支架拐件
支架拐件—冲孔落料复合模设计
摘 要
支架拐件——冲孔落料正装复合模。通过分析制件的工艺性可确定制件的成 形加工需要二副模具完成。即一套复合模。复合模是指冲床在一次行程中，完成 落料、冲孔等多个工序的一种模具结构。相对其他冷冲压模具结构而言，它具有 以下一些优点：①工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高； ②生产效率高， 受条料外形尺寸的精度限制较小。但需考虑的问题是：模具零部件加工制造比较 困难，成本较高，并且凸凹模容易受到最小壁厚的限制。
单工序弯曲模的通用性能好，且制造简单。容易保证制件精度。
该制件形状较简单、对称。材料为优质05钢。工艺性好。
关键词：复合模 工艺性能 凸凹模 模具制造
Abstract
The support turns the piece- the blunt bore falls to anticipate just pack compound mold.The craft that passes the analysis system piece can make sure to make the piece to take shape to process to need compound mold to https://www.wendangku.net/doc/018037857.html,ly a set of compound mold.The compound mold mean the punching machine is in a route of travel, completing to fall to anticipate, a kind of molding tool structure of several work prefaces of etc. of blunt bore.Opposite and other cold hurtle to press the molding tool
①
structure but speeches, it has following some advantageses:The work piece is together the stalk degree is better, the surface is straight and even, the size accuracy is higher? The produces the efficiency high, be subjected to the anticipates the shape ②
size of accuracy limit smaller.But need the problem of the consideration is:The molding tool zero partses process the manufacturing more difficulty, the cost is higher, and the convex and cave mold is subjected to the thick restrict of minimum wall easily.
Should make a shape to compare simple, symmetry.The material is high-quality 05 steelses.Craft good.
Keyword:Compound mold 、craft function 、The convex and cave mold、molding tool manufacturing
绪 论
模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模 具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业。日本工业界认为：“模具工业是其它 工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”。美国工业界认为：“模具工业是美国 工业的基石”。在德国模具被冠以 “金属加工业中的帝王”之称。
在我国.1998年3月在《国务院关于当前产业政策要点的决定》模具被列为机械 工业技术改造序列的第一位,生产和基本建设序列第二位,把发展模具工业摆在发 展国民经济的重要位置.目前,我国冲压模具在产值占模具总产值的40%以上,处于 主导地位.
冲压是一种先进的少无切削加工方法,具有节能省材,效率高,产品质量好,重 量轻,加工成本低等一系列优点,在汽车,航空航天,仪器仪表,家电,电子,通讯,军 工,日用品等产品的生产中得到了广泛的应用.据统计,薄板成型后,制造了相当于 原材料的12倍的附加值,在国民经济生产总值中,与其相关的产品占四分之一,在 现代汽车工业中,冲压件的产值占总产值的59%.随着我国经济的迅速发展，采用模 具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。
在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机 械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺 有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常 强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、在洛阳中国 一拖、中信重型矿山机械厂的生产实习，我对于冷冲模具、塑料模具的设计步骤
有了一个全新的认识，丰富和加深了对各种模具的结构和动作过程方面的知识， 而对于模具的制造工艺更是有了全新的理解。在指导老师的细心指导下和在工厂 师傅的讲解下，我们对于模具的设计和制造工艺有了系统而深刻的认识。同时在 实习现场亲手拆装了一些典型的模具实体并查阅了很多相关资料，通过这些实践， 我们熟练掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。通过在图书馆借阅相关 手册和书籍，更系统而全面了细节问题。锻炼了缜密的思维和使我们初步具备了 设计工作者应有的素质。设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充 分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。
在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力， 相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中难 免有不妥之处，肯请各位老师指正。
第 1章 制件的工艺性分析
图1 制件图
1.1 制件的总体分析
该制件为支架拐件。所用材料等级很高为 A 级。05 钢。制件形较为简单。但 需要多道工序才能完成。制件形状为 V 形，圆孔分布比较均匀。形状简单，对精 度要求不高，材料的利用率高。
从制件图上可以看出，必须先通过落料和冲工艺孔，然后再进行弯曲。
制件的材料为优质05钢。具有足够的塑性，屈强比小，回弹小，有利于弯曲
成形和工具质量的提高 。
1.1.2孔边距
为防止孔弯曲时发生变形，应使孔位于变形区之外。
即：
L≥2t.
所以，此零件完全符合要求。
1.1.3最小弯曲半径
根据所用材料，查表 3.2.2 可知最小弯曲半径为 0.4t. 2≥0.8 所用该弯 曲件符合要求.
1.2 制件的外形分析
1.2.1 冲裁件的外形转角：
冲裁件的外形无尖锐角，均圆弧过渡（半圆及 2 个 R0~3），查表 2.7.1 [1]而 知此圆角过度有利于模具加工，不会引起热处理开裂和冲裁时尖角处的崩刃和过 快磨损的现象。
1.2.2 冲裁件的孔边距与孔间距：
为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小，其最小许可值当 取：C≥(1～1.5) t根据已知工件的尺寸可得：C1=3.25 C2=22.5 t=2 所以工件 的尺寸符合上述要求。
冲孔时因受凸模强度限制孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯，查表
2.7.3而知工件上孔的直径当大于或等于0.35 倍的料厚，即d≥0.35t，由任务书 零件图易于看出工件尺寸符合要求。
1.3 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度
冲裁件上的未注公差等级定为IT14级，查表确定工件尺寸如下：
图2制件图
冲裁件的断面粗糙度值与材料塑性、厚度，冲裁间隙，刃口锐钝及冲模结构 相关，工件厚度为1mm，其断面粗糙度值为12.5μm
第 2章 工艺方案的确定
该零件包括冲孔、落料和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案供选择： 方案一、先落料后冲孔再弯曲，采用单工序模生产。
方案二、落料-冲孔复合冲压再弯曲，采用一副复合模和一副弯曲模生产。
方案三、冲孔-落料-弯曲连续冲压，采用级级进模生产。
对各种方案的分析：
方案一、模具结构简单，但需要三道工序，三副模具，生产效率低，难以满足 该零件的年产量要求。
方案二、只需二副模具，冲压件的几何形位精度和尺寸精度容易保证，且生产 率也高，尽管模具结构较模具一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制 造并不困难，
方案三、只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差，模具制造 困难，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造安装较复合模复杂。
通过以上三种方案的分析比较， 并根据设计要求确定该工件的冲压生产采用方 案二为佳，并选择正装复合模。
第 3章 主要工艺参数计算
3.1 冲裁的工艺计算
3.1.1制件尺寸的确定
从制件图上可以看出，必须先通过落料冲工艺孔，然后再进行弯曲，需要两 套模具，很明显弯曲决定了零件的总体形状和尺寸，所以在此主要对弯曲工艺进 行分析。该制件为冲孔落料弯曲件，圆角半径 R=2，材料的料厚为t=2，R＞0.5t。 这种弯曲件由于变形不严重，所以按中性层展开的原理，弯曲前制件的总长度应 等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和。
根据弯曲制件图可知：L =L 1 +L 2 +πα（r+χt）/180
=36+41+4.14
=81.14mm 式中： L ————坯料展开总长度
α————弯曲中心角
χ————中性层位移系数（取0.32）
因为有少许偏移以及修整余量，取 L 为 82 mm，所以，该制件在经过冲孔落 料之后和未弯曲前的外形尺寸为：82mm×40mm
3.2 排样的设计与计算
根据工件的形状选择有废料排样，且为直排的形式，虽然材料的利用率低于 少废料和无废料排样，但工件的精度高，且易于保证工件外形的的圆角。
3.2.1 确定搭边与搭肩值
搭边和搭肩值一般是由经验确定的查表2.5.2而取最小搭边值为a1=2.5㎜ 最 小搭肩值为a2=2.2㎜ 绘制草图如下：
分析制件形状可知，由于孔较多。根据(1) 排样草图：条料从前方送进。这 样冲孔凸模的冲压力比较均匀。制件形状精度容易保证。
分析排样草图2：条料从侧面送进，冲孔凸模受力不均。制件精度不容易保证。
图4 排样草图(2)
选择第一种排列方式。
3.2.2 计算送料步距和条料的宽度
按如上排样方式，并根据工件的尺寸确定送料步距为搭肩值与工件宽度之和。 即：L=a2+40=42.2㎜
查表2.5.4而知条料宽度单向偏差值为0.20，由公式计算如下：
B 0
2 . 0 ± =(D
max
+2a
1
) 0
20
. 0
=40+（2×2.5） 0
20
. 0
=45 0
20
. 0
所以确定条料的宽度B为：45 0
20
. 0
㎜
导料板间距离：
A=B+C
=45+5（无侧压装置）
=50mm
3.2.3计算材料的利用率：
一个步距内的材料的利用率
μ=A/BS×100%
=（3176.4-758.31）/3743.562×100%
=67%
所以在不考虑料头、料尾和边余料等材料消耗的情况下材料的利用率为67%， 而在考虑以上因素计算一张板料总的利用率时则需要根据证章板的长宽尺寸而 定，在此省略不述。
3.3 冲压力的计算并初步选取压力机的吨位
3.3.1冲裁力的计算
冲裁力的大小随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化，本模具采用普通 平刃口模具冲裁，其冲裁力F按下式计算：
F=KLtΓb
由查表而知工件材料的抗剪强度极限值Γb为 300N/㎜2，K值取1.3，材料厚 度t为 2㎜
冲裁周边长度：
L=270.22+59.66+69.08+86.35
=485.31㎜
所以冲裁力F=378.5KN
3.3.2 卸料力、推件力及顶件了力的计算：
卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模内的 料顺冲裁方向推出所需的力。顶件力逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需的力。卸 料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的，所以在选 择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素较多，主 要有材料的力学性能、厚度、模具间隙、凹模洞口结构、搭边大小、润滑情况、 制件的形状和尺寸等。现在按照下面的经验公式计算，查表 2.6.1 而卸料力、推 件力和顶件力系数分别为：
Kx = 0.04 Kt = 0.55 Kd = 0.06
则： 卸料力：
Fx = Kx * F = 0.04 * 378.5 =15.14N
推件力：
Ft = n Kt F n =h / t
h:凹模洞口的直刃壁高度 取h=6（表2.9.4 ）
Ft =624.5N
顶件力： Fd = Kd F = 0.06 * 378.5 =22.71N
3.4 压力机的公称压力的确定：
压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz，由于本模具采 用的是弹性卸料装置和上出料方式：
所以： Fz = F + Fx + Fd
=416.35N
查手册选择压力机的公称压力为：630KN。
滑块固定行
100mm (最大闭合高度)
250 mm 闭合高度调节量
80mm (标准型)工作台尺寸(左右×前后)
570×860mm (标准型)工作台孔尺寸(左右×前后)
310×450mm (标准型)工作台孔尺寸(直径)
400mm (标准型)立柱间距离(不小于)
420mm 模柄孔尺寸(直径×深度) Ф50×70mm
3.5 压力中心的确定及相关计算：
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工 作，应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则冲压时滑块会承受 偏心载荷，导致滑块的滑轨和模具的导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不 到保证，从而影响制件的质量降低模具寿命甚至损坏模具。而本模具所冲裁的制 件形状较对称，分析工件外形尺寸易知其压力中心在弯曲线附近即 Y 0 =51.08 mm 具体计算如下：L =40
Y 1 =0 L 2 =90 Y 2 =45 L 3 =62.8
Y 3 = 82 L 4 =59.66 Y 4 = 62 L 5 =17.27
Y 5 =34 L 6 =17.27 Y 6 = 34 L 7 =17.27 Y 7 =6 L 8 =17.27 Y 8 =6
Y 0 = L Y 1 + L 2 Y 2 + L 3 Y 3 +……. L 8 Y 8 / L + L 2 + L 3 +L+ L 5 + L 6 +L 7 + L 8
=51.08 mm
3.6 工作部分的尺寸计算
3.6.1计算凸凹模工作部分的尺寸（冲孔）并确定其公差：
该零件在弯曲前属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料 获得， 而中间的小孔尺寸则是由冲孔得到。
查表2.3.3而知：Zmin = 0.246
Zmax = 0.360
Zmax –Zmin = 0.114
因为模具的精度等级为IT14级 取 X = 0.5 设凸、凹模分别按IT9、IT10级精度制造，分别计算Dt、Da 如下：
3.6.1.1 冲?5.5小孔
d T =(d min + χ△) 0
d
- =(5.5+0.5×0.30) 0
020
. 0 - =5.65 0
020
. 0 - d A =( d T + Zmin) d + 0
=(5.65+0.246) 020 . 0 0
+ =5.90 020 . 0 0
+ 校核：|δT|+|δA|≤ Zmax-Zmin
0.020+0.020≤0.114 满足公差间隙条件
3.6.1.2 冲?19小孔：
d T =(d min + χ△) 0
d
- =(19+0.5×0.15) 0
020
. 0 -
=19.08 0
020
. 0 - d A =( d T + Zmin) d + 0
=( 19.08+0.246)
025 . 0 0
+ = 19.33 025 . 0 0 + 校核：|δT|+|δA|≤ Zmax-Zmin
0.020+0.025≤0.114 满足公差间隙条件
3.6.1.3冲?22孔：
d T =(d min + χ△) 0
d
- =(22+0.5×0.52)
0 020
. 0 - =22.26 0
020 . 0 - d A =( d T + Zmin) d + 0
=(22.26+0.246)
025 . 0 0
+ =22.5 025 . 0 0 + 校核：|δT|+|δA|≤ Zmax-Zmin
0.020+0.025≤0.114 满足公差间隙条件
3.6.1.4? 5.5小孔的孔距尺寸：
Ld1=L1±1/8Δ
=28±0.125 ×2×0.15
=28±0.0375
Ld2=L2±1/8Δ
=28±0.125 ×2× 0.15
=28±0.0375
3.6.2 落料计算：
落料时采用凸模与凹模配做法。以落料凹模为基准件。此制件属于A类尺寸。
A
j =(A
min
+ χ△) 4 /
▲
+
图5凸凹模尺寸
B
A
=（D max-χ△）d+
=（62-0.5×0.87） 035
. 0
+
= 61.56 035
. 0
+
B
T
=（B
A
- Zmin） 0
d-
=（61.56-0.246） 0
025
. 0
-
=61.31 0
025
. 0
-
校核：|δT|+|δA|≤校核：|δT|+|δA|≤ Zmax-Zmin 0.06≤0.114 满足
公差间隙条件
C A =（
D max-χ△） d + 0
= （40-0.5×0.62） 035 . 0 0
+ =39.69 035 . 0 0
+ C T =（C A - Zmin） 0
d
- =（39.69-0.246） 0
025
. 0 - =39.44 0
025
. 0 - 校核：|δT|+|δA|≤ Zmax-Zmin 0.06≤0.114 满足公差间隙条件
A A =（D max-χ△） d + 0
=（20-0.5×0.52） 025 . 0 0
+ =19.74 025 . 0 0
+ A T =（A A - Zmin） 0
d
- =(19.74-0.246) 0
020
. 0 - =19.49 0
020
. 0 - 校核：|δT|+|δA|≤ Zmax-Zmin 0.06≤0.114 满足公差间隙条件
第4章 模具总体设计
4.1 模具类型的选择
由冲压工艺分析可知，采用正装复合冲压，所以模具类型为正装复合模。 4.2 定位方式的选择
在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定 位。
4.3 导向方式的选择
为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该模具采用中间导柱的导向 方式。
第5章 模具主要零部件的设计
5.1 工作零件的结构设计
5.1.1 凹模的设计
在本模具中采用螺钉和销钉将凹模直接固定在支撑件上,凹模刃口为直壁式 , 凹模采用销钉和螺钉固定时要保证螺钉(或沉孔)间、螺孔与销孔间及螺孔与凹模 刃壁间的距离不能太近,否则会影响模具的寿命。壁厚40mm。查表2.9.4确定凹模 厚度为20㎜。
凹模厚度 H=kb=0.25×39.69=9.92 mm 取10 mm (查表2.9.5得k=0.25) 凹模壁厚 C=（1.5～2）H=15 mm～20 mm
取凹模厚度 H=10 mm ，凹模壁厚 C= 20 mm
凹模宽度 B=b+2c=39.69+40=79.69 mm 取标准值B= 80 mm
凹模长度 L 取160mm（送料方向）
确定凹模尺寸为80 mm×120 mm ×20 mm
现制草图如下：
图6凹模草图
5.1.2 冲孔凸模的设计：
在本模具中凸模用来成型四个?5.5的小孔和一个?22和一个?19的孔，由于 直径的不同现选择三种不同的冲头。
5.1.2.1设计?5.5小孔的冲头：
L=h 1 +h 2 +t+h
=20+20+2+18
=60mm