1、 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1前 言全套图纸，加 153893706毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特
2、安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的：一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。二、巩固复习三年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导，不胜感激。南昌航空大学科技学院学士学位论文 2绪论冲压技术概论日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机
3、身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力 ” ，同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入
4、富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到 13000 亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。冲压是一种先进的金属加工
5、方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工南昌航空大学科技学院学士学位论文 3和其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下 1：(1) 冲压一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为70%85%，易实现机械化和自动化；(2) 在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求；(3) 冲压可加工的尺寸范围大、形状复杂的零件，而这些零件用其它方法是不可能或很难得到的，如薄壳件；(4) 被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以冲压件刚度强度较好；(5) 冲压时由模
6、具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征；(6) 在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高；(7) 冲裁过程能耗较低。由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用冲压方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻
7、刚度好的冲压件所代替。有些机械设备往往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一 2。工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的 67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。冲压技术的发展特征是：(1)冲压成形科学化、数字化和可控化；(2)突出“精、省、净“三大优势；(3)冲压成形可以实现全过程控制；(4)产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；南昌航空大学科技学院学士学位论文 4(5)冲压生产的灵活性和柔性。我国模具技术的发展趋势当前
8、，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 （1）模具产品发展将大型化精密化 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达 到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原来的5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度公差要求 在 1m 以下，这就要求发展超精加工。 （2）多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。
9、一套多功能模具除了冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产 出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。 （3）热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节 约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热 流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到 10%，个别企业已达到 20%30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量
10、的元器件，是发展热流道模具的关键。 （4）气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、 表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低 成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成 形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有 更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和 控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研
11、究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度南昌航空大学科技学院学士学位论文 5的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树 脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬 火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小；(2)可得到缩孔少的厚壁成型件；(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：(1) 注射时树脂以
12、低的流动阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮断浇口部；(3)压缩作用应 仅限于型腔部。 （5）快速经济模具的前景十分广阔 现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例 将达 75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均 要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将
13、日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。 （6）模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准 生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件 规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。南昌航空大学科技学院学士学位论文 61 冲裁件的工艺分析1.1 本次设计冲压工件如下图：由图 1-1 分析知：工件材料采用 08AL。08AL 是优质碳素结构钢的一种，一般用作冷冲压薄板钢中
14、的 Al 脱氧镇静钢冷轧板,其命名规则类同碳素结构钢，其两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍，即“08”表示钢中平均碳质量分数为0.08%， “A”表示质量等级， “L”为“拉”字的汉语拼音首字母，表示其拉伸性能好。主要力学性能(试件尺寸 25mm)：正火 930、s=185 MPa、b=325Mpa、5/%33、硬度(未热处理)131HB。主要用于制造 4mm 以下的各种冷冲压构件，如车身、驾驶室、各种仪表及机器外壳等。1.2 工件结构形状工件结构形状相对简单，有 2 个 U 型弯曲，还有两个不规则形状孔，板料厚度南昌航空大学科技学院学士学位论文 7为 1.2mm，弯曲力不大。1.3 工件尺
15、寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采用 IT14 级精度，普通冲裁完全可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。1.4 工件展开长度计算中性层的确定由于中性层的长度在弯曲变形前后不变，其长度就是弯曲件坯料展开尺寸的长度。而欲求中性层长度就必须找到其位置，用曲率半径 表示。中性层位置与板料0厚度 t、弯曲半径 r、变薄系数 等因素有关，在实际生产中为了使用方便，通常采用下面的经验公式来确定中性层的位置： 0rxt 式中： 0中性层半径；r弯曲件内弯半径；x 为中性层位移系数，其值件下表：表-2r/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
16、0.6 0.7 0.8 1 1.2x 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33r/t 1.3 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 8x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5从弯曲件图可以看到：圆角半径都为 r=2mm，板料厚度 t=1.2mm，查表-2 得x=0.36，则中性层半径为： mxtr632.1 2.160.0=+2、毛坯展开尺寸的计算由于圆角半径 r0.5t，所以毛坯展开长度等于弯曲件直线部分长度与弯曲部分中性层展开长度的总和，即 0()18ii iLlrxt。弯曲
17、件有 2 个弯曲，分别为 L1和 L2，分别计算为：南昌航空大学科技学院学士学位论文 8mL263.12.863.1+=102.45mm.2+=47.12mm所以工件展开长度 L1 取 102.5，L2 取 47.1mm。画出工件展开图如图 1.4：2 冲裁工艺方案的确定冲裁模的类型概述及制件适用模具类型分析2.1 单工序模分散冲裁、弯曲1 先利用落料模将制件的轮廓冲出。2 再利用三套弯曲模分别进行弯曲成形。优点：1）模具设计简单，制造容易。2）模具成本低，生产周期短。缺点：1）生产的制件尺寸精度低。2）不便定位。3）生产率低。南昌航空大学科技学院学士学位论文 92.2 复合模1概述：在压力机
18、一次冲程中，经一次送料定位，在模具的同一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具称为复合模。即该制件在一个工序中同时完成落料，弯曲。优点：1）生产精度高，制件质量好。2）生产率高。缺点：1）模具制造成本高。2）操作困难，可能在使用高速自动化冲压时，损坏模具。3）模具加工困难。4）操作不安全。2.3 级进模1概述：级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率的冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工位冲出完整的工件。优点：1）连续模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲一个制件生产过程中相当于每次冲程冲一个工件，故生产效率高，适用于大、中批量
19、生产。2）级进模冲裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。3）工作安全。4）可以适用于机械化高速自动压力机。缺点：1）级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。2）由于各个工序是在不同工位上完成的，则因定位产生的累积误差会影响工件的精度。精度不及复合模。综上所术：结合此制件形状尺寸分析，冲压件简单，尺寸较小，精度要求不高，采用级进模比采用复合模的模具制造成本降低，故此次采用级进模。南昌航空大学科技学院学士学位论文 103 模具结构形式的确定级进模是指在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。级进
20、模的定距方式有两种：挡料销定距和侧刃定距。本模具采用侧刃定距。侧刃代替了挡料销控制条料送进距离（步距） ，侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料近距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡块挡住，送进的距离即等于步距。4 模具总体设计4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。4.2 操作方式零件的生产批量为大批量，但合理安排生产可用手动送料方式，既能满足生产要求，又可以降低生产成本，提高经济效益。4.3 卸料、出件方式4.3.1 卸料方式刚性卸料与弹性卸料的比较：刚性卸料是采用固定卸料板结构。常
21、用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与 凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于 2mm 且模具结构为倒装的场合。南昌航空大学科技学院学士学位论文 11弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正
22、装复合模的卸料装置。 工件平直度较高，料厚为 1.2mm 相对较薄，卸料力较大，虽然弹压卸料模具比刚性卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，设计力求简单，可采用刚性卸料。4.3.2 出件方式因采用连续模生产，故采用向下落料出件。4.4 确定送料方式因选用的冲压设备为开式压力机且垂直于送料方向的凹模宽度 B 小于送料方向的凹模长度 L 故采用横向送料方式，即由左向右（或由右向左）送料。4.5 确定导向方式方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的
23、落料模、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级复合模采用对角侧导柱模架的导向方式，即方案一最佳。南昌航空大学科技学院学士学位论文 125 模具设计计算5.1 排
24、样、计算条料宽度、确定步距、材料利用率5.1.1 排样方式的选择方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳。5.1.2 计算条料宽度搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件
25、质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值通常由表 4 所列搭边值和侧搭边值确定。根据零件形状，查表 4，并考虑到工件的切边，工件之间搭边值 a=3mm, 由于采用侧刃定距，工件之间的桥连接放在工件中间，所以工件与侧边之间不取搭边值。条料是有板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值B0 =（Dmax2b 1） 0 公式（5-1）式中 Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；b1-侧刃冲切得料边定距宽度；（其值查表 6）可得=1.0mm。板料
26、剪裁下的偏差；（其值查表 5）可得=0.6mm。南昌航空大学科技学院学士学位论文 13B0 =102.521=104.50-0.60mm故条料宽度为 104.5mm。表 5-1 搭边值和侧边值的数值圆件及类似圆形制件矩形或类似矩形制件长度50矩形或类似矩形制件长度50材料厚度t（mm)工件间 a 侧边 a1 工件间 a 侧边 a1 工件间 a 侧边 a 10.25 1.0 1.2 1.2 1.5 1.52.5 1.82.60.250.50.8 1.0 1.0 1.2 1.22.2 1.52.50.51.00.8 1.0 1.0 1.2 1.52.5 1.82.611.5 1.0 1.3 1.2
27、 1.5 1.82.8 2.23.21.52.01.2 1.5 1.5 1.8 2.03.0 2.43.42.02.51.5 1.9 1.8 2.2 2.23.2 2.73.7表 5-2 普通剪床用带料宽度偏差（mm）条料宽度 b(mm)条料厚度 t(mm)50 50100 100200 200 0.4 0.5 0.6 0.72 0.5 0.6 0.7 0.823 0.7 0.8 0.9 1.035 0.9 1.0 1.1 1.2表 5-3 侧刃冲切得料边定距宽度 b1（mm）条料宽度 b(mm)条料厚度 t(mm)金属材料 非金属材料1.5 1.5 2.0南昌航空大学科技学院学士学位论文 1
28、41.52.5 2.0 3.01.52.5 2.5 4.05.1.3 确定步距送料步距 S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。级进模送料步距 SS=Dmax+a1 公式（5-2）Dmax零件横向最大尺寸，a 1搭边S47.1350.1mm排样图如图 5-1 所示。5.1.4 计算材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用
29、材料的重要指标。一个步距内的材料利用率/BS100% 公式（5-2）式中 A一个步距内冲裁件的实际面积；南昌航空大学科技学院学士学位论文 15B条料宽度；S步距；由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：1） 、提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可
30、以适当改变制件的形状）。2) 、排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。3) 、 模具结构简单、寿命高。4) 、保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积，根据 CAD 软件-工具-查询-面积：A=3408.5mm2所以一个步距内的材料利用率=BS100% 公式（5-2）=3408.5104.550.1100%=65.1%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达 65.1%，满足要求。5.2 冲压力的计算5.2.1 弯曲力的计算本设计只做螺母盒的成形模具设计，所以只需计算螺母盒的弯曲力即可。弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力，是设计冲压工艺过程和选择
31、设备的重要依据之一。弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机械性能、弯曲方法和模具结构等多种因素有关，理论分析方法很难精确计算，在实际生产中常按经验公式进行计算。南昌航空大学科技学院学士学位论文 161）自由弯曲时的弯曲力公式V 形弯曲件：20.6bVzKBtFr； U 形弯曲件：20.7bUzKBtFr；式中： z、 Uz自由弯曲力； B弯曲件的宽度； t弯曲件厚度；r内圆弯曲半径； b弯曲材料的抗拉强度；K安全系数，一般取 1.3。2） 、校正弯曲力公式JqFA式中： J校正力； qF单位面积上的校正力，Mpa，见表-3；A弯曲件被校正部分的投影面积，mm2。表-3 单位校正弯曲力 单位
32、（MPa）3）计算本弯曲件弯曲部分，有 2 处 U 形弯曲 08AL 的 MPab325=U 形弯曲力：0.7bUzKBtFr= 2.135.)405(3.+=8650.6875N所以总的弯曲力 F=8650.69N5.3 压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，南昌航空大学科技学院学士学位论文 17降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可以按下述原则来确定：1）.对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就
33、是冲裁件的几何中心。2）.工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3）.形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。X0=（L 1x1L 2x2L nxn）/(L 1L 2L n) 公式（5-7）Y0=（L 1y1L 2y2L nyn ）/（L 1L 2Ln）公式（5-8）由于该工件在 X 和 Y 方向上高度对称，所以压力中心为（0，0） 。5.4 模具弯曲部分工作尺寸计算5.4.1 凸模圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径 r/t 较小时，取凸模圆角半径等于或略小于工件内侧的圆角半径 r，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 rmin。由前
34、面所述，该工件的相对弯曲半径等于最小相对弯曲半径，那么，凸模的圆角半径应等于工件内侧圆角半径，即 =2mm。tR5.4.2 凹模圆角半径凹模圆角半径的大小不会直接影响到弯曲件的圆角半径，但是过小的凹模圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小，毛坯如凹模困难，会擦伤毛坯表面。另外，凹模两侧的圆角半径必须相等，否则会引起板料偏移。在实际生产中通常根据材料厚度选取凹模圆角半径：当 2,(36)atmRt ； 24,(23)atmRt ；4,atmR。由于采取级进模弯曲，且 r=3mm，因此，取 =3mm。5.4.3 凹模深度凹模深度要适当，若过小则弯曲件两端自由部分太长，工作回弹大，不平直；若深度过大则凹模过
35、高，浪费模具材料并需要较大的压力机工作行程。对于 U 型弯曲件，如果弯曲件直边较长，凹模深度可以小于工件高度，凹模深南昌航空大学科技学院学士学位论文 18度值见下表：表-4 弯曲 U 型件的凹模深度（mm）凹模的具体尺寸见凹模零件图。5.4.4 凸、凹模的间隙V 形件弯曲时，凸、凹模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的。但在模具设计中，必须考虑到要使模具闭合时，模具的工作部分与工件能紧密贴合，以保证弯曲质量。U 形件弯曲时必须合理确定凸、凹模之间的间隙，间隙过大则回弹大，工件的形状和尺寸误差增大。间隙过小会加大弯曲力，使工件厚度减薄，增加摩擦，擦伤工件并降低模具的寿命。U 形件凸、凹模的单面
36、间隙值一般可按下式计算：2ZtCt；式中：Z/2凸、凹模的单面间隙；t板料厚度的基本尺寸；板料厚度的正偏差；C根据弯曲件的高度和宽度而决定的间隙系数，其值按表 4-16 选取。表-5 间隙系数 C 值（单位 mm）南昌航空大学科技学院学士学位论文 19当工件精度要求较高时，间隙值应适当减小，可以取 Z/2=t。查有关资料板料厚度的正偏差为 0.15m由公式可得： 36.22.2=+=+ktZ5.4.5 U 形弯曲处的凸、凹模工作部分尺寸及公差凸、凹模工作部分尺寸主要是指弯曲件的凸、凹模的横向尺寸。当工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间
37、隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差应根据工件尺寸、公差、回弹情况以及模具的磨损规律而定。1）弯曲件标注外形尺寸凹模尺寸为 03()4ddL凸模尺寸为 0()ppdLZ（或凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保重单面间隙 Z/2）2) 弯曲件标注内形尺寸凸模尺寸为 03()4ppL凹模尺寸为 0()ddpLZ（或凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保重单面间隙 Z/2）式中：LU 形弯曲件基本尺寸，mm； pL、 d凸、凹模工作部分尺寸，mm； 弯曲件公差，mm； p、 d凸、凹模制造公差，选用 IT7IT9 级精度，mm；Z/2凸、凹模单面间隙。由弯曲件图可以看出弯曲件标注外形尺寸，且弯曲件未标注尺寸公差，
38、则按未按公差 IT14 级来处理，查表得弯曲件公差 0.52m，凹模制造公差 d，选用 IT9级精度 0.52dm，凸模制造公差 p，选用 IT8 级精度 0.3pm。凹模尺寸为 03()4ddL南昌航空大学科技学院学士学位论文 20L1=(40.4-0.751.356) 052.+=39.383 mm052.+L2=(69.4-0.751.356) 052.+=68.383 mm052.+凸模尺寸为03()4ppLL1=(38+0.751.356)03.-=39.017 mm03.-L2=(67+0.751.356)03.-=68.017 mm03.-6 主要零部件设计6.1 工作零部件的结
39、构设计6.1.1. 凹模的尺寸凹模厚度 1+ kb (15)凹模壁厚度为 c=(1.52)H (3040mm)式中 b 为冲裁件的最大外形尺寸；K 为系数,是考虑板料厚度影响的系数可以冲压工艺与模具设计表 282 中查得代入数据可得冲孔凹模落料凹模：H=0.45102.5=46.125mm 取 H=50mm6.1.2 模具的其它零件 辅助结构零件不直接参与完成工艺过程，也不与毛坯直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或是对模具的功能起到完善的作用，辅助零件包括导向零南昌航空大学科技学院学士学位论文 21件、固定零件、紧固及其它零件。一 导向零件的设计导向装置用于冲裁模具上、下模之间的定位
40、连接和运动导向，导向零件可以消除压力机滑块运动误差对模具运动精度的影响，保证凸、凹模间间隙分布均匀，便于模具安装和调整，因而可以提高模具的使用寿命和冲裁件精度。因此，在设计生产冲裁件批量较大的冲裁模时，一般均采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用的导向装置有导板式、导柱导套式、滚珠导套式，其中圆柱形导柱、导套式导向装置加工容易，装配简单，滑动导向刚度大，精度高，稳定性好，是冷冲模应用最广泛的导向装置。本模具采用导柱导套式。导柱、导套的设计（1）根据模座可配合 的导柱和 的导套，长度依据闭合高度进行选择，5238长 138mm。 图 6-12 导 柱 导 套（2）配合：导套孔径与导柱相配，
41、一般采用 H7/r6，精度要求很高的时候为 H6/r5配合。为了保证导向，要求导柱、导套的配合间隙小于凸、凹模之间的间隙。外径D 与上模座相配，采用 H7/r6 过盈配合；导柱一端与下模座过盈配合（H7/r6） ，另一端则与导套滑动配合，两端的标称尺寸相同，公差不同。导套与导柱采用间隙配合，一般精度为 H7/h6。结构及配合关系如图 6-12 所示：二 固定与联接零件的设计与选取固定与联接零件用来将凸、凹模固定在上下模座上，以及将上下模座固定在压力机上。主要的固定与联接零件有模柄、模座和固定板，以及垫板、螺钉和销钉等。南昌航空大学科技学院学士学位论文 22（一）模柄 图 6-13模 柄模柄的尺
42、寸与所选压力机相适配，如图 6-13 所示模柄是将上模安装在压力机滑块上的零件。模柄安装在上模座上的垂直度影响导向装置的配合精度和使用寿命，因此设计模具时应根据需要选择合适的模柄。常用的模柄形有压入式、凸缘式、旋入式和浮动式，综合考虑到导向精度、制造成本，安装难易程度等因素，现采用压入式模柄，通过过渡配合 H7/m6，将模柄压入上模座，并用止转销防止转动。这种模柄易于保证其与上模座的垂直度要求，适合于上模座较厚的冲模。模柄通常用 Q235 钢制造，装入上模座后，其中心线与上模座上平面的垂直误差在全长范围内不大于 0.05mm。（二）模架与模座上、下模座用以安装全部模具零件，构成模具的整体和传递
43、冲压力。因此，模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度，上、下模座中间联以导向装置的总体称为模架。模架是模具的主体结构。冷冲模的主要零件都要通过螺钉、销钉等连接到模架上，以构成一副完整的冲模。模架在起连接作用的同时，还用于保证凸模和凹模具有正确的位置，即起导向作用。模架的结构形式，按导柱在模座上的固定位置不同，有对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架和四导柱模架。设计时，矩形模座的外径应比凹模直径大 40-70mm，宽度取与凹模相同的尺寸。下模座轮廓尺寸应比压力机工作台漏料孔至少大 40-50mm，模座厚度通常取为凹模厚度的 1-1.5倍。1根据凹模周界的特点可以知道，该模具较长但较窄，故选
44、用后侧导柱窄形上下模座查52326 页可得：上模座选用 LBH=50040030mm下模座选用 LBH=50040040mm 2结构形式（见装配图）南昌航空大学科技学院学士学位论文 233材料一般选用铸铁或铸钢（HT200、QT400-18）4技术要求（1）上、下两平面应保持平行，平行度偏差不应该超过规定的数值；（2）安装导柱、导套的孔位置应该一致，而且要求孔与地面垂直；（3）一般加工过程为毛坯经过时效处理后在铣（或刨）床上粗加工上下两平面，留精加工余量，最后在平面磨床上精磨到符合图样要求。 （三）垫板垫板置于模座和固定板之间，分散凸模传递的压力，选用矩形垫板，由于整个模具较大，冲裁力也较大，垫板的厚度 h=6mm，其外形尺寸和轮廓应与凸模固定板相同，故整体外形尺寸为 LBH=3202806mm， （见图 6-18）材料选用 45 钢，热处理硬度 43-48HRC，为便于模具装配，垫板上的销孔通孔可以比销钉直径大 0.3-0.5mm（四）螺钉与销钉螺钉与销钉用于对模具板件固定与定位，通常
