《材料成型锻压毕业设计论文[1].doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料成型锻压毕业设计论文[1].doc（47页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目 录冲压模具在实际工业生产中应用广泛。随着当今科技的发展， 工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到了实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。所谓复合模，就是在压力机的一次行程下,可以同时完成多道工序的冲裁模。可获得更长的模具寿命，更好的金属丝圆度，并且高度可预测的模具磨损性能。复合模是一种具有表面光洁度，最小摩擦力的耐磨人工合成材料。模具寿命长，金属丝表面光洁度较好。它的优点是模具寿命长，故障时间短，效率高。可获得尺寸范围广。优秀的防裂纹和破损的性能。平滑，可预测的模具磨损
2、性能。主要应用在非铁的金属丝，特别是在尺寸较大，磨损较大而表面光洁度无关紧要时。所谓弯曲，就是将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的，设计时应考虑弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等因素。本文设计的是铰链与芯夹的冷冲压模具设计，经过对这个题目的分析与研究，最终确定了以弯曲成形模 一次弯曲成形和四工位复合模，此课题主要详细介绍了在铰链及芯夹冷冲压模具设计过程中，对各个工序的设计构想及具体实施方案，并且主要讲述模具设计工艺方案及工艺过程。我设计的模具的特点及原则是：首先得保证产品质量节约原材料，降低劳动强度，降低成本，提高劳动
3、生产率，最后达到产品的要求。目录I第一章 绪论21.1 引言21.2 模具行业未来发展前景21.3主要研究内容41.3.1 选题意义41.3.2 主要研究（设计内容）5第二章 弯曲模模具的工艺计算7第一节 设计产品图7第二节 零件的工艺分析72.2.1 产品的展开计算72.2.2 工艺分析92.2.3 弯曲时的回弹92.2.4 弯曲时的最小相对弯曲半径11第三节 工艺计算122.3.1 弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度122.3.2 凸、凹模刃口尺寸的确定122.3.3 弯曲力的计算142.3.4 冲压设备的选择15第三章 芯夹复合模模具的工艺计算16第一节 确定工艺方案和排样设计16第二
4、节 模具的工艺计算173.2.1 凸、凹模间隙值得确定173.2.2 刃口尺寸计算183.2.4 模具压力中心的确定223.2.5 冲模的闭合高度24第四章 模具设计25第一节 草图设计25第二节 模具主要零部件的结构设计274.2.1 凸模和凹模的设计原则274.2.2 定位装置的设计284.2.3 限位装置的设计284.2.4 顶出装置设计294.2.5 送料机构与出件方式294.2.6 模柄294.2.7 紧固件及其安装要求294.2.8 辅助装置的设计32第五节 模具材料的选择32结 论34致 谢35参考文献36第一章 绪论1.1 引言金属板料冷冲压是一种在工业生产中应用广泛的加工方法
5、。随着市场竞争日趋加剧产品质量不断提高，对生产的安全性、操作的方便性等要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视，模具工业被认为是国民经济的基础工业，国际模具协会认为：模具是进入富裕社会的原动力。冲压模具是冷冲压工艺必不可少的工艺装备。冲压模具设计得好坏、水平高低，将直接影刚产品质量、成本、生产效率与操作者的安全。此次的设计目的是：1）掌握冷冲压模具的设计方法，要求我们将理论与实际密切联系起来力求所学知识更完备。2）培养综合运用所学知识，独立解决实际问题的能力，并提高模具的设计与制造水平。3）熟悉查阅有关资料的手册的方法，了解成型模具的工艺要求及结构特点。4）为了使
6、我们为以后的工作打下良好的基础。1.2 模具行业未来发展前景改革开放以来，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、康佳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企业现已有几千家。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
7、。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，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、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。虽然中国模具工业在过去十多年中取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,精密加工设备在冷冲压模具加工设备中的比重还比较低,CAD/CAE/CAM技术的普及率不高,许多先进的冷冲压模具技术应用还不够广泛等等.特别在大型、
8、精密、复杂和长寿命冷冲压模具技术上存在明显差距,这些类型冷冲压模具的生产能力也不能满足国内需求,因而需要大量从国外进口。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”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：全面推广CAD/CAM/CAE技术，高速铣削加工，模具扫描及数字化系统，电火花铣削加工，提高模具标准化程度，优质材料及先进表面处理技术，模具研磨抛光将自动化、智能化，模具自动加工系统的发展。进入二十一世纪以来，“能源”“环保”“低碳”“绿色”等词语日益深入人心。环保节能已经成为各个领域人们所追捧的趋势之一。模具行业同样如此。近几年来，绿色设计已延伸到机械制
9、造业当中。而模具是工业生产的基础工艺装备，它的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，因而在模具行业中提倡绿色设计应更为重要。“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小，还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。 绿色模具的生命周期与环境相关的有如下几个阶段：设计、制造、销售、使用、维护与服务和报废回收。绿色设计就是要在产品开发设计时就充分关注在这几个阶段中如何减轻其对环境的影响。从原材料的选择到回收，从模具的可拆性选择到采用模具先进性技术无一不体现出绿色。绿色设计优于传统的设计方法，虽然在短期内，它的投资略大于传统的设计，但从长远看来，如果我们采用绿色
10、设计，那么在节能、降耗、增效益方面将会得到成倍的收获。可以这样说，绿色将是21世纪产品的主要特点之一，谁能向市场提供绿色产品，谁就能在市场竞争中占据有利位置。因此，企业无论从自身的长远发展角度，还是从人类的可持续发展战略角度，都应扬弃传统的设计方法，而大力加强对绿色设计的研究与应用。1.3主要研究内容1.3.1 选题意义冷冲压是先进的金属加工方法之一它主要加工板料，故又称为板料冲压、冷冲压是常温下，借助于设备提供的压力，利用模具，使板料金属发生塑性变形，因此，它也是金属塑性加工(压力加工)的一种方法。有些非金届材料，也可以采用某些冲压工艺制造零件。与切削加上相比，冷冲压靠模具和设备完成加工过程
11、，所以具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品一致性好、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。一台普通冲压设备每分钟可生产零件几十件，而高速冲床的生产率可达每分钟数百件甚至上千件。因此，大批量生产的机械、电子、轻工等产品，都大量使用冷冲压零件。在国防方面，电机、导弹、各种枪支与炮弹等产品中，冷冲压加工的零件比例也是相当大的。随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达的国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计，美、日等国的模具工业年产值已经超过机床工业年产值的6一12。由于冷冲压不需要加热，也不像切削加工那样，将大量金属切成碎屑而消耗大量能量，所以是一种节能的加工方法
12、；冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生产的廉价的钢板和钢带，在冲压加工中材料表面质量不受破坏，故冲压件的表面质量好，这是任何其他加工方法所不能竞争的。随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压及模具技术也在不断革新与发展，必将在以下几个方面崭露推新： 首先，在工艺分析计算方法现代化方面，近几年来，国外开始采用有限变形的弹塑性有限方法，对复杂成型件的成型过程进行应力，应变分析的计算机模拟，只预测某一工艺方案对零件成型的可能性和会发生的问题，将结果显示在图形的终端上，供设计人员进行修改和选择。其次，模具设计制造现代化已是趋势。为了加快产品的更新换代，缩短模具设计周期，工业发达国家正在大力开展模
13、具计算机辅助设计和制造的研究，并已在生产中运用。再次，采用冷冲压生产机械化与自动化。为了大量生产的需要，冲压设备由低速压力机发展到高速自动压力机。另外，积极发展新的成型工艺。为了满足产品更新换代和小批量生产的需要，发展了一些新的成型工艺，简易模具，数控冲压设备和冲压柔性制造技术等。最后，还不断改进板料的冲压性能。目前世界各先进工业国不断研制出冲压性能良好的板料，只提高冲压成型能力和使用效果。1.3.2 主要研究（设计内容）此次毕业设计题目是铰链与芯夹的冷冲压模具设计，经过对这个题目的分析与研究，最终确定了以弯曲成形模 一次弯曲成形和四工位复合模 冲孔冲孔预弯弯曲的工序组合来完成这两副模具的设计
14、。此课题主要详细介绍了在铰链及芯夹冷冲压模具设计过程中，对各个工序的设计构想及具体实施方案，并且主要讲述模具设计工艺方案及工艺过程。我设计的模具的特点及原则是：首先得保证产品质量节约原材料，降低劳动强度，降低成本，提高劳动生产率，最后达到产品的要求。在此次设计中，主要应用到了冲裁及弯曲工艺。所谓弯曲就是将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。弯曲是冲压的基本工序之一，在冲压生产中占有很大的比重。用弯曲方法冲压的种类很多，按其截面形状来分有各种形状。但最常见的是在压力机上进行的压弯，此次设计主要是在压力机上进行压弯的工艺和弯曲模具设计。所谓冲裁就是利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压
15、工艺，是使材料一部分相对另一部分发生分离，是冲压加工方法中的基础工序。应用极为广泛，它既可以直接冲压出所需的零件，又可以为其他冲压工序制备毛坯。材料经过冲裁以后，被分离成两部分，一般为冲落部分和带孔部分。若冲裁的目的是为了获取有一定外形轮廓和大小的冲落部分，则称为落料工序，剩余的带孔部分成为废料。而冲下部分为废料则是冲孔。冲裁工艺是冲压生产的主要工艺方法之一。冲裁所得到的工件可以直接作为零件使用或用于装配部件，也可以作为弯曲，拉深，成形等其他工序的毛坯。对于簧夹的设计，主要采用了簧夹铰链升降式一次弯曲成形模。这两副模具在设计中都涉及到弯曲模的设计，尤其是簧夹的设计就是采用一次弯曲成形模。对于需
16、要两侧弯曲，尤其两侧对称的闭式弯曲的零件，采用铰链升降式一次弯曲成形模，效果不错。该模具的凹模采用两块铰链机构，由驱动的折板构成，其外斜面与模框吻合，弯形合模后自动锁紧，增加了刚性冲击的校正力，使弯形工件成形后可获校正，减少回弹。该冲模用带两个直径为3.2毫米孔的平毛坯，一次弯曲成形，随着两侧受压的拉簧伸张，顶着折板模块向内折，上模下行的过程中，将毛坯进行侧向两对应位置，相同形状的弯曲，以获得工件外形。这时由于顶杆的作用，使折板模块沿模框向外分开，同时伸张了的拉簧再次缩紧，工件及凸模一并抬起，最后取下工件。这种一次弯曲成形效率高，质量较好。对于芯夹模具的设计，采用的是芯夹滑动导向导柱模架固定卸
17、料，横向送料四工位连续式复合模。这是一模成形冲制小型复杂形状立体成形零件较为典型的冲模结构。过程为冲孔冲孔预弯弯曲的工序组合。板材毛坯件从模具一侧进入，工位1对其进行一次冲孔，冲出大概外形。继续向模具内行进，进入工位2，由成型侧刀对其进行再一次冲孔，冲出工件外形。工位3对工件进行预弯曲，最后由工位4弯曲成形。成形工件由下部落出。第二章 弯曲模模具的工艺计算第一节 设计产品图图1-1所示芯夹材料为65Mn弹簧钢,厚度1mm,该零件属一次弯曲成形。成形工艺弯曲。设计上,需着重解决芯夹弯曲成形。图1-1 簧夹第二节 零件的工艺分析2.2.1 产品的展开计算弯曲毛坯尺寸的确定方法，主要有两种情况4：1
18、）有圆角半径的弯曲(R0.5t)；2）无圆角半径或圆角半径很小时的弯曲(R0.5t)（如图2-2，图2-3）。由上面的工件图可知，半径为R2处的弯曲属于有圆角半径的弯曲(R0.5t)，应该按照下式来计算：图2-2 有圆角半径的弯曲 图2-3 无圆角半径或圆角半径很小时的弯曲 =（R+Kt）=1.57（R+Kt） （1）式中：R弯曲件内表面的圆角半径（mm）； K中性层系数，查表2-1； t材料厚度（mm）。表2-1 应变中性层系数R/t0.100.250.501.01.52.03.04.05.07.5K0.300.340.380.420.440.450.470.4750.480.50经查表对应
19、半径为3，4，3.5得K值分别为0.47，0.475，0.4725，工件厚1mm，将数值代入上式得=77.8mm。工件底部属于无圆角半径的弯曲，L=19mm 计算得到毛坯的总体尺寸如下图：图2-1 毛坯尺寸2.2.2 工艺分析图2-1所示簧夹材料为65Mn弹簧钢,厚度1mm,其外形尺寸的回弹在级进模中较难控制。成形工艺弯曲工序。设计时，应注意以下几点5-7：1）着重解决簧夹弯曲成形,经计算,材料在垂直于轧制方向和平行于轧制方向最小弯曲半径均满足要求。2）3.2孔的孔壁与周边距仅为2.9mm，设计模具时应加以注意。3）工件中多处弯曲，要控制回弹,最后弯曲需经过试模调整。4）应重视模具材料和结构的
20、选择，保证模具寿命。5）应保证各工位凸、凹模动作行程的稳妥连贯，工件定位准确。2.2.3 弯曲时的回弹任何塑性弯曲变形都是由弹性变形过渡到塑性变形的，变形过程中不可避免地残存着弹性变形，致使弯曲后工件的形状和尺寸都将发生与加载时变形方向相反的变化，从而造成弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具尺寸不一致。这种现象称为回弹。由于弯曲时内外区切向应力与应变性质不同，因此弹性恢复方向也相反，即外区缩短，内区伸长。这种反向的弹性恢复，引起弯曲件形状和尺寸的变化。 此如何减少和控制回背景数值，则是研究和拟定弯曲工艺的主要内容之一。弯曲变形中的回弹，表现为卸载后弯曲件的曲率和弯曲角发生变化。设卸载前中性层曲率半
21、径为，弯曲角为，回弹后的中性层曲率半径为，弯曲角为，则弯曲件的曲率变化量为： M（EI ）M弯矩 I板料截面的惯性矩 角度变化量为:=- (2)曲率变化量与角度变化量称为弯曲件的回弹值。 表2-2 自由弯曲时角度回弹量材 料 r/t材料厚度t=1mm65Mn弹簧钢1555 7 影响回弹因素：） 材料的机械性能角度回弹量（回弹角）及曲率回弹量与材料的屈服极限成正比，与弹性模量成反比。相对弯曲半径当其他条件相同时，回弹角随值的增大而增大，曲弯回弹量随值的增大而减小。） 弯曲角越大，表面变形区越大，回弹角越大，但是弯曲半径的回弹无影响。） 弯曲件的形状一般来讲，形状复杂的弯曲件，一次弯曲成形角的数量
22、越多，回弹量就越小。） 模具间隙） 校正弯曲时的校正力当小于5时，弯曲半径的回弹值不大，因此只考虑角度的回弹，其值可按有关手册的表格查出经验数值的修正回弹角。当大于5时，不仅角度有回弹，弯曲半径也有较大变化。此时，R凸=1（1r+3sEt） （3）凸=-（180-）（rr凸-1） （4）控制回弹的措施：控制弯曲回弹的方法常用补偿法及镦压法。补偿法是在模具相应位置开出一定斜度,使工件出模后正好符合规定的角度。镦压法是镦压工件弯曲带,改变其应力、应变状态,达到控制弯曲回弹的目的。在该工件上, 90直角弯曲利用镦压法可达到控制弯曲回弹的目的, 45弯曲应进行先补偿再镦压,效果更好。） 改进零件的设计
23、在变形区压加强肋或压成形边翼。） 从工艺上采取措施用校正性弯曲代替自由弯曲，对冷作硬化的硬材料须先退火，降低屈服点，减小回弹，弯曲后再淬硬。） 从模具结构上采取措施2.2.4 弯曲时的最小相对弯曲半径对于一定厚度的材料，弯曲半径越小，外层材料的伸长率越大。当外边缘材料的伸长率达到并超过材料的伸长率后，就会导致弯裂。在保证毛坯最外层纤维不发生破裂的前提下，所能获得的弯曲零件内表面最小圆角半径与弯曲材料厚度的比值Rmint称为最小相对弯曲半径。影响最小相对弯曲半径的因素有：1. 材料的力学性能2. 弯曲件角度3. 板材宽度的影响4. 板料的热处理状态5. 板料的边缘及表面状态6. 折弯方向表2-3
24、 最小弯曲半径的数值材料退火或正火的冷作硬化的弯曲线位置垂直辗压纹向平行辗压纹向垂直辗压纹向平行辗压纹向35、400.3t0.8t0.8t1.5t45、500.5ttt1.7t55、600.7t1.3t1.3t2t65Mn、T7t2t2t3t第三节 工艺计算2.3.1 弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度凸、凹模间隙对冲裁剪断面质量、尺寸精度、模具寿命以及弯曲件回弹，表面质量，弯曲力等有较大的影响，所以必须选择合理的间隙。冲裁间隙数值的选用主要是按照工件的质量要求，根据经验数值来选用。经查表15知，对于厚1mm的65Mn弹簧钢来说，z=1mm生产中，按材料的厚度决定凹模圆角半径：T2mm r凹
25、=（36）T弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度经查表15知，对边长在75100，厚度1mm的件来说，最小厚度32mm，深度为2530mm.2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的确定 2.3.2.1 刃口尺寸计算对于凸、凹模刃口尺寸的计算有两种方法15：a、凸模与凹模分开加工和b、凸模与凹模配合加工。对于这个簧夹的加工，涉及到的尺寸比较多，因此凸、凹模刃口尺寸的计算采用凸模与凹模配合加工来计算。如图2-4中，R1,R3,R4三处均小于5，故弯曲半径回弹值不大，只需从有关手册中查出弯曲角度回弹即可。查表2-2 而R2处大小5，所以R凸=1（1r+3sEt）=11.3mm 凸=-（180-）（rr凸-1）
26、=84.42.3.2.2 弯曲凸凹模宽度尺寸的计算弯曲凸、凹模宽度尺寸的计算与工件尺寸的标注有关。一般原则是：工件标注外形尺寸，则模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上，反之，工件标注内形尺寸，则模具以凸模为基准件，间隙取在凹模上。如图2-4。将工件上的尺寸分为二类：第一类是工件标注外形第二类是工件标注内形图2-4 零件尺寸分类图对于这二类尺寸，分别按照下面二式计算：+凹 0第一类：L 凹 =（Lmax-0.75） L凸=（L凹-2Z） （5） 第二类：L凸=（Lmin+0.75） +凹 0 L 凹 =（L凸+2Z）式中 L 凹，L凸基准件宽度尺寸（mm）；Lmax ，Lmin相应的工件极限尺寸（
27、mm）；工件公差（mm）；Z间隙1.3mm基准件制造偏差（mm），当刃口尺寸标注形式为+（或-）时，=，当标注形式为时，=。+0.02500-0.025本设题要求为第一类由于工件精度等级为IT9级，各尺寸的公差值查表可得。将各尺寸及查得的工件公差值代入上述公式进行计算： L 凹 =17.97 L凸=15.4 2.3.3 弯曲力的计算由于模具中有弯曲工位，因此还应该进行弯曲力的计算。弯曲力的计算主要分为自由弯曲力和校正弯曲力。校正弯曲力的计算公式为：F=pA （6）式中 F校正弯曲力（N）； A校正部分投影面积（mm）；P单位校正力（Mpa），其值见表2-4.表2-4 单位校正力P值 （Mpa）
28、材料材料厚度t/mm11336610铝黄铜10、15、20钢25、30钢35、40、45钢65、65Mn1520203030404050506060702030304040605070608070903040406060807010080120901404050608080100100120120140140160经计算，可得到每个弯曲工位工件校正部分投影面积：A1=108 mm； A2=216 mm； A3=144 mm；A4=126 mm。 查表得P=6070（Mpa），不妨取中间值P=65 Mpa，代入公式（6）：F=pA=p（A1+ A2+ A3）=65（108+216+144+126
29、）=38610（N）自由弯曲的公式为： F自=0.6Kbt2b（r+t） （7）最大F自=2527.2N压弯时的顶件力和卸料力FQ=（0.30.8）F自=631.8N （8）2.3.4 冲压设备的选择压力机的选择有以下原则15-18：压力机的吨位应当等于或大于校正时的弯曲力。F机F弯 （9）式中 F机所选压力机的吨位；F弯总的工艺力根据模具结构选择压力机类型和行程(冲程)次数，如复合模工件需从模具中间出件，最好选用可倾式压力机。根据模具尺寸大小、安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如有推件时应考虑台面孔的大小，使冲后有关零件能自由通过。选择压力机的闭合高度与模具是否匹配。模柄直径、长度尺寸是
30、否与压力机滑块模柄孔直径、深度尺寸相当。压力机滑块行程应该是拉深深度的225倍。压力机的行程次数应当保证有最高的生产效率。压力机应该使用方便和安全。根据这些原则，初步选定压力机。开式固定台压力机初选J224型压力机，规格如表2-5：表2-5 选定的压力机参数压力机类型开式双柱可倾压力机工作台尺寸/mm前后180型号J22-16左右280公称压力/KN40工 作 台孔寸/mm： 前后60滑块行程/mm40左右130滑块行程次数/（次/min）200直径100最大封闭高度/mm160封闭高度调节量/mm35模柄孔尺寸/mm深度50滑块中心线至床身距离/mm100直径30立柱距离/mm100床身最大
31、可倾角 0第三章 芯夹复合模模具的工艺计算第一节 确定工艺方案和排样设计排样设计是复合模设计的关键之一。排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的难易程度和使用寿命等，而且关系到模具各工位的协调与稳定。冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，同时还应便于模具的加工、装配和维修。根据工件的工艺分析，其基本工序有冲裁、弯曲、切断三种。按各工序先后顺组合，可得到多种组合方式。为了简化结构,降低制造成本,保证条料送进刚性和稳定性,减小工作面积,减少发生故障及返修几率,初选方案如下：冲孔冲孔预弯弯曲的工序组合。板材毛坯件从模具一侧进入，工位1对其进行一次冲孔，冲出大概
32、外形。继续向模具内行进，进入工位2，由成型侧刀对其进行再一次冲孔，冲出工件外形。工位3对工件进行预弯曲，最后由工位4弯曲成形。成形工件由下部落出。针对方案对工件进行排样设计，有以下排样方案,如图3-1：图3-1 芯夹排样图排样不合理就会浪费材料,衡量排样经济性的标准是材料利用率,也就是工件的实际面积与板料面积的比值,即 (10)式中 材料利用率；工件的实际面积，为；所用材料面积。本次设计的=16%第二节 模具的工艺计算3.2.1 凸、凹模间隙值得确定凸、凹模间隙对冲裁剪断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大的影响，所以必须选择合理的间隙。冲裁间隙数值的选用主要是按照工件
33、的质量要求，根据经验数值来选用。经查表15知，对于厚0.6mm的H62黄铜来说，冲裁模初始双边间隙Z分别取之为：=0.21mm,=0.27mm。3.2.2 刃口尺寸计算工件上的尺寸分为三类：第一类是凹模磨损后增大尺寸；第二类是凹模磨损后变小尺寸；第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸。对于这三类尺寸，分别按照下面三式计算：A类： =（-x） （11）B类： =（+x） （12）C类： =（+0.5） （13）式中 、基准件尺寸（mm）；、相应的工件极限尺寸（mm）；工件公差（mm）；基准件制造偏差（mm），当刃口尺寸标注形式为+（或-）时，=，当标注形式为时，=。由于工件精度等级为IT14级，则式中
34、x取值x=0.5。又由上面确定的冲裁模初始双边间隙值：=0.21mm, =0.27mm。各尺寸的公差值查表可得。将各尺寸及查得的工件公差值代入公式（11）、（12）、（13）进行计算：则工位一上第一类尺寸：=（2-0.50.02）0+0.005mm=1.990+0.005mm；=（6-0.50.02）0+0.005mm=5.990+0.005mm；第二类尺寸：=（18+10.02）0-0.005mm=18.010-0.005mm；=（12+10.02）0-0.005mm=12. 010-0.005mm；=（19+10.02）0-0.005mm=19.01 0-0.005mm=（7+10.02）
35、0-0.005mm=7.01m0-0.005m。该工件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的尺寸配制，保证双面间隙0.210.27mm。工位二上=（2-0.50.02）0+0.005mm=1.990+0.005mm；=（6-0.50.02）0+0.005mm=5.990+0.005mm；=（7+10.02）0-0.005mm=7.01m0-0.005m。C=19.50.0025mm3.2.3.1 冲裁力冲模设计时，为了选用合适的压力机、合理的设计模具。必须计算冲裁力，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。一般刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（N）可按下式计算：F=Lt （14）式中 L冲裁件
36、周长（mm）。 t材料厚度（mm）； 材料抗剪强度（Mpa）。选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取F=1.3F=1.3LtLt （15）式中F最大可能冲裁力（称冲裁力）（N）；材料抗拉强度（Mpa）。根据排样图和零件图所给定的各种尺寸，可以进行冲裁件周长的计算。由于本模具并不是将工件直接冲出，而是采取每个工位冲掉一部分废料，最后剩下的料即为工件的方法，所以，我们应该计算每个工位冲掉的废料的周长（只计算废料被冲裁的边，没参加冲裁的边不计）。经计算，得到冲掉废料的周长之和约为70.5mm，33.5mm。经查阅资料（模具设计指导），性能参数如下：取
37、 =294Mpa，将各数值代入上式进行计算：工位一：F=Lt=70.50.6294（N）=12436（N）工位二：F=Lt=33.50.6294（N）=5905（N）3.2.3.2 卸料力、推件力和顶件力卸料力、推件力和顶件力一般采用经验公式进行计算 卸料力：F=KF （16）式中 F卸料力（N）； K卸料力系数 F冲裁力（N）。顶件力：F=KF （17）式中 F顶件力（N）； K顶件力系数 F冲裁力（N）。推件力：F=nKF （18）表3-1 卸料力、推件力及顶件力系数冲裁材料KKK纯铜、黄铜0.020.060.030.09铝、铝合金0.0250.080.030.07钢材料厚度mm0.10.
38、060.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03式中 F推件力（N）； K推件力系数 F冲裁力（N）。 n梗塞在凹模内料的个数，n=h/t，h为凹模刃壁垂直部分高度（mm），t为料厚（mm）。由于工件的厚度为0.6mm，由上表可查得：K=0.0450.055（这里取中间值0.050）； K=0.05； K=0.05。由于料厚0.6mm，查表得凹模刃壁垂直部分高度取h=3mm，则n=h/t=3/0.6=5.前面计算得到冲裁力F代入上面的
39、公式，可得：F分别为621.8N，295.5N；F分别为621.8N，295.5N；F分别为3109N, 1477.5N.则工位一上总冲裁力F= F+ F+ F+ F=16788.8N工位二上总冲裁力F= F+ F+ F+ F=7972.8N。注意，有的时候F、F、F并不是与F同时出现的，计算总力F时只加与F同一瞬间出现的力即可。3.2.3.3 弯曲力的计算由公式（6）及表2-4得 A=19.5x15.5+12x3=338.25mm2 F=25x338.25=8456.25N3. 2.3.4 总的工艺力将计算所得到的总冲裁力F和弯曲力F相加，得到总的工艺力F，即：F= F+ F=16788.8
40、+7972.8+8456.25=33217.85（N）3.2.3.5 冲压设备的选择压力机的选择有以下原则15-18：压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力。FF （19）式中 F所选压力机的吨位；F总的工艺力根据模具结构选择压力机类型和行程(冲程)次数，如复合模工件需从模具中间出件，最好选用可倾式压力机。根据模具尺寸大小、安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，如有推件时应考虑台面孔的大小，使冲后有关零件能自由通过。选择压力机的闭合高度与模具是否匹配。模柄直径、长度尺寸是否与压力机滑块模柄孔直径、深度尺寸相当。压力机滑块行程应该是拉深深度的225倍。压力机的行程次数应当保证有最高的生产效率。压
41、力机应该使用方便和安全。根据这些原则，初步选定压力机。开式固定台压力机初选J224型压力机，规格如表3-2：表3-2 选定的压力机参数压力机类型开式双柱可倾压力机工作台尺寸/mm前后180型号J22-16左右280公称压力/KN40工 作 台孔寸/mm： 前后60滑块行程/mm40左右130滑块行程次数/（次/min）200直径100最大封闭高度/mm160封闭高度调节量/mm35模柄孔尺寸/mm深度50滑块中心线至床身距离/mm100直径30立柱距离/mm100床身最大可倾角 03.2.4 模具压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和模柄轴线以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向件的磨损，提高模具及压力机寿命。冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力作用点的方法。由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体方法如下5,15： 1)按比例画出冲裁轮廓线选定直角坐标xy；2)把图形的轮廓线分成几部分，计算各部分长度L1、L2、Ln，并求出各部分中心位置的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)、(xn
