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电池 接触 片级进模 设计 论文

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毕 业 设 计（说明书） 中文题目 电池接触片冲压级进模设计 英文题目 theManufactureofthepunchingprogressive dieforthebatterycontactpieces 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　  学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 电池接触片级进模设计 学 生：xxx 指导老师： xxx （厦门理工学院材料科学与工程系，361024） 摘要：本工序件（电池接触片）采用多工位级进模制造，外形属于落料件，两个直径为1.9的小孔属于冲孔件，可以用冲孔工序完成。中间是锥形的浅拉深部分，用拉深工序可以完成，两个对称的切舌片用切舌工序完成，可以分解为冲裁和弯曲工序。外形的落料部分是通过把外形分割为几个部分，分别取出外形周围的材料，使得外形成形。 关键字：冲压，级进模，切舌，拉深  theManufactureofthepunchingprogressivedieforthebatterycontactpieces Writer: xxx Instructor: xxx （Xiamen university of technology，Materials Science and Engineering 361024） Abstract: The stamping part（the battery contact pieces） whose contour belongs to the blanking part, is made by multi-position progressive die. Two holes whose diameter are 1.9mm are piercing parts and can be done by piercing process. the light drawing part in the center can be done by drawing process. Two symmetrical lancing parts can be finished by lancing process which can be decomposed into blanking and bending processes. The contour of the part is done by dividing the contour into several parts and cuting the material around the piece to make the shape formed. Key words :puncing, progressive die, lancing, drawing  目录 1、绪论 1 1.1冲压概述 1 1.2 多工位级进模概述 2 1.2.1多工位级进模的使用条件 2 1.2.2多工位级进模特点 2 2、设计课题及设计目的与要求 4 2.1设计课题： 4 2.2设计任务： 5 3、产品零件的整体性工艺性分析 6 3.1零件工艺性分析： 6 3.2模具类型选择： 6 4、排样图的确定 8 4.1排样方式的确定 8 4.2步距的确定 9 4.2.1制品毛坯尺寸的确定 10 4.2.2 载体形式的确定 11 4.2.3侧刃形式的确定 12 4.2.4条料宽度公差的确定 12 5、工艺计算 13 5.1计算材料利用率 13 5.2计算冲裁力 13 5.3计算刃口尺寸 16 5.3.1冲孔(圆孔，异型孔)刃口尺寸计算：（配合加工法） 16 5.3.2拉深刃口尺寸计算(分别加工法) 19 5.3.3切舌刃口尺寸计算（配作加工法） 20 5.4 计算压力中心 21 6 、模具结构设计 23 6.1模架与导向装置 23 6.1.1模架 23 6.1.2下模座漏料孔尺寸 23 6.1.3模柄 24 6.1.4导正销 24 6.2凹模结构设计 24 6.2.1凹模刃口设计 24 6.2.2凹模（凹模镶块及凹模固定板）尺寸的确定 25 6.3凸模结构设计 25 6.3.1小的圆形凸模 26 6.3.2异形凸模 26 6.3.3普通的圆形凸模和方形凸模 26 6.3.4普通的方形凸模 26 6.4卸料装置 26 6.4.1卸料板 26 6.4.2 橡胶 28 6.5 导料、托料结构 28 6.5.1导料板 28 6.5.2托料销 29 6.6垫板 30 6.7凸模固定板 30 7、模具零件材料的选择 31 8、其他注意事项 32 8.1校核压力机装模高度 32 8.2异形凸模加工 32 9、小结 33 10、致谢 34 11、参考文献 35 I 1、绪论 1.1冲压概述 模具作为21世纪重要的生产装备和技术，它拥有很多种处理方法比如冲压，压铸，注塑，吹塑，挤出，锻压等等。其中，冷冲压是一种先进的少或者无切屑的加工的方法，冷冲压模具也是模具中一个较大的门类，它的生产效率很高，而加工成本又比较低，材料的利用率很高，产品的尺寸和形状精度比较稳定，质量容易得到保障，这些优点使得冷冲压在很多方面都得到了广泛运用，比如汽车领域（车身外壳），五金（电池接触片等等），家电（空调组件），日用品（铝制锅碗瓢盆）、通信领域（手机卡托架）等等。 冲压加工，指的是用冲压模具在冲床或压床上借助工装设备（比如压力机）对薄板金属进行一系列加工（比如弯曲，拉深，落料，冲孔等等），来得到制件要求的形状和精度。其中，板料的厚度以不超过3mm为宜，超过这个厚度的板料就不适合用冲压加工了。 冲压一般分为三种基本冲压工序（分离工序，成形工序，装配工序）的单一或者复合，通过完成这些工序，来得到制件要求的尺寸和形状。 分离工序指的是在冲压过程中沿着一定的轮廓线将工件和板料分离它包括：落料（模具沿着一定的轮廓线将产品冲裁落下，留下的则是废料）；冲孔（模具沿着封闭的轮廓线将废料冲掉，留下的是制件）；切断（模具沿着不封闭的轮廓线用切断刀或者切断凸模将带料部分剪开）；切舌（将材料局部分离而不是全部分离，在冲裁的同时被撕切下来的那部分工件同时发生弯曲，使得切舌片和工件表面呈一定角度）；切边（在拉深工序后，制件的外围轮廓有可能不平整，用切边模可以将切口切平整）；剖切（将冲制好的工序件一分为二）。 成形工序不破坏坯料，使坯料发生塑性变形来得到要求的形状尺寸精度，它包括弯曲（用弯曲模使制件弯曲成一定的角度）；拉弯（是弯曲成形的一种，得到的产品质量要比普通弯曲要好，是指在拉力和弯矩的共同作用下实现弯曲成形，）；扭弯（将工序件的一部分扭制成一定角度，而另一部分则保持不变）；拉深（有变薄拉深也有不变薄拉深，是指在拉深模的作用，平板板料发生塑性变形逐渐变成开口的回转体类零件）等等。 装配工序是用冲压的方法完成两个或两个以上的零件的组合或装配，一般情况下，装配工序使用在专门双向送料的高速冲压机器，专门模具的单冲或特殊的传递模中，在现代冲压中装配工序是有着极大的前景的[1，2]。 1.2 多工位级进模概述 冲模根据不同的功能和模具结构，可以分为单工序模，复合模和级进模。它们都是通过压力机使工件发生塑性变形或分离，来得到想要的形状和尺寸。 级进模，是指具有大于等于两个工位，在压力机一次冲压的过程中，在不同的工位上发生不同的冲压工序的模具。因为可以用级进模制造的工件各式各样，而且就算同一个工件，排样不同，级进模的设计也不同。如何设计级进模基本取决于设计者的经验和能力[2,3]。 1.2.1多工位级进模的使用条件 1）要学会调整、维修和保养模具并且还要学会刃磨的修理。 2）要选择合适的冲压设备并且要配有自动送料的装置和误差检测的装置。此外还需要急停功能，为的是在没有人的情况下保证具有一定的安全性。 3）要保证有高质量的带料和卷料以及带料的平整，并保证不会出现大的毛刺。 4）采用复合模和单工序模不能或不太方便冲制的制件，而选用级进模能够很好的被完成。 1.2.2多工位级进模特点 1）所选用的条料中有色金属占绝大多数，像青铜、黄铜和铝等等。 2）所选用的压力机的台面比较大，并且功率和刚性要足够好，还可以保证一定的精度，并且滑块要具有能长期承受比较大的侧向力，为的是一旦有故障发生时压力机要保证有可靠的急停功能。 3）送料按照“步距”进行直线并连续的送进的方式，在此过程中，为了保证冲件的精度与质量必须严格控制步距的精度。 4） 在未完成成品件之前工序件始终连接在载体和带料上，那些被冲下的部分都是没的工艺废料，而留下的部分被送到模具的下一工位继续被冲压，完成后面的工序。各工位的冲压工序虽然是互不干扰的，但是制件与带料一直连接在一起，直到最后一个工位，制件从带料上被切断分离，从凹模板的斜面上滑落下来（也有从凹模落料孔中掉下，或者制件又被顶入到带料的原位，到后面的工位再顶出）[3，4]。 5）适合大批量中小型定型产品零件的生产，冲压精度高。 6）生产率高。 7）一副模具的不同工位上，可以完成多种性质的冲压工序。冲压工序集成度和冲压设备利用率高。 8）模具综合技术含量高。 9）可以实现自动化冲压生产。 10）模具寿命长。 11) 操作安全。 12) 结构复杂，模具设计制造周期长，成本高。 13) 模具的维护与刃磨较为麻烦。 2、设计课题及设计目的与要求 2.1设计课题： 电池接触片级进模设计（零件图如图2-1） 图2-1：零件图 技术要求： 材料为青铜（bronze）， 料厚0.3mm, 生产批量：大批量 2.2设计任务： 按给出的零件要求设计出合理的模具设计和加工方案。 3、产品零件的整体性工艺性分析 3.1零件工艺性分析： 制件外形简单，靠落料和冲孔可以得到，还有一个浅拉深和两个对称的切舌片。考虑到要简化落料的凸、凹模制造，可以把外形分割为几个部分依次落料。重点难点有以下几个：1.因为把外形分割为几个部分依次落料，产生了异形孔，对于冲制异型孔的凸模的设计与固定是一个难点，考虑到加工的问题，异型孔最好设计成直通式（即凸模的横截面从固定部分到工作部分全部一致），方便线切割加工，由此凹模板也要设计成镶块式或拼块式结构；相应的模具上半部分和异形凸模相接触的几块板也要设计成镶拼结构，或者上模的几块板设计成整体式，但是异形凸模和小的圆形凸模都要加上套筒，套筒设计成台阶式，套筒与凸模之间的配合是过渡配合。2.浅拉深部分回弹的可能性很大，所以拉深部分的凹模的底部应设计成可以活动的顶料板，这样可以通过试模或仿真来确定合适的拉深高度，使回弹后的拉深件满足深度的要求。3.切舌片有切舌高度的限制，因为切舌片在弯曲的时候有可能会回弹，所以必须通过试模或仿真来得出合适的切舌高度，以便于它回弹至1.5mm的切舌高度。 该零件的材料是青铜，青铜具有良好的抗拉强度和抗剪强度，冲压性能良好，料厚为0.3mm，很薄，对于选择用多工位级进模冲压是较为合适的选择，该零件的精度没有什么要求，因此可按照IT13级精度进行计算。 综上所述，该制件适合冲压生产。 3.2模具类型选择： 方案一：采用几副单工序模先拉深，再冲孔落料，最后切舌。 优点：节省模具制造成本和设计难度； 缺点：选用几副模具很难定位，用几副模具来生产太过于浪费，生产效率低下，制件的精度也难以保证。 方案二：采用复合模具。 优点：冲出的零件的精度和平直度好，生产效率也较高； 缺点：用一副模具完成多个操作比较困难，而且模具制造困难。 方案三： 采用多工位级进模 优点：多工位级进模可以使得产品在一副模具中被冲压完成，可以同步完成冲孔，切舌，拉深，弯曲等工序，级进模一般可以设置导正销定位，定位精度可以得到保证。级进模可以设置自动送料装置，误差检验装置，托料机构，可以实现无人看管自动化生产，当发生故障时还可以急停，安全，省时，省力，节约人力成本。 缺点：模具设计制造周期长，成本较高。 综上所述：采用多工位级进模制造该制件是最合适的。 4、排样图的确定 4.1排样方式的确定 方案一：单排 优点：模具结构简单； 缺点：模具压力中心与条料压力中心不重合，模具效率较低，较浪费材料（条料）。 方案二：斜排 优点：材料利用率较高； 缺点：模具设计复杂，步距增大。 方案三：双排 优点：材料利用率高，模具设计较为简单，模具压力中心与条料压力中心重合； 缺点：模具较为庞大。 方案四：双排 与方案三相比，方案四的浅拉深部位接近条料边缘，这样拉深的时候更能做到不变薄拉深。 综上所述，采用方案四所示的排样是最合理的。 下面，给出具体的排样图，如图4-1。 图4-1：排样图 第一工位：侧刃冲切，冲制Φ5的导正销孔； 第二工位：导正销导正； 第三工位：浅拉深； 第四工位：空工位； 第五工位：冲制异形孔、导正销导正； 第六工位：切舌； 第七工位：冲制异型孔； 第八工位：冲制两个Φ1.9的小孔，同时从条料上切断。 4.2步距的确定 该落料冲孔件采用导正销和侧刃进行定位，用侧刃粗定位，定位销精定位。则步距由工件间最小搭边值和位置来确定，要确定步距和条料尺寸首先得确定在拉深前的制品毛坯尺寸。 4.2.1制品毛坯尺寸的确定 此制件的拉深部分属于锥形浅拉深，拉深高度很浅，有可能有较大的回弹，因此拉深凹模的底部要设计成顶料块结构，既可以调节拉深深度，又能保证底部的平整度。锥形零件的拉深次数取决于锥体的高度H，直径d，和斜角α。 因为相对高度; α=55.8o 属于50o~80o ,所以它属于低锥形零件，可一次拉深成形。 如图4-2：d=7.81;d1=9.71;H=1.4; 所以毛坯直径为 ； 图4-2 拉深件尺寸 其中δ为修边余量，根据表4-1选择修边余量得1.8mm.所以毛坯的直径为 所以毛坯的原始尺寸为 。 表4-1有凸缘圆筒形拉深件修边余量 凸缘直径 凸缘的相对直径dF/d 1.5以下 >1.5~ 2 >2~ 2.5 >2.5 <=25 1.8 1.6 1.4 1.2 25~50 2.5 2 1.8 1.6 50~100 3.5 3 2.5 2.2 100~150 4.3 3.6 3 2.5 150~200 5 4.2 3.5 2.7 200~250 5.5 4.6 3.8 2.8 >250 6 5 4 3 因为相对厚度,可以不使用压边圈，它与圆筒形零件的拉深相似，但要采用带底的锥形凸模，需要在工件行程终了时对工件加以整形。 根据表4-2，确定工件间搭边值为1.8mm， 所以步距等于取为20mm. 表4-2 工件间搭边值 材料厚度t 工件间搭边值 a1 圆形件圆角L>2t 矩形件边长L<=50mm 矩形件边长L>50mm 0.25以下 1.1 2.2 2.8 0.25~0.5 1.2 1.8 2.2 0.5~0.8 1 1.5 1.8 4.2.2 载体形式的确定 载体形式有单侧载体，双侧载体，中间载体等形式。 单侧载体是指有一侧的载体在中间空位就被切掉了，制件连在另一侧的载体上送往后续工位。双侧载体是直到最后一个工位，两侧的载体才被切除，制件才从带料上掉下来。它的送料稳定性是最好的，但是，相应的，也比较浪费材料，降低了材料利用率。中间载体是带料两侧的材料被切除，制件通过中间的载体连接在带料上，直到最后一个工位才被切除，中间载体在弯曲级进模设计中用的比较普遍。 该零件的形状较复杂，有拉深，切舌，落料，冲孔，对送进精度要求比较高，最终确定用双侧载体，双侧载体有足够的强度和精度，能平稳送进条料。为了使载体的强度得到保证，载体的宽度一般取搭边宽度的2~4倍。查表2得其侧面搭边为2mm，所以取载体宽度为5mm. 4.2.3侧刃形式的确定 侧刃定距是在级进模中比较常用的一种定距方法。它是在条料的一侧或两侧的边缘上，用侧刃凸模（简称侧刃）先冲去一窄边料（图中为，其中A为步距尺寸，b为条料宽度尺寸的减小部分），形成一缺口，被冲过的料宽由B变成B1()，在送料过程中，用侧刃挡块的F面来挡住缺口断面E，阻止送料，从而达到挡料定距定位作用，经分析，该带料冲压采用双侧侧刃较为合适，选取的侧刃型号如下：. 所以条料宽度的基本尺寸为（其中3mm为对称双排时，两工件间的边料距离）。 4.2.4条料宽度公差的确定 料宽主要由落料件宽度和载体宽度确定料宽为B=50.55mm,公差由表4-3可知，确定为0.4mm。 表3 条料宽度公差 条料宽度B/mm 材料厚度t/mm <1 1~2 2~3 <50 0.4 0.5 0.7 50~100 0.5 0.6 0.8 100~150 0.6 0.7 0.9 所以条料宽度为97.10-0.4 mm.步距为20mm. 5、工艺计算 5.1计算材料利用率 完成一个制件所需要的工位内冲裁件的实际面积和板料面积的百分比称之为材料利用率，它是用来衡量是否合理利用材料的技术经济指标。 8个步距内的材料利用率为 ； 式中A为8个步距内冲裁件的实际总面积，即8个工步内实际冲裁的面积（mm2）；B为条料的宽度（mm）；S为步距（mm）； 经计算得 mm2, ，所以材料的利用率为25%，一般级进模的材料利用率会偏低一些，属正常范围。 5.2计算冲裁力 (1)冲裁力计算公式：， 式中F为冲裁力，K为安全系数值选取1.3（在生产中，考虑到刃口变钝，间隙不均匀，润滑情况），L为制件周长，t为材料厚度为0.3mm，τ为抗剪强度（硬铍青铜的抗剪强度为520 Mpa），σb为抗拉强度(硬铍青铜的抗拉强度为660 Mpa) 。 根据排样图计算各工位的冲压力： 第一工位是侧刃冲切和冲制导正销孔，，； 第三工位是锥形拉深,，其中K1为修正系数，取0.5，dt为拉深底部（已变形区）直径大小。 ； 第五工位为冲制异型孔，， ； 第六工位为切舌，可以分为冲裁部分和弯曲部分，冲裁部分周长L=3，所以冲裁部分的冲裁力为； 弯曲部分的冲裁力用自由弯曲的公式； 其中F为自由弯曲力，b为弯曲件宽度，r为弯曲件内弯曲半径，k为系数，一般取1~1.3. 所以，所以第六工位的冲裁力为。 第七工位为冲制异型孔，， 所以， 第八工位为冲制两个圆形小孔，将产品从带料上切下，,所以， 所以总冲压力为。 (2)卸料力:如表5-1， ,则。 表5-1 卸料力系数Kx 板料厚度/mm 冲模种类 单凸模冲孔或冲裁 连续模（冲孔及冲裁） 多凸模冲孔 <1 0.02~0.06 0.06~0.08 0.10~0.12 1~5 0.06~0.08 0.10~0.12 0.12~0.15 >5 0.08~0.10 0.12~0.15 0.15~0.29 (3)推件力：当板料与制件（或废料）发生分离时，制件（或废料）要恢复到原始形状，即产生回弹。其中，制件是向上顶出，而废料是向下推出，通过漏料孔漏到装废料的器皿里面。本设计论文中，第三工位的浅拉深和第六工位的切舌，这两个工位的制件都会产生较大的回弹。托料销在模具完成一次冲裁后，要顶起板料，以便于自动送料装置把带料连同制件一块送到下一工位。这时候，浅拉深件和切舌片就容易卡在凹模里面，尤其是切舌片，容易发生取件困难（拉深件加切舌片一共四个制件）。而其他工位的废料则被向下推出漏到废料器皿里（一共十个废料）所以推件力,其中Kd为推件力系数，如表5-2，取。 表5-2 推件力系数Kd 方向 kd 向下推出 0.05~0.10 向上顶出 0.07~0.14 n为同时卡在凹模内的制件或废料，则 ； ，则压力机公称压力P0为由上式得压力机公称压力为: 。 因此可选压力机SH-35(开式超高速超精密压力机),其参数如下表5-3所示： 表5-3 SH-35开式超高速精密压力机 参数/单位 数值 公称力/KN 350 公称力行程/mm 1.2 滑块行程/mm 10 行程次数/ min-1 150~800 最大装模高度/mm 270 装模高度调节量/mm 40 滑块底面尺寸 前后/mm 250 左右/mm 350 工作台板尺寸 前后/mm 380 左右/mm 600 外形尺寸 前后/mm 1200 左右/mm 900 高度/mm 2100 垫板厚度/mm 100 主电机功率/KW 7.5 5.3计算刃口尺寸 5.3.1冲孔(圆孔，异型孔)刃口尺寸计算：（配合加工法） 如下图图5-1~5-6所示其中外侧蓝色的线表示实际冲裁刃口，内侧绿色的线表示磨损后的冲裁刃口。 图5-1第一工位：冲切侧刃 图5-2第一工位：冲导正孔 图5-3第五工位：冲异形孔 图5-4第七工位：冲异型孔 图5-5 第八工位：切除 图5-6第八工位：冲圆形小孔 如上图5-1~5-6所示，分别是第1、5、7、8冲孔（圆形孔或异形孔）工位的凸模，孔的冲裁以凸模为基准设计，按凸模磨损后尺寸的不同变化分类，尺寸可分为3类，A类尺寸磨损后尺寸变小，B类尺寸磨损后尺寸变大，C类尺寸磨损后尺寸不变。对尺寸按IT13级精度标注，则A1=20.2+0.33 0；A2=10+0.22 0；A3=2+0.14 0;A4=2.5+0.14 0;A5=2+0.14 0;A6=5+0.0.18 0;A7=5+0.18 0;A8=7+0.22 0;A9=3+0.14 0;A10=21.4+0.33 0;A11=3+0.14 0;A12=16.6+0.27 0;A13=33.2+0.39 0;A14=35.2+0.39 0;A15=5+0.18 0;A16=7.8+0.22 0;A17=15.5+0.27 0;A18=20+0.27 0;A19=13+0.27 0;A20=5+0.18 0; A21=1.9+0.14 0;B1=15.20-0.27;B2=20-0.14; B3=4.50-0.18 ;c1=0.50.07. (1)凸模的计算 ① 对A类尺寸 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ② 对B类尺寸 ； ； ； ③ 对C类尺寸 ； (2)凹模的计算 凹模的尺寸按凸模尺寸配置，保证双面间隙,其中K为系数，软钢及有色金属的K为0.06，所以,即保证双面间隙为0.018mm. 5.3.2拉深刃口尺寸计算(分别加工法) 在选取拉深模具工作部分刃口尺寸时，通常都是认为：拉深件口部（指的是d2）的外径尺寸接近于相应的凹模工作部分尺寸，而拉伸件底部(指的是d1)的内径则接近于相应的凸模工作部分的尺寸。如图5-7。 图5-7 拉深工位刃口尺寸设计 底部尺寸尺寸应以凸模尺寸为基准，尺寸靠凸模来保证。所以 ； 相应的凹模尺寸为： ； 因为凹模底部是中空的，底部直径靠底料板来实现，所以该尺寸为顶料板的尺寸。 口部尺寸这个尺寸应以凹模尺寸为基准，尺寸靠凹模来保证。所以 ； 相应的凸模尺寸为:； R2=0.6mm这个尺寸由凹模保证，r1=0.3mm这个尺寸由凸模保证。 所以凹模的尺寸为：口部直径为，底部直径为为mm（即顶料板的直径尺寸）,口部圆角半径为0.6mm. 凸模的尺寸为：口部直径为mm,底部尺寸直径为，底部圆角半径为0.3mm 5.3.3切舌刃口尺寸计算（配作加工法） 切舌工位是落料和弯曲的组合，在凸模刃口接触到条料的时候，条料被部分撕切下来，与此同时，条料在凸模的作用下向凹模内折弯。因此切舌工位的刃口尺寸以凹模为基准。如图5-8：其中内侧的轮廓线为凹模刃口曲线，外侧的线为磨损后的曲线。 图5-8 切舌工位刃口尺寸设计 （1） 凹模刃口尺寸计算：尺寸5mm为,尺寸9.28为 所以； ； （2）凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配置，满足双面间隙0.018mm. 5.4 计算压力中心 冲模的压力中心，就是冲裁力合力的作用点，求压力中心有解析法和图解法，图解法并不简便，而且还有一定的误差。所以一般是用解析法，求解步骤是先在任意位置处做坐标轴x和y，然后计算凸模的冲裁轮廓周长L1,L2…Ln,以及压力中心的坐标位置x1,x2…xn和y1,y2…yn。根据合力对坐标轴线的力矩，等于各分力矩之和，得到压力中心的位置为： ； 也可以使用CAD计算压力中心，步骤如下： 点击菜单栏中的绘图->面域，把排样图全选，按enter键，这时候整个排样图全部变成多义线。Cad会把整个排样图识别成一个整体。然后点击工具->查询->面域/质量特性（M）把整个排样图全选，按enter键，跳出如图5-9所示页面。 图5-9 用CAD计算压力中心 显示质心（压力中心）位置为（1688.8127,1272.9066）要找到这个坐标在图中的位置，可通过构造一个圆的方式，找到这个点坐标，如图5-10所示。 图5-10 通过命令c查找一个点 结果表明质心在接近第七工位的中心。 所以，模柄应该设在第七工位的中心，以便于与压力中心重合。 6 、模具结构设计 6.1模架与导向装置 6.1.1模架 模架是模具的主体结构，一副完整的模具，模架是必不可少的。冷冲压模架是由上模座、下模座、导柱、导套等组成，模架的全部零件常常通过内六角螺钉和圆柱销固定在它的上面，并承受冲压过程中的全部的载荷。经分析，决定选用四导柱钢模架。该模架导向精度高，刚性好，寿命长。 模架的导向采用滚动导向，上下模座间除了导柱、导套外，还在导柱导套外面加了一层滚珠，和安装滚珠的保持圈。滚动导向是通过钢球在导柱导套间有0.01~0.02mm的过盈量，在冲压力的作用下上模沿导柱做纯滚动运动。 根据排样图选定模架为： 滚动导向模架 四导柱 mm0I级 GB/T2852.3-1990.其中mm为凹模周界。 由此得上模座尺寸为： mm，材料为45号钢。 下模座尺寸为：mm，材料为45号钢。 导柱采用直通滚动导柱，全长只有一个尺寸d=32mm按基轴制加工到一定公差范围内，与模座孔的配合为R7/h6,为了便于装配，固定端有的引入部分。导柱顶端有一螺孔，用于滚动导向装挡圈螺钉用。导柱材料为GCr15,热处理：62~66HRC。 导套和导柱作为模架上一对导向副，总是配合使用，加工时也是研合配套在一起，选用配套的滚动导套。导套材料为GCr15,热处理：62~66HRC。 6.1.2下模座漏料孔尺寸 冲裁废料直接通过压力机台面的孔漏下，其下模座的漏料孔尺寸为： 垫板，下模座，压力机台面依次比上面一块模板的漏料孔尺寸大单边0.5mm.第三工位的锥形浅拉深和第六工位的切舌对应的下模部分不需要设计漏料孔（因为浅拉深和切舌不属于分离工序，没有废料落下），如图6-1所示。 图6-1 下模座漏料孔设计 凹模基板和凹模镶块上的托料销孔径设计详见后面的托料销设计。 6.1.3模柄 采用压入式模柄，与上模座成H7/m6配合，此结构能较好的保证模柄垂直度要求，长期使用后模柄稳定可靠，不会松动，为防止转动可安装防转螺钉。模柄采用45号钢制造。 6.1.4导正销 导正销选择B型导正销 mm JB/T 7647.2-2008，采用台肩式通过凸模固定板固定。导正销装在第二、第四工位，在冲压前预先插入已冲好的孔中，使孔与外缘的相对位置对准，然后冲压，消除了送料和导向所造成的误差，起到精确定位的作用。 6.2凹模结构设计 因为有很多异形凸模的存在，凹模结构决定采用凹模板加凹模镶块的形式，将凹模的易损部分和非易损部分分开，若采用整体式凹模，则异形凹模孔若有一处损坏，则整块凹模板都要报废。而采用镶块结构，则只需更换损坏处的镶块即可。在结构上更容易实现，而且也更经济。可以镶块（易损件）采用硬度更高的材料，如Cr12,热处理后硬度可达到60~64HRC,而凹模板（非易损件）可以采用普通材料，如采用CrWMn制造，凹模板和镶块之间用螺钉和销钉固定。 6.2.1凹模刃口设计 第一工位的侧刃凹模，冲导正孔凹模，第五工位的异形孔凹模，第七工位的异形凹模，第八工位的切断凹模，冲孔凹模的刃口形式均采用柱孔口的筒形凹模，如图所示：这时可以在凹模背面预先铣削出比异形凹模孔工作部分最外围尺寸稍大0.5mm的矩形槽，然后再加工出柱形孔口，以提高加工效率。而第八工位的圆形小孔和方形孔的凹模刃口设计，就是在凹模背面预先铣削出比工作部分尺寸稍大的孔（形状与工作部分形状一致），然后再加工出柱形孔。如图6-2所示， 图6-2 柱形口的筒形刃口 柱形部分的高度h与板料厚度有关，当板料厚度小于0.5mm时，h为3~5mm,取3mm. 第三工位的拉深凹模和第六工位的切舌的刃口形式采用柱形孔口。 6.2.2凹模（凹模镶块及凹模固定板）尺寸的确定 凹模块的厚度可以按冲裁力的大小进行估算，其经验公式为，式中，H为凹模厚度，P为冲裁力为194751N，K1为冲裁轮廓长度修正系数取1，K2为凹模材料修正系数取1，所以， 取27mm。即凹模镶件和凹模固定板的厚度均为27mm. 凹模镶块采用矩形块，根部带台肩，通过台肩和凹模固定板固定在一起。 由排样图和凹模镶块的尺寸选定凹模板周界为,所以凹模板的尺寸为mm。凹模镶块的具体设计见图纸。 6.3凸模结构设计 本设计实例中，有小的圆形凸模（Φ1.9mm），有异形凸模，还有普通的圆凸模和普通的方形凸模。 6.3.1小的圆形凸模 设计成直通式，外加圆形台肩套筒（套筒可以尺寸做大一些，把两根小凸模都安装进去），凸模与套筒采用过渡配合，套筒顶部有台肩，靠凸模固定板固定。 6.3.2异形凸模 也设计成直通式，外加套筒，凸模与套筒采用过渡配合，套筒顶部有台肩 靠固定板固定。 6.3.3普通的圆形凸模和方形凸模 冲制Φ5导正孔的圆形凸模采用直通式凸模，外加套筒。 6.3.4普通的方形凸模 第八工位的切断凸模是的方形凸模，台肩固定式，如图6-4： 图6-4 方形凸模 6.4卸料装置 6.4.1卸料板 采用弹压卸料装置，卸料板做成整体式，通过卸料螺钉把卸料板和橡胶等吊装在模架上。模具为闭合状态时，橡胶被压缩，当上模开启时，包在凸模上的带料在橡胶回弹力的作用下推动卸料板从而卸下板料。因此自由状态下的弹压卸料板总是高出凸模底面一小段距离。这样开始冲压时就可以先压住料，再冲压，冲压结束后，料再被卸下。 卸料板采用CrWMn钢制造，淬火硬度40~45HRC，卸料板轮廓尺寸与凹模轮廓尺寸相同，卸料板的厚度一般为20~25mm,取卸料板的厚度为20mm. 因为导料板装在凹模上平面，所以卸料板应设计成如下图6-5所示结构，即带台肩。台肩的高度h为，其中，h为台肩高度（mm）,H1为导料板厚度，H2为模具下行最大深度（取1.5mm）t为板料厚度(为0.3mm)。所以，卸料板台肩高度为： mm,取7mm. 图6-5 卸料板结构 因为条料宽度为97.1mm，导板之间距离为97.5mm,导料板凸台宽度取为2mm,所以卸料板的台肩宽度为。 弹压卸料板的所有形孔的设计工艺基准线应取与凹模相对应形孔基准线完全一致，这样才能做到卸料板各工作孔与凹模各工作孔保持同心。 弹压卸料板各工作形孔与对应凸模的配合间隙一般取凸、凹模实际双面间隙的.在这里取0.2mm.如图6-6所示。 图6-6 凸模和卸料板间隙 6.4.2 橡胶 （1）确定橡胶的自由高度，，H工是卸料板或推料块等的工作行程与模具修模量或调整量（4~6mm）之和再加一。即 ，由以上两个公式，取，取50mm。 （2）确定橡胶的横截面积 （Fx为卸料力） 查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.5MPa，所以 （3）确定橡胶的平面尺寸 根据零件的形状特点，橡胶垫的外形应为矩形，板上开有各种形孔以避让凸模。结合零件的具体尺寸，选择矩形凸模，将橡胶分割成三块装入模具中，每块长为80mm，则宽为 ，取60mm。 （4）校核橡胶的自由高度 将橡胶垫分割成三块装入模具中，即三块尺寸都是其最大外形尺寸为80mm，所以 橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.8550 mm =42.5mm。（因为橡胶的预压量为）取43mm。 6.5 导料、托料结构 6.5.1导料板 导料采用导料板，一般装在凹模上平面的两侧，其导向面和凹模中心线相平行。基本形式为平行的两块长条板，长度一般大于凹模板，大出的部分底下有承料板，引导条料沿着它送进，采用带台式导料板，这样当完成一个工位的冲压时，抬料销举起带料，由于导料板凸台的阻挡，条料不会被顶出而脱离导料板。抬料销举起条料的高度，取决于拉深件的深度和切舌片的高度，而且要稍微低于导料板的凸台，留出一定间隙。导料板的厚度视料厚而定，一般取4~10mm.这里取4mm。导料板间的距离应等于条料的最大宽度加上一间隙值（一般小于0.5mm），这里取0.4mm，所以导料板的宽度为，如图6-7为导料板的一般形式。 图6-7 导料板的结构形式 在导料板上应加工出通孔，以便于使侧刃凸模通过导料板进入凹模从而冲出侧刃，而且通孔里面还要放置一个淬硬的侧刃挡块镶块，并用螺钉把挡块锁在导料板上。 6.5.2托料销 级进模设计中常用托料销（也叫托料杆、浮顶杆）来抬起条料，使条料送进托料销既可以和导正销配套使用，也可以单独使用。这里用的是套式托料销。托料销的数量是成对的。托料杆在自由状态下，是高出凹模平面的，冲压的时候，导正销通过条料上的孔导入套式托料销的孔内，将条料的位置导正。托料销的弹簧被压缩，模具开启时，托料销在弹力的作用下向上顶起条料1.5~2mm，从而实现送料（自动送料装置把被顶起的条料往前送）。多个托料销在同一副级进模中应做到顶出高度一致，顶出力大小要均匀。套式托料销与凹模的配合选用H7/h6,其内孔与导正销的配合间隙不可太大。 6.6垫板 垫板采用整体式设计，垫板的厚度一般取6~10mm，这里两块垫板厚度全部取6mm.其外形尺寸常与固定相同。采用CrWMn制造，热处理硬度为55~60HRC。 6.7凸模固定板 固定板采用整体式设计，因为凸模外面都有套筒，所以固定板与凸模的配合面都是很简单的形状，容易制造，也不容易损坏。凸模固定板厚度常取凹模厚度的0.6~0.8倍，即，所以取固定板厚度为18mm,固定板采用CrWMn制造，热处理硬度为55~60HRC。 7、模具零件材料的选择 1）.上下模座：采用45号钢制造； 2）.模柄：采用45号钢制造； 3）.导柱、导套：采用GCr15制造,热处理硬度达62~66HRC； 4）.凸模:采用日系SKH51钢制造，热处理硬度达58~62HRC； 5）.凸模固定板：采用CrWMn制造，热处理硬度为55~60HRC； 6）.凸模套筒:采用45号钢制造； 7）.导料板：采用45号钢制造。 8）.侧刃凸模：采用日系SKH51钢制造，热处理硬度达58~62HRC。 9）.侧刃挡块：采用GCr15制造,热处理硬度达62~66HRC；。 10）.卸料板：采用CrWMn制造，热处理硬度为55~60HRC； 11）.垫板：采用CrWMn制造，热处理硬度为55~60HRC； 12）.凹模镶件：采用Cr12制造，热处理硬度为60~64HRC； 13）.凹模板：采用CrWMn制造，热处理硬度为55~60HRC； 14）.导正销：采用Cr12，热处理后硬度达60~64HRC； 15）.托料销：采用T10A制造，热处理后硬度达53~58HRC。 16）.内六角螺钉：SCM435，淬火硬度达39~43HRC； 17）.销钉：采用GCr15钢制造，淬火硬度大于58HRC。 8、其他注意事项 8.1校核压力机装模高度 根据之前选的压力机可知，最大装模高度为270mm，装模高度调节量为40mm,即装模高度为230~270mm mm,而模具的闭合高度为H，为各个模板的高度之和。上模座50mm，凸模垫板6mm,凸模固定板18mm,橡胶43mm,卸料板20mm,凹模板27mm,凹模垫板6mm,下模座60mm,所以H=230mm，属于230~270mm,所以选用的压力机合适。 8.2异形凸模加工 异形凸模一般采用线切割加工，线切割的正极接着工件，负极接着切割线（一般是黄铜之类的金属线，直径为0.12~0.2mm）,利用切割线的放电来对工件进行切割加工。线切割的精度可以控制在0.01mm，而且加工过程中，工件表面不断的被冷却（专用线切割液）。使用线切割来加工的工件必须是直通式的，对于热处理的淬硬工件，则应该对它进行热处理硬度达到要求了以后再拿去加工。 9、小结 本次毕业设计是为五号电池接触片（正极片）设计多工位冲压级进模。前期主要是查阅资料，了解多工位级进模如何排样，如何设计凸模，如何安排工序。用多工位级进模生产的制件多半比较小巧，精度较高。多工位级进模一般不直接对外形进行落料，而是通过把外形轮廓分割成几小块，通过冲孔工序切除制件周围的材料来得到外形。因此，级进模中出现比较多的异形凸模和小凸模。他们的设计以及固定是级进模设计的一大难点。考虑到异形凸模依靠线切割比较好加工，所以异形凸模设计成直通式。复杂的异形凸模通常还会给它配套一个保护套，以方便为其固定和导向的模板的制造。同样的，小凸模也要加保护套，这样可以增加凸模强度，防止折断。至于异形凸模的固定，横截面尺寸大的异形凸模可以直接通过螺钉锁在固定板上，小截面不方便通过螺钉固定的，则可以通过物理粘结法来固定，如在凸模和凸模固定板间加环氧树脂。而矩形凸模和圆凸模的固定方法，则多半是通过在其根部生出台肩，依靠固定板固定。 此外，多工位级进模一般采用弹压卸料装置。在冲压之前弹簧或橡胶处于预压状态压紧条料，防止在冲压过程中条料发生移动。有利于提高冲压精度。 位于第三工位的浅锥形拉深也是本次设计的难点之一。因为拉深高度很低，因此可以一次拉深成形。在设计中把凸模底部挖空，以顶料板来使得拉深成形。既有利于提高拉深件的质量，也有利于通过试模调整冲压深度，使拉伸件质量合格。 本次设计还运用了镶块的设计方法。把凹模部分设计成凹模板加凹模镶块的结构形式。这样，把凹模易损件和非易损件分开，当镶块中某个结构磨损厉害时，只需要更换对应的镶块即可，无需把整块凹模板报废，节省了材料。 10、致谢 这次设计不同于以往一个小组共同做一副模具的课程设计，全程都是自己一个人完成。从刚开始时对级进模知之甚少，到现在闭上眼睛都能想象出模具结构，其中的进步是巨大的。这里我要特别感谢我的指导老师施钢老师。正是老师不厌其烦的步步引导我，我才慢慢揭开级进模的神秘面纱。有时候一个星期去找老师三次，还都是中午的时间，想想特别过意不去。之前虽然有参与多次

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