1、1目 录第一 章 摘要 第二 章 前言第三 章 冲压工件的工艺分析：第四 章 主要工艺参数计算第五 章 各部分工艺力计算：第六 章 冲压设备的选择第七 章 模具工作零件的设计第八 章 冲模工作零件用料及热处理第九 章 加工工序卡第十 章 参考文献2第十一章 设计感想摘 要随着工业的发展，冲压成型工艺在机械工业、电子工业、航天航空工业、生物领域及日用品的生产中占的比例越来越大。而 Auto CAD 2002 和 PRO/ENGINEER2001 自问世以来，多年来已成为全世界最普及的 CAD/CAM 系统。广泛应用与机械、电子、模具等行业。根据连接板产品的特点和实际生产的产量，设计成由冲孔、切边
2、、弯曲、翻孔、冲缺和落料所组成的一副级进模，该级进模具能够自动送料，并自动切断导料错误时压力机的主电路。关键词：冲压成型、级进模具、CAD、CAM。 AbstractWith the development of industry, The Mould holddown shapings covers more and more in mechanical industy, electronics industry, spaceflight industry, biological field and production of daily necessities. For many year
3、s, the Auto CAD 2002 and PRO/ENGINEER2001 has been becoming the most common 3 D CAD/CAM systems since it come out. And it extensively use in machinery, election and mould fields.The very die stamping what I designed is made from a concatenation-mould considered the feature and the number of the prod
4、uct ,with self-acting-feeding attachment.It can stop the running of the machine when the self-acting-feeding attachment break out something wrong and has six procedures such as: punching, edge trimming, bending, rolling-over-the-bore, blanking-lack, falling-product .Keyword: mould holddown shaping,
5、concatenation-mould, CAD,CAM前 言3振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。 “模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为 600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从 1997 年开始，我国模具工业产值也超过了机床工
6、业产值。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。鉴于模具工业的重要性，在1989 年 3 月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位。1997 年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录 。经国务院批准，从 1997 年到 2000 年，对 80 多家国有专业模具厂实行增值税返还 70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。现在，应该引起我们特别注意的是，1999 年 8 月
7、 20 日党中央和国务院发布的关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定中，明确提出了高新技术产业领域。 决定指出：要在电子信息特别是集成电路设计与制造、网络及通信、计算机及软件、数字化电子产品等方面，加强技术创新，形成一大批拥有自主知识产权、具有竞争优势的高新技术产业。 决定还指出：要加强传统产业的技术升级，注重电子信息等技术与传统产业的嫁接，大幅度提高国产技术装备的水平。1999 年 7 月，国家计委和科学技术部发布了当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录) ， 指南中列入了电子专用工模具、塑料成形新技术与新设备、快速原型制造工艺及成套设备、激光加工技术及成套设备、汽车关键零部
8、件等。例如，采用快速原型制造技术和设备，用分层实体堆积等方法，可以将复杂的 CAD 模型转化为4实物，使模具和产品的设计、评价与制造周期大大缩短，企业就能快速抢占市场，取得竞争优势。我国冲压模具企业技术现状及发展趋势一、现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ，广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康家等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具
9、企业已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力量，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用 UG、Pro/engineer、I-DEAS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、等 CAE 软件，并成功用于模的设计中。虽然中国模具工业在过去 10 多年中取
10、得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如：精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。在采用 CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在5应用 CAD 技术设计模具方面，仅有约 10%的模具在设计中采用了 CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用 CAE
11、进行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用 CAM 技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二是现有的工艺设备（包括近 10 多年来引进的先进设备）或因计算机制式（IBM 微机及其兼容机、HP 工作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异等，联网率较低，只有 5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作；在应用 CAPP 技术进行工艺规划方面，基本上处于空白状态，需要进行大量的标准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成型技术、表面处理技术等方面的 CAD/CAM 技术应用在我国才刚起步。计算机辅助技术的
12、软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具厂、车间的模具加工设备陈旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备，但过于分散，或不配套，利用率一般仅有 25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的 8%12%左右，且技术人员和技术工人的总体
13、技术水平也较低。1980 年以前从业的技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而 80 年代以后从业的人员，专业知识、经验匮乏，动手能力差，不安心，不愿学技术。近年来人才外流不仅造成人才数量与素质水平下降，而且人才结构也出现了新的断层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术水平难以提高二、未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短” 、 “精度高” 、 “质量好” 、 “价格低”的6要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（1） 全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普
14、及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM/CAE 培训的技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟成为可能。（2） 高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小的优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模
15、具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程” 。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 (4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大
16、发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。7(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究
17、自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。冲压工件的工艺分析：工件名称： 视频黑白监示器定位脚生产批量： 大批量材 料： 硅青铜 Qsi3-1y-0.5材料硅青铜 Qsi3-1y-0.5 的力学性能见下表8材料名称 牌号 材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/屈服强度/MPa硅青铜 Qsi3-1 硬的 480520 600650 35 540表 1工件图如图
18、 1 所示9图 1一般对于这样的工件通常采用先冲孔、落料，再弯曲的加工方法。由于该工件的生产批量较大，如果把三道工序按三个工步分开用级进模加工，并采用自动送料装置，这样就可以大大提高工作效率，并减少工作量，节约能源，降低成本，而且可以避免传统的加工方法中须将手伸入模具的问题，对保护操作者安全也很有利。10工件在弯曲线附近有预先冲出的孔 7 和 3，在弯曲后由于弯曲时材料的流动，会使原来的孔变形。为了避免出现这种情况，必须使这些孔在变形区以外的部位。即 当 t0.5=tl=4.5mm0.5=t所以孔的分布在变形区以外，弯曲时孔不会发生变形。对于弯曲的回弹，可以用减小间隙的方法来避免或减小回弹。该
19、冲压工件的形状较为简单且对称，弯曲部分有 R=0.5mm 的圆角过度。除尺寸 6-0.2，15.50.1 有精度要求外，其余尺寸精度要求不高。材料为 Qsi3-1y-0.5 硅青铜，其冲压性能较好，故该工件用冲孔、落料、弯曲的级进模。级进模具有以下特点：1、级进模是多工序冲摸。在一副模具内，可以包括冲裁、弯曲、成形和拉深等多种多道11工序，具有比复合模更高的劳动生产效率。2、级进模具有操作安全这样一个显著特点，因为手不必进入危险区域。3、因为工序可以分散，不必集中在一个工位，不存在复合模“最小壁厚”的问题，因而模具强度较高，寿命较长。4、级进模易于自动化，包括自动送料，自动出件（料） ，自动叠
20、铆。5、级进模工件和废料均往下漏，因而可以采用高速压力机生产。6、使用级进模可以减少压力机，车间面积，半制品运输及仓库面积。7、级进模较难保持内、外形相对位置的一致性，其原因是内、外形是逐次冲出的，每次冲压都有定位误差。但是内、外形相对位置精度要求高的零件，有时不一定是全部轮廓有这样的要求，可能只是部分的。碰到这种情况，可以在冲内形的同一工位上，把这部分轮廓同时冲出，从而保证零件的要求。主要工艺参数计算1、毛坯的尺寸计算：该毛坯的工件展开图如图 3 所示图 3按弯曲件展开尺寸来计算。弯曲件的毛坯长度，是根据应变中性层在弯曲前后长度不变的原则来计算的。应变中性层的位置常用曲率半径 表示，它与弯曲
21、半径 r，板厚 t 和应变中性层位移系数 x 等有关，可12参见 x0t=-r，式中 x0 的数值由下表查得表 2 弯曲 90 时变薄系数 和 x0 的数值r/t 0.1 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 4.0 0.82 0.87 0.92 0.96 0.99 0.992 0.995 1.0X0 0.32 0.35 0.38 0.42 0.445 0.47 0.475 0.5所以 x 取值 0.42因为 r=0.50.5t=0.25所以这类零件变薄不严重且断面畸变较轻，可以按中性层长度等于毛坯长度的原则来计算且零件弯曲角度为 90，见图 4 所示。图 4则毛坯展开长度为L=l
22、1+l2+/2(r+x0t)式中： r弯曲半径（ mm） ；r=0.5mm。13x0应变中型层位移系数，x 0=0.42。t材料厚度，t=0.5mm。l1=10.5-r-t=9.5mm。l2=22-r-t=21mm。L=9.5+21+/2(0.5+0.42*0.5)=31.68mm 则毛坯的外形尺寸为：l3=13mm。l4=L-6.5=25.18mm 大半圆弧长 l=2R/2=20.41.工序安排：1、 冲裁工序尽量避免采用复杂形状的凸模。宁可多增加一个冲裁工序， 以简化凸模形状。2、U 形件可分两次冲出，以避免材料拉长，冲出工件尺寸不一。3、在不对称的弯曲中，工件易于滑动，可以用带齿镶块分别
23、镶入弯曲凸 模和顶板中，以防止工件滑动。4、近弯曲的孔，弯曲后再冲，以防止孔变形。5、轮廓旁的突起要先冲，以避免轮廓变形。突起中间如有孔，可先冲一 小孔；冲突起后再将孔按要求冲足以便于突起成形时，材料流动。如突起高度公差较紧，需考虑弹性回跳。6、弯曲或拉深要求高时应加整形工序。7、废料如连续，应增加切断工序，用废料切刀切断。某些自动压力机本身有废料切刀，就不必在模具上考虑。8、可以用冲压获得沉头孔。合模时凸模平面与凹模小平头均伸入工件孔内并相互接触，14以防止孔向内变形。由于在合模方向有严格的尺寸要求，故凸模高度须待总装时修准。9、为了防止在落料时引起离边缘很近的内孔发生变形，可将孔旁的边缘以
24、冲孔方式先于内孔冲出。10、有严格相对位置要求的局部内、外形，应考虑能否在同一工位上冲出，以保持精度。搭边和料宽排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具的寿命和工件断面质量。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小材料利用率虽高，但过小时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹
25、模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值值过小，会使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损，为避免这些现象，搭边值的最小宽度大约取为毛坯的厚度，使之大于塑变区的宽度。影响搭边值大小的因素主要有：1、材料的力学性能2、材料的厚度3、工件的形状和尺寸4、排样的形式5、送料及挡料方式15搭边 a 和 a1 的数值材料厚度 t（mm） 工件间 a 侧面 a10.25 以下 1.8 2.00.250.5 1.2 1.50.50.8 1.0 1.20.81.2 0.8 1.01.21.6 1.0 1.21.62.0 1.2 1.52.02.5 1.5 1.82.53
26、.0 1.8 2.23.03.5 2.2 2.5表 3综合上述因素： 搭边值 a 取为 1.2mm，a 1=0 见下面排样图图 5所以送步进距为：h=L+a=31.68+1.2=32.88mm。 材料的利用率:排样时,在保证工件质量的前提下,主要考虑如何提高材料的利用率.材料利用率的计算公式16如下:一个进距的材料利用率 的计算见下式=nA/bh *100%式中 A-冲裁件面积( 包括内形结构废料 );n-一个进距内冲裁件数目b-条料宽度h-进距=1*(6.52*)/2+13*25.18/(13*32.88) *100%=92.09%各部分工艺力计算：（1） 落料力计算计算冲裁力的目的是为了合
27、理地选择压力机和设计模具，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。在冲裁过程中冲裁力的大小是不断变化的，下图所示为冲裁时冲裁力-凸模行程曲线。图中 AB 段相当于冲裁的弹性凸 模 行 程冲裁力17图 6变形阶段，凸模接触材料后，载荷急剧上升，但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段后，载荷的上升就缓慢下来，如 BC 段所示。虽然由于凸模挤入材料使承受冲裁力的材料面积减小，但只要材料加工硬化的影响超过受剪面积的影响，冲裁力就继续上升，当两者达到相等影响的瞬间，冲裁力达最大值，即图中的 C 点。次后，受剪面积的减少超过加工硬化的影响，于是冲裁力下降。凸模再继续下压，材料内部产生裂
28、纹并迅速扩张，冲裁力急剧下降，如图中 CD 段所示，次为冲裁的断裂阶段。次后所用的力仅是克服摩擦阻力，推出已分离的料。落料力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。F 落 =k l t 式中 l-冲裁周边长度件 (mm);t-材料厚度 (mm);-材料抗剪强度 (MPa);k-系数 ,考虑到模具刃口的磨损,模具间隙的波动,材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素,一般取 k=1.3.L=2l4+l3+l=83.77mm则; F 落 =83.77*1.3*0.5*520=28.32KN(2)冲孔力计算F 冲 =klt式中 l-工件内轮廓周长(mm).l=(D1+D2+D3)= (
29、7+3+3)18=40.82(mm)则 F 冲 =1.3*40.82*0.5*520=13.80(KN)(3) 卸料力的计算无论采用何种刃口冲模,当冲裁工件完成后,由于弹性变形,在板材上冲裁出的废料(或工件)孔径沿着径向发生弹性收缩,会紧箍在凸模上.而冲裁下来的工件(或废料)径向会扩张,并因要力图恢复弹性弯曲,所以会卡在凹摸孔内.为了使冲裁过程连续,操作方便,就需把套在凸模上板材卸下,把卡在凹模孔内的冲件或废料排出.从凸模上将零件或废料卸下来所需要的力称卸料力F 卸 顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内推出的力称推件力 F 推 ,逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔顶出的力称为顶件力 F 顶.F 卸
30、 .F 推. F 顶. 是由压力机和模具的卸料.顶件装置获得的影响.这些力的因素主要有材料的力学性能.材料的厚度.模具间隙.凸.凹模表面粗糙度.零件形状和尺寸以及润滑情况等.要准确计算这些力是困难的,实际生产中常用下列经验公式计算.F 卸 =K 卸 FF 推 =K 推 FF 顶. =K 顶 F式中 F=冲裁力(N)由下表知:卸料力.推件力顶件力系数料厚 K 卸 K 推 K 顶0.1 0.0650.075 0.1 0.14钢0.10.5 0.0450.055 0.063 0.08190.52.5 0.040.05 0.055 0.062.56.5 0.030.04 0.045 0.056.5 0
31、.020.03 0.025 0.03铝 铝合金 0.0250.08 0.030.07紫铜 黄铜 0.020.06 0.030.09表 4故 K 卸 为 0.020.06K 推 =K 顶 为 0.030.09所以 F 卸 = K 卸 (F 落 +F 冲 )=0.06*(28.32+13.80)=2.53KNF 推 = K 推 F 冲 n冲孔凹模刃口直壁高度 h=1.5mm,则n=1.5/0.5=3所以 F 推 =3*0.09*13.80=3.73KN(4) 弯曲力计算自由弯曲力弯曲力的数值与毛坯尺寸(B,T),材料力学性能,凹模支点间距 L 等因素有关,同时还与弯曲形式和模具结构等多种因素有关.
32、因此生产中通常采用经验公式来计算弯曲力.最大自由弯曲力(N)为:F 自 =ckBt2b/(r+t)式中 C-与弯曲形式有关的系数,对于 V 形件 C 取 0.6, U 形件 C 取 0.7;20K-安装系数,一般取 1.3;B-条料宽度(mm);r-弯曲半径 (mm);b-材料强度极限(MP a);所以 F 自 =0.6*1.3*13*0.52*650/(0.5+0.5)=1.65KN校正弯曲力为了提高弯曲件的精度,减小回弹,在板材自由弯曲的终了阶段,凸模继续下行将弯曲件压靠在凹模上,其实质是对弯曲件的圆角和直边进行精压,此为校正弯曲.此时弯曲件受到凸凹模的挤压,弯曲力急剧增大.校正弯曲力(N
33、)可用下式计算.F 校 =pA式中 p-单位面积上的校正力A- 校正面垂直投影面积(mm 2)单位校正压力的数值p 值可查下表材料厚度t(mm)3 310铝 3040 5060黄铜 6080 801001020 钢 80100 1001202535 钢 100120 12015021160180 180210 (BT1)钛合金 (BT3) 160200 200260表 5 由表 5 查得p 取 80A=4*13+*6.52/2-*1.52=0.11(KN)所以 F 校 =80*0.11=8.8(KN)则总冲压力为F 总 =F 落 +F 冲 +F 卸 +F 推 +F 弯 +F 校 +F 压=28
34、.32+13.80+2.53+3.73+1.65+8.8+1.32=60.15(KN)提高弯曲件精度的工艺措施弯曲时的主要质量问题有：拉裂、截面畸变、翘曲及回弹一、拉裂拉裂多发生在弯曲半径和弯曲角度要求过于严格的情况下。当板材较厚时应变梯度较小，抑制裂纹产生和发展的能力也小，更易产生拉裂现象。解决措施：1、适当增加凸模圆角半径，或者用经退火和塑性较好的材料；2、使弯曲线与板材纤维方向垂直或成 45方向；3、将有毛刺的一面放在弯曲凸模一侧；4、采用附加反压的弯曲方法。二、截面畸变窄板弯曲时，外层切向受拉伸长，引起板宽和板厚的收缩；内层切向受压收缩，使板22宽和板厚增加。因此，弯曲变形的结果，板材
35、截面为梯形，同时内外层表面发生微小的翘曲。如果弯曲件的宽度 B 精度要求较高时，不允许有鼓起现象，这时可在弯曲线两端先做出工艺切口。三、翘曲 宽板弯曲时，变形区内横截面形状变化不大，仍为矩形。在弯曲过程中为保持弯曲线的笔直状态，这两个拉压相反的应力在横向形成一平衡力矩。当卸去外载和取处弯曲件后，引起回弹的同时，在宽度方向也引起与弯矩方向相反的弯曲。解决办法：从模具结构上采取措施，如采用带侧板的弯曲模，可以阻止材料沿弯曲线侧向流动而减小翘曲；还可以在弯曲模上将翘曲量设计在与翘曲方向相反的方向上。三、弯曲回弹 卸载后弯曲角形状和尺寸发生变化的现象，称为弯曲回弹，简称回弹影响弯曲回弹量的因素：1、材
36、料力学性能：材料的屈服强度越大，弹性模量越小，加工硬化越严重，则弯曲回弹量也越大。2、相对弯曲半径 r/t，当 r/t 较小时，弯曲毛坯内，外表面上切向变形的总应变值较大。虽然弹性应变的数值也在增加，但在总应变当中所占比例却是在减小，因而回弹量小。3、弯曲角越大，表示变形区长度越大，角度回弹也越大。 但对曲率半径的回弹没有影响。4、弯曲方式和模具结构：在无低凹模作自由弯曲时，回弹量最大，较正弯曲时，变形区的应力和应变状态都与自由弯曲差别很大，增加校正力可以减小回弹。对相对弯曲半径小的 V 形件进行校正弯曲时，角度回弹量有可能为负值。5、摩擦：毛坯和模具表面之间的摩擦，尤当一次弯曲多个部位时，对
37、回弹的影响较为显著。一般认为摩擦可增大变形区内的拉应力，是零件的形状更接近于模具形状。但是，23拉弯时摩擦的影响是非常不利的。弯曲件的回弹量大小，还受弯曲件的形状。板材厚度偏差、模具间隙和模具圆角半径等因素的影响。但是，可以采取一些工艺措施，使回弹量控制在许可范围内，以提高弯曲件的质量。减小弯曲回弹的措施：根据以上对弯曲回弹诸因素的分析,可得出下面几种减小回弹的措施.1、合理设计产品2、改变应力状态（1） 校正法（2） 纵向加压法（3） 拉弯法2、 利用回弹规律（1） 补偿法（2） 软模法冲压设备的选择冲压设备的选择(a)冲压设备类型的选择 根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件
38、的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件,弯曲件或拉伸件的生产，主要采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差,在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。24(b)冲压设备规格的确定 在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果
39、。对于拉伸模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，一保证毛胚的放进和成形零件的取出。所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台面的受力条件也是不利的。为安全起见,防止设备的超载,可按公称压力 F 压 (1.61.8) F 总 的原则(则 F 压60.15*1.8=108KN)选取压力机.查阅参考资料可选取公称压力为 160KN 的开式双柱可倾压力机(J23-16),该压力机与模具设计的
40、有关系数为:公称压力/KN 160 滑块行程/mm 55滑块行程次数/(次/min) 120最大闭合高度/mm 220最大装模高度/mm 180连杆调节高度/ mm 45滑块中心线至床身距离/ mm 160 床身两力柱间距离/ mm 220工作台尺寸/mm 前后 30025左右 450垫板尺寸/mm 厚度 40孔径 210模柄尺寸/mm 直径 40深度 60最大倾斜角度/% 35电动机功率/KW 1.50前后 1130 床身外形尺寸/mm 左右 921高度 1890机床总质量/kg 1055模具工作零件的设计落料、冲孔、弯曲模刃口始用间隙根据下表查出。材料名称45T7、T 865Mn硅青铜铍青
41、铜力学性能 HBS190 b600MPa26始用间隙 Z厚度 tZmin Zmax0.1 0.015 0.0350.2 0.025 0.0450.3 0.04 0.060.5 0.08 0.100.8 0.13 0.161.0 0.17 0.20表 6b=600650 MPa ，t=0.5mm所以 Zmin =0.08 Zmax=0.101、凸模的设计：A、 圆凸模1、凸模的形式：主要根据冲裁件的形状和尺寸而定。常见的圆凸模结构形式如下图所示：27图 6图中 a 、c 适用于冲裁直径 d=120mm 的冲裁件，为避免应力集中和保证强度与刚度方面的要求，而作成圆滑过度的阶梯形式或在中部增加过度阶
42、段。图 b 适用的冲裁直径d=830mm。图 d 适用于冲制孔径与料厚相近的小孔。采用保护套结构既可以提高抗弯能力，又能够节省模具钢。本设计采用图 a 形式，此形式凸模与固定板紧配合，上端带台阶，以防拉下。2、凸模的尺寸计算：刃口尺寸计算模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本可分为两类。1、与凹模分开加工：2、与凹模配合加工：首先按分开加工方法计算凸模与凹模分开加工是指凸模与凹模分别按图样加工至尺寸。次种方法适用于圆形成形状简单的工件，为了保证凸模与凹模间初始间隙小于最大合理间隙 Zmax，不仅凸模与凹模分别标注公差而且要求有较高的制造精度，以满足如下条件： p+ dZmax Z
43、min冲裁凸模的制造公差等级查下表得28规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差 凸凹模公差 凹18 0.020 0.0201830 0.020 0.0253080 0.020 0.03080120 0.025 0.035120180 0.030 0.040表 7所以3 凸模尺寸 3-0.020 凹模尺寸 30+0.02校核 凸 + 凹 =0.02+0.02=0.04Zmax-Zmin=0.10-0.08=0.02 凸 + 凹 Zmax-Zmin所以凸凹模只能采用配合加工的方法计算。对于冲制形状复杂或薄板制件的模具,其凸凹模往往采用配合加工的方法。次方法是先加工好凸模或
44、凹模作为基准件,然后根据次基准件的实际尺寸,配做凹模或凸模,使它们保持一定的间隙因此只需在基准件上标注尺寸及公差,另一件只标注标准尺寸,并注明“尺寸按凸模或凹模配件，保证双面间隙” 。这样，可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限制，制件容易，并容易保证凸、凹模间的间隙。由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸、凹模磨损后，尺寸变化的趋势也不同，所以基准件的刃口尺寸计算的方法也不相同。29对于冲 3、7 的孔，冲裁凸、凹模的制造公差可查表 7 凸 =0.02 凹 =0.02 =0.2则对冲 3 的孔d 凸 =（d+x） 0- 凸 =3.10-0.02d 凹 =( d+x+Zmin
45、) 0+ 凹 =3.180+0.02对冲 7 的孔d 凸 =（d+x） 0- 凸 =7.10-0.02d 凹 =( d+x+Zmin) 0+ 凹 =7.18+0.020B 对于异形凸模落料应以凹模为基准件，然后配做凸模。先做凹模，凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小和不变三种情况。显然次设计的工件凹模磨损后尺寸变大。计算这一类尺寸，先把工件尺寸化为 A0- ,再按落料凹模公式计算：Ad=(A+x) 0dAd-凹模刃口尺寸（mm）-工件公差 =0.2 d -凹模制造偏差（mm）, d=/4X- 摩擦因数摩擦因数 x 的值查下表非圆形 x 值 圆形 x 值1 0.75 0.5 0.75 0.5材
46、料厚度t/mm工件公差 /mm1 0.16 0.170.35 0.36 0.16 0.163012 0.20 0.210.41 0.42 0.20 0.2024 0.24 0.250.49 0.50 0.24 0.244 0.30 0.210.59 0.60 0.30 0.30表 8所以 XAB=XDC=XAD=0.75XBC=0.5XABd=XDCd=(9.7-0.75*2) /4 0=9.55+0.050XBCd=(20.41-0.5*0.2) /4 0=20.40+0.050XAdd=(15.28-0.75*0.2) /4 0=15.13+0.050该零件凸模刃口按上述凹模的相应尺寸配制，保证双面间隙值 ZminZmax=0.080.10mm其余尺寸采用国家标准
