沖壓模具彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝說明書

PAGEPAGE31彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝摘要模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。級進模是一種復(fù)雜、精密的沖壓模具，它具有高效率、高精度和高壽命等優(yōu)越性，適用于各種沖壓行業(yè)的自動化生產(chǎn)。級進模涉及沖壓成形理論、沖壓工藝、模具設(shè)計與制造以及模具材料中的許多關(guān)鍵技術(shù)。因此，從技術(shù)綜合方面對級進模進行研究是十分有意義的。關(guān)鍵字：模具，級進模，沖壓成形理論ABSTRACTMould&Dieisimportanttechnicalequipmentinindustrialproduction.Itisalsooneofthemostimportantdevelopmentalfoundationsforalldepartmentsofcountryeconomy.Theprogressivedieisakindofcomplexandpreciseformingdie.Itpossessesmanyadvantagessuchashighefficiency,accuracyandlonglife.Soitisusedformanykindsofautomationproductioninsheetmetalforming.Theprogressivedierelatestomanykeytechnologiesincludingmetalformingtheory,sheetsteelformingpr...KEYWORDS:mould，progressivedie，metalformingtheory目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1緒論 11.1我國模具狀況 11.2冷沖壓模具現(xiàn)狀 31.3級進模的特點 52總體設(shè)計 72.1已知條件 7 8 8 152.5卸料力、推件力計算 16 16 17 173成型零件的設(shè)計 18 183.2凸、凹模的設(shè)計與計算 184各種機構(gòu)的設(shè)計 21 21導(dǎo)料裝置 22 26 26模具閉合高度 265典型工作零件的制造工藝 27沖裁凸模的制造工藝 27 276模具的工作原理 29結(jié)論 30參考文獻 31致謝 32

1緒論冷沖壓是在常溫下利用沖壓模具在壓力機上對板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。冷沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上的一種先進的金屬加工方法。由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其沖壓方法多種多樣，但概括起來可分為分離工序和變形工序兩大類。分離工序是將沖壓件或毛坯沿一定的輪廓相互分離；變形工序是在材料不產(chǎn)生破壞的前提下使毛坯發(fā)生塑性變形，形成所需要的形狀及尺寸的制件。沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制（體積沖壓）。冷沖壓工藝與其他的加工方法相比，有以下的特點：1）用冷沖壓加工方法可以得到形狀復(fù)雜、用其他加工方法難以加工的工件，冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩(wěn)定，互換性好。2）材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過程耗能少。因此，工件的成本較低。3）操作簡單勞動強度低、易于實現(xiàn)機械化和自動化、生產(chǎn)率高。4）沖壓工藝中所用的模具結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長、成本較高。因此，在單件、小批量生產(chǎn)中采用沖壓工藝受到一定的限制。沖壓工藝多用于成批、大量生產(chǎn)。由于板料零件具有重量輕、有足夠的強度和剛度，可以根據(jù)不同的用途采用不同材料加工成各種形狀尺寸的零件，以滿足產(chǎn)品需要。因此現(xiàn)代汽車、拖拉機、電機、電器、儀器、儀表和各種民用輕工產(chǎn)品中，都大量使用冷沖壓零件。國防方面，如飛機、導(dǎo)彈、槍彈、炮彈等產(chǎn)品中，采用冷沖壓加工的零件比例也是相當大的。隨著汽車和家用電器等的飛躍發(fā)展，許多先進工業(yè)國家對發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)給予了高度的重視。模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個國家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個國家制造業(yè)的國際競爭力。近年來，我國模具行業(yè)快速發(fā)展，繼在“九五”期間取得良好成績后，今后幾年將擁有更為廣闊的市場前景?！熬盼濉逼陂g，我國模具行業(yè)產(chǎn)值的年均增幅約為13％，模具行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也有了較大的改善，模具商業(yè)化程度提高了近10％，并且中高檔模具和塑料模具占總量比例明顯提高。模具行業(yè)的進出口比例逐步趨向合理，進口量現(xiàn)在是市場總量的20％，金額近10億美元，而出口額已提前一年達到1億美元的規(guī)劃指標。1.1我國模具狀況我國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具上了一個新臺階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已能生產(chǎn)部分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，擴展到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達到了較高的水平，并可替代進口模具。近幾年，我國模具業(yè)發(fā)展越來越迅速，模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，已成為模具工業(yè)發(fā)展最快的國家之一。據(jù)從日前在新國際博覽中心開幕的全球第二大模具展———第九屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會上獲悉，去年我國模具工業(yè)產(chǎn)值316億元人民幣，但如此規(guī)模仍滿足不了國內(nèi)模具市場的需要，去年我國進口模具高達11.12億美元。被譽為“點鐵成金”和“效益放大器”行業(yè)的模具工業(yè)，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一。用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具本身價值的數(shù)十倍以致上百倍。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會副理事長王都介紹，這些年模具工業(yè)的快速發(fā)展，得益于我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)———機械、電子、汽車、石化和建筑業(yè)的發(fā)展。從1996年至去年，我國模具工業(yè)產(chǎn)值年均增長率達14％左右。目前全世界模具年產(chǎn)值約在600～650億美元之間，去年我國模具產(chǎn)值約折合38億美元。我國制造的模具作為商品出售的約占三分之一，去年我國出口模具1.88億美元。華南和華東是我國模具工業(yè)最集中的兩大基地，其產(chǎn)值和銷售額約占全國的四分之三。華南模具生產(chǎn)基地集中在廣東，年產(chǎn)值在100億元人民幣以上。華東模具生產(chǎn)基地以浙江、江蘇和上海為主，年產(chǎn)值接近100億元人民幣。雖然我國制造的部分模具已達到或接近國際先進水平，但總體上遠不適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，大型、精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具很大部分依賴進口，與國外差距仍大，設(shè)計和制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家落后許多，也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等國落后，不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。因此，必須盡快縮短與國外的差距。差距主要表現(xiàn)在模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上；工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計、加工、工藝裝備等方面。開發(fā)能力弱，經(jīng)濟效益欠佳。模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低，國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，國內(nèi)模具標準件使用覆蓋率只有45%左右。未來我國的模具將呈十大發(fā)展趨勢:一模具日趨大型化。這是由于用模具成型的零件日漸大型化和高效率要求發(fā)展的“一模多腔”所造成的。二模具的精度越來越高。10年前精密模具的精度一般為5μm，現(xiàn)在已達到2~3μm，不久精度一般為1μm精密的模具將上市。三多功能復(fù)合模將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模除了沖壓成形零件外，還擔(dān)負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求也越來越高。四熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此熱流道技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具一半以上采用了熱流道技術(shù)，有的廠家使用率達到80%以上，效果十分明顯。熱流道模具在我國也已生產(chǎn)，有些企業(yè)使用率上升到20%~30%。五隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密性好，模溫能準確控制，所以對模具鋼的要求很強。六標準件的應(yīng)用日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，而且還能提高模具質(zhì)量和降低模具的制造成本。因此，模具標準件的應(yīng)用在“十五”期間必將得到較快的發(fā)展。七快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。現(xiàn)在是多品種小批量的生產(chǎn)時代，21世紀，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達75%以上。為此，一方面是制品使用周期縮短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好，因此，發(fā)展快速經(jīng)濟模具將越來越引起人們的重視和關(guān)注。八隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模具的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。九以塑代鋼、以塑代木的進程將進一步加快，塑料模的比例將不斷增大，同時由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。十模具技術(shù)含量不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致模具市場走趨的變化。1.2冷沖壓模具現(xiàn)狀模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)

模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。高速銑削加工

國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)

高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。電火花銑削加工

電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。提高模具標準化程度

我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)

選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。模具研磨拋光將自動化、智能化

模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展

這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。我國模具行業(yè)要進一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能的模具生產(chǎn)出來的不再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內(nèi)熱流道模具也已經(jīng)生產(chǎn)，有些企業(yè)已達30％左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化方向發(fā)展，對壓鑄模的數(shù)量、壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復(fù)雜程度也將隨著相應(yīng)提高。當前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品的品種多、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，價格低，因此，模具工業(yè)的發(fā)展趨勢是非常明顯的。(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)(2)高速銑削加工(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)(4)電火花銑削加工(5)提高模具標準化程度(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)(7)模具研磨拋光將自動化、智能化(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展1.3級進模的特點級進沖裁模是在壓力機滑塊的一次行程、在模具的不同工位分別進行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。級進模具有以下優(yōu)點：1.級進模是多工序沖模，在一副模具中，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序，具有比復(fù)合模更高的勞動生產(chǎn)率，也能生產(chǎn)相當復(fù)雜的沖件；2.級進模操作安全，因為人手不必進入危險區(qū)域；級進模設(shè)計時，工序可以分散。不必集中在一個工位，不存在復(fù)合模中“最小壁厚”問題。因此模具強度相對較高，壽命較長。3.級進模易于自動化，即容易實現(xiàn)自動送料，自動出件，自動疊片；4.級進模可以采用高速壓力機生產(chǎn)，因為工件和廢料可以直接往下漏；5.使用級進?？梢詼p少壓力機，減少半成品的運輸。車間面積和倉庫面積可大大減小。級進模的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期長，成本高。因為級進模是將工件的內(nèi)、外形逐漸沖出的，每次沖出都有定位誤差，較難穩(wěn)定保持工件內(nèi)、外形相對位置的一致性。但精度高的零件，并非全部輪廓的所有內(nèi)、外形相對位置要求都高，可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把相對位置要求高的這部分輪廓同時沖出，從而保證零件的精度要求。2總體設(shè)計2.1已知條件本課題來源于生產(chǎn)實際零件，采用手工送料；原材料為黃銅H68（半硬），厚度為1mm；彈簧片年產(chǎn)量為30萬件。H68表示材料含銅68%，含鋅32%；當鋅含量小于39%時，鋅能溶于銅內(nèi)形成單向黃銅，此時材料塑性好，適合冷熱加壓加工和沖壓加工。制件的最小彎曲半徑為2mm，由模具制造手冊查表得黃銅類制件板料厚t=1mm時，沖裁件最小圓角半徑為0.18mm，滿足沖裁加工要求。零件材料：黃銅H68生產(chǎn)批量：大批量2.2工藝方案確定××1mm，精度等級為IT14。下面對此零件做方案比較：方案一：單工序模沖裁，沖裁過程分為1、沖孔2、沖孔3、沖裁切邊4、彎曲。方案二：復(fù)合模沖裁，沖裁過程為1、落料沖孔2、彎曲切斷。方案三：級進模沖裁，沖裁過程為1、側(cè)刃沖孔2、沖孔3、切槽4、彎曲方案一雖然可行，但是單工序模生產(chǎn)精度不高，生產(chǎn)效率低，而且伴隨著不穩(wěn)定因素，操作的穩(wěn)定性和安全性都存在隱患?？紤]到制件批量生產(chǎn)的特性故不采用。方案二復(fù)合模在沖壓生產(chǎn)中具有生產(chǎn)效率高，零件質(zhì)量好等特點，但是復(fù)合模的設(shè)計卻要受到?jīng)_裁件孔到邊上的距離的影響，因為這與凸凹模壁厚有關(guān)，如被沖材料厚一定，孔邊距過小時，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，或者材料選擇不當，都會使模具無法正常工作。如圖2.2所示，實際零件最小壁厚過小，影響凹模強度，故不采用。方案三復(fù)合大批量生產(chǎn)的要求，生產(chǎn)效率高，穩(wěn)定性和安全性俱佳，并且可以通過空工位的合理布置有效的避開最小壁厚的限制，故采用方案三。2.3排樣圖的設(shè)計與計算設(shè)計級進模首先要設(shè)計排樣圖。這是設(shè)計級進模的重要依據(jù)。排樣的要求是切除廢料，將零件留在條料上，以分步完成各個工序，最后根據(jù)需要將零件從條料上分離下來。多工位級進模排樣設(shè)計的內(nèi)容包括：確定模具的工位數(shù)目，各工位加工的內(nèi)容及各工位沖壓工序順序的安排；確定被沖工件在條料上的排列方式；確定條料載體的形式；確定條料寬度和步距尺寸，從而確定了材料利用率。排樣圖的好壞對模具設(shè)計的影響很大，需要設(shè)計出多種方案加以分析、比較、綜合與歸納，以確定一個經(jīng)濟、技術(shù)效果相對較合理的方案，衡量排樣設(shè)計的好壞主要是看其工序安排是否合理，能否保證沖件的質(zhì)量并使沖壓過程正常、穩(wěn)定的進行，模具結(jié)構(gòu)是否簡單、制造維修是否方便，能否得到較高的材料利用率，是否符合制造和使用單位的習(xí)慣和實際條件等等。2.3.1排樣圖設(shè)計原則先沖孔，后沖外形。復(fù)雜型孔可分解為若干簡單型孔，分步進行沖裁。工序要分散，以確保凹模有足夠的強度。所有的孔不應(yīng)在同一工位上沖切，最好分開。布置在同一工位及相鄰工位上的沖切輪廓（包括孔）的間距不應(yīng)小于凹模最小壁厚。尺寸與形狀要求高的輪廓應(yīng)布置在較后的工位上沖切。有孔位精度要求的孔應(yīng)在同一工位上沖，若無法安排在同一工位上時，可安排在相近的工位上沖?？拙扔幸蟛⑴c輪廓靠近，沖外輪廓時孔可能會變形，應(yīng)先沖外形后沖孔。外形薄弱部分的沖切應(yīng)安排在較前的工位上。輪廓周界較大的沖切工藝，盡量安排在中間工位，以使壓力中心與模具幾何中心重合。2.3.2排樣圖排樣圖見圖2.3；排樣采取對稱布置，這樣可以提高生產(chǎn)效率，并且在彎曲是可以避免因為受力不均而產(chǎn)生的材料流動。具體工位為：1.側(cè)刃、沖孔--2.沖孔--3.空位--4.切槽--5.空位--6.彎曲--7.空位--8.切斷。在3、5、7處設(shè)置空工位主要目的是為了增加成形凹模之間的距離，從而增強凹模強度。2.3.3排樣圖的計算說明：在級進模中，一般排料會采取搭邊，由于此零件在彎曲前需要有切槽的工序，故為了提高材料利用率，將切槽所用廢料即作為搭邊值，考慮到凹模強度，沖槽寬度定為3.0mm。由于采用對稱排樣布置，其送料步距基本尺寸為：S=D+a（式2.1）式中D平行于送料方向的沖裁寬度（mm）；a沖裁件之間的搭邊值(mm)。零件展開尺寸由圖2.1可知，零件展開尺寸分為三段，即直線段，斜線段和彎曲段。故展開尺寸為三段相加：由于排樣為對稱布置，故在兩個零件垂直方向之間有搭邊，取3.6mm。故排樣的總展開尺寸為2×L總+3.6=79.7mm。4）條料寬度B由于采用側(cè)刃進行縱向定距，條料寬度必須考慮到側(cè)刃切去的寬度即側(cè)刃。故條料寬度為：B=排樣展開尺寸+側(cè)刃切除部分=79.7+2×2=83.7mm。5）材料利用率計算材料的利用率通常是以一個步距內(nèi)零件的有效面積與所用毛坯面積的百分率來表示：η=(S/AB)×100%(式2-3)式中S一個步距內(nèi)零件的有效面積(mm2)；A×B一個步距內(nèi)所需毛胚面積（mm2）。η1=×83.7-2×××2.1-2×2××83.7）=92.5%η2=×79.7-2××××79.7）=97.2%η4=×79.7-2×3××79.7）=76.4%η8=×××79.7）=95.5%η總=η1×η2×η3×η4=65.6%2.4沖裁力的計算沖壓力是選擇壓力機的主要依據(jù),也是設(shè)計模具所必需的數(shù)據(jù)。2.4.1沖裁力對于普通平刃口的沖裁,其沖裁力F可按下式計算：F=KLtτ（式2.4）式中F沖裁力（N）；K系數(shù)。是考慮到刃口鈍化，間隙不均勻，材料力學(xué)性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)，常取K=1.3；L沖裁力周長（mm）；t板料厚度（mm）；τ材料抗剪強度(Mpa)。查《冷沖模設(shè)計》P38表2-3沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能，得：τ=275MPa××2+2×2）×1×275=10153N×××1××（2×38.2+2×3）×1×275=40170N2.4.2彎曲力彎曲力是設(shè)計計算彎曲模和選擇壓力機噸位的重要依據(jù)。特別是在彎曲板料較厚、彎曲線較長、相對彎曲半徑較小、材料厚度較大，而彎曲設(shè)備噸位與功率有限的情況下，必須對彎曲力進行計算。2бb/(r+t）（式2.5）式中F自沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力（N）b彎曲件的寬度（mm）t彎曲材料的厚度（mm）r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm）Бb材料的強度極限（MPa）×××1×1×2.5卸料力、推件力計算卸料力FQ1,即將緊箍在凸模上的材料與凸模分離所需的力；推件力FQ2，即將落料件或沖孔廢料推出凹模所需要的力；卸料力、推件力和沖輪廓的形狀，沖裁間隙，材料種類和厚度，潤滑情況，凹模洞口形狀等因素有關(guān)。在級進模中，我設(shè)計的是彈性卸料裝置，需要計算卸料力。以便順利地將條料往前送。在實際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式計算：FQ1=K1F（式2.7）FQ2=nK2F（式2.8）式中F沖壓力（N）KQ1卸料力系數(shù)KQ2推件力系數(shù)n梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)，n=h/t，h為凹模直刃高度，t為料厚查《沖模設(shè)計手冊》,t≤3，h=3，n=3/2.5=1.2。查《冷沖模設(shè)計》P57表3-8卸料力、推件力系數(shù)，得：×FQ2=3××2.6壓力機所需總沖壓力的計算計算總沖壓力的時候，只能計算同時發(fā)生的力。我所設(shè)計的模具需要的總壓力包括沖壓力、卸料力和推件力?！?67.4=613.92N。F總=F沖壓力+F彎卸+FQ1+FQ2（式2.10）F總=N=66KN查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》P288表13.9，開式可傾壓力機技術(shù)規(guī)格，選擇JB23-25型壓力機，其參數(shù)如下：公稱壓力：250KN滑塊行程：80mm滑塊行程次數(shù)：100次/min最大封閉高度：250mm最大裝模高度：200mm封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm工作臺尺寸：前后560mm；左右360mm墊板尺寸：厚度40mm模柄孔尺寸：直徑50mm；深度70mm設(shè)備外形尺寸：前后1130mm；左右921mm；高度1890mm2.7.1壓力機的可用性分析所選壓力機的壓力為250KN>模具所需壓力66KN。所選壓力機的工作臺尺寸560×360>模架尺寸212×216。所選壓力機的裝模高度為200mm>模具閉合高度185mm。綜上，所選壓力機可用。2.8壓力中心的計算沖裁力合力的作用點是沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心線基本重合，否則，模具和壓力機滑塊將受到側(cè)向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機的精度。建立如圖2.4坐標:如圖所示建立直角坐標系，由于該排樣方法為對稱排樣，因此在Y軸上的壓力中心坐標即為Y=0，根據(jù)公式，則：對于第一工位：沖裁側(cè)刃和兩個孔，由于與所建立坐標系X軸重合，因此該工位壓力中心的位置為：X1=0mm對于第二工位：沖裁2個孔，由于對稱，因此計算一個孔的壓力中心X軸坐標：X2對于第三工位，此工位為空位。對于第四工位，沖裁2條窄槽，同樣由于對稱。計算單邊X坐標：X4對于第五工位，此工位為空位。對于第六工位，此工位為彎曲工位，根據(jù)公式得：X6=61mm對于第七工位，此工位為空位對于第八工位，此工位進行最后的落料，則：X8則，最后壓力中心為：，相差將近2，相差不多，符合要求。3成型零件的設(shè)計凸模和凹模直接擔(dān)負著沖壓工作。由于加工性質(zhì)不同，凸模與凹模的形狀，結(jié)構(gòu)也不同。多工位級進模一般都含有兩種或兩種以上的沖壓工藝，凸模和凹模數(shù)量之多是可想知的。3.1設(shè)計原則級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：1.盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標準結(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、實用，要具有合理的經(jīng)濟性。4.能方便地送料，操作要簡便安全，出件容易。5.模具零件之間定位要準確可靠，連接要牢固。6.要有利于模具零件的加工。7.模具結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的沖壓設(shè)備要協(xié)調(diào)。8.模具容易安裝，易損件更換方便。3.2凸、凹模的設(shè)計與計算由于落料件的實際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，所以落料時應(yīng)先計算凹模刃口尺寸，再改變凸模刃口尺寸，以獲得合理的沖裁間隙值。而沖孔時孔的實際尺寸基本與凸模刃口尺寸一致，因此應(yīng)先計算凸模刃口尺寸，合理沖裁間隙值靠改變凹模刃口尺寸獲得。3.2.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計表3.1凹模的基本類型整體凹模不適宜用于多工位級進模，但是由于設(shè)計簡單，一些工位數(shù)不多的或工位數(shù)較多而只是純沖裁的級進模會選用鑲套式凹模為了小的工作型孔的加工方便，容易更換和刃磨，在整體凹?；蚱渌问桨寄５木植啃涂孜恢描偳短籽b凹模拼合式型孔凹模為滿足凹模型孔加工精度這一要求，用于某些不易加工的凹模型孔分段拼合凹模解決各工位型孔間的間距精度，將模具的凹模分成若干段，每段中的型孔數(shù)不一，然后將這幾段凹模的結(jié)合面研和鑲?cè)氚寄Ｍ馓祝ɑ驀颍﹥?nèi)，構(gòu)成的一個整體凹模，較多采用綜合拼合凹模是上述各種拼合鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的綜合，多用于沖裁彎曲級進模，沖裁成型級進模由上表可知各種凹模的類型，結(jié)合本次沖裁的零件，做如下安排：鑒于零件自身公差為IT14，精度要求不高，故選用整體凹模為基本類型；又考慮到彎曲凹模較之其他沖裁凹模更容易損壞，故在在彎曲凹模處采用相拼結(jié)構(gòu)，以便更換。2.凹模材料凹模的刃口應(yīng)具有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖壓力，因此因有高的強度與剛度、適合的韌性，所以選用Cr12，并對凹模進行淬火熱處理，使其熱處理硬度達到HRC60～64。凹模尺寸凹模厚度和壁厚：H＝Kb（式3.1）×79.7=17.534mm?？紤]強度、剛度的結(jié)構(gòu)要求,取H＝20mm?！?）H由上式得凹模的壁厚為30mm。凹模外形尺寸根據(jù)結(jié)構(gòu)和壁后確定凹模周界，此次的零件排樣一共8個工位，步距為12.2mm，因此至少需要8×12.2=97.6mm；加上兩個壁厚為157.6mm。此零件所用料寬為83.7mm，加上兩個壁厚為143.7mm。由上并綜合考慮，確定凹模外形尺寸為160×160mm。即凹模周界為160×160mm。4.墊板墊板的平面形狀和尺寸與凹模相同，厚度一般為6～10毫米。我設(shè)計的墊板厚度為8mm。5.導(dǎo)料板×40××160×3mm。3.2.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計1凸模的基本類型凸模一般分為直通式和臺階式?？紤]到此零件的實際情況，沖孔凸模為圓形，易于車床直接加工，故出于穩(wěn)定性等因素考慮，采用臺階式凸模；其余凸模由于形狀各異，為了加工方便，采用直通式凸模。2凸模材料模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。應(yīng)此應(yīng)有高的硬度和適當?shù)捻g性。所以，采用Cr12，熱處理淬火HRC58-62。3凸模固定板、墊板和卸料板根據(jù)，查表得：凸模固定板厚度為20mm；墊板的厚度為8mm；卸料板厚度為18mm。3.2.3凸、凹模分別加工刃口尺寸計算根據(jù)尺寸計算原則，沖裁件的凸模和凹模尺寸如下列公式：落料：D凹=（Dmax-xΔ）上偏差：+δ凹；下偏差：0。D凸=（Dmax-xΔ-Zmin）上偏差：0；下偏差：-δ凸沖孔：d凸=（dmin+xΔ）上偏差：0；下偏差：-δ凸d凹=（dmin+xΔ+Zmin）上偏差：+δ凹；下偏差0式中：D凹、D凸為落料凹模、凸模的基本尺寸；d凸、d凹沖孔凸模、凹模的基本尺寸；Dmax落料件的最大極限尺寸；dmin沖孔件的最小極限尺寸；Δ沖裁件公差；X磨損系數(shù)，當工件公差為IT14時，x=0.5；δ凸、δ凹為凸模、凹模制造偏差；1.側(cè)刃凸凹模尺寸：；IT14等級公差為0.27mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.27）=12.2mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.27-0.1）=12.1mm上偏差：0；下偏差：-0.02。；IT14等級公差為0.36mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm。×0.36）=6.0mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.36-0.1）=5.9mm上偏差：0；下偏差：-0.02。沖孔凸凹模尺寸：尺寸φ；IT14等級公差為0.3mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.3）=4.2mm上偏差：0；下偏差：-0.02mm。×0.3+0.1）=4.3mm上偏差：+0.02mm；下偏差：0。切槽凸凹模尺寸：；IT14等級公差為0.3mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.3）=3.0mm上偏差：+0.02；下偏差0。×0.3-0.1）=2.9mm上偏差：0；下偏差：-0.02。；IT14等級公差為0.62mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.62）=42.0mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.36-0.1）=41.9mm上偏差：0；下偏差：-0.02。4.切斷凸凹模尺寸計算：；IT14等級公差為0.3mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.3）=3.6mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.3-0.1）=3.5mm上偏差：0；下偏差：-0.02。；IT14等級公差為0.27mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.27）=12.0mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.36-0.1）=11.9mm上偏差：0；下偏差：-0.02。5.彎曲凸凹模尺寸計算：；IT14等級公差為0.36mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.36）=9.2mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.36-0.1）=9.1mm上偏差：0；下偏差：-0.02。；IT14等級公差為0.74mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.74）=75.4mm上偏差：+0.02；下偏差0。×0.3-0.1）=75.3mm上偏差：0；下偏差：-0.02。；IT14等級公差為0.62mm；δ凸=-0.02；δ凹=+0.02；Zmin=0.1mm；Zmax=0.14mm?！?.62）=39.6mm上偏差：+0.02；下偏差0?！?.3-0.1）=39.5mm上偏差：0；下偏差：-0.02。3.2.4彎曲凸凹模工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)1.彎曲凸模的圓角半徑：此零件的最小彎曲半徑為：R=i×c×δ式中：i彎曲系數(shù)c修正參數(shù)δ材料厚度（mm）查表得H68半硬黃銅修正系數(shù)i=0.8；修正系數(shù)c=1.63；材料厚度δ××1=1.304mm。彎曲件的相對圓角半徑r/t=2mm。由于相對圓角半徑較小，切大于最小圓角半徑，故彎曲凸模的圓角半徑=相對彎曲半徑=2mm。4各種機構(gòu)的設(shè)計4.1卸料裝置卸料裝置的功用有很多，除了最基本的卸料作用外，在本次設(shè)計的模具中還起到壓料的作用。在我所設(shè)計的卸料裝置為彈性卸料，由卸料板、卸料螺釘與橡皮。卸料板在級進模中是一個非常重要的零件，它不僅卸料，還起導(dǎo)正凸模，壓緊材料的作用，因此，卸料板根據(jù)精度要求不同由模架導(dǎo)柱或小導(dǎo)柱導(dǎo)向。在沖裁過程中，卸料板隨上模部分一起下降，當碰到?jīng)_裁板料后停止下降，此時壓力機繼續(xù)對模具施加一定的壓力，使橡膠發(fā)生變形，這時卸料板和凹模之間應(yīng)留一個料厚的距離，這是為了卸料板在下降過程中，不和凹模發(fā)生碰撞，使凹模發(fā)生破壞，并使卸料板起到壓料作用。沖裁完畢之后，在橡膠的作用下，卸料板對凸模進行卸料。由于我設(shè)計的結(jié)構(gòu)中是采用導(dǎo)料板進行導(dǎo)料。因此，彈壓卸料板要制成臺階形，臺階寬度應(yīng)小于導(dǎo)料板間距，臺階高度應(yīng)略等于導(dǎo)料板厚度與料厚之差。為了能夠更好的壓緊條料，卸料板臺階高度可以適當?shù)募?.01mm的余量。卸料板形式如圖4-1。4.1.1卸料橡膠的選用初選用4個橡膠。根據(jù)總卸料力F=FQ1+F彈卸N；橡膠個數(shù)n=4,得每個橡膠的預(yù)壓力Fy:Fy=F/n=N冷沖模中所用橡皮一般為聚氨脂橡膠。橡膠允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調(diào)整方便，所以在沖模中運用很廣。橡膠在壓縮后所產(chǎn)生的壓力隨橡膠牌號、應(yīng)變量和形狀系數(shù)而變化。模具上安裝橡膠的快數(shù)、大小大多憑經(jīng)驗。在此做簡單推算。具體情況在試沖是進行調(diào)整。選取聚氨脂橡膠，牌號為8290。為圓環(huán)形橡膠。外徑為42mm，內(nèi)徑為12mm，高度為20mm。橡膠壓縮彈簧計算公式：f=4Ph/Edπ（d22-d12）Ed=i×G2）S=（d2-d1）/4h式中：f變形（f/mm）Ed彈性模量（MPa）P受壓力（N）i幾何因素影響S承載面積和自由面積之比G扯斷應(yīng)力（MPa）由上得：S=（42-12）/4×××2Ed×f=4××××（422-122由此可知在現(xiàn)有每個橡膠彈簧所受力情況下，每個橡膠彈簧的壓縮量為23%。一般聚氨脂橡膠的總壓縮量為35%，故估計基本準確。4.2導(dǎo)料裝置為了使條料順暢，控制步距等，在級進模中一定會有導(dǎo)料裝置，導(dǎo)料裝置一般包括左右導(dǎo)料板、承料板等等。條料的橫向定位也稱導(dǎo)料，主要作用是保證條料的橫向穩(wěn)定送料。我所設(shè)計的橫向定位裝置是采用導(dǎo)料板和承料板。導(dǎo)料板由兩塊組成，裝配模具時保證兩導(dǎo)向面相互平行，稱為分體式導(dǎo)料板，如圖4.2。并在導(dǎo)料板上根據(jù)實際需要進行加工；導(dǎo)料板的長度為222.6mm，厚度為8mm。裝有承料板的模具，相當于加長了凹模板送料一側(cè)的長度，使送料方便，承料板的尺寸為160*62.6*3mm。4.2.2側(cè)刃定距側(cè)刃斷面的長度等于送料步距。在壓力機的每次行程中，側(cè)刃在條料的邊緣沖下一塊長度等于步距的料邊。由于側(cè)刃前后導(dǎo)料板的寬度不同，前寬后窄，所以只有在側(cè)刃切去一個長度等于送料步距的料邊使其寬度前少后，條料才能再向前送進一個步距，從而保證了孔與外形尺寸相對位置的正確。結(jié)合本次模具設(shè)計，由于采用對稱排樣，故為了定位準確，采取雙側(cè)刃。側(cè)刃的長度等于步距為12.2mm。4.3凸模固定板模具中的固定板，又稱為安裝板，它的主要作用是對凸模固定，并通過它安裝在模座上。多工位級進模的固定板不僅要安裝許多的凸模，還要安裝一些其他零件。凸模固定板的外形與尺寸與凹模板相同160×160mm，厚度為20mm；凸模與凸模固定板采取過渡配合H7/n6；凸模與固定板的鏈接方式采用鉚接方式，鉚接后與固定板同磨。4.4墊板在沖壓時，最容易損壞凸模，所以一般在固定板與模座之間增設(shè)墊板。在凸模固定板和上模座之間加一塊淬硬的墊板可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動。墊板主要是防止凸模在沖壓過程中，由于沖壓力的集中而把模座的接觸面壓壞。墊板的平面形狀與尺寸與固定板相同160×160mm，厚度為8mm，兩面平行光潔。在墊板上穿過連接螺釘、卸料螺釘和定位銷處要鉆通孔，其直徑比相應(yīng)件的直徑增大0.5~1mm。穿銷孔是在預(yù)裝模具時調(diào)整好沖裁間隙后，連同模座和固定板一起經(jīng)鉆孔、鉸孔加工出來的，墊板淬火前應(yīng)將穿銷孔擴大，以免墊板淬火變形后難以打入銷釘。4.5模具的閉合高度模具的閉合高度(H模具)是指模具在最低工作位置時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具閉合高度＝上模座厚度＋上墊板厚度＋凸模固定板厚度+卸料板厚度＋橡膠厚度+條料厚度＋凹模高度＋下墊板厚度＋下模座厚度上模座厚度：45mm上墊板厚度：8mm凸模固定板厚度：20mm卸料板厚度：18mm橡膠厚度：20mm條料厚度：1mm凹模高度：20mm下墊板厚度：8mm下模座厚度：45mm模具閉合高度＝45+8+20+18+20+1+20+8+45=185mm5典型工作零件的制造工藝5.1沖裁凸模的制造工藝5.1.1沖孔凸模圓形凸模的零件圖如圖5-1：成型凸模的加工工藝規(guī)程如下：工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料備制圓柱料2熱處理退火（消除殘余應(yīng)力，降低硬度）mm的余量供磨使用4磨磨與凸模固定板配合處，及刃口5熱處理淬火，回火達硬度58-62HRC6裝配與固定板裝配后，同磨平面5.1.2側(cè)刃凸模側(cè)刃凸模的零件圖如圖5.2：成型凸模的加工工藝規(guī)程如下：工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料備方形棒料2熱處理退火（消除殘余應(yīng)力，降低硬度）3銑床在方形棒料上打線切割孔4磨磨六個面5線切割料在線切割機上進行仿形加工，留0.05的余量供，精磨使用6熱處理淬火，回火達硬度58-62HRC7精磨磨六面，達到表面粗糙度要求8裝配裝配后與固定板同磨切斷凸模和沖槽凸模的加工工藝與側(cè)刃凸模相仿。5.1.3彎曲凸模彎曲凸模的零件圖如圖5.3：工序號工序名稱工序內(nèi)容1備料備制尺寸為80*65*12。2熱處理退火（消除殘余應(yīng)力，降低硬度）mm。4磨平面磨兩大側(cè)面和相鄰的側(cè)面保證垂直。5線切割切割出如圖外形。6熱處理淬火，回火達硬度58-62HRC。7平磨磨上下平面及一對垂直側(cè)面對角尺。8退磁9裝配裝配后與固定板同磨。5.2凹模板的制造工藝凹模板的加工工藝規(guī)程如下：工序號工序名稱工序內(nèi)容1下料尺寸為170×170×22mm。2鍛造毛坯的六個平面。3熱處理退火（消除殘余應(yīng)力，降低硬度）mm。5磨平面磨兩大側(cè)面和相鄰的側(cè)面保證垂直。6鉗工劃線劃螺紋孔線及穿絲孔線。并鉆螺紋過孔及打穿絲孔。7立銑銑各漏料孔。8熱處理淬火，回火達硬度58-62HRC。9磨平面磨上下兩個平面及四個側(cè)面。10退磁11電火花線切割按程序切割型槽。12鉗工去除線切割的毛刺。13磨床去除線切割的線頭。其余板料，如凸模固定板，墊板，卸料板，導(dǎo)料板等加工工藝流程與凹模相仿。6模具的工作原理模具在開模狀態(tài)下，將條料送進，然后模具下降，第一個工位由側(cè)刃對條料進行定距，在定距的基礎(chǔ)上，沖孔凸模在條料中沖出兩個孔；當模具開模時，卸料板一開始先不隨模具上升，由彈簧力的作用下，使條料從凸模中卸下去。在第二個工位上，繼續(xù)