开关支架冷冲压级进模具设计【说明书+CAD】
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开关支架冷冲压级进模具设计【说明书+CAD】,说明书+CAD,开关,支架,压级,模具设计,说明书,CAD
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毕业设计（论文）任务书2014年4月12日毕业设计（论文）题目开关支架冷冲模设计题目来源指导老师指导教师职称所在部门学生姓名学号1030113236班级模具11132所属院系专业机械外语翻译要求25003000字符课题需要完成的任务一、工艺设计：1.抄画零件图一份2.编制零件冲压工艺工艺卡一份3. 编制主要模具零件加工工艺卡（不少于三份）二、模具设计：1.绘制模具设计总图2.完成主要模具零件图三、完成一篇外文专业技术资料翻译四、编写毕业设计说明书及设计小结1份（大于30页）课题计划安排序号内容时间安排1毕业设计动员、布置毕业设计课题；熟悉零件,完成零件图14.2.13 2.182毕业设计调研、编写冲压工艺14.2.19 2.253完成模具设计总图、全套非标准零件图的设计14.2.26 3.124完成工艺卡、修改不符合要求的零、部件图14.3.13 3.225完成毕业设计论文(说明书)30页、完成外语翻译(25003000字符)14.3.23 4.15计划答辩时间13.4.10 4.25答辩提交资料2014.4.12教研室主任审核意见签名： 无锡职业技术学院冷冲压工艺卡片零件名称 开关支架零件图号材料牌号及规格 08F毛坯种类条料毛坯尺寸8000x60x2.5每毛坯可制件数100工别工序号工 序 内 容设备型号及名称一次加工数工 序 附 图送料10自动送料机1冲孔导正20 冲孔级进模2 切废30 切除废边级进模1冲孔40 冲孔级进模3 折弯50 弯曲90度级进模2 切边60 切除废边级进模1 检验70 按图纸检验班级模具11132姓名杨宇学号1030113236日期2014-3-31批改日期毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号1030113236班级模具11132所属院系专业机械指导教师职称所在部门毕业设计（论文）题目开关支架冷冲模设计题目类型工程设计（项目）论文类作品设计类其他一、选题简介、意义该产品零件选用的材料为08F钢板. 08F是冲压用钢板中沸腾钢的一种牌号（中国称08F，国际称CR1，日本称SPCC，德国用St12，前苏联用Br）08F中F指的是沸腾钢.08指的是含碳量万分之八.钢板用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。 圆钢用作心部强度要求 不高的渗碳或氰化零件。二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）该零件包括冲孔，弯曲和落料三个基本工序，从工序可能的集中与分散，工序间的组合来看可以有以下几种方案：先落料，再冲孔，后弯曲采用单工序模生产落料-冲孔复合冲压，再弯曲采用复合模生产冲孔，弯曲再落料（或切断）采用级进模生产方案模具结构简单，但需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。如果使用单工序模则会使模具制造周期增长，不利于提高生产效率；为了提高生产效率，主要采用复合冲裁和级进冲裁方式。由于该产品有折弯要求，方案不能一次性保证孔与折弯边缘的距离。因此，采用方案既能满足尺寸精度又能高效生产。综上所述，采用方案一套级进模生产，可连续完成切边，冲孔，弯曲等工序。生产效率高，易于实现自动化，操作安全方便，适宜大批量生产，工件的精度也能满足要求。同时，采用自动送料装置，保证步距准确，提高效率。三、设计（论文）体系、结构（大纲）外文翻译绪论开关支架的设计1.冲裁件的工艺性分析1.1冲裁件的材料1.2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度1.3冲裁件的形状和尺寸2.冲裁工艺方案分析确定3.排样的设计与计算3.1冲裁件展开尺寸的计算3.2冲裁件的排样3.3排样图的设计3.4材料的利用率4.冲裁力和弯曲力的计算4.1冲裁力计算4.2弯曲力的计算5.压力机设备的选用6.主要工作部分尺寸计算6.1凸、凹模间隙值的确定6.2凸、凹模刃口尺寸计算7.模具结构的设计7.1凸模、凹模结构的设计7.2卸料装置的设计8.导料系统的设计8.1导正钉8.2托料装置9.限位装置设计小结参考文献指导教师意见：签字：年 月 日院（系）审批意见：签章：年 月 日4无锡职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号7产品名称开关支架零（部）件名称冲孔凸模共 页第 页材料牌号T8A毛胚种类板料毛胚外形尺寸5mmX60mm每毛胚可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1备料毛抷尺寸为11mmX60mm2车削车外圆及端面数控车床3热处理淬火 回火5055HB4圆磨磨外圆5检验检查尺寸等要求编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期无锡职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号2产品名称开关支架零（部）件名称冲孔凸模共 页第 页材料牌号T8A毛胚种类板料毛胚外形尺寸5mmX60mm每毛胚可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1备料毛抷尺寸为5mmX60mm2车削车外圆及端面数控车床3热处理淬火 回火5055HB4圆磨磨外圆5检验检查尺寸等要求编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期无锡职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号21产品名称 弯支架零（部）件名称凹模板共 5 页第 5 页材料牌号45毛胚种类板料毛胚外形尺寸315mmX163mmX25mm每毛胚可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1备料将毛坯锻成315mmX163mmX25mm锻造车间锻压机2热处理热处理退火热处理车间热处理炉3铣平面铣各平面，厚度留磨削余量0.6，侧面留磨削余量0.4模具车间铣床平行夹头4铣铣四周面，保证尺寸模具车间铣床平行夹头5钻孔钻孔，攻螺纹模具车间钻床6平磨磨上下平面，留磨削余量0.30.4，磨相邻两侧面保证垂直模具车间平面磨床7铣端面铣两个端面，保证尺寸要求模具车间铣床8平磨磨上下端面，粗糙度达Ra1.6模具车间平面磨床9精磨精磨孔，粗糙度达到Ra0.8模具车间平面磨床10检验符合图纸要求检验室编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期无锡职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号20产品名称 开关支架零（部）件名称卸料版共 5 页第4 页材料牌号45毛胚种类板料毛胚外形尺寸315mmX163mmX9mm每毛胚可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1备料将毛坯锻成315mmX163mmX9mm锻造车间锻压机2热处理热处理退火热处理车间热处理炉3铣平面铣各平面，厚度留磨削余量0.6，侧面留磨削余量0.4模具车间铣床平行夹头4铣铣四周面，保证尺寸模具车间铣床平行夹头5钻孔钻孔，攻螺纹模具车间钻床6平磨磨上下平面，留磨削余量0.30.4，磨相邻两侧面保证垂直模具车间平面磨床7铣端面铣两个端面，保证尺寸要求模具车间铣床8平磨磨上下端面，粗糙度达Ra1.6模具车间平面磨床9精磨精磨孔，粗糙度达到Ra0.8模具车间平面磨床10检验符合图纸要求检验室编制（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期目录目录外文翻译3绪论7开关支架的设计101.冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性分析101.1 冲裁件的材料 101.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度 111.3 冲裁件的形状和尺寸 112.冲裁工艺方案分析确定冲裁工艺方案分析确定113.排样的设计与计算排样的设计与计算123.1 冲裁件展开尺寸的计算 123.2 冲裁件的排样 133.3 排样图的设计 143.4 材料的利用率 184.冲裁力和弯曲力的计算冲裁力和弯曲力的计算194.1 冲裁力计算 194.2 弯曲力的计算 195.压力机设备的选用压力机设备的选用206.主要工作部分尺寸计算主要工作部分尺寸计算206.1 凸、凹模间隙值的确定 206.2 凸、凹模刃口尺寸计算 217.模具结构的设计模具结构的设计227.1 凸模、凹模结构的设计 227.2 卸料装置的设计 248.导料系统的设计导料系统的设计268.1 导正钉 278.2 托料装置 289.限位装置限位装置28设计小结设计小结错误！未定义书签。参考文献参考文献31无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 2 页 共 30 页外文翻译外文翻译冷冲模具使用寿命的影响冷冲模具使用寿命的影响冷冲模具的使用寿命是以冲制出的工件数量来计算的。影响冷冲模寿命的因素很多。主要有模具结构设计、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的热处理质量与表面强化、冲模零件的制造精度和冷冲压材料的选取。除此之外，还有冲模的安装、调整、使用以及维修等。1模具设计对寿命的影响(1)排样设计的影响排样方法与搭边值对模具寿命的影响很大，过小的搭边值，往往是造成模具急剧磨损和凸、凹模啃伤的重要原因。从节约材料出发，搭边值愈小愈好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在冲裁中有可能被拉人模具问隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。因此，在考虑提高材料利用率的同时，必须根据零件产量、质量和寿命，确定排样方法和搭边值。(2)凹模结构的影响对容易产生应力集中而开裂的凹模结构，可以采用组合结构或镶拼结构，以及预应力结构，从而提高模具使用寿命。(3)间隙的影响当间隙过小时，压缩挤压利害，摩擦力增大，磨损增大，侧面的磨损加剧，冲裁后卸料和推件时，材料与凸、凹模之间的摩擦还将造成刃口侧面的磨损比端面的磨大大，同时也容易造成凸、凹模温度很高，把金属碎屑吸附在刃口侧面，形成金属瘤，使凸、凹模出现崩刃或胀裂现象。因此，过小的间隙对模具寿命极为不利。间隙太大，会增加凸模与凹模端面边缘的集中应力，致使压应力急剧增加，于是刃口边很快屈服变形而失去棱角。因此又增加了冲裁力，进而使刃口边更快磨损，降低模具寿命。但为了减小凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下，设计时适当采用较大间隙是十分必要的。(4)模具导向结构对寿命的影响可靠的导向对于减小工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤是非常有效的。特别对无问隙或小问隙冲裁模、复合模和多工位级进模更为重要。为提高模具寿命，必须根据工序和零件精度要求，正确选择导向形式和导向精度，所选择导向精度应高于凸、凹模的配合精度。(5)冷冲压材料选取的影响冷冲压材料应满足制件的设计要求和冲压工艺要求，否则容易损伤模具，降低模具使用寿命。冷冲压材料表面质量不好，冲压时制件易破裂，也易擦伤模具。冷冲压材料塑性不好，变形量小，冲压时制件易破裂，也易擦伤模具。另外，材料的厚度公差应符合国家标准。因为一副冲模适用于一定材料的厚度，成形、弯曲、翻边、引伸模具的凸、凹模结构间隙是直接根据材料厚度来确定的。所以材料厚度不均匀，会导致废品产生和模具损坏。2模具材料对模具寿命的影响模具材料对模具寿命的影响是模具材料性质、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等的综合反映。其中，材料性质和热处理质量影响最为明显。模具材料性质对模具寿命的影响是很大的。如将同一种工件，使用不同的模具无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 3 页 共 30 页材料做弯曲试验，试验结果：用 9Mn2V 材料，其寿命为 5 万次；用 Crl2MoV 渗氮，其寿命可达 40 万次。因此，在选用材料时，应根据制件的批量大小，合理选用模具材料。模具工作零件的硬度对模具寿命的影响也很大。但并不是硬度愈高、模具寿命愈长。这是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密切的关系。有的冲模要求硬度高，寿命长。如采用 T10 钢制造冲模，硬度为 5458HRC，只冲几千次，制件毛刺就很大。如果将硬度提高到 6064HRC，则刃磨寿命可达 23 万次。但如果继续提高硬度，则会出现早期断裂。有的冲模硬度不宜过高，如采用 Crl2MoV 制造凹模硬度为 5862HRC 时，一般寿命为 23 万件，失效形式是崩刃和开裂以及如果将硬度降到 5458HRC，寿命提高到 56 万件，但硬度降低到 5053HRC 会出现凹模刃口易磨钝现象。由此可见，模具硬度必须根据材料性质和失效形式而定。应使硬度、强度、韧性及耐磨性、耐疲劳强度等达到特定冲压工序所需要的最佳配合。3模具的热处理质量与表面强化对寿命的影响模具的热处理质量对模具的性质与使用寿命影响很大。实践证明，模具工作零件的淬火变形与开裂，使用过程中早期断裂，虽然与材料的冶金质量、锻造质量、模具结构及加工有关，但与模具的热处理关系更大。根据模具失效原因的分析统计，热处理不当引起的失效占 50 以上。实践证明，高级的模具材料必须配以正确的热处理工艺，才能真正发挥材料的潜力。模具工作零件表面强化处理的目的，是获得外硬内韧的效果，从而得到硬度、耐磨性、韧性、耐疲劳强度的良好配合。模具表面强化处理方法很多，表面处理的新技术工艺发展很快。除氮碳共渗和离子氮化、渗硼、渗铌、渗钒、表面镀硬铬和电火花强化外，化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)已逐步采用。经CVD 和 PVD 处理后，模具表面覆盖一层超硬物质，如 TiC、TiN 等。硬度极高、耐磨性、耐蚀性、抗黏合性很好，可提高模具寿命几倍到几十倍。DieDie LifeLife ofof coldcold stampingstamping diedie andand influenceinfluence Die with the life of the workpiece by punching out the number of terms. Many factors affect the life Die. There are die structure design, manufacture molds used in the punch and die materials, die quality and surface hardening heat treatment, precision die manufacturing parts and cold stamping materials selection. In addition, there are die installation, adjustment, use and maintenance. 1. DieDie DesignDesign onon LifeLife (1) Layout design of layout methods and take the boundary value a great impact on the die life, too small to take the boundary value, often causing rapid wear and convex mold, die bite wounds on the. Starting from material savings, take the boundary value smaller the better, but take the edge is less than some value, the cut surface of the mold and the quality of life adversely. There will be left behind in the blanking die Q-gap were to produce spare parts glitch, or even damage the die edge, reduce die life. Therefore, consider increasing the material utilization of the same time, parts must yield, quality and life expectancy to determine the layout methods and take the boundary. (2) die structure prone to stress concentration on the cracking of the die structure, composite 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 4 页 共 30 页structure can be used or mosaic structure, and prestressed structure to enhance the mold life. (3) the impact of clearance when the gap is too small, compressed extrusion of interest, increased friction, increased wear, the wear side of aggravated discharge and push pieces after blanking time, materials and convex, the friction between die will cause wear and tear than the end edge on the side of the grinding much, but also easily lead to convex, concave mold temperature is high, the adsorption of metal debris in the side edge to form a metal tumor, so that male and female die chipping or expansion occurs crack phenomenon. Therefore, the gap is too small to Die Life very bad. Gap is too large will increase the punch and the die face the edge of the concentration of stress, resulting in a sharp increase in stress, so blade edge quickly lose angular yield deformation. Therefore, addition of blanking force, thereby enabling faster edge edge wear, reduce die life. But in order to reduce the male and female die wear, extending mold life, while ensuring quality of stamping pieces under the premise that larger space designed properly it is necessary. (4) Die-oriented structure of the life of a reliable guide for the working parts reduce wear, prevent male and female die bite wound is very effective. In particular, non-small-Q gap Q gap or Die, compound die and multi-position progressive die even more important. To improve the die life, must be based on processes and the demand of precision, the correct choice-oriented form and orientation accuracy, the choice should be higher than the accuracy-oriented convex, concave mold with precision. (5) the impact of cold stamping materials, cold stamping materials selected should meet the design requirements of workpieces and stamping process requirements, or easy to mold damage and reduce mold life. Poor surface quality of cold stamping, punching, cracking when the workpiece is also easy to scratch mold. Bad cold stamping plastic materials, deformation is small, easy to press when the workpiece rupture, but also easy to scratch mold. In addition, the material thickness tolerances shall comply with national standards. Die because of a certain thickness of material suitable for forming, bending, flanging, drawing die of the male and female die structure gap is directly determined by the thickness of the material. Therefore, uneven thickness, will result in waste generation and mold damage. 2. DieDie DieDie LifeLife ofof Die Die Life of a mold material properties, chemical composition, structure, hardness and comprehensive reflection of metallurgical quality. Among them, the material properties and heat treatment affect the quality of the most obvious. Mold material properties on the impact of die life 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 5 页 共 30 页is great. If the same workpiece, using a different mold material of the bending test, the test results: The 9Mn2V material, the life of 5 million; with Crl2MoV nitriding, the life of up to 40 million. Therefore, the choice of materials, the batch size should be based on workpiece, rational use of mold materials. The hardness of the die parts to Die Life a great impact. But not the higher hardness, longer die life. This is because the hardness and strength, toughness and abrasion resistance are closely related. Some die demands of high hardness, long life. Such as the use of T10 steel dies, hardness 54 58HRC, only washed thousands of times a burr on the workpiece great. If the hardness to 60 64HRC, the grinding life of up to 2 to 3 million. However, if continue to improve hardness, fracture occurs earlier. Some die hardness should not be too high, as the die manufacturing using Crl2MoV 58 62HRC hardness, the general life of 2-3 million, invalid form of chipping and cracking, and if the hardness down to 54 58HRC, life expectancy increased to 5 60 000, but decreased to 50 53HRC hardness appears easy to blunt the die edge phenomenon. Thus, mold hardness must be based on material properties and failure modes may be. Should enable the hardness, strength, toughness and wear resistance, resistance to fatigue strength needed to achieve a particular stamping process the best match. 3. TheThe surfacesurface ofof thethe moldmold heatheat treatmenttreatment toto strengthenstrengthen thethe qualityquality andand impactimpact onon lifelife Mold heat treatment the nature and quality of life of the mold a great impact. Practice shows that the die parts of the quenching distortion and cracking, early fracture during use, while the metallurgical and materials quality, forging quality, mold structure and process related, but related more to die of heat treatment. According to statistical analysis of failure causes of mold, heat treatment failure due to improper accounting for more than 50%. Practice shows that the mold material must be accompanied by high heat treatment process properly, can really play a materials potential. Parts surface hardening mold work purpose is to obtain the effect of external hard tough inside, so be hardness, wear resistance, toughness, good resistance to fatigue with. Many ways to die surface hardening, surface treatment technology of new technologies developed rapidly. In addition to Nitrocarburizing and ion nitride, boride, seepage niobium, vanadium permeability, hard chrome plated and spark strengthening, the chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD) has been gradually adopted. By CVD and PVD treatment, the mold surface covered with super-hard material, such as TiC, TiN, etc. High hardness, wear resistance, corrosion resistance, adhesion is very good, can improve the die life several times to several times. 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 6 页 共 30 页绪论绪论（1）模具行业发展前景分析 模具作为产品制造的基础工艺装备，又是集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造等高新技术为一体的高新技术产品，以及在制造业中的重要地位和作用，在全国人大通过的国民经济和社会发展第十二五个五年规划纲要的第三篇“转型升级提高产业核心竞争力”中明确“提升模具等基础零部件水平”作为制造业发展重点方向。在我国，重工业发展是经济发展的一大组成部分，其中，模具产业又是重工业中的重中之重，因此，模具产业的发展对我国经济的发展有这非凡的意义。 由于各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具等。我国工业的迅速发展，特别是汽车制造业和 IT 制造业的发展，拉动了我国模具行业的迅速壮大，模具档次的提高，精良的模具制造装备为我国模具行业的技术水平提升提供了保障. 近年来，我国模具企业加工水平得到很大提高，出口创汇能力大大增强，既在国内市场抵抗住境外厂商的挤压，又在国际市场上表现出较强的竞争力。但与此同时，国内模具企业在发展过程中也曝露出一些问题，一是规模偏小，二是技术偏低，三是涉及领域狭窄，四是对相关行业影响带动能力不大。综合以上因素，国内模具制造业总体效益还没有发挥出最好水平，其在国名经济中的基础性作用尚不明显。为了扭转以上情况，国内模具制造也要想在国际市场发挥更大影响，必须加强. 专家分析，从 1997 年开始，随着汽车、装备制造业、家用电器的高速增长，中国无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 7 页 共 30 页国内模具市场的需求开始显著增长。虽然到 2006 年中国模具工业总产值已达 516 亿元，但属“大路货”的冲压模具、压铸模具等约占总量的 80。已经进入中国的少量外资模具企业开始生产各种高精大多功能模具，但目前仍供不应求。 目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行业供不应求；压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增；注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外，特种模具也有较大的发展前景。 （2）发展趋势分析 随着新兴学科的出现及材料加工学科与相关学科的交叉，必将促进板材成形技术更快的发展，对于板材，其总的发展趋势如下 1节能 节省能源已是新时期经济发展的一个重要课题，也是板材成形的发展方向。其主要途径一个是在传统能源利用中，通过减低拘束系数、降低流动应力和减少接触面积等方法减少成形力；另一个途径就是新能源的开发利用。 2精密 “近净成形”技术可有效地减少后续加工，节省原材料，降低生产成本，已成为材料加工中的重点发展方向。 3柔性 为了满足未来社会产品多样化的需求和不确定的市场环境，柔性化成形技术将是一个重要的发展方向。柔性成形技术对产品变化有很强的适应性，可高效、低耗地满足多种产品的需求。 4绿色 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 8 页 共 30 页随着制造业的发展，绿色环保将是材料成形技术面临的重要课题。减少和消除成形过程中对环境的污染是绿色制造的主要内容之一。 5信息化、智能化 现代计算机技术、信息技术不但促进传统成形技术的发展，而且不断产生新的特种成形技术。计算机模拟仿真技术、CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM 技术在成形技术中的大量应用已经使工艺设计、模具设计与制造更加科学化、自动化。变形预测、组织预测已经成为可能。成形技术已从“经验型”逐渐走向科学化、信息化和智能化。 网上相关报道较少，由于影响板料弯曲的因素多而复杂，因素之间还存在耦合关系，再加之产品品种繁多，因此理论解析十分困难，长期依靠设计者的经验和反复试制。对板料弯曲的计算机辅助设计尚处于初级阶段，大多仅仅是经验公式计算机化的工作，可靠性低。而将有限元法这种解决工程技术问题的可靠工具引入板料弯曲的研究，可以高效且准确的分析成型过程、检验工模具、设计结果，大大降低工模具设计成本和风险。因此，采用有限元法模拟板料弯曲成形过程，并与计算机辅助工艺相结合构筑基于理论、经验和数值模拟的稳健计算机辅助专家系统是板料弯曲研究发展的趋势。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 9 页 共 30 页开关支架的设计开关支架的设计零件图零件图1.冲裁件的工艺性分析1.11.1 冲裁件的材料冲裁件的材料该产品零件选用的材料为 08F 钢板. 08F 是冲压用钢板中沸腾钢的一种牌号（中国称 08F，国际称 CR1，日本称 SPCC，德国用 St12，前苏联用 Br）08F 中 F 指的是沸腾钢.08 指的是含碳量万分之八.特性：强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 10 页 共 30 页用途：钢板用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、仪表板、汽车驾驶室盖板等。 圆钢用作心部强度要求 不高的渗碳或氰化零件。力学性能：抗拉强度 b （MPa）：295（30）屈服强度 s （MPa）：175（18）伸长率 5 （%）：35断面收缩率 （%）：60硬度 ：未热处理，131HB1.21.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度从产品图可以看出弯曲面有垂直度的要求，表面镀锌处理。1.31.3 冲裁件的形状和尺寸冲裁件的形状和尺寸零件外形结构简单，由图可知，产品零件孔与孔之间的距离 c 大于 1.5t（3.75） ，孔与零件边缘之间的壁厚 c1 大于 t(2.5)皆满足冲裁条件。2.冲裁工艺方案分析确定该零件包括冲孔，弯曲和落料三个基本工序，从工序可能的集中与分散，工序间的组合来看可以有以下几种方案：先落料，再冲孔，后弯曲采用单工序模生产落料-冲孔复合冲压，再弯曲采用复合模生产无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 11 页 共 30 页冲孔，弯曲再落料（或切断）采用级进模生产方案模具结构简单，但需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。如果使用单工序模则会使模具制造周期增长，不利于提高生产效率；为了提高生产效率，主要采用复合冲裁和级进冲裁方式。由于该产品有折弯要求，方案不能一次性保证孔与折弯边缘的距离。因此，采用方案既能满足尺寸精度又能高效生产。综上所述，采用方案一套级进模生产，可连续完成切边，冲孔，弯曲等工序。生产效率高，易于实现自动化，操作安全方便，适宜大批量生产，工件的精度也能满足要求。同时，采用自动送料装置，保证步距准确，提高效率。3.排样的设计与计算3.13.1 冲裁件展开尺寸的计算冲裁件展开尺寸的计算无圆角半径弯曲件 r0.5t(1.25)的展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则，考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄因素，采用经过修正的公式来进行计算 mmmmllL4 .774 . 05 .155 .614 . 021该冲裁件的展开图如图所示无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 12 页 共 30 页3.23.2 冲裁件的排样冲裁件的排样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主要依据。条料的排样图一旦确定了，也就确定了以下几方面：被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序模具的工位数，及其作业内容确定了被冲零件的式样单排、双排、多排方位正排、斜排等。并反应出材料的利用率确定了模具步距的公称尺寸和定距方式条料的宽度，条料纹向与送料方向的关系条料载体的设计形式基本上确定了模具的结构多工位级进模条料设计得好坏，对模具设计的影响是很大的。排样图设计错误，无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 13 页 共 30 页会导致制造出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是最佳方案，首先要看工位分布是否合理；条料是否在连续冲压过程中畅通无阻；是否便于使用、制造、维修和刃磨；是否经济合理。3.33.3 排样图的设计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。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。模具的具体结构和加工工艺性：在设计条料排样图的同时，必须考虑模具的具体结构，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。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、材料的厚度、条料宽度与材料纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。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是很关键的。分段冲切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，无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 14 页 共 30 页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。载体：条料载体是条料在送料过程中，经过不断的冲切余料，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。工位的确定与空位工位：在划分工位时，对零件要求比较高的部位，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。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，没有很好的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，在进行弯曲。条料排样的主要内容：1.将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序；2.确定工位数和每一工位的加工工序内容；3.确定载体类型；4.毛坯定位方式；无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 15 页 共 30 页5.设计导正孔直径和导正销的数量；6.绘制工序排样图。 排样设计应遵循的原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点：1)可制作冲压件展开毛坯样板(35 个)，在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和载体分离。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。2)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，也可在以后的工位中每隔 23 个工位设置导正销。第三工位根据冲压条料的定位精度，可设置送料步距的误送检测装置。3)冲压件上孔的数量较多，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。对相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，后续冲孔应采取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。4)为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度和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。5)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。若有不同于冲床滑块冲程方向的冲压成形动作，可采用斜滑块、杠杆和摆块等无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 16 页 共 30 页机构来转换成形方向。6)对弯曲和拉深成形件，每一工位变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。7)为避免 U 形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯成 45，再弯成 90。8)在级进拉深排样中，可应用拉深前切口、切槽等技术，以便材料的流动。9)压筋一般安排在冲孔前，在凸包的中央有孔时，可先冲一小孔，压凸后再冲到要求的孔径，这样有利于材料的流动。10)当级进成形工位数不是很多，制件的精度要求较高时，可采用压回条料的技术，即将凸模切入料厚的 2035%后，模具中的机构将被切制件反向压入条料内，再送到下一工位加工，但不能将制件完全脱离带料后再压入。查冲压工艺与模具设计表 2.5.2 确定搭边值：两工件间的搭边 工件与边缘的搭边mm2 . 2a1mm5 . 2a 为保证冲模刚度，工件间搭边值，工件与边缘的搭边mm7a1mm0 . 3a 则：送料步距：mmH45738条料的宽度:mmDB83a2 排样图排样图无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 17 页 共 30 页3.43.4 材料的利用率材料的利用率在冲压零件的成本中，材料的费用约占 60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法为排样。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率，可用下式计算： 式%100%1000ABSSS中材料利用率S工件的实际面积S0所用材料面积，包括工件面积和废料面积一个步距内材料的利用率是：%6283452353%100%1000ABSSS板料规格拟选用 2.5mm900mm1800mm 若用纵裁：裁板条数 每条个数40451800b1An11834900a12hBn 每板个数 若用横裁：裁板条数 4401140211nnnz22831800b1An每条个数20454900a12hBn 每板个数，4402022212nnnz无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 18 页 共 30 页因为，所以材料的总利用率：21zznn%64%10018009002353440%100SAnzz4.冲裁力和弯曲力的计算4.14.1 冲裁力计算冲裁力计算计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备，设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。采用平刃冲裁模，其冲裁力按下式计算 pFtLKFpp为材料抗剪切强度，； 为冲裁周边总长，； 为材料厚度，； aMPLmmtmm系数是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动、润滑情况、材料力学pK性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 1.3。当查不到材料抗剪切强度时，可用抗拉强度代替，此时b1pKKNtLKFp25022094.5835 . 13 . 1p卸料力计算： K卸料力系数，其值为 0.02-0.06（薄料取大值，厚pQKFF 料取小值）KNKFFpQ525002. 04.24.2 弯曲力的计算弯曲力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据，特别是在弯曲板料较厚、弯曲变形程度较大，材料强度较大时，必须对弯曲力进行计算。由于影响弯曲力的因素较多，如材料的性能、零件形状、弯曲方法、模具结构、模具间隙和模具工作表面质量等。因此，用理论分析的方法很难准确计算弯曲力。生产中常用经验公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。 trKBtFbZ27 . 0无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 19 页 共 30 页Fz 为冲压行程结束时的自由弯曲力，N K 为安全系数，一般取 1.3; b 为弯曲件的宽度,mm; t 为弯曲材料的厚度,mm; r 为弯曲件的内弯曲半径,mm; 为材料的强度b极限，MPaKNtrKbtFbZ365 . 22805 . 238193 . 17 . 07 . 022综上所述，总的压力为：tKNFFFFZQP292913652505.压力机设备的选用由于级进模的特点，为防止设备超载，可按公称压力的原则选取压力机。根据以上数据，查冲压模具设计手册选定压力机为：压力机的型号：J11-50 公称压力/KN：500 滑块固定行程/mm：10-90 工作台尺寸/mm：450600 行程次数次/mm：90 最大闭合高度/mm：270 封闭高度调节量/mm：756.主要工作部分尺寸计算6.16.1 凸、凹模间隙值的确定凸、凹模间隙值的确定凸模、凹模间间隙对冲裁件质量、冲裁工艺力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小，模具寿命高。但分别从质量、冲裁力、模具寿命等方面的要求确定合理的间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 20 页 共 30 页围内就可冲出良好制件，这个范围的最小值为最小合理间隙，最大值为最大合理minC间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采maxC用最小合理间隙值。根据材料的厚度查表 2.2.3 得，冲裁模初始双面间隙minC mmZ22. 0minmmZax36. 0m6.26.2 凸、凹模刃口尺寸计算凸、凹模刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模的主要依据之一。确定凸、凹模刃口尺寸的原则：确定凸、凹模刃口尺寸的原则：考虑落料和冲孔的区别，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。考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响；刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最大极限尺寸。考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。在本设计中，由于凸模除了标准的圆形凸模以外，均为直通式和台肩式的异形凸模。故为了设计的简便起见，凸凹模的刃口尺寸计算部分忽略。设计中的刃口尺寸按照：凸模尺寸按板料的各孔的尺寸来确定，凹模尺寸按对应凸模的尺寸加上一个单边间隙 0.1mm 来确定。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 21 页 共 30 页7.模具结构的设计7.17.1 凸模、凹模结构的设计凸模、凹模结构的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。凸凹模的设计要遵循以下原则：凸凹模要有足够的强度。设计凸凹模应选择较好的材料，选择合理的热处理规范；在条件许可时可减少凸模长度，增加凹模厚度，在结构上增加它们的强度和刚度。凸凹模必须安装牢固，便于维修和更换。多工位自动级进模的凸凹模要有统一的标准，这样既便于加工，又不会出现位置上的误差。余料排除方便及时。为了避免损坏模具，应采取及时的措施来清除余料，一般在凸模上设置余料顶针，凹模上设置高压气孔等措施。 凸模结构设计凸模结构设计在凸模结构安装中，考虑到凸模需要便于更换及力求结构简单的原则，凸模的固定方式采用压板压装在凸模固定板上无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 22 页 共 30 页 凹模结构设计凹模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整体凹模：对于多工位级进模，不论其凹模形孔多少，复杂程度如何，凹模设计为一个整体的称为整体凹模。但整体凹模缺点较多。镶套式凹模：在多工位级进模中，对于某些小的形孔为了加工方便，容易更换和刃磨，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。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，对某些不易加工的凹模形孔，常采用拼合形孔这种结构。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 23 页 共 30 页分段拼合凹模：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内，构成一个整体凹模。本设计凹模采用整体式凹模结构7.27.2 卸料装置的设计卸料装置的设计卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除冲压开始前压紧带料，防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均而引起带料窜动，还可保证冲压结束后及时平稳地卸料。更重要的是在多工位级进模中卸料板还将对各工位上的凸模，特别是细小凸模，在受到侧向作用力时，起到精确导向和保护的作用。卸料装置主要由卸料版，弹性元件，卸料螺钉和辅助导向零件所组成。卸料装置设计注意的事项：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 1/3-无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 24 页 共 30 页1/4，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。卸料板各工作形孔应有良好的粗糙度，应适应高速冲压导向和保护作用。卸料板各工作形孔的粗糙度应控制在 Ra0.1-Ra0.4。卸料板的粗糙度与冲压速度有关，m速度越高，光洁度要求也越高。同时还需要注意润滑。多工位级进模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位往往是采用镶拼结构，采用高速钢或合金工具钢制造，淬火硬度 HRC56-58。对于冲压速度不高的卸料板可选用中碳钢或碳素工具钢材料制作，淬火硬度 HRC40-45.卸料板对凸模具有一定的导向高度，越是细小的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。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。卸料螺钉的工作长度在一副模具中应严格一致，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。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 25 页 共 30 页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（0.5-0.8）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。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。卸料螺钉沉孔深度要有足够的活动量。否则，当凸模经过多次刃磨后，卸料螺钉帽头在冲头到达最低位置时会高出上模座的上平面，从而损坏模具或者设备。 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 说说 明明 书书第 26 页 共 30 页8.导料系统的设计由于多工位级进模除纯冲裁件冲压属于平面加工以外，对于带有弯曲，成型，拉深的冲制件均属于立体加工。
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