高度 480mm 閉合高度調節(jié)量

26、 110mm 滑塊中心線到床身 380mm 工作臺尺寸 710X1080mm 工作臺孔尺寸 340X500X450mm 模柄孔尺寸 50X78mm 3.4 壓力中心的確定 3.4.1確定壓力中心的意義 沖模壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工

27、作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。 3.4.2壓力中心的確定 該零件為一對稱件，所以壓力中心就是沖裁輪廓圖形的幾何中心。 3.5 刃口尺寸的計算 3.5.1刃口尺寸計算的意義 模具間隙是影響斷面質量的主要因素，提高斷面質量的關鍵在于推遲裂紋的產生，以增大光亮帶寬度，其主要途徑就是減小間隙。此外間隙又是影響尺寸精度的主要因素。 3.5.2刃口尺寸計算的方法和依據 凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關

28、，基本可以分成兩類。 1）凸、凹模分別加工 這種方法主要適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證。 2）凸、凹模配作加工法 對于沖制薄材料的沖模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產的沖模，常采用凸模與凹模配作的加工方法。 3.5.3刃口尺寸計算 該零件屬于一般沖孔、落料件。根據零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開加工方法制造。 1） 落料件尺寸的基本計算公式為 DA=（Dmax-X△）δA DT=（DA-Zmin）0-δT=（Dmax-X△- Zmin）δT 式中 DA 、DT——落料凹模、凸模尺寸（mm）； Dmax——

29、落料件的最大極限尺寸（mm）； X——磨損系數； △——工件的公差（mm）； δA、δT——凹模、凸模的制造公差（mm）； Zmin——最小合理間隙（mm）。 尺寸900-0.87 mm為IT14級，取磨損系數X=0.5。 設凸、凹模分別按IT8和IT9級加工制造，可查得凸、凹模的最小間隙Zmin=0.260mm，最大間隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差δT=0.025mm，凹模制造公差δA=0.035mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校驗是否成立。經校驗，不等式成立，滿足間隙公差條件。 故：DA1=（90-0.5X0.87）+0.0350=89.565+0

30、.0350 mm DT1=（89.565-0.260）0-0.025=89.3050-0.025 mm 尺寸860-0.87 mm為IT14級，取磨損系數X=0.5。 設凸、凹模分別按IT8和IT9級加工制造，可查得凸、凹模的最小間隙Zmin=0.260mm，最大間隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差δT=0.025mm，凹模制造公差δA=0.035mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校驗是否成立。經校驗，不等式成立，滿足間隙公差條件。 故：DA2=（86-0.5X0.87）+0.0350=85.565+0.0350 mm DT2=（85.565-0.260）0-0

31、.025=85.3050-0.025 mm 尺寸R250-0.52mm為IT14級，取磨損系數X=0.5。 設凸、凹模分別按IT8和IT9級加工制造，可查得凸、凹模的最小間隙Zmin=0.260mm，最大間隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差δT=0.020mm，凹模制造公差δA=0.025mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校驗是否成立。經校驗，不等式成立，滿足間隙公差條件。 故：DA3=（25-0.5X0.52）+0.0250=24.74+0.0250 mm DT3=（24.74-0.260）0-0.020=24.480-0.020 mm 尺寸1550-1 mm

32、為IT14級，取磨損系數X=0.5。 設凸、凹模分別按IT8和IT9級加工制造，可查得凸、凹模的最小間隙Zmin=0.260mm，最大間隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差δT=0.030mm，凹模制造公差δA=0.040mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校驗是否成立。經校驗，不等式成立，滿足間隙公差條件。 故：DA2=（155-0.5X1）+0.0400=154.5+0.0400 mm DT2=（154.5-0.260）0-0.030=154.240-0.030 mm 2） 沖孔基本公式為 dT=(dmin+X△)δT dA=(dmin+X△+Zmin)δA

33、 尺寸35+0.520 mm為IT14級，取磨損系數X=0.5。 設凸、凹模分別按IT8和IT9級加工制造，可查得凸、凹模的最小間隙Zmin=0.260mm，最大間隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差δT=0.020mm，凹模制造公差δA=0.025mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校驗是否成立。經校驗，不等式成立。滿足間隙公差條件, 故：dT1=（35+0.5X0.52）0-0.020=35.260-0.020 mm dA1=（35.26+0.260）+0.0250=35.52+0.0250 mm 尺寸14+0.430 mm為IT14級，取磨損系數X=0.5。

34、設凸、凹模分別按IT8和IT9級加工制造，可查得凸、凹模的最小間隙Zmin=0.260mm，最大間隙Zmax=0.380mm，凸模制造公差δT=0.020mm，凹模制造公差δA=0.025mm。將以上各值代入δT+δA≤Zmax-Zmin校驗是否成立。經校驗，不等式成立。滿足間隙公差條件, 故：dT1=（14+0.5X0.43）0-0.020=14.2150-0.020 mm dA1=（14.215+0.260）+0.0250=14.375+0.0250 mm 3）孔心距尺寸計算公式為Ld=L△/8 500.62 Ld1= L△/8=5020.62/8=500.155 1050.8

35、7 Ld2= L△/8=10520.87/8=1050.218 3.6 彎曲模工作部分尺寸計算 3.6.1彎曲凸、凹模圓角半徑設計 1）凸模圓角半徑。 本項目工件的彎曲圓角半徑較小但不小于工件材料所允許的最小彎曲半徑（rmin=0.3t=0.6mm），故凸模圓角半徑r凸可取彎曲件的內彎曲半徑r=2mm。 2） 凹模圓角半徑。 凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。此工件兩邊彎曲高度相同，屬于對稱彎曲，凹模兩邊圓角半徑應取大小一致。 本項目工件厚度t=2mm，故凹模圓角半徑r凹=2t=4mm。 3）凹模工作部分深度的設計計算 凹模工作部分的深度將決定板料的進模深

36、度，同時也影響到彎曲件直邊的平行度，對工件的尺寸精度造成一定的影響。此彎曲件的直邊高度為55mm，板厚3mm，查表得凹模工件部分深度為l0=30mm。 4）凸、凹模間隙 彎曲模的凸、凹模間隙是指單邊間隙Z/2。 Z/2=T+△+Ct=3+0.18+0.05x3=3.33mm 5）凸凹模橫向尺寸及公差 依據產品零件圖得知工件標注內行尺寸，故設計凸凹模時應以凸模為設計基準，間隙取在凹模上。 凸模橫向尺寸： L凸=（L+K1△）0-δ凸=（50+0.75x0.39）0-0.39/4=50.290-0.098 mm 凹模橫向尺寸： L凹=（L凸+Z）+δ凹0 =（50.2

37、9+2x3.33）+0.0980=56.95+0.0980mm 以上各式中： L凸L凹-------凸、凹模橫向尺寸，mm； Z-----雙邊間隙； △-----彎曲件的尺寸公差，mm，尺寸50的公差按IT13級選取，故△=0.39； δ凸δ凹-------凸、凹模的制造公差，一般按ＩＴ７－ＩＴ９級選取。 3.6.2其他零件的設計和選用 1）彈頂器 彈頂器采用聚氨酯橡膠彈性元件，彈性元件的高度按凸模工件進入凹模深度的5倍的值選取。 2）定位 定位采用毛坯外形定位。 3.6.3彎曲模閉合高度的設計計算 彎曲模閉合高度是指沖床運行到下止點時模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度

38、為： H=Hs+Hg+Ha+Hd+Hx+Y=40+25+75+8+45+25=218mm 式中：H----模具閉合高度； Hs----上模座板厚度； Hg----凸模固定板厚度； Ha----凹模厚度； Hd----墊板厚度； Hx----下模座板厚度； Y----安全距離，一般取20-25mm。 3.7 彎曲力計算及初選壓力機 3.7.1彎曲力計算 彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機的重要依據。該零件是校正彎曲，校正彎曲時的彎曲力F校 和頂件力FD。 F校=Ap F校——校正彎曲力（N）； A——校正部分投影面積（mm2）； p——單位面積上的校正力（MPa） F

39、校 =Ap=56x90x120=604.8KN FD=（0.3~0.8）F自 F自=0.7kbt2δb/r+t 式中F自——自由彎曲力（N）； k——安全系數，一般取1.3； b——彎曲件的寬度（mm）； t——彎曲材料的厚度（mm）； r——彎曲件內圓角半徑（mm）； δb——彎曲材料的抗拉強度（MPa）。 FD=（0.3-0.6）F自 =0.3x{0.7x1.3x90x3x3x500/(2+3)} =0.3x73=22KN 對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故一般FD可以忽略，即 F壓力機≥F校 生產中為了安全起見，取F壓力機≥1.8F校 =1.8x60

40、4.8=1088.64KN，根據壓彎力大小，初選設備為J23-125. 3.7.2初選壓力機 根據彎曲力的大小，選取開式雙柱可傾壓力機JH23-125，其主要的技術參數如下： 公稱壓力 1250KN 滑塊行程 145mm 最大閉合高度 480mm 閉合高度調節(jié)量 110mm 滑塊中心線到床身

41、 380mm 工作臺尺寸 710X1080mm 工作臺孔尺寸 340X500X450mm 模柄孔尺寸 60X80mm 墊板厚度 100mm 第四章 落料沖孔復合模主要零部件設計 模具的優(yōu)劣很大程度上體現在模具結

42、構上，因此模具的結構對模具的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。在此次模具的結構設計大體可以分為兩步：第一步根據工序排樣的結果確定模具的基本結構框架，確定組成模具的主要結構單元及形式，對模具制造和使用提出要求；第二步確定各結構單元的組成零件及零件間的連接關系。結構設計的結果是模具裝配圖和零件明細表。在復合模結構設計中概要設計是模具結構設計的開始，它以工序排樣圖為基礎，根據產品零件要求，確定復合模的基本結構框架。 由前面工藝方案可知，該零件是用一副復合模和單工序彎曲模來完成的。 經分析，此工件按IT14級加工制造，平直度要求較高，工件精度要求也較高。 4.1工作

43、零件的設計 1.凹模 1）凹摸結構尺寸的確定。凹模的刃口形式，考慮到零件形狀，所以采用矩形刃口凹模。凹模外形尺寸主要包括凹模厚度H，凹模壁厚c。 2）凹模厚度的確定。由模具結構得凹模厚度尺寸H=kb=0.22114=25.08mm。 3）凹模壁厚的確定?？扇=（1.5～2）H=1.525.08=37.62mm。 所以A=114+2c=189.24mm 取190mm， B=35.45+75.24=110.69mm 取111mm。 查文獻[1]表22.5-18，凹模尺寸規(guī)格為：31520040。材料選用Cr12，熱處理：淬火62～64HRC。其結構與尺寸如圖4.1所示：

44、 圖4.1 凹模 2.沖孔凸模 凸模長度尺寸與凹模和凸模固定板的厚度有關。 凸模尺寸規(guī)格為：3561,材料選用Cr12，熱處理：淬火58～62HRC。 其結構與尺寸如圖4.2所示。 圖4.2 凸模 4.2定位零件的設計 為了限定被進料的進給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導料銷、導料板、擋料銷、定位銷、導向銷、定距側刃和側壓裝置等。定位裝置應可靠并具有一定的強度，以保證工作精度、質量的穩(wěn)定；定位裝置

45、應可以調整并設置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位裝置應避開油污的干擾并且不與運動機構干涉。定位精度要求較高，要考慮粗定位和精定位兩套裝置，分別進行；坯件需要兩個以上工序的定位時，它們的定位基準應該一致。 本設計中采用導料板、固定擋料銷和始用擋料銷來定位，擋料銷主要用于定位，保證條料有準確的送料距，本設計中采用初始擋料銷定位，其結構形式可以參考標準件。擋料銷一般用45鋼制造，熱處理硬度為43～48HRC。 4.3卸料裝置的設計 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可以做壓板用以防止材料變形，并能幫助送料導向和保護凸模等。設計時應該注意以下幾個方面。 （1） 卸料力一般取5

46、%～20%沖裁力。 （2） 卸料板應有足夠的剛度，查文獻[1]表20.1-33，最小厚度H=18mm。 （3）卸料板要求耐磨，材料一般選擇45鋼，淬火，粗糙度為0.4～0.8mm。 （4）卸料板的安裝尺寸，計算要考慮凸模有4～6mm的刃磨量。 （5）卸料板可根據工件形狀制作成圓形或矩形，型孔與凸模的配合量為H7/h6或者H8/f7。 本設計中的卸料板根據工件的形狀做成矩形，本設計中使用的是剛性卸料方式，卸料板與固定板之間通過螺釘和圓柱銷來連接。根據板的厚度和標準選擇不同的標準的螺釘和圓柱銷。 查文獻[1]表20.1-33，卸料板最小厚度H=18mm，卸料板規(guī)格：31520025，材

47、料選用45。其結構與尺寸如圖4.3所示： 圖4.3 卸料板 4.4導向零件的設計 導向裝置可以提高模具精度、壽命以及工件的質量，而且還能節(jié)省調試模具的時間。大批量生產的沖壓模具中廣泛采用了導向裝置。導向裝置設計的注意事項： 1）導柱與導套應在凸模工作前或壓料板接觸到工件前充分閉合。而且此時應保證導柱上端距上模座上平面留有10～15mm的間隙。 2）導柱、導套與上下板裝配后，應保證導柱與下模座的下平面、導套上端與上模座的上平面均留2～3mm的間隙。 3）對于形狀對稱的工件，為了避免合模安裝時引起的方向錯誤，兩側導柱直徑或位置應有所不同。 4）當沖模有較大的側向壓力時，模座上應裝

48、設止推墊，避免導套、導柱承受側向力。 5）導套應開排氣孔以排除空氣。 本設計中的導向裝置的結構采用滑動式導柱導套結構，這種方式是最常用的方式，這種結構加工裝配方便，易于標準化，但承受側壓能力差。導柱導套的間隙值應小于沖模中凸模、凹模間隙。 4.5固定零件的設計 1.凸模固定板 凸模固定板尺寸規(guī)格為：31520025，材料選用45。其結構與尺寸如圖4.4所示： 圖4.4 凸模固定板 3.墊板 墊板尺寸規(guī)格為: 31520010,材料選用45，熱處理：淬火43～48HRC。其結構與尺寸如圖4.5所示： 圖4.5 墊板 4.6模架的設計 沖模模架的技術要求

49、（摘自GB/T2850-90） 1）裝入模架的每對導柱和導套的配合間隙值應符合要求。 2）裝配后的模架，其上模座沿導柱上、下移動應平穩(wěn)和無滯住現象。 3）裝配后的導柱，其固定端面與下模座下平面應保留1～2mm距離，選用B4）型導套時，裝配后其固定端面應底于上模座上平面1～2mm。 4）模架的個零件工作表面不允許有裂紋和影響使用的沙眼、縮孔、機械損傷等缺陷。 5）在保證本標準規(guī)定質量的情況下，允許用其他工藝方法固定導柱、導套。 圖4.6 上模座 圖4.7下模座 沖模模架零件技術要求（摘自GB/T12446-90） 1）零件的尺寸、精度、表面

50、粗糙度和熱處理等符合有關零件標準的技術要求和本技術條件的規(guī)定。 2）零件的材料除按有關零件標準的規(guī)定使用材料外，允許代料，但代料的力學性能不得底于原定材料。 3）零件圖上未標注公差尺寸的極限偏差按GB/1804規(guī)定的IT14級精度。 4）零件圖上未注明倒角尺寸，所以銳邊銳角均應倒角或倒圓，示零件大小，倒角尺寸為0.545～245，倒圓角尺寸為R 0.5～1mm。 5）零件圖上未標注的鑄造圓角為R 3～5mm。 6）鑄件的尺寸公差按JB2854的規(guī)定。 第五章 彎曲模主要零部件設計 5.1工作零件的設計 凸模的材料可選Cr12，淬火62～64HRC。其

51、結構與尺寸如圖5.1所示： 圖5.1凸模 2.凹模深度以及活動凹模的設計 （1）剛剛開始已經對工件進行了分析，要先彎曲直角部分再彎曲＜90的部分，所以只要保證在開始彎曲＜90部分的時候，壓力機下降的高度是頂件塊的厚度、材料的厚度以及直角彎曲部分的高度之和，即H下降=10+4+9=23mm。所以彈簧管的頂部與頂件塊底部接觸時壓力機下降的高度為23mm即可。 （2）活動凹模,這部分的設計是使工件可以順利的進行彎曲＜90的部分，由上面的勾股定理已經計算出活動凹模在斜楔的作用下只需要進行7.1mm的直線位移，這部分的移動距離可

52、以由限位銷來控制和保證。故活動凹模的材料可選Cr12，淬火62～64HRC。其結構與尺寸如圖5.2所示： 圖5.2 凹模 5.2支承零件的設計 支承零件為模具在壓力機的作用下提供了穩(wěn)定性，增加了模具的壽命。該模具所設計的支承板圖5.3所示以及頂料板如圖5.4所示。 圖5.3 支承板 圖5.4 頂料板 5.3定位零件的設計 沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。該彎曲模具的定位主要靠定位板和頂料板上的圓柱銷來配合定位。從而保證工件的精度。針對該模具所設計的定位板由圖5.5所示。 圖5.5定位板 5.4固定零件的設計 1.上模固定板 上模

53、固定板尺寸規(guī)格為：20016075，材料選用45。其結構與尺寸如圖5.6所示： 圖5.6 上模固定板 2.墊板 凸模墊板尺寸規(guī)格為: 2001708,材料選用45，熱處理：淬火43～48HRC。其結構與尺寸如圖5.7所示： 圖5.7墊板 5.5模架的設計 沖模模架的技術要求（摘自GB/T2850-90） 由于該模具是單工序彎曲模，模具結構比較簡單，設計的時候沒有使用導柱和導套。但是依然要保證 1）裝配后的模架，性能穩(wěn)定。結構牢固可靠。 2）模架的個零件工作表面不允許有裂紋和影響使用的沙眼、縮孔、機械損傷等缺陷。 3）保證制件的質量符合標準。

54、圖5.8上模座 圖5.9下模座 沖模模架零件技術要求（摘自GB/T12446-90） 1）零件的尺寸、精度、表面粗糙度和熱處理等符合有關零件標準的技術要求和本技術條件的規(guī)定。 2)零件的材料除按有關零件標準的規(guī)定使用材料外，允許代料，但代料的力學性能不得底于原定材料。 3)零件圖上未標注公差尺寸的極限偏差按GB/1804規(guī)定的IT14級精度。 4)零件圖上未注明倒角尺寸，所以銳邊銳角均應倒角或倒圓，示零件大小，倒角尺寸為0.545～245，倒圓角尺寸為R 0.5～1mm。 5)零件圖上未標注的鑄造圓角為R 3～5mm。 6)鑄件的尺寸公差按JB2854的規(guī)定。

55、 第六章 模具總裝圖繪制與模具零材料的選用 6.1落料沖孔復合?？傃b圖繪制 沖孔落料復合模結構與尺寸如圖6.1所示： 圖6.1 沖孔落料復合模 1——下模座 2——螺釘 3——銷釘4——凹凸模固定板 5——凹凸模 6——橡膠7——卸料板 8——擋料銷 9——凹模 10——上模座11——銷釘 12——螺釘13——推件塊14——凸模 15——螺釘 16——打桿17——模柄 18——凸模19——墊板 20——銷釘 21——螺釘22——凸模固定板 23——導套24——導柱25——卸料螺釘26——固定擋料銷

56、6.2單工序?？傃b圖繪制 單工序彎曲模結構與尺寸如圖6.2所示： 圖6.2 單工序彎曲模 1——下模座 2——墊板 3——凹模固定板 4——內六角螺釘 5——定位板 6——內六角螺釘 7——上模座 8——螺釘 9——模柄 10——止轉銷 11——銷釘 12——銷釘 13——凸模固定板 14——凸模 15——凹模 16——螺釘 17——頂件塊 18——拉桿 19——頂料螺釘 6.3模具零件材料的選擇 1.工作零件（凸模、凹模）選用材料牌號：Cr12，熱處理硬度為：58～62HRC。 2.定位零件（擋料銷、定位板，使用擋料銷）選用材料牌號

57、：45，熱處理硬度為：43～48HRC。 3.支承裝置（支承板）選用材料牌號：45，熱處理硬度為：58～63HRC。 4.卸料裝置（卸料板）選用材料牌號：45。 5.導向零件（導柱、導套）選用材料牌號：20，熱處理硬度為：48～52HRC。 6.固定零件 上、下模座選用材料牌號：HT200。 模柄選用材料牌號：Q235。 凸、凹模固定板選用材料牌號：45。 墊板選用材料牌號：45，熱處理硬度為：43～48HRC。 螺釘、銷釘選用材料牌號：45。 本設計中零件選擇的具體的材料見總圖的明細欄。 第七章 壓力機校核 7.1壓力機校核

58、條件 壓力機需滿足以下要求： 1）壓力機的公稱壓力必須大于沖壓的工藝力，對于拉深力還需計算拉深功。 2）模具與壓力機閉合高度必須相適應，沖模的封閉高度必須在壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間，一般取 （Hmin-H1）+10mm≤H≤（Hmax-H1）-5mm 式中 Hmax——壓力機最大閉合高度； Hmin——壓力機最小閉合高度； H——沖模封閉高度； H1——墊板厚度。 3）壓力機的臺面尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置，一般每邊應大出50~70mm以上，壓力機臺面上的漏料孔尺寸必須大于工件（或廢料）尺寸。對于彈頂裝置的模具，還應使漏料孔大于彈

59、頂器外形尺寸，即工作臺漏料孔要大于凹模工作洞口最大壁間距和彈壓器的最大外形尺寸。若其中一項不符，則應重選壓力機。選擇原則一般是類型不變，增大壓力機規(guī)格。 4）壓力機的行程要滿足工件成形的要求。如拉深工序所用的壓力機，其行程必須大于該工序中工件高度的2~2.5倍，以便放入毛坯和取出工件。 7.2沖孔落料復合模壓力機校核 1）公稱壓力校核 經過前面的計算可以知道，該級進模的總沖壓力為392.89KN，而所選壓力機型號JH23—40。查其技術規(guī)格可以知道該型號的壓力機公稱壓力為400KN。 故400KN＞392.89KN 所以公稱壓力校核符合要求。 2）模具與壓力機閉合高度的校核 由

60、該壓力機的技術規(guī)格可以知道最大閉合高度Hmax為330mm，最小閉合高度H min為265mm。之前的數據得出該模具的閉合高度H為213mm。墊板厚度H1為65mm。 所以（H min—H1）+10mm＝265—65+10＝210mm； （H max—H1）—5mm＝330—65—5＝260mm； 故210mm＜213mm＜260mm。滿足條件（Hmin-H1）+10mm≤H≤（Hmax-H1）-5mm。 所以模具與壓力機閉合高度的校核符合要求。 3） 壓力機工作臺面尺寸的校核 由該壓力機的技術規(guī)劃可以知道該型號的壓力機工作臺尺寸為460mm700mm，而我所選設計的級進模的下模座

61、規(guī)格為250mm200mm50mm。很顯然，工作臺面尺寸大于下模座規(guī)格，且每邊大于70mm以上。 所以壓力機工作臺尺寸的校核符合要求。 4） 壓力機行程的校核 壓力機JH23—40，查得其技術規(guī)格可以知道壓力行程為80mm，而根據級進模的排樣結果，工件高度為材料厚度為4mm，明顯的大于該工序中工件高度的2~2.5倍。 所以壓力機行程的校核符合要求。 7.3單工序彎曲模壓力機校核 1)公稱壓力校核 經過前面的計算可以知道，該單工序彎曲模的總沖壓力為216KN，而所選壓力機型號J23—25。查其技術規(guī)格可以知道該型號的壓力機公稱壓力為400KN。 故250KN＞216KN 所以公

62、稱壓力校核符合要求。 2）模具與壓力機閉合高度的校核 由該壓力機的技術規(guī)格可以知道最大閉合高度Hmax為270mm，最小閉合高度H min為215mm。之前的數據得出該模具的閉合高度H為210m。墊板厚度H1為50mm。 所以（H min—H1）+10mm＝215—50+10＝175mm； （H max—H1）—5mm＝270—50—5＝215mm； 故170mm＜210mm＜210mm。滿足條件（Hmin-H1）+10mm≤H≤（Hmax-H1）-5mm。 所以模具與壓力機閉合高度的校核符合要求。 3）壓力機工作臺面尺寸的校核 由該壓力機的技術規(guī)劃可以知道該型號的壓力機工作臺

63、尺寸為370mm560mm，而我所選設計的級進模的下模座規(guī)格為280mm170mm40mm。很顯然，工作臺面尺寸大于下模座規(guī)格，且每邊大于70mm以上。 所以壓力機工作臺尺寸的校核符合要求。 4）壓力機行程的校核 壓力機J23—25，查得其技術規(guī)格可以知道壓力行程為65mm，而根據彎曲模的工作過程，工件高度為22.93mm，所以65大于2.5倍的工件高度，即65mm大于57.325mm。 所以壓力機行程的校核符合要求。 第八章 結 論 本畢業(yè)設計說明書（論文）是將書本上的理論與實際相結合,基于U型件零件圖，對其進行工藝分析、工藝計算、設計模具結構

64、，通過查閱資料，設計出沖孔落料復合模與單工序彎曲模。 主要工作和結論如下： 1）對U型件的零件進行二維畫圖，掌握了沖壓產品結構設計的基本方法。 2)從零件材料、零件結構、零件精度等方面分析其沖壓工藝性。比較多種沖壓工藝，確定沖壓工藝方案。 3）基于零件進行工藝計算，主要計算凸、凹模刃口尺寸、彎曲凸、凹模寬度尺寸等。 4）根據計算出的沖裁力，選擇壓力機型號。 5）根據計算出的凸、凹刃口尺寸，通過查閱有關標準，設計出各道工序的凸、凹模形式。查閱有關書籍，設計出其它零件，如模座、固定板、墊板、卸料板、定位元件等。 6）在以上計算的基礎上，利用Auto CAD軟件完成了模具裝配圖的繪制，

65、并繪制其零件圖。查閱有關標準，為模具零件選擇合適的材料和熱處理方法。 本次畢業(yè)設計是對以往所學的一切專業(yè)知識的匯總，產品一個創(chuàng)新、完善的過程；每一個設計都是對自己知識一個鞏固、加深的過程。在設計過程中運用所掌握的知識，發(fā)揮自己的想象力，改進、完善原有的結構。 致 謝 此次畢業(yè)設計歷時一個學期，是我大學學習中遇到過的時段最長、涉及內容最廣、工作量最大的一次設計。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設計相當于是把以前的小課程設計綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強邏輯，一步一個腳印的去做，那么這次的任務也就不難了。本次畢業(yè)設計是在指導老師的精心指導下完成的，在設計過程中指導

66、老師給予了極大的幫助，不僅填補了知識漏洞，更提高了我對專業(yè)知識的掌握。從課題的選擇到設計的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，他真正起到了“傳道授業(yè)解惑疑”的作用，讓人油然而生的敬佩。在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 [1]中國模具設計大典.第三卷.沖壓模具設計[M].南昌:江西科學技術出版社,2004.410～540 [2]高錦張. 塑性成形工藝與模具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2001.34～76 [3]模具實用技術叢書編委會.沖壓設計應用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.77～62 [4]王孝培.實用沖壓技術手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.23～77 [5]郝濱海.沖壓模具簡明設計手冊[M].北京;化學工業(yè)出版社,2005.215～278 [6] 李志剛.模具大典[M].南昌:江西科學技術出版社,2003.52～97 [7]涂光祺.沖模技術