冲孔落料弯曲模

1 绪论

目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，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、模具制造工艺及设备等方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我过模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。

随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂大型、精密，更新换代速度快等变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD ，并陆续开始使用UG 、Pro/Engineer、I-DEAS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow 等CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中

1.1国内冲压模具的现状和发展趋势

冲压模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国冲压模具工业才驶入发展的快车道。虽然中国冲压模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在冲压模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。

中国冲压模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。

近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展

迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。

虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：

（1）总量供不应求

国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。

（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理

我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为

3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。

（3）模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平

产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。

（4）开发能力较差，经济效益欠佳

我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。

造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因：

（5）国家对模具工业的政策支持力度还不够

虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。

目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家，大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。

（6）人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少

模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。

（7）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低

近年来我国机床行业进步较快，已能提供比较成套的高精度加工设备，但与国外装备相比，仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备，但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。

（8）专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差

由于长期以来受“大而全”影响，模具专业化水平低，专业分工不细致，商品化程度低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占40﹪左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不畅，难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。

（9）模具材料及模具相关技术落后

模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差，也直接影响模具水平的提高。【7】

近十多年来，随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。许多模

具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。[3]

虽然中国冲压模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。

2 冲孔落料复合模

工件名称：底座

生产批量：大批量生产

材料：20

厚度：0.5mm

工件简图:如图1所示

2.1工艺分析

该零件形状简单，对称，是有圆和直线组成的。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11~14，孔中心与边缘距离尺寸公差为1mm . 将以上精度与零件的精度要求相比较，可认

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，也均符合冲裁的要求，故决定采用冲压方式可以得到冲孔落料件，然后进行弯曲得到制件。

此工件属于U 型弯曲，弯曲模没有固定的结构形式，有可能设计的很简单，也可能设计的很复杂，这需要根据工件的材料性能、形状、精度要求和产量进行综合分析，确定的模具的结构形式。本工件中的尺寸公差为未注公差，在处理这类零件公差的等级时均按IT14级要求，故此件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺要求，可采用弯曲工序加工。

2.1.1制件的总体分析

图示零件材料为Q235号钢板，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。

由工件图可知：该工件既有冲孔落料又有弯曲，但工件上的的孔、槽是对称的，总的来说加工起来是容易的。

由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。

2.1.2制件的外形分析

制件形状简单对称，有利于冲压加工。

2.2 冲压工艺方案的确定

该零件包括冲孔落料和弯曲三个基本工序，可以有三种工艺方案。

方案一：先冲孔，后落料，最后弯曲，采用三道工序模进行生产。

方案二：冲孔－落料，最后弯曲。采用两道工序模具进行生产。

方案三：冲孔－落料-弯曲级进冲压成形。采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需要三道工序三副模具，成本高而生产效率低，难以满足生产批量要求。方案二只需两副模具，首先使用一套模具进行冲孔落料生产，然后再使用一套弯曲模具完成最后一道弯曲成形制件。工件的精度及生产效率都高，易于批量生产，接近凸凹模的许用最小壁厚，见表2.9.6【6】模具强度较好制造难度小，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时，操作较方便，最后的一道弯曲将制件彻底成型使其满足要求。方案三只需要一副模具，生产效率高，但操作不方便，送料速度较快，通过对上述三种方案的分析比较，

该件选择第二种方案较为合适。冲压生产采用该方案为最佳。在此，首先通过使用一套冲孔落料正装复合模对下好的坯料板进行冲孔落料，形成下图2所示的半成品坯料，然后将其作为半成品坯料再用一套弯曲模对其进行一次弯曲成形，达到制件要求形状如图1所示。

图2 半成品坯料

2.3必要的工艺计算

2.3.1 排样设计与计算

设计复合模时，首先要设计条料排样图。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圆角。

2.3.2确定搭边与搭肩值

为了确保冲裁件质量，排样中各工件与料边之间、工件与工件之间留下的余量，称为搭边。在此处的搭边值是根据课本表2.9取得工件间a 1=2.0mm，a 2=2.2mm。

2.3.3确定零件的排样方案

设计冲孔、落料复合模，首先要设计条件排样图。冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样。合理的排样应是在保证制件质量、有利于简化模具结构的前提下，以最少的材料消耗，冲出最多数量的合格工件。底座的形状简单，由于零件外形尺寸为自由尺寸对精度要求不高，为了提高材料的利用率减少冲裁力，虽然这时会使零件外形尺寸公差等级降低但是经过等筹兼顾，全面考虑。这里我们采用有废料排样。如图3所示：

2.3.4计算送料步距和条料的宽

有课本2.33得送料步距A=D+a

其中 D ——向的冲裁件宽度

a ——冲裁件之间的搭边值

故 A=D+a=20+2=22mm

结合图1中制件尺寸可知：当弯曲成形制件圆角半径较小（r =0.5t）时，根据中性层长度不变原理进行计算。

因为R=0.8〈0.5×2, 由于弯曲变形时不仅弯曲圆角部分变薄严重，而且与圆角部分相邻的直边部分也产生了一定的变薄，所以应该按变形前后体积不变条件确定长度。按表3.5所示经验公式计算。

由表3.5得:一次同时弯四个角应按公式D 总=l 1+2l2+2l3+t计算

D 总=l1+2l2+2l3+t=26+2×16+2×30+2=120mm

模具采用无侧压装置的导料方式，条料宽度由课本公式3.36得

条料宽度 D=Dmax +2a+C

其中 B ——条料的宽度

D max ——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸

a ——侧搭边的最小值

C ——导料板与最宽条料之间的单面最小间隙

故 D=120+2.2×2+0.7=125.1mm

2.3.5计算材料的利用率

η=S 1S ⨯100%=1⨯100% S 0AB

式中 S1—一个布距内零件的实际面积；

S2—一个布距内所需毛坯面积；

A — 送料布距；

B — 条料宽度

代入已知数据，可得一个步距的材料利用率η：

η=

2.4 计算冲压力和初选压力机

2.4.1计算凸、凹模刃口尺寸

(1)冲尺寸为5mm 的孔对应凸、凹模刃口尺寸的计算

查表2.4得间隙值Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm。

由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸、凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模人口尺寸的计算如下：

查表2.5得凸、凹模制造公差：

δ凸=0.020mm，δ凹=0.020mm

校核：Zmax-Zmin=0.0.114mm，而δ凸+δ凹=0.040mm

满足δ凸+δ凹＜Zmax-mi ，故而采用分别法制造模具刃口。

工件图中未标注公差值，查相关文献可得尺寸为5mm 的工件公差值为△=0.18mm。

查表2.6得IT13级时的磨损系数x=0.75

所以按式（2.5）可得：

000

d 凸=(dmin+x△) -δ凸 =(5+0.75×0.18) -0.020 mm =5.14-0.020 mm

+δ凹+0.020+0.020d 凹=（d 凸+Zmin）0 =（5.14+0.040）0 mm=5.180 mm

（2）外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算

对于冲裁件外轮廓的落料，其形状相应也比较简单，当以凹模为基准件时凹模磨损后，刃口部分尺寸都变大，因此属于A 类尺寸。对于外形尺寸分别为120mm 和30mm ，所以通过查相关文献可查得其对应公差分别为：0.54mm ，0.33mm 。

/4按公所以式：Aj=(Amax-x△) +△0 可求得：

+0.30/4+0.075

120凹=(120-0.75×0.54) =119.590 mm 0

+0.25/4+0.063

30凹=(30-0.75×0.33) =29.750 mm 0

凸模落料的基本尺寸与凹模相同，分别是119.59mm 、29.75mm ，不必标注公差，但要在技术要求中注明：凸模刃口实际尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值Zmin=0.040mm(落料凹模刃口部分尺寸见图4所示）。

图4 落料凹模刃口部分尺寸

2.4.2冲压力的计算及压力中心的确定

(1)冲压力的计算

该制件首先是采用冲孔落料正装复合模，拟选用弹性卸料上出料。冲压力的相关计算如下：

冲裁力F ： F ＝KLt τb

式中： F —冲裁力（KN ）；

L —冲裁周边长度（mm ）；

t —冲裁件材料厚度；

τb —被冲材料的抗剪强度（MPa ）；

K —系数，一般取1.3.

在一般情况下，材料的抗剪强度σb =1.3τb ，为方便计算，也可按下式进行估

算冲裁力 F ＝1.3Lt τb ≈Lt σb

式中 σb —被冲裁材料抗拉强度（MPa ）

查手册【3】得Q235钢的σb 为235Mpa.

F 落＝Lt σb =(124.4+30)×2×2×235N=145.1KN

F 冲＝4Lt σb =4×(2×3.14×5) ×2×235N=59.03KN

由于此处采用的是弹性卸料装置和上出料的冲孔、落料正装复合模，所以其冲裁工序总力的计算公式为：

F 总=F+F卸+F顶

查表2.7取K 卸=0.05 K顶=0.06

F

F 卸＝K 卸顶＝K 顶F F 落=0.05×145.1KN=7.255KN 冲=0.08×59.03KN=4.72KN

所以 F 总=F+F卸+F顶=F落+F冲+F卸+F顶=216.1KN

(2)压力中心的确定

模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。模具的压力中心必须使模柄轴线与压力机滑块的中心线重合，否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至破坏模具。

选用坐标系XOY, 如图5所示：

图5 压力中心

2.4.3初选压力机

有上述已知计算可知，选择型号为JH2—25型的开式双柱可倾压力机能满足要求。其主要技术参数如下表所示：

J23—25型压力机主要技术参数

2.5模具的总体设计

2.5.1模具的类型选择

由上述分析，本零件的第一套模具包括冲孔和落料两道工序，结合制件结构，可采用正装复合模。其上模部分由上模座、推板、垫板、凸凹模固定板、弹顶器、弹性卸料板及凸凹模等零件组成，下模部分由落料凹模、凹模固定板、冲孔小凸模、凸模固定板、垫板、下模座等组成。其优点为：采用弹性的顶件装置、卸料装置对工件和条料起到压平的作用，适用于冲制材质较软、板料较薄、平直度要求较高的冲裁件，冲裁件的精度较高。冲裁完成后回程时，上模部分的弹性卸料装置将卡在凸凹模外的条料废料卸下，而冲孔废料由上模部分的刚性推件装置卸出模外，工件由下模部分弹性顶件装置顶出，每冲裁一次，顶出一次，模内不会积聚工件，有利于减小凸凹模的最小壁厚，不易将凸凹模胀裂。但是由于此结构的冲孔废料从上模引出，而此工件上孔又较多，冲孔废料易落入下模部分，造成模具清理麻烦。

2.5.2 定位方式的选择

因为是批量生产，采用手动送料方式，从右往左送料；又因为该制件采用的是正装复合模，所以直接用挡料销和导料销即可。

2.5.3 导向方式的选择

为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。又根据制件尺寸及精度要求等采用中间导柱模架。

2.6. 模具主要零部件的结构设计

2.6.1凸模、凹模、凸凹模的结构设计

1) 落料凸、凹模的结构设计 在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直通型刃口，并查表2.21取得刃口高度h=5mm。该凹模结构简单，宜采用整体式。

又查表2.22，得k=0.2

即 凹模高度H=ks=0.2×120mm=24mm

垂直于送料方向的凹模宽度B

Ｂ＝ｓ＋（2.5~4.0）Ｈ＝180~216ｍｍ

送料方向上的凹模长度L

Ｌ＝S1＋kS2＝30＋0.2×4.9＝30.98ｍｍ

参照标准，在此取凹模外形尺寸为：220mm ×100mm ×24mm

2) 冲尺寸为5mm 孔的凸模设计 因为该制件内孔圆形，其固定方式为P7/h6的铆接固定；为使凸模加工方便，将其做成等断面，即直通式凸模，其结构如图6所示。凸模固定板厚度取16mm ，凸模长度根据结构上的需要来确定。对其加工采用成型磨削或者线切割等方法，加工容易，但其固定板型孔的加工较复杂。注意：由于铆接的异形凸模工作端应进行淬火，淬火长度约为全长的1/3，另一端处于软状态，与凸模固定板铆接时要凹进1mm 。故其长度计算如下：

L=h凸模固定板+h衬板+h落料凹模=20mm+20mm+24mm=64mm

由于此凸模尺寸适中，且长度较短，刚强度足够，所以不需对其进行校核。冲裁时注意进入凹模刃口1mm 。

3) 凸凹模的结构设计 本模具为复合冲裁模，除了冲孔凸模和落料凹模以外还有一个凸凹模。由于凸凹模是复合冲裁中的一个特殊零件，其内形刃口起冲孔凹模的作用，按凹模设计，其外形刃口起落料凸模作用，按凸模设计。内外缘之间的壁厚由冲裁件形状和尺寸决定，从强度考虑，壁厚受最小壁厚限制。而对于此冲孔落料正装复合模来说，凸凹模装于上模部分，内孔不会积聚废料，胀力小，最小壁厚可以小些。根据模具的整体结构设计要求，凸凹模的结构简图应如图7所示。另外，在确定凸凹模安排在模架上的位置时，要依据计算的压力中心的数

据，使压力中心与模柄中心重合。

(2)模架的设计

上模座：284mm ×120mm ×50mm

下模座：340mm ×180mm ×50mm

导柱：φ28mm ×200mm

导套：φ28mm ×100mm ×φ40mm

模柄：φ48mm ×80mm

垫板：220mm ×100mm ×10mm

卸料板：220mm ×100mm ×12mm

凸模固定板：220mm ×100mm ×20mm

衬板：220mm ×100mm ×20mm

模具闭合高度：

H 闭=H上模+H垫板×2+H凸凹模+H凹模+H衬板+H凸模固定板+H下模

座

=50mm+10×2mm+50mm+20mm+20mm+20mm+50mm

=230mm

3 弯曲模的设计

3.1主要计算

3.1.1弯曲件展开尺寸长度的计算

因为R=0.8〈0.5×2, 由于弯曲变形时不仅弯曲圆角部分变薄严重，而且与圆角部分相邻的直边部分也产生了一定的变薄，所以应该按变形前后体积不变条件确定长度。按表3.5所示经验公式计算。

由表3.5得:一次同时弯四个角应按公式D 总=l 1+2l2+2l3+t计算

D 总=l1+2l2+2l3+t=26+2×16+2×30+2=120mm

3.1.2弯曲件回弹值的计算

由于回弹直接影响了弯曲件的形状和尺寸，因此，在模具设计和制造时，必须预先考虑材料的回弹。通常是先根据经验数值和简单的计算初步确定模具工作部分尺寸，然后再试模修正相应部分的形状和尺寸。小变形程度（r/t≥10）时，回弹比较大，先计算凸模圆角半径，再计算凸模角度；大变形程度（r/t

3.1.3弯曲力的计算

弯曲力指的是压力机完成预定的弯曲工序所需施加的压力，是选择压力机和设计模具的重要依据之一，所以必须进行计算，但要从理论上计算弯曲力是很复杂的，并且计算的值还不是十分的准确，因此，在生产中通常采用经验公式进行计算。

对于该工件，按U 形件弯曲计算。其公式为：

F自=0.7Kbt2σb /(r+t)

式中： F自——冲压行程结束时自由弯曲的弯曲力（KN ）;

K ——安全系数，一般取K=1.3；

b ——弯曲件宽度（mm ）;

t ——弯曲件材料厚度（mm ）;

σb ——弯曲件材料的抗拉强度（Mpa ）;

r ——弯曲件的内弯曲半径（mm ）;

所以经查询相关各值后代入上式可得 ：

F 自=0.7Kbt2σb /(r+t)

=0.7×1.3×120×4×235/（2+0.5）N

=41059.2N=41.06KN

顶件力Fd 可近似取自由弯曲力的30﹪～80﹪，即

Fd=（0.3～0.8）Fz

=（0.3～0.8）×41.06KN

=（12.318～32.848）KN

取Fd=20KN

校正弯曲时，校正弯曲力最大值是在压力机工作到下死点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力（或接触弯曲力），而在弯曲工作的过程中，二者又不是同时存在的，因此，查表3.7得：P=60Mpa,所以校正力为：

F 校=AP=[（30×90）×60]N=162000N=162KN

式中 F 校——校正弯曲力 （KN ）；

A ——校正部分投影面积（mm ²）；

P ——单位面积校正力（Mpa ），其值见表3.7。

3.1.4初选压力机

选择压力机时，要根据模具的结构来确定，当施力行程较大时，（50﹪～60﹪）F0﹥F, 即冲压时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50﹪～60﹪，校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富裕量。

对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故顶件力或压料力可以忽略不计，但这里为了保险起见，在计算公称压力时还是将顶件力Fd 考虑进去。

F压机≥（1.2～1.3）（F 校+Fd）

=（1.2～1.3）(162+20)KN

=（1.2～1.3）×182KN

=218.4～236.6KN

初选弯曲模对应压力机的公称压力为250KN ，即JH2—25型。

3.2 模具的总体设计

3.2.1 模具的类型选择

由前面冲压工艺分析可知，对于该形弯曲件采用的模具类型为一次复合弯曲成形模，且为标准后座模架。上模部分由上模座、凸凹模、凸凹模固定板、垫板等零件组成；下模主要由定位块、凹模、衬板、凸模、顶杆、螺钉和下模座等零件组成。弯曲工件主要由下面顶板顶出。

3.2.2定位方法的选择

因为该模具坯料采用的是长条料，控制条料的送进方向采用定位块和凸模外形定位，因为零件的尺寸精度要求不是很严格，此定位方法就可以满足要求。

3.2.3顶件及出料方式的选择

因为工件的厚度为2mm ，相对较薄，顶件力也比较小，故可以采用弹性卸料装置，即下模部分由顶板及弹顶器等组成顶出装置。且设计时应注意下模弹顶器的弹顶力必须大于毛坯件第一次弯曲的弯曲力，才有利于工件的全部成形。

另外根据制件及模具的结构形式及特点分析，我们选择采用前后送进坯料的后出料方式，可以提高生产效率。

3.2.4导向方式的选择

为提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，选用导柱、导套导向。由于该零件导向尺寸较小，且精度要求不是太高，所以宜采用后侧导柱模架，导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为2mm ，所以导柱、导套之间的配合采

用H7/h6。

3.2.5 弯曲凸模凹模及凸凹模的设计

现以U 形件为参考对该工件凸、凹模等相关尺寸进行设计。依据产品零件图可知，本零件标注的是外型尺寸，故设计凸、凹模时应以凹模为基准，间隙取在凸模上。查表2.5得δ凸=0.020mm，δ凹=0.030mm。

又由表3.9查得该弯曲件中内形尺寸14.5mm 的尺寸公差为△=±0.8mm 。

凹模横向尺寸：

+§a +0.030+0.030

La=(L-0.75△) 0 =(30-0.75×0.8) 0mm=29.40mm

凸模横向尺寸：

000

Lt=(La-Zmin)-§t =(29.4-1)-0.020 mm=28.4-0.020 mm

以上各式中 L ——弯曲件的基本尺寸（mm ）；

§t 、§a ——凸、凹模的制造公差，选用IT7~IT9级精度，一般取

凸模的精度比凹模精度高一级；

La 、Lt ——凸、凹模工作部分尺寸（mm ）；

Z ——凸、凹模双边间隙（mm ）；

△——弯曲件的尺寸公差（mm ）。

落料凸、凹模的结构设计 在落料凹模内部，由于要设置推件块，所以凹模刃口应采用直通型刃口，并查表2.21取得刃口高度h=5mm。该凹模结构简单，宜采用整体式。

又查表2.22，得k=0.2

即 凹模高度H=ks=0.2×120mm=24mm

垂直于送料方向的凹模宽度B

Ｂ＝ｓ＋（２．５~４．０）Ｈ＝１８０~２１６ｍｍ

送料方向上的凹模长度L

Ｌ＝ｓ１＋ｋｓ２＝３０＋０．２×４．９＝３０．９８ｍｍ

参照标准，在此取凹模外形尺寸为：220mm ×100mm ×24mm 。

结合工件外形并考虑加工，将弯曲凸模设计成简单的形式用线切割进行加工成形，将其安装于下模座上的衬板中且与凹模中心孔配作加工，故而凹模也要用线切割进行成型加工，同时还应注意与制件下表面接触处的凹模上表面精度要保证，在此取其表面粗糙度Ra=0.8，且应保证其上下表面平行度要求；对于成形制件外表面的凸凹模的加工也同样采用线切割进行成型加工，保证其加工精度，最终更好的保证制件的成型要求。另外，将其各部分尺寸确定如下：

凸模高度：Lt=53.5mm；

凹模板厚度：La=26mm；

凸凹模高度：Lta=65.5mm。

3.2.6凸凹模定位及紧固零件的设计

该形件弯曲模上模部分对于凸凹模的固定采用两个定位销定位及两个螺钉紧固，定位销以尺寸为φ8.0mm 的孔作导正孔，定位销采用H7/h6与凹模板配合。其中此定位销在此可以采用φ8×40的销钉；同时紧固螺钉选M8的尺寸（公称直径为d=8mm、公称长度为l=40mm、性能等级为8.8级，表面氧化、A 级的六角头螺栓）。而对于下模座的紧固及固定也采用相同规格的螺钉及定位销，但在数量上，这样便于整套模具的加工及制造。但在数量上，下模部分用到了四个螺钉和两个销钉对其进行紧固及固定。另外，在凹模上表面我们又采用了两个定位块来对坯料进行定位（注意两定位块之间距离要满足坯料长度方向尺寸要求），而且两定位块高度尺寸要在高于工作前凸模伸出凹模表面高度的基础上再加上一个板料厚度，从而可靠保证坯料的定位。对于定位块的定位我们在此采用四个尺寸为M5的螺钉将其固定于凹模两侧。

3.2.7凸凹模弹顶器的设计

弹顶器用橡胶作弹性元件，安装于顶板下部。其结构如下图所示：

图8 橡胶弹顶器

1-顶板；2-橡胶；3-托板；4螺杆

3.2.8模架的设计

该模具采用后座导柱模架结构，结构简单。以制件对应凸、凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。

综上所述，由于此形件弯曲模不是标准模架，因此需自行设计。取模柄高度为85mm ，上模座高度为40mm ，垫板厚度为6mm ，凸凹模高度为65.5mm ，凹模板厚度为26mm ，凸模安装运行对应的衬板厚度为22mm ，下模座的厚度H 取40mm 。弯曲模闭合高度是指冲床运行到下止点时，模具工作状态的高度。模具闭合后剩余空间部分即为制件厚度为2mm 。

故该模具的闭合高度为：

H 闭合=H上模座+H垫板高度+H凸凹模高度+H凹模+H衬板+H下模座+H制件厚度

=（40+6+65.5+26+22+40+2）mm=201.5mm

可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-16型的最大装模高度（220mm ），可以满足其使用要求。

3.2.9 一次弯曲成形模冲压设备的选定

由上面的设计过程及计算数据可知：初选压力机的公称压力为160KN ，即J23—16型压力机。

J23—16型压力机的滑块行程为55mm ，大于工件高度的两倍，满足支撑板弯曲时的冲压行程。其主要技术参数如下表所示：

JH2—25型压力机主要技术参数

4 模具附图的绘制

4.1冲孔落料正装复合模具

图9 冲孔落料正装复合模具图

1-打杆；2-模柄；3-推板；4-推杆；5-卸料螺钉；6-凸凹模；7-卸料板；8-落料凹模；9-顶件块；10-带肩顶杆；11-冲孔凸模；12-固定挡料销；13-导料销；14-下模座；15-垫板；16-凸模固定板；17-定位销；18-导柱；19-橡胶弹顶器；20-凸凹模固定板；21-上模座；22-销钉；23-螺钉

其工作原理为：该模具由导料销13和挡料销12控制条料的送进方向和步距。上模下行，进行冲裁，导柱、导套对上、下模的运动起到可靠的导向作用。冲裁过程中，弹性卸料板7对板料起着压平作用，冲才出的工件精度高。冲裁完毕，上模回程，上模部分的弹性卸料装置将卡在凸凹模外的废料卸下，冲孔废料由上模部分的刚性推件装置卸出模外，工件由下模部分的弹性顶件装置顶出，每冲裁一次，顶出一次，模内不积聚工件，不易将凸凹模胀裂，但是冲孔废料落在下模面上，清除废料麻烦，弹性卸料板上需开设挡料销、导料销的让为孔。

4.2制件一次弯曲成形复合模

图10 制件一次弯曲成形复合模

1-打杆；2-模柄；3-上模座；4-止转销；5-紧固螺钉；6-垫板；7-推杆；8-定位块；9-紧固螺钉；10-凸模；11-紧固螺钉；12-顶杆；13-顶板；14-下模座；15-衬板；16-销钉；17-凹模；18-导柱；19-导套；20-凸凹模；21-凸凹模固定板；22-销钉

其工作原理为：坯料送进时毛坯用定位块8和凸模10定位，工作时，上模下行时，凸凹模21与凸模10

首先将毛坯压弯成“”形件，上模继续下行时，迫使毛坯及凸模10向下运动，使工件在凸模10与凹模17的作用下成形。

另外，该模具结构特点为：下模弹顶器的弹顶力必须大于毛坯件第一次弯曲的弯曲力，才有利于工件的顺利全部成形。

5 模具的装配

5.1 模具装配的主要技术要求

（1）组成模具的各零件的材料、尺寸公差、表面粗糙度和热处理等均符合相应图样的要求。

（2）模架的三项技术指标：上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度等级要求。

（3）模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。

（4）装配好的模具，其封闭高度应符合图样规定要求。

（5）模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度公差在全长范围内不大于0.05mm 。

（6）凸模和凹模之间的配合间隙应符合图样要求，周围的间隙应均匀一致。

（7）定位装置要保证定位准确可靠。

（8）顶料装置活动灵活、正确，出料孔畅通无阻，保证制件及废料不卡在冲模中。

6 结束语

毕业设计作为三年大学学习中极为重要的一部分，是衡量一个学生专业课水平的重要标志。毕业设计是我们所学课程的一次系统而深入的综合性的总复习，是一次理论联系实践的训练，也是我们步入工作前的一次检验。

就我个人而言，通过这次毕业设计，使我学习到了许多知识，对模具的设计与制造有了极为深刻的认识，是一次由理论向实践的飞跃，回顾一个多月的设计生活，让我感慨颇深，主要体会有以下几点：

(1) 扎实的基础课，专业课是模具设计的基础

由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我认真扎实的学习了以前的课程，并加深了对这些课程的理解、真正有一种温故而知新的感觉，如机械制图中的各种线型的特点应用，材料力学中的应力校核，热处理中各种材料与热处理性能，公差配合与测量技术中公差的正确选用，模具的加工与制造技术。塑料模具的设计与制造步骤，模具材料的正确选用等。

(2) 理论与实践相结合的重要性

以前的学习中，基本上是纯理论的学习，虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味，但却停留在表面上，没有进行过真正的设计，从而使理论与实践严重脱节，而现在我们是在经历了金工实习、毕业实习后的一次真正的练兵。我认真回顾了以前所见所学的塑料模知识，在脑海里反复了思考了塑料模的步骤，然后开始到图书馆查资料作设计。在作设计的过程中，我才真正感觉到眼高手低的含义，同时也“窥一斑而知全豹”，自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗，但是在老师们的帮助下以及自己的努力下，我终于克服了重重困难，使设计得以顺利的进行。通过向老师们请教，我了解到设计要面向企业，面向市场的原则，毕业设计正是对实践能力的一次强有力的训练，是我们独立工作的前凑，将对我们以后的工作产生深远的影响。

(3) 对模具设计中的安全性，经济性加深了认识

在设计工作中，要不断对安全性进行分析，从操作者的角度进行设计，在设计中，需要考虑到模具的成本问题，经济效益是工业生产的前提，成本的高直接

决定了产品的竞争力，故在设计中尽可能的选用标准件。

(4) 电脑成为设计中重要的辅助工具

由于工件形状复杂，在设计中计算塑件的体积出现了很大的难度，后经程老师指点迷津，通过Pro/E绘图和计算才得以解决。另外在绘零件和装配图时采用电脑也更方便快捷。采用电脑处理，精度高，方便快捷，在本次设计时，要求机械绘图，电子文档文本，从而对AUTOCAD 的学习有了很大的进展，对WORD ，WPS 等各种文字处理工具有了更为熟练的操作，而模具CAD 技术已成为该行业的发展趋势，电脑终将成为设计的必备工具，这对提高学生的综合素质着极为重要的现在意义。

(5) 设计态度直接决定着设计质量

毕业设计一般时间都足够，但足够的时间不一定都能设计出优秀的模具。这就除了能力水平的问题外，极为重要的一点便是态度问题，作为学生必须要态度谦虚、工作认真、勤学好问、实事求是，才能正确对待设计，才有可能取得设计的圆满成功。

总之，通过毕业设计使我对模具的设计与制造有了更深的认识，得到了许多有益的启示，这对毕业后的过渡转变有极重要的影响。在以后的工作中，我将继续保持谦虚谨慎的工作作风，扬长避短，多与人交流，提高自己的个人素质和技能积累经验，诚实守信，争取在事业上更上一层楼，芝麻开花—节节高。

设计者：赵四水

致 谢

在过去近三年的学习中，我学完了模具专业中所学的理论知识，在毕业前夕，又通过毕业设计的这一实践性环节，进行已学知识的全面总结和应用，巩固了过去所学的基础课和专业课知识。通过这次毕业设计，使我深深认识到理论与实践相结合的重要性，平时在学习中所注意不到的细节性问题，往往成为设计工作中难以克服的难点！在这几个月的设计中，不仅促使我重新温习了三年来的专业基础课，而且也使我掌握了很多在课本上学不到的东西，同时提高了我的综合能力的培训及扩大了对模具领域的新知识学习。这些都为我以后的工作打下了坚实的基础。强化了所学知识，增强了动手能力，更深切地体会了“温故而知新”的长远意义，还有独立解决问题的能力的提高，这些是本次毕业设计留给我的最宝贵的财富。

本设计的完成得益于河南机电高等专科学校材料工程系及新飞电器有限公司各位老师的指导和帮助，特别是杜老师的亲切指导与帮助，在此对各位老师表示我最崇高的敬意和由衷的感谢，真心的说一声：“你们辛苦了！谢谢。”同时，在设计过程中也得到了许多同学的热心帮助和支持，才使的论文能够得以顺利的完成，在此再一次向所有给予我帮助和支持的老师和同学表示最衷心的感谢。 由于我水平有限和实践经验的欠缺，在此次设计中难免会出现错误和不妥之处，恳请各位老师批评指正。

设计者：赵四水

参考文献

[1] 刘建超、张宝忠 . 冲压模具设计与制造 高等教育出版社2002.11.30

[2] 冯炳尧、韩泰荣、将文森 上海科学教育出版社 模具设计与制造简明手册(第二版) 1998.7

[3] 虞莲莲、曾正明主编 实用钢铁材料手册 机械工业出版社 2002.5

[4] 重庆大学王效培主编 冲压手册(第二版) 机械工业出版社 2001.2

[5] 李云程主编 模具制造工艺学 北京:机械工业出版社 1997