1、安 徽 机 电 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 说 明 书 ）题目：接触片级进模毕业设计系 别 机 械 工 程 系 专 业 模具设计与制造 班 级 模具 3082 姓 名 XXX 学 号 1202083096 2010 2011 学年第一学期第 1 页目 录第一章、绪论 2第二章、设计课题及设计目的与要求 42.1 设计课题42.2 设计目的 72.3 设计任务 8第三章、产品零件的整体性工艺性分析 83.1零件的工艺性分析 83.2冲压方案的确定 83.3排样的设计 93.3.1采用分段切除方法93.3.2弯曲方向93.3.3制件的送料方式和定位方式103.3.4布距的确定103.
2、3.5工序的顺序103.3.6载体的切除方式103.3.7载体的切除方式11第四章、进行必要的工艺计算 154.1工艺与设计计算 15第 2 页4.2 压力中心的计算 16第五章、模具的总体设计 17第六章、 模具零件材料的选择25第七章、模具主要零件的设计 27第八章、模具零件加工的注意事项 30第九章、侧弯支座级进模报价 33附 1：参考文献 36绪 论模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，现代工业中 60%90%的产品要靠模具生产。随着现代工业发展和产品更新换代周期急剧缩短，模具的需求量大幅度增加，我国模具工业产值已紧随美国、日本之后，位列世界第三；另一方面，我国对国外先进模具技术的不断
3、消化吸收，随着先进加工手段和 CAD/CAE/CAM、UG、Pro/E 等软件的普遍应用，我第 3 页国模具工业水平与国外的差距愈来越小，模具出口业务也日益增多，但模具制造水平和工业发达国家相比，仍存在较大差距，主要体现在模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长，制造技术落后等方面。模具种类很多，按模具产值统计，目前冲压模和塑料模各占 40%左右，其它模具共占 20%左右。一、冲压现状发展状况。在现代化工业生产中模具是重要的工艺设备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、冶金、陶瓷制品等得到广泛应用。由于用模具进行生产效率高，节约原材料，降低成本，并可保证一定的加工质量要求。所以，飞机、拖
4、拉机、电器、仪表、玩具和日常用品等产品都来用模具进行加工。由于模具是一种生产效率很高的工艺装备，其种类大致可分为冷冲模、塑料模、陶瓷模、压铸模、锻造模、弯曲模、拉深模、级进模等系列模具。随着科学技术发展的不段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。因而促进了模具行业不断革新与发展，就以冲压技术为例，其主要表现和发展方向如下：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性过程计算机模拟技术即利用有限元（FEM） ，DNF 等软件数值分析方法模拟金属成型过程。可预测出一工艺方案成形可行性及可能出现的质量问题，并通过计算机选择修改相关数
5、据来实现工艺及模具的优化设计节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模周期。研究能推广能提高劳动生产率及产品质量，降低成本和扩大冲压工第 4 页艺应用范围的各种新工艺，也是冲压发展方向之一。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，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。在冲模设计和制造上，目前正朝着两个方面发展。一方面为广泛适应高速、自动、 、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位，多功能方向发展。另一方面为适应产品更新换代和试制小批量生产需要，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
6、其制造技术也得到了迅速发展。模具的标准化、专业化生产自动化得到模具行业的广泛重视。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。大部分均以标准件厂家购买，降低模具成本，提高生产效率。我国标准化与专业生产今年来也有较大的迅速发展，但具体情况还未能满足模具行业工业发展的需求。主要体现在标准化程度不高 40%以下，标准件规格品种较少，质量还存在较多问题。综上所述是冷冲模具目前发展的状况，可看出冷冲模具在不断革新和发展。逐步适应新产品的要求，更广的应用于工业生产。二、 设计课题及设计目的与要求2.1设计课题：接触片级进模设计（零件图如下）第 5 页展开图：在三维软
7、件 UG中的钣金画出零件图第 6 页在用其中的展开命令作出制件展开图：第 7 页然后将三维图转为二维图第 8 页技术要求：材料为 10钢，料厚 1.5mm, b=300MPa，制造公差：IT14 级生产批量：100 万件2.2设计目的：（1）综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一次模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力,了解并掌握冲压模具设计的一般步骤；（2）巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤；（3）掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等；第 9 页（4）能根据工件特点选择适合的冲
8、压模具结构；（5） 通过本次毕业设计，达到具有进行中等复杂冲压模具设计的能力。2.3设计任务：按给出的零件要求合理的设计模具。三、产品零件的整体性工艺性分析3.1零件是工艺性分析：通过对接触片和零件图分析可以初步得出尺寸不是很大，精度要求不是很高，厂家要求生产批量为 100万件。制件外形为一简单弯曲件，还要冲孔。制件上的外形仅需经过 1次弯曲成形，要注意弯曲回弹的控制。该零件的材料是 10钢，料厚 1.5mm，偏薄，但不影响冲压，切除废料的时候需要采用“过切”的方式，以免其产生毛刺、尖角，影响制件的精度，凸、凹模也不利于加工，所以采用“过切” ，而且边缘设计成圆角，便于加工；该零件的精度没有什
9、么要求，固可按照 IT14级精度进行计算。综上：该零件的形状、尺寸、精度、材料均符合冲压工艺要求，故可以采用冲压方法加工。3.2工序排布：方案一：采用单工序模冲压，再进行弯曲。优点：节省模具制造成本和设计难度。缺点：由于零件的尺寸较小，采用单工序模，不利于定位，冲出的制件的精度不高。而且零件属于大批量生成，如果采用单工序模具第 10 页的话，要采用人工送料和定位，无形中提高的工人的劳动量和生产成本，并且生产效率也很低。不利于市场的竞争。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：但是零件的孔边距很小，模具的强度不能保证。方案三： 采用多工位级进模优点：在同一副
10、模具中能够完成自动冲压、自动弯曲、自故障动报警、自动停机等自动化无人生产，有利于现场管理，保证产品质量的稳定性，提高加工效率。模具采用优质的合金工具钢材料制造，设计正常情况下可达到上亿次的寿命，最终可降低单个产品的成本、保证质量，使产品具有良好的市场竞争力。缺点：模具的制造成本较大，对设备、维修能力、材料的质量等要求较高。四、排样图的确定方案一：采用单排多工位级进模，冲压、弯曲在一副模具中完成。本排样图的材料利用率不是很高。而且第三个工位的凸模的强度很低。第 11 页而且一次只能出一件，不适合大批量生产。方案二：采用双排多工位级进模，冲压、弯曲在一副模具中完成。这个排样的材料的利用率比上一个要
11、高，且一次成型的零件的个数也比上一个多。但是第一个工位和第四个凸模相互之间的距离有点近。凹模的强度得不到保证。方案三：这个排样相对上个排样有所改进，增加了相应的空工位，但是还有以下第 12 页不足，首先第二个凸模要比料宽才能成功的切除余料，其次弯曲工位之后为了送料的方便，凹模的下面要开槽，但是一旦开槽后工位四的凹模的强度就不能保证了，还有工位六的切断也就没法进行了。方案四：这个排样解决了上面的所有问题，所以最终确定为这个排样。所以该排样设有有六个工位，各工位冲压工序为：冲直径为 12mm的圆孔并且用它作为导正孔;冲直径为 5mm 的圆孔；为切除弯曲部分的外形分段切除材料 向下弯曲落下零件外形3
12、.3步距的确定 该落料冲孔件采用导料销和挡料销进行定位和定距，则步距由工件间最小搭边值和位置来确定其步距尺寸，由于该排样是在第三工部冲裁分隔得到制件的毛坯尺寸，侧步距长度为 L等于（制件的展开宽度+冲裁分隔的宽度）2，侧 L约等于 52mm如下图所示：第 13 页步距示意图3.4搭边 由最小搭边值和板料厚度 t=1mm确定其搭边值，如下表所示（该表详见冲压模具及设备P107 最小搭边值表）：第 14 页3.5.载体的设计载体形式有边料载体，原载体，单侧载体，双侧载体，中间载体等其他形式，该零件的形状复杂，有多道双向弯曲，最终确定选用单侧载体，单侧载体是在条料的一侧设计载体，导正销孔都设计在这单
13、侧载体上，它适用于制件一端有弯曲或有几个方向上有弯曲的场合。载体必须要有足够的强度，要能运载条料上冲出的零件，使它能平稳送进。一般来说，载体的宽度为了保证其强度和设置导正孔德需要，载体宽度大于搭边宽度的 24倍。第 15 页载体示意图3.6.料宽及其公差的确定料宽主要由落料件宽度和最小侧搭边值，载体宽度确定料宽为 B=60mm,公差由下表可得，表条料宽度偏差 材料厚度 t/mm条料宽度B/mm 0.5 0.51 12 23 3520 0.05 0.08 0.10150220 0.7 0.8 1.0 1.2200300 0.8 0.9 1.1 1.3则该条料料宽及其公差示意图见步距示意图所示。第
14、 16 页四、工艺计算4.1工艺与设计计算：4.1.1冲裁力的计算1）冲裁力计算公式：F=KLt=Ltb式中 F冲裁力K一般取 1.3L制件周长t材料厚度抗剪强度b抗拉强度并且 b=1.3根据排样图计算各工位的冲压力：在前四个工位是冲裁，求冲裁力，F1= KLt=K(8X3.14+106) b =47727.68 N，F2=K(8+41+5.4x2+8.5X2+17.8) b+k(2X36.0+22.1X2) b=81099.2 N，F3=k(8x2+10x2+2.6x2+32x2)xb =38292.8 N弯曲工位用弯曲公式计算冲压力弯曲 V形件的弯曲力： F=0.6kBT2b/（r+t）U
15、形件弯曲力 ： F=0.7kBt2b/（r+t）两侧弯曲的弯曲力 ： F=2.4BtbacF4=0.7xkBT2b/（r+t）=0.7x1.3x25x300/2=3412.5 NF5=2.4Btbac=2.4x25x0.68x0.710x300=8690.4 NF6=0.6kBT2b/（r+t）=0.6x1.3x16x1x300/2=1872 NF7= Ltb=（11x2+3X2）x1x300 =8400 N（2）卸料力:取 Kx=0.05,则Fx=KxF=0.05X(f1+f2+f3)=8355.984 N由于采用弹性卸料和下出件方式,所以 F= F1+F2+F3+F4+F5+F6+Fx+
16、F7=193454.564 N=193.455KN，则压力机公称压力 P0为第 17 页P0(1.11.3)F由上式得压力机公称压力为:P0(1.11.3)F=(1.11.3)x193.455KN=212.80 KN251.491 KN因此可选压力机型号为 JB23-25注：（1）上式中 Kx 、KT 由冲压模具及设备P110 表 4-22所得；（2）JB23-25 压力机参数见下表所示JB23-25压力机参数表标称压力/KN 250 直径 40滑块行程/mm 65模柄尺寸/mm 深度 60最大封闭高度/mm 270 前后 封闭高度调节量/mm55滑块底面尺寸/mm 左右 4.2 压力中心的计
17、算冲压力合力的中心即是压力中心。为了保证压力机和模具正常平稳地工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块的中心重合，否则，冲裁过程中压力机滑块和冲模将承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常的磨损，合理的间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲件的质量和模具寿命甚至损坏压力机。根据排样的设计本模具的压力中心采用解析法计算过程如下：计算各个冲压工位的压力中心位置，由于此工件形状复杂，排样为冲压，弯曲，因此必须根据每个工件的冲压力来计算压力中心，所以建立如下图所示的坐标系即可：第 18 页根据冲压模具及设备一书中的计算压力中心的公式得：Xo=F1X1+F2X2+FnXn/(F1+F2+Fn)Y
18、o=F1Y1+F2Y2+FnYn/ (F1+F2+Fn)解得：Xo=230.6Yo=30五、模具结构设计对于高速自动送料冲压、弯曲级进模而言，模具的导向精度要求很高，该模具采用可拆卸、三板四导柱精密模架，这样才能满足精度的要求。总体结构设计如下：1）模架与导向装置模架自制，为保证刚度上下模座均采用 45钢制作，硬度 30-34HRC。导向装置采用滑动导柱导套，如图第 19 页导柱固定在下模座上，采用压入式导柱，方便日后的拆装、维修、更换，精度等级为 10级，可以保证模具动作平稳，刃口准确。模架采用四导柱模架，四导柱分布在模架的四角，模架受力平衡，导向精度高，适用于精度较高，大量生产和自动化的多
19、工位级进模。其结构如图：第 20 页四导柱模架2）卸料装置为保证卸料不影响模具工作的稳定性，采用弹压卸料装置，卸料弹簧采用矩形弹簧，卸料力大，可保证卸料均匀、平稳。如图，卸料板比较长，在热处理后容易变形，保证不了加工精度，故采用分块加工，方便制造，热处理变形比较小，也容易保证精度；卸料垫板采用整体式，材料为 40Cr，采用与导柱滑动式相配合冲压时使上模座、卸料板、下模座连成一体，保证冲压过程中的精密导向。凸模与卸料板的配合取冲裁间隙的 1/3,弹压卸料板具有卸料、压料、保护凸模、控制步距和精密导向的综合作用。第 21 页上图是卸料板与凸模的装配情况，卸料板上表面与冲头装配的地方放大双边 0.5
20、的间隙，主要是便于凸模的装入，因为冲头与卸料板的配合单边间隙只有 0.005mm的间隙，如果是尖角，则不容易装入，也容易破坏刀口；下表面则不能倒角，因为下表面直接与料接触，若倒角的话，冲出来的制件上面就会有一圈压印，影响制件的表面质量。冲头下端在装配时，应该要比卸料板的下表面短，之间的间隙为 0.05-0.1左右，起到先压料后冲裁的作用。卸料装置如下图所示：第 22 页这种装置能起到提前预压的作用，方便安装，卸料可靠。3）导料装置在凹模固定板上设置兼有导料、抬料作用的浮顶器，如图。配合着使用，可保证冲压过程中送料顺畅，不会出现卡料、料吸附在凹模面上等一些情况。在弯曲的部位，设置抬料销钉，使弯曲
21、的部位不会卡在凹模面上，并且其抬起的高度与浮顶器抬起的高度必须一致；步距的控制，由自动送料机构初步送料，设置在上模的导正销进行精确定位。第 23 页4）凸模的设计由于产品的批量较大，为缩短凸模维修、刃磨的周期，凸模全部使用 Cr12Mo1V1材料，凸模的设计有带台式，叠装式，垫键式，压块式，插入式，导正销冲头和其他冲头采用要带台式凸模和异形的冲头采用压板、螺钉固定，并且在卸料垫板上要挖去让位孔，便于维修、刃磨，降低模具的维修成本，提高生产效率。第 24 页a.插入式凸模 b.带台式凸模5）凹模的设计由于冲出的零件形状大小可以采用允许凹模采用整体式结构，局部采用镶块结构。为便于修模，弯曲凸模设计
22、为镶块式。弯曲凹模与固定板之间采用快换式结构，对易损件作备件，达到可互换的精度等级，维修起来也比较方便，更换时直接换镶件，不需换整个凹模，同时节省模第 25 页具材料成本。该模具的凹模全部采用直刃式，查多工位级进模设计与制造表 6-4：如图该工位的最大刃口尺寸为 36，查多工位级进模设计与制造P179 表6-5可得凹模的高度为 22，因为还有其他的工序为保证凹模强度取凹模 H为 25第 26 页第六章 模具零件材料的选择级进模是冲模的一种，利用它在冲击载荷下对金属材料（主要是薄的条料）进行连续的冲压加工，被冲压的材料变形抗力一般都比较大，尤其是对模具的凸、凹模刃口部分，受到强烈的冲击、挤压和摩
23、擦、并伴有温度的升高，工作条件极为恶劣。为保证模具的寿命，降低模具成本，必须正确合理选用模具材料。级进模具要求高效、高精度、长寿命的“三高”模具，冲压的材料抗剪强度较大，模具装在高速冲床上使用，因此，要求模具的工作零件的材料要有较高的硬度、热稳定性好，耐磨性好，较好的韧性和耐疲劳性。故必须选用优质合金工具钢或Cr12Mo1V1 是比较理想的材料，在模具材料的选择和加工前必须非常熟悉所选用材料的性能综合考虑其力学性能、加工性能、价格、来源情况等等，只有充分掌握材料的信息才能做到合理选材，才能制造出高质量模具，生产出合格的产品。本模具的零件的材料选用如下：1）上下模座采用 45 钢锻件并经过调质处
24、理，加工后表面硬度达 3034HRC。2）导柱、导套采用滑动式导柱、导套，要求有高耐磨性和韧性，采用 GCr15 制造，热处理硬度达 6064HRC。3）凸、凹模垫板第 27 页凸、凹模垫板在冲压的过程中直接与凸、凹模接触，不断受到冲击载荷的作用，对其变形程度要严格限制，否则就会造成工作时凸、凹模的不稳定，对小间隙冲裁时严重者可能造成肯刀口，甚至凸模折断，即使选择加好的材质，当模具寿命达到一定程度过后也要检查与凸、凹模接触的地方是否变形。本模具垫板材料选用 45 号钢，热处理达 40-45HRC，这种材料具有很高的抗冲击韧性，符合使用要求。4）凸、凹模固定板用来固定凸、凹模，而凸、凹模需要经常
25、拆卸，要达到互换的要求，与凸、凹模的配合间隙有严格的配合公差，因此需要固定板的硬度、韧性、热处理不变形性要好，机加工性能也要好，Cr12 或 Cr12MoV 是比较合适的材料，热处理后硬度达 5862HRC。5）卸料板在长寿命多工位级进模中卸料板的作用至关重要，它起卸料、压料、保护凸模、精密导向和控制步距的综合作用，可以说卸料板的选材和制造如果不达要求则很可能模具冲不出合格的产品。因此，要求模具在高速冲压的过程中，绝对不能有变形或不稳定等现象。本模具的卸料垫板采用整体式的，用 40Cr 经调质处理，40Cr 材料的抗震性能好。卸料板起保护凸模的作用与凸模的配合间隙双边只有 0.01mm，为此要
26、求采用热处理微变形材料，且具有较高的耐磨性，采用合金工具钢Cr12MoV 分块制作，分块制作保证了热处理变形小，加工精度高，每块都有独立的用合金工具钢制作的螺钉、销钉与卸料垫板固定，可保证步距精度的要求。第 28 页6）凸、凹模满足“三高”要求，采用我国牌 Cr12Mo1V1，属于高耐磨性冷作工具钢，这种钢具有很高的硬度、耐磨性和抗压强度。其淬透性也很高，热处理变形小，可达微变形程度。7）其它零件导正销、浮顶器、误送料检测销、导料板要满足耐磨性、热处理微变形性能的要求采用 Cr12MoV 制作。螺钉、销钉购买高强度 Cr12 材料制造的。第七章 模具主要零件的设计多工位级进模，由于每个工位的冲
27、压性质的特殊性，既有相同之处，又有不同的地方，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凸模、凹模和其他辅助性的措施，同时根据材料的性质还要考虑每个零件的加工工艺。它不等同于单工序模，又离不开单工序模的实践与理论基础，要求凸模、凹模、其他工艺零件做到适应高速度、高精度、长寿命和冲压生产的需要。本模具主要零件的设计如下：1）小凸模小凸模的设计采用台阶式整体结构，台阶的过渡部分不能有尖角，圆角值不小于 R0.3，尽量采用大值，在这取 R2。采用固定板固定，与固定板之间按 H7/m6 配合，间隙为 0.005mm 固定保证精度，由于卸料第 29 页板起到精密导向的作用，此配合间隙一般取冲裁间隙的 1/3；2）异形凸模由于异形凸模加工比较困难，故采用压板固定，3）凹模圆形凹模：（如图所示）图中倒角为 2mm主要是用在装配时，起到导向的作用，因为装配时凹模与凹模固定板的配合间隙很小，达到微米级，若不采用一部分先导向，则在装入的过程中，很困难的装进去，影响精度；内形采用单边扩
