中央空调温度控制器转盘冲压模设计毕业论文.doc

上海理工大学本科毕业设计（论文）中央空调温度控制器转盘冲压模设计毕业论文目 录第一章 概论1 1.1级进模概述1 1.2级进模特点及其现状1第二章 级进模冲压理论概述2 2.1连续冲压的特点2 2.2条料的排样3 2.3工序确定和排序5 2.4分段冲切的设计6 2.5定位形式选择和设计7 2.6凸凹模设计及制造9 2.7多工位级进模的装配11第三章 模具结构设计及选用13 3.1条料排样图13 3.1.1排样图的设计13 3.1.2排样图的具体设计方案与比较13 3.2步距和步距精度14 3.2.1步距基本尺寸的确定14 3.2.2步距精度15 3.3定距方式和导正钉16 3.4模具的结构设计19第四章 冲裁工艺分析20 4.1凸、凹模间隙值的确定20 4.2凸、凹模刃口尺寸的确定21第五章 模具的结构分析22 5.1中央空调温度控制器转盘冲压模级进模22第六章 冲压技术条件22 6.1 模具主要零件的技术要求23 6.2 工艺配合的尺寸说明27 6.3 工艺的尺寸要求27 6.4 冲压自动送料装置29谢辞30参考文献31上海理工大学本科毕业设计（论文）第一章 概 论1.1 冲压概述冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板料施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸，形状和性能的一种零件加工方法。由于冲压加工经常在材料冷状态下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板材或带材，故也称板材冲压。冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占相当大的比重，尤其在汽车，电机，仪表，军工，家用电器等方面所占比例更大。冲压加工的应用范围极广，从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁，高压容器封头以及航空航天器的蒙皮，机身等均需冲压加工。冲压加工是一种高生产率的加工方法，如汽车车身等大型零件每分钟可生产几件，而小零件的高速冲压则每分钟可生产几千件以上。由于冲压加工的毛坯是板材或卷材，一般又在冷状态下加工，因此较轻易实现机械化和自动化，比较适宜配置机器人而实现无人化生产。冲压加工的材料利用较高，一般可达70%80%，冲压加工的能耗也较低，由于冲压生产线具有节材，节能和高生产率等特点，所以冲压件呈批生产时，其成本比较低，经济效益较高。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性好，一般情况下，可以直接满足装配和使用要求。此外，在冲压加工过程中由于材料经过塑性变形，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以，冲压件具有质量轻，刚度好，精度高和外表光滑，美观等特点。多工位级进模可将制造工件的各种不同工序在一套模具上一次完成。对提高生产效率，节约模具以及节省机床和劳动力是最有效的办法，所以国内外在大量生产中已普遍采用。级进模的特点就是生产批量大，可以冲压较为复杂的零件，生产效率高，生产精度也高。因此，级进模可以适应现代工业大批量生产的要求，是一项非常有潜力的技术。根据工件的形状和加工工序、送进方式的不同，级进模分为不同种类。本次毕业设计我选择的是一般多工位级进模，也就是连续模1.2 级进模概述一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工序，如冲裁（冲孔、冲切或落料）、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。因此这种简易模具的生产效率，相对来说仍是较低的。对于大批料生产的定型产品，用简易模具进行生产是极不适应的。级进模是冷冲模的一种。级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。被加工材料（一般为条料或带料）在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件（或半成品）。这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。在一副多工位级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说需要考虑的内容很多，尤其是级进模条料排样图的设计，模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产料率大幅度提高。它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。1.3 级进模特点及其现状级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。多工位级进模冲压工艺具有生产效率高，材料利用率高，冲压设备比较简单，对操作工人技术等级要求不高等优点，所以在工业生产中，应用广泛，并以成为不可缺少的重要加工手段之一。该模具采用级进模冲裁，因此，工序设计和排样尤为重要，有必要在这里先论述一下有关这方面的专业知识。 第二章 级进模冲压的理论概述2.1连续冲压的特点连续冲压是指在压力机的一次行程中，在一副模具的不同工位同时完成多种工序的冲压。所采用的工序称为连续模，又称级进模，跳步模。在连续冲压中，不同的冲压工序分别按一定的次序排列，配料按步距间隙移动，在等距离的不同工位上完成不同的冲压工序，经逐个工位的冲刺后，便得到一个完整的零件或半成品。一般来说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位连续模冲制完成。对于批量非常大而厚度较薄的中小型冲压件，特别适宜采用精密多工位连续模加工。在各类冷冲模中，连续模所占比例约为27%。连续模冲压具有以下特点：生产效率高。连续模属于多工序模，在一副模具中可包括冲裁，弯曲，拉伸，成形等多道工序，因而具有高的劳动生产率率。操作安全。因为手不必进入危险区域，自动送料时，模具内装有安全检测装置，可防止加工时发生误送进或意外。模具寿命时间长。由于工序不必集中在一个工位，不存在最小壁厚的问题，且改变了凸凹模受力情况，因而模具强度高，寿命较长。易于自动化。大量生产时，可采用自动送料机构，便于实现冲压过程的机械化和自动化。可实现高速冲压若配合高速冲裁及各种辅助设备，连续模可进行高速冲压，目前高速冲床可达4000次/min.可减小厂房面积，半制品运输及仓库面积。一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，并免去用单工序模时制件的周转和储存。连续模具具有造价高去，制造周期长，模具设计制造难度大，技术含量高去。但可省去多台压力机设备。材料利用率较其他模具低。特别是某些形状复杂的零件，产生废料较多。较难保持内外形相对位置的一致性。因为内外形是逐次冲出的，每次冲压都有定位误差，且连续地进行各种冲压，必然会引起条料载体和工序件的变形。由于连续模的这些特点，当零件形状异常复杂，经过冲制后不便于再单独重新定位的零件。采用多工位连续模在一副模具内连续完成最为理想，如椭圆形的零件，在使用简易冲模或复合模无法设计的模具或制造模具的情况下，采用多工位连续模却能解决问题。此外，一些由于使用或装配的需要，零件需规则排列时，也可采用连续模冲制，零件先不切除下来，而被卷成盘料，在自动装配过程中才予以分离。同一产品上的两个冲压零件，其某些尺寸间有相互关系，甚至有一定的配合关系，在材质，料厚完全相同的情况下，如果用两套模具分别冲制，不仅浪费原材料，而且还不能保证配合精度，若将两个零件合并在一副多工位连续模上同时冲裁，可大大提高材料利用率，并能很好地保证零件的配合精度。但连续模的造价高，制造周期长，在使用时需要被加工的零件的产量和批量足够大，以便能够比较稳定而持续地生产，实现高速连续作业。同时，制件太大，工位数较多时，模具必然比较大，这时必须考虑到模具和压力机工作台的匹配性。2.2条料的排样：在连续模设计中，要确定从毛坯板料到产品零件的转化过程，即要确定连续模各工位所要进行的加工工序内容，并在条料上进行各工序的布排，这一设计过程就是条料排样。条料排样的主要内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序，确定工位的加工工序；确定载体形式与毛坯定位方式；设计导正孔直径与导正销数量；绘制工序排样图。2.2.1 条料的排样的设计准则条料排样图的设计是多工位连续模设计的重要依据，是决定连续模优劣的主要因素之一。条料排样图设计的好坏，直接影响模具设计的质量。条料排样图确定了，则零件的冲制顺序，模具的工位数及各工位内容，材料的利用率，模具步距的基本尺寸和定距方式，条料载体形式，条料宽度，模具结构，导料方式等都得到了确定。排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。因此，在设计条料排样图时，必须认真负责，综合考虑，进行合理组合和排序，拟出多种方案，加以比较，归纳，以确定最佳方案。只要排样图设计合理，工序安排考虑周到，就能设计出比较成功的多工位连续模。在排样设计分析时要考虑以下原则：要保证产品零件的精品和使用要求及后续工序的冲制需要。连续模各工序的顺序关系除一些常规冲压所考虑的问题以外，还有其他一些主意点。工序应尽量分散，以提高模具的寿命，简化模具结构。要考虑生产能力和生产批量的匹配，当生产能力较生产批量低时，则力求采用双排或多排，使之在模具上提高效率，同时要尽量使模具制造简单，模具寿命长。高速冲压的连续模用自动送料机构送料时，用导正销精确定距，手工送料时则多用侧刃粗定位，用导正销精确定距。为保证条料送进的步距精度，第一工位安排冲导正孔，第二工位设导正销，在其后的各个工位上优先在易窜动的工位设置导正销。要抓住冲压零件的主要特点，认真分析冲压零件形状，考虑好各工位之间的关系，确保顺利冲压，对性状复杂，精度要求高特殊的零件，要采取必要的措施保证。尽量提高材料利用率，使废料达到最小限度。对同一零件利用多行排列或双行穿插去排列，以提高材料利用率，另外在条件允许的情况下，把不同形状的零件合到一副模具进行冲裁，更有利于提高材料利用率。适当设置空位工位，以保证模具具有足够的强度，并避免凸模安装时相互干涉，同时也便于试模调整工序时用。必须注意各种产生条廖送进障碍的可能，确保条廖在送进过程中通畅无阻。冲压件的毛刺方向：当零件提出毛刺方向要求时，应保证冲出的零件毛刺方向一致；对于带有弯曲加工的冲压零件，应使毛刺面留在弯曲件内侧；在分段切除余料时，不允许一个冲压件的周边毛刺方向不一致。要注意冲压力的平衡。合理安排各工序以保证整个冲压加工的压力中心与魔剧中心一致，其最大偏移量不能超过L/6或B/6（其中L,B分别为模具的长度和宽度），对冲压过程出现的侧向力，要采取措施加以平衡。连续模最适宜成卷的带料供料，以保证能进行连续，自动，高速冲压，被加工材料的力学性能要充分满足冲压工艺的要求。工件和废料应保证能顺利排出，废料如连续，要增加切断工序。排样方案要考虑模具加工的设备和条件，考虑模具和冲床工作台的匹配性。2.3 工序确定与排序在条料排样设计中，首先是要考虑被加工的零件在全部冲压过程中共分为几个加工工序，各工序的加工内容及工序的优化组合，并对工序组排序。在确定工序数目和顺序时，要针对各冲压供需的特点考虑各有关原则。连续冲模工序排样的基本原则：各工序的先后应按复杂程度而定，一般以有利于下道工序的进行为准，以保证制件的精度要求和零件几何形状的正确。冲孔落料件，应先冲孔，再逐步完成外形得宠才，尺寸和形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。当孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时，冲外轮廓时孔可能会变形，可将孔旁外缘先于内孔冲出。应尽量避免采用复杂形状的凸模，并避免形孔有尖的凸角，槽，细腰等薄弱环节。复杂的形孔应分解围若干个简单得空形，并分成几步进行冲裁，使模具型孔容易制造。有严格要求的局部内，外形及位置精度要求高的部位，应尽量集中在同一工位上冲出，以避免步距误差影响精度。如果确实在一个工位上完成这一部分冲制有困难，徐分解成两个恭维，最好放在两个相邻工位连续冲制为好。如在一个零件上游一组孔，其孔距位置精度要求严格，这一组应该力求设计在一个工位上，使误差只受模具制造的误差影响，而不见舆薪受步距误差的影响。对于一些在普通低速冲创上冲压的多工位连续模，为了使模具见地，实用,缩小模具体积，或由于条件所限，甚至只能采用侧刃做定距，为了减小步距的累积误差，凡是能合并的工位，只要模具能保证零件的精度，魔剧本身有足够的强度，就不要轻易分解，增加工位。尤其对于那些不易分解的零件，更不要轻率的增加工位。分段型切除余料排样中的条料，因冲切加工其强度逐渐变弱，在安排各工位的加工内容时要考虑条料宽度方向的导向。应保证条料载体与零件连接处有足够的强度与刚度。当冲压件上游大小孔或窄肋时应先冲小孔，后重大孔。凹模上冲切轮廓之间的距离不应小于凹模的最小允许壁厚，一般取2.5t，但最小要大于2mm。轮廓周界较大的冲切工艺，尽量安排在中间工位，以使压力中心与几何中心重合。2.4 分段冲切的设计当冲压零件较为复杂，有些零件包含弯曲，拉伸，成形等多种冲压工序，此时往往将内孔和外形采用分段切除多余废料的方法。通过刃口形式的分解和重组，使复杂的内外形轮廓分解为若干个简单的几何单元，以简化凸模和凹模形状，便于加工，缩短模具制造的周期。通过刃口的分解还能改善凸模和凹模的受力状态，提高模具的强度和寿命，并可满足特殊的工艺需要，便于在制件在模具中送进。分段冲切时应遵循以下分割原则。刃口的分段应有利于简化模具结构，形成的凸模外形要简单，规则，要便于加工，并要有足够的强度。应保证产品零件的形状，尺寸，精度和使用的要求。内外形轮廓分解后，各段间的连接应平直和圆滑。分段搭接点应尽量少，搭接点的位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要部位，放在不注目的地方。有公差要求的直角边和使用过程中有滑动配合要求的边应尽量一次冲且，不宜分段，以免误差积累。复杂外形以及由窄槽和细长臂的部位最好分解，复杂内形最好分解。刃口分解应尽量考虑加工设备的条件和加工方法，便于加工。分段切除连续模在冲切过程中，余料切除后各断接连接成一个完整的冲压零件，由于连续模工位多，模具制作误差及步距间的误差积累都有可能使冲切后的形孔各段出现各种质量问题。因此，为了保证冲压零件的质量，就必须合理的选用连接方式，并加上必要的措施，使各段连接的非长期平直和圆滑，以免出现毛刺，错位，尖角，塌角等。连接方式可分为搭接，平接，切接三种方式。搭接区在实际冲裁时不起作用，主要是克服型孔的扩大部分，以使型孔连接良好，保证制件在分段切除时连接整齐。搭接最有利于保证冲件的连接质量，在分段切除中大部分都采用这种方式。平接是在零件的直边上先冲切去一段，然后在另一工位再切除余下的一段，两次冲切刃口平行，共线但不重合。平接方式易出现毛刺，错牙，不平直瞪瞪问题，涉及时应尽量避免采用。若须采用时，要提高模具的步距和凸模，凹模的制造精度，并对平接直线前后的两次冲切的工位均设置导正销进行条料导正。两次冲切的凸模连接处的延长部分修出微小的斜角（35），以防止由于总总误差的影响在连接处出现明显的缺陷。切接方式与平接相似，平接事指直线段，而切接事指在零件的圆弧部分上火圆弧与圆弧相切的切点进行分段切除的连接方式。与平接相似，切接也容易在连接处产生毛刺，错位，不圆弧等质量问题，需采取与平接相似的措施，或在圆角段设计凸台，在圆弧段与直边形成尖角处要注意尺寸关系。切接中的毛刺也可采用搭接方式解决。当条料每送到这个工位时不做任何加工，随着条料的送进，再进入下一个工位，这样的工位成为空位工位。在排样图中，增设空位的目的是为了保证凹模，卸料扳，凸模固定扳有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了模具设置特殊结构，或是为了作必要的储备工位，便于试模时调整工序用。在多工位连续模中，空位工位虽为常见，但绝不能无原则地随意设置。由于空位工位设置时要遵循以下原则：用导正销做精确定位的条料排样图因步距累积误差较小，对产品精度影响不大，可适当地多设空位空位，因为多个导正销同时对条料进行导正，对步距送进误差有相互抵消的可能性。而单纯以侧刃定距的多工位连续模，其条料送进时随着工位数的增加而误差累积加大，可以不应轻易增设一个空位工位。当模具的步距较大时（步距.16mm），不宜多设置空位工位。尤其对于一些步距大于20mm的多工位连续模更不能轻易设置一个空工位。反之，当模具的步距较小(一般8mm)时，增加一些空位工位对模具的影响不大,有时步距过小，如果不多增设空位工位，模具的强度就较低，而且模具的一些零件部件也无法安装，此时就应该考虑设置空位工位。精度高，形状复杂的零件在设计条料排样图时，应少设计空位工位.反之形状简单，精度较低的零件可适当地增加空位工位。连续模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响冲件的精度。设计连续模时,要合理地确定步距的基本尺寸和步距精度。步距的基本尺寸，就是模具中两相邻工位的距离。连续模任何相邻两工位的距离都必须相等。对于单排列的排样，步距基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件轮廓的排列往往相互交错。多工位连续模在沿送料方向的冲裁搭边宽度，一般可参照冷冲模搭边值选取。但由于在分段切除余料的过程中是要将这个搭边按余料冲切去，所以在在选取最小切除余料，宽度时,要保证凸模有必要的强度，否则再连续模作业时是很危险的。步距的精度直接影响冲件的精度。由于步距的误差，不影响分段切除余料，导致外形尺寸的误差，还影响冲压件内外形的相对位置。也就是说，步距精度越高，冲件精度越高，但模具制造也就越困难。所以步距精度的缺点必须根据冲压件的具体情况来定。影响步距的因素很多，但归纳起来主要有：冲压件的精度等级，形状复杂程度，冲压件材质和厚度，模具的工位数，冲制时条料的送进方式和定距形式等。2.5定位形式选择与设计在连续模中，由于产品的加工工序安排在多个工位上顺次完成，为了保证前后两次冲切中，供需件的准确匹配和连接，必须保证其在每一工位上都能准确定位。根据供需件的定位精度，连续模的定位方式可采用挡料效，侧刃，自动送料机构，导正销等。前三者使用时只能作为粗定位，连续模的精确定位都是采用导正销与其他定位方式配合使用。挡料销多适用于产品零件精度要求低，尺寸较大，板料厚度较大(大于1.2mm)，产量小的手工送料的普通连续模，有时还要借助其他机构才能有效定位。模具的设计和制造均较简单。根据在连续模中的用途，使用场合，使用要求的不同，又可分为固定挡料销，活动挡料销,临时挡料销等。自动送料机构是专用用的送料机构，配合冲床冲程运动，使条料作定时定量的送进。多工位连续模一般不能单独靠自动送料机构定距，只有在单独拉伸的多工位连续模才可单独采用。侧刃和导正销是连续模中普遍采用的定位方式，使用时必须遵循一定的原则，才能取得较好的定位效果。导正孔（导正销孔）是通过装于上模的导正销插入其中矫正条料位置来达到精确定位目的的，一般与其他粗定位方式配合使用。导正孔可利用零件本身的孔，或利用废料载体上的孔，前者为直接导正，后者为间接导正。直接导正的材料利用率高，外形与孔的相对精度容易保证，模距加工容易，但易引起孔的变形。间接导正的材料利用率低，载体和毛坯的位置不宜保证，模距加工的工作量增加，但产品孔不宜变形。导正销的导正能力与料厚及相应的导正孔直径密切相关。导正孔直径的大小会影响材料利用率，载体强度，导正精度等，应结合考虑板料的厚度，材质，硬度，毛坯的尺寸，载体的形式，尺寸，排样方案，导正方式，产品结构特点和精度等因素来确定。一般导正孔最小直径应大于或等于料厚的倍。下面列出了导正孔直径的经验值：t1.5mm dmin=2.5mm 在设计排样图上确定导正孔位置时应遵循以下原则：在条料排样的第一个工位就要冲出导正孔，紧接着第二个工位要有导正销，以后每隔工位的相应位置等间隔地设置导正销，并优先在容易窜动的工位设置导正销。导正孔位置处于条料的基准平面（及冲压中不参与变形，位置不变的平面）上，否则起不到定位孔的作用，一般可选在条料载体或余料上。对于较厚的材料，也可选择零件上的孔作为导正孔，但在冲压过程中，该孔经导正销导正后，精度会被破坏，甚至会变形，应在最后的工位上予以精修完成。重要的加工工位前要有导正销。圆筒形件的拉深时，可不必设置导正销孔，而直接利用连续拉深凸模进行导正。必须要设置导正销而又与其他工序干涉时，可设置空位工位。侧刃也是连续模中普遍使用的一种定位方式，是在条料的一侧或两侧冲切定距槽，通过条料送进距离等于侧刃切口长度，及控制步距达到使工序件定位的目的。他适宜于1115mm厚的板料，对于大于15mm或小于01mm的板料不宜采用，定位精度比挡料销要高，一般适宜于IT11IT14精度的冲压件定位，个别也能满足IT10级精度，但工位不宜过多。由于侧刃凸模有制造误差，侧刃刃口钝化后回影响侧刃步距的精度，所以单一用侧刃定位的连续模工位只能有36个，在多工位连续模中，一般以侧刃作粗定位，以导正销作精定位。侧刃的形式很多，使用的效果也有所不同，可采用标准型或按制件冲裁外形来设计。侧刃可采用单侧刃也可采用双侧刃。单侧仁及在条料的一侧的第一个工位冲出缺口，用单侧刃定位不能对条料横向导向，且当条料末端通过侧刃后，因无法继续进行定距而被浪费。多工位连续模中，常用单侧刃作粗定位，而用导正销作为精定位。侧刃凸模的长度的长度应大于模距步距的基本尺寸的一个微量，这个微量e应大于导正销孔与导正销双面间隙的北，一般e004mm，及通过侧刃定距时多送进e，导正销进入条料的导正销孔后，可使条料退回mm，从而达到精定位的目的。若比小一个微量，则因侧刃挡块对条料的阻挡，使导正销无法顺利地插入导正销，如果导正销强行插入，则会使导正销孔或条料变形，或使导正销弯曲而难以对条料进行精确定位。双侧刃为在条料的两侧冲出缺口，一般两侧刃在第一工位和最末工位。由于双侧刃可以双向对条料导向，提高了定位的可靠性，并可避免出现废料。侧刃切除的废料可以是直条，也可以根据冲压零件的外形安排。一般采用单侧载体外形或双向载体时，侧刃刃口采用标准型，而对中间载体，则侧刃可以设计成与相应工位工序件冲切一致。2.6 凸、凹模设计及制造多工位自动级进模工位数目多，凸、凹模尺寸小，使凸、凹模的装配及相互位置尺寸的调整比常规冲模要复杂和困难。同时，多工位级进模用于大批量生产，要求模具使用寿命长，易损件的更换和模具维修要方便。多工位自动级进模一般都含有两种以上的冲压工艺，所以，凸、凹模数量多，且要适应高速连续冲压，必须满足各种特定的技术条件，不能用设计一般冲模的凸、凹模的方法进行设计，因此，凸、凹模设计应遵循下列原则：凸模和凹模要有足够的强度和刚度 多工位级进模的凸、凹模数量多，且要适应高速连续作业，振动极大，所以磨损也特别快；凸、凹模受力状态不均匀、不对称、比垂直，所以，损坏可能性也极大。为此，设计凸、凹模时应选择强度较好的材料；选择合理的热处理工艺和规范；在条件许可时减少凸模长度，增加凹模厚度；在结构工艺上增加它们的强度和刚度。 凸模和凹模必须安装牢固，便于维修和更换 由于高速连续作业，振动极大。所以，牢固安装显得特别重要。在多工位级进模中，工件外形大多是采用逐次分段冲裁方法来实现，在不同工位上冲切工件外形的不同部位，待数个工位完成后才冲切出完整及工件外形。这样，就需保证各工位见凸模的位置精度，且各工位的凸、凹模间隙要均匀一致，保持稳定，这给凸、凹模的牢固安装又带来一定困难，由于凸、凹模的工作条件恶劣，容易损坏失效，因而还需考虑其损坏后的修理与更换方便。多工位自动级进模的凸、凹模应有统一的基准 各种不同冲压性质的凸、凹模尽可能使其基准协调统一。一般在设计多工位级进模时，以凹模各形孔坐标为基准，以第一工位定出坐标原点，以此到各工位形孔定出坐标关系。凸模的安装位置、卸料板各形孔位置，均要与凹模一致，不得混乱。凸模的工作形状与对应的凹模形孔形状及卸料板的形孔形状也应对应一致。这样既便于加工，又不容易出现差错。余料排除方便及时 多工位级自动进模在连续作业过程中，绝对不能将余料留在凸模上或留在凹模的工作面上，以免损坏模具。为此，应采取在凸模上设置余料顶针，凹模上设高压气孔等措施，及时清楚余料。凸、凹模应具有良好的工艺性，应便于制造，便于测量和组装。2.7 多工位级进模的装配模具在装配过程中，要多次把上模部分与下模部分闭合或卸下，并对有关部件进行调整。对于大型精密模具而言，由于其重量大，装配时工人劳动强度大，且不安全，所以，常采用模具装配机来进行装配或翻转，装配完成后还可在装配机上进行试冲，检查模具的装配质量，以便进一步调整各部件的位置，直到符合装配要求为止。模具零件的固定 多工位级进模中的凸模、凹模及导正销等零件，为便于拆装和损坏后的快速更换一般都采用压入固定。凸模固定：有台肩的圆形凸模，压入部位应有引导部分，引导部分可采用小圆角，小锥度或磨小部分直径，即压入部的前端将直径磨小0.030.05mm，固定部分长度应大于固定板厚度5mm左右。无台肩的成形凸模的非刃口端面四周应修成小圆角或小斜度，便于压入。当凸模或凹模压入部位不允许有圆角、锥度时，可在固定板形孔的凸模或镶件压入方向修成小于30度、高度为5mm左右的斜度做引导。压入前应对固定板及被压入零件去磁，并用显微镜查凸、凹模刃口质量，清除异物，涂润滑油。压入时避免使用压力机，只能用铜锤或铜棒轻轻敲入，若过盈量较大，由装配嵌工研磨后装入。凸模等工作零件压入固定孔应进行垂直度检查，压入少许时检查，压入固定长度的3/4再作检查。装配后需进行最终磨削。凸模装配后，应使凸模台肩部分与固定板在同一平面内。磨削时用导磁等高铁支撑，等高铁应使凸模端面离工作台面23mm，磨削后应保持固定板厚度和平行度不变。凹模固定：凹模压入固定板，若台肩与固定板台阶孔深度不一致时也需磨削，使其下平面在同一平面内。当凹模台肩厚度小于固定板台阶深度时，可在台阶孔中加垫片（厚度为t1），保证下平面平齐，可不刃磨凹模刃口。当凹模台肩厚度大于固定板台阶深度时，先将凹模台肩磨去t2，使固定部位高度H1t1比H大0.030.05mm，再在凹模底面加一与t1厚度相同的垫片t2，然后磨去凹模上平面，使凹模高度与固定板上平面一致。部件装配：部件装配和模具的总装配，均需在恒温净化车间进行装配，以免杂质和温度对装配质量带来不良的影响。所谓部件装配，是指凸模固定板、凹模固定板及卸料板的装配。在级进模中，这些部件一般都由几块镶件组成，所以，他们的装配质量决定了整副模具的质量（各镶件的制造质量对整副模具质量也有很大的影响）。装配时，应有正确的装配基准，装配基准选择时应注意，尽可能与加工时的基准重合，即选用基准面或基准孔。当板内有辅助导向时，也可用辅助导柱孔或导套做基准。装配时各镶件嵌入固定孔中均需有过盈量，且嵌入后用螺钉和销钉紧固。而小镶件不便使用销钉定位，靠相互挤压固定。镶件过松或过盈量过大，都会影响步距精度。第三章 模具结构设计及选用3.1 条料排样图设计多工位级进模时，首先要设计条料排样图，这是设计多工位级进模的重要依据。条料排样图一旦确定，也就确定了以下几方面：1） 被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序；2） 模具的工位数，及其作业内容；3） 确定了被冲零件排列式样（单排、双排、多排），方位（正排、斜排）等。并反应出材料利用的高低；4） 确定了模具步距的公称尺寸和定距方式；5） 条料的宽度，条料纹向与送料方向的关系；6） 条料载体的设计形式；7） 基本上确定了模具的结构。多工位级进模条料排样图设计得好坏，对模具设计的影响是很大的。排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。一般在设计多工位级进模条料排样图时，要拿出多种排样方案，加以比较、归纳、综合，最后得出一个最佳方案。多工位级进模条料排样图设计是否最佳方案，首先要看工位分布是否合理；条料能否在连续冲压过程中通畅无阻；是否便于使用、制造、维修和刃磨；是否经济合理。3.1.1 排样图的设计条料排样图直接关系到级进模设计，因此在设计排样图时，主要需考虑到以下几个因素。1) 送料方式：高速冲压的多工位级进模，用自动送料机构送料，用导正钉精确定距；手工送料则多用侧刃粗定距，用导正钉精确定距。2) 冲压零件形状分析：每一个冲压零件都有它的一些特点，因而在设计条料排样时，必须对这些特点加以分析、研究。3) 模具的具体结构和加工工艺性：在设计条料排样图的同时，必须考虑模距的具体结构，要把每一个环节，每一个具体部分的装配关系，装配顺序，以至对每部分的加工方案等都要考虑全面。这样，设计出来的条料排样图才能够指导模具设计。4) 被加工材料：多工位级进模对被加工材料的要求都是很严格的。在设计排样图时，对材料的供料状态、被加工材料的机械性能、材料厚度、条料宽度与材料纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。5) 正确安排侧刃孔与导正钉孔：导正钉孔与导正钉的位置的安排对于多工位级进模的精确定位时很关键的。6) 分段切除过程零件形状连接方式的选择：多工位级进模的分段切除的排样图，其连接方式基本上可以分为三种：即搭接、平接和切接。搭接最有利于保证冲件的连接质量，因此在分段切除过程中绝大部分都采用搭接连接方式。7) 载体：条料载体是条料在送进过程中，经过不断地冲切余料，条料内连接冲压零件运载前进的这部分材料称为条料载体。条料载体分为：双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。8) 工位的确定与空位工位：在划分工位时，对零件要求精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好，以避免步距误差影响精度要求。对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分也应当在同一工位一次加工成形。这样不仅保证了尺寸精度，并且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。在排样图中，增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了便于模具设置特殊结构。9) 各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则：在一般冷冲模设计中，各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。但是在多工位级进模连续冲压时，常有一些不同之处，如果在设计条料排样图时，没有很好地掌握这些特点和内在关系，会使模具的设计与制造走弯路，甚至影响模具顺利冲制和冲压零件的质量。在本设计属于冲裁弯曲多工位级进模，应先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，再进行弯曲。3.1.2 排样图的具体设计方案与比较1） 绘制成比例的零件图如图3-1图3-1 零件图2）绘制零件展开图图3-2 零件展开图3）条料排样图方案比较绘制过程：首先根据已绘制的零件图，零件展开图的形状、特点采用单排。 按估计的工位数，以排样基准线为准划一排零件的展开形状图， 初步预计每两个零件的间距为52mm。 按零件图的形状，考虑对弯曲、成形部分分解加工工序。 综合考虑产品各内孔外形和各分解加工成新的内容，共分多少工 位，以及各工位加工内容。条料排样图如图3-3所示图3-3 条料排样图第1工位：冲导钉孔第2工位：冲左右形状第3工位：冲上下形状第4工位：胀型 第5工位：弯耳第6工位：冲孔、冲齿及切舌第7工位：冲齿第8工位：落料3.2 步距和步距精度级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步具的精度直接影响冲件的精度。3.2.1 步距基本尺寸的确定对于单排的排样步距，基本尺寸为：S=B+M图3-4 步距基本尺寸简明示意图根据该式得到S=52mm。3.2.2 步距精度步距的精度直接影响冲件的精度。由于步距的误差，不仅影响分段切除余料，导致外形尺寸的误差，还影响冲件内、外形的相对位置。也就是说，步距精度愈高，冲件精度也愈高，但步距精度过高，模具制造也就愈困难。所以步距精度的确定必须根据冲件的具体情况而定。影响步距精度的因素很多，但归纳起来主要有：冲件的精度等级、形状复杂程度、冲件材质和厚度；模具的工位数；冲制时条料的送进方式和定距形式等。根据多年来的实践，总结归纳出多工位级进模步距精度的经验公式为：多工位级进模步距对称偏差值；冲件沿条料送进方向最大轮廓基本尺寸（指展开后）精度提高三级后的实际公差值；n模具设计的工位数；k修正系数在本设计中如图所示的工件，展开后验送料方向的最大轮廓尺寸是15.39毫米，在图排样图中共分9个工位。尺寸15.39的IT10级公差值为0.07毫米。模具的双面冲裁间隙为0.045毫米。=0.07毫米 n=8 Z=0.045，查表得k=0.85 则这副多工位级进模的步距公差为毫米。3.3 定距方式与导正钉级进模的钉距方式有定位钉定距，侧刃定距，导正钉定距和自动送料机构定距等四种。这四种定距方式各有优缺点，各有不同的使用场合。它们可以单独使用，也可以互相配合使用。相互配合使用定距效果更好。定位钉定距多适用于后料加工手工送料的普通级进模，侧刃定距适用于手工送料，也可采用自动或半自动送料。自动送料机构一般都是设置在模具外的独立机构，配合冲床冲程运动，时条料作定时、定量地送进。导正钉定距是级进模极为普通采用的定距形式。特别是形状十分复杂的冲件，所用的级进模一般采用这种方式定距。本设计所用原料是卷料用自动送料机构送料。对于各种定距方式的适用场合综合考虑，本设计采用自动送料机构送料作粗定距，采用导正钉作精定距，以实现连续自动作业。在使用导正钉定距的方式下，导正钉孔应大于或等于4倍料厚（d4t）。多工位级进模冲制件多属于薄料，当t0.5毫米时，导正钉孔应不小于2毫米，本设计中导正钉使用3毫米的导正钉。因此，符合设计要求。3.4 模具的结构设计3.4.1 凸模凹模结构设计凸模和凹模直接担负着冲压工作。由于加工性质的不同，凸模与凹模的形状、结构也不同。多工位级进模一般都含有两种或两种以上的冲压工艺，凸模和凹模数量之多是可想而知的。要使之能够适应高速连续冲压，必须满足各种特定的技术条件，而决不能用设计一般凸模、凹模的方法进行设计。3.4.2 凹模的结构设计多工位级进模的凹模设计是比较复杂的。要考虑各工位工作形孔的形状、精度、又要考虑各形孔的相对位置，确定各形孔的基准和相互间的坐标关系；又要考虑加工方便和使用寿命等因素，所以多工位级进模凹模机构的种类较多。凹模的分类：整体凹模、镶套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模分析各凹模的使用场合及优缺点：1） 整体凹模：对于多工位级进模，不论其凹模的形孔多少，复杂程度如何，凹模设计为一个整体的称为整体凹模。对于多工位级进模，整体凹模缺点较多。2） 镶套式凹模：在多工位级进模中，对于某些销的工作形孔为了加工方便，容易更换和刃模，是一种在整体凹模或其他形式凹模的局部形孔位置镶一个套装凹模（圆套、方套或异形套）。3） 拼合形孔凹模：该结构可满足凹模形孔加工精度高这一要求，对某些不易于加工的凹模形孔，常采用拼合形孔这种结构。4） 分段拼合凹模：在多工位级进模中，为了解决各工位形孔间的间距精度，经常采用分段拼合凹模的设计方法，就是将模具的凹模分成若干段，每段中的形孔数不一，然后将这几段凹模的结合面研合镶入凹模外套（或围框）内，构成一个整体凹模。综合分析下来，采用了分段拼合凹模，该结构最大的特点是克服了整体凹模的缺点。它是把每段凹模的工作形孔加工完了，再以内孔为基准加工外形尺寸。一般以磨削余最终研磨加工来控制孔到坐标基准的距离，凹模形孔距离能控制在0.01毫米之内。3.4.3 卸料装置结构的设计卸料装置是起卸料作用，在多工位级进模工作前，弹压卸料装置把条料压住，防止条料在冲压过程产生位移和塑性变形；卸料装置必须对各凸模起导向和保护作用。对于不同的冲压工序卸料装置有不同的作用：在冲裁工序中，他起卸料与压料作用，在弯曲工序中，它不仅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中还要起到压边圈的作用。(1) 卸料装置设计的注意事项形孔拼块可以分为若干段，充分利用成型磨削来保证拼块最后的精度与光洁度。卸料装置设计的注意事项：在级进模中，弹压卸料板都要设计成反凸台形。冲压时，突出部分正好进入两导料板之间。凸台与导板之间应有适当的间隙。1）卸料板各工作形孔应当与凹模形孔同心。这种要求要从模具设计及工艺上加以保证。另外，卸料板的各形孔与对应凸模的配合间隙只有凸模与凹模冲裁间隙的1/31/4，这样才能起到对凸模的导向和保护作用。而且间隙越小，导向效果越好，模具的寿命也越高，然而制造的难度就越大。2）卸料板各工作形孔应有良好的光洁度。卸料板各工作形孔的光洁度为810。卸料板的光洁度与冲压速度有关，速度越高，光洁度要求也越高。3）多工位级进模的卸料板应具有耐磨性能。高速冲压的多工位级进模卸料板的工作部分往往是采用拼镶结构，采用高速刚或合金工具钢制造，淬火硬度HRC5658。对于冲压速度不高的卸料板可选用中碳钢以上或碳素工具刚材料制作，淬火硬度HRC4045。4）卸料板对凸模要有一定的导向高度，越是细小凸模其导向高度也越高，可利用导向套对细小凸模进行导向和保护。其导向套的高度可以高于卸料板。对于大的凸模，卸料板只起卸料和导向作用，为此可以降低接触高度，以减小摩擦。5）为了保持卸料力平衡，卸料螺钉孔应当布置在全部工作形孔的外围，使得卸料螺钉受力均匀。6）卸料螺钉的工作长度“L”在一副模具内应严格一致，否则安装以后卸料板不能平稳，形成不平衡卸料，容易损伤凸模。在本次多工位级进模设计中我用了如图所示的结构，其特点是便于控制L长度，可以通过模削端面保证L一致性。另外每次凸模刃模，卸料螺钉长也可同时磨去同样高度。7）导正钉露出卸料板底面有效工作直壁的高度。导正钉有效工作直壁露出卸料板底面不能过长，一般为（0.50.8）t，否则当冲程回升时，条料会将导正钉“抱”住，影响连续作业。尤其是当采用带台式导料板，过长容易造成条料变形，影响冲压精度。8）卸料装置的辅助导向机构。辅助导向机构俗称小导柱和小导套。它们多数是在卸料板与固定板之间增设的导向机构。小导柱和小导套之间的配合间隙应当更小，一般为凸模与卸料板配合间隙的1/2。(2) 卸料装置的分类及选用卸料装置可以分为固定卸料和弹压卸料两种。在多工位级进模中，多数采用弹压卸料装置，但有时采用固定卸料装置。固定式卸料的卸料板一般是通过导料板紧固在凹模上。固定卸料属于硬性卸料，卸料力大，稳固而可靠。但在多工位级进模中，只有料厚大于1.5毫米的冲件才采用。弹压是卸料的形式也是多样的，有将弹压卸料板通过卸料螺钉、弹簧（或橡皮）安装在模具上，或是在卸料板与固定板之间安装小导柱、导套（在多工位级进模具还采用滚珠小导柱、导套）进行导向。也有的在卸料板上装上导套连同模架导柱一起进行两级导向（即在对上模与卸料板一同进行导向）。多工位级进模中采用弹压卸料装置，很重要的一个环节是卸料要平稳，有足够大的卸料力，以保持顺利卸料。在多工位级进模中，卸料板极少采用整体机构。而采用拼镶结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合间隙、形孔光洁度、热处理等要求。它的拼镶原则基本上与凹模相同。拼镶式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需有足够的强度。在多工位级进模中，卸料板多采用拼镶结构。采用拼镶结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合间隙、形孔光洁度、热处理等要求。拼镶原则基本上与凹模相同。拼镶式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需有足够的强度。 第四章 冲裁工艺分析4.1 凸、凹模间隙值的确定凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。设计中所用材料为不锈钢，根据经验来取，一般凸、凹模间隙取（0.150.20）t。所以，得Zmin=0.150.3=0.045mm，Zmax=0.20.3=0.06mm。4.2 凸、凹模刃口尺寸的确定确定凸、凹模刃口尺寸的原则：1） 考虑落掉和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模，因此冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。2） 考