电极片冲孔落料弯曲连续模设计

摘要本次设计是在冲压模具设计过程中结合生产实际，首先研究冲压成形的基本理论,然后运用基本理论对该制件的基本工序的特点、性质、规律进行了分析、研究和探讨。以冲孔、落料、弯曲工序为重点确定冲压工艺方案, 在工艺分析的基础上提出几种可行的工艺方案，用技术经济分析方法确定了最佳工艺方案，进行了工序的组合。在制件的整体结构的设计中，还要进行模具中各个零件的设计及选择和某些零件相关尺寸的计算及校核，如确定凹模尺寸、凸模尺寸，确定凸、凹模的结构形式，并对其进行强度校核。然后是模具的零件设计，主要是导柱、导套的设计选择，卸料板的选择及其厚度的确定，固定板的尺寸确定。确定模具上下模座的形式及其厚度。在设计本模具的过程中我对模架的强度，需加的垫板，弹簧的力与卸料力的比较都进行了相应的计算选择和校核。另外在生产条件下进行了验证，保证了该工艺的可行性，为缩短产品生产周期、节省原材料及大批量生产创造了条件。AbstractThe stamping design is combined with producing reality ,I resesrched the process with the fundamental theory first,then studied working procedure with priority while ascertaining the stamping scheme on the industrial analysis basis, used technical analysis method to ascertain the best scheme, carried out the combination with working procedure. After that, I selected the pulling deep forming , designed entire structure. And then the mould part design, including guide pin.I ascertained the material board and their thickness, the dead plate dimension , the person fixes about unnatural thickness , model seat form and their thickness. In this process I studied the intensity of the mould designing capital to the model , the need of adding backing board, how to choose spring force and proofread with removing the calculation, expected that the force comparison has all carried out with more advantages.I have carried out verification under producing condition , ensured the handicraft feasibilitys turn to shorten the production cycle , to make full use of raw material .第一章 引言1.1 多工位级进模的含义冲模按其功能和模具结构，有单工序模、复合模和级进模之别。它们都是借助压力机，将被冲的材料放入凸、凹模之间，在压力机的作用下使材料产生变形或分离，完成冲压工作。 单工序模 指在压力机的次行程中，完成一道冲压工序的冲模。 复合模 指模具只有一个工位，并在压力机的一次行程中，完成两个或两个以上的冲压工序的冲模。 级进模 又称跳步模，连续模和多工位级进模，指模具上沿被冲原材料的直线送进方向，具有至少两个或两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的冲模。常见的冲压工序有冲孔（圆孔和异形孔、窄缝、窄槽等）、压弯（一次压弯和多次压弯）、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。级进模在过去，因技术水平的限制（主要是制造高精度困难），工位数相对较少，35 个常见，10 个工位的就算多了，10 个工位以上的就很少见了，所以多工位这个词过去很少听到。近年来由于对冲压自动化、高精度、长寿命提出了更高要求，模具设计与制造高新技术的应用与进步，工位数已不再是限制模具设计与制造的关键，从目前了解到的情况，工位间步距精度可控制在之内，工位数已达几十个，多的已有 70多个。冲压次数也大大提高，由3m原来的每分钟冲几十次，提高到每分钟冲几百次，对于纯冲裁高达 1500次/min（带弯曲的加工 500600 次/min），级进模的重量也由过去的几十公斤增加到几百公斤，直至上吨。冲压方式由早期的手工送料、手工低速操作，发展到如今的自动、高速、安全生产。调整好后的模具在有自动检测的情况下实现无人操作。模具的总寿命由于新材料的应用和加工精度的提高，也不是早先的几十万次，而是几千万次、上亿冲次。当然级进模的价格和其他模具相比要高一些，但在冲件总成本中，模具费用所占的比例还是很少。由此可见，多工位级进模是当代冲压模具中生产效率最高、最适合大量生产应用，已越来越多地被广大用户认识并使用的一种高效、高速、高质、长寿的实用模具。多工位级进模的应用，反映在模具结构设计方面，它代表了对材料冲压工艺和变形规律的全面认识，以及对该方面实践经验综合应用的水平高低。反映在模具制造方面，集中体现了当代最先进的精密模具加工技术的发展与实践。例如精密电火花切割、精密成形磨、坐标磨、光学曲线磨等工艺的成熟应用。因此，多工位级进模的广泛应用，展示了现代冲压模具水平的一个重要标志。近几年来，随着模具技术的迅速发展，模具设计制造已成为一个行业越来越引起人们的重视。为此，金属板料冷冲压是一种在工业中应用广泛的加工方法。随着市场竞争日趋加剧，产品质量不断提高，对生产的安全性、操作的方便性等要求也日益提高。模具作为冲压生产的基本要素，其设计制造技术受到普遍重视，模具工业被认为是国民经济的基础工业，国际模具协会认为：模具是进入富裕社会的原动力。级进模作为现代冲压生产的先进模具，能够在一副模具内完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形以及装配等复杂工序，具有生产效率高、操作安全可靠、可以加工复杂零件等特点而受到普遍重视，应用也日益广泛。1.2 多工位级进模的特点就其冲压而言，多工位级进模和其他冲模相比，其主要特点如下。所使用的材料主要是黑色或有色金属，材料的形状多为具有一定宽度的长条料、带料或卷料。因为它是在连续的几乎不间断的情况下进行冲压工作，所以要求使用的条料应越长越好。为了能保证制件在尺寸和形状误差方面有较好的一致性，要求材料有较高的厚度精度和较为均匀的力学性能。尤其对于有压弯和成形的制件，如果材料厚度误差大，材料的软硬状态从料头至料尾，边缘和中间都不均匀，相对轧制方向的各向异性较大，则弯曲后角度误差、弯曲边长度误差等都会很大。料宽根据制件的排样决定，太宽了，影响送料通畅；宽度太小，影响定位。所用的压力机刚度要足够，精度好，而且滑块要能长期承受较大的侧向力。一旦发生故障，压力机有急停功能。压力机的行程相对较小（因冲压过程中模具的导柱导套一般不能脱开），最适宜使用可调行程的压力机，在模具工位相对较少、冲压力较小和冲压次数较低的情况下，开式压力机用得较多；而在模具工位数较多、冲压力较大和冲次较高的情况下，使用闭式压力机比较合适。一般都配有自动送料器，对于厚料，还要有相应的开卷、较平机。送料方式为按“步距”间歇或直线连续送给。多工位级进模“步距”精度的控制是由压力机上的送料装置和模具上的用于定位的导向装置等共同精度定位得到保证的。模具的“步距”精度可以控制在小于 。“步距”等于5m前后两工位间距，在同一副模具，要求这个距离加工成绝对一致。冲压的全过程在未完成成品件前的毛坯件始终不离开（区别于多工位传递模）条料和载体。在级进模中，所有工位上的冲裁，那些被冲掉的部分都是无用的工艺或设计废料，而留下的部分被送到模具的下一工位上继续被冲压，完成后面的工序。各工位上的冲压工序虽独立进行，但制件与条料始终连接在一起，直到最后那个工位需要落料时，合格制件才被分离条料冲落下来（一般由凹模落料孔中下落，也有冲落后的制件又被顶入到条料的原位，在后面的工位再顶出。适合大批量中小型定型产品零件的生产，冲压精度高，相当于IT10IT13。尺寸一致性好，冲件均具有很好的互换性。生产率高。在一副模具的不同的工位上，可以完成多种性质的冲压工序。例如冲孔、冲窄槽、落料、压弯、压包、压筋、翻边、翻孔、镦压、拉深、切边、叠压、压铆、攻螺纹、锁紧等。所以多工位级进模是集各种冲压于一体，功能最多的高效模具，它只需用一台压力机，而单工序模则需用多副模具、多台压力机完成同类的加工。模具综合技术含量高。可以实现自动化生产。模具制造周期长、成本高。工作零件采用超硬材料制造，模具寿命长。级进模的缺点是结构复杂，制造精度高，周期长，成本高。因为级进冲模是将工件的内、外形逐次冲出的，每次冲压都有定位误差，较难稳定保持工件内、外形相对位置的一次性。但精度高的零件，并非全部轮廓的所有内、外形相对位置要求都高，可以在冲内形的同一工位上，把相对位置要求高的这部分轮廓同时冲出，从而保证零件的精度要求。1.3 多工位级进模的分类级进模的分类与名称因前提不同而不同，大致有如下几种。1.3.1 按冲压的特点分类如以冲裁为主的有冲孔落料级进模；以弯曲为主的冲废料压弯切断级进模；以拉深为主的多工位连续拉深模和冲窄缝拉深多次拉深整形落料级进模；以成形为主的冲孔翻边压包落料级进模等。1.3.2 按被冲压的制件名称分类28L 集成电路引线框级进模、传真机左右支架级进模、动簧片多工位级进模、端子接片多工位级进模等。（1） 按工位数制件名称分类32 工位电刷支架精密级进模、25 工位簧片级进模、如上位刷片级进模等。（2） 按被冲压的制件名称模具工作零件所采用特殊材料分类电池极板硬质合金级进模、极片钢结合金级进模、定转子铁心自动叠装硬质合金级进模等。（3） 按模具使用特征分类带自动挡料销级进模、带定长切断装置的级进模、自动送料冲分段冲切级进模等。（4） 按级进模排样的方式不同分类可分为封闭形孔连续式级进模和分段切片除多段式级进模。（5） 按模具的结构分类 分为独立式级进模和分段组装式级进模。1.4 多工位级进模的应用如前所述，多工位级进模有许多特点与功能，但它的结构比较复杂，加工制造比一般模具要求高，而且使用条件也并非太简单。因此，对它的应用要从技术和经济方面慎重考虑。1.4.1 多工位级进模的使用条件必须有一副合格的多工位级进模 所谓合格，应该是具有一定精度、一定功能并能实现稳定、连续、正常生产。必须有会调整、维修、保养、刃磨修理的技术能力。多工位级进模的刃磨与一般磨具不同，它不是简单的将某个凸模或凹模磨去多少就完事。对于那些有弯曲、拉深成形的多工位级进模，在刃磨凸、凹模刃口时，还要相应修正其他部分的相对高度，使刃磨或修理后的各凸、凹模之间仍保持原设计应有的原始差量。对于这种刃磨和修理，必须要求修理人员，具有较高的专业理论和实践技能。必须拥有能满足多工位级进模连续冲压生产要求的冲压设备 这种冲压设备与普通压力机相比，要求精度、刚度更好一些，功率、冲次、台面尺寸更大一些，制动系统可靠稳定。还应具备行程可调（一般都使用行程可调的偏心压力机）等功能，便于级进模的调试。必须有稳定的高质量的适合多工位级进模生产的冲压用料 用多工位级进模冲压生产，属于高效率大生产，所以对冲压用料是比较严的。冲压过程中，不会因为料有质量问题而影响生产。制件应具备适合多工位级进模冲制的条件a 制件的产量比较大，一般不少于 5万件。b 制件的精度适中，一般大于 IT10级，近几年随着模具加工技术的进步，多工位级进模的制造精度有了提高，从而使制件精度也提高，有的达 IT8级以内。c 用单工序模不经济，用复合模又难以冲压加工的情况下，只能用多工位级进模。d 用单工序模不便定位和冲压加工，只能用多工位级进模生产的某些小而复杂的微型或超小型件。1.4.2 多工位级进模的应用制件应该是定型产品，而且需要量确实比较大。不适合采用单工序模冲制。不适合采用复合模冲制。冲压用的材料长短、厚薄比较适宜。制件的形状与尺寸大小适当。模具的总尺寸和冲压力适用于生产车间现有的压力机大小，必须和压力机相关参数匹配。1.5 级进模的发展状况 级进模设计往往包含多种机构，甚至需要几个方向的运动由数百个零件装配在一起，其模具的体积有限，所以考虑必须全面、细致。多工位级进模设计流程可以分为四个阶段，即工艺分析、设置排样、结构设计、结构计算、零件选用。工艺设计就是对产品零件所包括的成形工序进行分析，以确定产品零件的加工工艺方案。工艺设计前应充分了解产品零件的要求及实际的生产条件。排样与概要设计以工艺设计可行为提前，具体确定级进模加工产品零件时的工序方案和模具的基本结构形式，初步给出模具的估价和制造周期，确定是否继续开展模具详细的设计和制造。结构设计及计算和零件设计就是为级进模正式投入生产而具体地开展的设计，在这一阶段部分模具零件的加工也将同期展开。结构与零件设计的主要结果是模具装配图需加工的模具零件的工程图。在模具概要设计完成后，设计部门继续设计，生产开始备料、联系外协加工和外购件订货等。随着模具零件设计的进行，加工逐步开展，待零件加工完成时，外购件和外协件也到齐，即可开始模具的装配。随着计算机技术的发展，CAD/CAM 和 NC加工技术等为模具设计制造提供了全新的手段，以往需要设计人员完成的计算、制图和编程等工作，可以由计算机完成，从而提高了设计效率和质量。由此，不仅促进了模具设计手段、方法的变化，而且设计结果的表达方式等也在发生着变化。采用 CAD/CAM技术，不仅可使生产准备时间缩短，产品更新换代加快，产品在市场地竞争力增强，而且计算机地高速运算和绘图机的自动化大大节省了劳动力，节省了原材料；提高了模具设计质量，减轻了设计人员地繁重劳动。随着科学技术地不断进步和工业地迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断地涌现，促进了冲压技术地革新与发展。目前国内外相继涌现了精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高质量地有效方法，它扩大了冲压加工的范围，目前精密冲件地厚度可达 25mm，精度可达IT6-IT7；用液体、橡胶，聚氨酯等作柔性凸模或凹模来代替刚性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工地材料和复杂形状地零件，在特定地生产条件下具有明显的经济效果；采用精爆炸等高能高效成形方法对于加工各种尺寸大、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高地板料零件，具有很重要地实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑性成形，可以一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型钣料零件具有突出地优越性。1.6 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达 25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以 CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具 CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50 个工位以上的级进模进距精度可达到 2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达 2 5微米，进距精度 23微米，总寿命达 1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达 10微米，最好的表面粗糙度 Ra1 微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高 3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的 EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM 集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到 300mm /min,加工精度可达1.5 微米，表面粗糙度达2Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用 RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造 SSM和熔融挤压成形 MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以 CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3)冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达 97%；公称压力为 250KN的高速压力机的滑块行程次数已达 2000次/min 以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用 CNC控制，只需 5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的 CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的 410 倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC 万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS 系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现 24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达 70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在 40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。 1.6.1 步距与定距方式步距的基本尺寸就是两相邻的工位中心距离 级进模任何两相邻的中心距离必须相等。对于简单的单排列的排样，步距等于冲件的外轮廓尺寸与搭边余量之和。搭边值的大小可参照冲裁排样的搭边数值。定距的方式有以下几种：挡料销定距 挡料销定距多使用于手工送料的简单级进模，利用工件落料后的废料孔于凹模上的定位钉实现的定位。一次冲压后，用手将条料上冲裁的废料孔顶在挡料销上定位，再进行下一次冲压，这种定位常用于冲床的单次工作。不适于连续工作。以上的定距是粗定距，模具上必须设有导正销将料导正，实现精确定位。挡料销的形状可结合废料型孔的形状设计称圆形、扇形、钩形等。侧刃定距 侧人定距在级进模中是常用的定距形式，适用于 0.1-1.5 mm厚的板料。太薄的板料用挡块定位时因板料易产生变形而影响定位精度；太厚的料则不适用于侧刃冲切。自动送料器定距 自动送料器有定型产品可供选择，它配合冲床的冲压动作，使条料能按时、定量地送进高速冲床。自动冲压必须采用自动送料器送料。1.6.2 排样图设计设计级进模首选要设计条料排样图，这是级进模设计的重要的依据。条料排样图设计完成，也就确定了一下内容：1） 模具的工位数和各工位的工序内容。2） 被冲裁件各工序的安排及先后顺序。3） 工件的排列方式。4） 模具的步距、条料的宽度和材料利用率。5） 导料的方式、弹顶器的设置和导正销的安排。6） 基本上确定了模具的结构。排样图设计的好坏，对模具设计的影响很大，因此要反复思考，并设计出多种方案进行比较，以定出最合理的方案。设计排样图时要考虑以下问题：（1）工序安排 各工序的顺序关系除一些常考虑之外，级进模的工序安排还要注意以下内容。1）冲裁工序尽量避免一次完成复杂形状的冲裁，复杂工件的外形可通过多次局部冲裁，最后完成工件的外形要求。对于冲孔落料件，应先冲孔，再逐步完成外形的冲裁。2）对于冲裁弯曲类工件，应在切除弯曲部位周边的废料后进行弯曲，然后再切除余废料。对于有孔的弯曲件，弯曲工序可能影响孔的位置精度，应先考虑弯曲后冲孔。3）对于有拉伸又有弯曲和其他工序的工件，应当先进行拉伸，再安排其他工序。这是由于在拉伸过程中必然有材料的流动，若先安排其他工序，拉伸过程中将使已经定型的部位产生变形。4）有严格要求的局部内、外形及成组的孔，应考虑在同一工位上冲出，以保证位置精度。5）对于复杂的弯曲件，为了保证弯曲角度，有利于消除回弹，可以分成几次进行弯曲。（2）侧刃与导正孔的安排 侧刃常安排再第一工位，也可安排在第二工位。如果侧刃靠后，将打乱条料的冲压顺序，使冲压无法进行。侧刃必须靠后时，在前几步可以安装始用定位销定位。由于侧刃安排在后边有利于将最后的条料尾部冲压完成，而减少废料，因此在一些模具上常采用双侧刃结构，即在第一工位和最后工位上，条料的两侧各设一侧刃，这样安排的缺点是侧刃废料增大，冲裁力增大，应综合考虑。导正销是各种定距模具中普遍采用的精确定位方法。采用自动送料器的级进模，在条料拍样的第一工位就冲出工艺性的导正销孔，在第二工位以及以后没相隔 2-4个工位的相应位置设导正销。如果借用工件本身的孔作为导正孔，应注意控制导正孔和导正销之间的配合精度，以满足定位的要求。同时也应注意，被借用的孔经导正销导正后，会损坏导正孔的精度，甚至使孔有所变形。对于见到级进模上体积比较大的凸模，常在凸模上安装导正销，在凸模工作之前自行导正，所用的导正销可设专用的，也可把工件自身的孔用作导正孔。对于某些圆形拉伸件的级进模，可以不设导正销，因为各工件的拉伸凸模本身就有导正作用。（3）载体 在级进模内，条料送进过程中，不断的被切除余料，但是各工件之间达到最后工位以前，总要保留一些材料将其连接起来，这部分材料称为载体。限于被加工工件的形状和工序的要求，其载体的形式也各不相同。理想的载体是双侧载体，即到最后一个工位前条料的两侧仍保持有完整的外形，对于一些有弯曲工序的工件，很难形成双侧载体，往往只能保持条料的一侧有完整的外形，这样的载体称为单侧载体。此时导正销放在单侧载体上，对条料导正和定位都造成困难，对此在设计中应予认真考虑。载体的强度很重要，载体发生变形将使冲压无法进行，甚至损坏模具，因此在排样中，在工件排列形式和选择条料宽度以及其他方面等，都要使载体有足够的强度。（4）分断切除中的搭接 级进模在冲压过程中，各工步分断切除余料后，形成工件完整的外形，此时一个重要的问题就是如何使各段冲裁的连接部位平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等。搭接方法可分为搭接和平接。（5）其他因素 对于有弯曲工序的工件还要考虑材料纤维的方向。对于倒冲或切断、切口的部位，应注意毛刺的方向。第二章 零件工艺性分析21 工件结构形状分析图 1-1 工件图由工件图 1-1可知，工件属于 R弯曲件，形状比较简单、无狭槽、尖角，外形尺寸较小，不适合单工序加工，即落料，弯曲工序。因为若采用单工序，技术要求：工件名称：插片材料：10 钢料厚：0.381mm批量：小批量 制件在转序过程中工人操作难度大，且在下道工序制件定位较复杂，所以考虑上述因素，最后确定采用级进模加工此件。弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，以免产生裂纹。但也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。弯曲件的弯边长度不宜过小，其值应为 hR+2t。当 h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易得到形状准确的零件。弯曲线不应位于零件宽度突变处，以避免撕裂。2.2 工件尺寸精度、粗糙度、断面质量分析22.1 尺寸精度要求普通冲裁尺寸精度低于 IT13级，现在产品的设计精度低于 IT13级，所以尺寸精度满足要求2.2.2 冲裁件断面质量分析因为一般用普通冲裁方式冲 2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度 Ra可达 12.53.2 ，毛刺允许高度为 0.010.05mm；本产品在断面粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具精度达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。2.2.3 产品材料分析对于冲压件材料一般要求得力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本设计的工件材料是 10钢，属于优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度和塑性指标适中，经退火后，用冲裁的加工方法是完全可以成形的。另外产品对于厚度和表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的产品的表面质量和厚度公差就可以保证。经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。第三章 排样分析与设计级进模的排样是指制件（一个或多个）在条料上分几个工位冲刺的布置方法。排样论证的目的是为了画出正确的模具排样图。一个较佳的排样方案必须兼顾冲压件的公差等级、冲压件的生产批量、模具结构和材料利用率等方面的因素。 3.1 排样分析3.1.1 冲压件的尺寸精度 图 1-1所示冲压件，材料为 10钢板，料厚 0.381mm，其未注公差尺寸精度等级为 IT13，属一般冲裁模能达到的公差等级，不需采用精冲或整修等特殊冲裁方式。从该冲压件的形状来看，完全可以实现少、无废料排样法。但该冲压件的尺寸精度等级决定了应采用有废料排样法。3.1.2 考虑冲压件的生产批量 该冲压件属于小批量的生产类型，因此优先考虑多排、或一模多件的方案。3.1.3 提高原材料利用率 在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。 排样图上搭边值设计是否合理，直接影响到原材料的利用率和模具制造的难易程度。总是采用最小许用搭边值，往往人为地提高了模具的制造难度，而在通常情况下却并不能提高原材料的利用率。除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在的基础上圆整(料宽尺寸也须圆整)，以降低模具制造难度。3.1.4 模具形式在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。从零件图 1.1可知此件外形尺寸小，不适合单工序加工，即落料，弯曲工序，因为若采用单工序，制件在转序过程中工人操作难度大，且在下道工序制件定位较复杂，所以考虑上述因素，最后确定采用级进模加工此件。3 .2 排样设计设计多工位级进模，首先要设计条料排样，因为条料排样图是设计多工位级进模的重要依据，因此在设计排样图时要设计多个方案进行比较，归纳、综合得出最佳方案。3.2.1 竖排图 3-1 竖排a.搭边。查冲模设计手册，确定搭边值 a、b。当 0.25H(Hmin-Hd)+10330-5H265+10325H275此设计中模具的闭合高度为 180mm，满足要求。7.4 凸、凹模刃口尺寸的计算7.4.1 凸、凹模刃口尺寸的计算原则设计准则：落料以凹模为设计准则，间隙取在凸模上；冲孔以凸模为设计准则，间隙取在凹模上。设计时间隙一律采用最小合理间隙值 Zmin=0.04mm。刃口尺寸的制造偏差方向：单向注入实体内部。即磨损后，凸、凹模刃口尺寸变大的取；磨损后凸、凹模刃口尺寸变小的取。刃口尺寸制造偏差的大小：凸、凹模的制造公差与制件精度的形状有关，一般比制件精度提高 23级，此工件精度为 IT13，所以凸、凹模的制造公差为IT10。 加工方法：简单形状，分别加工；复杂形状，配合加工。7.4.2 计算采用配制加工，工艺简单、制造容易。 工位 1 冲裁凹模 1a) 工件尺寸 b) 凹模尺寸图 7-1 凹模 113.62： =0.27，X=0.753： =0.14，X=14max01.270.73891A凹 模 （ ）（ ）240.13.C凹 模6.8： =0.223.81： =0.18，X=0.75落料用的凸模刃口尺寸，按凹模实际尺寸配制，并保证最小间隙Zmin=0.04mm。 工位 3 弯曲凸模 3R0.762： =0.04，X=1340.268.5C凹 模 0min40.4x3.6.18.75.75B凹 模 40.18-（ ）（ ）40.10.3()127AX凹 5工位 5 冲裁落料 凹模a）工件尺寸b）凹模尺寸图 7-2 落料凹模 3 13.208： =0.27，X=0.753.810： =0.18，X=0.751.905： =0.14，X=11.143： =0.14，X=1401 .270.7)(348.2.5AX凹 模 （ 0240.180.43.6.75.75BX凹 （ ）（ ） 40.10.3()2451.9AX凹 340.1.34.C凹凸模刃口尺寸，按凹模实际尺寸配制，并保证最小间隙 Zmin=0.04mm。7.5 模具压力中心的设计计算图 7-3 压力中心计算如图所示，确定坐标原点。第一工位，冲裁表 7-2 压力中心线段名称 力作用点 线段名称 力作用点L1 （60.54，13.48） L8 （48.42，-13.48）L2 （59.79，16.350） L9 （48.17，-16.350 ）L3 （55.98，16.350） L10 （52.98，-16.350 ）L4 （54.48，13.48） L11 （54.48，-13.48）L5 （52.98，16.350） L12 （55.98，-16.350 ）L6 （49.17，16.350） L13 （59.79，-16.350 ）L7 （48.42，13.48） L14 （60.54，-13.48）（x 01，y 01）=（54.48，0）第三工位，弯曲，（x 03，y 03）=（27.24，0）第五工位，落料，（x 05，y 05）=（0，0）压力中心：在确定模具压力中心时，考虑到加工此制件所需的压力很小，且第一工位与第五工位都用冲裁，第二工位、第四工位是空工位，第三工位是弯曲工位，通过冲裁力的计算，在第一工位上所需的冲裁力与第五工位所需的冲裁力相差不大，故把压力中心设计在弯曲工位上。因为此模具安装在 25t冲床上，考虑到偏裁会对模具具有一定的影响，所以在凹模、凸模固定板、卸料板之间增加了四支小导柱导向，所以这样就可以避免偏裁对模具的影响，故略去压力中心的计算。12314018.x.56.4.759.759.560.4.8LxLxLx 0113504.827.41580.750Pxx0y第八章 主要零部件的设计8.1 凸、凹模设计凸、凹模是模具的工作零件，不仅在于它是直接担负着冲压工作，而且是在模具上直接决定制件形状、尺寸大小和精度的最为关键的零件。设计时，依据以下原则：凸、凹模必须有足够的强度、刚度和硬度；结构要简单可靠、制造方便；便于调整、维修和保养；要考虑刃磨后的凸、凹模相对位置对其他工位凸、凹模相对位置的影响；要考虑排件的及时畅通和防止浮料。8.1.1 凸模设计冲模中的凸模结构，不论其断面形状如何，其基本结构都是由工作部分和安装固定两大部分组成。凸模包括落弯曲部位外形凸模即第一工步侧刃、冲导正孔凸模、弯曲凸模和落料凸模。除导正孔凸模，其余凸模均采用线切割机床加工，与凸模固定板的配合按 H7/m6。为了防止凸模从固定板中脱落，采用了横销（见模具装配图），长度根据模具结构需要而确定。凸模材料为 Cr12MoV。 作58-60HRCr12MoV作 图 8-1 凸模 1图 8-2 凸模 2图 8-3 凸模 3作58-60HRCr1MoV 作58-60HRCr12MoV 图 8-4 凸模 48.1.2 凹模设计凹模采用整体式凹模，凹模上各刃口及形孔均采用线切割机床加工，材料为 Cr12MoV。凹模厚度 HH=Ks 式中 s垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离（ mm）;K系数。H=0.438.5=15.4凹模宽度 BB=s+（2.54.0 ）H =38.5+2.515.4=84.7凹模长度 L作58-60HRCr12MoVL=s1+2s2 式中 s1送料方向的凹模刃壁间最大距离(mm)；s2送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离 (mm)，其值查表可得。L=202+72=112为了满足凹模强度要求，长、宽、高圆整为 12510030AABB作作15作作 AAE EE-图 8-5 凹模零件图8.2 主要零部件设计8.2.1 模架模架是模具的主体结构，它是连续级进模所有零件的重要部件，模具的全部零件都固定在它的上面，并承受冲压过程中全部载荷。模具的上、下模之间相对位置通过模架的导向装置稳定保持其精度，并引导凸模正确运动，保证冲压过程中凸、凹模之间间隙均匀。选用滑动导向模架中的对角导柱模架，凹模面积的对角中心线上有一个前导柱和一个后导柱，受力平衡，上模座在导柱上滑动平稳，无偏斜现象，有利于延长模具使用寿命，广泛用于中小型工位数不多的级进模。 图 8-6 模架8.2.2 模柄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。选择压入式模柄，与上模座成 H7/m6 或 H7/n6 配合，此结构能较好地保持模柄垂直度要求，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。为防止转到装防转销钉。根据选择的压力机 J23-40 型开式双柱可倾式曲柄压力机，模柄孔为40mm，所以选择直径为 40mm 的模柄。图 8-7 模柄8.2.3 卸料装置卸料装置在级进模中是个很重要的组成部分，常用的有固定卸料和弹压卸料两种形式。由于其结构不同，功能也不一样，固定卸料装置就是起卸料作用；弹压卸料装置不仅冲压完后起卸料作用，冲压开始前还起压料作用，防止冲压作过程中材料的滑移或扭曲，同时对销凸模还有导向保护等作用，因此，模具的精度和使用寿命与卸料装置的结构、精度和强度有着直接的关系。选用弹压卸料装置，简单的弹压卸料装置是由卸料板通过卸料螺钉和弹性元件（弹簧等）等装在模具上组成的。弹簧的设计计算弹簧预压力 1243/59()yFN弹簧极限工件压力 FjFy，一般可取 Fj=（1.52）Fy，所以 Fj=2249=498（N）初选弹簧的规格为：d=4mm ；Fj=670N；hj=12.6mm；H0=38mm弹簧预压缩量 /24.916/704.8()yjhFm校核所选弹簧是否合适卸料板工作行程 hx=0.381+1=1.3811.4（mm ）凸模刃磨量 hm=4（mm）故弹簧工作时的总压缩量 h 为4.6810.812.6yxmhm所选弹簧满足工件要求。弹簧规格为：弹簧 42238 GB2089-808.2.4 导向零件导柱 图 8-8 导柱导套图 8-9 导套8.2.5 支撑零件固定板冲模中的固定板，根据用途不同又主要用于固定凸模的凸模固定板，简称固定板，和用于固定凹模的凹模固定板之分。凸模固定板几乎所有冲模都有（对于特别大的凸模可直接固定在上模座上而不用固定板），而凹模固定板不一定每副模具都需要。多工位级进模的凸模固定板一般结构上都是必要的，它不仅要安装许多凸模，还要安装一些其他零件，如侧刃、导正销、小导柱、小导套和安全保护装置等。这和普通简单模具固定板单一用于安装一、二个凸模在功能上是有区别的；因此，对于多工位级进模的固定板要求刚性和强度方面更要高些。多工位级进模一般都是高速下自动冲压生产，要求模具寿命长、耐用，因此，对笃定版的厚度要求比普通比普通冲模厚一些之外，为了提高刚性和增加耐磨性，对凸模经常更换不影响配合精度，常常采用 45钢或 CrWMn材料制造，淬火硬度最低取 42-48HRC，高时取 55-60HRC。凸模固定板固定凸模的各孔中心位置要严格地和凹模孔中心的平面位置完全一致。虽然大多数多工位级进模凸模与固定板的配合不是传统的过盈配合，而是间隙配合。凸模与凹模孔位置是由卸料版控制凸模保证。但丝毫不能降低固定板的加工精度要求。固定板的外形一般与凹模相同，常取整体式，结构紧