侧弯支座毕业设计说明书.doc

有CAD 图 要的亲 527777307

中文题目：侧弯件模具设计
外文题目：LATERAL BENDING PARTS DIE DESIGN

毕业设计（论文）共56页（其中：外文文献及译文12页） 图纸共17张
完成日期 2013年6月 答辩日期 2013年6月

摘 要

本次设计生产的是侧弯件，零件外形虽然比较简单，但成形工艺复杂，包括冲裁和多次弯曲。而且精度要求比较高，形状比较复杂，生产批量大。通过工艺性分析，工序为落料、冲孔和弯曲。为了适应大批量生产的要求，采用级进模制造，能很好的解决上述问题。原料为2A12M，采用自动送料器和自动送料装置送料。模架采用四导柱四导套结构和弹性卸料板，并在卸料板和固定板之间设置辅助导向机构的小导柱和小导套，保证卸料板有足够的运动精度。
关键词：侧弯件；级进模；落料；冲孔；弯曲

Abstract

Abstract： What this design produces is a lateral support， the accuracy has higher request， the shape is more complicated， produce batch quantity big， pass craft analysis， work preface all for fall to anticipate with blunt bore and bending. Adopting the class enters a mold manufacturing， can be good to resolve these problems. The raw material selects the 2A12M material， the adoption sends to anticipate a machine automatically and sends to anticipate device to send to anticipate automatically.
The mold adopts four lead pillar and Four sets of lead and flexibility of the bead， and be unloading to anticipate plank and fix plank of the constitution lend support to direction organization-small lead pillar with small lead a set， assurance unloads to anticipate the plank contain enough sport accuracy.
Key words： lateral bending parts； progressive die； fall to anticipate； blunt –bore

I

目录

前言 1
1绪论 2
1.1冲压的概念、特点及应用 2
1.2 冲压的基本工序及模具种类 3
1.3 冲压技术的现状及发展方向 4
1.4模具类型和特点 7
1.4.1冷冲模类型 7
1.4.2 级进模优点 7
2 设计要求 9
2.1　设计题目：侧弯件模具 9
2.2 设计要求： 9
3 零件的工艺性分析 10
3.1 零件的工艺性分析 10
3.1.1 零件材料分析 10
3.1.2 零件结构分析 10
3.1.3 零件的尺寸精度 10
3.1.4冲压工艺经济性分析 10
3.2 零件的工艺性分析结论 11
4 冲压工艺方案的确定 12
4.1 冲压工艺方案的确定 12
4.1.1 总体的设计方案及可行性的分析 12
4.1.2 比较各方案 12
4.2 模具总体结构设计 12
4.2.1 模具类型的选择 12
4.2.2 操作方式选择 12
4.2.3 定位方式的选择 12
4.2.4 卸料出件方式的选择 12
4.2.5 导向方式的选择 13
5 模具工艺与设计计算 14
5.1排样方式的确定及其计算 14
5.1.1 排样利用率的计算 14
5.1.2 冲裁力的计算 15
5.1.3 卸料力、推件力的计算 16
5.2 弯曲部分的计算 17
5.2.1 弯曲力按下式计算 17
5.3 总的工作力的计算 18
5.4 压力机公称压力的确定 18
5.5 压力设备的初步确定 18
5.6 压力中心的确定及相关计算 19
5.7 冲裁凸凹模刃口尺寸及公差 19
5.7.1 凸凹模刃口尺寸计算原则 19
5.7.2 凸凹模刃口尺寸计算方法 20
5.7.3 凸模与凹模配作法 20
5.7.4 凸凹模刃口尺寸计算 22
5.8 弯曲凸凹模刃口尺寸及公差 26
6 主要零部件设计与计算 28
6.1 凸模的结构设计 28
6.1.1 凸模的型式 28
6.1.2 凸模的固定方法 28
6.1.3 凸模的长度 29
6.2 凹模的结构设计 32
6.2.1 凹模的型式 32
6.2.2 凹模的厚度计算 34
6.2.3 凹模的固定方法 35
6.3 模架的选择 35
6.4 卸料板的结构设计 35
6.5 凸模固定板的设计 36
6.6 垫板的结构设计 36
6.7 导柱，导套的结构设计 37
6.7.1 导柱、导套的布置形式 37
6.8 模具闭合高度的设计计算 37
7 模具标准化 39
8 压力机的校核 40
9结论 41
致谢 42
参考文献 43
附录A 44
附录B 49

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
前言
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很大独特的优势。冲压工艺在工业生产中的应用十分广泛，而冲压模具是实现冲压工艺必不可少的工艺装备。冲模设计水平将直接影响到产品质量、生产效率、生产成本与操作者的安全。而级进冲模是冷冲压模具中一种先进、高效的冲压模具。级进冲模是实现自动化、半自动化生产，确保冲压加工质量稳定的一种模具结构形式。模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列有点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。为了能够更好的掌握相关知识及培养创新思维，现通过该设计来加以锻炼和提高。
本文共分八章：零件简介，模具，主要工艺参数的计算，主要零部件的设计计算，设计、绘制总装配图并选取标准件，模具制造装配要点，经济技术分析，结论。
由于作者水平有限，文中难免存在错误和不当之处，恳请批评指正！

1绪论
1.1冲压的概念、特点及应用
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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。
冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。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，只有它们相互结合才能得出冲压件。
与机械加工及塑性加工的其它方法相比，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) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。
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地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，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、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。
1.2 冲压的基本工序及模具种类
由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。
上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。
在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。
复合冲压——在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。
级进冲压——在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。
复合级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。
冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。
1.3 冲压技术的现状及发展方向
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。
（1）冲压成形理论及冲压工艺方面：
冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。
研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。
（2）冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min），加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min，加工精度可达±1.5微米，表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展，现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。
（3）冲压设备和冲压生产自动化方面：
性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。
近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。
（4）冲压标准化及专业化生产方面：
模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%~80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高
1.4模具类型和特点
1.4.1冷冲模类型
冷冲模有多种形式，按照冲压加工工序的性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模等；从冲压工序的组合来看，可分为简单模、复合模和级进模，其中后一种分类方法更为普遍。简单模是在模具上只有一个加工工位，而且在冲床的一次行程中只完成一类冲压加工工艺。复合模也只有一个工位，但在冲床的一次行程中要完成两类以上的加工工艺。级进模由多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次形成中完成一系列不同的冲压加工。
1.4.2 级进模优点
1)级进模是多工序冲模，在一副模具内，可以包括冲裁、弯曲、成形和拉深等多种多道工序，具有比复合模更高的劳动生产率，也能生产相当复杂的冲压件；
2)级进模操作安全，因为人手不必进入危险区域；
3)级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中的“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长；
4)级进模易于自动化，即容易实现自动送料，自动出件，自动叠片；
5)级进模可以采用高速压力机生产，因为工件和废料可以直接往下漏；
6)使用级进模可以减少压力机，减少半成品的运输。车间面积和仓库面积可大大减小。
级进模的缺点是结构复杂，制造精度高，周期长，成本高。因为级进冲模是将工件的内、外形逐次冲出的，每次冲压都有定位误差，较难稳定保持工件内、外形相对位置的一次性。但精度高的零件，并非全部轮廓的所有内、外形相对位置要求都高，可以在冲内形的同一工位上，把相对位置要求高的这部分轮廓同时冲出，从而保证零件的精度要求。

2 设计要求
2.1　设计题目：侧弯件模具
2.2 设计要求：
设计该零件的级进模，制件为支座，如下图所示：
（一）工件的特性

工件名称：侧弯件
生产批量：大批量
材 料：2A12M
厚 度：1mm

图2-1制件图
Figure 2-1 parts figure
（二） 工件的平面展开如下：

图2-2制件展开图
Figure 2-2 parts graph
3 零件的工艺性分析
3.1 零件的工艺性分析
3.1.1 零件材料分析
该零件材料采用2A12M板，材料较软，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值亦小，因而冲裁零件精度也高。查刘建超所编的《冲压模具设计与制造基础》可知其抗剪强度，抗拉强度，断后伸长率，该材料适合冲裁及弯曲。
3.1.2 零件结构分析
该零件外形不规则，整体为一叉形的弯曲件，有4处需弯曲，既有冲裁也有弯曲，所以应分别对其结构进行工艺分析并综合考虑。
1.冲裁的结构工艺性：冲裁件上有孔，为避免工件变形和保证模具强度，孔边距不能过小，一般要求C′>(1.5～2)t所以由零件图可知：
C′=3<2t=2
因此孔与边距之间的最小距离满足工艺性要求。
2.弯曲的结构工艺性：孔边与直壁之间应保持一定距离，一般取L，而工件上的孔与直壁之间的距离L=5.675=1，所以孔与直壁距离满足要求。查，孔边至弯曲半径中心的距离按料厚确定，当t<2mm时，此工件的，满足要求。此零件圆角半径R=2>0.2t=0.2，均满足弯曲时的工艺性要求。
综上所述，所以此零件的结构满足冲裁、弯曲工艺性要求。
3.1.3 零件的尺寸精度
工件虽然只有两处弯曲有公差要求，但是冲裁精度直接影响弯曲精度。
3.1.4冲压工艺经济性分析
（1）产品的生产纲领。年产量：100万件／年，属于大批量生产。
冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其产品质量稳定、材料利用率高、操作简单、生产率高等诸多优点而被广泛使用。由于模具制造成本高，冲压加工的单件成本主要取决于生产批量的大小，它对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，产品的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，所以，要根据冲压件的生产纲领，进行冲压加工的经济性分析。此零件精度要求较高，工位多，生产批量大。所以采用有导向级近模进行冲压生产，才能保证产品的质量，满足生产率要求，虽然模具制造难度较大，但是由于生产量大，所以总的生产成本还是不高。
3.2 零件的工艺性分析结论
通过工艺分析，发现此工件冲裁和弯曲的工艺性都较好，工艺过程简单，虽然模具结构比较复杂，但是寿命较长，产品质量稳定、操作方便等。
57
辽宁工程技术大学毕业设计（论文）

4 冲压工艺方案的确定
4.1 冲压工艺方案的确定
4.1.1 总体的设计方案及可行性的分析
方案1：先落料，再冲裁，然后再完成两次U弯形和两次向下弯曲，采用单工序模生产。
方案2：落料—冲裁—然后再完成两次U弯曲和两次向下弯曲，采用复合模生产。
方案3：冲孔—切舌、两次U弯曲、侧向弯曲最后切断，级进冲压，采用级进模生产。
4.1.2 比较各方案
方案一，模具结构简单，但需多道工序，多副模具，成本较高而生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二，只需一副模具，工件的精度及生产率较高，模具制造复杂，难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三，也只需一副模具，操作方便，工件的精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件冲压生产采用方案三级进模生产为佳。
4.2 模具总体结构设计
4.2.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型为级进模。
4.2.2 操作方式选择
选择自动送料操作方式，模具相对于模架采用从前往后的纵向送料方式还是采用从左向右的送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸，采用从左向右的横向送料方式。
4.2.3 定位方式的选择
工序件的定位分纵向和横向，因为该模具采用的是条料，无侧压装置。采用导料杆导向，由模外的自动送料装置自动将料送进，用导正销精定距。
4.2.4 卸料出件方式的选择
此零件冲压工序应有卸料机构，又由于工件料厚为1mm，相对较薄，卸料力较小，所以选用弹性卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，弹性卸料下出件比较便于操作与提高生产率。
4.2.5 导向方式的选择
因为工件精度要求较高，所以采用四角导柱的导向方式，模具的偏斜，有卸料板、凹模与固定板另有四对小导柱作精导向，保证模具的导向精度和工作稳定。

5 模具工艺与设计计算
5.1排样方式的确定及其计算
设计级进模，首先要设计条料的排样图。根据零件的展开图来看，零件的外形近似于T，应采用竖直排切边型工序排样。零件的外形比较复杂，单独冲裁比较复杂，但是如果以两个为一组就比较简单了。因此采用竖直排切边型工序排样，排样采用冲切制件外形余料，条料的一侧和中间留载体的方式在制件压弯成形之后通过切除载体获取制件的方法进行冲压加工。根据料厚t=1mm，查刘建超所编的《冲压模具设计与制造》，表2.5.2，可知最小搭边值分别为垂直a=1.5mm，水平=1.2mm，取=5mm，=2mm，=2.04mm这样可节省点材料。
设计排样图如下图：

图5-1 侧弯支座条料排样图（横排）
Figure 5-1 lateral bearing strip layout diagram (side-by-side)
此排样图中条料宽度为60mm，各工位之间工步为50mm
排样设有8个工位，个工位的冲压顺序是：
工位1：侧刃定距和冲导正空；工位2：异型冲裁；工位3：冲切分隔；工位4：切舌；工位5：向下弯曲；工位6：向上弯曲；工位7：侧向弯曲；工位8：切断冲裁。
5.1.1 排样利用率的计算
由零件的展开图在CAD用计算机算得一个零件的面积为1451.5
一个进距内的坯料面积：BXS=50X60=3000，
因此材料利用率为：
η=(A/BS)X100%
=(1451.5/3000)X100%
=48.38%
同理可算得图4-11的材料利用率为48.38%.
此材料利用率比较高，所以此种排样方法是一种较好的排样。
5.1.2 冲裁力的计算
冲裁力一般按下式计算：

式中：——冲裁力；
——冲裁周边长度；
——料厚；
——材料抗剪强度；
——修正系数，一般取。
根据零件展开图的尺寸可以计算出排样图的尺寸如下图：

图5-2排样图尺寸
Layout diagram in figure 5-2 size
各工位的冲裁力计算如下：

表5-1各冲裁力的计算
Table 5-1 the blanking force calculation
部位
L/mm
F/n
部位
L/mm
F/n
冲导正孔
12.57
4902.3
冲切分离D区
50
19500
A区侧刃切除
52
20280
切舌冲裁E区
54.62
21301.8
B区异型冲裁
104.18
40630.2
切断冲裁F区
16
6240
B区异型冲裁
104.18
40630.2
切断冲裁F区
16
6240
C区异型冲裁
81.48
31777.2
总计
120.62
144631.5
由计算可知总的冲裁力为144631.5N。
5.1.3 卸料力、推件力的计算
卸料力、推件力按下式计算：
卸料力：
式中： ——冲裁力；
——卸料力、推件力系数；
——同时卡在凹模内的冲裁件或废料的数目：
式中： ——凹模洞口的直壁高度；
——板料厚度；
查《冲压工艺及模具设计手册》表2-13得：
卸料力系数：=0.05-0.08；
推件力系数：=0.05-0.10；
定件力系数：=0.01----0.14；
查《冲压工艺及模具设计手册》表2-21，，取=5mm，则=5
制件的卸料力、推件力分别为：
卸料力：=0.05144631.5=7231.55N
推件力：=0.05144631.5=36157.75N
5.2 弯曲部分的计算
5.2.1 弯曲力按下式计算
U形件弯曲力：
V形件弯曲力：
各工位的弯曲力计算如下：
第五工位：两侧向下弯曲为U型弯曲
＝
切舌的向下弯曲为Ｖ型弯曲：

第六工位：此工位的弯曲为校正弯曲：

式中：为单位校正力，其值可查得为15；为校正部分的投影面积，由零件尺寸可算的 。所以
第七工位：下端的向下弯曲为Ｖ型弯曲

推件力的计算：

可以算得：2660.65N
5.3 总的工作力的计算

5.4 压力机公称压力的确定
压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时的的总力。考虑到所选用的卸料装置方式是弹性卸料装置，因此压力机的公称压力为：
=(1.2~1.3)191210.55=248573.715N248.57kN
5.5 压力设备的初步确定
1.压力机的选择原则：
（1）根据模具结构选择压力机类型和形成次数。
（2）选择压力机的闭合高度与模具匹配。
（3）模柄的直径、长度尺寸是否与压力机的滑块柄孔直径、深度尺寸相当。
（4）根据压力机模具的尺寸大小、安装和进出料防人等情况选定。
（5）压力机应该使用方便安全。
查《冲压工艺及模具设计手册》得选用开式可倾台压力机，压力机型号为J-23-250。其技术规格及其参数如下：
滑块行程 70-----80
滑块行程次数 100
最大闭合高度 360
闭合高度的调节量 70
垫板厚度 20
5.6 压力中心的确定及相关计算
此级进模有多个凸模，所以应先确定各凸模的压力中心后，再计算模具的压力中心。计算步骤如下：

图5-3压力中心确定
Figure 5-3 determine the pressure center
在任意位置画出坐标轴，。由上图中个部分尺寸可以求出各A~K各个工作区的形心的位置A为（105，-0.2）B为（125，29.29）C为（50，26.26）D为（50，-1187）E为（0，13）F为（-25，-18.74）G为（-75，12.5）H为（-75，11.56）I为（-125，8.5）J为（-175，-8）K为（-225，17），然后根据各个工作区的工作力求出工作区域对原点的合力矩。在压力中心处的合力矩应该为零，如果计算结果不为零，则移动坐标原点的位置，使最终的合力矩值为零。
经过多次计算得出此模具的压力中心为（－５，－５）
5.7 冲裁凸凹模刃口尺寸及公差
5.7.1 凸凹模刃口尺寸计算原则
确定冲裁凸凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔，并遵循如下原则：
1.设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。
2.选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求。又要保证有合理的间隙值。
3.工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。
5.7.2 凸凹模刃口尺寸计算方法
由于冲模加工方法不同，冲裁刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。
1.按凸模与凹模图样分别加工法
（1）落料
设工件的尺寸为，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准，首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。

（2）冲孔
设冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。