电气开关触片连续模毕业设计论文.doc

福建工程学院学士学位论文 毕业设计 论文 题 目 电气开关触片连续模设计 学 生 林光红 指导老师 郑发金 系 别 材料科学与工程系 专 业 材料成型及控制工程 班 级 材料 0601 学 号 1506101213 2 2010 年 6 月 福建工程学院学士学位论文 目 录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 概述 3 1 1 课题来源 3 1 2 选题目的 3 1 3 国内外现状及发展趋势 3 1 3 1 国内外现状 3 1 3 2 发展趋势 3 第二章工艺分析及工艺方案 5 2 1 工艺分析 5 2 2 工艺方案 6 2 2 1 工艺方案的分析 6 2 2 2 工艺方案的确定 7 第三章排样设计 8 3 1 多工位级进模排样设计原则 8 3 2 载体设计 8 3 2 1 边料载体的选择 8 3 2 2 载体尺寸的确定 8 3 3 排样形式的确定 10 3 4 排样图设计 10 第四章模具设计 12 4 1 冲压工艺设计计算 12 4 1 1 冲裁力计算 12 4 1 2 卸料力及推件力计算 12 福建工程学院学士学位论文 4 1 3 弯曲力计算 12 4 1 4 翻边力计算 14 4 1 5 压印力计算 14 4 1 6 总冲压力计算 14 4 1 7 压力中心计算 14 4 2 冲模工作零件尺寸计算 15 4 2 1 冲裁凸模和凹模刃口尺寸计算 15 4 2 2 弯曲凸模和凹模尺寸计算 19 第五章多工位级进模的结构设计 21 5 1 多工位级进模的结构类型选择 21 5 2 多工位级进模的结构零件设计 21 5 2 1 模架设计 21 5 2 2 模架的导向零件设计 22 5 2 3 模柄设计 22 5 2 4 支撑零件设计 22 5 2 5 弹性元件 23 5 2 6 紧固件 24 5 2 7 限位装置 24 5 2 8 安全装置 24 第六章多工位级进模的工艺零件设计 26 6 1 工作零件的结构设计 26 6 1 1 凸模结构设计 26 6 1 2 凸模的工作长度设计 28 6 1 3 凹模结构设计 28 6 2 侧向冲压机构 29 6 3 定距与导正元件 30 6 4 多工位级进模的导料装置 31 5 6 5 多工位级进模的卸料装置 32 6 6 压力机的校核 32 第七章总结 34 谢辞 35 参考文献 36 1 电气开关触片连续模具设计 摘 要 本次模具设计的零件为冲裁弯曲件 电气开关触片 电气开关触片采用的材料是黄铜板 68 Y2 厚度 1 mm 该材料导电 延展 耐腐蚀等性能较好 故常用于加工电子电器的零部件 该材料具有足够的强度 刚度及良好的塑性 可冲裁 弯曲及翻边加工 首先对零件进行了工艺性分析 有冲孔 冲裁 压印 弯曲 翻边 落料等一系列工序 各工 位有相互的尺寸关系 且尺寸和位置精度要求较高 如果采用普通的单工序模或复合模冲制生产的 话 需多副模具 多台冲床 多个操作人员才能完成全部工序的冲压制造而且产品质量和生产效率 都低 故选多工位级进模具的生产工艺方案 可以提高材料的利用率和模具的使用水平 节省设备 其次经过计算分析确定工艺方案完成该模具的排样设计 凸 凹模工作部分的设计计算 还有模具 结构和工艺零件设计 选择合适的模具材料和合理的加工工艺 本设计结果已经在厦门捷昕精密模具有限公司公司获得应用 并形成了产品的批量生产 结果 表明 采用多工位级进模可以提高材料的利用率和模具的使用水平 节省设备 且保证了较高产品 质量和生产效率 以获得最佳的经济效益 关键词 电气开关触片 级进模 冲裁 弯曲 翻边 排样 设计 2 Electrical switches touch chips for mould design Abstract This time the task of the die design is the parts of cutting and bending parts Electrical switches touch chips The material of electrical switches touch chips is brass plates68 Y2 and the thickness is 1 2mm The material has resistant to corrosion electricity and extend for better performance So it is often used in electronic components The material has enough strength stiffness and good plasticity it is suitable for cutting bending and flanging process We carried out the parts of analysis punching blanking impressing bending flanging blanking Etc all of the mutual relationship between the size the size and location accuracy is higher If using the common single procedure or the composite modulus punch production need the many deputy moulds more presses and multiple operating personnel to complete all the processes of stamping production but the quality of our products and the production efficiency are low Selection of the Multi Position Progressive Dies it can improve the material utilization and the use of molds save equipment Second after the computational analysis determine the technologieplanung and finish the mold of layout design convex and concave die design and calculation of the working parts the structure and the process components of mould design Choose appropriate mould material and the reasonable processing technology The design results were applied in the Xiamen czech xin precision mould Co LTD and the products into mass production The results show that the Multi Position Progressive Dies can improve the material utilization and the use of molds save equipment It can assure the high quality and production efficiency to get the best economic benefit Keywords electrical switches touch chips Multi Position Progressive Dies blanking bending flanging layout design 3 第一章 概述 1 1 课题来源 本课题是来自工厂课题 开关触片是电气开关中的零件 由铜板材冲压而成 在冲 压生产中 这个零件需要冲孔 冲裁 压印 弯曲 翻边 落料等多道工序完成 如由 单工序冲模或复合模冲制生产的话 需多副模具 多台冲床 多个操作人员才能完成全 部工序的冲压制造而且产品质量和生产效率都低 为了提高模具的使用水平 节省设备 需设计一副级进模来冲制完成 1 2 选题目的 多工位级进模在冷冲压模具中技术要求比较高 结构比较复杂 而且使用条件也并 非太简单 此次课题选电气开关触片连续模设计也是对自己大学四年来所学专业知识的 检验 并进一步巩固与扩展冷冲压工艺与模具设计等课程所学的内容 掌握冷冲压模具 设计一般的方法和步骤 了解材料成型工艺与模具 设备的相互关系 熟练 UG 和 AutoCAD 软件的运用 培养综合运用模具专业理论知识解决生产实际问题的能力 提高 独立思考的能力 为将来的工作打下坚实的基础 1 3 国内外现状及发展趋势 1 3 1 国内外现状 级进冲压模具也叫连续模 步进模 级进模 在金属薄板冲压中 级进冲压模具 的自动化生产应该是一种最先进的一种生产方式 它是高效率 高精度 多工位 全自 动的冲压方式 能保证产品的一致性 提高生产效率 大幅度降低产品单件的生产成本 减轻了冲压操作工的劳动强度 增强了生产之安全系数 在国外早在几十前已经普遍使 用 大家都知道 国外的劳动力成本高 由于级进冲压的高度自动化程度 使单件产品 的生产成本大幅度下降 才能使国外企业的产品在国际市场中有竞争能力 这种先进的 生产方式而在我们国内则进展缓慢 远远满足不了当今高速发展的电子 仪表 精密机 械 农用机械 汽车 国防 和家用电器的工业的需要 因此 实现冲压自动化就显得 十分重要了 1 3 2 发展趋势 1 全面推广 CAD CAM CAE 技术模具 CAD CAM CAE 技术是模具设计制造的发展方向 通过运用模具 CAD CAM 技术 模具设计品质得以提高 模具设计时间进一步缩短 推动 4 了模具结构的优化 促进形成规范化 典型化 系列化 标准化的体系 模具制造技术 实现了数控化 通过对数控铣床 数控加工中心 数控低速走丝线切割机 数控电火花 加工机 数控平面磨床 数控内外圆磨床 数控坐标磨床 数控光学曲线磨床等精密数 控设备的灵活运用 构建形成了加工精密多任务位级进模零件的主要手段和技术 这不 仅保证了模具制造精度和品质 同时也缩短了模具制造周期 2 注重开发大型 精密 复杂模具 随着我国轿车 家电等工业的快速发展 成型零件的大型化和精密化要求越来越高 模具也将日趋大型化和精密化 3 提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高 估计目前我国模具 标准件使用覆盖率已达到 30 左右 国外发达国家一般为 80 左右 4 优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提 高模具的寿命就显得十分必要 模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能 的关键环节 模具热处理的发展方向是采用真空热处理 模具表面处理除完善应发展工 艺先进的气相沉积 TiN TiC 等 等离子喷涂等技术 5 模具研磨抛光将自动化 智能化模具表面的质量对模具使用寿命 制件外观 质量等方面均有较大的影响 研究自动化 智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作 以提高模具表面质量是重要的发展趋势 6 模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标 模具自动加工系统应有 多台机床合理组合 配有随行定位夹具或定位盘 有完整的机具 刀具数控库 有完整 的数控柔性同步系统 有质量监测控制系统 5 第二章工艺分析及工艺方案 2 1 艺分析 图 2 1 零件图 图 2 2 零件图展开图 如图 2 1 该零件为典型的多向弯曲件 涉及工序多 尺寸精度要求高 若采用单 工序模或复合模加工 模具数量多 定位困难 误差大 且生产比较大 生产效率要求 高 故采用级进模加工 节省人力 节省设备和模具 提高经济效益 6 该零件材料为黄铜板 H68 Y2 因其导电 延展 耐腐蚀等性能较好 常用于加工 电子电器的零部件 该材料厚度为 1mm 弯曲角度为 90 由 2 1 零件图可知 该制件包括冲孔 压印 翻边 弯曲 落料 5 种基本冲压工 序 其中有 4 个弯曲部位 翻边的位置尺寸精度要求较高 冲孔 落料的尺寸要求较高 但是可以通过合理安排工序 提高模具设计与制造精度来保证 所以该零件连续冲压的 可行性较大 2 2 工艺方案 2 2 1 工艺方案的分析 1 翻边工艺计算 图 2 3 变薄翻边 由图 2 1 零件测量得 t 即 0 5 如果按一般圆孔 0 tK0 25 0 t0 25 翻边查 中国模具设计大典 表 5 2 得材料黄铜极限翻边系数 Klmin 0 62 这与测量结 果不符合 变薄系数 0 5 1 0 5 而变薄翻边中 翻边系数 K 一般 K 0 45 变薄 0 t 系数 0 40 0 55 这与测量结果相符 0 t 变薄翻边预制孔尺寸的计算 应按翻边前后体积相等的原则进行当 3 时 1 45 222 01 0 D tD Hd H d t 222 4 24 22 1 3 2 1 2 弯曲件展开尺寸计算 7 当零件 0 5时毛坯尺寸的计算查 冲压模具设计和加工计算速查手册 表 2 0 t 3 如图 2 1 和图 2 2 单直角弯曲 11 1 3 0 4 1 14 5mm 1120 0 4Lllt 单直角弯曲 12 6 7 5 0 4 1 20 5mm 2120 0 4Lllt 双直角弯曲 8 2 4 7 8 2 0 6 1 21 7mm 31230 0 6Llllt 当零件 0 5时毛坯尺寸的计算查 冲压模具设计和加工计算速查手册 表 2 0 t 4 单直角弯曲 中性层长度 2 23mm 0 2 ArKt 1 0 42 2 2 2 2 工艺方案的确定 根据 5 种基本冲压工序 可以对它们不同的组合 排出顺序 即得出方案 具体可 以排出一下三种方案 方案一 压印 冲底孔 翻边 其余按基本工序 方案二 冲底孔 压印 翻边 其余按基本工序 方案三 冲底孔与压印复合 翻边 其余按基本工序 分析比较上述三种方案 可以看出 方案二中 先冲底孔后压印会使底孔变形 翻边后影响到翻边的高度尺寸和翻边口 缘质量 方案三中 冲底孔与压印复合 模具结构复杂 强度差 制造周期长 生产成本高 方案一没有上述缺点 且模具结构简单 制造费用低 因此采用方案一 8 第三章排样设计 3 1 多工位级进模排样设计原则 设计排样图时应遵循下列原则 第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔 第二工位设置导正销对带料导正 在以 后的工位中 视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销 也可以在以后的工位中每隔 1 2 个工位设置导正销 冲孔件上孔的数量较多 且孔的位置太近时 可分布在不同工位上冲出孔 但孔 不能因后续成形工序的影响而变形 相对对位置精度有较高要求的多孔 应考虑同步冲 出 因模具强度的限制不能同步冲出时 后续冲孔应采用保证孔相对位置精度要求的措 施 复杂的型孔可分解为若干简单型孔分步冲出 为了提高凹模镶块 卸料板和固定板的强度 保证各成形零件安装位置不发生干 涉 可在排样中设置空工位 空工位的数量根据模具结构的要求而定 成形方向的选择 向上或向下 要有利于模具的设计和制造 有利于送料的顺畅 压印一般安排在冲孔前 避免孔变形而影响到产品的质量 在设计排样图时 要尽可能考虑材料的利用率 尽量按少 无废料排样 以便降 低制件成本 提高经济效益 3 2 载体设计 3 2 1 边料载体的选择 由于该零件是细长的三向弯曲件 且料厚又较薄 所以采用边料载体排样中的单边 载体 由于单边载体刚性较差 所以在没两个冲压制件间的适当位置上用一小部分材料 连接起来 这一小段连接部分为桥接部分 所以又为桥接式单边载体 3 2 2 载体尺寸的确定 根据零件的结构 边料载体和模具制造工艺的难度 所以有下图 3 1 斜排与图 3 2 直排两种常见排样方案 9 图 3 1 斜排样 图 3 2 直排样 1 搭边尺寸的确定 由于斜排样和直排样的工件垂直于送料方向的最大尺寸 D 都大于 50mm 所以查 中国模具设计大典 表 19 1 17 得搭边 1 8mm 查 多工位级进模设计教程 1 a 表 2 2 可取 C 3mm N 1 5mm 2 基本步距的确定 查 多工位级进模与冲压自动化 表 2 8 得 斜排样基本步距尺寸 0 5 7 11 01 19 3 60 MB Smm Sina Sina 直排样基本步距尺寸 5 64 18 0623 7SMBmm 3 条料宽度的确定 由于本设计采用无侧压装置 所以 斜排条料宽度 mm 00 00 10 5 0 5 258 5 1 8 1 520 562 8BDaN 直排条料宽度 mm 00 00 10 5 0 5 256 3 1 83 1 520 563 6BDaCN 上式中 B 条料宽度基本尺寸 mm D 垂直于送料方向的最大尺寸 mm 10 侧搭边值 mm 1 a 条料宽度的单向极限偏差 mm 见 中国模具设计大典 表 19 1 20 3 3 排样形式的确定 冲裁件在板 条等材料上的布置方法称为排样 排样的合理与否 影响到材料的经 济利用率 还会影响到模具结构 生产率 制件质量 生产操作方便与安全等 因此 排样是冲裁工艺与模具设计中的一项很重要的工作 冲压大批量生产成本中 毛坯材料费用占 60 以上 排样的目的就在于合理利用 原材料 衡量排样经济性 合理性的指标是材料的利用率 其计算公式如下 一个进距内的材料利用率为 100 nA Bh 式中 A 冲裁件面积 包括冲出的小孔在内 2 mm n 一个进距内冲件数目 B 条料宽度 mm n 进距 mm 由零件图在 CAD 中用计算机算得一个零件的面积 A 为 468 08 2 mm 斜排样的材料利用率 斜 38 62 100 nA Bh 1468 08 100 62 8 19 3 直 31 05 100 nA Bh 1468 08 100 63 623 7 经过计算 比较 在保证产品顺利生产出来的前提下 选择材料利用率高的斜排样 形式 3 4 排样图设计 图 3 3 排样图 11 排样设计经检验无误差后 应正式绘制排样图 并标注必要的尺寸和工位号 如图 3 3 所示此零件的排样图 共有 13 个工位 分别完成 1 冲导正孔 2 冲裁轮廓 和压印 3 4 冲裁轮廓 5 冲裁轮廓和冲底孔 6 空工位 7 弯曲 8 冲裁轮廓 9 翻边 10 11 弯曲 12 空工位 13 分离 因为制件三向弯曲 只能采用单边载体的排样形式 为提高条料的刚度 又需采用 桥接 所以只能采用桥接式单边载体的排样形式 条料厚度为 1mm 适合采用卷料自 动送料 首次送进人工完成 采用挟持式送料装置粗定位 配合导正销精密定位 送 进定位可达到0 01mm 12 第四章模具设计 4 1 冲压工艺设计计算 4 1 1 冲裁力计算 由于设计的模具采用平刃口冲裁 冲裁力 F N 可按下式进行计算 F 冲 KLt 式中 L 冲裁件周边长度 mm t 材料厚度 mm 材料抗剪切强度 MPa K 系数 一般取 K 1 3 由零件图在 CAD 中用计算机算得冲裁件周边长度 L 为 270 9mm 材料厚度 t 为 1mm 材料抗剪切强度为 280MPa F 冲 1 3270 91280 98607 6N 4 1 2 卸料力及推件力计算 本设计采用弹压卸料装置 F 卸 F 推是由压力机和模具的卸料 推件装置获得的 影响这些力的因素主要有材料的力学性能 材料厚度 模具间隙 凸 凹模表面粗糙度 零件形状和尺寸及润滑情况等 要准确计算这些力是困难的 实际生产中常采用下列经 验公式计算 F 卸 K 卸 F 冲 F 推 n K 推 F 冲 式中 F 冲 冲裁力 K 卸 卸料系数 K 推 推出系数 n 凹模内含工件或废料的个数 查 冲压工艺与模具设计 表 2 2 可知 黄铜 K 卸为 0 02 0 06 K 推为 0 03 0 09 由 于冲裁轮廓较复杂 所以 K 卸和 K 推取上限值 分别取 0 06 0 09 F 卸 K 卸 F 冲 0 0698607 6 5916 5N F 推 n K 推 F 冲 20 0998607 6 17749 4N 4 1 3 弯曲力计算 如图 2 1 所示四个弯曲部分均属于自由弯曲 弯曲力采用下列公式计算 13 对于 V 形弯曲 对于 U 形件弯曲 式中 自由弯曲力 N z F B 弯曲件的宽度 mm t 弯曲件的厚度 mm r 弯曲件的圆角半径 mm 弯曲件的抗拉强度 MPa b K 安全系数 一般取 K 1 3 如图 1 1 弯曲 弯曲 弯曲 弯曲 2 0 6 b Z KBt F rt 2 0 7 b Z KBt F rt 22 1 0 60 61 33 641350 828 1 0 2 1 b Z KBt Fmm rt 22 2 0 60 61 341350 910 0 2 1 b Z KBt Fmm rt 22 3 0 70 71 33 641350 966 1 0 2 1 b z KBt Fmm rt 22 4 0 60 61 371350 955 5 1 1 b z KBt Fmm rt 14 4 1 4 翻边力计算 翻边采用下列公式计算 F翻 CLt b 式中F翻 翻边力 N C 系数 一般取 C 0 5 0 8 L 翻边线长度 mm t 材料厚度 mm 材料抗拉强度 MPa b 如图 1 1 翻边 F翻 CLt 2110 1 N b 0 621 61350 4 1 5 压印力计算 由于压印模的齿形为粗齿 所以压印采用下列公式计算 F 压 Ap 式中 F 压 压印力 N A 压印面积 2 mm p 单位压力 MPa 在粗齿模上压印p 200 300MPa 压印 F 压 Ap N 22 62 1 2505538 2 4 1 6 总冲压力计算 在一次工艺行程中既有冲裁又有弯曲 且冲裁与弯曲不是同时进行的 从上述计算 结果可知 弯曲力远比冲裁力小可忽略不计 应根据一次工艺行程中的压力峰值来取 所以总冲压力可取冲裁力 卸料力 推件力 翻遍力和压印力之和 F F 冲 F 卸 F 推 F 翻 F 压 98607 6 5916 5 17749 6 2110 1 5538 2 129922N 129 9KN 4 1 7 压力中心计算 冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点 称为模具压力中心 如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致 冲压时会产生偏载 导致模具以及滑块与 导轨的急剧磨损 降低模具和压力机的使用寿命 通常利用求平行力系合作作用点的方 法确定压力中心 15 下图 4 1 所示 设置原点在 O 处 0 x 0 y 压力中心的计算公式 图 4 1 压力中心位置图 压力中心的计算公式 1 122 12 nn c n FxF xF x x FFF 1122 12 nn c n F yF yF y y FFF 经过计算可得 91 1mm c x 16 3mm c y 4 2 冲模工作零件尺寸计算 4 2 1 冲裁凸模和凹模刃口尺寸计算 1 凸凹模间隙的选择 凸凹模间隙值的大小对冲压件质量 模具寿命冲压力的影响很大 是冲压工艺与模 具设计中一极其重要的工艺参数 根据零件材料及厚度差 冲压工艺与模具设计 表 2 6 确定冲裁初始双边间隙 0 05mm 0 07mm min Z max Z 2 凸模 凹模刃口尺寸计算 冲压制件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度 合理的间隙值也必须依靠模 具的刃口尺寸来保证 因此 正确确定模具刃口尺寸极其公差 是设计冲模的主要任务 之一 由于该零件的切边形状比较复杂 为了保证凸模 凹模之间的间隙值 拟采用凸模 凹模配合加工的方法 选凸模 在配置凹模 具体可采用成形磨削加工刃口 16 由于零件公差为mm 即 0 2mm 零件精度 IT10 级 所以 x 1 0 1 0 1 根据零件冲裁刃口形状 如下 4 2 图所示 冲孔 a 冲孔 b 冲孔 c 冲孔 d 冲孔 e 冲孔 f 冲孔 g 落料 h 落料 i 图 4 2 17 冲孔 磨损后凸模尺寸变小 A 类 则有 A1 1 68mm A2 2 68mm A3 13 51mm A4 1 82mm A5 4 43mm A6 10 61mm A7 13 21mm A8 14 21mm A9 6 0 1mm A10 1 4mm A11 11 01mm A12 3 31mm A13 12 71mm A14 28 2mm A15 5 71mm A16 15 85mm A17 3 85mmA18 9 71mm A19 11 5mm A20 14mm A21 22 15mm A22 31 45mm A23 1 8mm A24 14 8mm A25 35 16mm A26 25 37mm A27 19 8mm A28 6 77mm A29 7 3mm A30 9 65mm A31 3mm A32 1 45mm 所以 mm 000 0 050 05 1 1 1 68 1 0 2 1 88 pp AAXx mm 000 0 050 05 2 2 2 68 1 0 2 2 88 pp AAXx mm 000 0 050 05 3 3 13 51 1 0 2 1 71 pp AAXx mm 000 0 050 05 4 4 1 82 1 0 2 2 02 pp AAXx mm 000 0 050 05 5 5 4 43 1 0 2 4 63 pp AAXx mm 000 0 050 05 6 6 10 61 1 0 2 10 81 pp AAXx mm 000 0 050 05 7 7 13 21 1 0 2 13 41 pp AAXx mm 000 0 050 05 8 8 14 21 1 0 2 14 41 pp AAXx mm 000 0 050 05 9 9 6 01 1 0 2 6 21 pp AAXx mm 000 0 050 05 10 10 1 4 1 0 2 1 6 pp AAXx mm 000 0 050 05 11 11 11 01 1 0 2 11 21 pp AAXx mm 000 0 050 05 12 12 3 31 1 0 2 3 51 pp AAXx mm 000 0 050 05 13 13 12 71 1 0 2 12 91 pp AAXx mm 000 0 050 05 14 14 28 2 1 0 2 28 4 pp AAXx mm 000 0 050 05 15 15 5 71 1 0 2 5 91 pp AAXx mm 000 0 050 05 16 16 15 85 1 0 2 16 05 pp AAXx 18 mm 000 0 050 05 17 17 3 85 1 0 2 4 05 pp AAXx mm 000 0 050 05 18 18 9 71 1 0 2 9 91 pp AAXx mm 000 0 050 05 19 19 11 5 1 0 2 11 7 pp AAXx mm 000 0 050 05 20 20 14 1 0 2 14 2 pp AAXx mm 000 0 050 05 21 21 22 15 1 0 2 22 35 pp AAXx mm 000 0 050 05 22 22 31 45 1 0 2 31 65 pp AAXx mm 000 0 050 05 23 23 1 8 1 0 2 2 pp AAXx mm 000 0 050 05 24 24 14 8 1 0 2 15 pp AAXx mm 000 0 050 05 25 25 35 16 1 0 2 35 36 pp AAXx mm 000 0 050 05 26 26 1 8 1 0 2 25 37 pp AAXx mm 000 0 050 05 27 27 19 8 1 0 2 20 pp AAXx mm 000 0 050 05 28 28 6 77 1 0 2 6 97 pp AAXx mm 000 0 050 05 29 29 7 3 1 0 2 7 5 pp AAXx mm 000 0 050 05 30 30 9 65 1 0 2 9 85 pp AAXx mm 000 0 050 05 31 31 3 1 0 2 3 2 pp AAXx mm 000 0 050 05 32 32 1 45 1 0 2 1 65 pp AAXx 磨损后凸模尺寸不变 C 类 则有 C1 22 15mm C2 31 45mm C3 12 5mm C4 21 8mm 所以 mm mm 20 025 20 025 1122 15 p pp CC 20 025 20 025 2231 45 p pp CC mm mm 20 025 20 025 3312 5 p pp CC 20 025 20 025 4421 8 p pp CC 式中以凸模为基准 配作凹模 所以冲孔凹模刃口尺寸按凸模实际尺寸配作 保证双 面间隙值为 0 05 0 075mm 凸模制造偏差 mm p p 4 落料 凹模磨损后尺寸变大 A 类 则有 19 A1 10 72mm A2 17 21mm mm 0 050 05 000 1 1 10 72 1 0 2 1 52 d d AAXx mm 0 050 05 000 2 2 17 21 1 0 2 1 7 01 d d AAXx 凹模磨损后不变 C 类 则有 C1 5 79mm C2 2 37mm C3 19 58mm C4 1 86mm C5 5mm C6 7 5mm 所以 mm mm mm 20 025 20 025 115 79 d dd CC 20 025 20 025 222 37 d dd CC 20 025 20 025 3319 58 d dd CC mm mm mm 20 025 20 025 441 86 d dd CC 20 025 20 025 555 d dd CC 20 025 20 025 777 5 d dd CC 式中以凹模为基准 配作凸模 所以落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配作 保证双 面间隙值为 0 05 0 075mm 凹模制造偏差 mm d d 4 4 2 2 弯曲凸模和凹模尺寸计算 由于制件是直角弯曲 用内侧标注弯曲尺寸 且工件的未注公差为双向偏差时 凸模尺寸为 0 0 75 p p LL 对于双直角弯曲 凹模尺寸为 0 2 d d LLC 对于单直角弯曲 凹模尺寸为 0 d d LLC 式中 凹模尺寸 mm d L 凸模尺寸 mm p L L 弯曲件的基本尺寸 mm 弯曲件尺寸公差 mm C 凸模凹模之间的单边间隙 mm 凸模凹模的制造公差 采用 IT7 IT9 标注公差等级 p d 根据材料可取凸模凹模之间的单边间隙 C 1mm 如图 2 1 弯曲 凸模尺寸为 mm 0 0 75 p p LL 0 0 012 5 850 75 0 2 p Lx 0 0 012 6 凹模尺寸为 mm 0 d d LLC 0 015 0 9 1 0 015 0 10 弯曲 凸模尺寸为 mm 凹模 0 0 75 p p LL 0 0 012 5 850 75 0 2 p Lx 0 0 012 6 20 尺寸为 mm 0 d d LLC 0 015 0 7 1 0 015 0 8 弯曲 mm 凹模尺寸为 0 0 012 4 70 75 0 2 p Lx 0 0 012 4 85 0 2 d d LLC mm 0 015 0 4 72 1 x 0 015 0 6 7 弯曲 凸模尺寸为 mm 凹模 0 0 75 p p LL 0 0 012 5 850 75 0 2 p Lx 0 0 012 6 尺寸为 mm 0 d d LLC 0 015 0 7 1 0 015 0 8 21 第五章多工位级进模的结构设计 5 1 多工位级进模的结构类型选择 由于制件比较复杂 有冲孔 压印 翻边 弯曲 落料等工序 所以本设计采用浮 动导料销的导料方式的整体弹压板多工位级进模 1 模具结构特点 一般使用高级精度的模架 主板有四个或六个滚珠导向导柱 模板包括 上模座 上垫板 上模板 卸料板 垫板 卸料板 下模板 下垫板 下模座 上模板吊装内导柱 内导柱与上模板孔间隙配合 在模具装配后于此间隙内浇入 环氧树脂类胶黏剂 整体弹压板可以保证冲压过程中全程压住条料并对所有凸模导向 导向配合 浮动导料销只有条料的侧向定位及脱料的作用 弹顶装置依靠弹压板压下 定位钉装在弹压板上 定位钉露出弹压板下平面的有效长度大于 1mm 2 应用场合 可以适应大批量及以上产品的生产 可以适应各类产品的生产 可以适应产品要求精度高 产品要求毛刺小于 0 3mm 的情形 模具可以使用细小的冲裁及成形凸模结构 模具的稳定性及可靠性很高 模具的寿命很高 冲裁刃口的一次刃磨寿命高 模具的冲压速度高 模具的制造与设计成本较高 模具的设计与制造周期较长 模具的零件数较多 模具的装配简易 模具的装配要求低 5 2 多工位级进模的结构零件设计 5 2 1 模架设计 模架是由上模座 下模座 模柄及导向装置组成 对模架的基本要求 应有足够 的强度与刚度 应有足够的精度 上下模之间的导向应精确 一般级进模设计没有标准模架 根据凹模 定位和卸料装制的平面布置 确定模座 位的形状和尺寸 模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大 40 70mm 根据本课题制件特点 22 选用四导柱滚动导向模架 采用四导柱滚动导向模架其优点是导向精度高 运动刚性好 使用寿命长 主要用于高精度 高寿命的硬质合金冲模 高速精密级进模等 根据所需的凹模周界 400 x170 设计模架 上模座 400 x320 x40 材质为 45 硬度 26 30 调质 HRC 下模座 400 x320 x60 材质为 45 硬度 26 30 调质 HRC 5 2 2 模架的导向零件设计 模架的导向装置是指在上下模座上安装了主要由导柱 导套等零件所组成的导向副 有了它 使上下模相对运动时 对应位置始终沿着一个正确的方向运动 从而达到精密 冲压的目的 本设计采用滚动导向装置 滚动导向是通过钢球在导柱 导套间有 0 01mm 0 02mm 过盈量 在冲压力的作用下上模沿导柱上下做纯滚动运动 滚动导向 是无间隙的 故常用于高精度 长寿命和薄料 小间隙多工位级进模 本设计采用的导向装置 滚动式导柱 32 190 JB 7187 2 1995 材质为 20 硬度 58 62HRC 渗碳 压入式导套 32 120 x38 JB 7187 4 1995 材质为 20 硬度 58 62HRC 渗碳 滚珠保持圈 32 39 5 76 JB 7187 5 1995 5 2 3 模柄设计 模柄是中小型级进模模架上一个不可少的零件 通过它使上模部分迅速找正位置 直接与压力机滑块连接固定在一起 以实现冲压的往复运动 因此 模柄的直径和长度 应和压力机滑块的模柄孔相匹配 本设计采用压入式模柄 与上模座称 H7 m6 或 H7 n6 配合 此结构能较好地保证 模柄垂直度要求 长期使用后模柄稳定可靠 不会松动 因此在多工位级进模中是最好 的一种模柄 应用最多 为防止转动也可装防转销钉 模 柄 50 110 JB 7646 1 1994 材质为 Q235 硬度 35 42HRC 5 2 4 支撑零件设计 1 凸模固定板 它的主要作用是对凸模进行固定 并通过它安装在上模座上 多工位级进模的凸模 固定板不仅要安装凸模 有时还装内导柱 导正销 斜楔 带料的检测装置等 因此 多工位级进模的固定板应达到以下要求 凸模固定板所有型孔的坐标点及加工基准必须与凹模板 卸料板一致 23 凸模固定板要有足够的强度与刚性 凸模固定板的结构形式应与凹模板相配置 凹模板的结构形式是整体式 凸模固 定板的结构形式也是对应的整体式 凸模固定板 400 170 22 材质为 45 硬度 52 56HRC 淬火 2 垫板 多工位级进模为连续 高速的冲压生产 是多种冲压工艺的组合 因此 在凹模板 固定板 卸料板的背面都必须衬以经过热处理的垫板 以防止模具的工作零件在冲压过 程中产生位移和损坏 上垫板 400 170 12 材质为 45 硬度 43 48HRC 卸料板垫板 400 170 15 材质为 45 硬度 43 48HRC 下垫板 400 170 10 材质为 45 硬度 43 48HRC 5 2 5 弹性元件 1 带导向槽导料柱及弹顶杆弹簧的选用 在多工位级进模中 带导向槽导料柱及弹顶杆所需的弹顶力不大 一般选用圆形截 面的圆柱形弹簧 又因其在模具中所起的作用不同 选用的不同 带导向槽导料柱及弹 顶杆在模具中主要起顶 托带料浮离凹模平面作用 本设计选用钢丝直径为0 8mm 外圆直径为8mm 的圆柱形弹簧 而对设置在卸料板内的弹顶杆 由于在冲压过程中卸 料板下压 弹顶杆首先接触浮起的带料 弹顶力过大易使浮起的带料产生变形 因而弹 顶力必须是柔性的 本设计选用钢丝直径为0 3mm 外圆直径为3 2mm 的圆柱形弹 簧 2 弹压卸料板卸料弹簧的选用与计算 根据卸料力 F 卸为 5916 5N 和初选弹簧个数 n 为 6 计算出每个弹簧应有的预压 力 Fy Fy F 卸 n 5916 5 6 986 1N 由 2 估算弹簧的极限工作负荷 Fj 2Fy 2x986 1 1972 2 N 查 冲压模具标准件选用与设计指南 表 6 3 矩形截面弹簧规格 初选弹簧的规格 为 D 30 5mm d 17 5mm h0 80mm Fj 1920mm hj 20mm 计算弹簧预压缩量 hy Fy hj F j 986 1x20 1920 10 3mm 校核 h hy hx hm 10 3 10 6 26 3mm 20mm 式中 h 弹簧总压缩量 mm 24 hy 弹簧预压缩量 mm hx 卸料板的工作行程 本设计取 hx 10mm hm 凸模的刃磨余量 一般可取 hm 3 6mm 本设计取 h m 6mm 由于上计算可知 所选弹簧不合适 需重新选用 校核 根据卸料力 F 卸为 5916 5N 和仍选弹簧个数 n 为 6 计算出每个弹簧应有的预压 力 Fy Fy F 卸 n 5916 5 6 986 1N 由 2 估算弹簧的极限工作负荷 Fj 2 Fy 2x986 1 1972 2 N 查 冲压模具标准件选用与设计指南 表 6 3 矩形截面弹簧规格 初选弹簧的规格 为 D 30 5mm d 17 5mm 80mm Fj 2850mm hj 29 6mm 0 h 计算弹簧预压缩量 hy Fy hj F j 986 1x29 6 2850 10 24mm 校核 h hy hx hm 10 24 10 6 26 24mm 29 6mm 由于上计算可知 重新所选的弹簧是合适的 5 2 6 紧固件 冲模中的紧固零件主要包括螺钉 销钉 其中螺钉主要是连接紧固模具中各零件 使其成为一体 而销钉则其定位作用 冲模中一般选用内六角螺钉和圆柱销钉 内六角螺钉和圆柱销钉均选用标准件 本 设计根据模具的强度要求选用 M6 M10 内六角螺钉 销钉选用8 10mm 5 2 7 限位装置 压力机的装模高度虽然可以调节 但是由于机器的误差 可能会造成凸模进入凹模 太深或压料装置压料过度 所以本设计模具要用到限位零件 常用的限位零件为限位柱 为方便送料 一般下限位柱的高度等于下模高度 5 2 8 安全装置 多工位级进模 一般都是自动送料 冲速很高 在冲压过程中难免发生故障 从而 导致模具不能正常工作 甚至造成模具或压力机损坏 设置安全装置就是代替操作人员监视冲压过程 有了故障及时发出信号 停止压力 机运转 以保证模具或压力机不受损坏 常见的故障就是送料不到位 常用的安全监测保护装置如图 5 1 所示 25 图 5 1 导正销孔检测 1 浮动检测销 2 接触杆 3 微动开关 26 第六章多工位级进模的工艺零件设计 6 1 工作零件的结构设计 6 1 1 凸模结构设计 1 冲裁凸模 冲裁凸模刃口部分为圆形和异形 考虑到凸模尺寸复杂 但各凸模间的距离较大 便于凸模加工固定 将凸模设计成台肩式和直通式 凸模的尺寸根据制件尺寸 卸料板 垫板尺寸 卸料板尺寸 安装固定要求尺寸 工作尺寸及修模尺寸确定 凸模与固定板 采用 H7 m6 配合 凸模选用材料为 Cr12MoV 冲裁凸模的结构形式如下图 6 1 所示 冲导正孔凸模 a 冲孔凸模 b 冲孔凸模 c 冲孔凸模 d 冲孔凸模 e 27 冲孔凸模 f 冲孔凸模 g 落料凸模 h 落料凸模 i 图 6 1 冲裁凸模 2 弯曲凸模 直角弯曲 在冲压加工中最常用 由于冲件材料及精度存在一定的差异 为 0 90 保证冲件质量 往往要以保证模具的制造精度为前提 弯曲凸模的尺寸根据制件弯曲尺 寸 安装固定要求尺寸等确定 弯曲凸模选用材料为 Cr12MoV 弯曲凸模的结构形式 如下图 6 2 所示成形工作结构形式如图 6 3 示 上弯凸模 a 上弯凸模 b 下弯凸模 d 图 6 2 弯曲凸模 28 图 6 3 成形工作结构形式 1 卸料板垫板 2 弹簧 3 卸料板内压弯镶块 4 柔性弹顶 5 凹模内压弯镶块 6 成形顶块 7 弹顶杆 6 1 2 凸模的工作长度设计 一般情况下 凸模的强度是足够的 不用进行强度计算和较和 但在多工位级进模 中 冲件形状各异 冲裁 弯曲凸模的结构形式不同 又因级进模为连续 高速冲切 受力状态变化较大 特别是冲制型孔较小或单面冲切冲裁时 凸模则应进行承压能力和 失稳弯曲应力的校核 考虑冲孔凸模的直径很小 故需对最小凸模 1 45 进行强度和钢度校核 Lmax 270d 270X1 452 8 38mm 18 7mm 2 F4553 L 为凸模的允许最大工作尺寸 而设计中 凸模的工作尺寸为 8 38mm 18 7mm 所以钢度得以校核 强度校核 根据式 3 39 凸模的最小直径 d 应满足 d 4t F 4X1X1000 4553 0 88mm129 9KN 所以压力 33 得以校核 2 滑块行程 滑块行程应保证坯料能顺利地放入模具和冲压能顺利地从模具中取出 这里只是材 料的厚度 t 1mm 导料板的厚度 H 1