嵌件板级进模设计

I 摘 要 近年来，随着我国汽车、家电工业的高速发展，对于模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高、越来越科学的要求。 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。 一副级进模在一次冲压动作中可在模具不同工位进行不同的冲压操作。 这些在通过模具的带料上同时进行的冲压动作制造出零件。每个工位可进行一个或多个操作，但要生产出完整的零件条料必须经过每一个工位。而零件依靠零件之间的载体输送到各个工位，并在最后一个工位进行切除。 本设计对嵌件板 进行的级进模设计，通过对级进模冲压成型的工作原理，以及根据级进模定位零件的特征对铁片进行加工。同时利用 Auto CAD 软件对制件进行设计绘图。明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算。并绘制了模具的装配图和零件图。 关键词： 级进模；冲压； AutoCAD II Abstract In recent years, as Chinas automobile, hose-appliance industry, the rapid development of the mold industry, especially Die with higher and higher, more scientific requirements. Multi-position into modules are o-level into mode in the developed on the basis of a kind of high precision, high efficiency, long life mold, is an important representative of technology-intensive mould, is one of stamping development direction.A progressive die performs a series of fundamental sheet metal operations at two or more stations in the die during each press stroke. These simultaneous operations produce a part from a strip of material that moves through the die. Each working station performs one or more die operations, but the strip must move from the first station through each succeeding station to produce a complete part. Carriers, consisting of one or more strips of material left between the parts, provide movement of the parts from one die station to the next. These carrier strips are separated from the parts in the last die station. The design of the Insert plate of the progressive die design, through the progressive die stamping works, and locate parts progressive die based on the characteristics of the Iron tablets for processing. While using Auto CAD software to design parts drawing. Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation.And the mapping of the mold assembly and part drawings. Key words: progressive die； press； AutoCAD III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . III 1 绪论 . 1 1.1 本课题的研究意义 . 1 1.2 我国级进模的发展现状 . 1 2 冲压工件的工艺分析及排样图设计 . 2 2.1 工艺分析 . 2 2.2 排样图设计 . 2 2.3 压力中心的计算 . 4 3 设计过程中的主要计算 . 6 3.1 步距及条料标称宽度的计算 . 6 3.2 冲 孔 . 6 3.2.1 冲裁力，卸料力，推件力计算 . 6 3.2.2 冲裁间隙及凹模，凸模刃口尺寸公差计算 . 7 3.3 以两个 的孔导正切边 . 8 3.3.1 冲裁力，卸料力，推件力计算 . 8 3.3.2 冲裁间隙及凹模，凸模刃口尺寸公差计算 . 9 3.4 以导正孔导正压锥角 . 10 3.4.1 压印力，卸料力，推件力计算 . 10 3.4.2 凹模，凸模刃口尺寸公差计算 . 11 3.5 冲外型、落料 . 11 3.5.1 冲裁力，卸料力，推件力计算 . 11 3.5.2 冲裁间隙及凹模，凸模刃口尺寸公差计算 . 12 3.6 侧刃 . 13 3.6.1 冲裁力，卸料力，推件力计算 . 13 3.7 导正销尺寸 . 14 3.7.1 导正销工作部分直径 . 14 3.8 空位 . 14 4 模具结构总体设计 . 15 5 模具主要零件设计 . 16 5.1 定位装置 . 16 5.2 卸料装置： . 16 5.2.1 弹性元件 . 16 5.2.2 卸料 板 . 18 IV 5.2.3 卸料螺钉 . 18 5.3 固定机构的设计 . 19 5.3.1 板类零件的定位连接 . 19 5.4 凸 ,凹模的设计 . 19 5.4.1 凹模 . 19 5.4.2 凸模 . 22 5.5 固定零件 . 28 5.5.1 模柄 . 28 5.5.2 固定板与垫板 . 28 5.5.3 模架 . 28 5.6 导向零件 . 29 5.7 压力机的选择 . 29 6 模具材料的选取 . 31 6.1 凸凹模材料的选择 . 31 6.2 其它主要零件材料的选取见下表 . 31 设计总结 . 32 致谢 . 33 参考文献 . 34 嵌件板级进模设计 1 1 绪论 1.1 本课题的研究意义 在工业生产中许多机器零件 都 普遍 地 采用 了 模具冲压成形的工艺方法， 这 就 有效的保证了 所得 产品的质量和劳动生产率， 不但 使操作技术 更 简单化，还能省料，节能， 从而 获得 更 显著的经济效益 。 据不完全统计，在汽车、农业机械产品中 冲压件 占 75 80， 在电子产品中冲压件占 80 85， 在轻工业产品中 冲压件 占 90以上， 而在 航天航空工业中冲压件 也占 很大的比例。 尤其 是人类生活越来越富裕的今天，工厂自动化、办公自动化、 家庭自动化已走 进我们的生活。想要 推动新的产业革命 往 更深入、更高阶段发展 ，那 冲压成形工艺 和 模具 就 是不可缺少的 极 重要的推动力之一。由此可 知 ，冲压成形 工艺 和 模具在国民经济中 所具有 的作用和意义是 非常 重要的。级进模得到了 很 广泛的应用，在各类 的 冷冲模具中，级进模所占 的 比例为 27 1。 级进 模的概念：级进模又称连续模或跳步模。级进模有两个或两个以上的工位，在冲床的一次行程中，在模具的各个工位上同时完成两个或两个以上不同的加工。条料在模具内向前送进过程中，经各工位逐步冲切，至最终工位形成产品零件。在压力机的每次冲程中，级进模至少冲出一个零件 2。 级进模的功能：一般零件的成形由多个工序组成，级进模设计中首先应将零件的成形工序分解，然后对工序内容进行组合排序，分别将确定的加工内容安排在若干个等距离的工位上，每个工位完成零件的一部分加工，从而将一个复杂零件的加工变为多个简单工序组的合成。冲压加工过 程中，随着冲床的连续工作，被加工材料（一般为条料或带料）在级进模内逐次向前送进，经过多个工位逐步冲切后获得一个完整的冲压产品。一个复杂的零件用一副级进模即可完成冲制。在冲床的每次行程中，要从模具中冲出一个或数个产品零件（或半成品），模具是实现冲压加工的载体。模具完成冲压任务所必需的功能分为基本功能和辅助功能 3。 1.2 我国级进模的发展现状 由于种种原因，我国模具工业和当前工业发展还很不适应。无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理 水平 方面，模具工业都远远不能满足需求，它严重影响工业产品品种，质量 和生产周期，削弱了其在国际市场上的竞争力。今年来，我国模具进口幅度呈大幅下降的趋势，并有超亿元的出口额。大型，复杂，精密，高效和长寿命模具也逐渐上了新的台阶，体现高 水平 制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线，自动 冲压技术也得到广泛应用。我国模具行业的技术 水平 迅速提高，模具国产化已经取得十分可喜的成绩，这将对我国在国际市场的竞争能力和综合国力的提高起到有力的促进作用 5。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 冲压工件的工艺分析及排样图设计 2.1 工艺分析 图 2.1 产 品图 图 2.1 嵌件板 是 电度表上的一个 冲压 件。该零件的材料为纯铁 DT4，由于其表上的特殊性，该零件的设计特点是压窝 120 度后，平面度要求高，底孔不能变形而且尺寸精度高。该件原 工艺 采用单工序冲裁与压 120 度锥窝分开 加工 ，结果零件外形胀，尺寸超差大，卸料困难， M2.2mm 孔与形不对称而且产效率低。基于以上问题，决定用级进模生产该零件，采用冲孔 导正 切边 导正 修孔 空位 落外形兼校形等工序， 这 样既保证了零件质量又提高生产效率。 2.2 排样图设计 多工位级进模设计中，排样图的合理正确与否，直接影响到制件精度及能否顺利进行冲压生产，并且关系到材料的利用率。因此，排样图是多工位级进模设计的依据，也是关键工作之一。在确 定排样方案时，要综合分析工件的冲压方向，变形次序与相应的变形程度，并保证冲压的可能性与加工工艺性。 设计排样图时需注意的一些问题 6： （ 1） 尽可能的减少工位数目，避免累积定位误差； （ 2） 排样图上增设空位是解决模具强度和要求有一定空间设置装置的好方法； （ 3） 包含的切边，冲孔，切外形，切舌 ,弯曲，切断弯曲等工序时，切断弯曲工序应放在最后。其余应遵循先冲平面形状后冲立体形状的原则，这样对冲压时的进距有利； （ 4） 排样时应注意增设工艺孔，例如切外形方孔先冲圆孔定位，切断弯曲前先校形等均有利于成形； （ 5） 防止小凸模早期损坏或变钝； （ 6） 设计排样图时应注意模具中心与压力中心相一致； 嵌件板级进模设计 3 （ 7） 推杆位置应对称布置，注意防止材料变形引起导正销孔的位置变化，这点对薄料尤为重要。 基于上述原则，对此工 件的排样图作如下分析： 零件属于中心型冲压件。根据毛坯的形状和尺寸，毛坯的排样采用双列排，这样可以提高生产效率和材料利用率，模具体积也不会太大，采用标准模架。同时在正常情况下，即使采用手工送料，一副模具每日一班也足够满足生产的需要。 材料利用率： 模具的定距方式采用侧刃和导正钉配合 定距 ，因此在调料两边要有一定宽度的载体来满足侧刃的冲切。 通过实用模具技术手册， 中心搭边值取 1.5mm，侧搭边值取 2mm，双侧载体的单侧宽度取 4mm，这样条料宽度为 37.6mm，冲压步距为 6.6mm。 经分析得出以下排样图设计的方案： 方案一：排样图如图 2.2 所示，共有 5 个工位。 图 2.2 排样图 第 1 工位：冲 4 个 的孔。 第 2 工位：用 2 个 的孔做导正孔导正冲外型。 第 3 工位：用两个导正孔导正压 120 度锥角并修孔。 第 4 工位：空工位。 第 5 工位：冲外型兼落料。 方案二：排样图如图 2.3 所示，一共 6 个工位 无锡太湖学院学士学位论文 4 图 2.3 排样图 第 1 工位：冲 4 个 的孔。 第 2 工位：用 2 个 的孔做导正孔导正切边。 第 3 工位：用两个导正孔导正压 120 度锥角。 第 4 工位：由于压角引起孔径边小，因此用导正孔导正修孔。 第 5 工位：空工位。 第 6 工位：冲外型兼落料。 分析比较方案一，方案二，可以看出方案一与方案二，方案二 将方案一的公位分解了，考虑到模具尺寸的设计大小，在满足设计要求的情况下应选择较小的尺寸设计，所以此模具的排样图采用方案一较佳。 2.3 压力中心的计算 由于该零件是轴对称零件，所以其重心在对称中心线上。计算压力中心时，仅考虑图 9 示 方向的值。以条料边缘与冲外型边缘的延长线交线为坐标的原点。以下式中 分别表示压力中心距离原点的坐标，单工序中图形的轮廓线，工序中轮廓线的长度的总和。 由冲模设计与制造实用计算手册可得各种冲压力的压力中心为： 嵌件板级进模设计 5 mmmmmmmm8.131 5 7 7 8 955.2 1 7 4 1 0 01 5 7 7 8 93.2 4 9 3 5 45.6 5 4 8 875.1 0 9 8 5 0 77 6 0 7 5 09 7 7 8 61 6 6 3 23 7 9 4 51 7 9 0 055.29 7 7 8 675.151 6 6 3 295.283 7 9 4 55.421 7 9 0 0 无锡太湖学院学士学位论文 6 3 设计过程中的主要计算 3.1 步距及条料标称宽度的计算 由冲压工艺与模具设计中的公式可计算步距及条料宽度 7。 步距： 式中 L零件的总长度 b延送进方向的搭边值 条料宽度： 式中 D零件的最大宽度 (mm) a侧搭边 (mm) 3.2 冲 孔 3.2.1 冲裁力，卸料力，推件力计算 由实用模具 技术手册表 1-1 查得电工用纯铁 DT4 的 =177Mpa8 式中： L冲裁件周边长度 (mm) D冲裁件的直径 (mm) 由实用模具设计手册表 3-14 计算冲裁力为 式中： K系数，一般取 1.3 材料抗剪强度 Mpa t 材料厚度 =1.5(mm) 嵌件板级进模设计 7 卸料力： 由实用模具设计手册表 3-15，查得 则 推件力：由实用模具设计手册表 3-16，查得 ， n=1 总冲压力： 3.2.2 冲裁间隙及凹模，凸模刃口尺寸公差计算 由冲模设计应用实例附录 D 查得冲裁件未注公差尺寸的极限偏差为 9： 由实用模具技术手册表 3-17 查得， 由实用模具技术手册表 3-11 查得， 满足： 故凸，凹模采取分开加工的方法制造 冲 的孔： 无锡太湖学院学士学位论文 8 由实用模具技术手册表 3-12 查得， 3.3 以两个 的孔导正切边 3.3.1 冲裁力，卸料力，推件力计算 由实用模具技术手册表 1-1 查得电工用纯铁 DT4 的 由实用模具设计手册表 3-14 计算冲裁力为 卸料力： 由实用模具设计手册表 3-15，查得 则 推件力：由实用模具设计手册表 3-16，查得 总冲压力： 嵌件板级进模设计 9 =17499+2100+848 =20447N 3.3.2 冲裁间隙及凹模，凸模刃口尺寸公差计算 由于凸凹模形状复杂，因此凸凹模采用配合加工，先加工好凸模作为基准件，根据凸模的实际尺寸配合加工凹模。使它们保持一定间隙。 由实用模具技术手册表 3-12 查得，非圆形 凸模 1 磨损后，刃口尺寸 AB， DE， GH， JK 变小，其中 AB=HG， DE=JK； 刃口尺寸 BC=FG=HI=LA 和 CD=EF=IJ=KL 变大。由此 以凸模为基准件配做凹 模，对应凹模尺寸为 凸模 2 磨损后，刃口尺寸