计算机主板支架的冲压工艺及模具设计论文-本科论文.doc

济南大学毕业设计1 前言1.1 冲压模具的工业背景冲压成形是一种先进的金属加工方法，也是一种十分重要的加工方法，模具是冲压成形中重要的装备。将冲压成形与切削加工比较，发现其生产效率高，材料利用率高等优点，并且这种加工方法十分适合于大批量生产1。近年来，冲压模具行业在工业领域有较大的发展，它无论在数量上还是在质量上都有了较大的突破。在我国冲压模具行业的发展也越来越受到重视，国家给予了大量的资金用于研究冲压模具，现在我国的模具行业也有了很大的进步，并且得到了广泛的应用，例如在汽车、航空、家用电器、仪器仪表等领域。许多工业较发达国家不仅对模具的制造技术很重视，而且对模具的CAE技术也非常重视，这些发达国家在早期就对该技术进行了大量的研究，同时也取得了较大的进展。国内在冲压成形模拟分析方面起步比较晚，所做的研究也远远不够。随着经济的发展，技术的提高，以及CAM技术的广泛应用，国内模具行业对模具CAE的需求也越来越迫切1。也正是因为它有很大的开发前景，所以这几年该行业吸引了国内众多学者来研究。我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺以及设备等方面都有一定差距2。另外，国内的冲压模具在工艺分析计算方面也与国外有一定的差距。国外有相当一部分模具企业对零件进行计算机模拟试验，他们采用的方法正是有限变形的弹塑性有限元法，通过分析零件的应力应变关系，从而预测某一工艺方案的可行性和可能会产生的问题，分析出的结果会显示在图形终端上，这样有助于设计人员进行选择和修改。这种方法如果被广泛应用，不仅可以节省昂贵的模具试制费用，缩短产品试制周期，而且可以建立符合生产实际的先进设计方法。1.2 研究冲压模具的意义 近年来，模具行业的发展越来越受到人们的重视，因为人们认识到模具产业有很强的带动作用。随着国门的敞开，与国际接轨的脚步不断加快，巨大的市场需求推动模具工业的更快的发展，冲压生产以其生产率高，材料利用率高，生产的制件精度高，复杂程度高，一致性高等一系列优点，在批量生产中得到了广泛的应用。模具的带动作用很大，它可以称的上是效益的放大器，因为模具是提供制品产业的，所以可以使相关工业得到较大的效益2。模具的发展不仅是自己行业的发展，而且还支持了全国相关行业的发展。本次设计是有关钣金件的冲压，通过查阅资料以及分析研究，对冲压成形有了更深的认识，更认识到研究冲压工艺及模具设计是很有意义的。2 工艺方案制定2.1 零件工艺性分析 已知计算机主板支架的零件图如图2.1所示，此工件的生产采用大批量，其材料为08F，板厚为1mm.图2.1 计算机主板支架零件图上图为计算机主板支架零件图，其主要作用是起支撑的作用。从图中可知零件底面有圆孔和腰圆孔，周边分别向内外侧折弯90°角，没有尖角、凹陷或其他形状突变，该零件属于典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求，壁部圆角半径r=1mm,相对圆角半径r/t为1，大于其最小弯曲半径值0.8mm，因此该零件可以弯曲成形。底面上的孔有孔距要求，但孔径无公差配合要求。通过前面的工艺分析，该零件的尺寸精度要求不高，制造该零件的主要问题是轮廓成形，又因为它的加工属于大批量生产，所以采用冲压加工方法生产。我们还可以看出该零件的冲压工艺应该包含落料、冲孔和弯曲工序。2.2 毛坯尺寸的计算通过以上分析可知，该零件的毛坯是按弯曲计算，查资料可知弯曲角为90°的毛坯展开长度可按下式计算： （2.1）式中 ;弯曲件上第处弯曲处的弯曲半径，此处=90°。根据图2.1所示，得到弯曲的半径为1mm,以及查实用冲压模具设计手册表5得，中性层位移系数x=0.32。所以弯曲件的展开尺寸为长：L=7+11+104+11+7+/2(1+0.32)×4=148.2896(mm)宽：L=13+28+13+×1.32=58.1448(mm)考虑弯曲时板料纤维的伸长，取长L=148mm,宽L=58mm。以及根据计算机辅助绘图工具中的钣金命令展开得到的数值与其相近，所以得到毛坯尺寸如图2.2所示。 图2.2 弯曲毛坯展开图2.3 制定工艺方案经过上面的工艺分析及其零件毛坯展开尺寸的计算得到如图2.2所示的尺寸关系。进一步分析得到冲压该零件，需要的基本工序有：（a）落料；（b）冲底部7孔两个；（c）冲底部一个腰圆孔；（d）首次弯曲；（e）二次弯曲；根据以上这些工序，可以作出以下几种组合方案。方案一：（a）落料。（b）首次弯曲成形。（c）二次弯曲成形。（d）冲底部两个7孔和一个腰圆孔。方案二：（a）落料。（b）冲底部两个7孔和一个腰圆孔。（c）首次弯曲成形（d）二次弯曲成形方案三：（a）落料和冲零件上两个圆孔和一个腰圆孔。 （b）首次弯曲成形。 （c）二次弯曲成形。方案四：（a）落料和冲零件上两个圆孔和一个腰圆孔。 （b）弯曲成形。对以上三种方案进行比较，可以看出：方案一，全部冲孔工序放在弯曲成形后进行，可以保证零件的各孔距尺寸，还能提高精度。但是成形后冲孔，模具结构比较复杂，刃磨和修理也比较困难，送料和取料操作也不方便。方案二，从生产效率方面考虑，将落料和冲孔工序在两套模具上冲压，生产率降低。从模具结构和寿命方面考虑，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构采用的是单工序模，所以比较简单，操作也比较方便。但是生产效率低，难以满足该制件的批量生产要求。方案三，落料和冲孔采用复合模组合冲压，这样能节省制造成本，且生产效率高。与方案二的单工序模比较，尽管模具结构复杂，但由于制件的几何形状对称，模具制造并不困难。且能满足该制件的批量生产要求。方案四，采用两套复合模完成该零件的制造，可以提高生产率，但是模具结构复杂，并且当制件高度大于材料厚度的810倍时，不宜采用一次弯曲成形。通过上面的方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案三是比较合理的。且该方案的工序图如下：（1） 第一步工序，落料冲孔，工件如图2.3图2.3 落料冲孔工件图（2） 第二步工序，一次弯曲，工件如图2.3-2图2.4 首次弯曲工件图（3）第三步工序，二次弯曲，工件图如图2.3-3图2.5 二次弯曲工件图2.4 确定样方式和计算树料利用率排样为了便于手工送料，采用单排冲压。下面为两种方式的排样图，见图2.4a，b。查搭边值表2，确定搭边值，当t=1mm时，延边搭边值为3mm，工件搭边值为2mm。一个进距的材料利用率 （2.1）其中 A冲裁件的面积；n一个进距内冲裁件的数目；b条料宽度；h进距；根据图2.4a，b所示计算出两种排样方式的材料利用率分别为73.7和75.3.因此可选用第二种排样方式。（a）材料利用率73.7（b）材料利用率75.3 图2.6 板件的排样方式3 落料冲孔复合模具设计3.1 计算冲压力和选择冲压设备3.1.1 冲压力的计算（1）落料冲裁力的计算平刃口模具冲裁时，落料力按下式计算： （3.1）又因为式中 K系数；选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能因素，实际冲裁力可能增大，因此取K=1.31；落料件周长；mm；t 材料厚度；mm； 材料抗剪强度； 材料抗拉强度；将板件毛坯的周长L=2×148+2×58=412（mm），厚度t=1mm以及查材料性能手册08F钢材料的抗剪强度=260代入上式，得 （2）冲孔冲裁力的计算冲孔力还是按上面所提的公式（3.1）来计算：a.冲压两个7孔 b.腰圆孔冲孔力 （3）推件力的计算 推件力的计算公式如下： （3.2） 其中 K推料系数，查推件力系数表知K=0.05；n同时卡在凹模洞孔内的件数，n=,凹模直壁刃口高度，为料厚；这里取n=5；所以,F0.05×17569.24×5=4392.31(N)（4）卸料力的计算 卸料力的计算公式如下： （3.3）其中 F卸料力；卸料系数，查卸料力系数表知=0.040.05，这里取=0.04。所以，F0.04×139256=5570.24（N）（5）顶件力的计算 顶件力的计算公式如下： F=K( F+F) （3.4）其中 K顶件系数，查顶件系数表知K= 0.06所以，F=0.06×(17569.24+139256)=10168.24（N）（6）总压力的计算F= F+ F+ F+ F= F+F+ F+ F+F=193083.064（N）3.1.2 冲压设备选用压力机的吨位应当大于或等于冲裁时的总力1FF 由于F=193083.064N，所以选择的压力机公称压力只要大于或等于193083.064N就可以，但是在实际生产中，为了防止设备的超载，可按F（1.61.8）F，来计算压力机公称压力。且该零件尺寸较小，无需考虑台面尺寸，只需按照公称压力选择。考虑工厂实际情况，选用公称压力为250KN的开式压力机。其主要技术参数为：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm闭合高度调节量：55mm工作台尺寸：370mm×560mm模柄孔尺寸：40×603.1.3 压力中心的计算设计时，模具压力中心应与压力机滑块中心保持一致，如果不一致，冲压时会产生偏载，从而导致模具和压力机滑块以及导轨极具磨损，这样就会降低压力机和模具的使用寿命1。故此落料冲孔模设计时必须确定模具压力中心。从冲压零件图可以知道，该冲裁零件为简单零件，且为对称零件，所以该压力中心与其重心重合。3.2 模具刃口尺寸的计算模具刃口尺寸精度是决定冲裁件尺寸精度的重要因素，计算出合理的模具间隙也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。计算模具刃口尺寸以及选择制造公差时需要考虑的原则1有：a.落料制件的设计尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。所以在落料模的设计时，以凹模尺寸为基准，间隙在凸模上取；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙在凹模上取。b.设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸的较小尺寸；设计凸模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。c.设计新模具时，凸凹模间隙应取最小合理间隙值。d.确定凹、凸模制造公差时，需要考虑制件的精度要求。由于该零件没有精度要求且根据零件厚度为1mm，所以该模具的制造精度按照9级精度来制造。模具凹凸模刃口部分尺寸计算可以分为两类：一种是凸模与凹模分开加工，另一种是凸模和凹模配合加工。该零件落料冲孔后的零件图如图2.3所示因为零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14级精度来处理，且工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差2。也就是：落料件公差为零，只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正公差。依据基本公差表得到，,。由于该零件形状较复杂，所以落料部分采用凸模与凹模配合加工，冲孔部分采用凸模与凹模分开加工。以上尺寸中属于A类尺寸的有：A1、A2、A3、B1、B2、B3 。（1）落料部分的凸凹模刃口尺寸计算根据零件基本尺寸及其板料厚度查表2-72得到x=0.5由公式 (3.5)计算得到凹模刃口尺寸：=mm=mm=mm=mm=mm=mm该零件落料凸模各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值=0.100.15mm。（2）冲孔部分的凸凹模刃口尺寸计算根据零件材料和零件厚度查表2-42得到=0.15mm，=0.10mm，mm，mm，则。根据零件基本尺寸及其板料厚度查表2-72得到x=0.5。所以，同理可以得出冲裁腰圆孔的冲孔凸凹模刃口尺寸长度方向分别为，；宽度方向分别为，。3.3 落料冲孔模具主要零件的设计3.3.1 工作零件（1）凸模查表选择台肩型凸模，通过自身的台肩与固定板采用过渡配合，固定板用螺钉、销钉与上模座连接在一起。凸模的尺寸根据刃口尺寸、固定板厚度，卸料板厚度以及安装要求来确定.凸模强度计算凸模长度确定后，一般不需要作强度计算，但是对于细长的凸模，为了防止纵向失稳和折断，需要进行凸模承压能力和抗弯能力校核。对凸模承压能力校核时，应使凸模最小断面的压应力小于或等于凸模材料的许用压应力，即。对于圆形冲裁凸模应该大于等于（mm）；对于非圆形件冲裁凸模，（mm2）。以上所述各式中，为凸模最小直径（mm）；t为材料厚度（mm）；为材料抗剪强度（MPa）；F为冲裁力（N）；为凸模材料的许用应力（MPa）。（a）计算凸模最小直径选取卸料板与凸模的双面间隙为0.2mm。根据公式凸模的最小直径d应满足=5.2×1×270/1000=1.4（mm）。通过比较可知，凸模直径7mm远大于1.4mm,所以凸模的强度足够。（b）凸模最大自由长度校核根据公式得到，凸模的许可最大长度L应满足L270d/=270×51.55/=158.46(mm)所以冲模的长度只要小于158.46mm,就符合要求。（2）凹模该模具中凹模采用的是整体式结构，通过螺钉和销钉与模座固定，落料凹模刃口部分采用的的是垂直刃口，冲孔刃口结构形式选用直筒形刃口见下图3.1，刃口高度为5mm。选用直筒形刃口凹模是因为刃口的强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变，每次冲压后，废料留在凹模内，然后通过下模座落入废料箱里。这种刃口形状在复合模中广泛采用。图3.1 直筒形刃口凹模外形和尺寸的确定：冲压时，由于凹模受力状态比较复杂，所以凹模的尺寸按经验公式来计算3。具体凹模高度和壁厚尺寸常用下面的经验公式确定：凹模高度h=Kb(但h不应小于8mm),凹模壁厚c=（1.52）h。式中 b凹模孔的最大宽度（mm）；这里落料凹模b=147.5mm； c凹模壁厚，系指刃口至外形边缘的距离（mm）； K系数，K=0.2；根据以上公式计算得出凹模高度h=147.5×0.2=29.5(mm),凹模壁厚c=(1.52)×29.5=(44.2559)（mm），结合实际取凹模高度为30mm,凹模壁厚为55mm.3.3.2 定位零件为了使毛坯或半成品在模具上能够正确定位，模具中一般都有定位零件的设置。根据模具结构型式、毛坯尺寸和毛坯形状，这套模具选择的定位零件是台肩式的定位钉。在送料的时候，模具上有安装导料销，这样可以保证毛坯或半成品能够正确的送入模具中合适的位置。3.3.3 卸料零件卸料板，顶件板和推件板在模具中是很常见且必不可少的零件，在模具中卸料零件的作用就是把废料或者零件顶出3，其中卸料板有固定卸料板和弹性卸料板两种。因为弹性卸料板受弹簧和橡皮等零件的限制，卸料力较小，主要用于板厚小于1.5mm以下薄件的卸料工件，这套模具设计的是倒装式落料冲孔复合模具，且加工零件的厚度为1mm，所以这套模具中选用的卸料零件是弹性卸料板。对于中小件卸料一般取510mm2,考虑模具的总体结构之后，选择卸料板厚度为14mm。3.3.4 卸料弹簧的设计（1）预选弹簧根据公式，F= （3.6）其中 F总卸料力 n 弹簧个数 F弹簧所承受的负荷已知总卸料力F=5570.24N，设弹簧个数为6个,则每个弹簧装于模具后的预压力F =918.37（N）取凸、凹模的刃模量为5mm,则弹簧工作时和凸、凹模刃模后的压缩量为。根据弹簧预压力和需要压缩量，可预选弹簧是D=42mm，钢丝直径d=6mm，节距t=11.5mm,最大压力F=1700N，每圈许可压缩量f=4mm。（2）弹簧压力和总压缩量的校核 取弹簧的自由长度=60mm,那么弹簧许可的总压缩量可以按下面的公式计算得到20.86mm。根据螺旋弹簧压缩时的线性关系知2，压缩量为20.86mm的最大压力F=1180N；则预压力为928.37N时的预压量mm。因此，螺旋弹簧所需的最大压缩量mm，小于所选弹簧许可的压缩量20.86mm,所以预选的螺旋弹簧可以满足要求，能保证模具的正常工作。3.3.5 导向零件的设计模具导向有导板、导柱和导套等几种方式，这里选用的导向零件是最长见的导柱导套，导柱导套都是圆柱形，加工方便，容易装配，是应用最广泛的导向装置，导柱导套根据模座选择标准件，选择导套为A型，导柱也为A型。根据冲压工序性质、冲压件精度以及模具寿命等要求，导柱导套的精度配合为。导柱导套一般为间隙配合，要求配合表面坚硬和耐磨，且有一定的强韧性，所以选用材料为20号钢，并且表面经过渗碳淬火处理，硬度为HRC5862，渗碳层深度0.81.2mm。3.3.6 固定零件的设计模具固定零件有固定板、上下模板、垫板、模柄、螺钉和销钉等。然而有好多的固定零件已经标准化，这里只对该复合模具设计的一些固定零件进行说明。（1）凸模固定板凸凹模具固定板主要用于小型凸模、凹模等工作零件的固定。所设计的凸模固定板的外形与凹模轮廓尺寸基本上是一致的，厚度一般取（0.60.8）3，此模具中凸模固定板取20mm,且材料为45号钢。（2）垫板为了避免过大的冲压力在上、下模板上压出凹坑，影响模具正常工作，所以冲压模具中一般都会垫板，它的主要作用就是是承受凸模压力或凹模压力3。垫板厚度一般取310mm，在此模具中垫板的厚度选取为6mm，材料选取为45号钢。（3）上下模座的设计此落料冲孔模座选用后侧导柱模座。根据落料凹模的基本尺寸选定个上模座的基本尺寸为315×200×50mm，下模座的基本尺寸为315×200×65mm，上面所提的导柱导套的选取就是根据上下模座的基本尺寸选取的。（4）模柄根据压力机以及模具结构选用的模柄是凸缘模柄。其中，为了是零件能顺利顶出，在此模具中设置了打杆，所以选用的模柄是B型，且其基本尺寸为×79。固定方式仍然采用螺钉固定，当然它可以按模具标准选用。3.3.7 模具闭合高度的确定模具在最后工作位置时，上下模板之间的距离称为模具的闭合高度2，因此在设计模具时，为使模具正常工作，模具闭合高度必须与压力机闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小高度之间，一般可按如下关系确定，即(H5)H(H+10) （3-7）根据模具图上各零件外形尺寸的确定，可以得出此模具闭模高度为248mm。因为=270mm, =215mm,所以5=265mm248mm+10=225mm。故此模具闭合高度符合要求。3.4 落料冲孔模具总图该模具主要由弹性卸料装置、落料凹模、冲孔凸模、凸凹模、垫板、固定板、刚性卸料装置以及螺钉等组成。具体结构见图3.2。图3.2 落料冲孔二维模具结构总图图3.3 落料冲孔三维模具结构总图4 首次弯曲成形模具设计 此工序采用简单模结构，采用简单模有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也比较方便。4.1 弯曲件工艺计算4.1.1 弯曲力计算和设备选择拟定板料弯曲加工工艺和选择冲压设备的重要依据之一是弯曲力的大小，所以在设计弯曲模具时必须先进行弯曲力的计算3。都知道板料与其他的材料相似，在弯曲时，开始是弹性弯曲，其后是变形区内外层纤维首先进入塑性状态，然后逐渐向板的中心扩展进行自由弯曲。（1）自由弯曲力的计算通过分析看出，自由弯曲力数值和许多因素有关，但主要与毛坯尺寸、板料机械性能、凹模支点间距因素有关，除此之外还和弯曲形式与模具结构等因素有关。此模具对零件进行的是弯曲角度为90°的U形弯曲。所以该零件的最大自由弯曲力按下面的公式计算： (4.1)式中 最大自由弯曲力，为N； 材料抗拉强度，为； 安全系数，一般取=1.3； 弯曲件宽度，为mm。将弯曲件宽度=148mm，r=1mm，= 350MPa，代入公式得到该零件的最大自由弯曲力=23569(N）（2）矫正弯曲力计算板料经过自由弯曲阶段后，板料与凸、凹模表面全面接触，随着凸模的下行，弯曲力越来越大，从而产生校正弯曲力，对板料弯曲进行校正有助于减少回跳，从而提高弯曲质量。矫正弯曲力可按下式近似计算 （4.2）式中 校正弯曲力，为N； A 弯曲件校正部分的投影面积，为； 单位校正力，查表15得=40MPa。将弯曲件校正部分的投影面积A=134×23+130×5+104×30=6852()，P=40MPa,代入上式可以得出=274080（N）。 顶件力和压料力对于设有顶件装置和压料装置的弯曲模具，其顶件力和弯曲力可以近似取自由弯曲力的30804。所以， （4.3）若取系数为0.6，则=14141.4（N）（3）选择压力设备通过分析弯曲工艺可知，板料弯曲时，校正弯曲力与自由弯曲力、压料力不是同时发生的，且校正力比自由弯曲力和压料力大的多。而对于有弹性顶件装置的模具来说，应该按照下式来选择冲压设备。 （4.4）所以所选压力机的压力只要大于或等于45252.48N就可以，但从实际考虑选择压力机时应大于或等于，故此模具中选择的压力机为JC23-10，其主要参数为：公称压力：100KN滑块行程：45mm最大闭合高度：180mm闭合高度调节量：35mm工作台尺寸：240mm×370mm模柄孔尺寸：30X554.1.2 最小弯曲半径的确定弯曲半径较小时，在弯曲变形区内，板料的厚度有变薄现象，如果弯曲半径太小，板料的外表面将超过材料的最大许可变形程度从而发生裂纹。因此，为了防止外层纤维拉裂和保证弯曲质量，相对弯曲半径应有一定的限制4。所以，弯曲半径应尽可能的大些，根据零件材料查表可以知道最小相对弯曲半径为0.8mm，根据已知条件t=1mm，所以该零件的最小弯曲半径为0.8mm。4.1.3 弯曲回弹的计算弯曲与任何一种塑性变形一样，在外力作用下毛坯产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当卸载以后，总变形中的弹性变形有部位恢复，从而引起工件的回弹。自由弯曲的回弹的计算通常用于10的情况下，而在小半径5自由弯曲时，由于变形程度大，回弹后仅弯曲中心角发生了变化，而弯曲圆角半径的变化是很小的，所以可不予考虑4。对于U形件的弯曲，回弹角还与凸模和凹模的间隙成正比，回弹角数值可以查模具设计手册得到=。在生产中可以采用各种技术措施来减小或补偿由于回弹所产生的误差，来提高弯曲件的精度。对于U形弯曲，可以采用负间隙弯曲，使凸、凹模之间的单边间隙比材料厚度的基本尺寸小35，弯曲过程中材料有挤薄作用，从而减小回弹角5。4.2 弯曲模工作部分尺寸的计算4.2.1 凸、凹模的圆角半径（1）凸模圆角半径 当较小时，凸模圆角半径即等于弯曲件的内弯半径r，但是不应小于弯曲件材料许可的最小圆角半径=0.8mm，即所以本弯曲凸模的圆角半径=1mm。（2）凹模圆角半径 为了避免材料表面擦伤，甚至出现压痕，凹模圆角半径不能过小。还有就是凹模两边的圆角半径应该一致，以免在弯曲时毛坯发生偏移。在实际生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度t选取，该弯曲件的厚度t=1mm，根据资料所述，当t2mm时，=，取系数为4，所以该弯曲模具的凹模圆角=4mm。4.2.2 凸、凹模间隙对于U形件弯曲，需要合理的选择凸、凹模间隙。如果间隙过大，则零件产生回弹大，弯曲件的尺寸和形状也不易保证；间隙过小，会使工件边部壁厚减薄，以及降低模具寿命。在生产实践中凸、凹模的间隙通常按照材料机械性能和材料厚度选取。对于钢板，C=（1.051.15）t5。此次设计中取系数为1.1，又因为t=1mm所以得到凸凹模间隙C=1.1×1=1.1（mm）。4.2.3 凹模深度弯曲凹模深度的设计要适当。如果太小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，影响零件质量。如果太大，则不经济，浪费模具材料。 弯曲U形件时，弯曲高度不大的侯时，凹模深度应大于工件高度，工件高度为10mm，再加上查表所得m=3mm，以及凹模圆角半径4mm，所以取凹模的深度为17mm。4.2.4 凸、凹模工作部分的尺寸计算如图2.4所示，零件的外形尺寸标注在外面，所以应该以凹模为基准先确定凹模尺寸。确定凹模尺寸时还应根据偏差的标注来选择计算。a. 当工件为双向偏差时，凹模尺寸为： （4.5） b. 当工件为单向偏差时，凹模尺寸为： （4.6）根据单双向偏差的标注，该模具的凹模尺寸按照公式(4.6)计算，查制造公差表2-62得=0.02mm，=0.02，=1mm，将查得的数值代入公式得到凹模的尺寸是。相应的凸模尺寸按照下面公式计算： (4.7)将所查数值代入公式得到凸模尺寸为。4.3 弯曲模主要零件部分的设计4.3.1 凸模的尺寸凸模的高度尺寸根据凹模的深度，以及压力机的闭合高度来选择，此模具中选择的凸模高度为50mm。凸模的宽度和长度根据刃口尺寸来定，此模具中与刃口尺寸相同。凸模的固定是用螺钉和销钉直接与上模板固定。4.3.2 凹模的尺寸 根据凹模的深度为17mm，所以选择凹模的厚度为40mm，凹模的长度等于凹模的刃口尺寸，凹模宽度根据弯曲件弯曲部分的宽度而定，这套模具中凹模的宽度为50mm。凹模的固定方式也是通过螺钉和销钉直接与下模板固定。螺钉和销钉查标准手册选择。4.3.3 顶件板弯曲后零件需要用弹性或非弹性推件将零件推出，所以该模具中需要设计顶件板，顶件板的厚度由冲压件尺寸和推件力来确定6，该冲压件厚度为1mm,属于中小形零件，所以该模具中顶件板厚度选取的是20mm。4.3.4 橡胶零件（1）初选橡皮选用橡胶板卸料或顶件时，与弹簧选用方法相似，也应根据卸料力和要求的压缩量校核橡胶板的工作压力和许可的压缩量6。由上面计算可以知道该零件需要的顶件力是，初步选择的螺钉杆直径是12mm，所以选择的橡胶内径为d=14mm。 根据下式： （4.8）式中 F单个橡皮需提供的卸料力； d橡皮的内径； P与橡皮压缩量有关的单位压力，一般取23MPa。将d=14mm，F=14141.1N，P=3MPa代入公式中得出橡皮的外径D=78.6mm，在此模具中取D=80mm。（2）橡胶板压缩量和厚度的确定橡胶板压缩量不能过大，否则会影响其压力和寿命，需要的压缩量大于或等于20mm，设它的许可压缩量为=30mm,根据公式可以算出橡胶板的厚度为 =120mm。（3）校核橡胶板许可的压缩量大于模具需要的压缩量，且橡胶板的厚度与外径的比值在0.5到1.5之间，所以橡胶板可以正常工作。4.3.5 上、下模座的选择该模具选用后侧导柱窄形模座，根据弯曲凹模周界尺寸选择的下模座是250×80×50mm，选择的上模座是250×80×45mm。模具中的导柱导套根据上下模座以及压力机闭合高度按标准选择。4.3.6 压力机闭合高度根据模具图上各个零件的外形尺寸确定，可以知道该模具闭合高度为157mm,通常情况下，模具的闭合高度应该满足下面的式子。(H5)H(H+10) （4.9）式中 压力机的最小闭合高度； 压力机的最大闭合高度； 弯曲模具的闭合高度。所选压力机的最大闭合高度等于180mm,最小闭合高度等于145mm。所以模具的闭合高度在这个范围内。 4.3.7 模具材料的选择根据模具的工作特性，受力情况、零件材料、零件精度等选择模具的材料。（1）弯曲凸、凹模均采用9Mn2V；（2）顶件板采用45号钢；（3）导柱、导套采用20号钢；（4）上、下模座采用HT20-40。以上才材料有部分需要热处理。4.4 弯曲模结构总图图4.1 首次弯曲成形模具结构图5 二次弯曲成形模具设计此工序采用简单模结构，经过此次弯曲之后的零件图如图2.5所示，从图上可以看出此次弯曲是对四面同时弯曲，分析可知弯曲结构比较简单，且属于U形弯曲。5.1 弯曲件工艺计算5.1.1 弯曲件展开尺寸的计算 通过上面的工艺分析可知道，此次弯曲成形的零件的毛坯尺寸与首次弯曲成形后的零件尺寸是一致的。如图2.4所示。5.1.2 弯曲力计算和设备选择（1）自由弯曲力的计算根据公式 （5.1）式中 最大自由弯曲力，为N； 材料抗拉强度，为； 安全系数，一般取=1.3； 弯曲件宽度，为mm；将材料的抗拉强度=350MPa，弯曲件宽度b=134mm，代入公式可以得出其自由弯曲力=21339.5N。（2）校正弯曲力计算板料经自由弯曲阶段后，开始与凸、凹模表面全面接触，随着凸模继续下行，弯曲力急剧增大。矫正弯曲力有助于减少回跳，提高弯曲质量。矫正弯曲力可按下式近似计算： （5.2）式中 校正弯曲力，为N； A 弯曲件校正部分的投影面积，为； 单位校正力，查表得=40MPa。将弯曲件校正部分的投影面积A=124×34=4216，以及P=40MPa，代入公式中得到=168640N。 顶件力和压件力对于设有顶件装置和压料装置的弯曲模具，其顶件力和弯曲力可以近似取自由弯曲力的30806。所以取系数为0.6，则计算得到顶件力=12803.7N。（3）选择压力设备选择冲压设备时，除考虑弯曲模尺寸，模具高度、模具结构和动作配合以外，还应该考虑弯曲力大小。选用的原则是： （5.3）式中 选用的压力机吨位； 自由弯曲力； 有压料板或者推件装置的压力。因为，所以只要所选的压力机的公称压力大于34142N就可以，但从实际角度出发选择压力机时压力机的功称压力应大于或等于，即61.455N，故此选择的压力机为型号为J23-6.3。公称压力：63KN滑块行程：35mm最大闭合高度：150mm闭合高度调节量：35mm工作台尺寸：200mm×310mm模柄孔尺寸：30×555.1.3 弯曲回弹的计算零件在压弯过程中发生的变形并不完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形，所以当弯曲成形后，会有回弹的现象6。由于影响回弹数值的因素很多，而各因素往往又互相影响，故难以进行精确的计算或分析。对于U形件的弯曲，回弹角还与凸模和凹模的间隙成正比，回弹角数值可以查弯曲模具设计手册得到=。弯曲加工必然发生回弹现象，对于U形件，可以通过调整弯曲模具的凸、凹模间隙来调整回弹角。5.1.4 最小弯曲半径的计算 相对弯曲半径越小，弯曲时的切向变形程度越大。当相对弯曲半径小到一定值后，则板料可能产生裂纹。因为影响最小弯曲半径的因素很多，所以最小弯曲半径的数值一般用试验方法确定6。不同的金属材料在不同状态下最小弯曲半径的数值不同，根据材料的不同查表得到该零件的最小弯曲半径为0.8t，有已知条件可知道t=1mm，所以最小弯曲半径为0.8mm。5.2 弯曲模工作部分尺寸的计算5.2.1 凸、凹模圆角半径（1）凸模圆角半径 当较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的内弯半径r，但是不应小于弯曲件材料许可的最小圆角半径=0.8mm，即所以本弯曲凸模的圆角半径=1mm。（2）凹模圆角半径为了避免材料表面擦伤，甚至出现压痕，凹模圆角半径不能过小。还有就是凹模两边的圆角半径应该一致，以免在弯曲时毛坯发生偏移。在实际生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度t选取，该弯曲件的厚度t=1mm，根据资料所述，当t2mm时，=，取系数为4，所以该弯曲模具的凹模圆角=4mm。5.2.2 凸、凹模间隙选择合理的凸、凹模间隙对于U形件的弯曲十分重要。如果凸凹模间隙过大，则回弹大，弯曲件尺寸和形状不易保证，从而降低工件的精度；如果凸凹模间隙过小，会使工件边部壁厚减薄，降低模具寿命6。在生产实践中凸、凹模的间隙通常按照材料机械性能和材料厚度选取。对于钢板，C=（1.051.15）t5。取系数为1.1，由已知条件可知t=1mm,所以计算得到凸、凹模间隙C=1.1mm。5.2.3 凹模深度对于U形件弯曲模，当弯曲弯边不大，则凹模深度应大于零件的高度，查表m=3mm,但是对于该零件是盒形件弯曲，也就是双面U形，所以其弯曲凹模深度受到另外两边的限制，结合实际情况凹模的深度取14mm。5.2.4 凸