opple鎮(zhèn)流器外殼沖壓模具設計【含CAD圖紙、說明書】,含CAD圖紙、說明書,opple,鎮(zhèn)流器,外殼,沖壓,模具設計,cad,圖紙,說明書,仿單
目 錄
1緒論 2
2沖壓工藝 3
2.1沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 3
2.1.1零件分析 3
2.1.2沖壓工藝方案確定 3
3落料模設計 5
3.1落料件工藝尺寸及模具結構類型 5
3.1.1毛坯排樣 5
3.1.2沖裁力計算和壓力中心計算 6
3.1.3沖模刃口尺寸及公差計算 7
3.2確定各主要零件結構尺寸 9
3.2.1凹模結構設計 9
3.2.3卸料和出件方式的設計 9
3.2.4墊板的設計 10
3.2.5凸模結構設計 10
3.2.6聚氨酯橡膠的選用 10
3.2.7定位零件的設計 10
3.3閉合高度計算 10
3.4壓力機選擇 11
3.4.1模柄確定 11
3.5 導柱導套選用 11
3.6模具總裝圖 12
3.6.1落料模裝配圖 12
3.6.2落料模爆炸圖 12
4沖孔、切舌、脹形復合模設計 13
4.1沖孔部分設計 13
4.1.1沖孔凸模形式選擇 13
4.1.2預沖孔直徑計算 13
4.1.3沖孔凸、凹模尺寸計算 13
4.1.4沖孔定位尺寸計算 13
4.1.4沖裁力計算 14
4.1.5主要結構零件尺寸設計計算 14
4.2脹形部分設計 14
4.2.1脹形力計算 15
4.2.2脹形模零件的設計計算 15
4.3切舌部分設計計算 15
4.3.1凸模刃口尺寸計算 15
4.4模具總體結構及壓力機的選擇 17
4.4.1模架選擇 17
4.4.2壓力機的選擇 17
4.5模具總裝圖 18
4.5.1復合模裝配圖 18
4.5.2復合模爆炸圖 18
5彎曲模設計 19
5.1彎曲力計算 19
5.2彎曲模凸、凹模的設計 19
5.2.1凸、凹模圓角半徑 19
5.2.2凹模工作部分深度 19
5.2.3凸、凹模間隙 19
5.2.4凸、凹模間隙橫向尺寸及公差 19
5.3彎曲模其它零件的設計和選用 20
5.4壓力機選擇 20
5.5模具總裝圖 21
5.5.1彎曲模裝配圖 21
5.5.2彎曲模爆炸圖 21
6翻孔、切口、彎曲復合模設計 22
6.1翻孔模部分設計計算 22
6.1.1翻孔模工藝 22
6.1.2翻邊力計算 22
6.1.3翻孔模工作部分設計 22
6.2切口部分設計 22
6.2.1切口彎曲凸、凹模設計 23
6.2.2模架選擇 24
6.2.3壓力機選擇 24
6.3模具總裝圖 25
6.3.1復合模裝配圖 25
6.3.2復合模爆炸圖 25
7基于ProE的模具三維仿真加工 26
7.1 Pro/Engineer軟件的介紹 26
7.2軟件在仿真加工中的應用 26
7.3仿真加工圖 27
7.3.1落料模凸模仿真加工圖 27
8結論 28
參考文獻 29
致 謝 30
附 錄 31
1緒論
由于世界性的能源危機，節(jié)約能源的緊迫感使許多公司致力于節(jié)能光源和熒光燈電子鎮(zhèn)流器的研究，也伴隨著人們對于環(huán)境保護意識的提高，近年來人們的家庭燈具大多使用日光燈等節(jié)能燈具，而此種燈具的核心即是其鎮(zhèn)流器，所以對于鎮(zhèn)流器的需求與日俱增，但它的外形的制造大多采用沖壓成形[1-5]，那么怎樣制造出符合要求的鎮(zhèn)流器外殼就是模具制造業(yè)需要解決的問題了。
模具制造業(yè)在中國是新興行業(yè)，作為一個行業(yè)來發(fā)展，僅僅有20多年的歷史，正處于青春期。模具[6]是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。加入世貿后，各國經(jīng)濟往來十分頻繁，世界各國經(jīng)濟高速發(fā)展，人類消費日趨增長，消費結構日趨復雜，消費的增長帶來了全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國也漸漸地轉變?yōu)槭澜缰圃熘行摹?
由于采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質量好、成本低等一系列優(yōu)點，使得模具的使用范圍日益廣泛。已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備和發(fā)張方向。根據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會的預測，21世紀制造業(yè)中粗加工零件的75%、精加工零件的50%都需要通過模具來完成。許多工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具的發(fā)展水平。據(jù)統(tǒng)計，飛機、汽車、電視、電器、電子、儀器儀表、通訊設備、彩電、冰箱、洗衣機、手表、照相機等零部件的60%-80%需要通過模具生產(chǎn)出來。例如，生產(chǎn)一輛汽車，無論是載重車還是轎車，所需要的各種模具就超過4000副。模具作為工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的基礎工藝裝備，是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。因此，模具對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志。
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與我國經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。如：國產(chǎn)模具精度低、壽命短、制造周期長，成型設備較陳舊、規(guī)格品種少；新型模具材料研發(fā)運用力度不大，CAD/CAE/CAM推廣應用程度還遠遠落后于工業(yè)發(fā)達國家。所以需要我們模具從業(yè)人員艱苦奮斗，使我國的的模具制造業(yè)屹立于世界之林。
opple鎮(zhèn)流器外殼沖壓模具設計[7-12]及仿真加工這個課題來源于生產(chǎn)實際。設計的主要內容是對制品進行測繪與三維造型[13,14]、模具設計[15]、凸（凹）模的工藝設計與數(shù)控加工編程。先根據(jù)加工的零件的具體要求，按照模具設計的一般步驟，確定總體方案，畫出模具的總裝圖。再按要求相應畫出各二維圖，為了有直觀的認識，需要對模具進行三維造型。畫出各個零件后，進行裝配，得到裝配體后進行爆炸視圖，可以直觀的了解模具的各個組成部分。該設計完成后能夠以較短周期制造出整副模具；模具結構簡單，操作方便快捷；運行平穩(wěn)，能滿足模具工作狀態(tài)的質量要求,使用時安全可靠, 便于維修；可以很好的指導實踐生產(chǎn)，提高生產(chǎn)的效率。
2沖壓工藝
2.1沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定
2.1.1零件分析
圖2-1為某電子產(chǎn)品上的結構零件，由厚度為1mm的Q235板材沖壓成形。該結構件要求表面平整，斷面不得有毛刺，表面不得有劃痕，尺寸公差為IT14級，大批量生產(chǎn)，是一種集落料、沖孔、切舌、脹形、彎曲、翻孔等多種沖壓工藝的較復雜的沖壓件。
圖2-1 鎮(zhèn)流器罩零件圖
2.1.2沖壓工藝方案確定
模具設計過程中，合理確定沖壓工藝是關鍵。它影響到產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率、模具結構復雜程度等多個方面。根據(jù)鎮(zhèn)流器罩零件結構、尺寸以及技術要求，可以采用的沖壓成形工藝方案有：
方案一：單工序模設計 此模具結構簡單，制造方便，但需要八道工序，八副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進入后幾道工序必然會增大誤差，使工件精度、質員大打折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。
方案二：復合模設計 此模具雖然減少了總的模具數(shù)量，但每一模具的制造均比較的復雜，成本相對來說較高。故不選擇此方案。
方案三：連續(xù)模設計 連續(xù)模是一種多工位、效率高的一種加工方法。但級進模輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高，一般適用于大批量，小型沖壓件。而本工件尺寸輪廓較大，而且也很難以采用一套連續(xù)模就可以完成，采用此方案，勢必會增大模具尺寸，使加工難度提高，成本增加，故也排除此方案。
方案四：單工序模和復合模組合 落料——沖孔、切舌、脹形——彎曲——翻孔、切口、彎曲——攻絲——去毛刺。使用此方案只需要四套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸鉸小，模具的制造成本不高。故按此種方案設計。其工序如圖2-2。
圖2-2 工序圖
上述沖壓成形工藝方案既考慮到工序要相對集中，以減少沖壓輔助時間，充分發(fā)揮沖壓加工高效率的特點；同時也考慮到要保證工件質量和精度，簡化模具結構，降低生產(chǎn)成本等問題。
3落料模設計
3.1落料件工藝尺寸及模具結構類型
該工件外形較復雜、對稱、精度要求不高，采用沖裁加工能得到保證。由于是大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，決定采用滑動平穩(wěn)、導向準確可靠、彈性卸料、彈性頂件的對角導柱落料模進行加工。
根據(jù)彎曲件彎曲部分展平經(jīng)驗公式[8]將該工件彎曲部分展平,則工件寬為B=l1+l2+l3+0.6t=33+33+38+0.6×1=104.6mm。
其中：l1、l2、l3 為鎮(zhèn)流器外殼橫斷面尺寸；
t為毛坯厚度。
由于落料件外形尺寸公差等級為IT14，將落料件外形補標尺寸公差如圖3-1
圖3-1 補標尺寸公差后
3.1.1毛坯排樣
沖裁件在條料、帶料或板料上合理布置的方法叫排樣。排樣是提高材料利用率、降低成本、保證沖裁件質量的及模具壽命的有效措施，是沖裁模設計的依據(jù)。
確定排樣圖時，首先要根據(jù)沖壓件圖把它展開成平面圖形，而此展開圖必須做得很準確。排樣的種類有：有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣。
從該沖壓件的形狀特點可看出，該沖壓件宜采用有廢料排樣中的直排方式進行生產(chǎn)，其排樣如圖3-2。
圖3-2 排樣圖
查得搭邊值[8]a=2mm ，a1= 1.5mm，據(jù)此可計算出條料的寬度B和步距h分別為：其中查得Δ=0.7
B=(b+2a)=(180+2×2)=184mm （3-1）
h=L+a1 =104.6+1.5=106.1mm （3-2）
其中：B為條料寬度；
b為工件長度；
a為側邊搭邊值；
Δ為條料公差值；
L為工件寬；
a1為工件間搭邊值。
通過AUTOcad相關命令查得該零件的面積: 16821.8889記為A=16821.89mm2,已知h=106.1mm。從而可計算出材料的利用率[8]為：
η=A/(Bh)= 16821.89/(184×106.1)=86% （3-3）
3.1.2沖裁力計算和壓力中心計算[8]
通過AUTOcad相關命令查得該零件的周長: 570.1973mm，記為L=570.20mm,
知σb=450Mpa。故有：
落料力 F=Ltσb=570.20×1×450N=256590N （3-4）
查表 取K卸=0.05，卸料力為：
F卸=K卸F=0.05×256590=12829.5N （3-5）
查表 取K頂=0.06，頂件力為：
F頂=K頂F=0.06×256590=15395.4N （3-6）
選擇機床時的總沖壓力為：
F總=F+F卸+F頂=256590+12829.5+15395.4=284814.9N≈285KN
故初選350KN壓力機；
壓力中心的計算：
由于圖形較對稱，可不進行壓力中心計算。
3.1.3沖模刃口尺寸及公差計算[8]
由于工件外形較復雜，板料厚度較薄，所以凸、凹模的刃口尺寸要按照配作法進行計算，保證初始沖裁間隙Zmin=0.1mm，Zmax=0.14mm，
A類尺寸（磨損后增大尺寸）：100 -0.36mm；40 0 -0.62mm；50 -0.30mm；52.60 -0.74mm；104.6 0 -0.87mm；210 -0.52mm；180 0 -1mm，
B類尺寸（磨損后減小尺寸）：26+0.52 0mm；16+0.43 0mm；4+0.30 0mm，
C類尺寸（磨損后不變尺寸）：2 0.125；6 0.15，
選擇凹模作基準件，IT14級精度時查表，磨損系數(shù)x=0.15。取δ凹=1/4Δ
其中：Δ為尺寸公差。
凹模尺寸計算如下：
A類尺寸計算公式為：A凹=（a-xΔ）+δ凹 （3-7）
B類尺寸計算公式為：B凹=（b+xΔ）-δ凹 （3-8）
C類尺寸計算公式為：C凹=c1/2δ凹 （3-9）
尺寸a1=100 -0.36mm
A1凹=（a1-xΔ）+δ凹=(10-0.5×0.36) +×0.36=9.82+0.09=9.8+0.11 +0.02 mm
尺寸a2=40 0 -0.62mm
A2凹=（a2-xΔ）+δ凹=(40-0.5×0.62) +×0.62=39.69+0.16=39.6+0.25 +0.09 mm
尺寸a3=50 -0.30mm
A3凹=（a3-xΔ）+δ凹=(5-0.5×0.30) +×0.30=4.85+0.08=4.8+0.013 +0.05 mm
尺寸a4=52.60 -0.74mm
A4凹=（a4-xΔ）+δ凹=(52.6-0.5×0.74) +×0.74=52.23+0.18=52.2+0.21 +0.03 mm
尺寸a5=104.6 0 -0.87mm
A5凹=（a5-xΔ）+δ凹=(104.6-0.5×0.87) +×0.87=104.16+0.22 =104.1+0.28 +0.06 mm
尺寸a6=210 -0.52mm
A6凹=（a6-xΔ）+δ凹=(21-0.5×0.52) +×0.52=20.74+0.13=20.7+0.17 +0.04mm
尺寸a7=180 0 -1mm
A7凹=（a7-xΔ）+δ凹=(180-0.5×1) +×1=179.5+0.25 0 mm
尺寸b1=26+0.52 0mm
B1凹=（b1+xΔ）-δ凹=(26+0.5×0.52) -×0.52=26.26-0.13=26.3-0.04 -0.17 mm
尺寸b2=16+0.43 0mm
B2凹=（b2+xΔ）-δ凹=(16+0.5×0.43) -×0.43=16.215-0.11=16.3-0.08 -0.19mm
尺寸b3=4+0.30 0mm
B3凹=（b3+xΔ）-δ凹=(4+0.5×0.30) -×0.30=4.15-0.08=4.2-0.05 -0.13 mm
尺寸c1=2 0.125mm
C1凹=c11/2δ凹 =(61/2×1/4×0.25)= 20.03 mm
尺寸c2=6 0.15mm
C2凹=c21/2δ凹 =(61/2×1/4×0.3)= 60.04mm
落料凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙0.1～0.14mm，采用數(shù)控線切割機床分別切割凸模和凹模，其切割程序由編制切割程序保證。
列出工件尺寸、凹模尺寸和凸模尺寸見表3-1，凸模配合尺寸見圖3-3。
表3-1 凸、凹模尺寸表 (mm)
工件尺寸
凹模尺寸
凸模公稱尺寸
10
9.8+0.11 +0.02
9.8
40
39.6+0.25 +0.09
39.6
5
4.8+0.013 +0.05
4.8
52.6
52.2+0.21 +0.03
52.2
104.6
104.1+0.28 +0.06
104.1
21
20.7+0.17 +0.04
20.7
180 0 -1
179.5+0.25 0
179.5
26+0.52 0
26.3-0.04 -0.17
26.3
16+0.43 0
16.3-0.08 -0.19
16.3
4+0.30 0
4.2-0.05 -0.13
4.2
20.125
20.03
2
6 0.15
60.04
6
圖3-3 凸模配合尺寸
3.2確定各主要零件結構尺寸
3.2.1凹模結構設計
凹模板厚H的確定：按經(jīng)驗公式，其中b=180mm，查表K=0.18，所以凹模厚度H=Kb=0.18×180=32.4mm,取整數(shù)H=32mm。
凹模壁厚C：C=2H～3H=2×32～3×32=64～96mm，取C=70mm。
凹模長度=b+2C=180+2×70=320mm。
凹模寬度=104.6+2×C=104.6+2×70=244.6mm。
冷沖模架的種類繁多，常見的有以下幾種：第一類是滑動導向模架，有對角導柱模架、后側導柱模架、中間導柱模架和四導柱模架；第二類是滾動導向模架，有對角導柱式和四導柱式兩種。
選用模架時，應充分了解各類模架的特點和應用范圍，了解制件精度要求高低、產(chǎn)量多少、模具間隙的大小、制件的材料性質、形狀尺寸及送料方式等，此外根據(jù)凹模面積的大小，還要考慮模架要有一定的安裝送料裝置、廢料清理等輔助裝置的空間，以及安裝固定到壓力機上留有足夠面積。
為便于選取標準模架查標準選取對角導柱標準模架：315×250×215～250GB/T2851.1-90。
所以凹模的外形尺寸取315mm×250mm×32mm。
落料凹模采用整體式結構，凹模刃口形狀選用直壁刃口，刃口高度取10mm，臺階孔比型孔單邊擴大 1mm?？赏ㄟ^先用線切割的方法加工出凹模板的直壁型孔，再用腐蝕加工的方法獲得1mm的單邊間隙。
3.2.3卸料和出件方式的設計
彈壓卸料裝置是由卸料板通過卸料螺釘和彈性元件等裝在模具上組成的。模具為閉合狀態(tài)時，彈簧被壓縮，當上模開啟時，包在凸模上的料在彈性回彈力的作用下推動卸料板被卸下，因此自由狀態(tài)下的彈壓卸料板總是高出凸模底面一定高度。這樣沖壓開始時先壓住料，然后再沖壓；沖壓結束后，料被順利地卸下。本設計卸料裝置選擇彈性卸料，這樣有利于提高模具的使用壽命，和加工精度。
卸料板外形尺寸：與凹模外形一致，厚度需大于15mm ，在（0.6～0.8）H之間取25mm
卸料板與凸模之間單邊間隙一般為0.1～0.3mm，所以取H11/h11的間隙配合，為可靠卸料，彈壓卸料板應高出凸模0.2～0.5mm。
因凹模在下模座，為了沖壓件有較好質量，采用彈性頂件的出件方式。
頂件板外形與凹模周界一致，配作成H11/h11間隙配合，取厚度為12mm。
3.2.4墊板的設計
墊板的作用是承受凸模所傳遞的壓力，防止模座被壓損傷，因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的墊板，墊板的外形尺寸與凸模固定板相同，厚度可取4～12mm，故取墊板厚12mm，外形與凹模外形一致凸模結構設計。
3.2.5凸模結構設計
凸模的固定方式：由于凸模為非圓形、故采用直通式固定，與凸模固定板固定的部分采用H7/m6的過渡配合，以保證凸模的精確定位。
凸模固定板尺寸：由凹模板尺寸可得出凸模固定板厚度（0.6～0.8）H=19.2～25.6mm取25mm所以其外形尺寸為315mm×250mm×25mm
凸模長度：因采用彈壓卸料板凸模長度=h1+h2+t+h=25+25+1+15=66mm
其中：h1凸模固定板厚度；
h2卸料板厚度；
t材料厚度；
h增加長度(10～20mm)。
3.2.6聚氨酯橡膠的選用
根據(jù)閉合狀態(tài)下卸料板與凸模固定板的距離小于15mm，取橡膠高度20mm。
根據(jù)凸、凹模板的壁厚選橡膠直徑60mm。
3.2.7定位零件的設計
結合本模具的具體結構，考慮到工件的形狀，設置一個固定擋料銷起定距的作用和四個活動導料銷。
3.3閉合高度計算[8]
由于選用標準模架315×250×215～250GB/T2851.1-90，其閉合高度為215～250mm。
閉合高度= 上模座厚+上墊板厚+凹模厚+凸模長度+下摸座厚=50+12+32+66+60=220mm。
所以模架的閉合高度在所選標準模架的范圍內，故所選擇合理。
3.4壓力機選擇
由前面初選350KN壓力機，模具閉合高度220mm，初選壓力機最小閉合高度為200mm，最大閉合高度280mm，280-5≥220≥200+10mm,
所選壓力機工作臺尺寸610×380mm；設計模具尺寸445×330mm。
故所選壓力機為JC23-35型。
3.4.1模柄確定
由所選壓力機可知模柄直徑為d=50mm，采用壓入式模柄，查表因上模板厚為50mm故模柄長度H為110mm。
3.5 導柱導套選用
導柱的形狀比較簡單，外圓就是一根表面硬而耐磨的實心棒。根據(jù)其結構特點可分為直通式導柱和階梯式導柱；根據(jù)其安裝特點分為壓入式導柱和可拆卸式導柱；根據(jù)其導向功能分為滑動式導柱和滾動式導柱；根據(jù)其制造特點分為標準型導柱和非標準型導柱；根據(jù)其使用特點有獨立式導柱和非獨立式導柱。根據(jù)本模具的特點選用滑動式導柱。
導套和導柱作為模架上一對導向副，總是配套使用，加工時也是研合配套一起，互不分離。導套的種類和導柱十分相似，如按安裝特點分有壓入時導套、粘結式導套和可卸式導套三種；按導向特點分有滑動式和滾動式兩種；按是否含有自潤滑材料分不含自潤滑材料的導套和含自潤滑材料的導套兩種。考慮安裝因素采用壓入式導套，固定端的頭部設計有引導部分，裝配時起引導作用。由于固定部分是過盈配合，考慮到裝配時可能產(chǎn)生內孔收縮，所以上內徑比下內徑大0.5～1mm。壓入式導套因結構簡單，制造方便而被廣泛應用。
由所選的標準模架知： 導柱40×200，GB/T2861.1；
導套A40H6×125×48 GB/T2861.6；
導柱45×200，GB/T2861.1；
導套A45H6×125×48 GB/T2861.6。
3.6模具總裝圖
3.6.1落料模裝配圖
圖3-4 落料模裝配圖
3.6.2落料模爆炸圖
圖3-5 落料模爆炸圖
4沖孔、切舌、脹形復合模設計
4.1沖孔部分設計
4.1.1沖孔凸模形式選擇
因沖制小孔，采用階梯凸模，其剛性較好，適用于尺寸1～15mm的小孔。
4.1.2預沖孔直徑計算
在翻孔前，需在坯料上加工出待翻孔的預沖孔孔徑如圖4-1，由小螺紋底孔的變薄翻孔工藝計算公式[8]：
d0=d-2×（H-0.43r-0.72t0）=6-2×(2-0.43×1-0.72×1)=4.3mm （4-1）
故預沖孔直徑為4mm。
圖4-1 預沖孔孔徑示意圖
4.1.3沖孔凸、凹模尺寸計算[8]
凸模長度尺寸應根據(jù)模具的具體結構，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。
沖裁間隙：Zmin=0.1 Zmax=0.14mm
凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，
沖孔模凸、凹模尺寸計算：
d凸=（dmin+xΔ） 0 -δ凸=（4+0.5×0.3）-0.08=4.15-0.08mm （4-2）
d凹=（d+zmin）=（dmin+xΔ+zmin）+δ凹 0=（4.15+0.1）+0.012 0=4.25+0.012 0mm （4-3）
校核：δ凸 +δ凹<= Zmax- Zmin=0.14-0.1=0.04mm
因有0.08+0.012=0.02<0.04
滿足間隙公差要求。
4.1.4沖孔定位尺寸計算[8]
L1=(Lmin+0.5Δ) 1/8Δ=(20.74+0.26) 1/8×0.52=210.065mm （4-4）
L2=(Lmin+0.5Δ) 1/8Δ=121/8×0.43=120.054mm （4-5）
L1、L2如圖4-2所示:
圖4-2 沖孔定位尺寸
4.1.4沖裁力計算[8]
F=Ltσb=3.14×4×1×450N=5652N （4-6）
4.1.5主要結構零件尺寸設計計算
凹模板尺寸：H=kb=0.35×4=1.4 由于H>=15mm 取15mm。
凹模壁厚C：C=2H～3H=2×15～3×15=30～45mm。
卸料裝置在模具設計中是個很重要的組成部分，常用的有固定卸料和彈性卸料兩種形式，由于其結構不同，功能也不一樣，固定卸料裝置就是起卸料作用；彈壓卸料裝置不僅沖壓完后起卸料作用，沖壓開始前還起壓料作用，防止沖壓過程中材料的滑移或扭曲，同時對小凸模還有導向保護等作用，因此模具的精度和使用壽命與卸料裝置的結構、精度和強度有著直接的關系。
卸料板：厚度需大于15mm。
墊板：墊板厚一般為4～12mm。
凸模固定板：（0.6～0.8）H 取15mm。
凸模長度：因采用彈壓卸料板凸模長度=h1+h2+t+h=15+15+1+15=46mm。 （4-7）
4.2脹形部分設計
圖4-3為脹形示意圖
圖4-3 脹形示意圖
由所設計的脹形可知h=3mm；r=1mm；B=10mm；α=15 ；t=1mm
4.2.1脹形力計算[8]
由零件圖知此脹形符合梯形肋的設計計算公式，
查得系數(shù)K=0.7～1;；加強肋周長L=60mm；σb=450Mpa
故脹形力 F=KLtσb=0.8×60×450×1=21600N （4-8）
壓力機公稱壓力 P0>=(1.6～1.8)P。
4.2.2脹形模零件的設計計算
凸、凹模單邊間隙 因一次成形、采用彈性壓邊裝置故Z=1.05t=1.05mm
凸、凹模圓角半徑的計算:
凹模圓角半徑：凹模圓角半徑大于等于4t=4mm，故取r凹=4mm
凸模圓角半徑：凸模圓角半徑不小于（2～3）tmm，故取r凸=2mm
凸、凹模工作部分尺寸的設計計算：由要求可知制件尺寸公差IT14級
此工件要求的是內形尺寸，設計凸、凹模時，應以凸模尺寸為基準進行計算
凸模尺寸 b1=100.18mm b2=120.215mm。
間隙取在凹模上，則凸模尺寸可標注凸?；境叽纾粯俗⒐?，但在技術要求中要注明按單面間隙配作。
4.3切舌部分設計計算
圖4-4 切舌示意圖
圖4-4所示為切舌凸模作用過程：坯料被三邊切開，一邊彎曲。
4.3.1凸模刃口尺寸計算
由零件的尺寸及公差等級，設計的切舌凸模刃口尺寸及形狀如圖4-5所示
圖4-5 切舌凸模刃口尺寸
為使切舌根部不發(fā)生撕裂以及便于凹模加工需加凹模鑲塊，其尺寸及結構如圖4-6所示。
圖4-6 凹模鑲塊尺寸
凹模刃口尺寸按凸模刃口尺寸配作，其尺寸及結構如圖4-7所示。
圖4-7 凹模刃口尺寸
4.4模具總體結構及壓力機的選擇
由于切舌和脹形所需的壓力機行程比沖孔所需的壓力機行程大，所以上述的凸模應設計成階梯式，以減小沖孔凸模進入凹模的深度。在沖孔時，彈壓卸料板要壓緊工序件，以保護小凸模，防止出現(xiàn)小凸模折斷現(xiàn)象。
4.4.1模架選擇
模架是模具的主體結構，它是連接級進模所有零件的重要部件，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受沖壓過程中全部載荷。模具的上、下模之間相對位置通過模架的導向裝置穩(wěn)定保持其精度，并引導凸模正確運動，保證沖壓過程中凸、凹模之間的間隙均勻。
冷沖模架的種類繁多，常見的有以下幾種：第一類是滑動導向模架，有對角導柱模架、后側導柱模架、中間導柱模架和四導柱模架；第二類是滾動導向模架，有對角導柱式和四導柱式兩種。
選用模架時，應充分了解各類模架的特點和應用范圍，了解制件精度要求高低、產(chǎn)量多少、模具間隙的大小、制件的材料性質、形狀尺寸及送料方式等，此外根據(jù)凹模面積的大小，還要考慮模架要有一定的安裝送料裝置、廢料清理等輔助裝置的空間，以及安裝固定到壓力機上留有足夠面積。
選用對角導柱標準模架250×200×170～210GB/T2851.1-90 。
4.4.2壓力機的選擇
由脹形力[8]F=KLtσb=0.8×60×450×1=21600N
壓力機公稱壓力 P0>=(1.6～1.8)P
再加上沖孔及切舌壓力機公稱壓力應大于3P=64800 ，故選擇10t的沖床，型號為J23-10，
由裝配圖可知其閉合高度為190.5mm，應所選沖床最大閉合高度為180mm，故選J23-16沖床，其最大最小閉合高度分別為220mm、165mm，滿足要求，故所選壓力機為J23-16型。
模柄確定：
由所選壓力機可知模柄直徑為d=40mm，采用壓入式模柄，查表因上模板厚為45mm，查模柄標準得模柄高度H=105mm。
4.5模具總裝圖
4.5.1復合模裝配圖
圖4-8 沖孔脹形切舌復合模裝配圖
4.5.2復合模爆炸圖
圖4-9 沖孔脹形切舌復合模爆炸圖
5彎曲模設計
5.1彎曲力計算[8]
一次彎曲的工序總沖壓力等于校正力和壓料力之和，校正力為：
F校=AP=40×180×100=720000N=7.2t
其中 A：校正面積；
P：單位面積校正力查表得100Mpa。
壓料力、頂件力取自由彎曲的0.3～0.8倍，先計算自由彎曲力：
F自=0.7kbt2σb/（r+t）=0.7×1.3×180×1×450/（3+1）=49140N（5-1）
F頂=0.8×F自=0.8×49140=39312N=3.93t （5-2）
其中 r：凸模圓角半徑；
b：彎曲件寬度；
k：安全系數(shù)，一般取1.3
所以總沖壓力F=7.2+3.93=11.13t
欲選用沖床的噸位必須大于總的沖壓力，即選用16t沖床，則查表得模柄孔直 徑為40mm，所以該模具模柄直徑定為40mm。
5.2彎曲模凸、凹模的設計
5.2.1凸、凹模圓角半徑
凸模圓角半徑：其應小于等于工件內r，但不能小于板件的最小彎曲半徑rmin=0.8t=0.8，所以r凸=3mm。
凹模圓角半徑：當料厚t<=2mm時，r凹=（3～6）t，該工件厚為1mm，故r凹=4t=4mm。
5.2.2凹模工作部分深度
凹模深度應適當，凹模太淺，則工件兩端的自由部分很長，彎曲件回彈大，直邊部分不平直，凹模太深，則浪費模具鋼材，且要求壓力機有較大的行程。
根據(jù)彎曲件形狀知U形件高度較大以及彎曲凸模要設計成內縮形的截面結構，以避讓工序件上的凸起部分，故選用上圖右邊的形式，根據(jù)直邊長度34mm，料厚1mm查表得凹模工作部分深度為20mm。
5.2.3凸、凹模間隙
彎曲黑色金屬是凸、凹模間隙計算公式[8]為Z/2=(n+1)t 查表得間隙系數(shù)n=0.05。
凸、凹模間隙單面間隙為1.05mm。
5.2.4凸、凹模間隙橫向尺寸及公差
因工件以外形標注，以凹模為基準，間隙取在凸模上
La=（L-0.5Δ）+δ凹 0=（40-0.5×0.62）+0.155= 39.69+0.062 （5-3）
Lt=（La-Z）=（39.69-2.1）-0.155=37.59-0.062 （5-4）
其中 La，Lt：凸、凹模橫向尺寸；
Z：雙面間隙；
Δ：彎曲件尺寸公差IT14級；
δ凸、δ凹 ：凸、凹模制造公差IT9級。
5.3彎曲模其它零件的設計和選用
凹模固定板厚度： 凹模板厚H的確定：按經(jīng)驗公式，其中b=180mm，查表K=0.18，所以凹模厚度H=Kb=0.18×180=32.4mm,取整數(shù)H=32mm。
凹模壁厚C：C=2H～3H=2×32～3×32=64～96mm，取C=70mm。
凹模墊板： 墊板厚一般為4～12mm，取12mm 。
彈頂器: 采用聚氨酯橡膠為彈性元件，彈性元件的高度凸模進入凹模深度的5倍值選取。
定位方式: 通過定位板采用毛坯外形定位。
5.4壓力機選擇
由前面初選160KN壓力機，模具閉合高度：
H=Hs+Hg+Ha+Hd+Hx+Y=50+32+32+12+60+25=211mm，
其中 Hs：上摸座厚度；
Hg：凸模固定板厚度；
Ha：凹模板厚度；
Hd：墊板厚度；
Hx：下摸座厚度；
Y：安全距離20～25mm 。
初選壓力機最小閉合高度為165mm，最大閉合高度220mm，220-5≥211≥165+10mm,
所選壓力機工作臺尺寸450×300mm；設計模具尺寸380×260mm。
故所選壓力機為JC23-16型。
5.5模具總裝圖
5.5.1彎曲模裝配圖
圖5-1 彎曲模裝配圖
5.5.2彎曲模爆炸圖
圖5-2 彎曲模爆炸圖
6翻孔、切口、彎曲復合模設計
6.1翻孔模部分設計計算
翻孔系數(shù)K=d/D=0.67 查Q235極限翻孔系數(shù)為0.5<0.67 故可一次翻邊成形
翻預螺紋孔高度[8]Hmax=d/2×(1-K)+0.43r+0.72t0=6/2(1-4/6)+0.43×1+0.72×1=2.15mm （6-1）
H=2mm
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