弹簧片冲压多工序级进模具设计（全套含CAD图纸）
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汽车开发周期从40个月缩短到4个月。一、1、模具在工业发展中的地位采用模具生产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等一系列优点，用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代经济的基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平，因此模具工业对国民经济和社会发展将起越来越大的作用。1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位仅次于大型发电设备及相应的输变电设备，确立模具工业在国民经济中的重要地位。1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也超过了机床工业产值。模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。据统计，在家电、玩具等轻工行业，近90的零件是综筷具生产的；在飞机、汽车、农机和无线电行业，这个比例也超过60。例如飞机制造业，某型战斗机模具使用量超过三万套，其中主机八千套、发动机二千套、辅机二万套。从产值看，80年代以来，美、日等工业发达国家模具行业的产值已超过机床行业，并又有继续增长的趋势。据国际生产技术协会预测，到2000年，产品尽件粗加工的75、精加工的50将由模具完成；金属、塑料、陶瓷、橡胶、建材等工业制品大部分将由模具完成，50以上的金属板材、80以上的塑料都特通过模具转化成制品。2、模具的历史发展模具的出现可以追溯到几千年前的陶器和青铜器铸造，但其大规模使用却是随着现代工业的掘起而发展起来的。19世纪，随着军火工业枪炮的弹壳、钟表工业、无线电工业的发展，冲模得到广泛使用。二次大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电器、汽车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在前列许多模具先进技术，如简易模具、高效率模具、高寿命模具和冲压自动化技术，大多起源于美国；而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。50年代，模具行业工作重点是根据订户的要求，制作能满足产品要求的模具。模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，对所设计模具零件的机能缺乏真切了解。从1955年到1965年，是压力加工的探索和开发时代对模具主要零部件的机能和受力状态进行了数学分桥，并把这些知识不断应用于现场实际，使得冲压技术在各方面有飞跃的发展。其结果是归纳出模具设计原则，并使得压力机械、冲压材料、加工方法、梅具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化的方向推进，从而使冲压加工从仪能生产优良产品的第一阶段。进入70年代向高速化、启动化、精密化、安全化发展的第二阶段。在这个过程中不断涌现各种高效率、商寿命、高精度助多功能自动校具。其代表是多达别多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。在此基础上又发展出既有连续冲压工位又有多滑块成形工位的压力机弯曲机。在此期间，日本站到了世界最前列其模具加工精度进入了微米级，模具寿命，合金工具钢制造的模具达到了几千万次，硬质合金钢制造的模具达到了几亿次P每分钟冲压次数，小型压力机通常为200至300次，最高为1200次至1500次。在此期间，为了适应产品更新快、用期短如汽车改型、玩具翻新等的需要，各种经济型模具，如锌落合金模具、聚氨酯橡胶模具、钢皮冲模等也得到了很大发展。从70年代中期至今可以说是计算机辅助设计、辅助制造技术不断发展的时代。随着模具加工精度与复杂性不断提高，生产周期不断加快，模具业对设备和人员素质的要求也不断提高。依靠普通加工设备，凭经验和手艺越来越不能满足模具生产的需要。90年代以来，机械技术和电子技术紧密结合，发展了NC机床，如数控线切割机床、数控电火花机床、数控铣床、数控坐标磨床等。而采用电子计算机自动编程、控制的CNC机床提高了数控机床的使用效率和范围。近年来又发展出由一台计算机以分时的方式直接管理和控制一群数控机床的NNC系统。随着计算机技术的发展，计算机也逐步进入模具生产的各个领域，包括设计、制造、管理等。国际生产研究协会预测，到2000年，作为设计和制造之间联系手段的图纸将失去其主要作用。模具自动设计的最根本点是必须确立模具零件标准及设计标准。要摆脱过去以人的思考判断和实际经验为中心所组成的设计方法，就必须把过去的经验和思考方法，进行系列化、数值化、数式化，作为设计准则储存到计算机中。因为模具构成元件也干差万别，要搞出一个能适应各种零件的设计软件几乎不可能。但是有些产品的零件形状变化不大，模具结构有一定的规律，放可总结归纳，为自动设计提供软件。如日本某公司的CDM系统用于级进模设计与制造，其中包括零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模板尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序为数控加工中心和线切割编程等，所用时间由手工的20、工时减少到35小时；从80年代初日本就将三维的CADCAM系统用于汽车覆盖件模具。目前，在实体件的扫描输入，图线和数据输入，几何造形、显示、绘图、标注以及对数据的自动编程，产生效控机床控制系统的后置处理文件等方面已达到较高水平；计算机仿真CAE技术也取得了一定成果。在高层次上，CADCAMCAE集成的，即数据是统一的，可以互相直接传输信息实现网络化。目前国外仅有少数厂家能够做到。3、模具的发展趋势（1）模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国DELCAM公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度较高的软件另外还包括PRO/ENGINEER、UG和CATIA等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模CAD/CAM系统；北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压模CAD/CAE/CAM系统等。（2）模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。举个例子如PRO/ENGINEER、UG和CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从而使模具并行工程成为可能。另外，CIMATRAN公司的MOLDEXPERT，DELCAM公司的PSMOLD及日立造船的SPACEE/MOLD均是3D专业注塑模设计软件，可进行交互式3D型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。澳大利亚MOLDFLOW公司的三维真实感流动模拟软件MOLDFLOWADVISERS已经受到用户广泛的好评和应用。国内有华中理工大学研制的同类软件HSC3D45F及郑州工业大学的ZMOLD软件。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。如CIMATRON公司的注塑模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面，生成与制品相对应的型芯和型腔，实现模架零件的全相关，自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格，并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。（3）模具软件应用的网络化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。美国在其21世纪制造企业战略中指出，到2006年要实现汽车工业敏捷生产/虚拟工程方案，使汽车开发周期从40个月缩短到4个月。AA二、THEINJECTIONANDCOMPRESSIONMOLDINGINJECTIONMOLDINGSIPRINCIPALLYUSEDFORTHEPRODUCTIONOFTHETHERMOPLASTICPARTS,ALTHOUGHSOMEPROGRESSHASBEENMADEINDEVELOPINGAMETHODFORINJECTIONMOLDINGSOMETHERMOSETTINGMATERIALSTHEPROBLEMOFINJECTINGAMELTEDPLASTICINTOAMOLDCAVITYFORMARESERVOIROFMELTEDMATERIALHASBEENEXTREMELYDIFFICULTTOSOLVEFORTHERMOSETTINGPLASTICSWHICHCUREANDHARDENUNDERSUCHCONDITIONSWITHINAFEWMINUTESTHEPRINCIPLEOFINJECTIONMOLDINGISQUITESIMILARTOTHATOFDIECASTINGTHEPROCESSCONSISTSOFFEEDINGAPLASTICCOMPOUNDINPOWDEREDORGRANULARFORMFROMAHOPPERTHROUGHMETERINGANDMELTINGSTAGESANDTHENINJECTINGITINTOAMOLDAFTERABRIEFCOOLLINGPERIOD,THEMOLDISOPENEDANDTHESOLIDIFIEDPARTEJECTEDINJECTIONMOLDINGMACHINESCANBEARRANGEDFORMANUALOPERATION,AUTOMATICSINGLECUCLEOPERATION,ANDFULLAUTOMATICOPERATIONTHEADVANTAGEOFINJECTIONMOLDINGAREIAHIGHMOLDINGSPEEDADAPTEDFORMASSPRODUCTIONISPOSSIBLEIITHEREISAWIDECHOICEOFTHERMOPLASTICMATERIALSPROVIDINGAVARIETYOFUSEFULLPROPERTIESIIIITISPOSSIBLETOMOLDTHREADS,UNDERCUTS,SIDEHOLES,ANDLARGETHINSECTIONSSEVERALMETHODSAREUSEDTOFORCEORINJECTTHEMELTEDPLASTICINTOTHEMOLDTHEMOSTCOMMONLYUSEDSYSTEMINTHELARGERMACHINESISTHEINLINERECIPROCATINGSCREWTHESCREWACTSASACOMBINATIONANDPLASTICIZINGUNITASTHEPLASTICISFEDTOTHEROTATINGSCREW,ITPASSESTHROUGHTHREEZONESASSHOWNFEED,COMPRESSION,ANDMETERINGAFTERTHEFEEDZONE,THESCREWFLIGHTDEPTHISGRADUALLYREDUCED,FORCINGTHEPLASTICTOCOMPRESSTHEWORKISCONVERTEDTOHEATBYSHEARINGTHEPLASTIC,MAKINGITASEMIFLUIDMASSINTHEMETERINGZONE,ADDITIONALHEATISAPPLIEDBYCONDUCTIONFROMTHEBARRELSURFACEASTHECHAMBERINFRONTOFTHESCREWBECOMESFILLED,ITFORCESTHESCREWBACK,TRIPPINGALIMITSWITCHTHATACTIVATESAHYDRAULICCYLINDERTHATFORCESTHESCREWFORWARDANDINJECTSTHEFLUIDPLASTICINTOTHECLOSEDMOLDANANTIFLOWBACKVALVEPREVENTSPLASTICUNDERPRESSUREFROMESCAPINGBACKINTOTHESCREWFLIGHTSTHECLAMPINGFORCETHATAMACHINEISCAPABLEOFEXERTINGISPARTOFTHESIZEDESIGNATIONANDISMEASUREDINTONSARULEOFTHUMBCANBEUSEDTODETERMINETHETONNAGEREQUIREDFORAPARTICULARJOBITISBASEDONTWOTONSOFCLAMPFORCEPERSQUAREINCHOFPROJECTEDAREAIFTHEFLOWPATTERNISDIFFICULTANDTHEPARTSARETHIN,THISMAYHAVETOGOTOTHREEORFOURTONSMANYRECIPROCATINGSCREWMACHINESARECAPABLEOFHANDINGTHERMOSETTINGPLASTICMATERIALSPREVIOUSLYTHESEMATERIALSWEREHANDLEDBYCOMPRESSIONORTRANSFERMOLDINGTHERMOSETTINGMATERIALSCUREORPOLYMERIZEINTHEMOLDANDAREEJECTEDHOTINTHERANGEOF375410THERMOPLASTICPARTSMUSTBEALLOWEDTOCOOLINTHEMOLDINORDERTOREMOVETHEMWITHOUTDISTORTIONTHUSTHERMOSETTINGCYCLESCANBEFASTEROFCOURSETHEMOLDMUSTBEHEATEDRATHERTHANCHILLED,ASWITHTHERMOPLASTICSTHEIMPORTANCEOFINJECTINGTHEMOLDARE、PLASTICSHAVETHEDENSITYSMALL,THEQUALITYLIGHT,THESPECIFICTENACITYBIG,THEINSULATINGPROPERTYGOOD,THEDIELECTRICLOSSLOW,THECHEMICALSTABILITYSTRONG,THEFORMATIONPRODUCTIVITYHIGHANDTHEPRICEINEXPENSIVEANDSOONTHEMERITS,OBTAINEDDAYBYDAYTHEWIDESPREADAPPLICATIONINTHENATIONALECONOMYANDPEOPLESDAILYLIFEEACHDOMAIN,ASEARLYASINTHEBEGINNINGOF1990S,THEPLASTICANNUALOUTPUTALREADYSURPASSEDTHESTEELANDIRONANDTHENONFERROUSMETALANNUALOUTPUTSUMTOTALACCORDINGTOTHEVOLUMECOMPUTATIONINMECHANICALANDELECTRICALFOREXAMPLESOCALLEDBLACKELECTRICALAPPLIANCES,DOMAINSANDSOONMEASURINGAPPLIANCE,CHEMICAL,THEAUTOMOBILEANDASTRONAUTICSAVIATION,THEPLASTICHASBECOMETHEMETALTHEGOODSUBSTITUTIONMATERIAL,HADTHEMETALMATERIALPLASTICTENDENCY、TAKETHEAUTOMOBILEINDUSTRYASTHEEXAMPLE,ASARESULTOFTHEAUTOMOBILELIGHTWEIGHT,THELOWENERGYCONSUMPTIONDEVELOPMENTREQUEST,THEAUTOMOBILESPAREPARTMATERIALCONSTITUTIONOCCURREDOBVIOUSLYHASMODELLEDTHEBANDSTEELTHECHANGE,ATPRESENTOURCOUNTRYAUTOMOBILEPLASTICACCOUNTSFOR5WHICHTHEAUTOMOBILEWASSELFPOSSESSEDTO6,BUTOVERSEASHASREACHED13,FORECASTACCORDINGTOTHEEXPERT,THEAUTOMOBILEPLASTICBICYCLEAMOUNTUSEDWILLALSOBEABLEFURTHERTOINCREASEONMODERNVEHICLES,REGARDLESSOFISOUTSIDEINSTALLSTHEASSORTEDITEMS,THEINTERNALINSTALLATIONASSORTEDITEMS,THEFUNCTIONANDTHESTRUCTURALELEMENT,ALLMAYUSETHEPLASTICMATERIAL,OUTSIDEINSTALLSTHEASSORTEDITEMSTOHAVETHEBUMPER,THEFENDER,THEWHEELHUBCAP,THEAIRDEFLECTORANDSOONAFTERTHEINTERNALINSTALLATIONASSORTEDITEMSHAVEINTHEDISPLAYBOARD,THEVEHICLEDOORTHEBOARD,THEVICEDISPLAYBOARD,THESUNDRYGOODSBOXLID,THECHAIR,THEGUARDSHIELDANDSOONTHEFUNCTIONANDTHESTRUCTURALELEMENTHAVETHEFUELTANK,THERADIATORHEADER,THESPATIALFILTERHOOD,THEFANBLADEANDSOONSTATISTICSHAVEINDICATED,OURCOUNTRYIN2000AUTOMOBILEOUTPUTMORETHAN200TENTHOUSAND,THEVEHICLEAMOUNTEDTO1,380,000TONSWITHTHEPLASTICLOOKEDFROMTHEDOMESTICANDFOREIGNAUTOMOBILEPLASTICAPPLICATIONSITUATIONTHAT,THEAUTOMOBILEPLASTICAMOUNTUSEDALREADYBECAMEONEOFWEIGHTAUTOMOBILEPRODUCTIONTECHNICALLEVELSYMBOLS、INJECTIONOFAMOLDINGFORMATIONASPLASTICWORKPIECEMOSTEFFECTIVEFORMATIONMETHODSBECAUSEMAYBYONETIMETAKESHAPEEACHKINDOFSTRUCTURECOMPLEX,THESIZEPRECISEANDHASTHEMETALTOINLAYAPRODUCT,ANDTHEFORMATIONCYCLEISSHORT,MAYBYMOLDMULTICAVITIES,THEPRODUCTIVITYBEHIGH,WHENMASSPRODUCTIONSTHECOSTISVERYINEXPENSIVE,EASYTOREALIZETHEAUTOMATEDPRODUCTION,THEREFOREHOLDSTHEEXTREMELYIMPORTANTSTATUSINTHEPLASTICPROCESSINGPROFESSIONSTATISTICSHAVEINDICATED,PLASTICMOLDCOMPOSITIONALLMOLDSINCLUDINGMETALPATTERN382,THEPLASTICPRODUCTGROSSWEIGHTABOUT32ISUSESININJECTINGTHEFORMATION,80ABOVEENGINEERINGPLASTICSPRODUCTALLMUSTUSETHEINJECTIONFORMATIONWAYPRODUCTION4COUNTSACCORDINGTOTHECUSTOMS,OURCOUNTRYIN2000ALTOGETHERIMPORTEDMOLD977,000,000USDOLLARS,INWHICHPLASTICMOLDINGFORMSALTOGETHER550,000,000USDOLLARS,OCCUPIEDFOR563,2001YEARSALTOGETHERTOIMPORTMOLD1,112,000,000USDOLLARS,INWHICHPLASTICMOLDINGFORMSALTOGETHER616,000,000USDOLLARS,ACCOUNTEDFOR554FROMTHEVARIETY,THEIMPORTVOLUMEBIGGESTISTHEPLASTICMOLDINGFORMS、COUNTSACCORDINGTOTHECUSTOMS,OURCOUNTRYIN2000ALTOGETHERIMPORTEDMOLD977,000,000USDOLLARS,INWHICHPLASTICMOLDINGFORMSALTOGETHER550,000,000USDOLLARS,OCCUPIEDFOR563,2001YEARSALTOGETHERTOIMPORTMOLD1,112,000,000USDOLLARS,INWHICHPLASTICMOLDINGFORMSALTOGETHER616,000,000USDOLLARS,ACCOUNTEDFOR554FROMTHEVARIETY,THEIMPORTVOLUMEBIGGESTISTHEPLASTICMOLDINGFORMSINCOMPRESSIONMOLDINGTHEPALSTICMATERIALASPOWDERORPREFORMSISPLACEDINTOAHEATEDSTEELMOLDCAVITY,SINCETHEPARTINGSURFACEISINAHORIZONTALPLANE,THEUPPERHALFOFTHEMOLDDESCENDSVERTICALLYITCLOSESTHEMOLDCAVITYANDPRESSURESFORAPREDETERMINEDPERIODAPRESSUREOFFROM2TO3TONSSQUAREINCHANDATEMPERAUREATAPPROXIMATELY350FCONVERTSTHEPLASTICTOASEMILIQUIDWHICHFLOWSTOALLPARTSOFTHEMOLDCAVITYUSUALLYFROM1TO15MINUTESISREQUIREDFORCURING,ALTOUGHARECENTLYDEVELOPEDALKYDPLASTICWILLCUREINLESSTHAN25SECENDSTHEMOLDISTHENOPENDEDANDTHEMOLDEDPARTREMOVEDIFMETALINSERSAREDESIREDINTHEPARTS,THEYSHOULDBEPLACEDINTHEMOLDCAVITYONPINSORINTHEHOLESBEFORETHEPLASTICISLOADEDALSO,THEPREFORMSSHOULDBEPREHEATEDBEFORELOADINGINTOTHEMOLDCAVITYTOELIMINATEGASES,INPROVEFLOW,ANDDECREASECURINGTIMEDIELETRICHEATINGISACONVENIENTMETHODOFHEATINGTHEPREFORMSSINCETHEPLASTICMATERIALISPLACEDDIRECTLYINTOTHEMOLDCAVITY,THEMOLDITSELFCANBESIMPLERTHANTHOSEUSEDFOROTHERMOLDINGPRECESSESGATESANDSPRUESAREUNNECESSARYTHISALSORESULTSINASAVINGINMATERIAL,BECAUSETRIMMEDOFFGATESANDSPRUESWOULDBEACOMPLETELOSSOFTHETHERMOSETTINGPLASTICTHEPRESSREQUIRETHEFULLATTENTIONOFONEOPERATORHOWEVER,SEVERALSMALLERPRESSESCANBEOPERATEDBYONEOPERATORTHEPRESSESARECONVENIENTLYLOCATEDSOTHEOPERATORCANEASILYMOVEFROMONETOTHENEXTBYTHETIMEHEGETSAROUNDTOAPARTICULARPRESSAGAIN,THATMOLDWILLBEREADYTOOPENTHETHERMOSETTINGPLASTICSWHICHHARDENUNDERHEATANDPRESSUREARESUITABLEFORCOMPRESSIONMOLDINGANDTRANSFERMOLDINGITISNOTPRACTICALTOMOIDSHERMOPLASTICMATERIALSBYTHESEMETHODS,SINCETHEMOLDSWOULDHAVETOBEALTERNATELYHEATEDANDCOOLEDINORDERTOHARDENANDEJECTTHERMOPLASTICPARTSFORMTHEMOLD,COOLINGWOULDBENECESSARYTYPESOFMOLDSFORCOMPRESSIONMOLDINGTHEMOLDSUSEDFORCOMPRESSIONMOLDINGARECLASSIFIEDINTOFOURBASICTYPES,NAMELY,POSITIVEMOLDS,LANDEDPOSITIVEMOLD,FLASHTYPEMOLDS,ANDSEMIPOSITIVEMOLDSINAPOSITIVEMOLDTHEPLUNGERONTHEUPPERMOLDENTERSTHELOWERMOLDCAVITYSINCETHEREARENOLANDSORSTOPSONTHELOWERDIE,THEPLUNGERCOMPLETELYTRAPTHEPLASTICMATERIALANDDESCENDSWITHFULLPRESSUREONTHECHARGEADENSEPARTWITHGOODELECTRICALANDPHYSICALPROPERTIESISPRODUCEDTHEAMOUNTOFPLASTICPLACEDINTHEDIECAVITYMUSTBEACCURATELYMEASURED,SINCEITDETERMINESTHETHICKNESSOFTHEPARTALANDEDPOSITIVEMOLDISSIMILARTOAPOSITIVEMOLDEXCEPTTHATLANDSAREADDEDTOSTOPTHETRAVELOFTHEPLUNGERATPREDETERMINEDPOINTINTHISCASE,THELANDSABSORBSOMEOFTHEPRESSURETHATSHOULDBEEXERTEDONTHEPARTSTHETHICKNESSOFTHEPARTSWILLBEACCURATELYCONTROLLED,BUTTHEDENSITYMAYVARYCANSIDERABYINAFLASHTYPEMOLD,FLASHREDGESAREADDEDTITHETOPANDBOTTOMMOLDSASTHEUPPERMOLDEXERTSPRESSUREONTHEPLASTIC,EXCESSMATERIALISFORCEDOUTBETWEENTHEFLASHRIDGESWHEREITFORMSFLASHTHISFLASHISFURTHERCOMPRESSEDBECOMESHARDENED,ANDFINALLYSTOPSTHEDOWNARDTHAVELOFTHEUPPERMOLDASLIGHTEXCESSOFTHEPLASTICMATERIALISALWAYSCHAREDTOENSURESUFFICIENTPRESSURSTOPRODUCEADENSEMOLDEDPARTTHISTYPEOFMOLDISWIDELYUSEDBECAUSEITISCOMPARATIVELYEASYTOCONSTRUCTANDITCONTROLSTHICKNESSANDDENSITYWITHINCOLSELIMITSTHESEMIPOSITIVEMOLDISACOMBINATIONODTHEFLASHTYPEANDLANDEDPOSIVEMOLDSINADDITIONTOTHEFLASHRIDGES,ALANDISEMPLOYEDTORESTRICTTHETRAVELOFTHEUPPERMOLD下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985编号毕业设计说明书题目弹簧片级进模设计学院专业学生姓名学号指导教师职称下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985摘要模具是工业生产中重要的工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。级进模是冷冲模的一种，它是一种复杂、精密的冲压模具，它具有高效率、高精度、高质量和高寿命等优越性，适用于各种冲压行业的自动化生产。级进模涉及冲压成形理论、冲压工艺、模具设计与制造以及模具材料中的许多关键技术。它的结构比较复杂，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。因此，从技术综合方面对级进模进行研究与设计是十分有意义的。本设计根据国内级进模研究现状，级进模关键技术等问题，针对电机、弹簧片硬质合金级进模开展了综合设计。从冲压成形理论入手，探讨了硬质合金多工位级进的使用条件与合理应用，包括冲压工艺的分析、排样的优化设计、冲压的相关工艺计算、级进模的结构设计与校核、级进模主要零件的材料与热处理、级进模的制造与装配等。关键词冲压；多工位；级进模；模具设计；硬质合金下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985ABSTRACTTHEMOLDMULTISTAGEPROGRESSIVEDIEDIEDESIGNHARDALLOY下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985目录引言11冲裁件的工艺分析12确定工艺方案及模具的结构形式33模具设计工艺计算431排样的优化设计4311级进模排样的作用与重要性4312排样图的设计与确定432计算条料宽度及间距的确定5321载体与搭口的确定5322条料宽度与导料板间距离的计算7323材料利用率的计算94冲裁力的计算1041冲裁力的计算1042卸料力、推料力的计算13421卸料力的计算14422推料力的计算1443压力机公称压力的确定1544冲压模具压力中心的计算155冲裁模间隙的选择166刃口尺寸的计算1961凸、凹模刃口尺寸计算的基本原则1962凸、凹模刃口的尺寸的确定20621凸、凹模刃口的尺寸的计算方法20622凸、凹模刃口的尺寸的计算2163冲裁刃口高度327模具总体结构设计3371模具类型的选择3372定位方式的选择3373卸料方式的选择3374导向方式的选择338主要零部件的设计33下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098581模具主要材料选择3382工作零件的结构设计33821凹模的设计34822凸模的设计3683卸料部分的设计38831卸料板的设计38832弹性元件的设计3984定位零件和导料的设计3985连接与固定零件的设计40851固定板40852垫板41853螺钉与销钉4286模架及组成零件的设计43861模架43862导柱导套43863模柄449压力机的选择4491模具的闭合高度4492压力机的选择4510模具总装图4511结论47谢辞48参考文献49毕业设计（论文）第1页共53页引言对冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。如果采用级进模进行冲压生产，就可以改变这些缺点。级进模的特点是生产效率高，生产周期短，占用的操作人员少，非常适合大批量生产。多工位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。由于种种历史原因，我国模具工业与当前工业发展还很不适应，无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方面，模具工业均远远不能满足需求，它严重影响了工业产品的品种、质量和生产周期，削弱了其在国际市场上的竞争能力。近年来，我国模具进口幅度呈大幅度下降之势，并有超亿元出口额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶，体现高水平制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线、自动冲压技术也得到了广泛应用。我国模具行技术水平迅速提高，模具国产化已经取得了十分可喜的成绩，这将对我国在国际市场的竞争能力和综合国力的提高起到有力的促进作用。1冲裁件的工艺分析工件名称电机弹簧片片工件简图如图11；生产批量大批量；材料50DW470；毕业设计（论文）第2页共53页图11弹簧片片材料厚度4MM。本课题零件见图112所示电机的弹簧片片，均是片状零件，槽多孔多是一大特点，形状较复杂，外形尺寸较小，一般要求同轴度高，常由厚035MM、05MM的50DW470片制成。本电机弹簧片铁芯的材料为50DW470，钢板厚度4MM，具有良好的电磁性能和冲裁性能。其中，它优越的电磁性能是选择它作为电机弹簧片的主要原因，同时50DW470片良好的冲裁性能和批量要求，适合选用冲压模自动化加工，可以比其它加工方法具有更高的生产效率。尺寸精度零件图上的尺寸大部分尺寸都标有偏差，按偏差来设计其尺寸精度，只有少部分定位尺寸和形状尺寸未标注公差，属自由尺寸，可按IT10级确定工件的公差。工件结构形状制件需要进行落料、冲孔、两道基本工序，尺寸较小。对于冲外形最小尺寸2MM按照冲压手册一般冲孔模对该材料可以冲压的最小的外形为，因而符合工艺要求。MTB50因而符合孔边距工艺要求，以上分析均符合冲裁工艺要求。结论该制件可以进行冲裁。制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。毕业设计（论文）第3页共53页2确定工艺方案及模具的结构形式根据制件的工艺分析，其基本工序有冲孔、落料二道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案1落料冲孔；单工序模冲压；2冲孔落料；单工序模冲压；3冲孔落料；复合模冲压；4冲孔落料；级进模冲压。方案（1）、（2）采用单工序冲压模冲裁工序，是在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件尺寸精度较高，分开加工易产生加工积累误差，且此制件生产批量大，使用方案（1）、（2）这两种方案需要2副单工序冲压模，生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（3）属于复合冲裁模，采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，也降低了工人的劳动强度，所以初选此方案。方案（4）属于级进模，是压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。由于电动机的弹簧片产量比较大，特别是小型电动机的、弹簧片片，一般生产批量都非常大，虽然连续模结构复杂，但若采用多工位级进模自动送料装置自动化冲压加工，可以更大程度提高生产效率，同时提高操作的安全性和降低工人的劳动强度。所以此方案适宜采用。根据以上分析，采用复合冲压模和级进冲压模都合适该制件的产生，虽然连续模结构复杂，但采用多工位级进模冲压成型，可以比复合冲压模更大程度提高生产效率，特别是在双排排样和多排排样时效率提高更明显，同时提高了操作的安全性和降低工人的劳动强度。所以采用方案（4）级进模冲压为最佳。3模具设计工艺计算31排样的优化设计311级进模排样的作用与重要性级进模的排样比普通冲压模排样复杂，排样不同，材料的利用率、制件的尺寸糖度、生产率、模具结构与制造复杂程度、模具使用寿命长短都不同。所以排样作为级进模设计的重要步骤，不仅必不可少，而且作用很大。这也是多工位级进模设计时的重要依据，是设计模具图之前要做完的第一件大事。当排样确定之后，也就确定了如下内容（1）制件在模具中冲制的顺序即制件上和部分，哪些被先冲，哪些被后冲。（2）模具上共有几个工位。（3）模具每个工位工序性质是什么即每个工位的冲压内容。毕业设计（论文）第4页共53页（4）冲压一次能出几件即制件的排样排列形式是单排、双排、和多排。（5）制件的排样方式即排样的类别，直排、斜排、对排、混合排和冲搭边等。（6）排样的载体形式与送料方向的设定即是采用边料载体、双侧载体、单侧载体、和中间载体的哪一种载体形式，以及条料从哪个方向送料。（7）导料方式、挡料版和导正销的设置。（8）材料利用率的高低不同的排样，经计算都可以了解到该排样的材料利用率，而且不同的排样材料利用率往往也不同。（9）工位间步距大小即相邻两工位之间的距离的基本尺寸。（10）步距的定位方式如采用侧刃和侧刃挡块定距、导正销与自动送料装置定距等步距定位方式。（11）冲压用材料的宽度、厚度、供料形式及有关要求。（12）模具基本结构的组成与特点级进模的排样是模具结构设计主要依据，排样图设计的好坏，直接关系到模具设计。排样有误，会导致制造出来的模具无法冲出合格的制件而装饰整副报废。所以，在进行多工位级进模具设计时，一定要仔细、反复思考后，可以确定几种不同方案，进行分析比较，与有经验的模具工作者多研讨，得出一个最优化的方案才使用。312排样图的设计与确定微型电机的弹簧片片在使用中所需的数量相等，批量都很大，弹簧片的外径又比内径小，尺寸精度要求较高，所以，为了适应大批量生产时高速冲裁的要求，散片冲裁的方法是不适用的，故适合选用多工位级进模具连续冲裁方式。排样时使冲裁周边最长的工位放在冲模中心部位，使压力中心不致偏移过大。综合考虑以上各种因数，若采用制件间留搭边的单排样，则料宽为180MM，步距为1724MM（制件间搭边值）176MM；若采用双排样，则料宽为172MM2X4MM（搭边值）180MM；比较选择单排样排样图上排冲压工步冲引导孔；空位空位冲中间孔；落料；排样图下排冲压工步1冲引导孔；2冲弹簧片片槽形孔、轴孔；3冲片槽形孔；4外形切边；5空步；6空步；7切断落料。毕业设计（论文）第5页共53页32计算条料宽度及间距的确定321载体与搭口的确定（1）载体形式在多工位级进模的设计中把搭边称为载体。载体就是在排样中用来运载冲压零件向前送进的那一部分材料。因此它必须具有足够的强度和刚度，保证送料过程中不因载体自身的变形或断裂而影响送料，甚至损坏模具。载体在多工位级进模中主要用于运载坯件不断送进，实现连续冲压。因此要求它必须具有足够的强度和刚度，送料过程中不变形等。载体形式的确定，在多工位级进模的排样中很重要，它对材料的利用率高低影响最大，还关系到能否保证正常生产和保证冲制精度和效果，影响到模具结构的复杂程度和制造难易。目前常用的载体有边料载体、双侧载体、单侧载体、和中间载体等。载体的应用比较灵活，但主要根据制件的几何形状、尺寸精度、排样的排列方式确定最佳方案。载体与普通冲模排样搭边既相似又不同，搭边主要是为了补偿定位误差使冲裁后制件外形完整而设置的，所以对于要求较高的制件常采用有搭边的冲裁。搭边值大小以保证冲出合格的制作为原则，它与冲件形状、大小、厚度、送料方式和模具结构特点有关。普通冲裁的排样有“无废料排样”，简单地说就是无搭边排样。而载体在多工位级进模中是绝对不可缺少的，没有载体便不能进行多工位级进模的自动化冲压（一般情况下，都是利用条料的载体和连在其上的冲件，浮离凹模平面一定高度，平稳地送进到每一个工位，完成冲压动作）。多工位级进模在排样设计时，常常将用于精定位的导正销设置在载体上，同时为了毕业设计（论文）第6页共53页保证载体的强度，载体的宽度尺寸远比普通冲压搭边值大得多，有的大24倍。这样材料的利用率相对低一些，因此在排样设计时，应在不影响载体强度的前提下，心理减小载体的尺寸，提高材料的利用率，合理确定载体形式。（2）搭口与搭接在多工位级进模的设计中把搭边称为载体，而载体与坯件或者坯件与坯件的连接部分称为搭口。搭口要有一定的强度，并且搭口的位置应便于载体与工件最终分离。在各分段冲裁的连接部位应平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等。因此应考虑分断切除时的搭接方式。根据制件的形状、变形性质和料厚等情况，本排样选择无搭边、双排搭口搭接式载体和增加导正孔数量的方式的排样，可使条料步距精度提高一倍多，同时，由于把载体形式设置为片与片之间的搭口形式，提高了材料的利用率。322条料宽度与导料板间距离的计算在排样方案和载体确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。计算条料宽度与料板间距离的计算时有三种情况需要考虑1有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离的计算。2无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离的计算。3有定距侧刃时条料的宽度与导料板间距离的计算。由前一小节321知，本排样宜采用无搭边、双排搭口搭接式载体排样，而且采用“导料板活动导正销自动送料装置”的精确导向与定位，所以可以不采用侧压装置也可实现精确导向。下面就以无侧压装置时的情况来计算条料的宽度与导料板间距离。按下式计算条料宽度公式（31）002）（CADB导导料销间距离公式（32）1A式中条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；MAXD侧搭边值；见表33冲裁模初始双面间隙值Z条料宽度偏差单向（负向）偏差，见表31条料宽度偏差；导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表32。C查表33条料宽度偏差为015，根据（公式31）002）（CADB0834217）（M081根据（公式32）AM6表31条料剪切公差及条料与导料板间的间隙）（材料厚度T1122335条料宽度BCCCC毕业设计（论文）第7页共53页500401050207040906501000501060208041006100150060207030905110715022007020803100512072203000803090411061308注1条料公关标准为。0B2有侧压装置时，可取。MC31表32导料板与条料之间最小间隙MINC无侧压装置条料宽度B/MM材料厚度T/MM100以下100200200以上050505105105051120511230511340511450511表33最小搭边值）（M材料厚度T工件间1A沿边工件间1A沿边工件间1A沿边025以下18202225283002505121518202225毕业设计（论文）第8页共53页050810121518182008120810121515181216101215182520162012151825202220251518202222252530182222252528303522252228283235402528253232354050303535404045501206T07T07T08T08T09T323材料利用率的计算用制件的面积与手忙脚乱板料面积的百分比，作为衡量排样合理性的指标，称为材料的利用率。用表示（公式33）BANF10式中制件面积F2M一个步距内制件数；N板料宽度；B排样步距。A考虑到该、弹簧片片槽孔和外形比较复杂，所以定、弹簧片的面积通过CAD软件PRO/E来测算，经过测量得出、弹簧片片合起来的冲裁面积为018692MF（1）若采用制件间留搭边的单排样，则板料料宽为B51送料步距为A9323搭边值个步距内制件数为N一个步距内的材料利用率为101BF10543869/53毕业设计（论文）第9页共53页4冲裁力的计算41冲裁力的计算计算冲裁力目的是为了合理选用冲压设备、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，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力FP一般可以按下式计算公式（41）LKTFB式中冲裁力；FN材料抗剪强度；BMPA冲裁周边总长；LM材料厚度；T修正系数。K系数是考虑到实际生产中，冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数K，一般取K13。当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度代替，而取BB的近似计算法计算。1P由于在我国常用金属冲压材料中还没制订出50DW470的力学性能，所以查不50DW47050DW470的力学性能，所以上网进入50DW470的生产厂家查询，经查询知，牌号为50DW47050DW470在厚度为时的平均抗拉强度（见表51）,根据经M50MPAB4验钢材的抗剪强度B强按抗拉强度的06508倍选取，即BB80605）（PA32取其平均值，则。MPAB320表41太钢无取向50DW470带（片）的典型磁性及机械性能牌号公称厚度MM铁损W/KG磁感T抗拉强度MPA屈服极限MPA伸长率硬度HV反复弯曲次数叠装系数50W4003731684803403814314974050W47042174603253914018977150DW47046174403154013518981050W600541734052604311025988050W7000558517439526047110259880毕业设计（论文）第10页共53页根据定、弹簧片冲裁形状和排样步距先后顺序，先分别计算各冲裁分力，然后得出其总冲裁力。各冲裁分力计算如下（1）导正孔冲裁力112LKTFB12530N（2）中间孔224LKTFB180351N9弹簧片落料冲裁力55LKTFB340213N7根据弹簧片各冲裁分力，得出其总冲裁力FC为321FC31311294337114978KN42卸料力、推料力的计算冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力，如图42所示。卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的。所以在选择设备的公称压力或设计冲模时，应分别予以考虑。影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况、毕业设计（论文）第11页共53页制件的形状和尺寸等。所以要准确地计算这些力是困难的，生产中常用下列经验公式计算卸料力公式（42）CXFK推件力公式（43）TN顶件力公式（44）D式中冲裁力；CF卸料力、推件力、顶件力系数，见表42；DTXK、同时卡在凹模内的冲裁件或废料数NTH式中凹模洞口的直刃壁高度；板料厚度。T图41卸料力、推件力、顶件力表42卸料力、推件力和顶件力系数料厚KXKTKD钢01010505252565650065007500450055004005003004002003010063005500450025014008006005003铝、铝合金、纯铜、黄铜002500800200603007003009注卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂说取上限值。毕业设计（论文）第12页共53页421卸料力的计算由于该级进冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式，且只有冲孔、落料冲裁，因此，不需要设置顶件装置，设置卸料装置、推件装置即可，由此，只需计算其卸料力与推件力。（1）根据卸料力公式（42）和表42，有CXFK514970）（N422推料力的计算（2）根据推件力公式（43）和表42，有CTFNK5149706N3543压力机公称压力的确定压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和FZ。FZ的计算应根据不同的模具结构区别对待，由于该级进模采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，只要计算其冲裁力、卸料力和推件力之和即可。即采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时公式44TXCZFK19322KN根据总的冲压力，所选压力的公称压力约为，所以初选NFZ2193ZF51压压力机为江苏扬力集团的JFC21300B开式液压保险滚柱导轨高速精密压力机，公称压力3000KN,工作台板尺寸为7501500MM，最大闭合高度为250MM，模具冲速70100次/MIN。由于采用高速精密压力机，故要求模具需要具备良好的风度、稳定可靠的使用寿命和安全保护装置齐全，还要便于维修和保养。44冲压模具压力中心的计算模具压力中心是指各冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。冲压模具的压力中心，一般按以下原则来确定（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。毕业设计（论文）第13页共53页（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴力矩。求出合力作用点的坐标位置,，即为所求模具的压力中心图43。0YXO计算公式为公式45NIIINFXFXX1210公式46NIIINYYY16210（A）复杂零件冲压压力中心；（B）多凸模冲压压力中心图42解析法求压力中心为了简化计算，通过对制件外形结构和条料排样观察，知道整个条料来说还是中心对称的，也就是说对称中心在条料长度方向的中心上，这样可将合力作用点的坐标位置的方向坐标的条料长度方向的中心上，即方向坐标值为0，这样就,0YXOY可减少一部分计算。压力中心图如图44所示。根据公式公式45图44，计算得1098765432165432320FFFXXXXX（）（）（毕业设计（论文）第14页共53页246351204391776829013248569758854）（）（40769即压力中心坐标。）（0,295,0YXO5冲裁模间隙的选择冲裁间隙Z指凹模刃口横向尺寸凸模横向尺寸的差值，如图51所示。Z表ADTD示双面间隙，单面间隙用Z/2表示，如无特殊说明，本设计冲裁间隙就是指双面间隙。冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响，设计模具时应选用合理间隙值。但分别符合这些要求的合理间隙值并不相同，只是彼此接近。生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙ZMIN，最大值称最大合理间隙ZMAX。考虑到生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造模具时，通常采用最小合理间隙值ZMIN。确定合理间隙值有两种方法。一是理论确定法，主要是根据凸、凹刃口产生的裂纹相互重合的原则来计算；二是经验确定法，该方法是根据长期研究与实际生产经验总结出来的间隙数据，可以帮助设计人员和为新生设计人员快速计算冲裁模间隙，从而提高设计效率。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也毕业设计（论文）第15页共53页越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。由于该50DW470定、弹簧片片属于电器行业产品，其值可按表51的冲裁模初始用间隙Z电器、仪表行业进行选用。根据实用间隙表51查得厚度4MM的50DW470片材料的最小双面间ZMIN086MM，最大双面间隙ZMAX094MM。图51冲裁模间隙图表51冲裁模初始用间隙ZMM电器、仪表行业材料名称45T7，T8（退火）65MM（退火）磷青铜（硬）铍青铜（硬）10、15、20、30钢板，冷轧钢带、H62、H65（硬）LY1250DW470片Q215、Q235钢板08、10、15钢板、H62、H68（半硬）磷青铜（软）铍青铜（软）H62、H68（软）紫铜（软）L21LF2硬铝LY12（退火）HBS1901401907014070力学性能/MPAB600400600300400300厚度TZMINZMAXZMINZMAXZMINZMAXZMINZMAX030040060030050020040010030500801000600800400600250045080120160100130070100045007510017020013016010013006500951202102401601901301600750105毕业设计（论文）第16页共53页15027031021025015019010014180340380270310200240130172003804203003402202601401825049055039045029035018024300620650490550360420230293507308105806604305102703540086094068076050058032040451001080780860580660370455011312309010006507504205260140150100120082092053063802002121601721171290760886刃口尺寸的计算61凸、凹模刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙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制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则（1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙去在凹模上。（2）考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。（3）确定冲模刃口制造公差时，应考虑冲裁件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的寿命降低。制件精度与模具制造精度的关系见表71。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“如体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。毕业设计（论文）第17页共53页冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有直接影响，冲模的精度愈高，冲裁件的精度也越高。所以，当有合理的间隙与锋利刃口时，就可以冲裁出冲裁件的高精度的制件。一般其模具制造精度与冲裁件精度的有关系按表61选择。表61模具精度与冲裁件精度的关系冲裁件精度材料厚度T/MM冲模制造精度050811623456810IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT10IT7IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT1462凸、凹模刃口的尺寸的确定621凸、凹模刃口的尺寸的计算方法由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。（1）按凸模与凹模图样分别加工法这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工，设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。（2）凸模与凹模配作法采用凸、凹模分开加工法时，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因与的差值很MAXZIN小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的加工方法。配作法这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，MINAXZAT基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值ZMIN”。鉴于本设计中定、弹簧片片厚度只有4MM，属于薄板冲压件，并且槽孔、外形的形状复杂，为了保证冲裁凸、凹模精度和间隙值，所以采用配作法加工。采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，毕业设计（论文）第18页共53页所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与分开加工法相同第一类尺寸（公式61）250MAXAJ2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与分开加工法相同相同。第二类尺寸（公式62）025MINBXJ3）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与分开加工法相同。第三类尺寸（公式63）1250CMINJ式中模具基准件尺寸（MM）；JJJBA、工件极限尺寸（MM）；INMIAX、工件公差（MM）；系数，为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料时偏向最小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸），值在051之间，一般按下面关系选取。X工件精度IT10以上1X工件精度IT11IT13750工件精度IT14622凸、凹模刃口的尺寸的计算根据排样图可知，需要计算的刃口尺寸有导引孔凹凸模、中间孔孔凹凸模、弹簧片落料凹凸模等。其中，弹簧片、外形冲裁为落料冲裁，选凹模为设计基准；其他的均属冲孔冲裁，选凸模为设计基准。由标准公差表查得定、弹簧片零件图的外形尺寸，M04172在IT8范围内，且根据表61模具精度与冲裁件精度的关系也可查得M073冲裁件精度为IT8级，制造精度为IT6级。下面分别对各个工位的凹凸模的T5刃口尺寸进行计算（1）引导孔凸、凹模刃口尺寸引导孔属于冲孔工艺冲裁，选凸模为设计基准，只需要计算凸模刃口尺寸。根据图61（）可知，凸模磨损后尺寸4会减小，属于B类尺寸。由排样图可知，引A导孔基本尺寸为，查公差表得，IT8级冲裁件公差，取；M4M021X毕业设计（论文）第19页共53页查表51得，。MZ940AXMZ860IN引导孔凸模刃口尺寸计算如下第二类尺寸B磨损后减小的尺寸MT02515R064冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，是，不必标注公差，但要在技术条件中4注明凹模实际刃口尺寸与凸模配制，保证双面合理间隙值。引导孔Z94086凸模、凹模的尺寸如图61（B）、（C）。（2）弹簧片轴孔凸、凹模刃口尺寸弹簧片轴孔属于冲孔冲裁，选凸模为设计基准，只需要计算凸模刃口尺寸。第二类尺寸B磨损后减小的尺寸MT03251）0325弹簧片落料凹模刃口尺寸计算如下第一类尺寸A磨损后增大的尺寸M072510712）M8落料凸模的基本尺寸与凹模相同，是，不必标注公差，但要在技术条件中注明凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证面合理间隙值（Z006008MM）。7模具总体结构设计71模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压可以更大程度提高生产效率，同时提高了操作的安全性和降低工人的劳动强度，所以模具类型为级进模。72定位方式的选择因为该模具采用的是条料，厚度较薄，所以控制条料的送进方向采用导料块，无侧压装置。控制条料的送进步距采用自动送料装置和活动导正销精确定距。73卸料方式的选择因为工件料厚为4MM，相对较薄，卸料力不大，故采用弹性料装置卸料。毕业设计（论文）第20页共53页74导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模导向结构采用6组30MM的滚球导柱、导套的导向方式，卸料板起精密导向作用。8主要零部件的设计81模具主要材料选择（1）凸、凹模材料均采用YG20硬质合金，此类硬质合金具有较好的耐磨性和抗冲击韧性，适用冲裁、弯曲、拉深模等。为保证使用寿命，使其特性更适宜高速冲裁50DW470片，在使用前进行高温等静压处理，细化晶粒，可以提高约10的强度和抗弯强度。（2）上、下模座厚度为一般模座的253倍，为加强型，材料采用锻造45钢，经过调质、时效处理。导柱、导套材料采用GCR15，卸料板主体采用40CR，分体卸料板采用CR12MOV、凸模与凹模固定板采用45钢。上垫板、下垫板采用T8A钢。（3）导向结构采用6组50MM的滚珠导柱、导套，配合过盈量为双0020025MM，卸料板起精密导向作用。（4）为确保在高速冲压时的寿命和可靠性，对标准件包括矩形弹簧的选用应严格挑选，采用优质高强度的标准件。82工作零件的结构设计多工位级进模中凸、凹和其他的模具中的凸、凹模一样，都是配对使用，缺一不可。多工位级进模，由于每个工位的冲压性质的特殊性，既有相同之处，又有不同地方，因此，无论是凸模，还是凹模，都要服从冲压性质的特定需要，设计出与技术要求相适应的凸模和凹模。它既不等同于单工序模，又离不开单工序模的实践与理论基础，要求凸、凹模做到适应高速度、高精度、长寿命和稳定冲压生产的需要。模具刃口一般都要求有较高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力，因此应有高的硬度与适当的韧性。由于小型电机定、弹簧片片需要大量生产，且制件为50DW470片，因此，要求凸、凹模刃口具有高寿命、高耐磨性，宜选硬质合金材料。821凹模的设计（1）凹模厚度的确定冲压过程中，与凸模配合长直接对制件进行分离右成形的工作零件称凹模。凹模的种类很多，尤其是级进模的凹模，由于结构的复杂性和多工位冲压性质的不同，要求凹模能适应不同特点的需要，因而凹模的种类繁多。由于本模具的结构比较大，若采用整体式凹模，当凹模刃口损坏时就整个凹模就作废，浪费人力物力，同时受模具制造精度和制造方法的限制，不适应大型模具和多工位结构。若采用镶套式凹模结构，使用凹模固定板将各冲裁凹模镶块固定，这样凹毕业设计（论文）第21页共53页模局部损坏时，可以局部刃磨或更换，而且更换后影响定位基准，易损件定可可靠，互换性好，装拆快，此外易损件可用优质好材料制造，非易损部分可用普通钢材制造。由于级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，一般不存在复合模中的“最小壁厚”问题，因而模具强度相对较高，寿命较长，一般只要保证前后工位之间的壁厚。凹模厚度（公式81）KBH凹模壁厚（公式82）C0251式中系数值，考虑板料厚度的影响；K冲裁件的最大外形尺寸；B凹模壁厚。C安上式计算后，选取的H值不应小于（1520）MM查表81取，则02凹模厚度；（取）。M82041MH45凹模壁厚58C表81系数值KMM材料厚度T/MMB133650100100200200030040020030015020010015035050022035018022012018045060030045022030015022（2）凹模刃口形式的确定选用刃口形式时，主要应根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。冲裁凹模的刃口形式有直筒形和锥形两种。其刃口形式见图821，其中A、B、C型为直筒式刃口凹模。其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料或制件在洞壁内的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模和上出件的冲裁模用A、C型，下出件的用B或A型。D、E型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大如时，刃磨01MM，其尺寸增大00017MM。30毕业设计（论文）第22页共53页凹模锥角、后角和洞口高度H（凹模刃口有关参数见表82），均随制件材料厚度的增加而增大，一般取1530、2、H10MM。本设计只有冲孔和落料两种冲压工艺，选择下出件落料，所以选择A型刃口，H5MM。图821凹模刃口的类型表82凹模刃口有关参数H、值材料厚度T/MMH/MM0505101020204034761071210151520203045123（3）凹模镶块固定方式的确定凹模镶块与下模座或凹模固定板的固定，是多工位级进模的关键，之一。因为它关系到模具的受力、材料强度和使用寿命、装配复杂程度、加工维修等诸多方面的因素。考虑到该模具的凹模镶块较多，且结构尺寸太大，若采用凹模镶块与下模座的固定，由于下模座的厚度过厚过重，加工、安装拆卸不便；应该采用凹模镶块与凹模固定板的固定。这种螺钉连接式的框架结构容易加工并可获得较高精度。各工位凹模的结构依据凹模刃口形状及尺寸大小设计为圆形或矩形，并设置防转结构。结构形式如下图812所示，及其他具体结构见图纸的零件图。毕业设计（论文）第23页共53页图822部分凹模结构（4）凹模固定板外形尺寸的确定级进模凹模的外形都是矩形板件，外形尺寸（长宽厚）直接关系到凹模的刚度、强度和耐用度，也关系到资源的合理应用。由于本设计采用镶拼式凹模，其外边有一个固定框，所以这种凹模外形尺寸要比整体式凹模大。根据排样图测量可知，排样长度达到704MM，而本设计的料宽为180MM，再根据前面的计算知H30MM,C45MM。所以，凹模固定板1040X500X45822凸模的设计（1）凸模的结构形式与固定方法多工位级进模中的凸模结构形式方法很多。凸模的形式从形状来说圆形和异形用得最多；从结构特点来说用于冲裁的凸模比较多，小凸模多。固定方法主要是机械固定法和物理固定法，但机械固定法用的较多。下面就根据本设计中各凸模的特点进行设计确定。1）中间孔形凸模毕业设计（论文）第24页共53页中间孔形直径较小，且槽与槽之间的距离很小，既不能用台阶式也不适合插入式凸模，根据、中间孔分布情况，宜采用与固定板小间隙配合并用压板锁紧。凸模对下模的精确对中靠凸模在卸料板精密导向下实现，利用这一特点，小圆或小片状台阶式凸模采用圆柱垫加螺塞的限高固定结构，工作部分的导向和保护全是靠卸料板。、中间孔形凸模结构如图823所示。、中间孔形凸模具体结构见图纸。图823、中间孔形凸模2）冲孔凸模本设计中的导正孔和工艺孔直径较小，比较容易磨损，拆装和更换次数较多，再利用、中间孔形凸模这一特点，特别适合采用插入式的固定方法。如图824所示。凸模与固定板用H6/H5配合。凸模插入固定板后，利用其台阶卡住在固定板的平面上，然后通过两个螺塞顶住压牢凸模不动。由于上模座板较厚，所以在凸模的顶端加一淬硬的圆柱垫，再用两个螺塞顶住压牢凸模，工作部分的导向和保护全是靠卸料板。导正孔和工艺孔凸模具体结构见图纸。毕业设计（论文）第25页共53页图824冲孔凸模及其固定形式3）大落料、冲孔凸模对于弹簧片轴冲孔
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