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固定支架弯曲件模具设计毕业设计

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2020年4月19日
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内 容 提 要

冲压工艺在现代化工业中应用广泛，特别是汽车、电机、仪表、军工、家用电器到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等。
本次弯曲模具设计重点在于培养我们的设计画图能力，提高学生对机械绘图软件的操作能力，因此本次设计要求要有一定的CAD图纸量，本此毕业设计使用的是AUTO CAD 绘图软件。
在此次设计中，经过对零件图的分析，经过不同的工艺分析和比较，得出最佳模具设计制造工艺方案，即：使用弯曲模一次压弯制造零件。根据最佳方案进行工艺尺寸计算，得出模具部分大概尺寸，然后查询相关标准件资料进行标准件的选取，最后把所有的零件装配成一个能够用于实际生产的装配图，并使用剖面图表示内部零件。

关键词
弯曲模；尺寸计算；制图

The Bending Die Design of Fixed Dracket
Author ：F Jj Instructor :XXX Associate Professor

Abstract
Stamping process is widely used in modern industry, especially in automotive, electrical, instrumentation, military, household appliances and heavy-duty car cover parts and beams, high-pressure vessel head and the air of the spacecraft skin, body and so on.
The bending die design focuses on cultivating students′ability to operate mechanical drawing software, the use of this graduation project is AUTO CAD mapping software.
In this design, after the analysis on the part drawing, the different processes through analysis and comparison, we can get the main size of the die and the best mold design manufacturing process plan ,that is we only need one time of the bending die to produce the workpiece. Then, checking the relevant information for standard parts selection,we make the standard parts have the standard size. Finally all the parts are assembled into an assembly diagram for the actual production and we use cutaway view to express the internal parts.

Keywords
Bending Die; size calculation; drawing
目 录

1.绪 论 1
1.1工艺设计技术及模具设计与制造技术的现代化 2
1.2计算机专家系统的开发与应用 3
1.3反求工程技术的开发与应用 4
2.零件工艺性分析 4
2.1冲裁件的形状结构分析 4
2.2精度分析 6
2.3零件材料分析 7
2.4结论 7
3.模具材料的选用 7
3.1模具材料选用的原则 8
3.1.1考虑模具种类及其使用条件 8
3.1.2考虑冲压材料及其性能 8
3.1.3考虑冲压件生产批量 8
3.2模具材料的种类及性能 9
3.2.1碳素工具钢 9
3.2.2合金工具钢 9
3.2.3轴承钢 10
3.2.4高速工具钢 10
3.2.5基体钢 10
3.2.6硬质合金和钢结硬质合金 10
3.3模具的定型 11
4.工艺方案的确定 11
4.1方案一 12
4.2方案二 12
4.3方案三 13
5压力机的选用 13
5.1弯曲力计算 13
5.2弯曲模设备的选用 14
6.弯曲模主要零部件结构的确定 14
6.1毛坯尺寸计算 14
6.2模架选择 15
6.3模柄的选择 19
6.4导柱的选择 20
6.5导套的选择 21
6.6凸模结构 22
6.7凹模结构 23
6.8定位方式的选择 23
6.8.1定位的可靠性 24
6.8.2定位的方向性 24
6.8.3操作方便与安全性 24
6.9模具总装图 25
7.工作部分结构尺寸的计算 26
7.1模具圆角半径 26
7.1.1凸模圆角半径 26
7.1.2凹模圆角半径 26
7.2凸、凹模间隙 26
7.2.1对冲裁件质量的影响 26
7.2.2对模具寿命的影响 27
7.2.3对冲裁力和卸料力的影响 29
7.2.4合理间隙的选用 29
致 谢 31
参考文献 32

固定支架弯曲件模具设计
作者：xxx XXX 指导教师：ccc 副教授

1 绪 论
随着技术的不断进步和冲压生产的迅速发展，对冲压设计工作提出了愈来愈高的要求。冲压设计是一项技术性很强的工作，冲压设计质量的好坏不但直接影响冲压产品的质量、成本及生产效率，而且也影响着冲压生产的组织与管理。因此，冲压设计工作不但要求设计人员要有较好的理论基础、丰富的设计经验、熟练的设计技能和认真负责的工作态度，而且还要求设计人员能在不断积累设计经验的基础上，及时获取最新科学技术知识，尽快掌握现代化的设计计算手段。只有这样，冲压设计工作才能适应工业生产迅速发展的需要。冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占也重要的地位。据统计，冲压件在各个行业中均占相当大的比重，特别在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。冲压加工的应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。
冲压设计既是冲压生产准备工作的基础，也是组织正式生产的依据。冲压设计水平标志着冲压生产工艺的先进性、合理性以及生产成本的经济性，它在很大程度上反映了工厂的生产技术水平。
生产实践证明，合理的工艺方案和模具结构，不但为稳定产品质量、降低冲压成本提供了技术上的保证，而且也为生产组织管理创造了有利的条件。反之，冲压设计的任何失误或差错，都会给生产带来不应有的损失，乃至造成人身、设备的重大事故。冲压设计是一项严谨、细致而复杂的技术工作，它必须经受生产的检验。只有首先保证成功的冲压设计，才有可能谈得上成功的冲压生产。因此，冲压设计作为冲压生产的技术准备工作，在冲压生产中占据重要地位。
冲压设计包括工艺设计和模具设计两方面内容。冲压工艺设计是针对给定的产品图样，根据其生产批量的大小、冲压设备的规格、模具制造能力及工人技术水平等，从产品零件图的冲压工艺性分析入手，经过必要的工艺计算，制定出合理的工艺方案，最后编写出冲压工艺卡。
冲压模具设计则是依据制定的冲压工艺规程，在认真考虑毛坯的定位、出件、废料排除等问题以及模具的制造维修方便、操作安全可靠等因素后，构思出与冲压设备相适应的模具总体结构，然后绘制模具总装图和零件图。
模具是实现冲压工艺要求的主要工艺装备。传统在现代工业生产中，由于冲压产品的更新换代日趋频繁，且朝着复杂化、多样化、高性能、高质量方向发展，因此各工业部门对冲压生产技术的发展也提出了愈来愈高的要求。其发展能够概括为以下几个方面：
1.1工艺设计技术及模具设计与制造技术的现代化
传统的工艺设计方法主要是依靠设计人员的经验技能和可供查阅的现有设计资料，针对具体的冲压零件，从冲压工艺的分析、计算入手，到分析、比较和确定工艺方案及有关工艺参数，表现为人工的大量复杂而重复性的劳动过程，使设计周期延长，难以满足产品快速更新换代的要求。随着计算机技术的飞跃发展和塑性成型理论的进一步完善，近年来国内外已开始研究塑性成型过程的计算机模拟技术，即利用有限元等理论分析方法模拟金属的成型过程，以预测某一工艺方案对零件成型的可能性和将会发生的问题，其结果既可在计算机屏幕上显示，也可将全部数据打印出来，以供设计人员进行修改和选择的手工设计与绘图方法，往往要进行大量的重复性劳动，不但延长了设计周期，而且也严重影响了产品更新换代。因此，许多发达国家先后进行了计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的研究与开发，这一技术可提高模具设计制造效率2-3倍，使模具生产周期缩短了1/2-2/3。
1.2计算机专家系统的开发与应用
由于计算机技术的应用范围日趋扩大，在塑性成型工艺和模具设计制造方面，国内外正在开展人工智能的研究。而计算机专家系统则是人工智能的一个分支，主要用于模拟人的智能活动，达到分析解决问题的目的。在冲压设计中，无论是现在还是将来，经验将起着极其重要的作用。因此，将众多专家的经验汇集起来，构成所谓的计算机专家系统，模拟专家的经验知识来分析和处理问题，其使用价值是不言而喻的，它将是冲压设计工作在手段和方法上的一个重大突破。
1.3反求工程技术的开发与应用
反求工程是针对消化吸收先进技术而提出的一系列分析技术和设计方法，它是一门跨学科、跨专业的综合工程，属于代设计方法的范畴。冲压设计服务于冲压生产，面对由国内外引进的冲压制品或模具，人们往往产生诸如“它是怎么做出来的”疑问，这在主观上就是一种反求要求。事实证明，技术引进在促进国家科技进步、推动经济建设方面起了很大的作用。但要取得最佳的技术经济效益，不是仅从国外引进先进的技术后就万事大吉，还应善于对引进的技术进行深入的研究、分析、吸收和消化，并在此基础上有所创新，形成自己的技术体系，发展自己的新技术，开发自己的新产品。
总之，冲压设计作为生产准备工作的基础，无论是现在还是将来，无论采用传统的设计方法还是应用最新的科技手段，都将会对冲压生产、产品质量及制造成本等有直接影响，因而是一项极其重要的技术工作。
2.零件工艺性分析
2.1冲裁件的形状结构分析
工件图为图1所示固定支架弯曲件，材BLD，料厚1.2mm。
冲压产品图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据之一，对冲压产品图进行工艺分析,既是冲压工艺设计的起点,又往往贯穿于整个设计过程.对照产品图,今对其进行技术和经济两方面的分析。
在技术方面,根据产品图样,主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压加工的要求，即审查冲压件的工艺性。

图1 固定支架弯曲件

在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品的成本，阐明采用冲压加工能够取得的经济效益。因此，冲压件的工艺分析，主要是讨论在满足零件使用要求的前提下，能否以最简单最经济的方法冲出零件来，从而为制订工艺方案奠定基础。
此零件形状结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径，而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，因此弯曲时孔不会变形。计算零件相对弯曲半径，卸载后弯曲件圆角半径的变化能够不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。
2.2精度分析
冲压加工对工件是有精度要求的考虑到工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。
冲压件的精度为精密级和经济级。精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度，而经济级是指模具达到最大许可磨损时，其所完成的冲压加工在技术上能够实现而在经济上又最合理的精度，即所谓经济精度。为降低冲压成本，获得最佳的技术经济效果，在不影响冲压件使用要求的前提下，应尽量采用经济精度。
冲裁件的精度主要由其尺寸精度﹑冲裁断面粗糙度﹑毛刺高度三个方面的指标来衡量。在不影响冲压件使用要求的前提下，应尽量采用经济级尺寸精度，以简化模具结构，方便模具制造与维修，从而降低生产成本。若冲裁件有较高的精度要求和断面质量的要求，则宜采用精密冲裁或整修工艺来达到。
为了满足工件的精度要求，又不要过于提高精度等级而增大成本，因此此零件的弯曲凸、凹模采用IT7-IT8的精度。工件精度未标出的按IT10计算。冲工艺孔的凸模凹模采用IT8-IT9。
2.3零件材料分析
该零件材料为BLD冷轧钢板，屈服点（屈服强度）低、冲压可塑性区域广、成型性能优越。
2.4结论
经过以上工艺分析能够看出，该零件为普通的弯曲件，尺寸精度要求一般，零件上只有4个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，因此普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。主要是轮廓成形问题，又属于大批生产，因此能够用冲压方法生产。
3.模具材料的选用
模具材料的选用，不但关系到模具的使用寿命，而且直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击载荷且连续工作，使凸模凹模受到强大的压力和剧烈摩擦，工作条件及其恶劣。因此，模具材料要有足够的强度，硬度，较好的耐冲击，耐疲劳性，而且价格应尽可能低廉。一般来说，要达到以上的全部要求往往很困难，因此在选用模具材料时，应综合考虑模具工作特性，受力状况以及冲压材料性能和冲压生产批量等因素，并对以上各项有所侧重，以使所选材料尽可能合理。总之，在满足模具使用要求的条件下，应使模具成本尽可能低。
3.1模具材料选用的原则
3.1.1考虑模具种类及其使用条件
一般来说，对于尺寸不大、形状简单且承受轻载，精度要求不高的模具，常选用碳素工具钢；若模具使用寿命要求较高时可用合金工具钢。对于尺寸较大、形状复杂或承受重载的模具，应选用合金工具钢或轴承钢；当模具要求更高时，可用高速钢、基体钢以及钢结硬质合金和硬质合金等。对于高速冲压或精密冲压模具，则常选用硬质合金、钢结硬质合金等材料制造。
3.1.2考虑冲压材料及其性能
冲压材料及其性能也是选用模具材料时必须考虑的重要因素。当冲压材料较厚或较硬时，其变形抗力较大，应选用耐磨性好、强度高且有足够韧性的材料制造模具，比如合金工具钢、高速钢等。当冲裁较软的材料时，其变形抗力较小，常见的模具材料为碳素工具钢T10A或低合金工具钢9Mn2V，其价格比较便宜。而对于冲裁硅钢片的模具用Cr12MoV、Cr4W2MoV或硬质合金YG15。
3.1.3考虑冲压件生产批量
当生产批量很大时，应保证模具有较高的使用寿命，其模具采用质量高、耐磨性好的材料。反之，应采用价格便宜、耐磨性要求不好的材料。
3.2模具材料的种类及性能
模具材料的种类很多，应用也极为广泛。冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨脂橡胶。冲压模具中凸、凹模等工作零件所用材料主要是模具钢，常见的模具钢有碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等，分别简述如下：
3.2.1碳素工具钢
在国标中列有从T7-T13八个钢号。应用最多的是T10A，其优点是切削加工性好，价格便宜，但红硬性差，热处理变形大。故适用制造工作负荷不大，形状结构简单的凸、凹模和其它要求耐磨的模具零件。
3.2.2合金工具钢
合金工具钢又称合工钢，它有高中低合金工具钢之分。用于模具的低合金工具钢主要有CrWMn、9Mn2V等，这类钢具有较高的硬度、耐磨性及淬透性，热处理变形小，故适合形状复杂的中小型冲裁、弯曲模的凸、凹模。用于模具的高中合金工具钢主要有Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等。Cr12、Cr12MoV具有较高的硬度、耐磨性及淬透性，热处理变形小等优点，常见于承受工作负荷较大或要求耐磨性较高及形状复杂的凸、凹模。Cr4W2MoV是中国研制的钢号。
3.2.3轴承钢
轴承钢主要用于制造各种轴承套圈及滚动体，但它具有模具钢所要求的高硬度，耐磨性及尺寸稳定性，故也用于模具材料。一般选用GCr15轴承钢，主要用于制造冲裁硅钢片的凸、凹模。
3.2.4高速工具钢
模具中常见的高速钢有W18Cr4V和含钨量较少的W6Mo5Cr4V2及6W6Mo5Cr4V。它们具有高的强度、硬度、耐磨性、韧性和抗火稳定性。主要用于制造冷挤压凸、凹模。
3.2.5基体钢
在高速钢的基础上添加其它少量元素，适当增加含碳量，以改进钢的性能，这样的钢叫基体钢。它不但有高速钢的特点，而且抗疲劳度和韧性均优于高速钢。价格也比高速钢便宜。
3.2.6硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金与其它模具钢相比，具有更高的硬度和耐磨性，但抗弯强度和韧性差，且加工困难。用硬质合金代替工具钢制造的模具，可提高寿命十几倍。典型的硬质合金有：YG6、YG8、YG11、YG15、YG20、YG25等。钢结硬质合金是在硬质合金的基础上研制出来的新型材料它综合了硬质合金与钢的特点，既有硬质合金的高硬度、高耐磨性，又有一般合金工具钢的可切削加工、焊接、锻造、热处理等性能，是一种理想的模具材料。用于模具的钢结硬质合金牌号有GT35、GW50，适合制造要求耐磨的各种模具的凸、凹模。
经过综合分析，工件的形状不复杂，厚度为1.2mm，工作负荷不是很大，硬度不是很高，零件为大批量生产，要求模具有较高的寿命，因此模具的弯曲凸、凹模能够用合金工具钢。模座灰铸铁。
3.3模具的定型
冲压生产对模具的基本要求是：在保证冲出合格工件的前提下，不但应与生产批量相适应，而且还要具有结构简单，操作方便安全，使用寿命长，易于制造、维修，成本低等特点。
选择模具类型时需综合考虑冲压件的使用要求（尺寸要求、精度要求和形状复杂程度）、生产批量大小、冲压设备情况及模具制造能力等各方面要素。经过分析比较，最终确定采用简易模、单工序模、还是复合模及级进模。一般来说，简易模寿命低、成本低、一般适合用于试制、小批量生产。对于生产大批量，精度要求高的冲压件，应选用复合模或级进模。当冲压件尺寸较大时，为了便于制造模具及简化模具结构，应采用单工序模；当冲压件尺寸小且形状复杂时，为了便于生产操作，常采用复合模或级进模。
本设计只需一次弯曲就能够，因此采用单工序模。
4.工艺方案的确定
U形弯曲件能够一次弯曲成形，也能够二次弯曲成形。
4.1方案一
图2为一次成形弯曲模，由图能够看出，在弯曲过程中由于凸模肩部妨碍了坯料的转动，外角弯曲线位置不固定，由图b到图c，坯料经过凹模圆角的摩擦力增大，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄，同时弯曲件两肩部与底面不易平行（见图c）。特别是材料厚、弯曲件直弯曲件高度H应大于12-15t。

图2 一次成型弯曲模
4.2方案二
为了保证弯曲过程中仅在零件确定的弯曲位置上进行弯曲，提高弯曲件质量，两次成型弯曲模。如图3所示，先弯外角后弯内角，采用两副模具弯曲，为了保证弯内角时，凹模要有足够的强度。

图3 两次成型弯曲模

4.3方案三
图4所示为两次弯曲复合的U形件弯曲模。凸、凹模下行，先使坯料经过凹模压弯成U形，凸、凹模继续下行与活动凸模作用，最后压弯成形。这种结构需要凹模下腔空间较大，以方便零件侧边的转动。

图4 两次弯曲复合模

经过以上分析能够看出，本设计中弯曲件材料表薄，而且精度要求一般，一次弯曲成型即可，此种模具可能出现的肩部与底边不平行，校正弯曲能够消除。考虑经济效益，一次弯曲最佳。
5压力机的选用
5.1弯曲力计算
弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力和顶件力为

对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般能够忽略，即：
≥
生产中为安全，取≥。
5.2弯曲模设备的选用
根据压弯力大小，初选设备为公称压力为250KN的开始压力机。
发生公称压力时滑块距下死点距离：6mm
滑块行程：80mm
标准行程次数：100次/min
最大闭合高度：250
垫板厚度：50mm
6.弯曲模主要零部件结构的确定
6.1毛坯尺寸计算
有圆角半径的弯曲(r＞0.5t)毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度与圆弧部分长度的总和。

由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数，因此坯料展开长度为：

图5 毛坯展开图

由于零件宽度尺寸为32mm，故毛坯尺寸应为210mm×32mm。弯曲件平面展开图如图5所示，两孔距端部距离为9.5mm。
6.2模架选择
选用中间导柱模架，其凹模面积是导套间的有效区域，仅适用于横向送料，常见与弯曲模或复合模。具有导向精度高、上模座在导柱上，运动平稳的特点，其凹模周界范围为。
本设计中选用的中间导柱圆形模架如图6所示：

图6 中间导柱圆形模架

材料HT200
凹模周界D0=250mm
闭合高度H=220-260mm
技术要求按GB2851.6-81的规定。

与之相对应的上模座如图7所示：

图7中间导柱圆形模架上模座

材料：HT200
凹模周界：D0=250mm
厚度：45mm
技术要求按GB2855.11-81的规定。

下模座如图8所示

图8中间导柱圆形模架下模座

材料：HT200
凹模周界：D0=250mm
厚度：55mm
技术要求按GB2855.12-81的规定。

6.3模柄的选择

图9 压入式模柄
模柄：A40×105
直径：d=40mm
高度：h=105mm
材料：A3
技术要求按GB2862.1-81
6.4导柱的选择

图10 导柱
导柱：A35h5×230d
直径：d=35mm
极限偏差为：h5
长度:L=230mm
技术要求按GB2861.1-81

6.5导套的选择
导套要与导柱相配合，因此也选A型导套。

图11 导套

导套:A35H6×105×43
直径：d=35mm
长度：L=105mm h=43mm
技术要求按GB2861.6-81

6.6凸模结构

图12 凸模图

6.7凹模结构

图13 凹模图

6.8定位方式的选择
在冲压加工中，工序的定位方式可分为孔定位、平面定位和形体定位三种。由于工件结构形状的不同，其定位方式也不尽相同。有时为了满足冲压工序的加工需要，也常常将两种定位方式联合起来使用（例如用一个孔和外形轮廓联合定位等），这要视具体情况而定。一般说来，在选择定位方式的时候，必须考虑定位的可靠性、方向性及操作的方便与安全性。
6.8.1定位的可靠性
定位的可靠性如何，不但与定位基准的选择有关，而且必须由可靠的定位方式来保证。只有保证定位可靠，才能保证零件质量的稳定。一般来说，对于平板零件，最好采用相距比较远的两孔定位，或者采用外形轮廓定位，或者用一个孔和部分外形联合定位；对于弯曲件，应尽可能的充分利用工件结构中提供的各种定位条件，采用两孔定位或形体定位（内形体或外形体），也可用一个孔与形体联合定位。
6.8.2定位的方向性
对于非对称的零件，一定要注意方向性。特别是弯曲件定位一般应有方向性，这是由于弯曲件上往往都带有孔，其孔的数量、位置有时 时候与压弯面不对称，故定位时必须识别方向，否则会出现废品。冲压生产常见的定向形式有：工艺孔定向；工件上非对称的孔或大小不同的孔定向；工艺切口、切角定向；打工艺标记定向等。
6.8.3操作方便与安全性
选择定位方式时，还必须注意操作的安全与否。具体在实际应用中体现。
根据以上要求，考虑到本制品定位精度要求一般，故定位利用工艺孔和定位钉即可。
6.9模具总装图

图14 模具总装图

1-上模座 2-定位钉 3-导柱 4、11、15-螺钉5-下模座 6-弹簧顶料装置
7-顶杆8凹模9-零件10-导套 12-凸模 13压入式模柄 14-圆柱销

本设计中模具使用定位钉定位，由于凹模太深，设置有弹簧顶料装置，开始冲压时，顶杆弹起与凹模平齐，以防止弯曲过程中冲压件的跑动，随着凸模进入凹模，顶杆随之下移，直至弯曲件的圆角半径和夹角完全与凸模重合，弯曲过程结束，顶杆与凹模底边平齐。
7.工作部分结构尺寸的计算
7.1模具圆角半径
7.1.1凸模圆角半径
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较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即。
7.1.2凹模圆角半径
凹模圆角半径不应过小，以免擦伤零件表面，影响冲模的寿命，凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取 。
7.2凸、凹模间隙
冲裁间隙是指冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分单边间隙和双边间隙,单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。
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一个重要的工艺参数。
7.2.1对冲裁件质量的影响
间隙大小对冲裁件尺寸偏差的影响规律:
冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表面应尽可能平整。尺寸应在图样规定的范围之内。影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙的大小及其分布的均匀性，模具刃口的锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙大小与分布的均匀性程度是主要因素。
冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值，差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件相对模具尺寸的偏差，主要是由于冲裁过程中，材料受拉伸、挤压、弯曲等作用引起的变形，在加工结束后工件脱离模具时，会产生弹性恢复而造成的。影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模的间隙。
当间隙较大时，材料受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近挤压状态，材料受凸、凹模的挤压力大，压缩变形大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径变小。另外，尺寸变化量的大小还与材料力学性能、厚度、轧制方向、冲裁件形状等因素有关。
7.2.2对模具寿命的影响
影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等。模具间隙是其中的一个主要因素。因为冲裁过程中，模具端面受到很大的垂直压力和侧压力。而模具表面与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，这意味即使整个模具在许用压力下工作，但在模具刃口处所受的压力也非常大。这种高的压力会使冲裁模具和板材的接触面之间产生局部附着现象，当接触面发生相对滑动时，附着部分便发生剪切而引起磨损——附着磨损。其磨损量与接触压力、相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是磨损的主要形式。当模具间隙减小时，接触压力（垂直力、侧压力、摩擦力）会随之增大，摩擦距离随之增长，摩擦发热严重，因此模具磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生粘结现象。而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。小间隙还会产生凹模胀裂，小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等异常损坏。这些都导致模具寿命大大降低。因此，适当增大模具间隙，可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减少，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。但间隙过大时，板材的弯曲拉伸相应增大，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形使磨损加剧，降低模具寿命。
同时，间隙过大，卸料力会随之增大，也会增加模具的磨损，因此间隙是影响模具寿命的一个重要因素。模具刃口磨损，带来刃口的钝化和间隙的增加，使制件尺寸精度降低，冲裁能量增大，断面粗糙。刃口的钝化会使裂纹发生点由刃口端面向侧面移动，发生在刃口磨损部分终点处，从而产生大小和摩损量相当的毛刺，因此必须注意尽量减少模具的磨损。
为提高模具寿命，一般需采用较大间隙，若制件精度要求不高时，采用合理大间隙，使2/t达到15%-25%，模具寿命可提高3-5倍，若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造精度，在冲裁刃口进行充分的润滑，以减少磨损。
7.2.3对冲裁力和卸料力的影响
当间隙减少时，凸模压入板材的情况接近于挤压状态，材料所受应力减小，压应力增大，板材不易产生裂纹，因此最大冲裁力增大。当间隙增大时，材料所受拉应力增大，材料容易产生裂纹，因此冲裁力减小。继续增大间隙值，凸、凹模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂，冲裁力下降变缓。当间隙增大时，冲裁件光亮带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔件尺寸偏差为正，因而使卸料力，推件力或顶件力减小。间隙继续增大时，制件毛刺增大，卸料力、顶件力迅速增大。
7.2.4合理间隙的选用
确定合理的间隙的方法主要有计算法和查表选取法两种:
（一）理论计算法
确定间隙时理论计算的主要依据是:在合理间隙下冲裁时,材料在模具刃口产生的裂纹成直线会合.其计算公式:
Z=2(t-h0)tgß=2t(1-h0/t)tgß
式中 h0-产生裂纹时的凸模压入深度
t-料厚
ß-最大切应力方向与垂线间的夹角(即裂纹方向角)
由上式可知,间隙Z与材料厚度、相对压入深度h0/t、裂纹方向角ß有关.而h0、ß又与材料性质有关,下表为常见材料的h0/t与ß的近似值。

表1 常见材料的h0/t与ß的近似值

材料
h0/t(%)
ß
t<1
t=1～2
t=2～4
t>4
软钢
75～70
70～65
65～55
50～40
5°～6°
中硬钢
65～60
60～55
55～48
45～35
4°～5°
硬钢
54～47
47～45
44～38
35～25
4°
（二）查表选取法
如上所述,间隙的选取主要与材料的种类厚度有关,但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同,以及生产条件的差异,在生产实践中很难有一种统一的间隙数值,各种资料中所给的间隙值并不相同,有的相差很大,选用时应该按使用要求分别选取.对于断面质量和尺寸精度要求不高的工件,应选用较小间隙值,而对精度要求不高的工件,则应尽量采用大的间隙,以提高模具寿命、降低冲裁力.同时也可按经验法选取:Z=(1/10～1/5)t
则可得冲裁模的双边间隙为:Zmax=0.640mm
Zmin=0.460mm
Zmax-Zmin=0.640-0.460=0.05mm
根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算式得

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致 谢
经过不懈努力，我的毕业设计已经接近尾声，做毕业设计的过程中遇到了很多的问题，从设计方案到修改方案及最后的定稿，中间出现很多的问题和困惑，这多亏了我的指导老师XXX副教授的耐心指导，才使我能够顺利完成毕业设计，借此论文之际，我对X老师的关怀和帮助致以我最诚挚的谢意，感谢她在这一段时间里所付出的努力，从她身上不但学到了许多的专业知识，更感受到了她在工作中的兢兢业业，生活中平易近人的精神。
同时非常感谢我周边的朋友，当我在毕业设计过程中遇到问题和困难时，是她们给我提出许多关键性的意见和建议，使我对整个毕业设计的思路有了总体的把握，并耐心的帮我解决了许多实际问题，使我获益良多。
最后感谢四年来传授我知识的老师们，更要感谢我的家人及朋友对我学业上的支持和鼓励，感谢所有关心、帮助过我的人。

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