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1、1绪 绪 论论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，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 与工业发达的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、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。1.1 国内模具的现状和发展趋势国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状国内模具的现状 一、我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了 很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精 度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模 具，目前仍主要依靠
2、进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激 烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为 220 亿元，其中出口0.75亿美元,约合 6.2 亿元.根据我国海关统计资料,2004 年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合 46.6亿元.从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为 266.6 亿 元.其中国内市场需求为 260.4 亿元,总供应约为 213.8 亿元,市场满足率为 82%.在上述供求总体情况中,有几个具体情况必须说明:一是进口模具大部分是 技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技
3、术含量较低中的中低档模 具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率,这些模 具的发展已滞后于冲压件生产,而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲 压模具市场总体满足率;二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具 有一定的竟争力,因此其在国际市场前景看好,2005 年冲压模具出口达到1.46亿 美元,比2004年增长 94.7%就可说明这一点;三是近年来港资、台资、外资企业 在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因 此未能计入上述数字之中。二、冲压模具水平状况 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量 达50多吨
4、的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到 12m，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙 度达到 Ra1.5m 的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内 也已达到相当高的水平。1、模具 CAD/CAM 技术状况 我国模具 CAD/CAM 技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉 733 厂于1984年共同完成的精神模 CAD/CAM 系统是我国第一个自行开发的模具 CAD/CAM 系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模 CAD/CAM 系统是我国自行开发的第一个冲裁模 CAD/CAM 系统。上海交通大学开发
5、 的冷冲模 CAD/CAM 系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具 设计制造中开始采用 CAD/CAM 技术。国家科委 863 计划将东风汽车公司作为CIMS 应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具 CAD/CAPP/CAM 集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中 心引进了工作站和 CAD/CAM 软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显 著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟 CAE 软件并开始用于生 产。21世纪开始 CAD/CAM 技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业 基本都有了 C
6、AD/CAM 技术。其中部分骨干重点企业还具备各 CAE 能力。模具 CAD/CAM 技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质 量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普 及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量 CAD/CAM 系统。如美国 EDS 的UG，美国Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美国CV公司的 CADSS，英国DELCAM公司的 DOCT5，日本 HZS 公司 的 CRADE 及 space-E,以色列公司的 Cimatron 还引进了 AutoCAD CATIA
7、 等软件 及法国 Marta-Daravision 公司用于汽车及覆盖件模具的 Euclid-IS 等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了 CAD/CAM 技术/DL 图的设计和模具结构 图的设计均已实现二维 CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件 图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型 CAE 软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大 学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模 具，解决了原来低熔
8、点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样 样制作难等问题，实现了以三维 CAD 模型作为制模依据的快速模具制造，它标志 着 RPM 应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新 的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电 磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。2、模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计 与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术 已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具
9、设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍 有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模 方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与 国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精 密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基 本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功 能上，仍存在一定差距。
10、汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备 的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越 多。NC、DNC 技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高 了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技 术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具 上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。1.1.2国内模具的发展趋势国内模具的发展趋势 巨大的市场需求将推动中国模具
11、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
12、艺和模具。1.2国外模具的现状和发展趋势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，6080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
13、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
14、 万美元左 右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，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451.3 回油管夹片模具设计与制造方面回油管夹片模具设计与制造方面1.3.1回油管夹片回油管夹片模具设计的设计思路模具设计的设计思路 冲孔落料是冲压基本工序之一，它是利用冲裁模在压力机作用下，将平板坯 料进行冲孔或落料的加工方法。一般情况下，一般精度的工件 IT8 IT7 级精度 的普通冲裁模；较高精度的工件采用 IT7 IT6 级精度的高级冲裁模。我的设计 思路是：首先用冲孔落料模具将从板上冲下弯曲的坯料，再用弯曲的方法弯成所 要求的形状。1.3
15、.2回油管夹片模具的回油管夹片模具的设计进度设计进度 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。设计者：刘曼玉2 2 回 油 管 夹 片 冲 裁 模 具 设 计回 油 管 夹 片 冲 裁 模 具 设 计2.1 冲裁件的工艺分析冲裁件的工艺分析 工件名称：回油管夹片 生产批量：大批量 材料：08钢 厚度：0.35mm 工件简图如图 2-1 所示图 2.1 制 件 图2.1.1材料的分析材料的分析：08钢属于优质碳素结构钢，有一定的强度，有害杂质元素硫、磷受到严格限 制，非金属夹杂物含
16、量少，塑性和韧性较好，主要制作较重要的机械零件。常用 于制作冲压件。市场上也容易买到这种材料，价格适中。2.1.2制件的工艺性制件的工艺性分析分析：回油管夹片属于小尺寸零件，形状简单，料厚0.35mm，大批量，图示零件尺 寸均为未注公差的一般尺寸，按惯例取IT14级，符合一般冲压的经济精度要求。市场上也容易得到这种材料，价格适中。由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。2.2 冲裁冲裁工艺方案的确定工艺方案的确定 根据工件的工艺性分析回油管夹片所需的基本冲压工序为落料和冲孔，可拟订出以下三种工艺方案。方案一：用简单模分两次加工，即先落料,后冲孔。采用单工序模生产。方案二：
17、冲孔落料级进模。采用级进模生产。方案三：落料冲孔复合模。采用复合模生产。分析各方案的优缺点 方案一：生产率低，工件的累计误差大，操作不方便，由于该工件为大批量 生产，方案二和方案三更具有优越性。方案二：只需要一副模具，生产率高，压力机一次行程内可完成多个工序，实现操作机械化自动化容易，尤其适应于单机上实现自动化，但零件的冲裁精度 差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，模具制造安装较 复合模复杂。冲方案三压生产率较高，压力机一次行程内可完成两个以上工序，实现操作 机械化，零件的精度易保证。复合模一般制造复杂，由于此零件形状简单，模具 制造并不难，并且冲压精度高。通过上述三个方案
18、的比较，该件的冲压生产采用方案三更佳。3 3 模 具 主 要 零 部 件 的 设 计模 具 主 要 零 部 件 的 设 计3.1 工作零件的结构设计工作零件的结构设计 此模具为倒装的冲孔落料复合模，其凸模、凹模、凸凹模的结构设计如下所 示。3.1.1落料凹模的结构设计落料凹模的结构设计。在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直筒型刃口，并 查冲压工艺与模具设计表2.21，取刃口高度h=6mm.该凹模结构简单，宜采用 整体式。查冲压工艺与模具设计表 2.22 K=0.4 凹模高度H=Kb=0.4x52.61=21.044 凹模壁厚 C=1.5H=1.5X21.044=31.566
19、凹模外形尺寸的确定：凹模外形长度 L=52.61+2X31.566=115.742 凹模外形宽度 B=12+2X31.566=75.132 凹模整体尺寸标准化取为 200X160X32 具体形状见图 3-1 所示图 3-1 整 体 式 凹 模 的 结 构3.1.2 冲孔冲孔7凸模的设计凸模的设计：冲小圆孔的凸模，为了增加凸模的强度与刚度，凸模非工作部分直径应作成 逐渐增大的多级形式如下图所示：图 3-2 冲 孔 凸 模 的 结 构 形 式 凸模选用 B 型圆凹模，凸模固定板厚度取18mm，凸模长度一般是根据结构上 的需要而确定的，其凸模长度用下列公式计算：L=h凸模固定板+h落料凹模式中 L
20、凸模长度，mm L=18+32=50mm 冲裁时凸模进入凹模刃口 1mm 凸模强度校核 要使凸模正常工作，必须使凸模最小断面的压应力不超过 凸模材料的许用压应力，即 校核公式为minFP孔 式中 F 孔 冲孔冲裁力,N,F 孔=3000N Fmin 凸模最小断面积，2mm,Fmin=214.3d/4=38.52mm 凸模材料的许用应力，MPa,如凸模材料选用T10A，查手册 =（10001600）MPa,这里取 =1200 MFa 因为minFP孔=3000/38.5=77.9 MPa 所以凸模强度符合要求。3.1.3凸凹模的结构设计凸凹模的结构设计 本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模
21、外，还有一个凸凹模，根据 整体模具的结构设计需要，凸凹模的结构简图如 3-3 图所示。确定凸凹模安排在 模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数据，使压力中心与模柄中心重合。图 3-3 凸 凹 模 的 结 构 校核凸凹模的强度：查表2.23得凸凹模的最小壁厚为1.4mm,而实际最小壁厚为 2.5mm。故符合强 度要求。凸凹模刃口尺寸按落料凹模尺寸配置，并保证双面间隙为 0.021-0.027mm4 4 主 要 工 艺 参 数 计 算主 要 工 艺 参 数 计 算4.1 排样的设计与计算排样的设计与计算 设计复合模时，首先要设计条料的排样图。合理的排样应是在保证质量、有 利于简化模具结构的前提下
22、，以最少的材料消耗，冲出最多数量的合格工件。此工件根据其长方形的外形可以采用无废料徘样，但考虑到工件壁薄的特点 采用有废料排样，这样虽工件的利用率低了些，冲裁件的质量和模具寿命都提高 了上来。根据零件的外形特点及以上分析，采用直排有废料的排样方式。具体见图 4-1 所示。图 4-1 排 样 图4.1.1 确定搭边与搭肩值确定搭边与搭肩值 冲压工艺与模具设计表 2-9 得工件间最小搭边值为 2.2mm，侧面为 2.5mm。4.1.2 计算送料步距和条料的宽度计算送料步距和条料的宽度 1 送料步距的计算 A=D+a D-平行与送料方向的冲裁件宽度 a-冲裁件之间的搭边值所以A=12+2.2=14.
23、2mm 2 条料的宽度计算 条料是由板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，裁剪时的公差带规定为上偏 差是 0，下偏差是负值 设计为无无侧压装置的送料方式的条料宽度，按下式计算 B-0 =Dmax+2a C 0-B 条料的宽度 Dmax 冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸 a 侧搭边的最小值，由表2.11查得 a=0.5 条料宽度的单向（负向）偏差 c 导料板与最宽条料之间的单面最小间隙，由表2.12查得 C 0.5 代入数据计算，取得条料宽度为58mm。4.1.3计算材料的利用率计算材料的利用率：材料利用率 的计算公式为 =.AA式中 A0 一个冲裁件的面积，mm 2;A一个送料步距内板料的面积 =2
24、123.552.61 14.2 52.61=72.47%4.2 冲压力的计算并初步选取压力机的吨位冲压力的计算并初步选取压力机的吨位4.2.1冲裁力的计算冲裁力的计算 冲裁力的大小随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化，本模具采用普平刃口模具冲裁，其冲裁力 F 按下式计算：F=KLt b 冲裁力公式为 F F F 冲 孔+F 落 料 式中 F 冲裁力 F 冲 孔 冲孔冲裁力 F 落 落料冲裁力 1.冲孔冲裁力 F 冲 孔 F 冲 孔 K L孔 t 式中 K系数，查表取 K 1.3L孔 冲孔周长，L 3.14 7 21.98mm t材料厚度，t 0.35mm 材料抗剪强度，MPa，查表取 300
25、 MFa 所以 F 冲 孔 K L孔 t 1.3 21.98 0.35 300 3000N 取 F 冲 孔 3KN 2.落料冲裁力 F 落 料 F 落 料 KL落 t 式中L落 落料件外形周边尺寸L落（52.61+12）X2=129.22 所以 F 落 料 KLt 1.3 129.220.35 300=17638.53N 取 F 落 料 17.64KN4.2.2 卸料力卸料力、推件力及顶件力的计算推件力及顶件力的计算：卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的 料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力。卸 料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸
26、料装置或顶件装置传递的，所以在选 择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素较多，主 要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算：卸料力 F 卸 F 卸 xKF 落 料 式中 F 卸 卸料力xK卸料系数，查冲压工艺与模具设计表 2.7 得xK0.05 所以 F 卸 0.05X17.64 0.882KN 推件力tPF 推 tKF 冲 孔 n 式中tK推料系数,查表取tK=0.065 n同时卡在凹模洞孔内的件数,取 n=4 所以 F 推=0.065 3 4=0.78KN4.2.3 总冲压力总冲压力F总总 冲
27、裁时,压力机的压力值必须大于或者等于冲裁各工艺力的总和,即大于总 的冲压力,总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同,本模具采用弹性卸料装 置和下出件的模具,总的冲压力为 F 总=F 冲 孔+F 落 落+F 卸+F 推=3+17.64+0.882+0.78=22.3KN4.3 压力机的公称压力的确定压力机的公称压力的确定：通过校核，选择开式双柱可倾压力机 JB23-25 能满足使用要求。其主要 技术参数如下表。公称压力/KN 63 滑块行程/mm 35 行程次数(不小于)(次/min)170 最大封闭高度/mm 300封闭高度调节量/mm 35 滑块中心至机身距离/mm 110(标准型)工作台尺
28、寸(左右前后)/mm 250X310(标准型)工作台孔尺寸(直径)/mm 150(标准型)立柱间距离(不小于)/mm 240 模柄孔尺寸(直径深度)/mm 30X55 工作台板厚度/mm 55 倾斜角(不小于)()45 电动机/kw 2.2 外形尺寸（前后左右高）/mm 1100 800 20004.4 压力中心的确定压力中心的确定 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工 作，应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受 偏心载荷，导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不 到保证，从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。
29、所以压力中心的计算 很关键.其计算如下：L1=52.61,X1=0;L2=12,X2=-26.035 L3=12,X3=26.30 XC=52.61+26.305X2+21.93=-3.5 其中XC压力中心4.5 工作部分的尺寸计算工作部分的尺寸计算4.5.1计算凸凹模工作部分的尺寸计算凸凹模工作部分的尺寸（冲冲孔孔）并确定其公差并确定其公差：该零件在弯曲前属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料获得，而小孔尺寸则是由冲孔得到。查冲压工艺与模具设计查表 2.3 而知：Zmin=0.021，Zmax=0.027mm Zmax Zmin=0.006mm 因为模具的精度等级为IT14级,由表2
30、.6 取 X=0.5 a=0.6X(Zmax-Zmin)=0.6x(0.027-0.021)=0.0036mm t=0.4X(Zmax-Zmin)=0.0024mm LT=(dmin+x)-0=(6.64+0.5x0.72)-0.0024 0=7 0-0.0024 mm LA=(dT+Zmin)0+=(6.64+0.021)0+0.0036 6.66+0.0036 0=mm 较核：|T|+|A|=0.0036 mm+0.0024 mm=0.006mm=Zmax Zmin=0.006mm 满足间隙公差条件 其中 Zmax 最大冲裁间隙 Zmin 最小冲裁间隙 a.t 分别为凸凹模的制造公差 LT
31、、LA 凸凹模尺寸 X 磨损系数4.5.2外形落料凸模外形落料凸模、凹模刃口尺寸的计算凹模刃口尺寸的计算 LAc=(Lmaxc-X)0+=(53.35-0.5x1.18)0+0.0036=52.610+0.0036 LTc=(Lac-Zmin)-0=(52.61-0.021)-0.0024 0=52.59-0.0024 0 LAk=(Lmaxk-X k)0+=(12.43-0.5x0.86)0+0.0036=120+0.0036 LTK=(DTK-Zmin)-0=(12-0.021)-0.0024 0=11.98-0.0024 0 其中 Lmaxc 长度方向最大尺寸 Lmaxk 宽度方向最大尺
32、寸 LAc-凹模长度方向尺寸 LTc凸模长度方向尺寸 LAk凹模宽度方向尺寸 LTK凸模宽度方向尺寸5 5 模 具 总 体 设 计模 具 总 体 设 计5.1 定位方式的选择定位方式的选择 本工件是大批量生产，根据本模具的设计需要采用活动导料销比较合适，安 在左侧位置，其结构见图 5-1 所示。图 5-1 挡料销选用活动挡料销，其具体形状见图 5-2 图 52材料：45钢 热处理：硬度35 40HRC 技术条件：按GB2870815.2 导向方式的选择导向方式的选择 为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。采用手工送料方式，并 采用滑动导向后侧导柱模架。5.3 卸料方式的选择卸料方式的选
33、择 设置卸料装置的目的是冲裁后将包在凸模外的废料、卡在凹模内的工件卸 掉，保证下次冲裁顺利进行，在这里下模部分采用弹性卸料装置，上模部分采用 刚性卸料装置5.3.1上模推件装置的设计上模推件装置的设计 推件装置由打杆、推板、2 个连接推杆和推件块组成其具体形状见图 5-3 打杆 推板 推杆 推件块 图 5-3 1.推件块的设计 本推件块的端面外形应跟落料凹模的刃口形状一致，整体外形应设计成台阶 式以便与凹模配合完成推件，而在冲裁时不致与把推件块推出滑到模外。推件块 在自由状态下应高出凹模面 0.2 0.5mm。推件块和凹模的配合：由于外形件的相对尺寸较大，外形形状相对复杂，所 以推件内形与凹模
34、为间隙配合 H8/f8，推荐外形与凹模为非配合关系，属内导向。2.连接推杆的选用 为了使推件装置推出平稳采用 2 根推杆。每根推杆所承受的力为：PT/2=0.78X10 /2=0.39kN 由手册查取适合本装置的推杆规格为：1055mm 3.推板的设计 由推出结构需要，推板的行状如下图 5-4 图 5-4 4.打杆的设计 打杆选用带肩 A 型打杆与推板配合以起到平稳推件作用。其材料45钢 热处理硬度4348HRC 规格：A8 90mm JB2876.1-815.3.2 下模部分卸料装置的设计下模部分卸料装置的设计 下模采用橡皮卸料装置：橡皮允许承受的负荷较弹簧的大，且安装调试方 便，在冲裁模具
35、中应用很广泛，故采用橡皮卸料（1）橡皮的平面尺寸选择橡皮时应主要确定其自由高度预压缩量及截面 积。其计算公式与步骤如下：1、确定自由高度H 自=L工/(0.250.30)+h修模=11.75mm L 工冲模工作行程（mm）。对冲裁模而言，L 工=t+1 h 修模预留的修模量。根据模具设计寿命一般取 46mm 2、确定 L 预和 H 装 L 预=（0.100.15）H 自=1.175mm H 装=H自-L预=11.75mm-1.175mm=10.575mm L 预橡皮的预压缩量 H 装冲模装配好以后橡皮的高度 3、确定橡皮横截面积A(mm ):A=F/q=882Kn/0.3Mpa=2940mm
36、F 所需的弹压力（N）q 橡皮在预压缩状态下的单位压力:约为0.260.50Mpa R=21.6mm 在这取22mm5.4 连接连接与固定与固定装置的设计装置的设计5.4.1模柄的设计模柄的设计:本模具属于小型模具,采用模柄将上模固定在压力机的滑块上。模柄是作为 上模与压力机滑块连接的零件。对它的基本要求是:一要与压力机滑块上的模柄 孔正确配合,安装可靠；二要与上模正确而可靠的连接。在本模具中选用凸缘模柄，通过螺纹与上模座连接并这种模柄可较好的保证 轴线与上模座轴线垂直,适用与各种中、小型模具。模柄材料通采用Q235钢.选用标准尺寸，并按 GB2862.3-81 进行设计，见图 5-5图 55
37、5.4.2 固定板的设计固定板的设计 将凸模或凹模按一定相对的位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或 下模座上。在本模具中只有凸模和凸凹模都需要由固定板来固定。现选用标准凸模固定板和凸凹模固定板尺寸 凸凹模固定板尺寸为:200mm 160mm 20mm 凸模固定板尺寸为:200mm 160mm 18mm 固定板材料采用45钢 具体如图 5-6图 565.4.3 垫板的设计垫板的设计:垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座承受的单位压力，防止 模座被局部压陷，影响凸模的正常工作。垫板的外形尺寸和凸模固定板相 同，厚度取 8mm5.4.4 螺钉与销钉的设计螺钉与销钉的设计:螺钉和销钉都是标
38、准件，设计模具是按标准选用即可5.6 模架及组成零件的确定模架及组成零件的确定:5.6.1 模架的选用模架的选用:本模具选用由上模座,下模座,导柱,导套组成导柱模模架及其零件已经标 准化，在此选用滑动导向后侧导柱模架。5.6.2 模座的确定模座的确定:本模中具选用标准模架，因在前述中确定了凹模尺寸为 200 160 32，根据标准确定下模座尺寸为:294 237 55.上模座尺寸 为:294 240 45 6 6.压 力 机 有 关 参 数 的 校 核压 力 机 有 关 参 数 的 校 核 JB23-25 型压力机的闭合高度 300mm 之间，模具的闭合高度在 200mm 左右，模具的闭合高度
39、符合要求。本模具的外形尺寸为 294mm 237mm 206mm,工作台尺寸(左右前 后)310mm250mm，压力机模柄孔尺寸为 30X55，模柄孔设计尺寸为 30X55，外形尺寸符合要求。可以正确安装和正常使用。经校核 JB23-25 型压力机符合此复合模设计的要求，可以被采用。7 7.绘 制 模 具 总 装 图 和 非 标 零 件 工 作 图绘 制 模 具 总 装 图 和 非 标 零 件 工 作 图 由以上设计，可得到模具的总装图（装配图见附图）。模具上模部分主要由 上模板、垫板、凹模板、推件块等组成。推件方式由刚性推件装置凭借压力机的 压力来完成废料的推出。下模部分由下模座、凸模、卸料
40、板、凸模固定板等组 成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。其工作过程是：条料在送进模具时由挡料销限位，导料销导向，使得条料精 确定位。模具在工作时，上模部分随压力机下行，当上模部分与条料接触时，卸 料板起压料作用与凹模一起作用将条料压紧，压力机滑块继续下行落料凸模进入 凹模口在压力及刃口作用下完成冲裁。压力机滑块回程，上模部分跟着一起上行，在打料杆等一系列推件装置的作 用下将制件推出凹模腔内，卸料板在弹簧恢复的作用下也将条料从凸模上拨落下 来，完成卸料，卸料装置复位。条料再送进一个步距等待下一次回程冲裁。?8 18.5 2 R3 6 12?7 回油管夹片零件图 8.8.弯 曲 模 具 的
41、 设 计弯 曲 模 具 的 设 计 工件名称：回油管夹片 生产批量：大批量 材料：08钢 厚度：0.35mm 零件图：见图 8-1 图 8-18.1 弯曲模设计的前期准备弯曲模设计的前期准备 在确定工件的类型是弯曲件后，要根据零件图及生产批量要求阅读弯曲件产 品图，分析弯曲件的工艺性，确定工艺方案。8.2 阅读弯曲件产品图阅读弯曲件产品图 此弯曲件属于圆形弯曲，形状尺寸不算复杂，可一次弯曲成形。8.3 弯曲件的工艺分析弯曲件的工艺分析 弯曲模没有固定的结构形式，有可能设计的很简单，也可能设计的很复杂，这需要根据工件的材料性能、形状、精度要求和产量进行综合分析，确定的模具 的结构形式。此工件属于
42、圆形弯曲，零件图见 1-1 所示，图中未注尺寸公差，在处理这类 零件公差等级时均按IT14级要求，弯曲件圆角半径 R 为 3mm 和 4mm，大于最小弯 曲半径 rmin=0.6t=0.6x0.35=0.21mm 此零件的形状、尺寸、精度均满足弯曲工 艺的要求，可以采用弯曲工序加工.8.4 工艺方案的确定工艺方案的确定 该零件所需的冲压工序为简单弯曲。初步拟定以下两个方案。方案一、两道工序弯曲-先将坯料预弯曲成三个 120 o 的波浪形，然后再 用第二套模具弯曲成圆形。波浪形状由中心的三等分圆弧组成，首次弯曲的波浪 形状尺寸必须经实验修正。方案二用一次弯曲模直接成形。考虑到方案一制作需要两个工
43、序并且要设计两套模具，在大批量生产中浪费 工时，并且增加成本，所以采用方案二9.弯 曲 模 工 艺 计 算弯 曲 模 工 艺 计 算9.1 弯曲件展开尺寸长度的计算弯曲件展开尺寸长度的计算 当 r 0.5t的弯曲件，由于变薄不严重，可按中性层展开原则，坯料总长度=弯曲件直线部分长度和弯曲圆角部分应变中性层长度之和；R0.5t=0.5x0.35=0.175mm,r=40.5t=0.5x0.35=0.175mm，属于圆角半径 较大的弯曲件，所以弯曲件的展开长度按直边与圆角区域进行计算。视直边在弯 曲前后长度不变，圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算。9.1.1变形区中性层曲率半径变形
44、区中性层曲率半径：由于1Rt=32=1.5查表 3.4，得中性层位移系数 k1=0.502Rt=42=2查表 3.4，得中性层位移系数 k2=0.5 变形中性层曲率半径按冲压工艺与模具设计式 3.7 计算 1=r1+k1t=3+0.5x0.35=3.175 2=r2+k2t=4+0.5x0.35=4.175 式中R1为半径是 3 的圆角部分 R2为直径是 8 的部分 1 为半径 3 的中性层曲率半径 2 为直径 8 的中性层曲率半径9.1.2毛坯尺寸毛坯尺寸中性层长度中性层长度 L 总=L 直+L 弧 对于r3 的弯曲部分 L 弧 1=1/180 =57 o L 弧 1=3.14x57x3.1
45、75/180=3.16 对于r4 的弯曲部分 L 弧 2=1/180 =297 o L 弧 2=3.14x297x4.175/180=21.63 该零件的毛坯展开长度为 L 总=L 直+L 弧L总=2L 弧 1+L 弧 2+2 L 直=2x3.16+21.63+2x12.33=52.61mm 式中 L 总 为回油管夹片的展开长度 L 弧 1 为半径 3 的弯曲部分展开长度 L 弧 2 为直径是 4 的弯曲部分展开长度 L 直 为直段部分的总长 为弯曲部分对应的角度 L 弧 为弯曲部分的总长9.2弯曲模工作部分尺寸计算弯曲模工作部分尺寸计算9.2.1.弯曲模工作部分尺寸计算弯曲模工作部分尺寸计算
46、 1.凸模圆角半径：由于此工件的1Rt=32=1.5较小，且R 为 3mm 大于最 小弯曲半径（rmin=0.6t=0.60.35=0.21）故凸模的圆角半径为 rt1=3mm,rt2=4mm 2.凹模圆角半径.凹模圆角半径 凹r的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均 有影响。凹r过小会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑入的阻力增大，弯曲力增加，并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一般按材料的厚度 t 来选取.当t4mm,凹r=2t 式中 凹r为凹模圆角半径t 为材料厚度 此零件为圆形弯曲，模具凹模的尺寸按工件的形状进行设计
47、 3.凸凹模间隙.圆形件弯曲时，凸凹模的间隙是靠摆动凹模来实现的，在 模具设计中，必须考虑到模具闭合时，使模具工作部分与工件能紧密贴合，以保 证弯曲质量。在这里间隙取 0.3mm9.2.2.弯曲回弹的计弯曲回弹的计算算 由于回弹值直接影响了弯曲件的形状和尺寸，因此在模具设计和计算时，必 须预先考虑材料的回弹。通常是先根据经验数值和简单的计算初步确定模具工作 部分尺寸，然后再试模修正模具相应部分的形状和尺寸。回弹值的确定方法有：理论公式计算和经验值查表法。（1)自由弯曲时的回弹，可分为以下几种情况：相对弯曲半径较大时自由弯曲的回弹值。当10时，回弹比较大，卸载后弯 曲件的弯曲圆角半径和角度都发生
48、了较大变化，此时，可以不考虑材料厚度的变 化以及应力、应变中性层的移动，以简化计算。此零件由于变形程度大故可不考虑回弹，在这里对回弹不予考虑。9.2.3.弯曲力的计算弯曲力的计算 弯曲力指的是压力机完成预定的弯曲工序所需施加的压力，是选择压力机和 设计模具的重要依据之一，必须进行计算，但要从理论上计算弯曲力是很复杂 的，并且计算的值还不是十分的准确，因此，再生产中通常采用经验公式计算。圆筒件弯曲力 F 自=0.6Kbt 2 b/(r+t)式中：F 自冲压行程结束时自由弯曲的弯曲力（N）;K 安全系数，一般取 1.3；b 弯曲件宽度（mm）;t 弯曲件材料厚度（mm）;b 弯曲件材料的抗拉强度（
49、Mpa）;r弯曲件的弯曲半径（mm）;F 自 1=0.6 1.3 12 0.35 2 300/（3+0.35）N=102.7N F 自 2=0.6 1.3 12 0.35 2 300/（4+0.35）N=79.1N F 自 总=2 F 自 1+F 自 2=2x102.7+79.1=284.5N F 顶=（0.3-0.8）F 自=（0.3 0.8）x284.5=85.35 227.6N 取 F 顶=200N 校正弯曲时校正弯曲力是在压力机工作到下死点的位置，且校正力远远大于 自由弯曲力（或接触弯曲力），而在弯曲工作的过程中而这又不是同时存在的，因此，查表 3.7 得：P=40Mpa,所以校正力
50、F 为：F 校=AP F 校-校正弯曲力(N)A-校正部分投影面积（mm 2）P-单位面积校正力（MPa）F 校=8x12x40=1920=1.92KN 对于校正弯曲,由于校正弯曲力毕顶件力大得多,故顶件力可以忽略,但这 里为了保险起见,在计算压力机公称压力时,还是将顶件力考虑进去.F 压机=（1.2 1.3）(F 校+F 顶）=（1.2 1.3）（1.92+0.2）=2.6 2.8KN9.2.4.压力机的选择压力机的选择 1.公称压力的选择 查表 1-9 初选公称压力为30KN，即 J11-3 型。2.行程次数 选择用于弯曲的压力机的行程次数主要考虑以下因素：考虑操作方式（进出料速度的快慢）