设计说明书 交

课 程 设 计 说 明 书

题目： 风机安装板支架模具设计

专业： 材料成型及控制工程 班级： 锻压09-4班 学号： 310906020205 学生姓名：杨莉

完成日期：2012.12.22~2013.1.10

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目 录

第1章 对加工零件的工艺分析......................................................... 1 1.1零件分析 .................................................................................. 5

1.1.1 冲压件的工艺分析........................................................ 5 1.2冲压基本工序的确定............................ 错误！未定义书签。

1.2.1基本工序分析 ............................................................... 6 1.2.2 工序顺序的确定........................................................... 6

1.3冲裁工艺方案 .......................................................................... 7

1.3.1方案的分析比较............................................................ 7 1.3.2确定弯曲件毛坯展开尺寸............................................ 7

第2章 冲裁模 .................................................................................... 8

2.1 冲压模具的工艺分析与设计计算 ......................................... 8 2.2.1排样设计与计算................................................................... 8 2.2 材料排样和板宽计算............................................................. 8

2.2.1 排样 .............................................................................. 8 2.2.2 搭边值的选择 .............................................................. 8 2.2.3 条料利用率 .................................................................. 9 2.2.4 整个板料的利用率..................................................... 10 2.3 计算冲压力........................................................................... 10

2.3.1 落料力 ........................................................................ 10 2.3.2 冲孔力 ........................................................................ 11 2.3.3 卸料力 ........................................................................ 11 2.3.4 推料力 ........................................................................ 11 2.2.5 总冲压力 .................................... 错误！未定义书签。 2.4 确定模具压力中心............................................................... 12 2.5确定凸、凹模刃口尺寸........................................................ 13

2.5.1 冲孔部分 .................................................................... 14 2.5.2 落料部分 .................................................................... 14 2.6 成型零部件的结构设计....................................................... 15

2.6.1冲孔凸模结构设计...................................................... 15

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2.6.2落料凹模结构设计...................................................... 16 2.7凸凹模的设计. ...................................................................... 17

2.7.1 凸凹模的结构形式与固定方法................................. 17 2.7.2校核凸凹模强度.......................................................... 17 2.7.3凸凹模尺寸的确定 .................................................... 17 2.7.4 凸凹模材料和技术条件............................................. 18 2.8模具的整体设计.................................................................... 18

2.8.1选择模具结构形式...................................................... 18 2.8.2操作方式 ..................................................................... 18 2.8.3模架类型 ..................................................................... 18 2.8.4定位方式的选择.......................................................... 18 2.8.5卸料和出料方式的选择.............................................. 18 2.8.6导向方式选择 ............................................................. 19 2.8.7定位零件设计 ........................................................... 199 2.8.8推件部分零件设计...................................................... 19 2.8.9导柱导套选择 ............................................................. 21 2.8.10卸料橡胶的选用........................................................ 21 2.8.11垫板的设计................................................................ 22 2.8.12模柄选择 ................................................................... 22 2.8.13凸模固定板的设计.................................................... 23 2.8.14模座选择 ................................. 错误！未定义书签。2 2.8.15螺钉、销钉选择........................................................ 22 2.8.16模架选择 ................................................................... 23 2.8.17冲压设备的选择........................................................ 24

第3章 弯曲模 .................................................................................. 25

3.1冲压零件的工艺分析............................................................ 25 3.2模具结构 ............................................................................... 25 3.3必要的计算............................................................................ 25

3.3.1弯曲力的计算 ............................................................. 25 3.3.2弹顶器的计算 ............................................................. 26 3.3.3回弹量的确定 ............................................................. 27

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3.3.4弯曲凸模的圆角半径.................................................. 27 3.3.5弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度 .............. 27 3.3.6弯曲凸模和凹模之间的间隙...................................... 27 3.3.7弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算.............................. 28 3.4模具总体设计........................................................................ 29

3.4.1凸模模结构设计.......................................................... 29 3.4.21凹模结构设计 ........................................................... 29 3.4.4模柄选择 ..................................................................... 30 3.4.5模架的选取 ................................................................. 30 3.4.6销钉的选用 ................................................................. 31 3.4.7压力机的选取 ............................................................. 31 3.4.8装配图设计 ................................................................. 32

第4章 模具制造技术要求 .............................................................. 32

4.1表面粗糙度及标准................................................................ 32 4.2加工精度 ............................................................................... 33

4.2.1尺寸偏差 ..................................................................... 34 4.2.2形位公差 ..................................................................... 34 4.2.3配合要求 ..................................................................... 34

参考文献 ............................................................................................ 35

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冲压弯曲件冲压模具设计

第1章 对加工零件的工艺分析

1.1零件分析

零件简图如图1-1所示：

图1-1 零件图

1.1.1 冲压件的工艺分析

1、材料：Q235-A钢为普通碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评适合冲裁加工。

2、工件结构：工件形状比较简单，孔边距大于凸凹模允许的最小壁厚（a=6.5），可以采用倒装式复合模。

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3、尺寸精度：零件图上孔距公差为?0.2mm，其他线性公差?为0.5mm，其他未注公差属于自由公差，按IT7级确定工件尺寸的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。

4、结论：可以冲裁

该工件是典型的冲裁件，其特点是工件尺寸不大，且左右对称，材料强度不高，由于工件尺寸没有明显角标注，故属于一般冲裁件。冲裁件剪断面的表面粗糙度经查表得为50Ra/mm，需要采用IT6/IT7级的冲裁模，便可满足零件的精度要求，模具制造精度为IT7级。

该工件外形整体呈长方形，且左右对称。由所给工件图可以看出，工件上有九个压铆螺母，预冲圆孔直径定为5mm。

该零件形状较简单、对称，是由圆和直线组成的。冲裁件所能达到的经济精度为IT12～IT13。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可以认为该零件的精

度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求。 1.2冲压基本工序的确定 1.2.1基本工序分析

该零件结构简单，采用落料、冲孔、弯曲工序即可完成零件的冲压成形。但对于有孔或有切口等的冲件，注意由于弯曲的作用特别容易引起或出现的尺寸误差。这时，最好是在弯曲之后再冲孔落料。

因此若先冲孔落料再将毛坯进行弯曲，则孔的位置应处于弯曲变形区外（见图1.1）。否则如上所述孔处会发生变形。孔边至弯曲半径R中心的距离B与料厚有关。一般是[1]：

当t?2mm时，B?2t。 （1-1）

若不能满足上述规定，而且孔的公差等级要求较高时，须弯曲成形后再进行冲孔。

1.2.2.工序顺序的确定 经

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当t?2mm时，B?2t。

计算图2.1中B=17.5mm，满足上述规定，因此可确定该零件的加工工艺方案为：剪切条料—落料—冲孔—弯曲成直角。 1.3 冲裁工艺方案

1.3.1方案的分析比较

冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和连续冲裁。综合考虑生产成本、生产效率、批量生产等因素可确定以下几种方案：

方案一：采用单工序冲裁模，先落料，再冲孔，最后进行弯曲。一共需要三套模具，模具结构简单，但工序多，压力机一次行程内完成一道工序，效率低，模具成本高，且各个工序定位困难、不准确。

方案三：采用落料冲孔级进模在进行弯曲。模具结构较第一种种方案复杂，生产效率极高，制造成本高，且安装调试周期长，适合大批量生产。

方案二：采用两套模具，第一套采用落料—冲孔复合模；第二套采用单直角边弯曲单工序模。模具结构较第一种方案复杂，但定位准确，精度高、效率高，适用于批量生产，易实现操作机械化自动化。

根据制件的生产纲领及尺寸精度要求比较各方案可见，方案三是较好的方案，故选择它。

1.3.2 确定弯曲件毛坯展开尺寸

本工件在冲孔落料的基础上，只需一次弯曲即可成型，确定工艺方案为一次弯曲，弯曲部位为底部直角。为保证折弯后孔到底部距离为15mm,和20mm,避免废件所以在计算之前将零件两直角边加有修边余量，弯曲后可以进行机加工，得到所需要的零件。

根据图，查表知Q235A的最小弯曲半径rt?1，该弯曲件最小弯曲半径，由式（1-2）中形层半径为 r/t=1<10 ??r?kt

r?弯曲件内圆角半径（t?材料厚度（k?变薄系数；mm）；mm）；（2-1）

mm）??应变中性层曲率半径（则中性层半径?=3+0.3?3=3.9mm 中性层长度l?

12??=

12??3.9=6.13mm

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直线部分长度L?a?b?l

L?51.43?36.13?2t?2r?l?51.43?36.13?6?6?6.13?82mml1?36.43?3?3?30.43mml2?51.43?3?3?45.43mmc1?25mmc2?15?20?2?3?2?3?l?35?12?6.13?29.13mm

第2章 冲裁模

2.1 冲压模具的工艺分析与设计计算 2.2.1排样设计与计算

排样是否合理，经济型是否好，可用材料利用率来衡量。材料利用率是指零件的实际面积与材料面积的百分比。.要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手，即设计合理安排方案，选择合适的板料规格及合理的裁料法在不影响料头、料尾利用废料冲制小件。在不影响设计要求的情况下，改善零件结构。

2.2.材料排样和裁板宽计算 2.2.1 排样

冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样的合理与否影响到材料的经济利用，还会影响模具的使用寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便与安全等。排样方法按有无废料可分三种：有废料排样、少废料排样、无废料排样。本例中采用少废料排样，并根据工件外形特征选择直排法。排样见图4.1。

2.2.2搭边值选择

排样时工件与工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料称为搭边或侧搭边。查?1?资料，卸料版型式采用弹性卸料板，为节约材料，应合理确定搭边值.查?1?取搭边a?2.5mm,a1?2.8mm。

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计算冲压件一个进距的材料利用率：

?=S1S0?100%=S1AB?100% （2-2）

式中：S1?个布局内零件冲裁件面积，mm2； S0?个布局内所需毛坯面积，mm2； B? 条料宽度，mm； A?送料进距，mm； （1）送料步距:

A=D+a

式中 D?平行于送料方向的冲裁件的宽度； A?冲裁件之间的搭边值；

A1=82+2.5 mm

（2）送料宽度:

当导料板板之间有侧压装置时或用手将条料贴近单边导料板（或两 个导正销）时，条料宽度按下式计算：

B=(D+2a1+?)-?0 （2-3）

式中 D?冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；

a1?冲裁件与条料侧边之间的搭边； ??板料剪裁时的下偏差；

当条料在无侧压装置的料板之间送料时，条料宽度按下式计算：

B=(D+2a1+2D+b0)-D0 （2-4）

式中D?冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；

a1?冲裁件与条料侧边之间的搭边； ?板料剪裁时的下偏差；

b0—条料与导料板之间的间隙；

B?D?2a1???180?2?2.8?1?187.6mm

2.2.3条料利用率:

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s1?82?180?9??2.5??14583.4mm22 s0?187.6?84.5?15852.2mm2??s1s0?100%?14583.415852.2?100%?92%

2.2.4整个板料的利用率

?0?nS2LB?100% （2-5）

式中 : n? 条料（或整个板料）上实际冲裁的零件数； L?条料（或板料）长度； B?条料（或板料）宽度； S2?个零件的实际面积。

选取L?B?t?3000mm?900mm?3mm的钢板 可计算n?3000187.6?90084.5?150

?0?14583.4?1503000?900?100%?81%

2.3 计算冲压力?2?

冲裁一个零件的周边长度L 外轮廓周边长度l1：

l1?(180?82)?2?524mm

孔周边长度l2：

l2???9?5?141.3mm

2.3.1 落料力

F落?Klt? （2-6）

其中：K—刃口磨损，间隙波动，料厚等因素设置的安全系数，取1.3；

F落—冲裁力，单位为N

L—冲裁周边，单位为mm

τ—材料抗剪强度，单位为Mpa

t—材料厚度，单位为

mm

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F落料?lt?b?1.3lt?查表得?b?450MPa,??310MPaF落?1.3?（180?2?82?2)?3?310?633.51KN

2.3.2 冲孔力

F冲=KLtt （2-7）

其中：K—刃口磨损，间隙波动，料厚等因素设置的安全系数，取1.3；

F冲—冲裁力，单位为N

L—冲裁周边，单位为mm

τ—材料抗剪强度，单位为Mpa

t—材料厚度，单位为

mm

F冲?1.3l?t?1.3?143.3?3?310?170.83KNt?3mm

??310MPa2.3.3 卸料力

冲孔时的卸料力 F卸?K卸.F冲

落料时的卸料力 F卸?K卸.F落 其中： F落—落料力，单位为N；

K卸—卸料力系数，其值为0.02～0.06

查表2.7取K卸=0.03

F卸?0.03?F落?0.03?633.516?19.01KNF'卸?0.03?F?0.03?170.83?5.12KN

2.3.4 推料力

F推?n.K推F落 其中F落—落料力，单位为N；

K推—推料力系数，其值为0.03～0.07；

落料凹模取直筒形的刃口形式，由表2.25 查得凹模刃口高度取9mm则n=h/t=9mm/3=3个 经查表得 K推?0.045

F推?nK推F落

F推?nK推F冲?3?0.045?633.51?85.52KN

由于工件的形状简单、精度要求不高，故选择斜壁式凹模，

第 11 页

共 36 页 2-8）

2-9） 2-10）

（（（因此冲孔

时的推件力为零

总冲压力为

F总?F落?F冲?F卸?F推?F卸?633.51?170.83?19.01?85.52?5.12?913.99KN'

为了保证冲压力足够，一般冲裁时压力机吨位应比计算的冲压力大30%左右。

所以可选用规格为1000KN开式可倾斜式压力机。 该模具采用弹性卸料和下出料方式。 2.4 确定模具压力中心?4?

冲裁时冲裁力的合力作用点称为压力中心，在设计模具时，要求模具的模柄中心（一般情况下也是凹模的几何中心）与压力中心重合，对于要求不高或冲裁力较小间隙较大的模具，压力中心不允许超出模柄投影面积范围，否则产生偏载，使模具导向部分偏斜，影响凸凹模间隙，加速模具磨损，降低制件质量和模具寿命，造成严重后果。确定压力中心就是为了合理的确定模具结构。

求压力中心的方法是：采用求空间平行力系的合力作用点。按比例画出排样图,选定坐标系xOy。如图2-4所示：

图2-4 解析法解压力中心图

压力中心的计算：整个压力中心的计算根据合力对某轴之力矩等于各分力对同轴的力矩之和的力学原理求得。

一般计算压力中心的步骤如下：

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(1)先选定坐标轴X和Y；

(2)将周边分成若干段简单的直线和圆弧段，求出各段长度l1,l2,?，ln及其各段的重心的坐标尺寸x1,x2,?,xn；y1,y2,?yn。

(3)将上述数据代入计算中心坐标位置公式，即 x0?l1x1?l2x2???lnxnl1?l2???ln （2-11）

y0?l1x1?l2x2???lnxnl1?l2???ln （2-12）

由于零件左右对称，模具的压力中心一定在y轴上，选定几点经计算得

y0?l1x1?l2x2???lnxnl1?l2???ln?1.5

所以压力中心（0，1.5）

故模具压力中心在模柄的投影范围之内，故符合要求。 2.5确定凸、凹模刃口尺寸?5?

凸、凹模刃口尺寸精度决定的合理与否，直接影响冲裁件的尺寸精度及合理间隙值能否保证，也关系到模具的成本和使用寿命。

1、保证冲出合格的零件；

2、保证模具有一定的使用寿命；

3、考虑冲模制造修理方便、降低成本。

因此，计算凸、凹模的刃口尺寸是一项重要的工作。 计算冲模凸、凹模刃口尺寸的依据为：

（1）冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相等。

（2）零件的尺寸精度。 （3）合理的间隙值。

4.磨损规律，如圆形件凹模尺寸磨损后变大，凸模磨损后变小，间隙磨损后变大。

5.冲模的加工制造方法。

A类零件落料部分刃口变大

180?0.5?180.582?0.5?82.50?1.0mm0?1.0mm

mm B类冲孔部分刃口变小 ?50?0.03

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25?0.2mmC类孔间距不变

29.13?0.2mm160?0.2mm120?0.2mm

2.5.1 冲孔部分

d凸=（dmin+x?）-?凸0 （2-13）

d+?凹凹=（d凸+zmin）0查表得间隙值 ：

zmin=0.46mm zmax=0.64mm

Zmax－Zmin=0.18mm

查?1?表得凸、凹模制造公差：?凸=0.03mm ?凹=0.03mm 校核Zmax－Zmin=0.18mm，而?凸+?凹=0.06mm

满足Zmax－Zmin≧?凸+?凹的条件 查表2.6得IT6级⑩磨损系数 x=0.75

按式d（d）0凸=min?x???凸=(5?0.75?0.0108)0?0.03?5.010?0.03mm d??凹?0.03?0.03凹=(d凸?Zmin）0?（5?0.46）0?5.470mm 2.5.2 落料部分

落料凹模基本尺寸计算如下：

DD凹凹?（max-x?）+?0D0 凸?(D凹-Zmin)-?凸查表的间隙值

zmin=0.46mm zmax=0.64mm

?凸1??0.022mm?凸??0.025mm

2

?凹1??0.035mm?

凹2??0.040mm 校核：校核Zmax－Zmin=0.18mm，

而?凸1+?凹1=0.055mm?Zmax－Zmin=0.18mm

?凸2+?凹2=0.065mm?Zmax－Zmin=0.18mm

查?1?表可得：

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共 36 页 2-14）2-15）（ （

x=0.5 按式(2—15)

??D凹?（Dmax?x?）凹0

D0凸?（D凹?Zmin）?

凸 D?0.035?0.035凹1?（82.5?0.5?1）0?820mm D凹2?（180.5?0.5?1）0.0400?180?0.0400mmD.5-0.5-0.46）00凸1?（82-0.022?81.54-0.022mm D凸2?（180.5-0.5-0.46）00-0.025?179.54-0.025mm 2.6 成型零部件的结构设计 2.6.1冲孔凸模结构设计?1?

冲规则圆形孔的凸模，采用带保护套凸模形式。

图2-6 冲 孔 凸 模

1、凸模长度的确定

L?h1?h2?hh1?凸模固定板厚度mm;h2?凹模厚度mm; h?修模量mm.L?32?32?7?71mm2、凸模长度的校核

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（

d?t时，?k?2?由t?冲裁材料厚度?1?0.5tmm;d?????d?凸模或则冲孔直径慢慢；??冲裁抗剪强度?k?凸模刃口的接触应力；??凸模的平均应力；

，对于常用合金钢材料可取????凸模材料的许应压应力1800-2200MPa;经计算满足要求。3、凸模的最大自由长度不超过下式： 有导向的凸模：

Lmax??82Edt?3Lmax?凸模最大允许长度（E?凸模材料弹性模量，对代入计算得Lmax?93.25mmmm）于钢材可取E?21000MPa （2-18)

由此可知：冲孔部分凸模工作长度不能超过93.25mm，根据冲孔标准中的凸模长度系列，选取凸模的长度71mm. 2.6.2凹模结构设计

考虑到本例为中批生产, 凹模的刃口形式，应采用刃口强度较高的凹模。

凹模的外形尺寸,按式H=Kb和c=（1.5—2）H 式中b?冲裁件的最大外形尺寸； K?系数，考虑板料厚度的影响；

可得:H=0.18?182=32.76mm，即取凹模厚度为32mm. 垂直于送料方向的凹模宽度B

B?S?(2.5?4.0)H?182?2.5?32.76?263.9mm;（2-19）

（2-20）

送料方向的凹模长度 （2-21）

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L?S1?S2?82?2?2.5?2?41?250.5mmS?送料方向大的凹模刃壁S?送料方向凹模刃壁至凹间最大距离mm;mm;

模边缘的最小距离所以选则凹模 L/mm×B/mm×H/mm＝250×315×32 符合要求.尺寸标注如图2-7所示：

图2-7 凹模

2.7 凸凹模的设计

2.7.1 凸凹模的结构形式与固定方法

凸凹模与凸凹模固定板的采用H7/m6配合,凸凹模的结构简图如图2-8所示：

图2-8 凸凹模 2.7.2 校核凸凹模的强度

凸凹模的最小壁厚不应小于材料厚度t=3mm，而实际最小壁厚为6.5mm，故符合强度要求。 2.7.3 凸凹模尺寸的确定

凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配作并保证最小间隙为Zmin=0.64mm,内形刃口尺寸按凸模尺寸配做并保证最小间隙为Zmin=0.46mm。

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2.7.4 凸凹模材料和技术条件

凸凹模材料采用碳素工具钢T10A，淬硬至56～60HRC。 2.8 模具的整体设计 2.8.1选择模具结构形式

根据零件的冲裁工艺方案，采用复合冲裁模。复合模的主要结构特点是存在有双重作用的结构零件—凸凹模，凸凹模装在下模称为倒装式复合模。采用倒装式复合模省去了顶出装置，结构简单，便于操作，因此采用倒装式复合冲裁模。 2.8.2操作方式

冲压时，条料从左边送入，用始用挡料销限位，上模下行时，冲孔凸模先将九个孔冲出，同时完成外形落料。 2.8.3模架类型

由于在冲孔落料过程中有偏心载荷，且材料幅度相对较大，可靠性有好故采用对角导柱式模架。 2.8.4定位方式的选择

因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。而第一件的冲压位置由始用挡料销控制。 2.8.5卸料和出料方式的选择

当卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，一般在0.5～1.0mm之间，板料薄时取小值；板料厚时取大值。当弹性卸料板兼起导板作用时，一般按H7/h6配合制造，但应保证导板与凸模之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为22mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为43～48HRC。

由于卸料采用弹性卸料的方式，弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件组成。

① 因为工件料厚为3mm，采用固定卸料板其外形尺寸与凹模板尺寸相近厚度取凹模厚度的（0.6～0.8）倍。故设计卸料板的外形尺寸轮廓为 L/mm×B/mm×H/mm＝250×315×22

② 卸料板内型轮廓尺寸与凸凹模配作，保证其单边间隙为c=(0.1～0.2)t

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③ 卸料板选用45钢 2.8.6导向方式选择

采用对角导柱模架。因为对角导柱模架的特点是导向装置在两对角，横向和纵向送料都比较方便，但如果有偏心载荷，压力机导向精确，不会造成上模歪斜，导向装置和凸、凹模都不易磨损，从而不影响模具寿命。 2.8.7定位零件设计

凸模两旁设置两个圆柱销，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，销钉采用H7/r6安装在落料凸模端面圆柱销与孔采用H7/h6配合，圆柱销部分的高度h与料厚t及导正孔有关，一般取h=(0.8～1.2)t，料薄时取大值，孔大时取大值，也可查有关冲压资料。 2.8.8推件部分零件设计

推板的设计

① 推件块用于从凹模内卸下冲件，而板料为Q235A为保证冲件的质量及平整度要求，应使推件块与冲件接触的尺寸与冲件相近，故其尺寸与凹模轮廓尺寸配作，保证其单边间隙为2mm， ② 推杆的选用

1.推杆选用45钢

2.推杆长度54mm,直径为9mm; ③ 打杆的设计

1.打杆选用45钢

2.打杆直径为12mm

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2.8.9导柱导套选择

导柱和导套一般采用过盈配合H7/r6分别压入下模座和上模座的安装孔中。导柱、导套之间采用间隙配合，其配合尺寸必须小于冲裁间隙。

导柱、导套一般选用20钢制造。为了增加表面硬度和耐磨性，应进行表面渗碳处理，渗碳后的淬火硬度为58～62HRC.

2.8.10卸料橡胶的选用

h?h1?h2?tt?冲裁件厚度；h1?凸凹模凹进卸料的厚度h2?凸凹模冲裁后进入凹模则h?1.5?1?3?5.5mm卸料橡胶工作行程H?h?h0式中h0一般为凸凹模修模量取H?5.5?5.5?11mm卸料橡胶自由高度H0?4HH0?4?11?44mm卸料橡胶的预压缩里H1?15%H0?0.15?44?6.6mm一般取自由高度

；的深度h1一般取1.5mm,h2一般取1mm,t板厚3mmH：5.5mm

H0：H1：H1?10%-15%H0 共 36 页 第 20 页

每个橡胶所承受的载荷根据模具安装高度和模每个卸料橡胶受力F0?F卸4F0：F0具结构选择四个卸料橡胶由F卸?24.13KN则F0?24.134?6.03KN?6030NDF0P压力（Nmm2卸料橡胶的外经D?d?1.2722式中d?橡胶孔直径； P?橡胶所产生的单位面积由图查表得P一般取2-（3Nmm2）

）由于卸料螺钉直径D?22?1.27所以D?65mm2220mm,得d?22mm;2?43136030校核卸料橡胶自由高度X?H0DH0?4465?0.680.5?H0D?1.5满足要求卸料橡胶安装高度?44-6.6?37.4mmH2?H0?H1综上卸料橡胶的外径为65mm,预安装高度为37.4mm； 2.8.11垫板设计

垫板主要用于承受冲击力，垫板相对于固定板稍有移动不会影响正常工作，垫板上只有螺钉、销钉过孔（螺钉、销钉穿过垫板故称过孔），孔径比穿过的螺钉、销钉的直径大1mm，孔距与固定板上的相同。垫板的加工无特殊要求。材料为45钢，淬火43～48HRC。尺寸一般与固定板相同，尺寸为315mm×250mm，厚度为10mm。 2.8.12模柄选择

采用压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6、H7/h6。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。适用于各种中、小型冲模，生产中最常见。模柄材料通常采用Q235或A5钢，其支撑面应垂直于模柄的轴线（垂直度不应超过0.02:100）。如下图所示：

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2.8.13凸模固定板的设计

将凸模或凹模按一定相对位置压入固定后，作为一个整体安装在上模座或下模座上。模具中最常见的是凸模固定板，固定板分为圆形固定板和矩型固定板两种，主要用于固定小型的凸模和凹模。

凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉及销钉的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。固定板材料一般采用Q235或A3。凸模固定板的型孔位置应与凹模型孔位置一致，型孔尺寸与凸模成0.01mm的双边过盈，保证板平面与凸模的中心线有良好的垂直度，上下平面磨平，与凸模安装孔的轴线垂直，基准面的表面粗糙度为Ra=1.6μm～0.8μm，另一非基准面可适当降低要求。为保证安装固定牢靠，固定板要有足够厚度，设计中取凸模固定板厚度为32mm。外形尺寸与卸料板外形尺寸一致。螺钉销钉孔位置要与其他板件的一致。 2.8.14模座选择

模座一般分为上、下模座，其形状基本相似。上、下模座的作用是直接或间接地安装冲模的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接，传递压力。因此，必须十分重视上、下模座的强度和刚度。模座因强度不足会产生破坏；如果刚度不足，工作时会产生较大的弹性变形，导致模具的工作零件和导向零件迅速磨损，这是常见的却又往往不为人们所重视的现象。

在选用和设计时应注意如下几点：

(1）尽量选用标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模

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座的型式和规格。如果需要自行设计模座，则圆形模座的直径应比凹模板直径大30～70mm，矩形模座的长度应比凹模板长度大40～70mm，其宽度可以略大或等于凹模板的宽度。模座的厚度可参照标准模座确定，一般为凹模板厚度的1.0～1.5倍，以保证有足够的强度和刚度。对于大型非标准模座，还必须根据实际需要，按铸件工艺性要求和铸件结构设计规范进行设计。

(2）所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适应，并进行必要的校核。比如，下模座的最小轮廓尺寸，应比压力机工作台上漏料孔的尺寸每边至少要大40～50mm。

(3）模座材料一般选用HT200、HT250，也可选用Q235、Q255结构钢，对于大型精密模具的模座选用铸钢ZG35、ZG45。

(4）模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。 (5）上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在±0.02mm以下；模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。

(6）模座的上、下表面粗糙度为Ra1.6 ～0.8μm，在保证平行度的前提下，可允许降低为Ra3.2～1.6μm。 2.8.15螺钉、销钉的选用

螺钉用于固定零件，而销钉则起定位作用，螺钉要尽量在被固定件的外形轮廓附近均匀分布，销钉要尽量对角分布。螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准件选用即可。本设计中螺钉全部用内六角头螺钉，销钉全部为圆柱销钉。

上 模 座 6个内六角螺钉： GB 70-86 M20 2个圆柱销钉： 销 GB 119-86 A8 下 模 座 6个内六角螺钉： GB 70-86 M20 4个销钉： 销 GB 119-86 A8 2.8.16模架的选取

模架选用适用中等精度,中尺寸冲压件的对角导柱模架。 模架具体数据如下：

上模座： L/mm×B/mm×H/mm＝400×315×65

GB-T 2855.1-90 HT200

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下模座： L/mm×B/mm×H/mm = 400×315×70

GB-T 28552-90 HT200

导 柱1： d/mm×L/mm＝45×290

GB-T2861.1 材料20

导 套1： d/mm×L/mm×D/mm=45×150×58 GB-T2861.6 材料20 导 柱2： d/mm×L/mm＝45×290 GB-T2861.1 材料20 导 套2： d/mm×L/mm×D/mm=45×150×58 GB-T2861.6 材料20 2.8.17冲压设备的选择

选用开式双柱可倾式压力机（J23-63）,其部分参数如下： 公称压力： 1000KN 滑块行程： 160mm 行程次数： 40次/min 连杆调节长度： 80mm 最大装模高度： 450mm 装模高度调节量： 130mm 模柄孔尺寸直径×深度： φ70×80mm 垫板厚度： 130mm 垫板孔径： 250mm 电动机功率： 5.5KW

模具最终闭合高度为H=上模座厚度+上垫板厚度+凸模长度+凸凹模高度+下垫板厚度+下模座高度t=186mm

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第3章 弯曲模

图3-1 工 件 图

3.1冲压零件的工艺分析

本工件在前面冲孔落料的基础上，只需一尺弯曲即可成型，确定工艺方案为一次弯曲。弯曲部位直角。 3.2模具结构

工件在弯曲工程中极易滑动，必须采取定位措施，采用定位销来进行定位。

3.3必要的计算 3.3.1弯曲力的计算

1、U形自由弯曲力计算有公式 F自?0.7Kbt?br?t2 （3-1）

式中： F自-冲压行程结束时的自由弯曲力； K-安全系数，一般去K=1.3； b-弯曲件的宽度（mm）； t-弯曲材料的厚度（mm）； r-弯曲件的内弯曲半径（mm）； ?b-材料的强度极限（Mpa）。

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有零件图可知 b=180mm t=3mm r=2mm 查表可知 ?b=450Mpa 故 F?0.7Kbt?br?t2?0.7?1.3?180?9?3803?3?93.36KN

顶件力和卸料力FQ值可近似去自由弯曲力的30%—80%， 即FQ=（0.3—0.8）F自 取FQ=0.6×93.36=56.16KN 故弯曲L型件时，F总?(F自?F压)2?（93.36?56.16）/2?74.76KN

校正弯曲时的弯曲力有公式：

F校?Ap （3-2） 式中： F校----校正弯曲时的弯曲力（N）； A----校正部分的垂直投影面积（mm2）； p----单位面积上的校正力（Mpa）。 经计算得A=5583mm2 经查表得p=70Mpa

F校?Ap=390.83N

校正弯曲时，可忽略顶件力和卸料力，即F机?F校=390.83N 综上按自由弯曲力选择100KN的压力机。 3.3.2弹顶器的计算

弹顶器的作用是将弯曲后的工件顶出凹模。由于所需的顶出力很小，在正常弯曲过程中，弹顶器的力不宜过大，应当小于单边的弯曲力，否则弹顶器将压弯工件，使工件在直边部位出现变形。

选用橡胶聚氨酯弹性体。

有零件图可知14583.2mm2 t=3mm 查表可知： ??7.85?103kg/m3

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m?At??14583.2?10?6?3?10?3?7.85?10?0.343kg3

G?mg?0.343?10?3.43NF?G/0.3?34.3N此力很小，远小于单边弯曲力，故符合要求，选用40×100×90的橡胶。 3.3.3回弹量的确定

r/t=1<5时，弯曲半径的回弹值不大，因此只考虑角度的回弹。查表可

得???1.0'

3.3.4弯曲凸模的圆角半径

当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小（小于10）时，凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径（经查[1]中表可知材 为Q235的3mm的工件的最小相对弯曲半径为1.5）。 由于r/t=1<10，可r凸=3mm

3.3.5弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度

凹模圆角半径r凹不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑进时阻力增大，从而增加弯曲力，并使毛皮表面擦伤。

生产中，按材料的厚度决定凹模圆角半径：

t?2mm r凹?（3-6）t（2-3）t t=2-4mm r凹?t>4mm r凹?2t 由于材料t=3mm，r凹?(2?3)t 取r凹=2t=6mm

弯曲凹模深度L0要适当。若过小，则工件一端的自由部分较长，弯曲零件回弹大，不平直。若过大，则浪费模具材料，且需较大的压力机行程。

弯曲L形件时，若弯边高度不大，则凹模深度应大于零件高度。如果弯曲件边长较大，而对平直度要求不高时，可采用一部分工件弯曲之后不在凹模之内。

该工件弯曲边长不大，故采用凹模深度应大于零件高度。经查表?3?可得：L0=38mm

3.3.6弯曲凸模和凹模之间的间隙

对于L形弯曲件，凸模和凹模之间的间隙值对弯曲件回弹、表面质量和弯曲力均有很大的影响。间隙愈大，回弹增大，工件的误差愈大；间隙

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过小，会使零件边部壁厚减薄，降低凹模寿命。凸模和凹模单边间隙Z一般可按下式计算：

Z?tmax?ct?t+?+ct （3-3） 式中：Z-弯曲模凸模和凹模的单边间隙； t-材料厚度基本尺寸； ?-材料厚度的上偏差； c-间隙系数。

当工件精度要求较高时，其间隙值应适当减小，取Z=t。 经查表得：?=0.15

c=0.05

故计算的：Z=3.12

3.3.7弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算

弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算与工件尺寸的标注有关。一般原则?5?是：工件标注外形尺寸则模具以凹模为标准间，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。

当工件标注外形时，则： L凹?(L?14?)0Z214??凹

L凸?(L凸?)-?凸 （3-4）

0当工件标注内形时，则L凹?(L??)0Z2??凹：

L凸?(L凸?)-?凸 （3-5）

0式中： ?----弯曲件宽度的尺寸公差；

? 、?----凸模和凹模的制造偏差，一般按IT6/7级选用。

凸凹经查表得：?=3.12

?凸?凹 =-0.039 =+0.025

该工件采用标注外形：

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经计算得：L凹?(L?14?)0??凹?(51.43?14?1)0?0.025?51.180?0.025mm

L凸?(L凸?

3.4模具总体设计

3.4.1凹模结构设计 如图3-2所示：

Z2)-?凸?(51.18?03.122)?0.039?49.83?0.039mm00

图3-2 弯 曲 凹 模

3.4.2凸模结构设计

如图3-3所示：

图3-3 弯 曲 凸 模

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3.4.3凸模固定板的选择

凸模固定板的外形尺寸与凹模相同，厚度为凹模厚度的0.6-0.8倍，则凹模固定板厚度为 H?(0.6?0.8)H0

取取凸模固定板的厚度为10mm

3.4.4模柄选择

采用压入式模柄，它与模座孔采用过渡配合H7/m6、H7/h6。这种模柄可较好保证轴线与上模座的垂直度。适用于各种中、小型冲模，生产中最常见。

模柄材料通常采用Q235或A5钢，其支撑面应垂直于模柄的轴线（垂直度不应超过0.02:100）。如图3-5所示：

图3-5模柄

3.4.5模架的选取

模架选滑动中间导柱标准模架：

下模座： L/mm×B/mm×H/mm＝250×125×40 GB-T 385.2—62 HT200

上模座： L/mm×B/mm×H/mm＝250×125×45 GB-T 385.2—62 HT200 导 柱1：d/mm×L/mm＝28×150

GB-T 385.2—62

导 套1：d/mm×L/mm×D/mm=28×100×38

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GB-T 385.2—62 导 柱2：d/mm×L/mm＝28×150 GB-T 385.2—62

导 套2： d/mm×L/mm×D/mm=28×100×38 GB-T 385.2—62 3.4.6销钉的选用

螺钉用于固定零件，而销钉则起定位作用，螺钉要尽量在被固定件的外形轮廓附近均匀分布，销钉要尽量对角分布。螺钉和销钉都是标准件，设计模具时按标准件选用即可。本设计中螺钉全部用内六角头螺钉，销钉全部为圆柱销钉。

上 模 座 6个内六角螺钉： GB 70-86 M20 2个圆柱销钉： 销 GB 119-86 A8 下 模 座 6个内六角螺钉： GB 70-86 M20 4个销钉： 销 GB 119-86 A8

3.4.7压力机的选取

按校正弯曲计算的F校选取压力机

选用开式双柱可倾式压力机（J23-63）,其部分参数如下：

公称压力： 100KN 滑块行程： 70mm 行程次数： 135次/min 连杆调节长度： 80mm 最大装模高度： 180mm 装模高度调节量： 50mm

工作台尺寸前后×左右： 450mm×300mm 模柄孔尺寸直径×深度： φ30×50mm 机身可最大倾斜角： 30 o 垫板厚度： 50mm

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3.4.8装配图设计

如图3-6所示：

图3-6 弯 曲 装 配 图

第4章 模具制造技术要求

设计模具时，应根据模具零件的功能和固定方式及配合要求的不同，合理选用其公差配合、形位公差及表面粗糙度。否则，将不仅直接影响模具的正常工作和冲压件的质量，而且也影响模具的使用寿命和制造成本。

4.1表面粗糙度及标准?2?

为了较少金属流经模腔的阻力，降低摩擦和避免发生粘滞现象，模具表面必须非常光洁，并应对整个模腔进行仔细研究。

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表4-1 模具零件粗糙度

粗糙度 使用范围 配合面 1.抛光的成形面及表面 2.精密配合的滑动面 1.凸模 2.凹模 零件部件 凸模成形端部，工作面圆角，导柱导套滑动面 工作表面，行腔表面、圆角，高精密导柱和导套的压入面 凹模夹持固定，尾部端面和非工作不1.零件的固定和支撑表面 分；凹模的外表面和上下表面；垫板和垫块平面；凹模支承的断面及外表面 顶料杆与凹模；环形顶出器与凸模和Ra0.8 2.工作部分滑动表面 凹模一般精度的导柱、导套的滑动表面 3. 密合表面 4. 导向表面 5. 过盈配合和过度配合的紧固表面 Ra1.6

4.2加工精度 4.2.1尺寸偏差

1、凸、凹模有效部位工作尺寸的极限偏差，按?3?规定的IT7级，孔尺寸为H7，轴尺寸为h7，长度尺寸为js7。

2、模具中配合部位的尺寸，采取基孔制。工作及导向部分，采用七级精度的第一种间隙配合H7/h6；滑动部分H9/h8；紧固部分H7/m6。

3、安装尺寸应与机器尺寸规格相吻合，除模柄按H7m6与压力机滑块的模柄孔配合外，其余轮廓尺寸的极限偏差，按?3?规定的IT14。

4、模具零件未注明公差要求的自由尺寸的极限配合，按GB1804-79

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Ra0.2 Ra0.4 横向分割凹模的接触面 凸凹模自身导向的滑动面 凸模与固定套，组合凹模的压配合面 模柄表面、销孔、顶杆、打料杆的滑动面，模板，模低平面 一般配合部位非配合的滑动表面支承面

5、未注铸造圆角为R2～R5。 4.2.2形位公差?3? 序号 配合零件名称 1 导柱、导套分别与模板 导柱与导套 导板与凸模 压入式模柄与上配合要求 序号 配合零件名称 H7/r6 H7/h6 H6/h5 H7/h6 H7/m6 7 固定挡料销与凹模 活动挡料销与卸料板 初始挡料销与导料 配合要求 H7/h6 H7/h6 H9/h8 H9/h9 H9/f8 2 3 4 8 9 10 侧压板与导料板（导H8/f9 形位公差应用符号标注在图形上，也可在技术要求中用文字说明。 1、凸模，凹模，顶料杆和环形卸料器等工作零件，标注同轴度、垂直度和平行度要求。

2、非圆形轴对称工作零件，标注对称度要求。 3、导柱、导套标注圆柱度、直线度和圆跳动度等。

4、模板和模座平面，垫块和垫板平面，支承平面，标注平行度要求。 5、模板和模座上的导套和导柱孔，标注同轴度和垂直度要求。 4.2.3配合要求

模具零件的公差配合分为过盈配合、过渡配合及间隙配合三种。过盈配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动且又不经常拆装的零件，如导柱、导套与模板的配合；过渡配合用于模具工作时其零件之间没有相对运动但需要经常拆装的零件，如压入式凸模与固定板的配合；间隙配合用于模具工作时需要相对运动的零件，如导柱与导套之间的配合等。

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模板

心得体会

尺） 本次毕业设计是针对“风机板支架”进行设计的。通过查阅大量资料，并对工件进行综合的工艺分析后，确定了工艺路线，各种工艺参数，以及生产设备的选用，从而着手整套模具的设计。

该套冲压模，本人在选用设计方案时，选用了一套落料冲孔复合模和单工序弯曲模这一方案，经过工艺分析进行比较，且这种方案比较简单，便于加工，而且工作效率比较高，能够在一套模生产过程中同时完成冲孔与落料的加工，在另外一套模具上完成工件的弯曲，工件精度能够得到保证，理论上能够得到较好的制品。

在整个设计过程中，本人综合比较了其他各种设计图样，并对自己所设计的模具图进行了反复的完善，对相关零件的强度也进行了校核，表明各零件能达到设计要求。但是由于设计经验和能力有限，在分析和设计过程中可能会存在一些不严密或疏漏的地方，如冲压模中的凸模固定板,挡料装置以及橡胶的选用上不够合理，挡料销钉位置定位不够准确，保护措施不够完善等等，很多问题需要完善。

由于设计经验和能力有限，在分析和设计过程中可能会存在一些不严密或疏漏的地方，为此，敬请评阅老师给予批评指正，以便在今后的学习工作中改进。在这次设计过程中，当然还有许多不足之处和有待需进一步研究解决问题。总之今后需要不断的进行钻研和学习，提高自己的专业能力

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参考文献

[1] 《冲模设计手册》编写组编著. 冲模设计手册[M]. 北京：机械工业出版社.1999.6：P59-260

[2] 张如华 赵向阳主编.冲压成形工艺及模具设计.北京：清华大学出版社.2007

[3]张如华 宋志国主编.冷冲压及模具设计图册.北京：清华大学出社.2008 [4] 宛 强主编.冲压模具设计及实例精解.北京：化学工业出版社.2000 [5] 翁其金 徐新成主编.冲压工艺及冲模设计：机械工业出版社.1999

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参考文献

[1] 《冲模设计手册》编写组编著. 冲模设计手册[M]. 北京：机械工业出版社.1999.6：P59-260

[2] 张如华 赵向阳主编.冲压成形工艺及模具设计.北京：清华大学出版社.2007

[3]张如华 宋志国主编.冷冲压及模具设计图册.北京：清华大学出社.2008 [4] 宛 强主编.冲压模具设计及实例精解.北京：化学工业出版社.2000 [5] 翁其金 徐新成主编.冲压工艺及冲模设计：机械工业出版社.1999

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