電位器接線片沖壓模具設(shè)計與工藝-級進模含13張CAD圖

電位器接線片沖壓模具設(shè)計與工藝-級進模含13張CAD圖,電位器,接線,沖壓,模具設(shè)計,工藝,級進模含,13,cad I 電位器接線片沖壓工藝與模具設(shè)計 摘 要 本次設(shè)計的任務(wù)是電位器接線片零件沖壓工藝分析和模具的具體結(jié) 構(gòu)設(shè)計。通過查閱了相關(guān)文獻資料，對接觸片零件進行工藝性分析，選 擇并確定符合于給定條件的最優(yōu)工藝方案，及進行了工藝與設(shè)計的有關(guān) 計算，如：選擇基本工序，確定其順序、工序數(shù)目及工序組合形式。介 紹了主要零部件的設(shè)計理念，詳細剖析了設(shè)計過程中一些思路，以及某 些非標準零件的使用特點。闡述了工位級進模的設(shè)計要點, 使產(chǎn)品質(zhì)量 達到設(shè)計要求。然后以此為基礎(chǔ)，設(shè)計出沖壓模具主要零件的結(jié)構(gòu)。并 在設(shè)計中，介紹了零件的排樣圖、定位設(shè)計、沖裁力的計算和壓力中心 的計算。 關(guān)鍵詞：電位器接線片； 翻邊模； 級進模； 模具設(shè)計 II 目 錄 摘 要 .I 1 緒論 .1 1.1 概述 .1 1.2 沖壓技術(shù)的進步 .1 1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 .2 1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) .3 1.5 沖壓模具及級進模的發(fā)展現(xiàn)狀 .5 1.6 課題的主要特點及意義 .8 2 沖壓工藝方案的確定 .11 2.1 制件工藝分析 .11 2.2 零件成型工藝分析 .13 3 沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定 .14 3.1 方案種類 .14 3.2 方案比較及確定 .14 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 .14 4 級進模排樣設(shè)計 .16 4.1 級進模排樣簡介 .16 4.2 排樣的設(shè)計原則 .17 4.2.1 確定沖壓方向 .17 4.2.2 確定排樣形式 .17 4.3 工序順序的安排 .17 5 主要零件的尺寸計算 .19 III 5.1 凸、凹模刃口尺寸的計算方法 .19 5.1.1 凹凸模加工方法： .19 5.1.2 按凸模與凹模圖樣分別加工法 .20 5.2 孔凹凸模工作部分尺寸計算 .21 5.2.1 沖 mm 孔 .221 5.2.2 落“T” 形料 .23 6 多工位級進模工藝零件的設(shè)計 .25 6.1 凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .25 6.2 凸模長度的設(shè)計 .26 6.3 凸模的強度計算 .27 6.3.1 凸模承受能力的校核 .28 6.3.2 失穩(wěn)彎曲應(yīng)力校核 .28 6.4 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .29 6.5 凹模的固定形式 .31 6.6 凹模的厚度設(shè)計 .31 6.6.1 凹模的厚度 .31 6.6.2 凹模的刃壁高度及凹模鑲塊尺寸設(shè)計 .32 6.7 模板的設(shè)計 .32 6.8 卸料彈簧的選用 .33 6.9 其他零件的設(shè)計 .33 7 沖壓設(shè)備的選用 .34 7.1 沖壓力的計算 .34 7.2 壓力機的選擇 .35 8 級進模結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計 .37 8.1 模架的設(shè)計 .37 IV 8.2 模架導(dǎo)向零件設(shè)計 .38 8.3 模柄的設(shè)計 .39 8.4 支撐零件的設(shè)計 .39 8.5 卸料裝置 .40 9 模具的整體設(shè)計 .41 9.1 模具的整體設(shè)計 .41 9.2 模具工作原理 .41 10 模具的裝配 .43 結(jié) 論 .45 致 謝 .47 參考文獻 .48 1 1 緒論 1.1 概述 沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種 板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、 互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點， 是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè) 中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航空航 天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機械科學(xué)以及控制、計算機技 術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品 為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場 需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高 人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 1.2 沖壓技術(shù)的進步 進幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝 與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成 形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的 參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造，如 圖 1-1 所示。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、 集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu) 點，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。 圖 1-1 沖壓作業(yè)方式的進化 2 沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn) 代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成 現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式計算機集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、 銷售、售后服務(wù)全過程通過計算機等技術(shù)融為一體，將會給沖壓制造業(yè) 帶來更好的經(jīng)濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個新的高度。 1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集 型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量 一個國家制造水平的重要標志。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不 斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目 前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間 ”產(chǎn)品發(fā)展重點主要 應(yīng)表現(xiàn)在： （1）汽車覆蓋件模； （2）精密沖模； （3）大型及精密塑料模； （4）主要模具標準件； （5）其它高技術(shù)含量的模具。 目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模 具總量的 40%以上，但在整個模具設(shè)計制造水平和標準化程度上，與德 國、美國、日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。以大型覆蓋件沖 模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計和 制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計制造 方法、手段上已基本達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水 平，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制 3 造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術(shù)先進 水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種， 在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進模和多 功能模具相比，存在一定差距。 1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) 沖壓技術(shù)的進步首先通過模具技術(shù)的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術(shù) 性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。 20 世紀 60 年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在 模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用。通過以計算機為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型 為中心，采用人機互相結(jié)合、各盡所長的方式，把模具的設(shè)計、分析、 計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機整體，使模具技術(shù)進入到綜 合應(yīng)用計算機進行設(shè)計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效 率成為模具技術(shù)進步的特征。 模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項 高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種 有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、 成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設(shè)計和優(yōu)化 4。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和 提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。 模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點到 普及的過程。進入本世紀以來，模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)發(fā)展速度更快， 應(yīng)用范圍更廣。 在級進模 CAD/CAE/CAM 發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀初，美國 UGS 公 司與我國華中科技大學(xué)合作在 UG-II（現(xiàn)為 NX）軟件平臺上開發(fā)出基于 三維幾何模型的級進模 CAD/CAM 軟件 NX-PDW。該軟件包括工程初始 4 化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計、條料排樣、壓力計 算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯 著特色，已在 2003 年作為商品化產(chǎn)品投入市場。與此同時，新加波、馬 來西亞、印度及我國臺灣、香港有關(guān)機構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代 級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)。 我國從上世紀 90 年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交 通大學(xué)和北京機電研究院等相繼開展了級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)的研究和 開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室在 AutoCAD 軟件平臺上 開發(fā)出基于特征的級進模 CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC，包括板金零件特征造 型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、標準件及典型結(jié)構(gòu)建庫 工具和線切割自動編程 5 個模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托 （Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模 CAC/CAM 系統(tǒng)。西安交 通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級進模 CAD 系統(tǒng)等。近年來，國內(nèi)一些軟件公 司也競相加入了級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制 作室開發(fā)的級進模系統(tǒng) CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合 模的 CAD 系統(tǒng) Fox-CAD 等。 展望國內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展，本世紀的科學(xué)技術(shù)正 處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技 術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一系列與模 具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后 10 年新 一代模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)必然是當今最好的設(shè)計理念、最新的成形 理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng) 絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在： （1）模具 CAD/CAM 的專業(yè)化程度不斷提高； （2）基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪； 5 （3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目； （4）與先進制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。 1.5 沖壓模具及級進模的發(fā)展現(xiàn)狀 在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品） 的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓-是在室 溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑 性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖 壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。 模具設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的 重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā) 能力。 我國沖壓模無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很 大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大 型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎 車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨 供過于求，市場競爭激烈。 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004 年我國沖壓?？偖a(chǎn)出約 為 220 億元，其中出口 0.75 億美元，約合 6.2 億元。 根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料，2004 年我國共進口沖壓模 5.61 億美元，約 合 46.6 億元。從上述數(shù)字可以得出 2004 年我國沖壓模市場總規(guī)模約為 266.6 億元。其中國內(nèi)市場總需求為 260.4 億元，總供應(yīng)約為 213.8 億元， 市場滿足率為 82%。在上述供求總體情況中，有幾個具體情況必須說明： 一是進口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具，而出口模具大部分 是技術(shù)含量較低的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足 6 率低于沖壓模總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技 術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模市場總體滿足率；二是 由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多，具有一定的競爭力，因 此其在國際市場的前景看好，2005 年沖壓模出口達到 1.46 億美元，比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點；三是近年來港資、臺資、外資企業(yè) 在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模無確切的統(tǒng)計資 料，因此未能計入上述數(shù)字之中。 沖壓模具中標志沖模技術(shù)先進水平的精密多任務(wù)位級進模，具有結(jié) 構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、精度高、壽命長和生產(chǎn)效率高等特點，是我國重 點發(fā)展的精密沖模。級 進 模 具 有 以 下 優(yōu) 點 ： 1)級 進 模 是 多 工 序 沖 模 ， 在 一 副 模 具 內(nèi) ， 可 以 包 括 沖 裁 、 彎 曲 、 成 形 和 拉 深 等 多 種 多 道 工 序 ， 具 有 比 復(fù) 合 模 更 高 的 勞 動 生 產(chǎn) 率 ， 也 能 生 產(chǎn) 相 當 復(fù) 雜 的 沖 壓 件 ； 2)級 進 模 操 作 安 全 ， 因 為 人 手 不 必 進 入 危 險 區(qū) 域 ； 3)級 進 模 設(shè) 計 時 ， 工 序 可 以 分 散 。 不 必 集 中 在 一 個 工 位 ， 不 存 在 復(fù) 合 模 中 的 “最 小 壁 厚 ”問 題 。 因 而 模 具 強 度 相 對 較 高 ， 壽 命 較 長 。 4)級 進 模 易 于 自 動 化 ， 即 容 易 實 現(xiàn) 自 動 送 料 ， 自 動 出 件 ， 自 動 疊 片 ； 5)級 進 模 可 以 采 用 高 速 壓 力 機 生 產(chǎn) ， 因 為 工 件 和 廢 料 可 以 直 接 往 下 漏 ； 6)使用級 進 模 可 以 減少壓力機，減少半成品的運輸。車間面積和倉 庫面積可大大減小。 近年來，我國沖壓模水平已有很大提高。大型沖壓模已能生產(chǎn)單套 重量達 50 多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內(nèi)也能生產(chǎn)了。 7 精度達到 12m，壽命 2 億次左右的多工位級進模國內(nèi)已有多家企業(yè)能 夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到 Ra1.5m 的精沖模，大尺寸（ 300mm） 精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達到相當高的水平。 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模 的設(shè)計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn) 代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進水平 相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具 及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差 距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特 點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面已基本 達到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn) 化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國 外相比還存在一定的差距。 標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點 發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片 多功能模具，已基本達到國際水平。 但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具 結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完善，高精度、高效益 加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床 的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC 技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進行傾角 加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質(zhì)量， 縮短了模具的制造周期。 8 模具表面強化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中 的離子滲氮技術(shù)越來越被認可，碳化物被覆處理（TD 處理）及許多鍍 （涂）層技術(shù)在沖壓模上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技 術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術(shù)也得到了應(yīng)用。 模具技術(shù)未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產(chǎn)與高精度化發(fā) 展。因此從設(shè)計技術(shù)來說，發(fā)展重點在于大力推廣 CAD/CAE/CAM 技術(shù) 的應(yīng)用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術(shù)。 模具 CAD、CAM 技術(shù)應(yīng)向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展， 并提高模具 CAD、CAM 系統(tǒng)專用化程度。 為了提高 CAD、CAE、CAM 技術(shù)的應(yīng)用水平，建立完整的模具資 料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術(shù)來說， 發(fā)展重點在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑 削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術(shù)。高精度加工目前主要是發(fā) 展模具零件精度 1m 以下和表面粗糙度 Ra0.1m 的各種精密加工。提 高模具標準化程度，搞好模具標準件生產(chǎn)供應(yīng)也是沖壓模技術(shù)發(fā)展重點 之一。 為了提高沖壓模的壽命，模具表面的各種強化超硬處理等技術(shù)也是 發(fā)展重點。 對于模具數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及 計算機輔助應(yīng)用技術(shù)等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程 服務(wù)，全面提高企業(yè)水平和模具質(zhì)量，這更是沖壓模技術(shù)發(fā)展的重點。 1.6 課題的主要特點及意義 電位器在日常生活中的應(yīng)用非常之廣泛，尤其是在電子設(shè)備上。它 是一種可調(diào)的電子元件，由一個電阻體和一個轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成，主 9 要起分壓和分流作用，其工 作原理跟可變電阻器比較相近，而且種類也 比較的多。近來多工位級進模在模具沖壓中越來越重要，本次模具畢業(yè) 設(shè)計研究的是電位器接線片的沖壓工藝與模具設(shè) 計，主要通過運用多工 位級進模來完成，將有效提高沖壓件質(zhì)量與生產(chǎn)效率。 在本模具畢業(yè)設(shè)計中 繪制了產(chǎn)品零件圖并分析了電位器接線片的 成型工藝特點，其中包括利用對工件展開圖的尺寸計算、工件的工藝分 析、沖裁力與拉深力的計算、模具設(shè)計中的難點， 如接線片的彎曲和修 邊，確定了級進模的排樣方案和模具總體結(jié)構(gòu)。該級進模有沖裁、拉深、 整形、脹形等 7 個工位。詳細介紹了凸模、凹模、固定板、卸料裝置等 零部件的設(shè)計和制造，壓力機的選用以及相關(guān)的輔助裝置。同時闡述了 模具的工作過程、各成形動作的協(xié)調(diào)性、以及凸模和凹模鑲塊的裝配間 隙，并制定典型零件的 加工工藝。 模具在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用非常之廣，所用器具幾乎均需用模具 來成型實現(xiàn)，例如在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通 信等產(chǎn)品中，其中 60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn) 制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是 其他加工制造方法所不能比擬的。模 具又被稱為“ 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甚至是上百倍。 沖壓模具如今在生產(chǎn)中的地位越來越重要，而標志沖模技術(shù)先進水 平的多工位級進模，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。級進模能夠在一 副模具內(nèi)完成復(fù)雜零件的沖 裁，彎曲，拉深，立體成型以及裝配等復(fù)雜 工藝，具有生產(chǎn)效率高，操作安全可靠，可以加工復(fù)雜零件等特點而推 崇備至。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自 動疊片多功能模具， 已達到國際水平。其他如 48、54、68 條腿集成電路柜架多工位級進模、 電子槍硬質(zhì)合金多工位級進模、別克轎車安全帶座式多工位級進 模、空 10 調(diào)器散熱片多工位級進模，均達到國外同類產(chǎn)品水平。但總體上和國外 多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存 在一定差距。 本文將對電位器接線片沖壓工藝與多工位級進模具畢業(yè)設(shè)計作一個 系統(tǒng)、詳細的介紹。畢業(yè)設(shè)計的意義就在于綜合運用所學(xué)課程的理論和 生產(chǎn)實際知識，進行多工位 級進模設(shè)計工作的實際訓(xùn)練，培養(yǎng)個人獨立 工作能力和創(chuàng)新能力，樹立理論聯(lián)系實際和嚴謹求實的工作作風(fēng)。鞏固、 擴充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握多工位級進模 的設(shè)計方法和步驟。掌 握多工位級進模設(shè)計的基本技能，如計算分析、計算機繪圖、查閱設(shè)計 資料和撰寫設(shè)計說明書，熟悉標準和規(guī)范。 該課題主要針對電器開關(guān)過電片零件，在對過電片沖孔、落料和翻 邊等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方 案；本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識的同時， 對于提高設(shè)計者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計思路等方面為作者提 供了一個良好的平臺。 11 2 沖壓工藝方案的確定 該零件為某電器開關(guān)接線片，是一家電器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個主 要零件，如上圖所示,其作用是通過開關(guān)扳手的運動由過電片讓電流通或 斷。該零件生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)緊湊，沖裁壁厚很?。ㄗ钚?處為 1mm） ，成形過程相互干涉，在復(fù)合模中難于實現(xiàn)；若用簡單的落 料、沖孔、翻邊模等單工序模也可達到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單了， 但是沖壓所用的設(shè)備和人員較多，沖壓工序中的定位也較麻煩，加上零 件較小，裝料時易產(chǎn)生不安全的現(xiàn)象，而且工序較多效率較低故不被推 廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn) 品批量較大，對零件的一致性要求較高，經(jīng)過反復(fù)比較，適宜采用較為 復(fù)雜的多工位級進模制造。 2.1 制件工藝分析 本電位器接線片是一個帶孔的“T”型件，普通沖裁件外形及型孔尺寸 的經(jīng)濟公差等級一般不高于 IT11 級，沖件的外形公差等級最好低于 IT10 級，而型空公差等級最好低于 IT9 級。一般沖裁寵妾后所能得到的零件 公差見表 2-1、表 2-2。如沖件要求的公差值小于表 2-1、2-2 中的數(shù)值， 則應(yīng)在沖裁或沖切后的工位上設(shè)置整修工序或采用其他工藝措施來整修。 12 在實際生產(chǎn)中，要保證制件全部的尺寸精度往往難以達到，從經(jīng)濟 上講也沒有必要，因此，經(jīng)過實體測量后的標注的電位器接線片尺寸如 圖所示。在排樣設(shè)計時，沖件尺寸分類與確定的原則是：確保關(guān)鍵尺寸， 滿足主要尺寸，兼顧一般尺寸。由 13 圖可知，該工件有沖孔、翻邊、落料三個工序，工件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，有 一個內(nèi)徑為 1.8mm 的翻邊圓孔，此工件滿足級進模沖裁的加工要求。工 件的沖孔未注公差按 IT8 級計算。 圖 2-1 電位器接線片簡示 2.2 零件成型工藝分析 由圖 2-1 電位器接線片簡示圖可知，零件的外形尺寸不大，整體 呈“T”形，該零件屬于小型精密沖壓件，從結(jié)構(gòu)形狀上看，成形工藝 性較差，但由于材料為厚 t=0.5mm 的 H62 黃銅帶，沖壓性能和成型 穩(wěn)定性好，因此，經(jīng)合理安排成型順序和穩(wěn)定的載體設(shè)置并結(jié)合可 行的模具結(jié)構(gòu)，可確保成形質(zhì)量，從而可采用多工位級進模成形。 14 3 沖裁工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的確定 3.1 方案種類 該工件包括沖孔、翻邊、落料三個基本工序，可以有以下幾種工藝 方案： 方案一：按照沖孔、翻邊、落料的順序，采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：采用沖孔-翻邊并行的符合模具與單工序模生產(chǎn)。 方案三：采用級進模生產(chǎn)。 3.2 方案比較及確定 方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要三道工序，三套模具， 成本較高，生產(chǎn)效率低，且更重的是在第一道工序完成后，進入后工序 必然會增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達不到所需的要求，難 以滿足生產(chǎn)的需要。故不選此方案。 方案二，需要兩幅模具，成本還是高，沖裁件的工件尺寸公差等級 比方案一高一些，避免了多次沖裁的定位誤差，并且在沖裁過程中工件 較平整。但誤差也不小，工件精度、質(zhì)量還是達不到要求。故不選此方 案。 方案三，級進模是一種多工位、效率高的一種加工方法。能滿足工 件尺寸公差等級且操作方便安全。雖然制造成本較高，但是由于接線片 多為批量生產(chǎn)，因此相對前兩種方案都比較好。 綜合上述分析，本套模具采用級進模批量生產(chǎn)。 3.3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由圖分析可知，該沖裁件尺寸不大，形狀不復(fù)雜，但是產(chǎn)量較 大，根據(jù)材料厚度一般（0.4mm）的特點，為保證沖孔位置精度，沖 15 模有較高的生產(chǎn)率，初步采用擋料銷、導(dǎo)正銷進行定位，彈壓卸料 板裝置、自然漏料方式的級進模。 16 4 級進模排樣設(shè)計 4.1 級進模排樣簡介 排樣圖是多工位級進模設(shè)計的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個 沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān) 系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽 命等有著顯著的影響。該過電片零件形狀一頭大一頭小，若采用單 列排樣則材料的利用率較低，故采用雙列排樣；又為了減少制件在 沖壓時的移動和抵消彎曲力，制件尺寸較小且形狀較簡單，故采用 整裁余料( 搭邊 )法。該方法大大提高了生產(chǎn)效率，是的模具的結(jié)構(gòu)設(shè) 計更加簡單，因此這樣的排樣比較科學(xué)合理。查文獻表 2-13 取搭邊 值 a=1.2mm，沖切外形時工件間的搭邊連接最小寬度取 1.4mm。故 應(yīng)針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因 素后，設(shè)計合理的排樣圖及具體工位安排。 故：調(diào)料寬度 b=1.4*2+9.4=12.2mm，沖壓步距 h=2.8+1.2=4mm，其中毛坯排樣圖如圖所示： 17 圖 2-2 電位器接線片排樣簡圖 根據(jù)以上分析，沖壓如圖 2-1 所示的零件的級進模分為三個工位。 第一工位：沖圓孔； 第二工位：翻邊； 第三工位：“T”形落料； 計算材料的利用率，一個步距內(nèi)的沖裁面積 ：A =3.2 2.8+6.2+0.5=15.66 A2m 其中，A 包括一個步距內(nèi)沖出的小孔面積，雇一個布局的材料 利用率為： -10%bhA（ ） 代入數(shù)據(jù)解得： 32.1% 4.2 排樣的設(shè)計原則 現(xiàn)代多工位級進模排樣設(shè)計，常借助 CAD 軟件進行，一般按如下步 驟進行。 4.2.1 確定沖壓方向 首先確定產(chǎn)品的各個尺寸，根據(jù)產(chǎn)品的毛邊方向，確定沖裁和成形 方向，無毛刺方向要求時一般不受限制。 4.2.2 確定排樣形式 根據(jù)制件尺寸，粗略估計算出步距 ，用 CAD 的陣列max2PL（ 1） 命令做出橫排縱排、對稱排和斜排等幾種方案，并進行分析、比較，在 保證產(chǎn)品順利生產(chǎn)出來的前提下，選擇利用率最高的排樣形式。 4.3 工序順序的安排 根據(jù)已經(jīng)確定的排樣方式，在 18 開始端安排沖孔、切廢料等分離工位，再向另一端依次安排成形工位。 此時應(yīng)考慮排樣方案的加工可行性和穩(wěn)定性，保持模具受力的整體平衡， 由于受到成型工藝要求的局限，如模具壓力中心與沖床中心不一致時， 可修正模具安裝尺寸予以調(diào)節(jié)。具體如下： （1）工步以燒為宜，但充分考慮成型的可靠性及成型件的強度等。 （2）工位設(shè)計應(yīng)保證凹模有足夠的強度，凸模容易安裝固定?？紤] 產(chǎn)品設(shè)計變更的可能性及模具設(shè)計成型困難時進行模具設(shè)計變更的可能 性，必要時預(yù)留空檔位。 （3）級進模排樣的設(shè)計，需多參考一些類似產(chǎn)品設(shè)計成功的例子， 通過對多套排樣方案進行分析，從中選出最佳方案。 19 5 主要零件的尺寸計算 在確定沖模凸模和凹模的工作部分尺寸時，必須遵守以下四個原則： （1）設(shè)計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準，間隙取在凸 模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。 （2）設(shè)計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹 模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 （3）根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹?；?尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸； （4）設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極 限尺寸。 （5）模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。 （6）沖裁（設(shè)計）間隙一般選用最小合理間隙值（ ） 。minZ （7）選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系， 即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值 （8）工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體” 原則標注為單向公差。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。 5.1 凸、凹模刃口尺寸的計算方法 5.1.1 凹凸模加工方法： 1、分開加工 具有互換性、制造周期短，但 不易保證，需提高加工精度，增minZ 加制造難度。 20 2、配合加工 易保證，無互換性、制造周期長。 minZ 5.1.2 按凸模與凹模圖樣分別加工法 1、落料 max0AAD （5.1） 00inaxminT TTAZZ （5.2） 2、沖孔 0minTTdx （5.3） inminin00A AATZdxZ （5.4） 3、孔心距 =L dL18 （5.5） 為了保證可能的初始間隙不超過 ，即maxZ + ，選取必須滿足以下條件：TAminZax i （5.6） 式中 落料凹模基本尺寸(mm)；dD 落料件最大極限尺寸(mm) ；max 21 沖孔凸?；境叽?mm)；pd 沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；min 同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)；dL 的最小極限尺寸(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 級來選取，也可查表 2.4.1 選67IT 取，但需校核?；蛑苯尤。?（5.7Tmaxin0.4Z ） （5.8Aaxin.6 ） 5.2 孔凹凸模工作部分尺寸計算 根據(jù)上述在確定沖孔凹凸模工作部分尺寸時遵循的原則，凹凸模工 作部分尺寸計算過程如下：其中零件尺寸又分凹模凸模分開加工和凹凸 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 沖裁間隙分類及雙面間隙值 （ %）Zt 5.2.1 沖 mm 孔1 沖裁形狀為圓形孔，凹凸模采用分開加工的方法。其雙面間隙值（ ） ，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，代入計算可得：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 沖裁形狀為“T”形，凹凸模采用配合加工的方法，選凹模為設(shè)計基準 件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實 際尺寸按間隙要求配作。 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 均選 =0.75， =0.006, =0.004,落料凹模的基本尺寸計算如下：xAT 第一類尺寸：磨損后增大的尺寸 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 同理根據(jù)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 多工位級進模工藝零件的設(shè)計 多工位級進模工位多，細小零件和鑲塊多、機構(gòu)多，動作復(fù)雜，精 度高，其零件部件的設(shè)計，除應(yīng)滿足一般沖壓模具零部件的設(shè)計要求外， 還應(yīng)根據(jù)多工位級進模的沖壓成形特點和成型要求、分離工序和成形工 序差別、模具主要零部件制造和裝配要求來考慮其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，認 真進行系統(tǒng)協(xié)調(diào)和設(shè)計。 6.1 凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 一般的粗短凸?？梢园礃藴蔬x用或者按常規(guī)設(shè)計。而在多工位級進 模中有許多沖小孔凸模，沖窄長槽凸模，分解沖裁凸模等。這些涂抹應(yīng) 根據(jù)具體的沖裁要求，被沖裁材料的厚度，沖壓的速度，沖裁間隙和凸 模的加工方法等因素來考慮凸模的結(jié)構(gòu)及其凸模的固定方法。 對于沖小孔凸模，通常采用加大固定部分直徑，縮小刃口部分長度 的措施來保證小凸模的強度和剛度。當工作部分和固定部分的直徑差太 大時，可設(shè)計多臺階結(jié)構(gòu)。各臺階過渡部分必須用圓弧光滑連接，不允 許有刀痕。特別小的凸?？梢圆捎帽Ｗo套結(jié)構(gòu)。 左右的小凸模，其0.2 頂端露出保護套約 mm。卸料板還應(yīng)考慮能起到對凸模的導(dǎo)向保護34 作用，以消除側(cè)壓力對凸模的作用而影響其強度。 由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條 件亦有所不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形 式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu) 也可采用加強型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷 釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。 本設(shè)計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用 26 65Cr4W3Mo2VNb，淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理。 圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸模可以采用慢走絲線切割加 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種方法， 可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量） 。 凸模固定方式如圖6所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定 板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保證在工作時不被拉出，安全可靠。 圖6 凸模的固定方式 6.2 凸模長度的設(shè)計 凸模工作部分的長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長，否 則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從 而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴重時甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷?根據(jù)模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式，凸模的長度為： 123Lh 式中， 凸模的長度（mm） ； 27 凸模固定板的厚度（mm） ，它取決于沖件的厚度 ，一般在沖1h t 制 1.5 mm 的板料時，取 1520 mm；當 =1.52.5 mm 時，取 2025 t t mm；這里取 =20 mm；1 卸料板的厚度（mm） ，取 =12 mm；2h2h 卸料板墊板厚度，取 =10 mm；3 3 安全距離等，這里一般取 20 mm 左右。 將數(shù)據(jù)代入公式計算得沖裁凸模長度 =60 mm。L 翻邊凸模長度計算 翻邊凸模長度計算方法同沖孔凸模長度計算是一樣的，其長度 =60 L mm。 落料凸模長度計算 落料凸模長度同沖孔凸模長度也是一樣的，只有這樣才能保證模具 工作時正常運行，所以其長度 =60 mm。L 沖孔凸模、翻邊凸模、落料凸模結(jié)構(gòu)及尺寸如圖6-2所示。 圖 6-2 沖孔凸模、翻邊凸模、落料凸模尺寸及結(jié)構(gòu)示意圖 6.3 凸模的強度計算 沖裁時凸模因承受了全部的壓 28 力，所以它承受了相當大的壓應(yīng)力。而在卸料時，又承受有拉應(yīng)力。因 此，在一次沖裁的過程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復(fù)作用。在一般 情況下，凸模的強度是足夠的，因此沒有必要作強度的校核。但針對本 電位器接線片零件特點，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應(yīng) 凸模的強度包括凸模的最小斷面（危險斷面）的承壓能力和抗彎能力 進行校核。 6.3.1 凸模承受能力的校核 對凸模最小斷面上的承受能力進行計算時，必須使沖裁力小于或等 于危險斷面所允許的最大壓應(yīng)力。由表查得，對于材料為黃銅的沖件， 最小的允許凸模相對直徑（ ）為0.610.85，而該模具中凸模刃口最 小壁厚1.2mm， =1.2/0.4=3，故凸模承受能力滿足要求。mindt（ ） 6.3.2 失穩(wěn)彎曲應(yīng)力校核 凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長 度與導(dǎo)向方式有關(guān)，由卸料板導(dǎo)向凸模最大允許長度 按下式計算：maxL3max8EdLt 式中 凸模最大允許長度（mm） ；maxL 凸模材料彈性模量，對于鋼材可取E=200 GPa；E 凸?；驔_孔直徑（mm） ；d 沖件材料厚度（mm ） ；t 沖件材料抗剪強度(MPa) ，這里對于普通黃銅 =240 MPa。 現(xiàn)今對最小凸模直徑 進行校核計算，將各數(shù)據(jù)代入上式中得：1 =19.6 mm 3max2018.4L 29 所以 小于凸模長度，故不滿足要求?，F(xiàn)在設(shè)計的凸模仍較長而maxL 不能減短，則考慮采取在凸模的外面加保護套保護涂抹的裝置，如下圖 6-4所示。 圖6-3 沖孔、落料凸模保護裝置 6.4 凹模結(jié)構(gòu)的設(shè)計 凹模設(shè)計應(yīng)考慮的事項是關(guān)于凹模強度、制造方法及其加工精度等。 特別是凹?？椎某叽纾趯嵱蒙鲜呛椭萍叽缫黄饋砜紤]的。它關(guān)系到 制件質(zhì)量的好壞，因此對其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。 凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破 損和變形的足夠強度。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由 于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，特別是對于復(fù)雜形狀的 沖件，其凹模的強度計算就相當?shù)膹?fù)雜。因而，在目前一般的生產(chǎn)實際 情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等 來進行概略的估算及經(jīng)驗修正的。 多工位級進模凹模的設(shè)計與制造較凸模更為復(fù)雜和困難。凹模的結(jié) 構(gòu)常用的類型有整體式、拼塊式和嵌塊式。整體式凹模由于受到模具制 30 造精度和制造方法的限制已不適用于多工位級進模，因此本設(shè)計中沖孔 凹模和翻邊凹模采用鑲塊式凹模，落料凹模采用整體式凹模。 圖6-4所示的是鑲塊式凹模。鑲塊式凹模的特點是：當鑲塊工作型孔 為圓孔時，鑲塊套外形做成圓形，且可選用標準的鑲塊，加工出型孔。 鑲塊損壞后可迅速更換備件。鑲塊固定板安裝孔的加工通常使用坐標鏜 床和坐標磨床。當鑲塊工作型孔為非圓孔時，為保證鑲塊各部分受力均 勻，鑲塊套外形可仿形制作。 圖6-4 鑲塊式凹模 本設(shè)計所有的凹模均采用臺階形直筒刃口。這樣設(shè)的好處有：刃口 強度較高，修磨后刃口不變，從而可以運用到復(fù)雜制件的加工中。其形 式如圖6-5 所示。 31 圖6-5 凹模型孔 在設(shè)計排樣時，不僅要考慮嵌塊布置的位置還應(yīng)考慮嵌塊的大小， 以及與凹模嵌塊相對應(yīng)的凸模、卸料嵌套等。 6.5 凹模的固定形式 本設(shè)計中沖孔凹模和翻邊凹模的固定均是采用嵌槽固定式，將拼塊 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塊厚度的 2/3各拼塊不用定位銷，而在嵌槽兩端用鍵或者楔定位及螺釘固定。落料 凸模采用整體式，直接在凹模板上做出即可。凹模板如下圖6-6所示。 圖6-6 凹模板 32 6.6 凹模的厚度設(shè)計 6.6.1 凹模的厚度 凹模的刃口孔型見上圖。其刃口孔型的特點是：刃口強度較好，刃 口尺寸不隨修磨刃口而增大，但易積沖裁件或廢料，孔壁磨損和壓力較 大，修磨時刃口磨去的尺寸較多。凹模的厚度可按下式計算： HKb 式中 凹模厚度（mm ）， mm；H15 最大刃口尺寸（ mm） ；b 系數(shù)，查表可得。K 本設(shè)計中 =0.3， =60 mm，所以 =18 mm，取 =20 mm。bH 凹模的壁厚：由于凹模在級進模中采用鑲塊式其凹模的壁厚可以查 相應(yīng)資料獲得。 6.6.2 凹模的刃壁高度及凹模鑲塊尺寸設(shè)計 垂直于凹模平面的刃壁，其高度 可按下列規(guī)則計算：0h 沖件料厚 mm， =3 mm；3t0 沖件料厚 mm， = ； 所以，這里取 =3 mm。t 0h 對于凹模鑲塊尺寸設(shè)計，可以參見相關(guān)的零件圖紙。 6.7 模板的設(shè)計 標準的級進模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、 下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級進模 比不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、 壓料同時還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當凹模刃 口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。 另外，在進行級進模設(shè)計時，有一項很重要，就是設(shè)計讓位，一般 彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位 33 都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動態(tài) 讓位。本設(shè)計中在凹模板上直接開槽讓位，工件成形后由凹模終端的斜 面滑出，保證了送料的順暢。 凹模外形尺寸前面已述，該級進模其它模板的外形尺寸設(shè)計如下： 凸模固定板 ；16820LBh 凸模固定板墊板 ； 卸料板墊板 ； 卸料板 ；16820h 上模板 （標準件） ；354LB 下模板 （標準件） ； 故：模具的閉合高度 =30+35+10+20+15+10+12+20+10+35+3=200 H閉 合 mm 6.8 卸料彈簧的選用 先算卸料力，前面已經(jīng)算得， ,代入計算得：12F卸 料 =212 N卸 料 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初定4根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為： =P4卸 料 代入計算得： =53 N;P 考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑 =2 mm，彈d 簧中徑 =12 mm，節(jié)距 =2 mm，工作極限負荷 =188 N，自由高度2Dt 1F =40 mm，有效圈數(shù) =8.5，工作極限負荷下變形量 =17.3 mm，展開0hnh 長度 =396 mm。規(guī)格標記為：彈簧21240L 34 6.9 其他零件的設(shè)計 在級進模中，一些輔助零件對模具的順利工作也起著重要的作用。 針對該級進模，這里主要介紹始用擋料銷銷的設(shè)計。所謂始用擋料銷也 叫臨時擋料銷，即在級進模中首次沖裁（一般是第一個工位）缺少對條 料初始定位的零件時，可用它完成料頭的初始定位（一般是手動定位）， 之后再借助固定或活動的擋料銷或側(cè)刃來進行之后每次沖壓的定位，始 用擋料銷在之后的定位中不起作用。始用擋料銷一般使用 個，并安12 裝在模具的同一側(cè)，關(guān)于始用擋料銷的設(shè)計有無必要、設(shè)計數(shù)量等等要 看級進模的工位數(shù)量是多少了。至于導(dǎo)正銷的使用，其作用就是消除條 料送進過程中造成的粗定位誤差，以利于產(chǎn)品精度和質(zhì)量的提高。多是 與擋料銷配合使用，復(fù)雜一點的級進模也有可能和側(cè)刃配合使用，以達 到精定位的目的。本次設(shè)計中就是使用了始用擋料銷，使得模具的結(jié)構(gòu) 變得簡單實用。模具在自由狀態(tài)時擋料銷的直壁部分伸出卸料板的長度 為 1 mm。 35 7 沖壓設(shè)備的選用 根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺 寸和精度要求來選定設(shè)備類型。 開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作 的優(yōu)點，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。 閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大 中型件的生產(chǎn)。 雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中 型拉深件的生產(chǎn)。 綜合考慮，采用開式曲柄壓力機。 7.1 沖壓力的計算 該級進模具采用彈性卸料和下出料方式。 該級進模具一共有三個沖裁區(qū)，用平刃口的凸模和凹模進行沖裁， 起計算公式為： ；FKLt 式中：F沖裁力（N） ； L沖裁件周邊長度（ mm） ； K沖壓系數(shù)，一般取 K=1.3； K 值與沖裁間隙、模具刃口鋒利成度、壓力機狀況、模具潤滑情況 及模具設(shè)計安全系數(shù)等有關(guān)。 t材料厚度（mm） ； 材料抗剪強度（MPa） 。 其中，=300 Mpa，K=1.3，t=0.4 mm， 36 用上式可分別計算出各沖裁區(qū)的沖裁力。如下所示： 經(jīng)計算落料沖裁力 =3744 NP 卸料力 其中 =0.05，代入計算得： =187.2NFK卸 料 卸 料 卸 料 F卸 料 推料力 ,其中 =0.07，n 為同時卡在凹模洞口的件n推 料 力 推 料 推 料 數(shù)。 代入計算得： =3276 NhntF推 料 力 同理算得沖孔沖裁力 ， mm，代入計算得：Klt沖 孔 3.14d =490 NF沖 孔 沖孔卸料力 ，其中 =0.05，代入計算得：F卸 料 卸 料 沖 孔 卸 料 =24.5 N卸 料 沖孔推料力 ，其中 =0.07，n 為同時卡在凹nKF推 料 力 推 料 沖 孔 K推 料 模洞口的件數(shù)。 代入計算得： =428.7 Nht推 料 力 =4234 N, =211.7 N, =3704.7 N,F沖 卸 推 所以 = + + =4234+211.7+3704.7=8150.4 N沖 推 F卸 所選壓力機的公稱壓力 必須大于 。F 7.2 壓力機的選擇 根據(jù)上述沖壓力的計算，初步選用型號為 J23-16 開式雙柱壓力機。 該型號壓力機主要技術(shù)規(guī)格如下： 公稱壓力 160 KN; 滑塊行程 55 mm; 最大閉合高度 220 mm; 最大裝模高度 180 mm; 37 連桿調(diào)節(jié)量 45 mm; 工作臺尺寸（前后 mm 左右 mm） ;26014 墊板尺寸（厚度 mm 孔徑 mm） ; 模柄孔尺寸（直徑 mm 深度 mm） ;3 滑塊中心至床身中心距離 160 mm; 最大傾斜角 35 由 6.6 節(jié)可知模具閉合高度為 200 mm，經(jīng)驗算此壓力機符合要求。 38 8 級進模結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計 8.1 模架的設(shè)計 模架由上模座、下模座、模柄和導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。本設(shè)計中考慮 到材料的進料方向以及三個工序的安排順序，采用的是對角導(dǎo)柱模架， 如圖8-1 所示。 圖8-1 對角導(dǎo)柱模架 由于級進模模架的尺寸與凹模有關(guān)，而凹模的尺寸由于排樣圖的工 位數(shù)有關(guān)，不同的級進模工位數(shù)是不同的，所以級進模的模架一般是自 制的，很少也很難找到合適的標準模架。模架的是模具的主體結(jié)構(gòu)，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模架上面， 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(dǎo)向裝置穩(wěn)定保持其精度，并引導(dǎo)凸模正確運動，保證沖壓過程中凹凸 模之間間隙均勻。級進模模架的設(shè)計原則如下： 多工位級進模應(yīng)滿足剛性高和精度高的要求。在工作狀態(tài)下，級進 模模架不允許有微量的變形。為了避免高速沖壓時震動，上下模座的材 料以鑄鐵為好，鋼模架鋼選45鋼，調(diào)質(zhì)處理后為26-30 HRC. 39 為保證模架的強度，其上下模板的厚度通常比普通沖模的模座厚約 30%。 模架要有精確的導(dǎo)向，基本上都是采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，導(dǎo)柱直徑在許可 范圍內(nèi)取大值，并考慮防裝錯措施。為保證模架的導(dǎo)向精度加工、裝配 過程中，應(yīng)保證以下技術(shù)條件： 上模座對下模座的平行度在0.003內(nèi)； 導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分對滑動部分圓柱面的同軸度不大于0.003 mm。 上模座與下模座安裝導(dǎo)柱導(dǎo)套的孔，分別加工時，其孔距誤差應(yīng)小 于0.003 mm，為保證其精度，應(yīng)放在坐標鏜床上一并加工，以保證孔距 一致；將上模座上得到套裝配孔徑同軸擴大 mm，用環(huán)氧樹脂粘0.81 結(jié)導(dǎo)套。 組裝后的模架，其下模座下平面與上模座上平面的平行度為0.012。 根據(jù)上述原則，模架設(shè)計如下： 級進模模架要求剛性好，精度高，因此通常將上模座加厚 510 mm，下模座加厚 mm（與GB/T2851-90標準模架相比）。同時，105 為了滿足剛性和導(dǎo)向精度的要求，上下模板采用45鋼，調(diào)治硬度 263 HRC。模架的加工精度采用 級精度，為保證模架有足夠的強度和剛度， 上模板厚度為35 mm，下模板厚度為35 mm。 8.2 模架導(dǎo)向零件設(shè)計 精密級進模的模架導(dǎo)向，由導(dǎo)柱導(dǎo)套來執(zhí)行完成。一般導(dǎo)柱導(dǎo)套之 間無間隙，常選用過盈配合，其過盈量為 mm（導(dǎo)柱直徑為0.1.2 mm） 。導(dǎo)柱導(dǎo)套的圓柱度均為0.003 mm，其軸心線與模板的垂2076 直度對于導(dǎo)柱為0.01:100。為了方便刃磨和裝拆，常將導(dǎo)柱做成可卸式， 本次設(shè)計中導(dǎo)柱設(shè)計成嚴辦固定式（配合長度為6 mm） ，按 配合。56Th 導(dǎo)柱材料常用GGr15淬硬60-62 HRC,粗 40 糙度最好能達到Ra0.1 ，此時磨損最小，潤滑作用最佳。導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)見m 下圖8-2 所示。 圖8-2 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)及其固定 8.3 模柄的設(shè)計 選用壓入式模柄，模柄凸緣部分與上模座沉孔采用 配合。模柄75Hm 的結(jié)構(gòu)形式如圖8-3所示。 圖8-3 壓入式模柄 41 8.4 支撐零件的設(shè)計 凸模固定板 選用的固定板中，所有型孔的坐標點及加工基準必須與凹模板卸料 板已知。與凸模保護裝置配合孔采用 ，取凹模板厚度60%為厚度尺76Hm 寸。查有關(guān)手冊的凸模固定板的厚度為20 mm。 8.5 卸料裝置 卸料裝置應(yīng)注意潤滑，彈壓卸料板與凸模保護裝置應(yīng)有良好的潤滑， 以保證模具的使用壽命。同時注意，多工位級進模的卸料裝置一般應(yīng)定 期清洗、維護、保養(yǎng)。 卸料板采用卸料螺釘?shù)跹b在上摸。卸料螺釘應(yīng)對稱分布，工作長度 要嚴格一致。本設(shè)計中所用的卸料螺釘在卸料板中的安裝形式如圖8-4所 示。 圖8-4 卸料螺釘?shù)陌惭b形式 卸料裝置是多工位級進模結(jié)構(gòu)中的重要部件。它的作用除沖壓開始 前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時由于次序的不同或受力不均而引起帶料 竄動，并保證沖壓結(jié)束后及時平穩(wěn) 47 的卸料外，更重要的是卸料板將對各工位上的凸模在受側(cè)向作用力時， 起到精確導(dǎo)向和有效的保護作用。卸料裝置主要由卸料板、彈簧、卸料 螺釘和輔助導(dǎo)向零件組成。 43 9 模具的整體設(shè)計 9.1 模具的整體設(shè)計 沖