1、摘 要在我们的日常生活中，冲压件随处可见，如不锈钢脸盆，USB 接口，指甲刀，夹子等，它与我们生活息息相关，它们都是通过冲压模具制造而成。随着社会的发展，冲压件的形状变得越来越复杂，越来越小，对质量要求也越来越高，一些按传统冲压工艺要多副模具分序冲制的中小型复杂零件，更多地采用多工位级进模成形。级进模具有成型质量好，生产效率高等特点，在冲压成型中占有很重要的低位。本毕设设计是针对日常办公用品的 Mini 订书机上的针槽来设计其模具，由于该零件较小，包含的成型工序较多，材料厚度较薄，选择级进模来成型该零件。在进行模具设计之前先对该零件进行工艺分析，将工件展开，进行排样设计，排样设计好了之后确定整
2、个模具的结构，对每个工位上的凸模凹模进行具体设计，再进行必要的校核，再对其它零件进行设计，最后再设计零件的加工工艺。按照这个步骤，一般计算一边绘图，逐步完成本次设计。关键字：级进模；排样；冲裁；弯曲；凸、凹模AbstractIn our daily life, stamping parts can be seen everywhere, such as metal washbasin, USB interface, nail clippers, clamps, etc, it with our life is closely linked, they are all manufactured
3、by stamping mould. With the development of society, the shape of the stamping parts is becoming more and more complex, more and more small, the quality requirements are also more and more high, some in the traditional stamping process to mold order punching in small complex parts, more of the multi-
4、position progressive die forming. There are molded into a mold level of good quality, high production efficiency, played an important role in stamping forming. This graduation design is to design the stamping mould of Mini stapler nail groove, as the part is small, material is thinner, its suitable
5、to select the progressive die to forming the parts. In the mould design, at first do the layout design, and then determine the structure of the mould , on each station on the punch of concave modules specific design, and the necessary check, to other parts design, and finally to design machining pro
6、cess of the parts. According to this measure, the general calculation of side drawing, and gradually completed the design.Keywords: progressive die; layout; blanking; bending; cavity and core本科生毕业设计（论文）-i-目 录第一章 绪论 11.1 级进模的含义 11.2 级进模的特点 11.3 级进模的功能 21.4 级进模的构成 2第二章 冲压件成型工艺分析 3第三章 冲压工艺方案的选择 43.1 单工
7、序模 43.2 复合模 43.2 级进模 4第四章 工件的排样 54.1 工件的展开 54.1.1 展开原理 54.1.2 展开过程 64.2 工件成型工艺设计及工位确定 74.2.1 成型工艺方案设计 74.2.2 确定各工位的内容 74.3 工件的排样 74.3.1 工件的排样方法 84.3.2 工件的排样原则 84.3.3 载体设计 84.3.4 搭边值的确定 94.3.5 排样的步骤 9第五章 冲压力的计算和冲压设备的确定 135.1 冲裁力的计算 135.2 弯曲力的计算 135.3 压凸包力的计算 145.4 卸料力、推料力、顶件力的计算 155.5 冲压设备的选取 16本科生毕业
8、设计（论文）-ii-5.5.1 设备类型的选择 165.5.2 设备规格的选择 165.6 压力中心的确定 175.6.1 各工位压力中心的计算。 175.6.2 总压力中心的计算。 19第六章 冲裁间隙刃口尺寸的确定 206.1 凸、凹模间隙的确定 206.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 20第七章 模具总体结构和主要零件的设计 227.1 模具总体结构的确定 227.2 模具材料的选取 237.3 工作零件的设计 237.3.1 A、B、E、G 凸模的设计 237.3.2 冲孔 A、B、E、G 凹模的设计 257.3.3 冲裁外形 C 区、D 区及 F 区的凸模凹模的设计 277.3.4 切断
9、凸、凹模的设计 287.3.5 弯曲凸模和凹模的设计 287.3.6 压凸包凸、凹模的设计 307.4 带料定位部分的设计 317.4.1 侧刃结构的设计 317.4.2 导正销的设计 327.4.3 托料销的设计 33第八章 模板、模座的设计 348.1 模板、模座厚度的确定 348.2 模板、模座几何尺寸的设计 348.3 模具工作行程 348.4 模具闭合高度 35第九章 导向和限位部分的设计 369.1 外导柱的设计 369.2 内导柱的设计 36第十章 让位孔的设计 37本科生毕业设计（论文）-iii-第十一章 卸料组件设计 3811.1 卸料弹簧的选用 3811.2 卸料螺钉的选用
10、 38第十二章 紧固螺钉和定位部分的设计 4012.1 模板、模座之间的紧固 4012.1.1 螺钉数量及大小的确定 4012.1.2 螺钉长度尺寸的确定 4012.2 定位销的设计 4112.3 模柄的设计 41第十三章 模具的工作过程 42第十四章 零件加工及数控程序的编制 4314.1 零件加工工艺 4314.2 数控加工设计 4414.3 数控编程方法 44参 考 文 献 46致 谢 47大学本科生毕业设计（论文）- 1 -第一章 绪论1.1 级进模的含义级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模、顺送模，它是在一副模具内按所加工的零件分为若干个等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个
11、基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。对冲压材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种送进方式，每次送进一个步距。经过逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等一些列的工序。一般来说，无论冲压零件形状如何复杂，冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成（但对于特别复杂的工件，有时需要在级进模后加单冲模，才能完成整个工件的生产） 。用于级进模加工的材料，都是长条状的板料。材料较厚、生产批量较小时，可以剪成条料；生产批量大时应该选择卷料，卷料可以自动送料，在需要时可以自动收料，可以使用高速冲床自动冲压。级进模对于材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽
12、度过大条料不能送进模具的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏模具等零件。材料的厚度公差可以查询材料手册或供应商提供的资料，材料宽度公差、材料个导料板间的间隙均可查有关模具设计表格。材料的宽度是由工件展开料和排样方式决定的。级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个或几个工件的冲压。条料要及时向前送进一个步距，称为送料。送料的方法可分为三种：（1）手工送料。常用于生产批量不大、材料较厚、工件较大时的送进（2）自动送料器送料，所用的材料一般是成卷的条料。自动送料装置由放料架（放在距冲床（13 ）m 的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自动间断地向外送料） 、气动送料器有标准的产
13、品可供选用，其送料精度相当高，在模具中一般只需要加导正销导正，不必再设定距装置、收料架（或卷料架，如果冲压的工件不脱离条料，则可以用其收卷起来供进一步加工使用。一般经冲床冲压后，条料已分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。（3）在模具上附设自制的送料装置，常采用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。1.2 级进模的特点由于级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。级进模有一些特点：（1）冲压生产效率高。在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成型、拉深等多大学本科生毕业设计（论文）- 2 -道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压工序，从而免去了用单工序模
14、具的周转和每次冲压的定位工作，提高了劳动生产率和设备利用率。（2）操作安全简单。级进模具冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产还采用自动送料机构，模具内有安全监测装置，便于实现机械化和自动化。（3）模具寿命长。复杂内形、外形和分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲压，工序可分散到若干个工位，同时还可设置空工位，从而改变了凸、凹模受力状态，提高模具强度，延长模具寿命。（4）产品质量高。（5）生产成本低。（6）设计和制造难度大，对经验的依赖性强。1.3 级进模的功能级进模的基本功能是利用一定形状的凸模和凹模在模板上施加一定的作用力，使材料产生分离或塑性变形，从而使毛坯材料转变为产品零件
15、的能力，即“誉”写出产品外形的能力。例如冲裁是冲裁模的基本功能，而使毛坯凸缘材料收缩为杯形件是拉深模的基本功能。实现基本功能的零件称为模具的工作零件。级进模的辅助功能是为支持完成基本功能所必备的功能，主要包括模具零件安装紧固和定位功能；模具导向功能；上料、出件和卸料功能；板料、工序件定位功能；模具刚性和安全保障。1.4 级进模的构成级进模的功能与结构式统一的，功能只有通过一定的结构来实现，而模具的基本结构必须满足功能需要为前提，根据级进模的功能，其基本构成要素和划分为工作单元、卸料单元、导向单元、定位单元和紧固单元。如表 1.1 所列。表 1.1 级进模的构成结构单元 典型零件工作单元 凸模、
16、凹模卸料单元 卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧（聚氨酯橡胶）外导向 模架、导柱、导套、导板导向单元内导向 小导柱、小导套定位单元 X 向：挡料销、侧刃、导正销；Y 向：导料板、侧压装置；Z 向：浮料销安装锁固单元 上下模座、模柄、凸/ 凹模固定板、螺钉、圆柱销其他单元 承料板、限位板、安全检测装置等大学本科生毕业设计（论文）- 3 -第二章 冲压件成型工艺分析本设计中的冲压零件是 Mini 订书机上的针槽零件，如图 2.1 所示。零件外形尺寸：长宽高53mm14.5mm13.5mm。材料：10 号钢。材料厚度：1.0mm，钢板厚度极限偏差为0.10mm。生产批量：1 万件/月。由产品零件图可知，该零
17、件的外形比较规则，左右对称，结构相对简单，需要经过多次冲压才能完成加工，其中包含冲孔，切舌，弯曲，胀形等工序。该零件有两处向内的切舌，两处向外的凸包，四处直角弯曲，弯曲内半径为零，因为材料为塑性很好的 10 号钢，且板材又不太厚，所以经分析能满足成型工艺的要求（折弯处不会开裂）。图 2.1 订书机针槽零件图大学本科生毕业设计（论文）- 4 -第三章 冲压工艺方案的选择3.1 单工序模经过分析，此工件要经过落料、冲孔、切舌、压凸包和多次不同方向的弯折等工序，前后需要 78 副模具，工件需多次定位，定位误差大、精度差，产品质量低，占用设备多，生产效率低。3.2 复合模该工件比较小，孔间间距有的很小
18、，对模具造成很大影响，况且复合模也只能冲裁工件展开料的外形和部分孔，仍然需要大量的单工序模来完成后续工序，没有发挥出复合模的优势。3.2 级进模此零件须采用切废料的排样方法。通过对零件的初步分析可知，要完成该零件的生产，需要经过冲孔、切舌、压凸包、弯曲和最终切断等工序。材料的厚度为1.0mm，由于生产批量不大，选用条料手动送料。由冲裁件结构形状与尺寸可以知道：工件在冲裁外形时要求两个相交边尽量避免锐角，严禁尖角，圆角半径 r0.25t，冲裁件的凸出或凹入不宜太小，应避免长悬臂和过窄的凹槽，要求悬臂和槽长 L 于宽度 b 有一定的比例。当材料为高碳钢、合金钢板材时 b2t，当材料为软钢、黄铜等软
19、材料时 b1.5 t，板料厚度小于 1mm 时按 1mm考虑。悬臂与凹槽的长度最大为 L5b。冲裁孔与孔之见、孔与冲裁边缘之见的壁厚不应太小，否则会影响凹模强度、寿命和冲件质量。通过对工件零件图分析可知，均满足以上要求。由于工件材料是低碳钢，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到纤维方向，多方向折弯时折弯线与纤维方向角度最好成 45；弯曲件的弯曲半径不宜过小或过大，如果弯曲半径过小，则容易弯裂；若弯曲半径过大，因受到回弹影响，弯曲成形角度和圆角半径的精度不容易得到保证；同时，在设计中还应该考虑到弯曲件直边高度不宜过短，即使弯曲半径 r=0 时，也要使最小直边长度大于 1.3t，一般弯曲件直边
20、高度 h大于 2t。由工件零件图可以知，弯曲工艺满足以上要求。冲压工件的产量为 1 万件/月，属于中小批量生产；工件外观的最大长度为53mm，宽度为 14.5mm，属于小型工件，由于其工序较多，生产效率要求高，因此采用生产效率高的级进模来完成此工件的加工是符合冲压生产要求的。大学本科生毕业设计（论文）- 5 -第四章 工件的排样排样是模具设计的核心部分，是级进模设计的重要依据。工件排样图的设计可以确定：模具的工位数和各工位的工序内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序；工件的排列方式；模具的步距、条料的宽度和材料利用率；导料的方式、弹顶器的设置和导正销的安排；（基本确定）模具结构。排样图设计的好
21、坏，对模具设计影响很大，因此要设计出多种方案进行比较，选出最合理的方案。在进行排样设计之前，首先需要对工件图进行展开，其过程如下。4.1 工件的展开4.1.1 展开原理材料在弯曲时，一边压缩变形，另外一边会拉伸变形，但在材料弯曲过程中，有一层不发生压缩或拉伸变形，其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层。工件展开尺寸的准确性决定于中性层计算得准确性。弯曲展开应注意如下几点：（1）折弯的形式不同，弯曲的系数也就不同。（2）同样的弯曲形式，材料不同，弯曲系数也不同。（3）折弯角度和 r 值变化，则计算方法也发生变化。在此工件图中，设计要求的弯曲内半径为 r=0，即直角折弯，根据参考文献2中式（
22、4-37 ） ，弯角部分的补偿长度 l0= (r+Kt)/2，当 r=0 时，l 0= Kt/2。根据生产实际经验当料厚 t1.5mm 时中性层位置系数 K=0.28，料厚 1.5mmt3mm 时 K 取 0.3。在此设计中 t=1.0mm，故中性层位移系数 K=0.28，中性层位置Kt=0.281.0=0.28（mm） ，如图 4.1 所示。以折弯内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸，补偿尺寸 l0=3.140.28/20.44（mm） ，l 0 在参考文献2中式（4-38）（0.40.6）t 的范围内。当然对于形状复杂的工件，又无经验可借鉴的情况下，在初步确定毛坯长度后，还需反复试弯，不断修正，才能最后确定合适的毛坯长度。 变 形 区补 偿 长 度中 性 层料 厚
