電器開關(guān)過電片多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

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Tianjin University of Technology and Education畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)二〇一一年 六 月天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)電器開關(guān)過電片多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)Electric switches CLP piece muti-position into the mould design專業(yè)班級(jí)：機(jī)自 0702 班學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：院 別：2011 年 6 月摘 要沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或者塑性變形，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)效率以及成本低等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)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。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)電器開關(guān)過點(diǎn)片零件，在對(duì)過電片沖孔、落料和壓彎等成型工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級(jí)進(jìn)模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計(jì)過程中綜合考慮采用“雙排列直對(duì)排法”排樣，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位，在對(duì)過電片沖孔、落料和壓彎等成型工藝分析的基礎(chǔ)上置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞：沖壓；沖壓模具；沖孔；落料；壓彎ABSTRACTAt room temperature,stamping is installed on the pressure on the use of materials moulds pressure,make it produce plastic deformation,and separation or obtain parts processing method of a kind of pressure.Stamping mould pressing craft is essential to production equipment,is skill-intensive goods.The stamping production efficiency and the quality and cost of production,and die design and manufacture.Mold design and manufacturing technology level,is a national product manufacturing level,one of the important symbols in largely determines the quality of product,and new product development capabilities.This design is mainly aimed at the electric switch b slice parts,electrical chips in collective punch,and bending forming process etc.On the basis of the analysis,the author put forward some parts using multi-position progressive stamping scheme.According to the parts of the shape,size accuracy requirement,and considering the design process of using “double row row layout”forming method,ensure lateral blade shape and size of workpiece,the collective punch,electric chips and bending forming process etc.On the basis of analysis for the requirement of accuracy,improve material utilization ratio and the labor productivity.Key Words：Stamping;Stamping die;Punching;Blanking;Bending1 緒 論 11.1 概述 .11.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步 .11.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 .21.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù) .21.5 課題的主要特點(diǎn)及意義 .32 沖壓工藝方案的制定 32.1 工藝分析 .52.2 排樣圖設(shè)計(jì) .63 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 83.1 條料定位裝置 .83.2 出料裝置 .103.3 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .103.4 模具工作過程 .104 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 124.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 .124.1.1 凸、凹模間隙的選擇 124.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 124.2 凸、凹模的設(shè)計(jì) .174.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 174.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定 184.2.3 凸模的強(qiáng)度計(jì)算 194.2.4 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 204.2.5 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 204.3 模板的設(shè)計(jì) .224.4 卸料彈簧的選用 .234.5 其它零件的設(shè)計(jì) .235 沖壓設(shè)備的選用 255.1 沖壓力的計(jì)算 .255.2 選擇壓力機(jī) .266 壓力中心的計(jì)算 277 外文翻譯 298 總結(jié) 389 參考文獻(xiàn) 3910 致謝 41天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11 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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)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(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)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(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)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(jìn)步進(jìn)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(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)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(jìn)化為集成制造（圖 1-1） 。生產(chǎn)過程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)化沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)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)模式天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integrated Manufacturing System） 。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)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(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國(guó)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)件；（5）其它高技術(shù)含量的模具。目前我國(guó)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(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)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(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)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(guó)外多工位級(jí)進(jìn)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(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3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(jì) 60 年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(jìn)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(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)對(duì)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(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化[4]。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)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(shí)。模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)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(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó) UGS 公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在 UG-II（現(xiàn)為 NX）軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM 軟件 NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)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(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)。我國(guó)從上世紀(jì) 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(jī)電研究院等相繼開展了級(jí)進(jìn)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在 AutoCAD 軟件平臺(tái)上開發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)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(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動(dòng)編程 5 個(gè)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(jí)進(jìn)模 CAC/CAM 系統(tǒng)。西安天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模 CAD 系統(tǒng)等。近年來，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)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(jí)進(jìn)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[4]。展望國(guó)內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計(jì)算機(jī)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(jì)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(dāng)今最好的設(shè)計(jì)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(diǎn)將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在[4]：（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；（3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目；（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。1.5 課題的主要特點(diǎn)及意義該課題主要針對(duì)電器開關(guān)過電片零件，在對(duì)過電片沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級(jí)進(jìn)模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計(jì)過程中綜合考慮采用“雙列直對(duì)排法”排樣，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)52 沖壓工藝方案的制定圖 2-1 零件圖材料：H68 普通黃銅 料厚：0.5mm該零件為某電器開關(guān)過電片，是一家電器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個(gè)主要零件，如圖 2-1 所示,其作用是通過開關(guān)扳手的運(yùn)動(dòng)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，沖裁壁厚很小（最小處為 0.75mm） ，成形過程相互干涉，在復(fù)合模中難于實(shí)現(xiàn)；若用簡(jiǎn)單的落料、沖孔、彎曲模等單工序模也可達(dá)到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡(jiǎn)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(shí)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(duì)其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對(duì)零件的一致性要求較高，二是具有 H68 良好的彎曲和沖裁性能，經(jīng)過反復(fù)比較，適宜采用較為復(fù)雜的多工位級(jí)進(jìn)模制造。2.1 工藝分析本電器開關(guān)過電片從總體上看是一個(gè)帶雙孔的“ ”形彎曲件，該零件需要控制的尺寸有 ， ， ， ，分別為公差等級(jí)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)6IT11，IT12 級(jí)，其余尺寸均為未注公差，可以按 IT12 級(jí)取公差。該零件材料為 H68普通黃銅，料厚為 0.5mm，因而從尺寸精度和材料方圖 2-2 零件展開圖面分析比較適合用沖壓加工。經(jīng)計(jì)算得零件毛坯展開尺寸，如圖 2-2 所示，最長(zhǎng)處為 22.86mm，最寬處為 6.8mm，屬于小型沖壓件。由于“ ”形彎曲件兩直邊折彎方向相反，故彎曲模必須有兩個(gè)方向的彎曲動(dòng)作。現(xiàn)改為“ ”形彎曲件，它是“ ”形件的成對(duì)彎曲，然后再切斷為二個(gè)“ ”形件，這樣使兩邊的彎曲力相互平衡，同時(shí)也減少了彎曲時(shí)的毛坯移動(dòng)。2.2 排樣圖設(shè)計(jì)排樣圖是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個(gè)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(duì)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(shí)的移動(dòng)和抵消彎曲力，綜合考慮采用“雙列直對(duì)排法” ，由于制件較小，采用“雙列直對(duì)排法”排樣的模具體積也不會(huì)很大，同時(shí)按“雙列直對(duì)排法”排樣為“一模四件”生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，因此這樣的排樣比較科學(xué)合理。查文獻(xiàn)取搭邊值 a=1.2mm，沖切外形時(shí)工件間的搭邊連接最小寬度取 1.8mm。故應(yīng)針對(duì)零件和零件展開后的工藝特點(diǎn)，并綜合考慮工藝分析各個(gè)因素后，設(shè)計(jì)合理的排樣圖及具體工位安排。故：條料寬度 b=22.86mm×2 + 1.2mm×2 + 1.8mm =49.92mm，取 b=50mm；天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7沖壓進(jìn)距 h=6.8mm + 5mm + 1.2mm×2 =14.2mm毛坯排樣圖如圖 2-3 所示：圖 2-3 排樣圖根據(jù)以上分析，沖壓如圖 2-1 所示的零件的級(jí)進(jìn)模分為四個(gè)工位。第一工位：定距沖外形；第二工位：沖圓孔和腰形孔；第三工位：“ ”形彎曲，由導(dǎo)正銷在圓孔中定位；第四工位：切斷“ ”形件，分離得四個(gè)“ ”形制件。計(jì)算材料的利用率，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁面積 A：A=92.5mm2+19.6mm2×4+15.9mm2×4+51.8 mm2=286.3 mm2其中，A 包括一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖出的小孔面積 142mm故一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為：= =59.7%若沖出的小孔材料可以加以利用，則由本排樣方案計(jì)算一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)83 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具總體結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，沖圓孔凸模 19，沖腰形孔凸模 18，切斷凸模 15，切邊凸模 20，壓彎凸模（成形側(cè)刃）16，導(dǎo)正銷 29 分別和凸模固定板 5 采用壓入式裝配，用圓柱銷 23 在上模座上定位，與墊板 4 一起固定在上模座上；凹模 11 采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，壓彎凹模鑲塊 17 兩件采用鑲拼結(jié)構(gòu)，嵌入沖裁凹模槽孔內(nèi)，并用螺釘加以固定；條料送進(jìn)步距由成形側(cè)刃定位控制，制件彎曲由導(dǎo)正削精定位，所有凸模卸料由彈性卸料板 7完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動(dòng)落下。3.1 條料定位裝置由于側(cè)刃定距方式使沖壓時(shí)材料送進(jìn)準(zhǔn)確可靠，但增加了材料的消耗，也使模具的制造維修趨于復(fù)雜。側(cè)刃的成形沖切即發(fā)揮了側(cè)刃定距的優(yōu)點(diǎn)，又使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少廢料沖壓。成形側(cè)刃沖壓是將擬選用的側(cè)刃與工件某部分的沖裁結(jié)合，利用沖切出條（帶）料的缺口代替普通側(cè)刃的切邊缺口實(shí)現(xiàn)送料限位定距，省去普通側(cè)刃沖切后仍需留出落料沖切的搭邊，實(shí)現(xiàn)少無廢料排樣的沖裁[7]。資料表明：在級(jí)進(jìn)模上使用成形側(cè)刃與使用普通側(cè)刃相比，不僅可以節(jié)省沖壓材料 6%-10%，成本降低 2%-6%，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)9圖 3-1 模具結(jié)構(gòu)示意圖1-模柄 2-上模板 3-圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 4-墊板 5-凸模固定板 6-彈簧 7-卸料板 8-導(dǎo)套 9-導(dǎo)柱 10-下模板 11-凹模 12-墊板 13-內(nèi)六角圓柱頭螺釘 14-圓柱銷 15-切斷凸模 16-壓彎凸模 17-凹模鑲塊 18-沖腰形孔凸模 19-沖圓孔凸模 20-切邊凸模（成形側(cè)刃） 21-開槽圓柱頭螺釘 22-承料板 23-圓柱銷 24-內(nèi)六角圓柱頭螺釘 25-圓柱銷 26-圓柱銷 27-開槽沉頭螺釘 28-導(dǎo)料板 29-導(dǎo)正銷 30-開槽沉頭螺釘 31-螺塞 32-彈簧本設(shè)計(jì)在送料前進(jìn)方向的兩側(cè)采用雙成形側(cè)刃定距，如圖 2-3 所示，即為使用天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)10成形側(cè)刃的排樣圖，側(cè)刃長(zhǎng)度稍大于送料進(jìn)距，以便導(dǎo)正銷伸入預(yù)沖孔時(shí)導(dǎo)料略后退。成形側(cè)刃尺寸按式（3-1）計(jì)算：L=h+（ 0.05～ 0.10） （3-1 ）式中，L—成形側(cè)刃斷面沿送料方向的長(zhǎng)度（mm） ，這里 ；h—步距（mm）精確定位由導(dǎo)正銷 29 與條料上的導(dǎo)正孔 φ5 來實(shí)現(xiàn)，該模具裝有 2 件導(dǎo)正銷，結(jié)構(gòu)形式如圖 3-1 所示，條料寬度方向由左、右導(dǎo)料板 28 導(dǎo)向，承料板 22 承料。3.2 出料裝置采用彈性卸料板 7 卸料，彈性卸料板由彈簧 6 產(chǎn)生的彈性實(shí)現(xiàn)卸料，并穿過卸料螺釘 3 桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間。導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔之間存在一定的間隙，一般可以避免導(dǎo)正銷卡在導(dǎo)正孔內(nèi)，若為了防止導(dǎo)正銷卡在導(dǎo)正孔內(nèi)，可以采用在局部設(shè)計(jì)卸料塊與彈簧，靠彈簧產(chǎn)生的彈性實(shí)現(xiàn)卸料。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動(dòng)落下。3.3 模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 采用雙成形側(cè)刃對(duì)稱布置，切邊定距，沖出工件部分外形，充分利用料頭和料尾。為了便于送料，在沖切外形時(shí)工件之間留有一定的搭邊連接，在沖彎后再切去，工件成形后由凹模 11 終端的斜面滑出。3.4 模具工作過程 將裁剪好的寬度為 50mm 的條料放在下模上，并依靠成形側(cè)刃定位。第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，切邊凸、凹模完成切廢料工序；第二步：上模上行條料靠手動(dòng)向前送一步，上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出；第三步：上模上行條料靠手動(dòng)向前送一步，上模下行由導(dǎo)正銷精確定位，彎曲凸、凹模完成彎曲工序；天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11第四步：上模上行條料靠手動(dòng)繼續(xù)向前送一步，上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出，同時(shí)有四個(gè)制件從模具終端落下，完成整個(gè)沖壓過程。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)124 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算4.1.1 凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對(duì)沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn)，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.025 mm， Zmax=0.045 mm。至于壓彎時(shí)凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長(zhǎng)度） ，取單邊間隙 C=（1.0 ～1.1）t，這里取 C=0.5 mm。另外，設(shè)計(jì)中考慮在合模時(shí)使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一。（1）切邊凸、凹模刃口尺寸計(jì)算由于該零件切邊形狀比較復(fù)雜，且為薄材料，為了保證凸、凹模之間的間隙值，擬采用凸、凹模配合加工的方法。先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成形磨削加工刃口。根據(jù)零件切邊形狀，如圖 4-1 所示，其中未標(biāo)注公差的尺寸，按 IT12 級(jí)取公差。凸模磨損后尺寸變小的記為 A 類，有 A1= , A2= , 圖 4-1 零件切邊尺寸A3= ，A4= ，A5= 尺寸變大的記為 B 類，有 B1= , B2= ,B3= 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)13① 對(duì)于 A 類尺寸：查文獻(xiàn)得：磨損系數(shù) x1=0.75, x2=1, x3=0.75, x4=1, x5=1A 類尺寸按式(4-1)計(jì)算：（4-1）式中， —凸模制造公差， 圖 4-2 切邊凸模尺寸② 對(duì)于 B 類尺寸：查文獻(xiàn)得：x1=1, x2=1, x3=1B 類尺寸按式(4-2)計(jì)算：（4-2）該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值 Zmin～Zmax=0.025～0.045mm。切邊凸模尺寸標(biāo)注如圖 4-2 所示。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)14（2）沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算圓孔形狀簡(jiǎn)單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。圓孔尺寸如圖 4-3，未注公差按 IT12 級(jí)處 圖 4-3 圓孔尺寸理有 ，按一般要求：模具精度較工件精度高 2～3 級(jí)，查文獻(xiàn)得， ，這樣將不滿足分開加工條件：?？紤]到圓孔容易加工，可以適當(dāng)?shù)奶岣咄?、凹模制造精度，? ，。取 ，，這樣就滿足分開加工條件： 圖 4-4 沖圓孔凸模尺寸先確定凸模刃口尺寸，查文獻(xiàn)得：x=0.75，按（4-3）式計(jì)算：(4-3)則：凹模刃口尺寸，按（4-4）式計(jì)算：（4-4）則： ,沖圓孔凸模尺寸標(biāo)注如圖 4-4 所示（3）沖腰形孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算腰形孔尺寸如圖 4-5，未注公差按 IT12 級(jí)處理有 ，孔心距。腰形孔和圓孔同樣，比較容易加工，按上述沖圓孔天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)15凸、凹模刃口計(jì)算方法，適當(dāng)提高模具制造精度，以滿足分開加工的條件，取 ， 。圖 4-5 腰形孔尺寸① 確定凸模刃口尺寸，查文獻(xiàn)[6]得：x=1 ，根據(jù)（4-3）式有：沖腰形孔凸模尺寸標(biāo)注如圖 4-6 所示。圖 4-6 沖腰形孔凸模尺寸由式（4-4 ）得，凹模刃口尺寸為：② 孔心距 （4-5）式中 、 —凸、凹?？仔木嗟臉?biāo)稱尺寸（mm） ；—工件孔心距的標(biāo)稱尺寸（mm） ；—工件孔心距的公差（mm）則： 圖 4-7 切斷搭邊尺寸（4）切斷凸模刃口尺寸計(jì)算零件切斷搭邊廢料形狀尺寸如圖 4-7 所示，其中未標(biāo)注公差的尺寸，按 IT12 級(jí)取公差。按上述切邊凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法，凸、凹模采用配合加工，先加工凸模，然后配做凹模。同樣，凸模磨損后尺寸變小的記為天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)16A 類，有 A1= , A2= , A3= , A4= ；尺寸變大的記為 B 類，有 B1= 。① 對(duì)于 A 類尺寸：查文獻(xiàn)[6]得： x1=0.75, x2=1, x3=1, x4=1，由式（4-1）得：圖 4-8 切斷凸模尺寸② 對(duì)于 B 類尺寸：查文獻(xiàn)[6]得： x=1由式（4-2 ）得：該零件搭邊廢料切斷凹模刃口各部分尺寸按上述切斷凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值 Zmin～Zmax=0.025～0.045mm，切斷凸模尺寸標(biāo)注如圖 4-8 所示。（5）壓彎凸、凹模刃口尺寸計(jì)算壓彎型槽相對(duì)位置關(guān)系，如圖 4-9 所示，相對(duì)寬度尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)，故應(yīng)以凸臺(tái)（相當(dāng)于凸模）為基準(zhǔn)，先計(jì)算凸臺(tái)尺寸?？紤]到模具磨損和彎曲件的回彈，凸臺(tái)尺寸按（4-6）計(jì)算： 圖 4-9 壓彎型槽相對(duì)位置（4-6）式中， —彎曲件基本尺寸(mm)；天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)17—彎曲件制造公差(mm)；—凸臺(tái)制造公差，按 IT8 級(jí)選取則：兩個(gè)壓彎凸模刃邊相對(duì)位置尺寸（相當(dāng)于凹模）按凸臺(tái)尺寸控制，保證單邊間隙 C, 即：（4-7）故：4.2 凸、凹模的設(shè)計(jì)4.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式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(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)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(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。圖 4-10 凸模固定方式本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用 T10A 鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z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。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)18凸模固定方式如圖 4-10 所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺(tái)肩，以便固定，并保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。4.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長(zhǎng)，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)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(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷８鶕?jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度為（4-8）式中， —凸模的長(zhǎng)度（mm） ；—凸模固定板的厚度（mm） ，它取決于沖件的厚度 t，一般在沖制t40-50 mm） ，料厚 0.5 mm（≤0.8 mm） ，由文獻(xiàn)[10]表 14-5 取 b=30mm。（2）凹模厚度：凹模厚度 h 根據(jù)沖裁力 F 按文獻(xiàn)[10] 圖 14-15 選擇。先算沖裁力：（4-10）式中，L— 沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm） ；t— 材料厚度（mm） ，t=0.5mm；t— 材料抗剪強(qiáng)度（MPa） ，τ=240MPa；K— 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。算得整個(gè)沖壓工序中沖裁周邊長(zhǎng)度 L=388mm，代入式（4-10）得： F=1.3×388×240×0.5≈60KN由文獻(xiàn)[10]圖 14-15 中取凹模厚度 h=20mm。（3）凹模外形尺寸根據(jù)排樣圖 2-3 所注尺寸和上述凹模厚度 h 與壁厚 b，可以得出：凹模長(zhǎng) L=124 mm；凹模寬 B=110 mm；故初步有了凹模外形尺寸 L×B×h=124×112×20 mm。根據(jù)要求，上述凹模外形尺寸須向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)靠攏，對(duì)照文獻(xiàn)[10]表 14-6（摘自GB2858-81） ，將上述尺寸改為 125×125×20 mm。（4） 刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度 h0 可以按下列規(guī)則計(jì)算[10]：沖件料厚 t≤3 mm，h0=3 mm；沖件料厚 t3 mm，h0=t ；所以，這里取 h0=3 mm。天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)22（5） 凹模鑲塊尺寸設(shè)計(jì)對(duì)于凹模鑲塊的尺寸，可以參見相關(guān)零件圖紙。4.3 模板的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)進(jìn)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(jí)進(jìn)模比不可少的[11]。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(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當(dāng)凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。另外，在進(jìn)行級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，有一項(xiàng)很重要，就是設(shè)計(jì)讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動(dòng)態(tài)讓位[11] 。本設(shè)計(jì)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(jí)進(jìn)模其它模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：凸模固定板 ；上墊板 ；下墊板 ；導(dǎo)料板 ；卸料板 ；卸料板凸臺(tái)高度根據(jù)導(dǎo)向裝置導(dǎo)料板厚度來確定，取 h =H-(0.1～0. 3)t=3-0.2×0.5=2.9 mm，所以卸料板整體高度為14.9 mm；上模板 （標(biāo)準(zhǔn)件） ；下模板 （標(biāo)準(zhǔn)件） ；故：模具閉合高度 4.4 卸料彈簧的選用先算卸料力，查文獻(xiàn)[8]表 2-15 得卸料力系數(shù) ，則：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2011 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)23（1）根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初定 8 根彈簧，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為：（2）查文獻(xiàn)[12] 表 10-1，并考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑 d=2mm，彈簧中徑 D2=12mm，節(jié)距 t=4.28mm，工作極限負(fù)荷 Fj=188N，自由高度 h0=40mm，有效圈數(shù) n=8.5，工作極限負(fù)荷下變形量 hj=17.3mm，展開長(zhǎng)度L=396mm。[ 規(guī)格標(biāo)記為：彈簧 2×12×40]（3）彈簧預(yù)壓量。由 Fj=188N，hj=17.3mm，考慮卸料的可靠性，取彈簧在預(yù)壓量為 h1 時(shí)就應(yīng)有 150N 的壓力，故：（4）檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件：沖裁時(shí)卸料板的工作行程h2=6.2mm;考慮凸模的修模量 h3=4mm;彈簧的預(yù)壓量為 h1=14.4mm；故彈簧總壓縮量為h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mmhj=17.3mm17.2mm，所以該規(guī)格的彈簧滿足要求。4.5 其它零件的設(shè)計(jì)在級(jí)進(jìn)模中，一些輔助零件對(duì)模具的順利工作也起著重要的作用。針對(duì)該級(jí)進(jìn)模，這里主要介紹導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)。本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過導(dǎo)正削與在前一個(gè)工位上沖了的兩個(gè) 的孔實(shí)現(xiàn)精確定位，保證產(chǎn)品的精度。進(jìn)行導(dǎo)正銷設(shè)計(jì)時(shí)注意到控制導(dǎo)正銷的長(zhǎng)度，保證當(dāng)模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度要小于產(chǎn)品的一個(gè)料厚，這樣就可