電腦連接器沖壓模具設(shè)計(jì)說明書

1、南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）作者：學(xué)號：學(xué)院（系、部）：材料工程學(xué)院專 業(yè)： 材料成型及控制工程（模具設(shè)計(jì)）題目：電腦連接器沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：評閱者：2010年4月 南京畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要本文分析了電腦連接片沖壓及彎曲的工藝特點(diǎn)，其中包括工件展開圖 的尺寸計(jì)算、工件的工藝分析、沖裁力與彎曲力的計(jì)算、模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)， 確定了級進(jìn)模的排樣方案和模具總體結(jié)構(gòu)。該級進(jìn)模有沖裁，彎曲等20個(gè) 工位，采用高速沖床進(jìn)行沖壓，自動送料機(jī)構(gòu)作粗定位，側(cè)刃和導(dǎo)正銷作 精定位。詳細(xì)介紹了凸模、凹模、卸料裝置、導(dǎo)料系統(tǒng)、滑塊等零部件的 設(shè)計(jì)和制造。同時(shí)闡述了模具的工作過程、各成形動作的協(xié)調(diào)性、以及

2、凸 模和凹模鑲塊的裝配間隙；并制定典型零件的加工工藝。關(guān)鍵詞級進(jìn)模工藝分析模具設(shè)訃沖壓工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title: Design of the stamping mould for the connecter of the computer Abstract: This paper analyzed the technological characteristics of the connecter of the computer, including the size calculation of the part blank development, technical

3、analyzes, the calculation of the punching force and bending force, the difficulty of die design, then the layout project and the die general structure were decisided The progressive die could complete twenty processes that include punching, bending, and so on. The high-speed punching machine in adop

4、tion proceeds to press, the automatic feeding system fixed position imprecisely, the edge knife and the leading pin fixed position accurately. It detailly introduced the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the guiding system, and slippery piece And it expatiated the w

5、ork process of the die, the coordination of each figuration motion, and the assemble cleft of the punch and die Also it established the manufacture process of the typical partsKeyword: progressive die technical analysis die designstamping process目錄刖弓1緒論3第一章工藝分析51.1零件介紹51.2工藝分析及工藝方案的確定6第二章 工藝計(jì)算82.1彎曲

6、部分長度的計(jì)算82.2工藝力的計(jì)算92.3壓力中心的確定112.4壓力機(jī)的選擇12第三章排樣圖設(shè)計(jì)133.1零件毛融樣133.2工位掰羊143.3相關(guān)參數(shù)的確定16第四章級進(jìn)模設(shè)計(jì)194.1級進(jìn)模的應(yīng)用及特點(diǎn)194.2級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.3模具總、體結(jié)構(gòu)214.4模具的基本尺寸244.5模具工作單元254.6卸料機(jī)構(gòu)354.7彈性元件364.8模具非成形零件的設(shè)計(jì)384.9模具零件材料的選擇38第五章模具的加工40第六章結(jié)論41致謝4243參考文獻(xiàn)刖B當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這 種情況下，用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)量好、價(jià)格低。因 此，模

7、具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化，多 工位級進(jìn)模具將進(jìn)一步發(fā)展，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具使用優(yōu)質(zhì)材 料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)將進(jìn)一步受重視，在模具設(shè)訃制造中將全面推廣 CAD/CAM./CAE技術(shù)，高速沖床及自動送料技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用，模具自動 加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展等等。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品 種。級進(jìn)模，它是在一副模具內(nèi)，按所加工的工件分為若干等距離的工位，在 每個(gè)工位上設(shè)置一個(gè)或兒個(gè)基本沖壓工序，來完成沖壓工件某部分的加工。被 加工材料，事先加工成一定寬度的條料，釆用某種送進(jìn)方法，每次送進(jìn)一個(gè)步 距。經(jīng)逐個(gè)工位

8、沖制后，便得到一個(gè)完整的沖壓工件。在一副級進(jìn)模中，可以 連續(xù)完成沖裁、彎曲、壓印、彎曲、拉深等成形工序，甚至還可以在模具中完 成裝配工序。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動疊片多功能模具，已 達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、 模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。本文將對電腦連接片多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)作一個(gè)系統(tǒng)、詳細(xì)的介紹。與普通 的沖壓級進(jìn)模相比，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對零件的工藝研究與模具設(shè)計(jì)的要求更高， 除了沖裁與落料等工序，還增加了彎曲部分，難度有進(jìn)一步的提高。因此，需 要更多的運(yùn)用忖前較為先進(jìn)模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)。為了保證加工時(shí)能準(zhǔn)確定 位，提高加工精度和生產(chǎn)效率

9、，宜采用多工位級進(jìn)模，應(yīng)用自動送料技術(shù)在高 速沖床上進(jìn)行加工。畢業(yè)設(shè)計(jì)是按檢閱資料、學(xué)習(xí)、消化、吸收、創(chuàng)新的思路進(jìn)行的，整個(gè)設(shè) 計(jì)的過程是在老師的輔導(dǎo)下以及和同學(xué)的相互探討下完成的。其意義在于，綜 合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識，進(jìn)行多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn) 練，培養(yǎng)個(gè)人獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力，樹立理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作 作風(fēng)，進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握多工位級進(jìn)模的設(shè)計(jì)方 法和步驟，掌握多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算分析、計(jì)算機(jī)繪圖、查 閱設(shè)計(jì)資料和撰寫設(shè)計(jì)說明書，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，舉一反三，領(lǐng)會模具設(shè)計(jì)的 一般思路，勤于思考在實(shí)際設(shè)計(jì)制造中出現(xiàn)的問題，并且解

10、決問題。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高了自我分析、解決問題的能力，對學(xué)過的基礎(chǔ)知 識進(jìn)行復(fù)習(xí)和運(yùn)用，對專業(yè)知識做到更深一步的掌握和拓展，了解模具專業(yè)前 沿技術(shù)，提高自己的動手能力，為進(jìn)入工作崗位打下了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的涉及面較廣，有一定難度，乂由于自身知識水平和經(jīng)驗(yàn)的局限, 所以設(shè)計(jì)過程及內(nèi)容難免會有一些漏洞和錯(cuò)誤，殷切希望各位老師及領(lǐng)導(dǎo)予以 批評和指正。沖壓成形工藝近兒年來有很多新的發(fā)展，精密沖壓的范圍越來越廣，由平 板零件精密沖裁拓寬到精密彎曲，拉深及立體精密成形等。此外，沖壓成形性 能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預(yù)報(bào)等技術(shù)的發(fā)展，均 標(biāo)志著沖壓成形已從原來的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分析階段開始

11、走上由沖壓理論指導(dǎo)的科 學(xué)階段。為了適應(yīng)大批量、高效生產(chǎn)的需要，在沖壓模具和設(shè)備上廣泛應(yīng)用了各種 自動化的進(jìn)、出料機(jī)構(gòu)。在中、小沖壓件的大批量生產(chǎn)方面，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用多 工位級進(jìn)模，多工位壓力機(jī)或高速壓力機(jī)。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝的復(fù)雜化以及人性化生產(chǎn)要求， 手工送料的沖壓加工生產(chǎn)由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列 問題，沖壓生產(chǎn)的手工送料已逐步由自動送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿足了 沖壓生產(chǎn)自動化，大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量等的要求。沖壓生產(chǎn)自動化主要是指包括材料供給、制品及廢料的排出、模具更換、 沖床的調(diào)整與運(yùn)轉(zhuǎn)、沖壓過程異常狀況的監(jiān)視等作業(yè)過程自動化，將這些技

12、術(shù) 應(yīng)用到?jīng)_壓生產(chǎn)流水線的相應(yīng)環(huán)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)過程的自動化。自動送料 機(jī)構(gòu)作為沖壓加工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動化的最基本的要求，是在一套模具上實(shí)現(xiàn)多工 位沖壓的根本保證，它的自動化程度高低，直接影響著沖壓生產(chǎn)效率、生產(chǎn)節(jié) 拍以及沖壓生產(chǎn)整體自動化水平。級進(jìn)模中使用自動送料裝置的LI的，是將原 材料（鋼帶或線材）按所需要的步距，將材料正確地送入模具工作位置，在各 個(gè)不同的沖壓工位完成預(yù)先設(shè)定的沖壓工序。級進(jìn)模中常用的自動送料裝置 有：鉤式送料裝置、軌式送料裝置、夾持式送料裝置等。LI前軌式送料裝置和 夾持式送料裝置已經(jīng)成為了一種標(biāo)準(zhǔn)化的沖壓自動化的周邊設(shè)備。前沖壓生產(chǎn)線的配置中應(yīng)用較為廣泛的是開式單點(diǎn)壓

13、力機(jī)加裝軌輪送 料機(jī)（或氣動送料機(jī)），這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓，操作 性良好；另一種開式雙點(diǎn)壓力機(jī)加裝多工位送料裝置，搭配開卷裝置、校平裝 置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓的生產(chǎn)線，由于占地面積和工序間的搬運(yùn)都明 顯減少，在生產(chǎn)中應(yīng)用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢；而電機(jī)廠應(yīng)用最多的專門沖制電 機(jī)硅鋼片的生產(chǎn)線則是山高速壓力機(jī)加裝凸輪分割型送料機(jī)，配裝開卷機(jī)、校 平裝置等組成。山此可見，送料機(jī)構(gòu)的性能高低直接影響著生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用， 因此，針對沖壓制件的工藝要求、生產(chǎn)的實(shí)際情況等的不同來選擇不同的送料 機(jī)構(gòu)是十分必要的。多工位送料系統(tǒng)是一個(gè)類似移動臂的裝置，主要作用是把沖壓件從一個(gè)工 位移到另

14、一個(gè)工位。一組模具內(nèi)的每一副模具的沖壓工作都在同一臺壓力機(jī)內(nèi) 完成。多工位送料移動桿沿著模區(qū)移動，它們是主要結(jié)構(gòu)件，移動沖壓件的端 拾器就安裝在這些結(jié)構(gòu)件上。在汽車車身沖壓廠，根據(jù)送料的傳動方式，多工 位送料系統(tǒng)主要有：機(jī)械送料、電子送料和組合式送料。近年來，111于電力電子技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，交流伺服技術(shù)越來 越多的應(yīng)用到生產(chǎn)領(lǐng)域尤其是沖壓生產(chǎn)中，從而大大提高了沖壓生產(chǎn)的自動 化、智能化、柔性化水平。送料機(jī)構(gòu)作為實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化的關(guān)鍵，只有其 自動化程度與沖壓設(shè)備相匹配甚至高于沖壓設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的完全 自動化。因此，在發(fā)展沖壓成形設(shè)備的同時(shí)，給予送料機(jī)構(gòu)足夠的重視是十分

15、必要的。第一章工藝分析1.1零件介紹一、電腦連接器零件本課題所涉及的電腦連接器零件（圖1.1）是一個(gè)高精密度，尺寸較小的 零件。零件材料SPCC鍍銀鋼，是一種未退火，力學(xué)性能較好的材料，并具有 良好的防腐，防銹性能。零件形狀復(fù)雜，窄槽、異形孔多，彎曲部分成形具有 一定難度，常規(guī)彎曲難以實(shí)現(xiàn)，彎曲后產(chǎn)品如何從模具中脫離也是設(shè)計(jì)的一個(gè) 難題。圖1.1電腦連接器零件該零件料厚0.2 mm,要求大批量生產(chǎn)。從圖1-1中分析其結(jié)構(gòu)，該零件 是一個(gè)3邊帶有鉤彎的彎曲件，零件的的端部彎曲為一回折彎，中間是一對小 沖點(diǎn)和一對窄長槽，零件外形還一對小的彎曲彈片，彎曲部分展開后形成兩長 條邊，和一對凹形的異形孔（

16、圖1.2）o圖1.2 零件展開圖二、零件三維造型零件通過Pro/E三維造型如圖1. 3所示。圖13 零件三維圖零件彎曲部分詳細(xì)視圖如圖14所示。圖1.4零件彎曲部分視圖綜合考慮，要完成該零件的生產(chǎn)預(yù)計(jì)需通過多次沖裁、落料、彎曲和切邊 等工序。為提高生產(chǎn)效率，本課題擬釆用多工位級進(jìn)沖壓工藝完成零件的生產(chǎn)。1. 2工藝分析及工藝方案的確定1 工藝分析沖裁工藝性：零件材料為SPCC鍍線鋼，力學(xué)性能良好，料厚為0.2mm屬 薄料。沖壓部位主要是一些零件上的異形孔和外形余料，尺寸精度要求較高， 沖壓性能好。彎曲的工藝性：影響彎曲件工藝性的主要因素有彎曲半徑、直邊高度和孔 邊距等等。零件彎曲部位左右一致，

17、保證了彎曲時(shí)板料的摩擦力平衡，可以防 止產(chǎn)生偏移。材料的力學(xué)性能較好，彎曲工藝性好。綜合考慮，此零件主要可以分為三道工藝：（1）沖孔；（2）落料；（3） 彎曲。其中每道工藝都有其特點(diǎn)和難度，主要體現(xiàn)在：沖孔工藝主要是沖一 些零件上的小異形孔，對凸模壽命的保證是關(guān)鍵，凸摸的強(qiáng)度如何保證，采用的 結(jié)構(gòu)是否合理將直接影響到模具壽命；此零件對落料工藝的要求比較低，主 要在排樣時(shí)要注意，不要發(fā)生干涉；彎曲工藝一共分七次進(jìn)行，其中有兩次 鉤彎有很大的難度，彎曲時(shí)除了要考慮到其成形效果之外，還要充分考慮其回 彈及制件的取出問題。2. 工藝方案的確定綜合以上工藝分析，擬訂以下方案：方案一：采用單工序模；方案二

18、：復(fù)合模；方案三：采用級進(jìn)模。該零件形狀復(fù)雜，需通過多次沖裁、彎曲等工序才能完成，且要大批量生 產(chǎn)，故不用單工序模；復(fù)合模雖然生產(chǎn)效率高，但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度 要求高，不利于生產(chǎn)制造且制造成本較高，所以不用復(fù)合模；級進(jìn)?？蓽p少模 具和設(shè)備的數(shù)量，生產(chǎn)率高操作方便，便于實(shí)現(xiàn)沖壓自動化，在大批量生產(chǎn)中 效果顯著。所以本次設(shè)計(jì)我選用了級進(jìn)模。第二章工藝計(jì)算2. 1彎曲部分長度的計(jì)算(1) 第一次彎曲彎曲角90,由參考文獻(xiàn)公式3-25可知=1. 57 (r+屁土)式中2彎曲件內(nèi)表面的圓角半徑(mm)；X。彎曲件中性層系數(shù)；t材料卑度(mm)r = 0. l,x0 = 0.38,f = 0.2”計(jì)

19、算可得：厶=1.57 x (0.1 + 0.38 x 0.2) = 0.28/m?(2) 第二次曲彎曲角90 ,由參考文獻(xiàn)公式3-25可知 =1. 57 (r+屁土)r = 0. l,x0 = 0.38, f = 0.2”計(jì)算可得：L2 = 1.57x(0.1 + 0.38 x 0.2) = 0.28勁(3) 第三次彎曲彎曲角90 ,由參考文獻(xiàn)公式3-25可知 Z=l. 57 (r+x北)r = 0.1, x0 = 0.38 J = 0.2mm計(jì)算可得：13 =1.57x(0.1 + 0.38 x 0.2) = 0.28mm(4) 彎曲兩彈片彎曲角10 ,由參考文獻(xiàn)公式3-24可知L=0. 1

20、7a(r+ xot式中a彎曲件中心角( ):1彎曲件內(nèi)表面的圓角半徑(mm)；x彎曲件中性層系數(shù)；t材料片度(mm)a = 10 , r = 0.1, x() = 03&f =計(jì)算可得：L4 = 0.17x10x(0.1 + 0.38 x 0.2) = 0.30/nm(2. 1)(2. 2)(5) 第四次彎曲彎曲角90。由參考文獻(xiàn)x公式3-25可知Z=l. 57 (r+xot)r = 0.1, x() = 0.3&f = 0.2/?/?計(jì)算可得：厶=1.57 x (0.1 + 0.38 x 0.2) = 0.28mm(6) 前端彎曲彎曲角120 ,由參考文獻(xiàn)工公式3-24可知Z=0. 17 a

21、(r+ Xot)計(jì)算可得:4 =0.17x60x(0.1 + 0.38 x 0.2) = 1.8/wn(7) 第五次彎曲彎曲角90。，由參考文獻(xiàn)公式3-25可知Z=l. 57 (jrXot)r = 0.1, x() = 0.3&f = 0.2nun計(jì)算可得：Lj =1.57 x(0.1 + 0.38 x 0.2) = 0.28 呦2. 2丄藝力的計(jì)算1.沖裁力的計(jì)算沖裁力是沖裁過程中凸模對材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常 說的沖裁力是指沖裁力的最大值。沖裁力是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校 核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機(jī)的潛力，避免因超載而破壞壓力機(jī)，沖裁 力的計(jì)算是非常必要的。沖裁

22、的理論上可以近似認(rèn)為是剪切斷裂，所以最大沖裁力可按板料的抗剪 強(qiáng)度來計(jì)算。由參考文獻(xiàn)公式2-27可知，平刃沖模的沖裁力可按下式計(jì)算：F=KLt t(2. 3)式中尸一一沖裁力(N)；L零件剪切周長(mm)；t材料片度(mm)；r材料抗剪強(qiáng)度(HPG;K-系數(shù)，一般取用1.3。零件材料是SPCC鍍傑鋼，取r=360Mpa,材料厚度t=0. 2mm, L值由全部沖 裁線即沖裁零件周長尺寸組成，通過分析計(jì)算得到各沖裁力分別如下： 2 導(dǎo)正孔：P. =473.51 (N)側(cè)刃：P.)112 = 2305 .73 (N)凹形孔：N) 窄槽：PI(14 =1335.48 (N) 異形孔1： P沖 =310

23、21 (N) 異形孔 2： “6 =2270.37 (N) 異形孔 3：= 3560.77 (N)01.5 導(dǎo)正孔：丹屮& =710.27 (N) 異形孔4： P沖廠口$2 (N) 落料：巳肌=974.17 (N) 所以(2. 4)式中尸一一彎曲力(N)；b彎曲部分寬度(mm)；t材料片度(mm)；6,材料抗拉強(qiáng)度(MPa)；K-系數(shù)，一般取用1.3。零件材料是SPCC鍍傑鋼，取o =290Mpa,材料厚度t=0. 2mm, L值山全部沖裁線即 沖裁零件周長尺寸組成，通過分析計(jì)算得到各沖裁力分別如下：第一次彎曲：為=164.74 (N)第二次彎曲：心2 =174.23 (N)第三次彎曲：=34

24、9.11 (N)彎曲兩彈片和米點(diǎn)：F. = 287.47 (N)第四次彎曲：他 =112.32 (N) 前端彎曲：厲6 =396.33 (N) 第五次彎曲：=464.26 (N) 所以F駕=F彎i + F彎2 + F駕3 + F廿4 + F彎 5 + F駕& + F朝=1948.46(N)3. 卸料力的計(jì)算，由參考文獻(xiàn)工公式2-31可知心=心片(2.4)式中 Kw = 0.05 ；Pi s = 0.05 x 17132 .04 = 856.60 (N)擬用高度為70mm的彈簧四根，彈簧所提供的力要比所需卸料力稍大些。4總沖裁力的計(jì)算，由參考文獻(xiàn)公式2-35可知攵中總=片中+ F彎+ P卸(2.

25、 5)% = 17132 .04 +1948 .56 + 856.60 = 19937 .20 (N)2. 3 壓力中心的確定沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄軸線以 及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)工作，減少導(dǎo)向件的磨損，提高模具 以及壓力機(jī)的壽命。沖模壓力中心的求法,采用解析法。具體方法如下： 確定直角坐標(biāo)系xy； 計(jì)算出級進(jìn)模各單一工序的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離品、上、払和 y八、； 計(jì)算單一圖形的輪廓周長厶八厶2、5按下列公式求沖模壓力中心的坐標(biāo)數(shù)值(血，2),由參考文獻(xiàn)工公式2-47可知 厶/X/+ 厶2X2 +厶3X3+ LnXn 丿/(厶/ + 厶2 +

26、厶3+ Ln )(2 6)yo= (L/%/+ 厶2兀2+厶3兀3+ LnXn 丿/(厶/+厶2+厶s+ Ln )( 2. 7)式中龍、y坐標(biāo)數(shù)值，L工件輪廓。由此可以計(jì)算出：X尸98 8mm；y尸 Omm模具中心為(112.5mm, Omm),由參考文獻(xiàn)：6：3. 2. 3模具結(jié)構(gòu)與加工工藝中1.沖壓力的平衡可知在排樣時(shí)應(yīng)注意沖壓加工的壓力中心與模具中心盡可能 一致，即最好在同一點(diǎn)上。但事實(shí)情況不可能完全吻合，往往有偏差。一般悄 況下，模具中心與沖壓壓力中心的偏移越小越好，最大偏移不超過月/6(或方/6),式中月、萬分別為凹模板長寬尺寸。月二320mm,160mm,因此24/6=105. 3

27、mm5/6=26.7mm所以，本模具的壓力中心符合設(shè)計(jì)要求。2.4 壓力機(jī)的選擇沖壓設(shè)備的選擇是設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。必須根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)、沖 壓力、模具結(jié)構(gòu)及閉合高度，生產(chǎn)批量、成本等諸多因素進(jìn)行選擇，它直接關(guān) 系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率等一系列重要問 題。在本次設(shè)計(jì)中選用的設(shè)備為J21G系列開式高速精密壓力機(jī)，具體型號為 J21G-25。這種采用鋼板焊接機(jī)身結(jié)構(gòu)，具有可鼎的強(qiáng)度和剛度,離合器采用干式摩擦 離合器，使離合器接合平穩(wěn)，傳動扭矩大，因而適用高速狀態(tài)下工作，適用于大批量生 產(chǎn)，尤其是級進(jìn)模沖壓。J21G-25開式高速精密壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：標(biāo)稱壓力：

28、250kN公稱力行程1. 2-1. 6mm滑塊行程30-40mm最大裝模高度：230mm裝模高度調(diào)節(jié)量：50mm工作臺板尺寸：前后：400 mm左右：700 mm機(jī)身工作臺孔：前后：125 mm左右：250 mm第三章排樣圖設(shè)計(jì)在進(jìn)行多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)排樣圖，排樣圖的設(shè)計(jì)是多工位 級進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)。多工位級進(jìn)模排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對模具設(shè)計(jì)的影 響是很大的，排樣圖設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，會導(dǎo)致制造出來的模具無法沖制零件。排樣圖 一旦確定，也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數(shù)、 零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設(shè)計(jì)形式等一系列問題。3.1零件毛坯排樣（1）由

29、于零件的搭肩彎曲，故排出典型排樣方案如圖3.1所示：圖3.1零件排樣圖山零件形狀可以看出，此零件側(cè)邊需多次彎曲，且考慮連續(xù)級進(jìn)成形，零 件成形后需要連在一起，但是此排樣方式材料利用率不高，且山于工件的彎曲 不方便送料，所以考慮采用中心搭肩載體排樣方式，因?yàn)榇朔N方式適用于工位 數(shù)大于15的級進(jìn)模，它比單載體和雙載體節(jié)省材料，此排樣方式便于彎曲， 但毛坯排樣時(shí)要使材料利用率盡量高，故此排樣方式不宜釆用。（2）考慮零件的側(cè)排方式，如圖3. 2所示。這樣毛坯排樣時(shí)可以得到很高的材料利用率，由零件形狀可以看出，此零 件則變?yōu)閭?cè)邊彎曲的彎曲件，考慮連續(xù)級進(jìn)成形，所以釆用邊料搭肩載體排樣 方式，所以它可以達(dá)

30、到雙側(cè)載體排樣的要求，從而保證了零件的精度，且節(jié)省 了材料。此排樣方式不便于彎曲，對此可以采用斜楔機(jī)構(gòu)以達(dá)到彎曲目的，從 而順利完成各工序要求。1JLJJof 圖3. 2零件排樣圖這是最終確定的零件毛坯排樣方案，其中解決了前面一種排樣方式存在的 問題。3. 2工位排樣多丄位級進(jìn)模的丄序排樣設(shè)計(jì)是多工位級進(jìn)模設(shè)訃的關(guān)鍵，是決定級進(jìn)模 優(yōu)劣的主要因素之一。1工序排樣遵循的原則（1）工序排樣要保證產(chǎn)品零件的精度和適用要求；（2）工序應(yīng)盡量的分散，以提高模具壽命，簡化模具結(jié)構(gòu)；（3）合理安排個(gè)工序，使壓力中心盡可能與模具兒何中心接近；（4）同一工位個(gè)沖切凸模應(yīng)盡量設(shè)計(jì)為同一高度，便于刃磨；（5）沖孔在

31、前，外形沖切和落料在后；（6）為保證條料送進(jìn)的步距精度，第一工位安排沖導(dǎo)正孔，第二工位設(shè) 導(dǎo)正銷，在其后的各工位上，優(yōu)先在易竄動的工位設(shè)置導(dǎo)正銷；（7）設(shè)置空位，可以提高凹模，卸料板和凸模固定板的強(qiáng)度；（8）工件和廢料應(yīng)能順利排出；（9）排樣方案考慮模具加工設(shè)備的條件。2 .沖切刃口設(shè)計(jì)原則（1）刃口分解與重組應(yīng)有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，分解階段應(yīng)盡量少，重組 后成形的凸模和凹模外形要簡單、規(guī)則，要有足夠的強(qiáng)度，要便與加工；（2）刃口分解應(yīng)保證產(chǎn)品零件的形狀、尺寸、精度和使用要求；（3）內(nèi)外形輪廓分解后各階段間的連接應(yīng)平直或圓滑；（4）分段搭接點(diǎn)應(yīng)盡量少，搭接點(diǎn)位置要避開產(chǎn)品零件的薄弱部位和外 形的

32、重要部位，放在不注目的位置；（5）有公差要求的直邊和使用過程中有滑動配合要求的邊應(yīng)一次沖切， 不宜分段，以免誤差積累；（6）復(fù)雜外形以及有窄槽或細(xì)長的部位最好分解，復(fù)雜內(nèi)形最好分解；（7）外輪廓各段毛刺方向有不同時(shí)應(yīng)分解；（8）刃口分解應(yīng)考慮加工設(shè)備條件和加工方法，便于加工。根據(jù)該零件的要求以及上述工藝特點(diǎn)的分析，設(shè)計(jì)多工位連續(xù)工序排樣方 案。如圖3. 3所示：二二禹禺囤聞血冋巨閒苗哥豐濡濡押* 1 -44 奸甲卄卄 veiaa- 241 pl*-3ttwR tn 1【ftvA *E住 ?1 fift* nt*一肓H *OTIAyyt)H 1 3333a8SSsB3 r 圖3.3工位二維排樣圖

33、其具體工位設(shè)定如下：工位1沖導(dǎo)正孔工位2沖一對側(cè)刃工位3空工位工位4沖兩凹形孔和兩窄槽工位5導(dǎo)正銷定位工位6沖兩對異形孔1和2工位7空工位工位8沖異形孔3工位9導(dǎo)正銷定位工位10第一次彎曲工位11笫二次彎曲工位12第三次彎曲工位13彎曲兩彈片、沖兩米點(diǎn)工位14第四次彎曲工位13沖一對導(dǎo)正空、導(dǎo)正銷定位工位16沖異形孔4和前端彎曲工位17導(dǎo)正銷定位工位18第五次彎曲工位19導(dǎo)正銷定位工位20產(chǎn)品落料圖3.4工位三維排樣圖3.3排樣相關(guān)參數(shù)的確定(1) 載體的設(shè)置為了保證最后一個(gè)工位前條料的兩側(cè)仍保持有完整的外形，釆用雙側(cè)載 體，這對于送進(jìn)，定位和導(dǎo)正都是十分有利的。(2) 步距步距是沖壓過程種條

34、料每次向前送進(jìn)的距離，其值為排樣是沿送進(jìn)方向 兩相鄰毛坯之間的最小距離值。根據(jù)參考文獻(xiàn)公式4-38,步距可定義為：(3. 1)S=L + a式中s-沖裁步距L-一沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值a一一沿送進(jìn)方向的搭邊值由于此排樣的特殊性，零件的材料得到有效的利用，Z并不是零件 的最大值，為計(jì)算方便，可取整數(shù)，最終該步距確定為：Z-10. 34mm, a-2. 5mm S=L + a= 10. 34+2. 5=12. 84mmS 取整,S=13mm(3) 條料寬度條料寬度指根據(jù)排樣的結(jié)果確定的毛坯所需條料的寬度方向的最小尺 寸。根據(jù)參考文獻(xiàn)公式2-22,條料寬度可按下式計(jì)算：B二D十2*

35、 各(3. 2)式中B一條料寬度的理論值滬一垂直于送料方向毛坯的最大輪廓尺寸，它隨毛坯排樣的方位變化b-一側(cè)搭邊值5-一條料與板料之間的間隙該零件條料寬度的確定：5=21. 4 + 2X4. 3 + 0. 01= 32. 01mm(4) 定距方式級進(jìn)模的定距方式有定位釘定距、側(cè)刃定距、導(dǎo)正釘定距和自動送料機(jī)構(gòu) 定距等四種，各有不同的適用場合，它們可以單獨(dú)使用，也可以互相配合使用， 相互配合使用定距效果更好。根據(jù)前面對該工件的成型工藝分析，確定在本模 具中采用自動送料機(jī)構(gòu)作粗定距，側(cè)刃定距和導(dǎo)正銷作精定距，以實(shí)現(xiàn)在高速 沖床上連續(xù)自動作業(yè)。(5) 材料利用率材料利用率根據(jù)參考文獻(xiàn)工公式2-19可

36、知H = A/(BS) x 100%(3. 3)式中 材料利用率A-一產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積滬一條料寬度S沖裁步距該零件材料利用率為：4 =160/(32 x 13) x 100%二3&號第四章級進(jìn)模設(shè)計(jì)多工位級進(jìn)模是指在一副模具內(nèi)，按所加工零件分為若干工位，在每個(gè)工 位上設(shè)置一定的沖壓工序，完成工件的沖裁、彎曲、成形及拉伸等多種沖壓工 序的一種精密、高效、高壽命的模具，它是在連續(xù)?；A(chǔ)上發(fā)展起來的一種結(jié) 構(gòu)更為復(fù)雜，加工精度要求更高的先進(jìn)模具之一。因其高生產(chǎn)力，高精密度和 生產(chǎn)每一產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性而被廣泛應(yīng)用于金屬成型的大批量生產(chǎn)。4. 1級進(jìn)模的應(yīng)用及特點(diǎn)1. 級進(jìn)模的應(yīng)用級進(jìn)模在生產(chǎn)上雖然

37、效率教高，但其沖制工件時(shí)材料利用率不高，模具制 造、維護(hù)以及成本較高等特點(diǎn)也限制了它的應(yīng)用。一般應(yīng)用連續(xù)模生產(chǎn)時(shí)必須 具備沖壓件本身的適用性、機(jī)床設(shè)備性能以及技術(shù)力量等條件。對于沖壓件本 身來說，一是被加工的工件產(chǎn)量和批量要足夠大，以便以較低的單件成本維持 穩(wěn)定而持久的生產(chǎn)；二是工件形狀復(fù)雜、凸?；虬寄Ｐ颓浑y以加工或起加工結(jié) 構(gòu)尺寸難以滿足強(qiáng)度要求而需要將工序分解。對于機(jī)床設(shè)備來說，必須具有能 承受模具連續(xù)作業(yè)的足夠剛性、功率和精度，具有較大的工作臺面、良好可靠 的制動系統(tǒng)。因此級進(jìn)模多用于生產(chǎn)批量大，精度要求不高，需要多工序沖裁 的小工件加工。2. 級進(jìn)模具有以下特點(diǎn)：（1）在一副模具上可完

38、成完整零件的加工；（2）沖裁，彎曲，拉深，和成型等多種，多道工序，具有比復(fù)合模更高的生產(chǎn) 效率；（3）可利用設(shè)置空工位保證模具強(qiáng)度，延長模具壽命；（4）一般采用自動送料，自動出件等自動化裝置，操作安全，可采用高速沖 床進(jìn)行加工；（5）因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度很高，給模具制造，調(diào)試及維修帶來困難；（6）多工位級進(jìn)模主要用于料較薄（t二0. 1 1. 2mm, 般不超過2 mm）產(chǎn)量 大，形狀復(fù)雜，精度要求交高的中，小型沖壓件的生產(chǎn)；（7）模具零件要求具有互換性，以保證模具磨損和損壞后更換迅速，方便, 可靠。4.2級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)級進(jìn)模是用多個(gè)零件按照一定關(guān)系裝配而成的有機(jī)整體，結(jié)構(gòu)是模具的 “形”。模具的

39、優(yōu)劣很大程度上體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上，因此級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)對模具 的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大體可以分為兩步：第一步根據(jù)工序排樣的結(jié)果確定模具 的基本結(jié)構(gòu)框架，確定組成級進(jìn)模的主要結(jié)構(gòu)單元及形式，對模具制造和使用 提出要求；第二步確定各結(jié)構(gòu)單元的組成零件及零件間的連接關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 的結(jié)果是模具裝配圖和零件明細(xì)表。2 級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要遵從以下原則：（1）盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；（2）模具要有足夠的剛性，以滿足壽命和精度的要求；（3）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單、實(shí)用，要具有合理的經(jīng)濟(jì)性；（4）能方便的送料，操作要安全簡便，出件容易；

40、（5）要考慮廢料的處理；（6）模具零件之間定位要準(zhǔn)確可靠，連接要牢固；（7）要有利于模具零件的加工；（8）模具結(jié)構(gòu)要與現(xiàn)有的沖壓設(shè)備相協(xié)調(diào)；（9）模具容易安裝，易損件更換方便。3 結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)內(nèi)容概要設(shè)計(jì)是級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開始，它以工位排樣圖為基礎(chǔ)，根據(jù)產(chǎn)品零 件要求，確定級進(jìn)模的基本結(jié)構(gòu)框架。結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)包括：（1）模具基本結(jié)構(gòu)：倒裝關(guān)系的確定、導(dǎo)向方式確定和卸料方式確定；（2）模具基本尺寸：模具平面尺寸、模板厚度和模具閉合高度；（3）模架基本結(jié)構(gòu)：模架的外形與尺寸、導(dǎo)柱與導(dǎo)套、模座形式和模柄；（4）壓力機(jī)的選擇：壓力機(jī)的類型，壓力機(jī)規(guī)格；（5）模具價(jià)格與加工周期（畢業(yè)設(shè)計(jì)可以省略）。4.

41、3模具總體結(jié)構(gòu)0ZY/主視圖E%i左視圖俯視圖剖視圖圖4.1模具總裝圖1 下模座2導(dǎo)料桿3下墊板4凹模固定板5卸料板6限高釘7卸料墊板9凸模固定板10上墊板11上模座14、15、16、19、21、 22、23、28、29、30、31、33、34、35、36、37、38凸模 17、75導(dǎo)正銷 24、 25、26模柄 39、47、49、50、53、55、58、60凸模保護(hù)套43耐磨條 44、77滑塊 45、76斜楔 46、48、54、56、57、59凹模52浮動芯塊65側(cè)刃擋塊67、72導(dǎo)柱66、71導(dǎo)套78導(dǎo)軌 70小導(dǎo)柱73、74小導(dǎo)套1. 模具結(jié)構(gòu)本模具是一套20工位的級進(jìn)模（圖4.1）,步

42、距13mm,模具長380mm, 寬300mm,閉合高度為183.2mm。模具結(jié)構(gòu)采用雙側(cè)載體，通過自動送料裝置 粗定位，側(cè)刃定距和導(dǎo)正銷精定位，利用20個(gè)浮動導(dǎo)料桿2完成送料，完成 沖孔、彎曲、落料等一系列工序。模具采用滾動四導(dǎo)柱鋼板模架，模板內(nèi)裝 四個(gè)小導(dǎo)柱作為內(nèi)導(dǎo)向。凸模固定板9用于安裝所有彎曲凸模、沖孔落料凸 模；凹模固定板4用于安裝所有彎曲凹模及凹模導(dǎo)軌、沖孔落料凹模鑲塊等； 卸料板5與凸模固定板9之間用小導(dǎo)柱進(jìn)行導(dǎo)向；模具釆用彈性卸料，彈簧 和彈性卸料板7提供卸料力。2 .模具工作過程這里所設(shè)訃的是一個(gè)沖裁彎曲多工位級進(jìn)模，模具的工作原理闡述如下：合模時(shí)，條料從左到右送進(jìn)后借助側(cè)刃擋

43、塊裝置行進(jìn)首次定位，在第一個(gè) 工位進(jìn)行沖孔，沖出中間導(dǎo)正孔。第二個(gè)工位側(cè)刃對條料兩側(cè)進(jìn)行沖裁。第三 個(gè)工位為空工位，從第四工位開始主要是外形余料的沖切，如一些異形槽，異 形孔，這一部分對凸凹模的尺寸要求都比較嚴(yán)格，對定位的要求也比較高，可 以依為中間定位銷來定位。從第十個(gè)工位到第十二個(gè)工位進(jìn)行前三次彎曲，三 次彎曲都是90的彎曲角，但由于第三次彎曲是一個(gè)鉤形彎曲，所以我設(shè)計(jì) 了一個(gè)浮動的芯塊，保證彎曲和送料的順利進(jìn)行。在第十三個(gè)工位通過斜楔機(jī) 構(gòu)對工件兩側(cè)的彈片進(jìn)行彎曲，同時(shí)將工件表面的兩個(gè)米點(diǎn)沖出來。在第十四 工位時(shí)對工件前端的兩側(cè)進(jìn)行彎曲?？紤]到在之后的工位中要對中間的導(dǎo)正孔 位置進(jìn)行沖裁

44、，因此在第十五個(gè)工位是利用中間導(dǎo)正孔導(dǎo)正，沖兩側(cè)的小導(dǎo)正 孔，在之后的工位中進(jìn)行導(dǎo)正。第十六個(gè)工位時(shí)沖出前端，在之后對前端進(jìn)行 回折彎曲。第十七工位為空工位，在此利用導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正，在接下來的十八 工位上進(jìn)行最后一次的彎曲，第十九工位為空工位，利用導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正，最 后一工位將產(chǎn)品落料。之后在彈簧力的作用下使凸凹模分離，在抬料銷配合使 用下完成彎曲件的取出和進(jìn)一步送進(jìn)，此時(shí)由于考慮到干涉的問題，在適當(dāng)?shù)?位置加上空工位，并在空工位進(jìn)行導(dǎo)正銷的導(dǎo)正。特別是兩次斜楔機(jī)構(gòu)彎曲， 為了方便斜楔機(jī)構(gòu)和凸凹模的安裝，在前后都留有空工位。在彎曲結(jié)束后，進(jìn) 行落料成形，成形零件與條料實(shí)現(xiàn)分離。上模下行時(shí)，各工

45、序同時(shí)進(jìn)行。隨著 上模的下行，凹模板抵住卸料板，這時(shí)卸料板起來壓料作用，凸模逐漸進(jìn)入凹 模，同時(shí)，沖裁、彎曲等各工序同時(shí)完成，模具閉合時(shí)沖裁工位上板料分離， 山下模座上的孔直接落下。開模時(shí)，上模向上運(yùn)動，下模保持原位，彈性卸料 板在彈簧力的作用下，平穩(wěn)回程。同時(shí)，卸料板將卡住的工件從凸模往下推出。 彈性卸料板上升浮動至工件成形的最大高度10mm,卸料螺釘將限制其繼續(xù)上 行。下模座中抬料機(jī)構(gòu)的彈簧在上模上行過成形最大高度時(shí)彈簧都恢復(fù)其預(yù)壓 縮的高度，抬料釘處于最高位置，成形部位全部頂出。而上模繼續(xù)上行至最高 位時(shí)，開模行程終了。4.4模具的基本尺寸1 模架模架的基本作用是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，連接上下模并使

46、他們具有準(zhǔn)確位置關(guān)系。本 模具平面尺寸較大，模架采用標(biāo)準(zhǔn)滾動鋼板四導(dǎo)柱模架，尺寸如下：模架尺寸工作臺面700X400導(dǎo)套孔距290X220上模座 380X300X40下模座 380X300X50在模柄的選用上，采用浮動式模柄，模柄的安裝與位置應(yīng)該與盡量模具的 壓力中心位置一致。模柄的尺寸如下：直徑 850. 05mm高度 A-86. 5mm模具采用正裝方式，模板內(nèi)裝4個(gè)小導(dǎo)柱作為內(nèi)導(dǎo)向，采用彈性卸料方式 進(jìn)行卸料。2. 模具閉合高度為了保證模具能裝在壓力機(jī)上工作，模具閉合高度必須小于壓力機(jī)閉合 高度，最好位于血力和Hmax之間，根據(jù)參考文獻(xiàn)工公式2-49 -般應(yīng)滿足： H/nin+lO W H

47、W Hmax-5(4. 1)如果H90 ,所以可以不考慮變形 的分散效應(yīng)。彎曲刃口尺寸即是彎曲模的寬度，彎曲模的刃口尺寸與產(chǎn)品零件尺寸標(biāo)注 方式有關(guān)。由參考文獻(xiàn)表21、2-2、2-3、2-4可知，具體計(jì)算公式如下：標(biāo)注外形凹模Dd =(Dmax+75 + d(4.4)心=（喚一 0752-%(4.5)標(biāo)注內(nèi)形凸模dp =(min+4A)-%(4. 6)Dp=(%n+04A + 2C) + C(4. 7)第一次彎曲到第三次彎曲的彎曲角90 ,這三步彎曲相對比較簡單,其模具結(jié)構(gòu)如圖4. 11所示。5耐磨條6浮動芯塊 7彈簧這三次彎曲的的關(guān)鍵是在第三次彎曲的時(shí)候，第三次彎曲是在前兩步彎 曲的基礎(chǔ)上進(jìn)

48、行的鉤彎，要解決的關(guān)鍵是怎樣把彎曲件從模具中脫開，保證條 料的順利的送進(jìn)，因此我把這三次彎曲放在一起，同時(shí)把三次彎曲的凹模做成 一體，并通過彈簧裝置使其隨著工件一起彈起，保證彈起的高度和導(dǎo)料桿抬起 的高度一致，這樣在能完成彎曲的同時(shí)，乂能將條料順利的送進(jìn)。彎曲兩彈片，彎曲角170模具結(jié)構(gòu)如圖4. 12所示：圖4. 12彎曲兩彈片模具結(jié)構(gòu)1彎曲凸模 2卸料板 3螺釘 4導(dǎo)軌 5滑塊 6斜楔7彈簧 8浮動芯塊 9彈簧 10下墊板 11 耐磨條12凹模板此結(jié)構(gòu)是整副模具設(shè)計(jì)中比較困難的部分，山于電腦連接片零件的兩側(cè)彈 片要求大于90以上彎曲，且零件彎曲部分小，因?yàn)榇舜螐澢窃谇叭螐?曲的基礎(chǔ)上進(jìn)行的