毕业设计论文游戏机安装板级进模设计 .doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流毕业设计论文游戏机安装板级进模设计 .精品文档.江苏科技大学本 科 毕 业 设 计（论文）学 院 材料科学与工程学院 专 业 材料成型及控制工程 学生姓名 房军 班级学号 0840601214 指导教师 石凤健 二零一二年六月江苏科技大学本科毕业论文安装板多工位级进模设计The progressive die design of Mounting plate multi-position摘 要多工位级进模是冷冲模的一种，是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具。本文综合运用了冲压成形工艺与级进模设计的相关知识，进行了安

2、装板的冲压工艺与模具设计。在对安装板冲孔、弯曲、落料等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用多工位级进模的冲压方案，并介绍了该零件的工步，成形力计算、压力中心的确定，凸、凹模的部分尺寸计算，确定凹模外形尺寸并以此选取模架。然后进行模具的整体设计，如定距定位装置，导向零件和卸料装置等。最后利用Pro/E，CAD等绘图软件绘制了装配图。该多工位级进模从模具结构上可实现快速更换下模镶件和大部分的凸模，提高了模具的重复装配精度。关键词：安装板；级进模；工步设计；模具结构AbstractMulti-Position Progressive Die is a kind of die, it is a Hi

3、gh-precision, high efficiency, long life die which developed on the basis of general progressive die. Synthetically utilized the related knowledge of stamping craft and the mold design, mounting plate stamping process and die were designed. Based on the process analysis of the punching,bending and b

4、lanking technologies for forming the mounting plate, a punching scheme of multiposition progressive die for this part is introduced. the punching layout, forming force calculations, determining pressure center, the calculation of section size of Convex, concave die, determine the shape dimensions of

5、 the die and in order to select the mold，then mold design, as fixed distance positioning device, guide part and a discharging device and so on. Finally, using Pro/E, CAD drawing software to draw the assembly drawing. the die structure is of flexibility and reliability. Keywords: mounting plate; prog

6、ressive die; process design; die structure目 录第一章 绪论11.1 模具简介11.1.1 级进模概述11.1.2 级进模特点及其现状21.1.3 多工位级进模在我们国家的发展现状31.1.4 我国多工位级进模发展中的几个问题31.2 本课题研究方法及内容6第二章 工艺性分析与工艺方案制定72.1 工艺分析72.2 零件分析82.3 冲裁方案82.4 方案比较92.5 零件排样与步距设计92.5.1 排样类型102.5.2 搭边和条料宽度的确定112.5.3 载体的选择122.5.4 工位排布的设计12第三章 级进模设计143.1 成形力计算143.1

7、.1 冲裁力的计算143.1.2 卸料力、推件力和顶件力143.1.3 弯曲力的计算153.1.4 压力机公称压力的确定163.2 计算压力中心173.3 凸模和凹模工作部分尺寸的计算183.3.1 冲孔193.3.2 落料203.3.3 弯曲凸模与凹模的圆角半径213.4 凹模外形尺寸确定233.5 模架的选取243.6 模具的总体设计243.6.1 凸、凹模设计253.6.2 凸模固定板设计283.6.3 定距定位装置的设计283.6.4 导向零件设计283.6.5 卸料板的设计293.6.6 导料出件的设计303.6.7 模柄的选用313.6.8 垫板的设计323.6.9 模具装配图33

8、结 论36致 谢37参考文献38第一章 绪论1.1 模具简介模具作为特殊的工艺装备，在现代制造业中越来越重要。有了模具，企业有可能向社会提供品种繁多、质优价廉的商品，满足人们日益增长的多方面的消费需要。有了模具，人们的衣、食、住、行，可直接或间接地变得丰富多彩。可以说一切用品，大到飞机、轮船、火车、火箭，小到一根缝衣针，都离不开用模具加工或生产其中某个零件。模具的广泛应用，不仅得到了人们普遍的认识，同时，模具水平的高低，关系到现代制造业的发展与进步，关系到经济建设的速度。大力提高制造模具水平，是提升模具技术档次的关键1。1.1.1 级进模概述一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工

9、序，如冲裁（冲孔、冲切或落料）、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。因此这种简易模具的生产效率，相对来说仍是较低的。对于大批料生产的定型产品，用简易模具进行生产是极不适应的2。多工位级进模是冷冲模的一种。级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。被加工材料（一般为条料或带料）在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件（或半成品）。这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。在一副多工位级进模中，可以连续完

10、成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成3。多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说需要考虑的内容很多，尤其是级进模条料排样图的设计，模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产率大幅度提高。它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。1.1.2 级进模特点及其现状级

11、进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。多工位级进模冲压工艺具有生产效率高，材料利用率高，冲压设备比较简单，对操作工人技术等级要求不高等优点，所以在工业生产中，应用广泛，并己成为不可缺少的重要加工手段之一。多工位级进模精度高、寿命长，其工作元件常采用高速钢或硬质合金制造。用硬质合金制造的模具寿命一般可达到1亿次，最高可达到3亿次。模具加工的位置精度为（0.0020.005）mm，尺寸精度一般为0.005mm，高的可达0.0025mm。特别对一批小凸

12、模而言，其寿命显得更为重要，如某常用成形切削方法加工的凸模和凹模宽度为0.2mm，冲制0.25mm厚的板料，其冲压速度为1000次/min，模具的使用寿命高达1亿次。在多工位级进模中，通常凸模都很细小，因此，它具有精确的导向和保护。常常将卸料板上的凸模相配的孔做的很精确，其尺寸及相互位置也做的正确无误。在冲压过程中凸模平稳、精确，就需要卸料板对凸模器导向和保护作用，而卸料板也大多采用导柱导向4。多工位级进模有自动送料装置，送料精度高，送料步距能精确调整。目前生产中常用夹持式、滚动式、有离合器和琨式、凸轮琨式、摆动琨式等送料装置，送料误差可控制在（0.0020.005）mm。我国自行设计制造的精

13、密多工位级进模步距精度达到0.0020.003mm，模具主要零件的制造精度已达到2um5um，模具寿命1亿次以上，已经达到目前的国际水平。送料误差和不能及时从凸模上卸料，是造成冲模损坏的主要原因，为保证冲压工作顺利进行，模具不被破坏，它还是需要具有高精度的误差检测装置，如果没有检测装置，出现工作误差又不能使冲床快速刹车停止冲压工作，后果就很难想象了。多工位级进模对冲床的要求高，要求冲床的运动精度高、刚性好、震动小、热变形小、自动刹车快、防止冲床的弹性变形、热变形及运动精度差带来不良误差，造成恶劣后果。总的来说，多工位级进模有以下特点：（1） 适用于制件的大批量生产。（2） 冲制件质量可靠、稳定

14、，即制件尺寸的一致性好。（3） 由于自动送料和自动出件等装置，尤其是多工位级进模，适合于高速冲床进行自动化冲制。也最适宜卷、带料供料。（4） 级进模可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多道工序，效率比复合模更高，且在级进模上工序可以分散，任意留出空位，故不存在复合模的最小壁厚问题。因而保证了模具的强度，延长了模具的使用寿命。（5） 模具的主要零件具有互换性，使模具维修方便，更换迅速、可靠。（6） 多工位级进模结构复杂，制造精度高，调试、维修困难，价格昂贵。（7） 多工位级进模对冲压设备、板料要求高。1.1.3 多工位级进模在我们国家的发展现状由于种种历史原因，我国模具工业。与当前工业发展还很不适应

15、，无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方面，模具工业均远远不能满足需求，它严重影响了工业产品的品种、质量和生产周期，削弱了其在国际市场上的竞争能力。近年来，我国模具进口幅度呈大幅度下降之势，并有超亿元出口额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶，体现高水平制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线、自动冲压技术也得到了广泛应用。我国模具行技术水平迅速提高，模具国产化已经取得了十分可喜的成绩，这将对我国在国际市场的竞争能力和综合国力的提高起到有力的促进作用1, 3, 5。1.1.4 我国多工位级进模发展中的几个问题级进模的设计与制造，近几年来在许多企业里无论是数量还

16、是质量水平上，都已经有了一个较快的发展。但在此同时，与之相适应的冲压机床种类，对冲压料的要求，以及级进模选用的结构类型和制造工艺等都必须更加引起我们的高重视和认真对待，因为这是先进的级进模技术赖以采用，并得以充分发挥效益的基础。（1） 级进模对中压设备的要求我国生产的大部分100吨以下的中小型机械压力机，几十年来结构上没有大的变化。多数采用转键或拨销式涡性离合器，偏心凸轮式皮带动器，不仅机床噪声大，震动大，而且不能实现滑块的寸琐行程和瞬时紧急制动。滑块导向精度偏低，对侧向力承受能力差，行程多数也不可调节。这对于用级进模生产是不够理想的6。主要体现在下几个方面：希望压力机精度好，刚度强，而且滑块

17、要能长期承受较大的侧向力。级进模在连续生产中，为了避免因零件材料未送到位，或发生较大的位置偏移，以及模具的局部故障等造成不正常冲压时的模具损坏，一般希望在模具上设置有自动保护及安全检测装置。一旦出现上述各类故障，机床能在极短暂的一瞬间（通常在l00200毫秒）停止运动。这要求压力机具有急停功能。以图1-1送料步距失误检测结构所示为例，当条料没有送到正确的位置时，测杆便不能进入条料上已冲出的孔内。于是测杆被条料顶住，克服上面弹簧的压力而上移，利用其顶端斜面，迅速地推动微型开关而接通电路，从而对压力机控制箱给出一个要求紧急停止的电信号。对于每分钟速度为100冲次左右的压力机，只要检测杆部分精度可靠

18、，参数合适，便完全可以在该冲次之内，即模具闭合之前，使滑块停止。1 测杆 2 微动开关 3 压力机控制箱图1-1 送料步距失误检测结构类似的送料步距失误检测结构还有电接触式等几种，在引进的模具上常见，都属于比较成熟的结构，技术上一般没有什么困难。有些复杂的级进模，往往还同时装有几种检测装置，包括凸模损坏等各种不正常情况的检测，以保护模具。级进模生产均需配备自动送料器，若想选择精度好，可靠性高，价格又适宜的送料器，则更是一件不易之事。根据我们的体会，若配上好的自动送料器，同样一副模具的刃磨寿命可提高310倍。现在多数压力机行程偏大，且不可调节。这对级进模非常不利。级进模因其本身结构上的需要，通常

19、希望在冲压时导柱、导套不分离，以保证安全。对于行程次数在200次/分以下的压力机一般要求5080mm的行程，最好还可以根据模具要求进行调节。目前国产的压力机产品中，能满足这一要求的品种还不多。一些新研制的高冲次的机床又行程过小，有的仅30mm。（2） 对金属材料在规格、精度方面的要求级进模冲制是一个多道工序连续进行的过程，模具在送进方向上尺寸较长。因此对于冲压材料的尺寸规范、精度、状态等提出了一些相对严格的质量要求。反映在这样几个方面：希望材料是较长的卷料，裁剪后的宽度公差通常小于0.2mm，且不能有明显的毛刺等缺陷。为了能保证零件在尺寸和形位误差方面有较好的一致性，要求材料有较高的厚度精度和

20、较为均匀的机械性能。尤其对于有压弯和成形的零件，如果材料厚度误差大，材料的软硬状态从料头到料尾、边缘和中间都不均匀，相对轧制方向的各向异性较大，则弯曲成型后角度误差，弯曲边长度误差等都会很大。而且许多零件由于排样上的困难，不得不将压弯线与轧制方向平行，从而在压弯线上容易出现裂纹。（3） 级进模结构对模具加工设备的要求级进模由于加工精度要求较高，国外大都采用坐标磨床，慢走丝线切割机床等加工，国内大多数厂家并不具备这些先进的高精度加工及检测设备。在这样情况下，我们认为，一方面要呼吁厂家积极研制生产精度较高、适用（不是最先进的）、价格适中的坐标磨床，模具磨床等精密加工机床；另一方面，模具的设计、制造

21、者应立足于现有普通设备条件，积极实行生产工艺概念上的转变，努力发展级进模生产。在目前的阶段，在结构设计上应注意加工工艺性方面的选择。凸模形式的选择比较简单，通常可以尽量采用直通形式，避免根部用凸缘固定，这样有利于采用线切割方式加工，便于用投影仪检查精度。必要时还可以用工具磨进行精密修磨。对于凹模，这个问题较为复杂。在通常的设计规范上，级进模的凹模结构类型可分为整体式、镶套式、分段拼合式、综合拼合式等多种。从高精度等结构先进性角度来看，分段或综合拼合式自然具有无可争辨的优越性。但此类凹模要能够成功并发挥其优越性，有一基本条件便是必须要用坐标磨床或高精度成型磨削工艺进行加工7。1.2 本课题研究方

22、法及内容通过本次毕业设计，利用已学知识结合模具拆装经验完成工件的级进模设计，认识级进模的优缺点，同时以此为基础发现级进模在设计的特点及级进模在设计及实际生产中存在的问题，其具体内容为：1根据零件图分析零件的工艺性；2确定工艺方案并进行零件排样及步距设计；3进行成形力计算、压力中心的确定和凸、凹模的部分尺寸计算；4确定凹模外形尺寸并以此选取模架，然后进行模具的整体设计，如定距定位装置，导向零件和卸料装置等；5利用Pro/E绘图软件进行模具零部件的设计并进行装配；6根据以上的工作绘出装配图和零件图并编写设计说明书。第二章 工艺性分析与工艺方案制定2.1 工艺分析该件为游戏机安装板零件图，材料为SP

23、CC，板料厚为0.4 mm，零件技术要求：截边不得有毛刺，表面不得有划痕。要求冲裁间隙合理，工作面表面粗糙度值要小，年产量为300多万件。其三维图如图2-1所示，二维图如图2-2所示，展开三维图如图2-3所示，展开二维图如2-4所示。图2-1 三维图图2-2 二维图图2-3 展开三维图图2-4 展开二维图2.2 零件分析零件展开外形虽较简单（见图2-4），但成形工艺复杂，该零件有3处Z形弯曲、1处90弯曲、29个圆孔、2个长圆孔、3个方孔和由直线、圆弧组成的轮廓外形，因包含了冲孔、弯曲等工序。零件两耳上的椭圆孔为安装孔，需待弯曲成形结束后再冲压较为合理；29个2mm孔的凸模较细小，考虑到凸模强

24、度，因此，凸模结构设计成阶梯式8。2.3 冲裁方案方案一：先冲孔再弯曲 采用单工序生产；方案二：采用冲孔落料弯曲复合模生产；方案三：先冲孔再弯曲 采用级进模生产；方案四：先弯曲再冲孔 采用级进模生产。2.4 方案比较方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，质量大打折扣，达不到所需的要求。故而不选此方案。方案二：复合模具生产的制件精度高，效率也高，但是该制件的凸凹模布置紧凑，不易布置其他制件。方案三：条料在级进模中，一次完成两个乃至十几个冲压工序。它与复合模主要区别在于，条料是在凹模的不同位置上完成不同的冲压工序，因而形成冲裁的连续生产。级进模生产效率

25、高，而且适用于自动送料。采用该模具，制件精度能达到要求，并且生产量也可满足要求。方案四：方案四和方案三相比，一个先冲孔再弯曲，一个先弯曲再冲孔，若按方案四来，先弯曲再冲孔会导致冲孔时受力不在同一平面，影响模具寿命，故而采用方案三更好。2.5 零件排样与步距设计级进模的排样是指制件（一个或多个）在条料上分几个工位冲制的布置方法。排样不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生产率、模具结构与制造复杂程度、模具使用寿命长短等都不同。所以排样作为级进模设计的重要步骤，不仅必不可少，而且作用很大。它是多工位级进模设计时的重要依据，是设计模具图之前要做完的一件大事。当排样图确定之后，也就确定了如下内容9。（1

26、） 制件在模具中冲制顺序，即制件上的各部分，哪些被先冲，哪些被后冲。（2） 模具上共有几个工位。（3） 模具的每个工位工序性质是什么，即每个工位的冲压内容。（4） 冲压一次能出几件，即制件的排样排列形式是单排、双排和多排。（5） 制件的排样方式，即排样的类别，是直排、斜排、对排、混合排和冲搭边（废料）等。（6） 排样的裁体形式与送料方向的设定。（7） 导料方式、浮顶器和导正销的设置。（8） 材料利用率的高低，不同的排样，经计算都可以了解到该排样的材料利用率。（9） 工位间步距大小，即相邻两工位之间距离的基本尺寸。（10） 步距的定位方式。（11） 冲压用材料的宽度、厚度、供料形式及有关要求。（

27、12） 模具基本结构的组成与特点。多工位级进模的排样设计，与单工序模的排样设计相比要复杂得多。在一副级进模里，因冲的制件不同，各工位就有不同的冲压工序，如冲切、一次压弯、二次压弯、再次压弯、压包、压筋、拉深等，每个工位的冲压性质都须遵守一定的规则，合理分布，违背了就冲不出合格制件，所以必须要求具有丰富实践经验和较高冲压理论知识的设计人员，才能设计好排样。排样的设计过程中，还要善于与模具制造和模具用户随时交流，保持紧密合作。这样，即使是一副工位数较多，排样又较为复杂的级进模，但由于考虑周密，各工位安排合理，使冲压过程通畅无阻，模具的制造、操作使用与维修都很方便，对于这样的排样设计就是成功的。2.

28、5.1 排样类型对于本制件而言，根据Pro/E生成的该零件的三维展开图2-3可知，该工件呈矩形状，可用直排法。排样是否合理，经济性是否好，可用材料的利用率来横量。材料的利用率是指零件的实际面积与所用材料面积的百分比，一个步距内的材料利用率由文献10得： （2-1）式2-1中A冲裁件面积；n一个进距内冲件数目； B条料宽度（mm）；h进距（mm）。参数见表2-1，计算得62.7%。可见，该排样方法可获得较高的材料利用率，排样如图2-5。图2-5 排样图表2-1 排样计算表项 目公 式结果备 注冲裁件面积A=1330.45mm2由Pro/E分析得查表得最小搭边值=1.8mm2 mm，采用侧刃定距。

29、条料宽度B=82+1.52+11.5考虑后续的切耳朵工序取93mm步距 hh=21.01+1.822.81mm材料利用 率=nA/Bh100%=11330.45/9322.81%62.7%2.5.2 搭边和条料宽度的确定搭边是指排样时零件之间以及零件和条料侧边之间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送料，并能使冲模寿命提高。搭边值的大小与材料性能，零件形状及尺寸，材料厚度，送料及挡料方式，卸料方式有关。根据文献10表2-5得到，工件间的搭边值为=1.8mm，侧面间的搭边值为=2mm。排样形式和搭边值确定后条料

30、的宽度就可以计算，由于该模具采用的是级进模，而且工步比较多，所以需要很精密的定位方式，固选用侧刃定距。该模具主要的特点是装有控制条料送进距离的侧刃。侧刃一般安装在冲模相应于条料侧边的位置上。侧刃横截面的长度等于步距。当侧刃从条料的侧边冲出长度等于步距的长度后，条料才能向前送进一个步距。侧刃定距的级进模，定位精度较高，送料方便，生产效率高。2.5.3 载体的选择条料载体是条料在送进过程中，经过不断的冲切余料，条料内连接冲裁零件运输前进的这部分材料称为条料载体。条料载体分为双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。本制件由于料薄，为了送进平稳，因此采用了双侧载体。本制件的载体分布如图2-6所示。图

31、2-6 载体分布图2.5.4 工位排布的设计设计工步图的过程，也就是确定模具结构的过程。若工步图确定了，模具的基本结构也确定了，所以进行工步设计时，要全方面考虑以下因素：（1）生产能力与生产批量；（2）送料方式；（3）冲压力的平衡（压力中心）；（4）材料利用率；（5）正确安排导正销孔；（6）凹模要有足够的强度；（7）载体形式；（8）空工位的确定；（9）零件从载体上切下的方式。在充分分析零件图冲裁及弯曲特点的基础上决定采用单排排列较为合理，工步如图2-7所示。工序为：（1）切侧刃、冲工艺孔及冲孔；（2）冲孔；（3）冲孔；（4）切两耳朵废料；（6）切中部废料；（7）弯曲；（8）冲孔；（9）落料11

32、。图2-7 工步图至此对零件的工艺进行了分析，确定了工艺方案和送料方式。然后进行下一步模具的结构设计和有关计算。第三章 级进模设计级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件，分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产效率大幅度提高3。3.1 成形力计算为了合理设计模具和正确选用压力机，就必须计算总成型力。3.1.1 冲裁力的计算冲裁力的选择压力机的主要依据，也是设计模具的必须的数据。对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按式3-1计算10：F=KLt （3-1）式3-1中：F冲裁

33、力（N）；L冲裁件周长（mm）；t板料厚度（mm）；材料的抗剪强度（Mpa）。冲裁力：F=Klt=ltb=（822+19.22+292+18+0.259+6+4+7.5）0.4400N=70920N3.1.2 卸料力、推件力和顶件力冲裁时材料在分离前存在着弹性变形。在一般冲裁条件下，冲裁后材料的弹性恢复使落料或冲孔废料梗塞在凹模内，而板料则紧箍在凸模上，为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的板料卸下。将梗塞在凹模内的工件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上卸下板料所需的力称卸料力F卸；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件力F推；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件力F顶。F卸，F

34、顶，F推和冲件轮廓的形状，冲裁间隙，材料种类和厚度，润滑情况，凹模洞口形状等因素有关。在实际生产中常用以下经验公式3-2计算：F卸=K卸FF顶=K顶F （3-2）F推=nK推F式3-2中：F冲裁力；K卸卸料力系数；K推推件力系数；K顶顶件力系数；N 梗塞在凹模内的冲件数。K卸，K推，K顶可以分别由文献10的表3-8查取。当冲裁件形状复杂，冲裁间隙较小，润滑较差，材料强度高时应取较大的值，反之则应取较小的值。K卸，K顶是选择卸料装置与弹顶器的橡皮或弹簧的依据，在计算冲裁所需的总冲压力时，应该根据模具结构的具体情况考虑K卸，K推，K顶的影响。如下：卸料力 F=K卸F=709200.045N=319

35、1N推件力 F=K推F= 709200.0634=17872N（取n为4，则凹模空口直壁的高度h=nt=1.6mm）压力机所需总压力F=70920319117872=91983N3.1.3 弯曲力的计算弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料的力学性能、凹模支点间的间距、弯曲半径及凸凹模间隙等因素有关，而且与弯曲方法也有很大的关系。生产中常用经验公式3-3进行计算。（1） 弯曲力由式得F2=Aq=14x61.8x100=86520N （3-3）式3-3中：F2材料在冲压行程结束时的弯曲力，N；A校正部分投影面积，mm；查文献10表3-4得q=100MPa。 （2） 顶件力的计算对于设置顶件装置或压料装

36、置的弯曲模，其顶件力（或压料力）（或）可近似取自由弯曲力的3080%，即FD=（0.30.8）FZ （3-4）顶件力由式3-4得：FD=0.6FZ=0.686520N51912N对于有弹性顶件装置的自由弯曲压力机吨位可按式3-5计算：F2=（1.11.2）（FzFd） （3-5）式3-5中：F2压力机公称压力，N。则F2=（1.11.2）（8652051912）N=（1.11.2）138432N，即F2=152275N综上所述：总冲压力F=F1+F2=244258N3.1.4 压力机公称压力的确定压力机选用原则：（1）在中小型冲压件生产中，主要选用开式压力机，因精密模具，故用固定台的压力机。（

37、2）对于冲孔，落料等施力行程很小的冲压工序，可直接选用公称压力大于或等于冲压所需工艺力总合的压力机。首先冲床的公称压力应大于计算出的总压力；最大闭合高度应大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求，结合工厂实际，可称用JH21-25开式固定台压力机4。并需在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。压力机JH21-25参数：公称压力：250KN 滑块行程：80mm 最大闭合高度：250mm 工作台尺寸（前后mm左右mm）：440700垫板尺寸（厚度mm）：50mm模柄尺寸（直径mm深度mm）：4065 3.2 计算压力中心冲裁模压力中心就是冲压合力作用点，冲压时模

38、具的压力中心一定要与冲床滑块的中心重合。否则滑块就会受到偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨以及模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须计算出模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与滑块中心重合。冲裁力的大小与工件轮廓的长度成正比，计算压力中心时利用轮廓线的长度进行计算。对于复杂工件或多凸模冲裁的压力中心，可利用合力矩定理用计算法求得，即各分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。设整副冲模各个凸模轮廓的周长分别为P1、P2、P3Pm，其相应的压力中心坐标分别为（，）、（，）、（，）（，）4, 10，则整副冲模的压力中心坐标（

39、，），可按式3-6求得：（3-6）由CAD软件计算得到x=100.73，y=45.71。图3-1为压力中心图，图中实心点为压力中心点。图3-1压力中心图冲裁力的合力作用点称为冲裁压力中心。为了保证压力机正常冲模和平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线与压力机滑块的中心线相重合。如果压力中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模与压力机滑块产生歪斜，从而导致滑块导轨和模具导向装置的不正常磨损，同时引起凸、凹模间隙不均匀，使刃口迅速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。所以冲压时模具的压力中心一定要在压机承受的偏载范围内8, 12。故在在设计时，考虑把压力中心放置于模具的几何中

40、心上，与模柄中心一致。3.3 凸模和凹模工作部分尺寸的计算对于形状复杂或薄料的冲裁件的冲裁，为了保证凸，凹模之间一定的间隙值，一般采用配合加工，此方法是先加工好其中的一件作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使他们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是：（1） 模具间隙是在配制中保证的，因此不需要校核，所以以加工基准件时可以适当放宽公差，使其加工容易。（2） 尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基本尺寸并注明配做所留间隙值。对零件图中未标公差的尺寸，按14级精度来求，x=0.75。尺寸为：不变的尺寸： 变大的尺寸： 落料： 变小的尺寸：冲孔： 3.3.1 冲孔 应

41、以凸模为基准，然后配做凹模。冲孔凹模工作部分尺寸按冲孔凸模配制13，即保证双面最小间隙为0.10。变小的尺寸，按式3-7算： （3-7）式3-7中：零件公差，p：凸模公差，单位均为 mm。尺寸为20+0.25时：尺寸为3.50+0.1 时：尺寸为4+0.30 时：不变的尺寸 这类尺寸可按式3-8算： （3-8）式3-8中：p：凸模公差，单位均为 mm。尺寸为30.020时：尺寸为5.20.020时：尺寸为3.70.020时：3.3.2 落料应以凹模为基准件，然后配做凸模。变大的尺寸（A类）这类尺寸就是落料基准件凹模尺寸，按式3-9包括 ，单位均为 mm。 （3-9）式3-9中：零件公差 d：凹

42、模公差，。尺寸为7 0-0.36时：尺寸为时：尺寸为时：尺寸为时：尺寸为时：尺寸为时：尺寸为时：3.3.3 弯曲凸模与凹模的圆角半径（1） 凸模圆角半径弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模角半径rp可取弯曲件的内弯曲半径r，但不能小于允许的最小弯曲半径。如果r/t值小于最小相对弯曲半径，应先弯成较大的圆角半径，然后再用整形工序达到要求的圆角半径。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大且精度要求较高时凸模圆角半径应根据回弹值进行修正。由于影响rmin/t的因素很多，rmin/t值的理论计算公式并不实用。所以在生产中主要参考经验数据来确定rmin/t值。由文献10的表4-1可查得：SPCC最小相对弯曲

43、半径rmin/t=0.8。在保证不小于最小弯曲半径值的前提下，当零件的相对圆角半径r/t较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即。（2） 凹模圆角半径凹模的圆角半径rd 不能过小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。对称压弯时两边凹模圆角半径rd应一致，否则毛坯会产生偏移。rd值通常按材料厚度t来选取，即式3-10算t=0.4mm 2mm 时rd=（36）t （3-10）取rd=4mm（3） 弯曲模凸凹模间隙弯曲U形时，必须选择适当的凸凹模间隙。间隙过大，会造成U形件两边不半径，上宽下窄，降底工件的尺寸精度， 间隙过小，使弯曲力增大，直边壁厚变薄，容易擦伤工作表面，加速凹模的磨损，降低凹模使用寿

44、命，弯曲凸、凹模间隙是指单边间隙。为了能顺利地进行弯曲，间隙值应梢大于板料的厚度。同时应考虑下列因素的影响，弯曲件宽度较大时，受模具制造与装配误差的影响，将加大间隙的不均匀程度，因此间隙值应取大些。宽度较小时间隙值可以取小些，硬材料则应取大些，弯曲件相对弯曲半径r/t较小时可以取大些。此外还应考虑弯曲件尺寸精度和板料厚度偏差的影响综上所述，按式3-11算：c=（1.051.15）t （3-11）可取c=1.1t=2.2mm。式3-11中：c间隙系数；t板料厚度。（4） 凸、凹模工作尺寸弯曲工序中，凸、凹模的宽度尺寸根据弯曲工件的标注方式不同，可根据下列情况分别计算。1) 标注外形尺寸的弯曲件 应以凹模为基准，首先设计凹模的宽度尺寸。当工件标注成双向偏差时： 凹模宽度 （3-12）当工件标注成单向偏差时： 凹模宽度 （3-13）在工件标注外形尺寸的情况下，凸模宽度应按凹模宽度尺寸配制，并保证单边间隙为c，即 （3-14）2) 标注内形尺寸的弯曲件 应以凸模为基准，首先设计凸模的宽度尺寸。当工件标注成对称偏差时 凸模宽度 （3-15）当工件标注成单向偏差时 凸模宽度 （3-16）在工件标注内形尺寸的情况下，凹模宽度应按凸模宽度尺寸进行配制，并保证单边间隙为c，即：