电位器接线片冲压模具设计与工艺-级进模含13张CAD图

电位器接线片冲压模具设计与工艺-级进模含13张CAD图,电位器,接线,冲压,模具设计,工艺,级进模含,13,cad XXXXXXXX设计（XX）中期检查表姓 名学号班 级专 业模具设计与制造指导教师实习单位名 称沙钢实习单位地 点张家港锦丰镇实习单位指导教师实习单位联系电话毕业论文(设计)进展情况(已完成内容、待完成内容、存在问题和解决办法、指导教师意见)1. 完成论文选题，确定论文题目，2. 查找相关的资料，完成毕业论文的大纲的撰写3. 完成开题报告完成论文拟定的模式初稿，并对初稿进行修改。 指导教师签名： 毕业实习情况1. 课题实验过程中缺乏主动的去思考问题。2. 论文的初稿的内容不丰富，没有对材料进行考量。3. 标题概括的不够准确，各个部分的逻辑关系不能很好的把握。4. 语言不够精练，个别部分布局不合理，标点符号或者格式有错误。 学生签名： XX设计（XXX）课题任务书姓 名 学号 系别 题 目电位器接线片冲压工艺与模具设计副 标 题题目来源自拟团队是 否 1课题来源及选题依据： 本文分析了电位器接线片的成型工艺特点，其中包括利用对工件展开图的尺寸、工件的工艺分析、冲裁力与拉深力的计算、模具设计的难点，确定了级进模的排样方案和模具总体结构。该级进模有冲裁、拉深、整形、胀形等7个工位。详细介绍了凸模、凹模、固定板、卸料装置等零部件的设计和制造，以及压力机的选择。同时阐述了模具的工作过程、个成型动作的协调性、以及凸模和凹模镶块的装配间隙，并制定典型零件的加工工艺。2本设计（论文或其他）应达到的要求：1.通过查阅有关设计资料、观看电教片和现场观察等，对设计对象的性能、结构及工艺有比较全面的了解；2.塑件的原材料分析、塑件的结构工艺性分析；3.绘制零件的工作图，编写设计计算说明书；4.提供一份零件明细表及技术要求的表格。3进度安排(包括起迄日期、主要工作内容等)：起迄日期工作内容备注2011.11.29-2011.12.05熟悉课题，为设计收集资料2011.12.06-2011.12.12提交开题报告2011.12.13-2012.04.26完成初步设计，将设计内容交给教师，填写中期检查表，进行中期检查。2012.04.27-2012.05.08根据指导老师意见进行完善修改2012.05.09-2012.05.12提交毕业设计（论文）及相关资料2012年5月20日左右共2天答辩毕业典礼4 参考文献：1翁其金.塑料模塑成型技术. 北京：机械工业出版社，2000.112冯秋官.机械制图与计算机绘图. 北京：机械工业出版社，2002.73范有发.冲压与塑料成型设备. 北京：机械工业出版社，2001.074塑料模具技术手册编委会. 塑料模具技术手册.北京：机械工业出版社，1997.65涂序斌模具制造技术.北京理工大学出版社，2008.86吴生绪主编.塑料成型模具手册.北京:机械工业出版社,20087史杨占尧主编.塑料模具课程设计指导与范例. 北京:化工工业出版社,20098铁梁主编.模具设计指导.北京:机械工业出版社,20039齐卫东主编.塑料模具设计手册.北京:北京理工大学出版社,200810塑料模设计手册编写组编著.塑料模设计手册.北京:机械工业出版社,199711冯炳尧主编.模具设计与制造简明手册.上海:上海科学技术出版社,199812中国模具工业协会标准件委员会编著.中国模具标准件手册.上海科学普及出版社,198913王忠银主编.型腔模具结构图册.湖南科学技术出版社,199914 卢志珍主编.互换性与测量技术.电子科技大学出版社,200指导教师意见： 指导教师签字： 20XX年6月20日系审查意见： 负责人签字： 20XX年6月20日 XXXXXXX设计（XX）开题报告题 目电位器接线片冲压工艺与模具设计学 院专 业学生姓名学号指导老师职称顾问老师职称 20XX 年12月12日 1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500字左右的文献综述(包括目前该课题在国内外的研究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发)：一国内外研究现状： 进入21世纪，科学技术以讯猛的速度向前发展，从而推动了社会的进步和经济的繁荣。根据世界范围的社会科学经济发展趋势预计，在新的世纪，我国将成为全球最大的加工制造工厂或经过制造地基。模具工业是现在加工制造业一个重要的组成部分，对今后国民经济和社会的发展将起到越来越重要的作用。有人说：“模具是一切工业之母，其制造技术是工业生产的核心技术”。国际生产技术协会预在21世纪，机械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具来完成，采用模具生产零件具有高效率质量好节能降耗生产成本低等一系列优点。二发展趋势： 1. 降低成本。因为再聊的利用率低,导致制造成本高.所以要提高材料的利用率，提高生产率，降低能源消耗。 2. 向标准化、系列化、通用化发展。标准化、系列化、通用化这是便于设计、生产和降低成本的有效途径。三启发： 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。这次毕业设计是在学习完课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。我们以前所接触的只是课本上的知识，对模具工艺只有侧面的了解，但是通过这次设计，我才全方位的懂得了说明是模具设计，更加了解了我们的专业。本次设计是在指导老师认真、耐心的指导下，对模具经济性及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此, 我表示衷心的感谢他们对我的教诲。2本课题的研究思路（包括要研究或解决的问题和拟采用的研究方法、手段（途径）及进度安排等）：需要解决的问题：1.塑件成型工艺分析2.分型面及浇注系统的确定3.塑料模具设计的方案论证4.主要零部件的设计计算5.绘制装配图的基本规范6.绘制零件图的基本规范7.设计计算的说明书的编写研究方法：一、塑料工艺性分析 （1）明确塑件的设计要求（2）生产批量与原材料的分析 （3）塑件的结构工艺性分析二、塑料制品基本参数的计算（1）分型面的选择（2塑件体积和质量的计算 （3）产品在分型面投影面积的计算三、注射模的结构设计 （1）分型面的选择 （2）型腔数目的确定及型腔的排列 （3）浇注系统的设计（4）型芯、型腔结构的确定 （5）侧向分型与抽芯机构的设计（6）标准模架的选择（7）冷却系统的选择 四、注射模设计的尺寸计算 （1）成型零件尺寸计算 （2）注射模具零件设计五、注射机有关参数的校核 （1）模具闭合高度的确定和校核 （2）模具安装部分的校核 （3）模具开模行程校核起迄日期工作内容备注2011.11.29-2011.12.05熟悉课题，为设计收集资料2011.12.06-2011.12.12提交开题报告2011.12.13-2012.04.26完成初步设计，将设计内容交给教师，填写中期检查表，进行中期检查。2012.04.27-2012.05.08根据指导老师意见进行完善修改2012.05.09-2012.05.12提交毕业设计（论文）及相关资料2012.5.20左右答辩、毕业典礼指导教师意见：1对“文献综述”的评语： 2对本课题的研究思路、深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 20XX年12月12日所在专业审查意见： 负责人： 20XX年12月12日 I 电位器接线片冲压工艺与模具设计 摘 要 本次设计的任务是电位器接线片零件冲压工艺分析和模具的具体结 构设计。通过查阅了相关文献资料，对接触片零件进行工艺性分析，选 择并确定符合于给定条件的最优工艺方案，及进行了工艺与设计的有关 计算，如：选择基本工序，确定其顺序、工序数目及工序组合形式。介 绍了主要零部件的设计理念，详细剖析了设计过程中一些思路，以及某 些非标准零件的使用特点。阐述了工位级进模的设计要点, 使产品质量 达到设计要求。然后以此为基础，设计出冲压模具主要零件的结构。并 在设计中，介绍了零件的排样图、定位设计、冲裁力的计算和压力中心 的计算。 关键词：电位器接线片； 翻边模； 级进模； 模具设计 II 目 录 摘 要 .I 1 绪论 .1 1.1 概述 .1 1.2 冲压技术的进步 .1 1.3 模具的发展与现状 .2 1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技术 .3 1.5 冲压模具及级进模的发展现状 .5 1.6 课题的主要特点及意义 .8 2 冲压工艺方案的确定 .11 2.1 制件工艺分析 .11 2.2 零件成型工艺分析 .13 3 冲裁工艺方案及模具结构的确定 .14 3.1 方案种类 .14 3.2 方案比较及确定 .14 3.3 模具结构形式的确定 .14 4 级进模排样设计 .16 4.1 级进模排样简介 .16 4.2 排样的设计原则 .17 4.2.1 确定冲压方向 .17 4.2.2 确定排样形式 .17 4.3 工序顺序的安排 .17 5 主要零件的尺寸计算 .19 III 5.1 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 .19 5.1.1 凹凸模加工方法： .19 5.1.2 按凸模与凹模图样分别加工法 .20 5.2 孔凹凸模工作部分尺寸计算 .21 5.2.1 冲 mm 孔 .221 5.2.2 落“T” 形料 .23 6 多工位级进模工艺零件的设计 .25 6.1 凸模结构的设计 .25 6.2 凸模长度的设计 .26 6.3 凸模的强度计算 .27 6.3.1 凸模承受能力的校核 .28 6.3.2 失稳弯曲应力校核 .28 6.4 凹模结构的设计 .29 6.5 凹模的固定形式 .31 6.6 凹模的厚度设计 .31 6.6.1 凹模的厚度 .31 6.6.2 凹模的刃壁高度及凹模镶块尺寸设计 .32 6.7 模板的设计 .32 6.8 卸料弹簧的选用 .33 6.9 其他零件的设计 .33 7 冲压设备的选用 .34 7.1 冲压力的计算 .34 7.2 压力机的选择 .35 8 级进模结构零件的设计 .37 8.1 模架的设计 .37 IV 8.2 模架导向零件设计 .38 8.3 模柄的设计 .39 8.4 支撑零件的设计 .39 8.5 卸料装置 .40 9 模具的整体设计 .41 9.1 模具的整体设计 .41 9.2 模具工作原理 .41 10 模具的装配 .43 结 论 .45 致 谢 .47 参考文献 .48 1 1 绪论 1.1 概述 冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种 板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、 互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点， 是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业 中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航 天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技 术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品 为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场 需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高 人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 1.2 冲压技术的进步 进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺 与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成 形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。 现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的 参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造，如 图 1-1 所示。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、 集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优 点，已经是冲压生产的发展方向。 图 1-1 冲压作业方式的进化 2 冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现 代技术信息系统和现代化管理信息系统的成果，由这三方面组合又形成 现代冲压新的生产模式计算机集成制造系统 CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把产品概念形成、设计、开发、生产、 销售、售后服务全过程通过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业 带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新的高度。 1.3 模具的发展与现状 模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集 型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量 一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技术的不 断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目 前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间 ”产品发展重点主要 应表现在： （1）汽车覆盖件模； （2）精密冲模； （3）大型及精密塑料模； （4）主要模具标准件； （5）其它高技术含量的模具。 目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模 具总量的 40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德 国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲 模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和 制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造 方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水 平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制 3 造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进 水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种， 在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多 功能模具相比，存在一定差距。 1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技术 冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术 性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。 20 世纪 60 年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在 模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型 为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、 计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综 合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效 率成为模具技术进步的特征。 模具 CAD/CAE/CAM 是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项 高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种 有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、 成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化 4。模具 CAD/CAE/CAM 技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和 提高产品质量已成为模具界的共识。 模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中经历了从简单到复杂，从试点到 普及的过程。进入本世纪以来，模具 CAD/CAE/CAM 技术发展速度更快， 应用范围更广。 在级进模 CAD/CAE/CAM 发展应用方面，本世纪初，美国 UGS 公 司与我国华中科技大学合作在 UG-II（现为 NX）软件平台上开发出基于 三维几何模型的级进模 CAD/CAM 软件 NX-PDW。该软件包括工程初始 4 化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计 算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显 著特色，已在 2003 年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马 来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代 级进模 CAD/CAM 系统。 我国从上世纪 90 年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交 通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模 CAD/CAM 系统的研究和 开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在 AutoCAD 软件平台上 开发出基于特征的级进模 CAD/CAM 系统 HMJC，包括板金零件特征造 型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库 工具和线切割自动编程 5 个模块。上海交通大学为瑞士法因托 （Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模 CAC/CAM 系统。西安交 通大学开发出多工位弯曲级进模 CAD 系统等。近年来，国内一些软件公 司也竞相加入了级进模 CAD/CAM 系统的开发行列，如深圳雅明软件制 作室开发的级进模系统 CmCAD、富士康公司开发的用于单冲模与复合 模的 CAD 系统 Fox-CAD 等。 展望国内外模具 CAD/CAE/CAM 技术的发展，本世纪的科学技术正 处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技 术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模 具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。今后 10 年新 一代模具 CAD/CAE/CAM 系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形 理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网 络化、集成化、智能化四个方面。主要表现在： （1）模具 CAD/CAM 的专业化程度不断提高； （2）基于网络的 CAD/CAE/CAM 一体化系统结构初见端倪； 5 （3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目； （4）与先进制造技术的结合日益紧密。 1.5 冲压模具及级进模的发展现状 在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品） 的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室 温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑 性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲 压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。 模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的 重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发 能力。 我国冲压模无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很 大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大 型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿 车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋 供过于求，市场竞争激烈。 据中国模具工业协会发布的统计材料，2004 年我国冲压模总产出约 为 220 亿元，其中出口 0.75 亿美元，约合 6.2 亿元。 根据我国海关统计资料，2004 年我国共进口冲压模 5.61 亿美元，约 合 46.6 亿元。从上述数字可以得出 2004 年我国冲压模市场总规模约为 266.6 亿元。其中国内市场总需求为 260.4 亿元，总供应约为 213.8 亿元， 市场满足率为 82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明： 一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分 是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足 6 率低于冲压模总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技 术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模市场总体满足率；二是 由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因 此其在国际市场的前景看好，2005 年冲压模出口达到 1.46 亿美元，比 2004 年增长 94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业 在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模无确切的统计资 料，因此未能计入上述数字之中。 冲压模具中标志冲模技术先进水平的精密多任务位级进模，具有结 构复杂、制造难度大、精度高、寿命长和生产效率高等特点，是我国重 点发展的精密冲模。级 进 模 具 有 以 下 优 点 ： 1)级 进 模 是 多 工 序 冲 模 ， 在 一 副 模 具 内 ， 可 以 包 括 冲 裁 、 弯 曲 、 成 形 和 拉 深 等 多 种 多 道 工 序 ， 具 有 比 复 合 模 更 高 的 劳 动 生 产 率 ， 也 能 生 产 相 当 复 杂 的 冲 压 件 ； 2)级 进 模 操 作 安 全 ， 因 为 人 手 不 必 进 入 危 险 区 域 ； 3)级 进 模 设 计 时 ， 工 序 可 以 分 散 。 不 必 集 中 在 一 个 工 位 ， 不 存 在 复 合 模 中 的 “最 小 壁 厚 ”问 题 。 因 而 模 具 强 度 相 对 较 高 ， 寿 命 较 长 。 4)级 进 模 易 于 自 动 化 ， 即 容 易 实 现 自 动 送 料 ， 自 动 出 件 ， 自 动 叠 片 ； 5)级 进 模 可 以 采 用 高 速 压 力 机 生 产 ， 因 为 工 件 和 废 料 可 以 直 接 往 下 漏 ； 6)使用级 进 模 可 以 减少压力机，减少半成品的运输。车间面积和仓 库面积可大大减小。 近年来，我国冲压模水平已有很大提高。大型冲压模已能生产单套 重量达 50 多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。 7 精度达到 12m，寿命 2 亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能 够生产。表面粗糙度达到 Ra1.5m 的精冲模，大尺寸（ 300mm） 精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模 的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现 代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，我国的冲压模设计制造能力与市场需要和国际先进水平 相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具 及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差 距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特 点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本 达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产 化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国 外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点 发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片 多功能模具，已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具 结构和功能上，仍存在一定差距。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益 加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床 的应用已越来越多。NC、DNC 技术的应用越来越成熟，可以进行倾角 加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量， 缩短了模具的制造周期。 8 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中 的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD 处理）及许多镀 （涂）层技术在冲压模上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技 术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。 模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发 展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广 CAD/CAE/CAM 技术 的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。 模具 CAD、CAM 技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展， 并提高模具 CAD、CAM 系统专用化程度。 为了提高 CAD、CAE、CAM 技术的应用水平，建立完整的模具资 料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说， 发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣 削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发 展模具零件精度 1m 以下和表面粗糙度 Ra0.1m 的各种精密加工。提 高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模技术发展重点 之一。 为了提高冲压模的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是 发展重点。 对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及 计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程 服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模技术发展的重点。 1.6 课题的主要特点及意义 电位器在日常生活中的应用非常之广泛，尤其是在电子设备上。它 是一种可调的电子元件，由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成，主 9 要起分压和分流作用，其工 作原理跟可变电阻器比较相近，而且种类也 比较的多。近来多工位级进模在模具冲压中越来越重要，本次模具毕业 设计研究的是电位器接线片的冲压工艺与模具设 计，主要通过运用多工 位级进模来完成，将有效提高冲压件质量与生产效率。 在本模具毕业设计中 绘制了产品零件图并分析了电位器接线片的 成型工艺特点，其中包括利用对工件展开图的尺寸计算、工件的工艺分 析、冲裁力与拉深力的计算、模具设计中的难点， 如接线片的弯曲和修 边，确定了级进模的排样方案和模具总体结构。该级进模有冲裁、拉深、 整形、胀形等 7 个工位。详细介绍了凸模、凹模、固定板、卸料装置等 零部件的设计和制造，压力机的选用以及相关的辅助装置。同时阐述了 模具的工作过程、各成形动作的协调性、以及凸模和凹模镶块的装配间 隙，并制定典型零件的 加工工艺。 模具在我们日常生活中的应用非常之广，所用器具几乎均需用模具 来成型实现，例如在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通 信等产品中，其中 60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产 制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是 其他加工制造方法所不能比拟的。模 具又被称为“ 效益放大器” ，用模具 生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍甚至是上百倍。 冲压模具如今在生产中的地位越来越重要，而标志冲模技术先进水 平的多工位级进模，是我国重点发展的精密模具品种。级进模能够在一 副模具内完成复杂零件的冲 裁，弯曲，拉深，立体成型以及装配等复杂 工艺，具有生产效率高，操作安全可靠，可以加工复杂零件等特点而推 崇备至。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自 动叠片多功能模具， 已达到国际水平。其他如 48、54、68 条腿集成电路柜架多工位级进模、 电子枪硬质合金多工位级进模、别克轿车安全带座式多工位级进 模、空 10 调器散热片多工位级进模，均达到国外同类产品水平。但总体上和国外 多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存 在一定差距。 本文将对电位器接线片冲压工艺与多工位级进模具毕业设计作一个 系统、详细的介绍。毕业设计的意义就在于综合运用所学课程的理论和 生产实际知识，进行多工位 级进模设计工作的实际训练，培养个人独立 工作能力和创新能力，树立理论联系实际和严谨求实的工作作风。巩固、 扩充模具专业课程所学内容，掌握多工位级进模 的设计方法和步骤。掌 握多工位级进模设计的基本技能，如计算分析、计算机绘图、查阅设计 资料和撰写设计说明书，熟悉标准和规范。 该课题主要针对电器开关过电片零件，在对过电片冲孔、落料和翻 边等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用多工位级进模的冲压方 案；本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时， 对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提 供了一个良好的平台。 11 2 冲压工艺方案的确定 该零件为某电器开关接线片，是一家电器生产企业产品中的一个主 要零件，如上图所示,其作用是通过开关扳手的运动由过电片让电流通或 断。该零件生产属于大批量生产，零件结构紧凑，冲裁壁厚很小（最小 处为 1mm） ，成形过程相互干涉，在复合模中难于实现；若用简单的落 料、冲孔、翻边模等单工序模也可达到冲压要求，这样模具虽然简单了， 但是冲压所用的设备和人员较多，冲压工序中的定位也较麻烦，加上零 件较小，装料时易产生不安全的现象，而且工序较多效率较低故不被推 广。为减少零件在生产中的多次定位对其精度和生产率的影响，一要产 品批量较大，对零件的一致性要求较高，经过反复比较，适宜采用较为 复杂的多工位级进模制造。 2.1 制件工艺分析 本电位器接线片是一个带孔的“T”型件，普通冲裁件外形及型孔尺寸 的经济公差等级一般不高于 IT11 级，冲件的外形公差等级最好低于 IT10 级，而型空公差等级最好低于 IT9 级。一般冲裁宠妾后所能得到的零件 公差见表 2-1、表 2-2。如冲件要求的公差值小于表 2-1、2-2 中的数值， 则应在冲裁或冲切后的工位上设置整修工序或采用其他工艺措施来整修。 12 在实际生产中，要保证制件全部的尺寸精度往往难以达到，从经济 上讲也没有必要，因此，经过实体测量后的标注的电位器接线片尺寸如 图所示。在排样设计时，冲件尺寸分类与确定的原则是：确保关键尺寸， 满足主要尺寸，兼顾一般尺寸。由 13 图可知，该工件有冲孔、翻边、落料三个工序，工件结构中等复杂，有 一个内径为 1.8mm 的翻边圆孔，此工件满足级进模冲裁的加工要求。工 件的冲孔未注公差按 IT8 级计算。 图 2-1 电位器接线片简示 2.2 零件成型工艺分析 由图 2-1 电位器接线片简示图可知，零件的外形尺寸不大，整体 呈“T”形，该零件属于小型精密冲压件，从结构形状上看，成形工艺 性较差，但由于材料为厚 t=0.5mm 的 H62 黄铜带，冲压性能和成型 稳定性好，因此，经合理安排成型顺序和稳定的载体设置并结合可 行的模具结构，可确保成形质量，从而可采用多工位级进模成形。 14 3 冲裁工艺方案及模具结构的确定 3.1 方案种类 该工件包括冲孔、翻边、落料三个基本工序，可以有以下几种工艺 方案： 方案一：按照冲孔、翻边、落料的顺序，采用单工序模生产。 方案二：采用冲孔-翻边并行的符合模具与单工序模生产。 方案三：采用级进模生产。 3.2 方案比较及确定 方案一，模具结构简单，制造方便，但需要三道工序，三套模具， 成本较高，生产效率低，且更重的是在第一道工序完成后，进入后工序 必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难 以满足生产的需要。故不选此方案。 方案二，需要两幅模具，成本还是高，冲裁件的工件尺寸公差等级 比方案一高一些，避免了多次冲裁的定位误差，并且在冲裁过程中工件 较平整。但误差也不小，工件精度、质量还是达不到要求。故不选此方 案。 方案三，级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法。能满足工 件尺寸公差等级且操作方便安全。虽然制造成本较高，但是由于接线片 多为批量生产，因此相对前两种方案都比较好。 综合上述分析，本套模具采用级进模批量生产。 3.3 模具结构形式的确定 由图分析可知，该冲裁件尺寸不大，形状不复杂，但是产量较 大，根据材料厚度一般（0.4mm）的特点，为保证冲孔位置精度，冲 15 模有较高的生产率，初步采用挡料销、导正销进行定位，弹压卸料 板装置、自然漏料方式的级进模。 16 4 级进模排样设计 4.1 级进模排样简介 排样图是多工位级进模设计的关键，它具体反映了零件在整个 冲压成形过程中，毛坯外形在条料上的截取方式及与相邻毛坯的关 系，而且对材料的利用率、冲压加工的工艺性以及模具的结构和寿 命等有着显著的影响。该过电片零件形状一头大一头小，若采用单 列排样则材料的利用率较低，故采用双列排样；又为了减少制件在 冲压时的移动和抵消弯曲力，制件尺寸较小且形状较简单，故采用 整裁余料( 搭边 )法。该方法大大提高了生产效率，是的模具的结构设 计更加简单，因此这样的排样比较科学合理。查文献表 2-13 取搭边 值 a=1.2mm，冲切外形时工件间的搭边连接最小宽度取 1.4mm。故 应针对零件和零件展开后的工艺特点，并综合考虑工艺分析各个因 素后，设计合理的排样图及具体工位安排。 故：调料宽度 b=1.4*2+9.4=12.2mm，冲压步距 h=2.8+1.2=4mm，其中毛坯排样图如图所示： 17 图 2-2 电位器接线片排样简图 根据以上分析，冲压如图 2-1 所示的零件的级进模分为三个工位。 第一工位：冲圆孔； 第二工位：翻边； 第三工位：“T”形落料； 计算材料的利用率，一个步距内的冲裁面积 ：A =3.2 2.8+6.2+0.5=15.66 A2m 其中，A 包括一个步距内冲出的小孔面积，雇一个布局的材料 利用率为： -10%bhA（ ） 代入数据解得： 32.1% 4.2 排样的设计原则 现代多工位级进模排样设计，常借助 CAD 软件进行，一般按如下步 骤进行。 4.2.1 确定冲压方向 首先确定产品的各个尺寸，根据产品的毛边方向，确定冲裁和成形 方向，无毛刺方向要求时一般不受限制。 4.2.2 确定排样形式 根据制件尺寸，粗略估计算出步距 ，用 CAD 的阵列max2PL（ 1） 命令做出横排纵排、对称排和斜排等几种方案，并进行分析、比较，在 保证产品顺利生产出来的前提下，选择利用率最高的排样形式。 4.3 工序顺序的安排 根据已经确定的排样方式，在 18 开始端安排冲孔、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位。 此时应考虑排样方案的加工可行性和稳定性，保持模具受力的整体平衡， 由于受到成型工艺要求的局限，如模具压力中心与冲床中心不一致时， 可修正模具安装尺寸予以调节。具体如下： （1）工步以烧为宜，但充分考虑成型的可靠性及成型件的强度等。 （2）工位设计应保证凹模有足够的强度，凸模容易安装固定。考虑 产品设计变更的可能性及模具设计成型困难时进行模具设计变更的可能 性，必要时预留空档位。 （3）级进模排样的设计，需多参考一些类似产品设计成功的例子， 通过对多套排样方案进行分析，从中选出最佳方案。 19 5 主要零件的尺寸计算 在确定冲模凸模和凹模的工作部分尺寸时，必须遵守以下四个原则： （1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸 模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。 （2）设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹 模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 （3）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本 尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸； （4）设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极 限尺寸。 （5）模具磨损预留量与工件制造精度有关。 （6）冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（ ） 。minZ （7）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系， 即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值 （8）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体” 原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 5.1 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 5.1.1 凹凸模加工方法： 1、分开加工 具有互换性、制造周期短，但 不易保证，需提高加工精度，增minZ 加制造难度。 20 2、配合加工 易保证，无互换性、制造周期长。 minZ 5.1.2 按凸模与凹模图样分别加工法 1、落料 max0AAD （5.1） 00inaxminT TTAZZ （5.2） 2、冲孔 0minTTdx （5.3） inminin00A AATZdxZ （5.4） 3、孔心距 =L dL18 （5.5） 为了保证可能的初始间隙不超过 ，即maxZ + ，选取必须满足以下条件：TAminZax i （5.6） 式中 落料凹模基本尺寸(mm)；dD 落料件最大极限尺寸(mm) ；max 21 冲孔凸模基本尺寸(mm)；pd 冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)；min 同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)；dL 的最小极限尺寸(mm)in 凸模下偏差(mm)；p 凹模上偏差 (mm)；d 凸、凹模的制造公差，可按 级来选取，也可查表 2.4.1 选67IT 取，但需校核。或直接取： （5.7Tmaxin0.4Z ） （5.8Aaxin.6 ） 5.2 孔凹凸模工作部分尺寸计算 根据上述在确定冲孔凹凸模工作部分尺寸时遵循的原则，凹凸模工 作部分尺寸计算过程如下：其中零件尺寸又分凹模凸模分开加工和凹凸 模配合加工，由表 51 得： =0.02 mm， =0.03 mm，所以取 =0.02 min6%Ztmax10%ZtminZ mm， 22 表 5-1 冲裁间隙分类及双面间隙值 （ %）Zt 5.2.1 冲 mm 孔1 冲裁形状为圆形孔，凹凸模采用分开加工的方法。其双面间隙值（ ） ，由公式（ 5.3）可有： 其中， =0.4 8%0t 0minTTdxt mm，查表得 =0.75， =0.02 mm， =0.01 mm，由公式（5.7） xminZZT 可得： =0.004，代入计算可得：main.4ZT = mmd0-.4175 由公式（5.4） ，其中 已知，mininmin00A AATZxZTd =0.75， =0.01 mm， =0.02 mm，由公式（5.8） xZi A 可得， =0.006 代入可得：main0.6A 23 = mmAd0.6195 5.2.2 落“T” 形料 冲裁形状为“T”形，凹凸模采用配合加工的方法，选凹模为设计基准 件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实 际尺寸按间隙要求配作。 由表 2.3.3 查得： mm， mm，差公差表得：尺min0.2Zmax0.3Z 寸 2.8 mm、1 mm、1.4 mm、1.8 mm、8 mm 均选 =0.75， =0.006, =0.004,落料凹模的基本尺寸计算如下：xAT 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸 尺寸 mm0.128 mm= mm0(.75.)Aa凹 0.6271 尺寸 mm0.1 mm mm0(.)Ab凹 +0.695 尺寸 mm0.128 mm mm0(75.)Ac凹 0.617 尺寸 mm0.3 mm mm0(8.)Ad凹 0.65 尺寸 mm0.124 mm mm0(75.)Ae凹 0.613 同理根据公式（2） 可得：0minaxminT TTDZDZ = mm= mm；a凸 0.12（ ） 0-.49 24 mm mm；0(.925.)Tb凸 0-.495 mm mm；17c凸 -.16 mm mm；0(.)Td凸 0-.47 mm32e凸 -.m29 25 6 多工位级进模工艺零件的设计 多工位级进模工位多，细小零件和镶块多、机构多，动作复杂，精 度高，其零件部件的设计，除应满足一般冲压模具零部件的设计要求外， 还应根据多工位级进模的冲压成形特点和成型要求、分离工序和成形工 序差别、模具主要零部件制造和装配要求来考虑其结构形状和尺寸，认 真进行系统协调和设计。 6.1 凸模结构的设计 一般的粗短凸模可以按标准选用或者按常规设计。而在多工位级进 模中有许多冲小孔凸模，冲窄长槽凸模，分解冲裁凸模等。这些涂抹应 根据具体的冲裁要求，被冲裁材料的厚度，冲压的速度，冲裁间隙和凸 模的加工方法等因素来考虑凸模的结构及其凸模的固定方法。 对于冲小孔凸模，通常采用加大固定部分直径，缩小刃口部分长度 的措施来保证小凸模的强度和刚度。当工作部分和固定部分的直径差太 大时，可设计多台阶结构。各台阶过渡部分必须用圆弧光滑连接，不允 许有刀痕。特别小的凸模可以采用保护套结构。 左右的小凸模，其0.2 顶端露出保护套约 mm。卸料板还应考虑能起到对凸模的导向保护34 作用，以消除侧压力对凸模的作用而影响其强度。 由于冲件的形状和尺寸的不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条 件亦有所不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式也就有很多种形 式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的，它可以采用直身结构 也可采用加强型结构。主要的固定方式有：台肩固定、铆接、螺钉和销 钉固定以及粘结剂浇注法固定等。 本设计中采用用圆形和方形两种形式的凸模，材料选用 26 65Cr4W3Mo2VNb，淬火硬度HRC56-60 必要时表面可进行渗氮处理。 圆凸模可采用高精度外圆磨床加工，异形凸模可以采用慢走丝线切割加 工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一种方法， 可以获得高尺寸精度、高表面加工质量） 。 凸模固定方式如图6所示：凸模以过渡配合（K6）固紧在凸模固定 板上，顶端形成台肩，以便固定，并保证在工作时不被拉出，安全可靠。 图6 凸模的固定方式 6.2 凸模长度的设计 凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否 则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从 而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。 根据模具设计结构形式，凸模的长度为： 123Lh 式中， 凸模的长度（mm） ； 27 凸模固定板的厚度（mm） ，它取决于冲件的厚度 ，一般在冲1h t 制 1.5 mm 的板料时，取 1520 mm；当 =1.52.5 mm 时，取 2025 t t mm；这里取 =20 mm；1 卸料板的厚度（mm） ，取 =12 mm；2h2h 卸料板垫板厚度，取 =10 mm；3 3 安全距离等，这里一般取 20 mm 左右。 将数据代入公式计算得冲裁凸模长度 =60 mm。L 翻边凸模长度计算 翻边凸模长度计算方法同冲孔凸模长度计算是一样的，其长度 =60 L mm。 落料凸模长度计算 落料凸模长度同冲孔凸模长度也是一样的，只有这样才能保证模具 工作时正常运行，所以其长度 =60 mm。L 冲孔凸模、翻边凸模、落料凸模结构及尺寸如图6-2所示。 图 6-2 冲孔凸模、翻边凸模、落料凸模尺寸及结构示意图 6.3 凸模的强度计算 冲裁时凸模因承受了全部的压 28 力，所以它承受了相当大的压应力。而在卸料时，又承受有拉应力。因 此，在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般 情况下，凸模的强度是足够的，因此没有必要作强度的校核。但针对本 电位器接线片零件特点，其中有的凸模断面尺寸很小，因此必须对相应 凸模的强度包括凸模的最小断面（危险断面）的承压能力和抗弯能力 进行校核。 6.3.1 凸模承受能力的校核 对凸模最小断面上的承受能力进行计算时，必须使冲裁力小于或等 于危险断面所允许的最大压应力。由表查得，对于材料为黄铜的冲件， 最小的允许凸模相对直径（ ）为0.610.85，而该模具中凸模刃口最 小壁厚1.2mm， =1.2/0.4=3，故凸模承受能力满足要求。mindt（ ） 6.3.2 失稳弯曲应力校核 凸模在中心轴向压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长 度与导向方式有关，由卸料板导向凸模最大允许长度 按下式计算：maxL3max8EdLt 式中 凸模最大允许长度（mm） ；maxL 凸模材料弹性模量，对于钢材可取E=200 GPa；E 凸模或冲孔直径（mm） ；d 冲件材料厚度（mm ） ；t 冲件材料抗剪强度(MPa) ，这里对于普通黄铜 =240 MPa。 现今对最小凸模直径 进行校核计算，将各数据代入上式中得：1 =19.6 mm 3max2018.4L 29 所以 小于凸模长度，故不满足要求。现在设计的凸模仍较长而maxL 不能减短，则考虑采取在凸模的外面加保护套保护涂抹的装置，如下图 6-4所示。 图6-3 冲孔、落料凸模保护装置 6.4 凹模结构的设计 凹模设计应考虑的事项是关于凹模强度、制造方法及其加工精度等。 特别是凹模孔的尺寸，在实用上是和制件尺寸一起来考虑的。它关系到 制件质量的好坏，因此对其加工表面质量亦必须予以充分的考虑。 凹模的厚度和外形尺寸，对于其承受的冲裁力，必须具有不引起破 损和变形的足够强度。冲裁时，凹模承受冲裁力和水平方向的作用，由 于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，特别是对于复杂形状的 冲件，其凹模的强度计算就相当的复杂。因而，在目前一般的生产实际 情况下，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等 来进行概略的估算及经验修正的。 多工位级进模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。凹模的结 构常用的类型有整体式、拼块式和嵌块式。整体式凹模由于受到模具制 30 造精度和制造方法的限制已不适用于多工位级进模，因此本设计中冲孔 凹模和翻边凹模采用镶块式凹模，落料凹模采用整体式凹模。 图6-4所示的是镶块式凹模。镶块式凹模的特点是：当镶块工作型孔 为圆孔时，镶块套外形做成圆形，且可选用标准的镶块，加工出型孔。 镶块损坏后可迅速更换备件。镶块固定板安装孔的加工通常使用坐标镗 床和坐标磨床。当镶块工作型孔为非圆孔时，为保证镶块各部分受力均 匀，镶块套外形可仿形制作。 图6-4 镶块式凹模 本设计所有的凹模均采用台阶形直筒刃口。这样设的好处有：刃口 强度较高，修磨后刃口不变，从而可以运用到复杂制件的加工中。其形 式如图6-5 所示。 31 图6-5 凹模型孔 在设计排样时，不仅要考虑嵌块布置的位置还应考虑嵌块的大小， 以及与凹模嵌块相对应的凸模、卸料嵌套等。 6.5 凹模的固定形式 本设计中冲孔凹模和翻边凹模的固定均是采用嵌槽固定式，将拼块 凹模直接嵌入到固定板的通槽中，固定板上凹槽深度不小于拼块厚度的 2/3各拼块不用定位销，而在嵌槽两端用键或者楔定位及螺钉固定。落料 凸模采用整体式，直接在凹模板上做出即可。凹模板如下图6-6所示。 图6-6 凹模板 32 6.6 凹模的厚度设计 6.6.1 凹模的厚度 凹模的刃口孔型见上图。其刃口孔型的特点是：刃口强度较好，刃 口尺寸不随修磨刃口而增大，但易积冲裁件或废料，孔壁磨损和压力较 大，修磨时刃口磨去的尺寸较多。凹模的厚度可按下式计算： HKb 式中 凹模厚度（mm ）， mm；H15 最大刃口尺寸（ mm） ；b 系数，查表可得。K 本设计中 =0.3， =60 mm，所以 =18 mm，取 =20 mm。bH 凹模的壁厚：由于凹模在级进模中采用镶块式其凹模的壁厚可以查 相应资料获得。 6.6.2 凹模的刃壁高度及凹模镶块尺寸设计 垂直于凹模平面的刃壁，其高度 可按下列规则计算：0h 冲件料厚 mm， =3 mm；3t0 冲件料厚 mm， = ； 所以，这里取 =3 mm。t 0h 对于凹模镶块尺寸设计，可以参见相关的零件图纸。 6.7 模板的设计 标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、 下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是关键的三块模板，也是级进模 比不可少的。该模具中固定板起着固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、 压料同时还具有一定的导向作用；凹模板前面已经提到，既充当凹模刃 口，又可以在其上镶拼凹模镶块。 另外，在进行级进模设计时，有一项很重要，就是设计让位，一般 弯曲或成形等工位的所有后续工位 33 都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态 让位。本设计中在凹模板上直接开槽让位，工件成形后由凹模终端的斜 面滑出，保证了送料的顺畅。 凹模外形尺寸前面已述，该级进模其它模板的外形尺寸设计如下： 凸模固定板 ；16820LBh 凸模固定板垫板 ； 卸料板垫板 ； 卸料板 ；16820h 上模板 （标准件） ；354LB 下模板 （标准件） ； 故：模具的闭合高度 =30+35+10+20+15+10+12+20+10+35+3=200 H闭 合 mm 6.8 卸料弹簧的选用 先算卸料力，前面已经算得， ,代入计算得：12F卸 料 =212 N卸 料 根据模具的结构初定4根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为： =P4卸 料 代入计算得： =53 N;P 考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为：弹簧钢丝直径 =2 mm，弹d 簧中径 =12 mm，节距 =2 mm，工作极限负荷 =188 N，自由高度2Dt 1F =40 mm，有效圈数 =8.5，工作极限负荷下变形量 =17.3 mm，展开0hnh 长度 =396 mm。规格标记为：弹簧21240L 34 6.9 其他零件的设计 在级进模中，一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。 针对该级进模，这里主要介绍始用挡料销销的设计。所谓始用挡料销也 叫临时挡料销，即在级进模中首次冲裁（一般是第一个工位）缺少对条 料初始定位的零件时，可用它完成料头的初始定位（一般是手动定位）， 之后再借助固定或活动的挡料销或侧刃来进行之后每次冲压的定位，始 用挡料销在之后的定位中不起作用。始用挡料销一般使用 个，并安12 装在模具的同一侧，关于始用挡料销的设计有无必要、设计数量等等要 看级进模的工位数量是多少了。至于导正销的使用，其作用就是消除条 料送进过程中造成的粗定位误差，以利于产品精度和质量的提高。多是 与挡料销配合使用，复杂一点的级进模也有可能和侧刃配合使用，以达 到精定位的目的。本次设计中就是使用了始用挡料销，使得模具的结构 变得简单实用。模具在自由状态时挡料销的直壁部分伸出卸料板的长度 为 1 mm。 35 7 冲压设备的选用 根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺 寸和精度要求来选定设备类型。 开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作 的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。 闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大 中型件的生产。 双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中 型拉深件的生产。 综合考虑，采用开式曲柄压力机。 7.1 冲压力的计算 该级进模具采用弹性卸料和下出料方式。 该级进模具一共有三个冲裁区，用平刃口的凸模和凹模进行冲裁， 起计算公式为： ；FKLt 式中：F冲裁力（N） ； L冲裁件周边长度（ mm） ； K冲压系数，一般取 K=1.3； K 值与冲裁间隙、模具刃口锋利成度、压力机状况、模具润滑情况 及模具设计安全系数等有关。 t材料厚度（mm） ； 材料抗剪强度（MPa） 。 其中，=300 Mpa，K=1.3，t=0.4 mm， 36 用上式可分别计算出各冲裁区的冲裁力。如下所示： 经计算落料冲裁力 =3744 NP 卸料力 其中 =0.05，代入计算得： =187.2NFK卸 料 卸 料 卸 料 F卸 料 推料力 ,其中 =0.07，n 为同时卡在凹模洞口的件n推 料 力 推 料 推 料 数。 代入计算得： =3276 NhntF推 料 力 同理算得冲孔冲裁力 ， mm，代入计算得：Klt冲 孔 3.14d =490 NF冲 孔 冲孔卸料力 ，其中 =0.05，代入计算得：F卸 料 卸 料 冲 孔 卸 料 =24.5 N卸 料 冲孔推料力 ，其中 =0.07，n 为同时卡在凹nKF推 料 力 推 料 冲 孔 K推 料 模洞口的件数。 代入计算得： =428.7 Nht推 料 力 =4234 N, =211.7 N, =3704.7 N,F冲 卸 推 所以 = + + =4234+211.7+3704.7=8150.4 N冲 推 F卸 所选压力机的公称压力 必须大于 。F 7.2 压力机的选择 根据上述冲压力的计算，初步选用型号为 J23-16 开式双柱压力机。 该型号压力机主要技术规格如下： 公称压力 160 KN; 滑块行程 55 mm; 最大闭合高度 220 mm; 最大装模高度 180 mm; 37 连杆调节量 45 mm; 工作台尺寸（前后 mm 左右 mm） ;26014 垫板尺寸（厚度 mm 孔径 mm） ; 模柄孔尺寸（直径 mm 深度 mm） ;3 滑块中心至床身中心距离 160 mm; 最大倾斜角 35 由 6.6 节可知模具闭合高度为 200 mm，经验算此压力机符合要求。 38 8 级进模结构零件的设计 8.1 模架的设计 模架由上模座、下模座、模柄和导柱、导套等组成。本设计中考虑 到材料的进料方向以及三个工序的安排顺序，采用的是对角导柱模架， 如图8-1 所示。 图8-1 对角导柱模架 由于级进模模架的尺寸与凹模有关，而凹模的尺寸由于排样图的工 位数有关，不同的级进模工位数是不同的，所以级进模的模架一般是自 制的，很少也很难找到合适的标准模架。模架的是模具的主体结构，它 是连接级进模所有零件的重要部件，模具的全部零件都固定在模架上面， 并承受冲压过程中全部载荷。模具的上、下模之间相对位置通过模架的 导向装置稳定保持其精度，并引导凸模正确运动，保证冲压过程中凹凸 模之间间隙均匀。级进模模架的设计原则如下： 多工位级进模应满足刚性高和精度高的要求。在工作状态下，级进 模模架不允许有微量的变形。为了避免高速冲压时震动，上下模座的材 料以铸铁为好，钢模架钢选45钢，调质处理后为26-30 HRC. 39 为保证模架的强度，其上下模板的厚度通常比普通冲模的模座厚约 30%。 模架要有精确的导向，基本上都是采用导柱导向，导柱直径在许可 范围内取大值，并考虑防装错措施。为保证模架的导向精度加工、装配 过程中，应保证以下技术条件： 上模座对下模座的平行度在0.003内； 导柱、导套固定部分对滑动部分圆柱面的同轴度不大于0.003 mm。 上模座与下模座安装导柱导套的孔，分别加工时，其孔距误差应小 于0.003 mm，为保证其精度，应放在坐标镗床上一并加工，以保证孔距 一致；将上模座上得到套装配孔径同轴扩大 mm，用环氧树脂粘0.81 结导套。 组装后的模架，其下模座下平面与上模座上平面的平行度为0.012。 根据上述原则，模架设计如下： 级进模模架要求刚性好，精度高，因此通常将上模座加厚 510 mm，下模座加厚 mm（与GB/T2851-90标准模架相比）。同时，105 为了满足刚性和导向精度的要求，上下模板采用45钢，调治硬度 263 HRC。模架的加工精度采用 级精度，为保证模架有足够的强度和刚度， 上模板厚度为35 mm，下模板厚度为35 mm。 8.2 模架导向零件设计 精密级进模的模架导向，由导柱导套来执行完成。一般导柱导套之 间无间隙，常选用过盈配合，其过盈量为 mm（导柱直径为0.1.2 mm） 。导柱导套的圆柱度均为0.003 mm，其轴心线与模板的垂2076 直度对于导柱为0.01:100。为了方便刃磨和装拆，常将导柱做成可卸式， 本次设计中导柱设计成严办固定式（配合长度为6 mm） ，按 配合。56Th 导柱材料常用GGr15淬硬60-62 HRC,粗 40 糙度最好能达到Ra0.1 ，此时磨损最小，润滑作用最佳。导柱结构见m 下图8-2 所示。 图8-2 导柱结构及其固定 8.3 模柄的设计 选用压入式模柄，模柄凸缘部分与上模座沉孔采用 配合。模柄75Hm 的结构形式如图8-3所示。 图8-3 压入式模柄 41 8.4 支撑零件的设计 凸模固定板 选用的固定板中，所有型孔的坐标点及加工基准必须与凹模板卸料 板已知。与凸模保护装置配合孔采用 ，取凹模板厚度60%为厚度尺76Hm 寸。查有关手册的凸模固定板的厚度为20 mm。 8.5 卸料装置 卸料装置应注意润滑，弹压卸料板与凸模保护装置应有良好的润滑， 以保证模具的使用寿命。同时注意，多工位级进模的卸料装置一般应定 期清洗、维护、保养。 卸料板采用卸料螺钉吊装在上摸。卸料螺钉应对称分布，工作长度 要严格一致。本设计中所用的卸料螺钉在卸料板中的安装形式如图8-4所 示。 图8-4 卸料螺钉的安装形式 卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除冲压开始 前压紧带料，防止各凸模冲压时由于次序的不同或受力不均而引起带料 窜动，并保证冲压结束后及时平稳 47 的卸料外，更重要的是卸料板将对各工位上的凸模在受侧向作用力时， 起到精确导向和有效的保护作用。卸料装置主要由卸料板、弹簧、卸料 螺钉和辅助导向零件组成。 43 9 模具的整体设计 9.1 模具的整体设计 冲