1790汽车锁座零件冲压工艺分析及模具设计.pdf

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1、1 前言 1 前言 1.1 1.1 机械与模具制造业在国民经济中的地位机械与模具制造业在国民经济中的地位 机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济个部门科学研 究、国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流砥柱的 作用。从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车 车辆、汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其 制造。在工业高度发达的国家中，机械工业的产值常常占整个国民生产总值的 40%或 更多。在机械制造中，机车夹具、模具都是不可缺少的工艺装备，尤其是模具以其特定 的形状通过一定的方式是材料成形。根据国

2、际生产技术协会提供的资料显示，机械零 件粗加工的 75%和精加工的 50%都将有模具成形来完成。因此模具被誉为“金属加工 中的帝王”，是“进入富裕社会的原动力”、“模具就是黄金”。1.2 1.2 当前国际模具发展现状及其特点当前国际模具发展现状及其特点 现代模具行业是技术、资金密集的行业。它作为重要的生产装备行业在为各行各 业服务的同时，也直接为高新技术产业服务。由于模具生产采用一系列高科技，CAD/CAM/CAPP 等技术，计算机网络技术、激 光技术、逆向工程和并行工程、快速成型技术及敏捷制造技术、高速加工及超精度加 工技术等等，因此，模具工业以成为高新技术产业的一个重要组成部分，有人说，现

3、 代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。模具技术水平的高低，在很大的程度上决 定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此已成为衡量一个 国家产品制造水 平高低的重要标志。模具工业是无以伦比的“效益放大器”。用模具加工产品大大提高了生产的效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一称为“金钥匙”。从另个角 度看，模具是人性化、时代化、个性化、创造化的产品。更重要致性等特点。因此模 具被称为“效益的放大器”。在国外，模具被是模具发展了，使用模具的产业其产品 的国际化竞争力也提高了。模具不是批量生产的产品。它具有单见生产和对特定用户的依赖性。就模具行业 来说，引进国外先进技术，不能采用

4、通常的引进产品许可证和技术转让等方式，而主 要是引进商品化了的 CAD/CAM/CAE 软件和精密加工设备等。模具的 CAD/CAE/CAM 涉及 面广、及多种学科与工业技术于一体，是综合型、技术密集型产品。模具设计是一种 经验性较强的设计，设计人员在长期的工作积累的经验和知识对模具设计起着十分重要的影响。尽管模具 CAD 技术应用越来越广泛，是目前广为使用的模具 CAD 技术大都 停留在计算机辅助绘图层次，难以胜任对模具开发的高质量、短周期、低成本要求。为此，本设计在重点利用计算机辅助进行工艺分析的过程，将转化为传统的模具 CAD 从计算机辅助绘图提升到计算机辅助设计层次。1.3 1.3 我

5、国模具发展现状及其特点我国模具发展现状及其特点 国内的模具工业起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模 具方面，国内设计制造的部分轿车覆盖件模、空调器散热片级进模、电机定转子双回 转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线框架多工位级进模，以及带自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、扭斜和安全保护等功能的铁心精密多功能模，都已达到较 高的水平。但从总体上看，我国与工业发达国家相比仍有较大差距。例如，精密加工 设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM 技术的普及率尚待提高，许多 先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别是在大型，精密，复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明

6、显；另一方面产能也不能满足国内的需求，因而仍大量从国外进口。所以，为了改变这种被动状态，尽快适应社会主义工业现代化建设对冲压工艺生产水 平提高的需求，全方位大力做好模具基础、研发和推广工作，是至关重要的。我国的工业经济，已进入大批量规模经济和小批量多品种经济并行的时期，两者 对模具存在趋同的依赖性。因为在经济快速发展，产品畅销时期，自然要求模具能及 时供应；而在经济停滞，产品不畅销时期，企业必然会想方设法开发新产品，也同样 会对模具带来强劲的需求。这说明，模具市场的总体趋势将是一直平稳向上的。也有 人说，模具工业是永不衰退的工业，正是基于这样的分析。另外，从另一个角度看，两者对模具结构的要求是

7、各不相同的，大批量生产用的模具应着眼于高效率和长寿 命，而小批量生产用的模具则应着眼于结果简单、制模快速和成本低廉。因此，对不 同要求的模具要求，应相应的制定不同的设计方案。1.4 1.4 汽车锁座零件的简单介绍汽车锁座零件的简单介绍 本设计是 GJ750B 汽车锁座零件，材料是 Q235，在设计过程中必须考虑成本，配 合整体汽车设计减少成本，同时运用当前较先进的技术手段提高效率，例如：本次设 计采用 AUTO CAD 辅助设计，大大缩短了模具设计过程的分析工作周期，迅速提高模 具设计的效率。由于本人水平有限，本论文中还存在不少的错误和不足之处，敬请评阅老师批阅 和纠正。2 2 锁座零件冲压工

8、艺分析 锁座零件冲压工艺分析 2.1 2.1 零件结构的分析零件结构的分析 本设计的零件是锁座零件，材料为 Q235，厚度为 2mm。如图 2-1.1 所视。该零件 进行冲压加工的基本为冲孔、落料。图 2-1.1 锁座零件图2.2 2.2 确定工艺方案确定工艺方案 三个孔的边缘与弯曲中心的距离分别为：1.5mm2.0t(4mm)6.5mm2.0t(4mm)弯曲时会引起 b 边上小孔的变形,可以在弯曲后修正，所以可以先冲孔在弯曲.方案一：落料与冲孔复合。方案二：先落料再冲孔。分析冲压工艺方案：方案一：模具结构简单，模具寿命长、制造周期短、投产快。能利用一个侧面定 位，操作比较简单方便。方案二：模

9、具结构简单，投产快寿命长，尺寸和形状不精确。综上所述，考虑到该零件的批量为中批量，作为保证各项技术要求，选用方案一。工序如下：1.下料。2.落料和冲孔。3 3 冲压模的设计 冲压模的设计 3.1 3.1 零件工艺计算 零件工艺计算 3.1.1 计算毛坯长度:3.1.1 计算毛坯长度:该零件的毛坯展开尺寸按图 3-1.1 所示计算:图 31.1由于弯曲半径:r(1.5mm)0.5t(1mm),所以 毛坯总长度 L=L1+L2+L3+(r+xt)式中:L1=32.5mm,L2=18mm,L3=32.5mm 查表得:X=0.27 L=32.5+18+32.5+3.14(1.5+0.272)=89.4

10、056mm 考虑材料的收缩,经过修正,取实际毛坯尺寸 L=90mm 3.1.2 排样及材料利用率：3.1.2 排样及材料利用率：排样是指冲裁零件（毛坯）在条料，带料或板料上布置的方法。合理有效的排样 在于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计要求的工件。在冲压 生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产最重要的技术指标之一。在冲压 生产过程中，冲压件材料消耗费用可达总成本的 60%75%，每降低 1%的冲压废料，将会使成本降低 0.4%0.5%。合理的利用材料是降低成本的有效措施，尤其是在成 批和大量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济 效率更为

11、突出。排样方法的选择原则：冲裁小工件或某种工件需要窄条（带）料时，应沿板料顺长方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。冲裁弯曲毛坯时，应考虑板料轧制方向 冲件在条（带）料上的排样，应考虑冲压生产率、冲模耐用度、冲模结构 是否简单和操作的方便与安全等。条料宽度选择与在板料上的排样应优先选择条料宽度较大而步距较小的 方案，以便经济地裁切板料，并减少冲压用时间。在可能情况下，要求产品设计时修正产品零件的结构形状和尺寸，以减少 或消除设计废料的形成，并有可能采取少、无废料排样方法。由于毛坯的形状，考虑操作的方便与模具结构尺寸，初步选用对排。搭边值要合 理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁

12、过程中会被拉断，防碍顺 利送料，零件会产生毛刺，有时会拉入凸、凹模间隙中，损坏模具的刃口，降低模具 的寿命。所以搭边值的选取一般由经验确定，取值可参考资料3。图 31.2选取搭边值：模具选用固定卸料板 由表可得搭边值：a=2.01.1=2.2 a1=2.21.1=2.4 采用有侧压板的冲压时条料宽度 B=D+2a 毛坯面积：S=1036+(2 2-4/2 2)4+210+1814+85+4/5 2 4+26 26+165+182=1545.94 1546(mm 2)方案一：双行对排(图 3-1.2)条料宽度：B=90+33+42.4=132.6（mm）进距：h=2/1(26+2.2)=14.1

13、(mm)一个进距的材料利用率：=nS/Bh 100%=11546/（132.614.1）100%=82.7%图 31.3方案二：单行对排（图 3-1.3）B=90+22.4=94.8(mm)H=2/26+2/10+2.2=25.2(mm)一个进距的材料利用率：=nS/Bh 100%=11546/(94.825.2)100%=64.7%从上述两种排样可以分析得：采用双行对排，材料的利用率更高。故决定采用双行对排。3.1.3 计算压力机及初选冲床3.1.3 计算压力机及初选冲床 1.冲裁力的计算 平刃模具冲裁时的冲裁力：P=Lt 实际所需的冲裁力还需增加 30%，即 P=1.3Lt 工件毛坯周长

14、L0：L0=232 工件孔总周长 L：L=23.1432+3.1415.5=86.35mm 由 Q235-A 的=304373mpa 故：落料力为：F1=1.32322343=207KN 冲孔力为:F2=1.386.352343=77KN F 冲=F1+F2=284KN 查表得：K 卸=0.05，K 顶=0.06 所以：落料时的卸料力为：F 卸=0.05207=10.35 KN 冲孔时的顶料力为：F 顶=0.0677=4.62 KN 总冲压力:P 总=F 冲+F 卸+F 顶=284+10.35+4.62+=298.97KN 根据中国模具设计大典选用 400 KN 冲床。3.1.4 确定压力中心

15、3.1.4 确定压力中心 图 3-1.4 根据图 3-1.4 的分析:L1=26mm X1=0 Y1=0 L2=52mm X2=0 Y2=13mm L3=15.7mm X3=0 Y3=28mm L4=6.28mm X4=0 Y4=31.57mm L5=28mm X5=0 Y5=40mm L6=15.7mm X6=0 Y6=49mm L7=6.28mm X7=0 Y7=52.57mm L8=72mm X8=0 Y8=72mm L9=10mm X9=0 Y9=90mm L10=118.84mm X10=-8mm Y10=28mm L11=18.84mm X11=8mm Y11=23mmL12=48

16、.67mm X12=0mm Y12=11mm 由公式 X=(LiXi)/(Li);Y=(LiYi)/(Li)得压力中心的坐标值为：X=0，Y=34.91mm 3.1.5 冲裁间隙的计算3.1.5 冲裁间隙的计算 冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。间隙值的大小对冲裁件的质 量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的工艺 参数。笼统的说,选用中等或偏大的间隙,会收到省力节能的效果 这是因为在一定范围 内增大间隙，剪切区内的压应力降低，而拉应力增加，容易产生裂纹，从而抗剪强度 变小，使冲裁力下降同样，由于增大间隙，冲出的工件尺寸会因拉伸变形产生回弹 而缩小，因

17、而不至于再堵塞在凹模孔内，使推件力明显变小间隙过小或过大时，冲 裁功都会有所增加，只有间隙合适时，冲裁断裂时的上，下裂纹才会相遇汇合，使冲 裁功最小 材料为 Q235，厚度为 2mm，可查参考资料8表 3-3 冲裁模初始双面间隙 Zmin=0.246mm Zmax=0.360mm.3.1.6 冲裁模刃口尺寸的计算3.1.6 冲裁模刃口尺寸的计算 模具刃口如图 3-1.5 所示，尺寸计算：图 3-1.5(1)落料 计算公式：Dd=（Dmax-x）+d 0 Dp=（D 凹-Zmin）-p 0=（D-x-Zmin）-p 0 查表得：Zmin=0.22mm Zmax=0.26mm X1=1 1p=-0

18、.020 1d=+0.025 X2=1 2p=-0.020 2d=+0.020 X3=1 3p=-0.020 3d=+0.020 所以可得：D1d=（26-10.13）+0.025 0=25.87+0.025 0 D1p=（26-10.13-0.22）-0.020 0=25.65-0.020 0 D2d=（18-10.11）+0.020 0=17.89+0.020 0 D2p=（18-10.11-0.22）-0.020 0=17.67-0.020 0 D3d=（10-10.15）+0.020 0=9.85+0.020 0D3p=（10-10.15-0.22）-0.020 0=9.63-0.02

19、0 0（2）冲孔 计算公式：dp=（dmin+x）-p 0 dd=（dp+Zmin）+d 0=（dmin+x+Zmin）+d 0 查表得：x1=0.7 1p=-0.020 1d=+0.020 X2=0.7 2p=-0.020 2d=+0.020 所以得:d1p=(6+0.70.12)-0.020 0=6.08-0.020 0 d1d=(6+0.70.12+0.22)+0.020 0=6.3+0.020 0 d2p=(15.5+0.70.18)-0.020 0=15.63-0.020 0 d2d=(15.5+0.70.18+0.22)+0.020 0=15.85+0.020 0(3)孔心距:计算

20、公式:Ld=(Lmin+0.5)0.125 可得:L1d=(15.88+0.50.24)0.1250.24=160.03 L2d=(4.88+0.50.24)0.1250.24=50.03 L3d=(11.88+0.50.24)0.1250.24=120.03 3.2 3.2 设计各主要零件结构尺寸 设计各主要零件结构尺寸 3.2.1 凹模外形尺寸的设计：3.2.1 凹模外形尺寸的设计：凹模高度 H 的确定：H=KB=0.2890=25.2mm 取 H=30 mm 凹模壁厚 C 的确定：C=（1.52）H,取 C=1.530=45 凹模的长度 L 的确定:L=b2C=180mm 凹模的宽度 B

21、 的确定:B=a+2C=116mm 根据参考资料 3 确定凹模外形尺寸为:200mm125mm30mm。根据参考资料 3 凹模螺孔选用 d=M6 根据参考资料 3 查得，凹模螺孔间距为 25mm-70mm 凹模上螺孔到凹模外缘的最小距离 a1=1.25d=1.256=7.5mm 选用 a1=12mm 螺孔到凹模孔、销孔距离的最小尺寸为 bmin=1.3d=1.66=7.8mm凹模具体尺寸如下图（图 3-2.1）所示：图 3-2.1 计算出凹模的尺寸后便可以确定模架的选取.3.2.2 凸凹模外形尺寸设计3.2.2 凸凹模外形尺寸设计 图 3-2.2 在复合模中，必定有一个凸凹模。凸凹模的内外缘均

22、为刃口，内外缘之间的壁厚 决定与冲裁件的尺寸。从强度的考虑，壁厚受最小值的限制。凸凹模的最小壁厚与冲 模结构有关，对于正装复合模，由于凸凹模装于上模，孔内不会有积存废料，胀力小，最小壁厚可以小些；对于倒装复合模，因为孔内会积存废料，所以最小壁厚要大些。凸凹模的外形尺寸根据凹模来配做，总高度的设计 H=50mm。详细尺寸和技术要 求参见凸凹模的设计图。形状见图 3-2.2。3.2.3 凸模外形尺寸的设计3.2.3 凸模外形尺寸的设计：一般的凸模组件结构包括凸模和凸模固定板、垫板和防转销等，并用螺钉销钉固 定在上模座上。凸模刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的 硬度与适当的任性

23、。形状简单的凸模常选用 T8A、T10A 等制造。凸模长度 L=l1+l2+l3+l 其中：l1卸料板的厚度；l2-凸模固定板厚度；l3-导尺厚度 l-附加长度，一般取 l=1520mm 参考资料可得，凸模尺寸如图 3-2.3：图 3-2.33.2.4 其他主要部件的选取：3.2.4 其他主要部件的选取：凸模固定板，用于固定凸模。固定板的外行尺寸一般与凹模大小一样，可由标准 中查得。固定凸模用的形孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调 一致。凸模固定板内凸模的固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合用 H7/m6，对 于大尺寸的凸模，也可以直接用螺钉、销钉固定到模座上而不用固定板

24、。对于小模具 还可以用粘结固定。个模具主要零件标准如下：上模座 L/mmB/mmH/mm=250mm200mm45mm 下模座 L/mmB/mmH/mm=250mm200mm50mm 导柱 d/mmL/mm=35mm160mm 导套 d/mmL/mmD/mm=35mm105mm43mm 模架闭合高度：170mm210mm 垫片厚度：10mm 凸模固定板厚度：18mm 卸料板厚度：28mm3.2.5 压力机的选取：压力机的选取：开式双柱可倾压力机 J23-40，公称压力：400KN 滑块行程：100mm 最大闭合高度：330mm 连杆调节量：65mm 工作台尺寸：460mm700mm 垫板尺寸：

25、（厚度孔径）65mm200mm 模柄孔尺寸：（直径深度）50mm70mm 最大倾斜角度:303.3 3.3 冲裁模装配图冲裁模装配图 图 3.9 图 3-2.4 冲裁模装配图 1.导料销 2.固定挡料销 3.上模座 4.螺钉 5.螺钉 6.推杆 7.推板 8.推板 9.推销 10.垫板11.螺栓12.导套13.凸模固定板14.推件板15.落料凹模模16.凸模 17.卸料 板 18.导柱 19.下模座 20.弹簧 21.凸凹模 22.螺钉 23.销钉 24.卸料螺钉4 4 弯曲模的设计 弯曲模的设计 4.1 4.1 弯曲件的工艺分析弯曲件的工艺分析4.1.1 最小弯曲半径最小弯曲半径 rmin工

26、件在弯曲弯曲时候，外层纤维受拉应力最大，内层受压应力最大，弯曲毛坯变 形区外表面金属在切应力作用下，产生切向伸长变形可用下式表示：=t/2=1/（2r/t+1）弯曲半径与材料厚度的比值称相对弯曲半径（r/t）。r/t 越小，变相程度越大。但当减小到一定程度时，材料外层纤维可能因受应力过大而被拉裂。因此最小弯曲半 径不能太小，应受到一定的限制。影响最小弯曲半径有如下因素：（1）材料的机械性能 塑性越好的材料，塑性变形的稳定性越好，所永许的最小完全半径就越小。但是在生产中，由于受到冷作硬化的影响而塑性有所降低。可进行退火处理。对塑性不好的材料可进行热加工以提高其塑性变形能力。（2）板料弯曲方向性

27、实际的板料中，纤维层是有一定方向的，平行于纤维方向的塑性指标比垂直 的要好，因此在弯曲时，应尽量使弯曲线与纤维方向垂直，最小弯曲半径可 去小些。如图 4-1.1，图 4-1.2 所示：合理 不合理 图 4-1.1 图 4-1.2（3）板宽 板宽是以相对板宽B/t来表示的。B/t3时，弯曲时在板料宽度方向的应力 为 0，板宽方向的材料可以自由移动缓解了板宽方向的受力状况，因此可以 使最小弯曲半径减 小。板宽增加，rmin/t增大。（4）弯曲中心角rmin/t较小时，在直边部分也产生一定的切向应力，使圆角区变形得到缓解，从而使 rmin/t减小。（5）板料厚度 板料厚度t减小时，则外表面的切向应变

28、减小，即开裂的危险性减小。但 是另方面，变形区在厚度方向的应变是按线性规律变化的，对于薄板料切向 应变很快由外层的最大值衰减到中性层的零。从而 rmin/t 可尽量小些。4.1.2 弯曲件直边高度 4.1.2 弯曲件直边高度 H H H 不应该去得太小，最好 H 3t，否则不能得到足够的。如果不能做到 H 2t，可在弯曲部位预先压糟在弯曲，或者当增长直边部分，弯曲成形后在切去多余部分。如图 4-1.3 所示：图 4-1.3 4.1.3 孔边距 4.1.3 孔边距 L L 孔边距必须使孔位于非变形区，以免产生变形，孔边到弯曲半径中心的距离 L 应满足：t 2mm 时，Lt；t 2mm 时，L2t

29、。4.1.4 弯曲回弹弯曲回弹 弯曲回弹是弹性变形过度到塑性变形，在塑性变形中伴有弹性变形的存在。弹性 恢复往往表现为弯曲部分曲率半径和角度在外力卸去后发生变化。弯曲回弹的程度以 和K 表示，则 K=1/0-1/0=-0 回弹角大于 0 时，称正回弹，反之称为负回弹。（1）回弹量的确定 当 r/t 58 时，此零件的相对弯曲半径为 r/t=1.5/2=0.75，在弯曲变形 后，弯曲半径变化不大，只考虑角度的回弹，在板料全塑性弯曲时，=3s0/EtK =3s/Et 其中 为弯曲时候的弯曲角度。（2）影响弯曲回弹的因素 材料的机械性能 回弹的大小与材料的屈服极限成s 正比，与弹性模量 E 成反比。

30、材料 越硬，塑性越差，弯曲后回弹就越大。相对弯曲半径 当r/t越小时，弯曲板料的切向变形程度就越大，总变形中塑性变形比 例大，回弹值越小，当 r/t 0.20.3 时，回弹可能为负值。弯曲方式 板料弯曲方式有自由弯曲和校对弯曲，自由弯曲的回弹大，校对弯曲的 回弹小。因为校对弯曲的弯曲力大，增加了圆角处的塑性变形程度。摩擦与间隙 摩擦可以改变弯曲毛坯各部分的应力状态，一般认为在大多数情况下摩 擦可以增大弯曲变形区的拉应力，使零件更接近模具的形状。在弯曲U形件时，间隙越小，摩擦力越大，由于模具对板料有挤薄作 用，可是回弹减小，相反，回弹值增大。（3）减小回弹的措施 从弯曲件的设计方面 在弯曲件的某

31、些结构上，如在变形区压制加强颈回成边形翼不仅可以 增加弯曲件的刚度，也使弯曲件的回弹困难。在满足使用要求的前提 下，采用弹性模数大，屈服极限小，机械性能稳定的板料。从工艺方面 从工艺方面，可以增加弯曲力，采用校对弯曲，对于冷硬化材料，在 弯曲前先退火，以降低屈服强度，或者采取热加工，并尽量选取较小 的相对弯曲半径。从磨具的结构上采取措施 可以采取回弹补偿，在凸模的底端开一小圆窝，减小凸模角度值，或 者在凸模的圆角附近开圆凿，一补偿弯曲回弹或者采用锥形凸模。也可以改变应力状态，在材料的厚度上 0.8mm 以上，弯曲半径部分增 大。如图 4-1.4，图 4-1.5，图 4-1.6 所示：图 41.

32、4 凸模角度修整到 图 41.5 锥形凸模 图 41.6 凹底凸模 4.2 4.2 制定弯曲方案制定弯曲方案 确定弯曲件的制造工艺时，先结合具体情况，即板料的形状，尺寸，精度，生产 批量等进行综合分析，研究从毛坯到成品需要几道工序。合理的工序安排，对弯曲件 的质量，生产效率，弯曲难易程度，经济效益都有重要意义。4.2.1 工序安排原则4.2.1 工序安排原则 对二次弯曲件，先弯曲外角后弯内角，后次弯曲不能破坏前次弯曲，前次弯曲不 能干扰以后的弯曲，切有定位基准。并在比较不同弯曲方案时，尽量选取模具结构简 单，操作方便，生产效率高的方案。4.2.2 工序安排方法4.2.2 工序安排方法（1）对于

33、 U 形件，可以才用一次弯曲成型方案。（2）采用对称弯曲。（3）当弯曲件的沿边有部位缺口时，若直接弯曲容易发生叉口现象。应加 连连接带将缺口连成一体，等弯曲后将多余部分切去。（4）对于大批量，尺寸小的弯曲件，为提高生产率，可以采取连续弯曲工 艺。对于此次弯曲件，由于采用已经冲裁的单个零件进行弯曲，因此 不采取连续弯曲工艺。4.3 4.3 确定毛坯弯曲部分尺寸 确定毛坯弯曲部分尺寸 L L 弯弯，下料方式下料方式 要确定毛坯的长度尺寸，需先求出毛坯的中性层曲率半径 一般取0=r+t/2 当变形程度比较大时，应变中性层会向内侧移动，根据体积不边定律，可以计算。在 实际使用中用经验公式：0=r+kt

34、 其中 k 为中性层位移系数，根据 r/t=0.75 可以查表得到 k=0.33。对于弯边部分 L 弯=pi*0/180 o=pi*90 o*（1.5+0.33*2）/180 o=3.3912 mm。4.4 4.4 确定弯曲模结构形式确定弯曲模结构形式4.4.1 凸模的圆角半径 4.4.1 凸模的圆角半径 r rp p 弯曲件相对弯曲半径较小时，一般去凸模圆角半径为弯曲件的内侧半径，即 rp=r，但是不能小于弯曲件的最小弯曲半径，在工件要求的弯曲半径小于最小弯曲半径 时，即 r rmin，先取 rp rmin，然后在加工序修整。当弯曲件相对弯曲半径 r/t 较 大时，凸模圆角半径应该根据回弹进

35、行修正。此处，取 rp=1.5mm4.4.2 凹模圆角半径 r4.4.2 凹模圆角半径 rd d 凹模圆角半径不能太小，否则会增加弯曲力和擦伤工件，对称弯曲工件，凹模两 侧圆角半径应该一致，以免造成坯料的滑移。凹模圆角半径通常根据材料厚度 t 来选取：当 t 2 时，rd=（36）t；当 t=（24）时，rd=（23）t；当 t 4 时，rd=2t。据此，取 rd=2t=6mm。4.4.3 凹模工作深度 4.4.3 凹模工作深度 l l 凹模工作深度l 应适当，l 过小，工件两端自由部分多，弯曲件回弹大，工件不 平直，影响精简精度；l 过大，凹模消耗的材料多，且需要的压力机行程大。根据弯 曲边

36、长 L=34mm，板料厚度 t=2mm，查表可取 l=20mm。如图 44.1 所示：图 44.1 弯曲模工作深度 4.4.4 凸模凹模的单边间隙 Z/24.4.4 凸模凹模的单边间隙 Z/2 凸模凹模的单边间隙应考虑到板料宽度，板料的机械性能，相对弯曲半径，弯曲 件的尺寸精度和板料厚度偏差等因素。U 形件的单边间隙可以按照下式 取值：Z/2=tmax+nt其中 tmax为板料的最大厚度，n 为间隙系数，t 为板厚基本尺寸。此处，取 t=tmax=2mm，根据弯曲见的弯曲高度 H=362=34，宽 21.021 度 与高度的比值 B/H=26/34，查表得 n=0.05，所以 Z/2=t=2.

37、1mm。4.4.5 凸凹模的宽度尺寸 L 4.4.5 凸凹模的宽度尺寸 L 凸凸和 和 L L 凹凹 凸凹模的宽度尺寸和工件的尺寸标注形式有关。一般原则是：当工件标注外形尺 寸时，以凹模为基准计算，间隙取在凸模上；当工件标注内形尺寸时，以凸模为基准 计算，间隙去在凹模上，并采用配制法制模。此零件为标注的是内形尺寸 基本尺寸为 21mm，一般冲裁所得的毛坯尺寸精 度为 IT10IT14 级，此处取 IT10 级，则公差=0.5 mm，并作为对称公差标注。可以确定标注对称公差，L 凸=（L-0.5）0-p=（21-0.5*0.5）0-0.021 mm。=20.7500.021mm。如图 4-4.2

38、 所示：图 4-4.2 对内形有要求的尺寸，不同的偏差对凸模的宽度不同。4.4.6 计算毛坯尺寸 4.4.6 计算毛坯尺寸 L L 已经得到中性层的半径0=r+kt=1.5+0.33*2=2.16 mm。毛坯整长度为 L=L 直+L 弯=21+（36-2）*2+2*pi*90 o*0/180 o=95.7824mm。4.4.7 计算弯曲力 4.4.7 计算弯曲力 F F 弯弯，卸料力，卸料力 F F 卸卸，推件力，推件力 F F 推推和压力中心（x和压力中心（x0 0，y，y0 0）（1）弯曲力是设计弯曲工艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小 和毛坯尺寸，弯曲件形状，材料性能，弯曲方法

39、和模具结构等多种因素 相关，实际应用中常用经验公式粗略估算。对于 U 形件，弯曲力为：F弯=0.7kBt2b/（r+t）=0.7*1.3*26*22*450/（1.5+2）=12168N。其中 k 为安全系数，一般取 k=1.3。（2）卸料力和推件力一般可以去为弯曲力的 3080，此处取为 50，即得到：F卸=F推=0.5*F弯=6084 N。（3）确定压力中心 图 4-4.3 根据图 4-4.3 的分析:L1=26mm X1=0 Y1=0 L2=52mm X2=0 Y2=13mm L3=15.7mm X3=0 Y3=28mm L4=6.28mm X4=0 Y4=31.57mm L5=28mm

40、 X5=0 Y5=40mm L6=15.7mm X6=0 Y6=49mm L7=6.28mm X7=0 Y7=52.57mm L8=72mm X8=0 Y8=72mm L9=10mm X9=0 Y9=90mm L10=118.84mm X10=-8mm Y10=28mm L11=18.84mm X11=8mm Y11=23mm L12=48.67mm X12=0mm Y12=11mm 由公式 X=(LiXi)/(Li);Y=(LiYi)/(Li)得压力中心的坐标值为：X=0，Y=34.91mm 4.4.8 选择压力机4.4.8 选择压力机 对于有压料装置的自由弯曲所需要的弯曲力F弯有：F压=F

41、弯+F卸=18252N为了确保压力机的安全，使压力机不至于长时间在过载状态下工作，自由弯曲选择压 力机吨位时，按照计算弯曲力是压力机公称压力的 75%80%确定压力机的公称压力 即：F压力机公称=F压/（0.750.8）对于有校正弯曲时，因为下止点位置和板料板厚对 F 压影响很大，为考虑设备安全，按下式确定弯曲压力机的公称压力：F 压力机公称=（1.52）F 压 此零件不采取校对弯曲，系数取到 0.8，因此 F 压力机公称=F 压/0.8=18252/0.8=22815N。根据冲裁力，由表参考资料5表 33 选取开式压力机 JH2125。具体参数如下：标准压力为 250KN最大闭合高度为 25

42、0mm工作台尺寸 左右 450mm，前后 300mm工作台垫板高度 70mm模柄孔尺寸 40X654.4.9 模架的选择：4.4.9 模架的选择：上模座 160X160X40（GB/T 2855.5）下模座 160X160X45（GB/T 2855.6）导柱 28X150（GB/T 2861.1）导套 28X100X38（GB/T 2861.6）闭合高度 160200mm4.5 4.5 弯曲模弯曲模装配图装配图 图 4-5.1 弯曲装配图 1.下模座 2.凹模 3.顶件块 4.螺钉 5.导正销 6.导料板 7.凸模 8 凸模固定板 9 上模座 10.固定螺钉 11.压入式模柄接头 12.推杆

43、13.销钉 14.导套 15.导柱 16.固定螺钉 17.销钉 18.弹簧 5 5 冷冲模零件的制造工艺冷冲模零件的制造工艺5.1 5.1 传统模具制造向现代模具制造的过渡传统模具制造向现代模具制造的过渡 传统模具技术主要是根据设计图样，用仿形加工、成形磨削以及电火花加工方法 来制造模具。近年来，随着计算机网络的高速发展，引起了一场信息技术革命，并构 造了一个全球范围的虚拟环境，极大地缩短了人与人之间的距离。计算机技术、自动 化技术、网络通信技术，这三者的有机结合给现代技术准备了技术条件和奠定了物质 基础。现代模具制造伴随这些技术的发展而提出并得到实质性的应用。现代模具制造 能够利用 CAD/

44、CAE/CAPP/CAM 技术和数控加工技术有效地对整个设计制造过程进行预 测评估，迅速获得样本，有利于争取订单、赢得客户，同时节省大量的模具试制材料、费用，减少模具返修率，缩短生产周期，大大降低了模具成本。在此期间，人们还可 针对新的技术环境进行深入探讨研究，甚至可以利用网络通信技术，在世界范围里组 织最精良的动态联盟队伍来完成每个项目，快速解决各种问题。可见高技术的发展给 模具制造业带来了新的生机，模具制造现代化正成为国际模具业的发展趋势。国内模 具业也正从传统模具制造模式向现代化模具制造模式。5.2 5.2 编制冷冲模零件工艺的整体思路编制冷冲模零件工艺的整体思路 随着加工技术的迅速发展

45、，模具制造工艺更新很快，整体上来讲，模具的制造工 艺要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度和使用寿命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工艺路线来保证模具的加工质量、提高生产效率、降低成本。要特别注意在设计和制造模具时，既要保证必要的零件精度和质量，也不能盲目追求 模具的加工精度和寿命，否则就会使制造费用增加，经济效益下降。而冲裁模具中的 凸凹模往往结构比较复杂，受力情况相对恶劣，精度要求又比较高，是制定模具工艺 过程中一份比较重要的零件工艺。5.3 5.3 零件立体图和凸凹模立体图零件立体图和凸凹模立体图图 5-3.1 零件立体图 图 5-3.2 凸凹模立体图 5.4 凸凹模的加工

46、工艺 5.4 凸凹模的加工工艺 5.4.1 5.4.1 凸凹模的工艺说明与方案比较凸凹模的工艺说明与方案比较冷冲模的凸凹模是完成条料冲压成形的最主要的工作零件，往往结构复杂，受力 情况恶劣，精度要求又比较高。在凸凹模的加工工艺中，工序安排一般是：下料锻造退火粗加工各 面粗磨基准面划线型孔半精加工划线工作型面半精加工 淬火、低温回火精磨基准面成形磨削修研。也可采用线切割加工代替，其工序为：下料锻造退火粗加工各面粗磨基准面划线钻穿 丝孔电火花线切割型孔划线工作型面半精加工淬火低温回火 精磨基准面成型磨削研磨，一般来说，线切割加工更容易保证加工精度，但 有些地区线切割加工的成本明显高于铣削加工，故在

47、本次加工中仍然采用铣削加工。在装夹工程中，应尽量一次装夹完成。其材料一般是 CrWMn、Cr12、Cr12MoV 及硬质 合金。零件的预备热处理常采用退火，正火工艺，其目的主要是消除内应力，降低硬 度以改善切削加工性能，为最终热处理作准备，而最终热处理则是在精加工前进行淬 火、低温回火处理，以提高其硬度和耐磨性，按图 5.4.1 凸凹模零件的技术要求制定 其具体工艺规程.5.4.2 根据零件图编制工艺规程5.4.2 根据零件图编制工艺规程图 5-4.1 凸凹模零件图 工序 1 下料 工序 5 锻造毛坯，按照外形尺寸，锻出基本外形。工序 10 退火 工序 15 铣削，铣各个平面，保证其垂直度为

48、0.01mm。工序 20 平磨，磨上、下两平面，保证划线清晰同时留磨量。工序 25 钳工，去毛刺，划螺孔位置线，钻螺纹底孔，攻丝，划孔的位置线。工序 30 镗削，按线钻孔，然后镗孔。工序 35 钳工，去毛刺，同时划出凸模外轮廓线。工序 40 铣削，外形铣削粗加工，留修挫磨量 0.150.25mm。工序 45 钳工，去毛刺，挫修三孔，留研磨量。工序 50 热处理，淬火、低温回火，硬度 5862HRC。工序 55 平磨，精磨上、下平面。工序 60 钳工，去毛刺，研磨内孔。工序 65 成形磨削，按一定得磨削程度精磨凸模外形。工序 70 钳工，精修内孔，按冲孔凸模修出间隙，凸模外形与凹模配间隙。工序

49、75 检验，转模具装配。为了便于装夹，一般都将毛坯锻造成规范的外形，因为锻造不但容易得到所需的 尺寸，节约材料，减少加工余量，而且还可以细化晶粒，改善材料内部组织，提高模 具材料的综合机械性能。锻造的毛坯体积应考虑到锻造工序的氧化和脱碳，一般比所 需体积大 2%3%，Cr12 的加热时间不易过长，防止严重脱碳和组织变粗，并严格控 制始锻温度和终锻温度，防止锻造内裂。Cr12 为淬透性很好的模具用钢，一般锻造后在空气中冷却后会析出大量马氏体 而局部变硬，不利于后面加工，所以必须进行退火处理。在铣削各面时，首先应注意 观察两大平面的质量情况，选择质量较好的面作为刃口平面，加工量也应大些，走刀 时，

50、切削速度不能过快，防止引起高温使材料变硬。而磨平面的目的是为了保证划线 钻孔清晰可靠，同时为了减少淬火后平面的磨削量，因为淬火后磨削困难些，磨削时 应保证一组直角的垂直度，以保证后续加工有可靠地基准。磨削后常做退磁处理。在 钳工工序中，注意打样冲眼的方法，在目视的同时要依靠手感。一般来说在销孔和螺 孔攻丝前，空口应该倒角加工。淬火时加热应该在盐浴炉或真空炉中进行。淬火后应该增加低温回火工序，以减 少材料由于淬火 而引起的内应力。凸凹模热处理时会出现少量变形和氧化，而钳工 加工也会留下划线痕迹，常用平磨大平面加以消除，同时也可以提高刃口的锐利程度。结 结 论论在本次毕业设计中通过参考、查阅各种有