空气滤清器支架多工位级进模毕业设计论文.doc

本 科 毕 业 设 计 第 II 页 共 页 毕 业 设 计 中 文 摘 要 介绍了我国模具制造技术现状及发展方向；并进一步介绍了冷冲压工艺，对模具的重要性及发展方向有了深刻认识。详细介绍了级进模的设计，分析了空气滤清器支架的冲压工艺及其用级进模加工的可行性。对条料排样进行了详细的设计，确定了零件的冲制顺序，模具工位数、模具步距的基本尺寸和条料宽度；叙述了模具的结构特点及其工作过程；阐述了零部件的设计及其计算方法，通过计算冲裁力和弯曲力选择模具所需设备，确定了模具主要工作零件的结构形式和固定方式，进而确定了模具的总装结构。并对模具主要零件的加工方法进行了介绍。关键词 多工位级进模 冲裁 空气滤清器支架毕 业 设 计 外 文 摘 要Title Design of progressive die for air filter bracket multi-position AbstractIntroduced our country die manufacturing technology status and development direction. And further introduces the cold stamping process, have a profound understanding of the importance and development direction of die. Details of the design of progressive die stamping process, analyzes the feasibility of air filter bracket and progressive die machining. Detailed design of strip layout, determine the sequence of punching parts, the basic size of die station number, die step and strip width. This paper describes the structural characteristics and working process of the die and the parts of the design and calculation method. Through the calculation of blanking force and bending force selecting die needed equipment, structure of die main parts and fixed mode was determined, and then determined the mold assembly structure. And processing method of the key parts of the die are introduced. Key Words Multi-position progressive die Blanking Air filter bracket目录1 引言11.1 级进模概述11.2 级进模特点及现状22 产品工艺性分析42.1 产品工艺性分析42.2 材料成型性能分析53 冲模工艺计算53.1 毛坯展开尺寸的计算53.2 凸、凹模间隙值的确定63.3冲裁力的计算63.4 翻边力的计算73.5 弯曲力的计算73.6 冲压设备的选用84 模具结构设计及选用84.1 条料排样图84.2 步距124.3 定距方式与导正钉124.4 模具的结构设计125 多工位级进模的装配215.1 模具零件的固定215.2 部件装配225.3 多工位级进模的总装配236 凸凹模刃口尺寸的确定236.1 冲预冲孔凸、凹模246.2 翻边凸、凹模246.3 冲搭边凸模的刃口尺寸246.4 冲导正孔凸模256.5 向下弯曲凸、凹模256.6 向上弯曲凸、凹模267 主要零件的制造工艺267.1 凸模的加工工艺267.2 凹模的加工工艺277.3 其他零件的加工工艺278 模具结构分析28总 结29致 谢30参 考 文 献31 本 科 毕 业 设 计 第 31 页 共 31 页1 引言模具工业的发展标志一个国家工业水平及产品开发能力。冲压加工作为一个国家的基础行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占有相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，所以具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。而且冲压加工是一种商生产率、高材料利用率的加工方法。当然，冲压加工和其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如，冲模的结构比较复杂，模具价格又偏高。因此，对小批量，多品种生产时采用昂贵的冲蕈，经济上不合算。目前为了解决这个问题，正在努力发展某些简易冲模。采用冲压与焊接或胶接等复合工艺，可以使零件结构更趋合理，加工更为方便，成本更易降低，这是制造复杂形状结构件的发展方向之一。模具心脏冲压设备等正随着科学技术的发展而不断发展，从总体看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为几个方面：1、冲压成型工艺与理论研究；2、冲压加工自动化和柔性化；3、冲模CAD/CAM；最后，关于冲模的破损机理和寿命分析，以及新型模具材料方面，近年来也有不少新的进展。从其发展方向可以看出冲压工艺和模具课程的理论性和实用性均很强，故研究时应从理论和实践相结合的角度来研究、探讨，并侧重加强工程实践能力。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就难以实现。1.1 级进模概述一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工序，如（冲孔、冲切或落料）、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。因此这种简易模具的生产效率相对来说是较低的。对于大批量生产的定型产品，用建议模具进行生产是极不适应的。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等距工位，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）在控制送机距离机构的控制下，经每个工位冲制后，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。一般来说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序序怎样多，均可用一副多工位级进模完成冲制。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因素也很多，尤其是制件拍样图的设计，模具各部分结构的优化设计等都是十分重要的。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，能大幅提高冲压生产率。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、成型加工。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。1.2 级进模特点及现状级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度高，使用寿命长。使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。多工位级进模冲压工艺具有生产效率高、冲压设备比较简单，对操作工人等级要求不高等优点，所以在工业生产中应用广泛，并已经成为不可缺少的重要加工手段之一。1.2.1 多工位级进模特点多工位级进模精度高、寿命长，其工作元件常采用高速钢或硬质合金钢制造。用硬质合金制造的模具寿命一般可达到1亿次，最高可达到3亿次。模具加工的位置精度为（0.0020.005）mm，尺寸精度一般为0.005mm，搞得可达0.0025mm。特别对一些小凸模而言，其寿命显得更为重要。在多工位级进模中，同通常凸模都很细小，因此，它具有精确的导向和保护。常常将卸料板上的与凸模相配的孔做的很精确，其尺寸及相互位置也做的正确无误。在冲压过程中凸模平稳、精确，就需要卸料板对凸模起导向和保护作用，而卸料板也大多采用导柱导向。多工位级进模有自动送料装置，送料精度高，送料步距能精确调整。目前生产中常用加持式、滚动式、有离合器和琨式等送料装置，送料误差可控制在（0.0020.005）mm。我国自行设计制造的精密多工位级进模步距精度达到0.0020.003mm，模具主要零件的制造精度已达到2m5m，模具寿命1亿次以上，已经达到目前的国际水平。送料误差和不能及时从凸模上卸料是造成冲模损坏的主要原因，为保证冲压工作顺利进行，模具不被破坏，它还是需要具有高精度的误差检测装置，出现工作误差又不能使快速刹车停止冲压工作，后果就很难想象了。多工位级进模对冲床的要求高，要求冲床的精度高、刚性好、震动小、热变形小、自动刹车快、防止冲床的弹性变形、热变形以及运动精度差带来的不良误差，造成恶劣后果。总的来说，多工位级进模有以下特点：1） 适用于制件的大批量生产。2） 制件质量可靠、稳定，即制件尺寸的一致性好。3） 由于自动送料和自动出件等装置，尤其是多工位级进模，适合在高速冲床上进 行自动化冲制。也最适宜卷、带料供料。4） 级进模可以完成冲裁、弯曲、拉深、成型等多道工序，效率比复合模更高，且在级进模上工序可以分散，任意留出空位，故不存在复合模的最小壁厚问题，因而保证了模具的强度，延长了模具的使用寿命。5） 模具的主要零件具有互换性，是模具维修方便，更换迅速、可靠。6） 多工位级进模结构复杂，制造精度高，调试、维修困难，价格昂贵。7） 多工位级进模对冲压设备、板料要求高。1.2.2 我国多工位级进模发展现状由于种种历史原因，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下降之势，并有超亿元的出口额。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。我国模具行业水平迅速提高，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。2 产品工艺性分析2.1 产品工艺性分析该零件为汽车空气滤清器支架，空气滤清器主要负责清除空气中的微粒杂质的装置。材料选用：45钢，料厚1.2mm，图2-1所示。该零件属于大批量生产，零件结构比较紧凑，冲裁壁厚较薄，若采用复合模生产，成型过程中难免相互干涉。若采用简单的落料、冲孔、弯曲等单工序模也可达到冲压要求，这样虽然模具结构比较简单，但是冲压所用的设备和人员较多，冲压工序中的定位也比较麻烦，生产出的工件精度也难以保证。而且由于工件比较小，装料时危险性较大。最后，工序较多，效率较低故不被推广。为减少零件在生产中的多次定位对其精度和生产率的影响，一要产品批量较大，对零件的一致性要求较高，二是具有良好的弯曲和冲裁性能，经过反复比较，适宜采用较为复杂的多工位级进模制造。 空气滤清器支架总体形状为“Z”字形弯曲件。料厚为1.2mm，从技术要求和使用条件来看，零件要求具有较好的刚度和强度。因为零件为标注尺寸，取其公差为IT10级。最大外形尺寸约为110mm，属于中型零件。图2-1 制件图2.2 材料成型性能分析本设计中所采用的材料为45钢为含碳量小于2.11%并含有少量Si、Mn、S、P杂质的铁碳合金，材料状态为已退火。该材料的抗剪强度为b=440560MPa，抗拉强度b=550700MPa，伸长率=16%，屈服点s=360MPa，弹性模量E=204000MPa。具有良好的力学性能。3 冲模工艺计算3.1 毛坯展开尺寸的计算1） 内孔翻边部分翻边高度为6mm，翻边部分料厚为1mm，计算得翻边部分材料体积为：（13-12）6=471.24mm根据中性层尺寸不变原则，得材料的预冲孔直径的关系式为：（13-12）6=（12.5-（d/2）1.2，解得：d=11.18mm2）制件宽度方向制件宽度方向上外缘翻边的尺寸根据中性层不变的原则，得到：（38+5.5+5.5）-（2-1）1.8=47.2mm3） 外缘翻边的圆弧部分圆弧部分展开尺寸的计算依旧按照中性层尺寸不变原则，计算出圆顶点至弯曲部分的制件长度：1.35+47+（90/180）（0+0.21.2）=48.97mm4） 弯曲部分尺寸计算第一次弯曲，计算位置为翻边孔中心线至第二次弯曲部分，采用内侧尺寸加算法：29+32+0.48=61.48mm第二次弯曲，计算位置为第一次弯曲至制件长度方向边缘部分：322+32+（120/180）（0+0.51.2）=86.2mm5） 制件长度方向切边部分切去部分与宽度方向夹角为60，则切去部分在坯料长度方向长为：23.2tan60=40.18mm最后得到制件展开图如图3-1所示：图3-1 制件展开图搭边值，查阅资料，对于料厚0.81.2mm的制件，制件间a=1.2mm，侧面a1=1.5mm。故料宽B=155.88+21.5=158.88mm步距h=47.2+1.2=48.4mm3.2 凸、凹模间隙值的确定该材料为45钢，料厚1.2mm，查取资料取冲裁双边间隙Z=0.080mm3.3冲裁力的计算1）预冲孔冲裁按照公式F=LTb其中：F为冲裁力，N L为冲裁件周长，mm T为材料厚度，mm 为材料的屈服强度，MPa =700MPa，t=1.2mm，L=11.181.2700=29503.3N即F冲=29503.3N查表可得材料的卸料力系数K卸=0.05 K推=0.055F卸=K卸K冲=0.05F冲=1475.2Nn=8/1.2=6F推=K推F冲n=0.05529503.36=8548.1NF总=F冲+F卸+F推=39526.3N2） 异型孔冲裁F冲=223.92（166/360）700+（15.69+75）1.2700=134393.4NF卸=0.05134393.4=6719.7NF推=0.055134393.46=11349.8NF总=152462.9N3.4 翻边力的计算1）圆孔翻边按照公式F=1.1ts（D-d）其中：F为翻边力，N s为材料的屈服强度，MPa D为翻边直径（按中线计），mm d为毛坯预冲孔直径，mm t为毛坯的厚度，mms=360MPa，D=25mm，d=11.18mm，t=1.2mm计算得F翻=20631.7N2） 外缘翻边按照公式F=1.25LtbK其中：L为翻边长度，mm t为材料厚度，mm b为材料的屈服强度，MPa K一般取0.20.3计算得F翻=84273.5N3.5 弯曲力的计算1） 第一次弯曲按照公式F自= 其中：C与弯曲有关的系数，对于V型件，C取0.6 K为安装系数，一般取1.3 B为料宽 r为弯曲半径 b为材料屈服强度由于该制件是在外缘翻边后在进行弯曲的，所以弯曲力应加上材料的屈服强度。计算可得F自=0.61.3381.21.2700/1.2+360002=96897.6N2） 第二次弯曲第二次弯曲为封闭式弯曲，弯曲力按照矫正弯曲计算：F=qAA为弯曲部分在模具平面上的投影面积，mmq为单位矫正力，MPa；计算得F封=300000N3.6 冲压设备的选用根据以上计算可知，本设计中所需的总压力为：F=39526.3+152462.9+20631.7+84273.5+96897.6+300000=693792N由于该级进模各工位并不同时进行加工，所以总压力必定小于该值。查阅压力机的规格，可选用JH21-110（开式压力机）压力机即可满足需求，该压力机的公称压力为1100KN，最大闭合高度为350mm，满足要求。4 模具结构设计及选用4.1 条料排样图设计多工位级进模时，首先要设计条料排样图，这是设计多工位级进模的重要依据。条料排样图一旦确定，也就确定了以下几个方面：1） 被冲制件各部分在模具中的冲制顺序；2） 模具的工位数，及其作业内容；3） 确定了被冲零件的排列样式（单排、双排、多排），方位（正排、斜排）等。并反映出材料利用率的高低；4） 确定了模具步距的公称尺寸和定距方式；5） 条料的宽度，条料纹向与送料方向的关系；6） 条料载体的设计样式；7） 基本上确定了模具的结构。多工位级进模条料排样图设计的好坏，对模具设计有很大的影响。排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。一般在设计多工位级进模条料排样图时，要拿出多种排样方案，加以比较、归纳、总可，最后得到一个最佳方案。多工位级进模条料排样图设计是否最佳方案，首先要看工位分布是否合理；条料能否在连续冲压过程中通畅无阻；是否便于使用、制造、维修和刃磨；是否经济合理。4.1.1 排样图的设计条料排样图直接关系到级进模设计，因此在设计排样图时，主要需考虑以下几个因素：1） 送料方式高速冲压的多工位级进模，用自动送料机构送料，用导正钉精确定距；手工送料则多用侧刃定距。2） 冲压零件形状分析每一个冲压零件都有各自的特点，因而在设计排样时，必须对这些特点加以分析、研究。3） 模具的具体结构和加工工艺性设计条料排样图时，必须考虑模具的具体结构，要把每一个环节，每一个具体部分的装配关系，装配顺序，以至对每部分的加工方案都要全面考虑全面。4） 被加工材料多工位级进模对被加工材料的供应状态、被加工材料的机械性能、材料厚度、条料宽度与材料纹向、材料利用率等都要给予全面考虑。5） 正确安排侧刃孔与导正钉孔导正钉孔与导正钉的位置安排对多工位级进模的精确定位很关键6） 分段切除过程零件形状连接方式的选择多工位级进模的分段切除的排样图，其连接方式基本上可以分为三种：搭接、平接和切接。搭接最有利于保证中间的连接质量，因此在分段切除过程中绝大部分都采用搭接连接方式。7） 载体条料载体是在条料送进过程中，经过不断地冲切余料，条料内连接冲压零件运载前进的这部分称为条料载体。条料载体分为：双侧载体、单侧载体和中间载体三个基本形式。8） 工位的确定与空位工位在划分工位时，对零件精度要求比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好，以避免步距误差影响精度要求。对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分也应在同一工位一次加工成型。这样不仅保证了尺寸精度，并且能够准确地保持成批零件加工时的一致性。在排样图中，增设空工位的目的是为了保证模具具有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了便于模具设置的特殊结构。9） 各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则在一般冷冲模设计中，各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。但是在多工位级进模连续冲压时，畅游一些不同之处，如果在设计条料排样图时，没有很好的掌握这些特点和内在关系，会使模具的设计制造走弯路，甚至影响模具顺利冲制和冲压零件的质量。10） 冲裁力的平衡力求压力中心与模具中心重合，其最大偏移量不超过模具长度的1/6（或宽度的1/6）；同时要分析多工位级进模在冲压过程中可能产生侧向力的部位，大小和方向，力求抵消侧向力。4.1.2 排样图的具体设计方案综合考虑各方面因素，确定零件的排样图如图4-1所示：图4-1 排样图第一工位：冲翻边预冲孔第二工位：内孔翻边第三工位：空工位第四工位：空工位第五工位：切搭边第六工位：空工位第七工位：外缘翻边第八工位：空工位第九工位：向下弯曲第十工位：空工位第十一工位：向上弯曲第十二工位：空工位第十三工位：切载体4.1.3 材料利用率计算公式为=100%=46.1%其中： 为材料的利用率 A为一个步距内的工件的实际面积 S为送料步距 B为条料宽度4.2 步距级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响冲件的精度。对于单排的排样步距，基本尺寸为料宽加上一个载体宽度。根据前述计算，确定步距为：S=48.4mm4.3 定距方式与导正钉级进模的定距方式有定位钉定距，侧刃定距，导正钉定距和自动送料机构定距等四种。这四种定距方式各有优缺点，各有不同的适用场合。它们可以单独使用，也可以相互配合使用。相互配合使用定距效果更好。定位钉定距多适用于厚料加工手工送料的普通级进模，侧刃定距适用于手工送料，也可采用半自动或自动送料。自动送料机构一般都是设置在模具外的独立机构，配合冲床冲程运动，条料做定时、定量的送进。导正钉定距是级进模极为普遍采用的定距形式。特别是形状复杂的冲件，所用的级进模一般采用这种方式定距。本设计所用的原料是条料自动送料机构送料。对于各种定距方式的使用场合综合考虑，本设计采用自动送料机构送料作粗定距，采用导正钉做精定距，以实现连续自动作业。在使用导正钉定距的方式下，导正钉孔应大于或等于4倍料厚。多工位级进模冲制件多为薄料，当t0.5mm时，导正钉孔应不小于2mm。本设计中料厚为1.2mm，导正钉使用8mm导正钉。因此，符合要求。4.4 模具的结构设计4.4.1 凸模、凹模结构设计凸模和凹模直接负担着冲压工作。由于加工性质的不同，凸模与凹模的形状、结构也不同。多工位级进模一般都含有两种或两种以上的冲压工艺，凸模和凹模的数量较多。要使之能够适应高速连续冲压，必须满足各种特定的技术条件，决不能用设计一般凸模、凹模的方法进行设计。凸、凹模的设计要遵循以下原则：1） 凸凹模要有足够的强度和刚度。设计凸凹模应选择强度较好的材料，选择合理的热处理工艺和规范：在条件许可时可减少凸模长度，增加凹模厚度，在结构上增加它们的强度和刚度。2） 凸凹模必须安装牢固，便于维修和更换。3） 多工位自动级进模的凸凹模要有统一的标准，这样既便于加工，又不会出现位置上的误差。4） 余料排除方便及时。为了避免损坏模具，应采取及时的措施来清理余料，一般在凸模上设置余料顶针，凹模上设置高压气孔等措施。4.4.1.1 凸模结构设计在第一、第二工位中，凸模形状为圆形，尺寸比较大，采用压入式固定在凸模固定板上。凸模与凸模固定板一般采用H7/m6，H6/h6或H6/m5，H6/h5配合。凸模形状如图4-2所示：图4-2 冲孔翻边凸模形状在第五工位中，凸模形状比较大，又是异形凸模，本设计采用台阶式固定。异形凸模在生产中常用成型磨、坐标磨或线切割加工而成。在自动化多工位级进模中应用十分广泛。凸模与凸模固定板一般采用H7/m6，H6/h6或H6/m5，H6/h5配合。凸模形状如图4-3所示：图4-3 切搭边凸模在第七工位中，由于是向上翻边，故应将凸模安装在卸料板上。凸模采用台阶式固定，与卸料板之间为H7/m6配合。翻边凸模形状如图4-4所示：图4-4 向上翻边凸模第九工位为向下弯曲，采用方形凸模，台肩固定，与凹模板为H7/m6配合。凸模形状如图4-5所示：图4-5 向下弯曲凸模外形第十一工位为向上弯曲，凸模通过螺钉销钉固定在卸料板与卸料板垫板上，其中，卸料板垫板不需要热处理，以确保销钉孔的准确定位。外形如图4-6所示：图4-6 向上弯曲凸模最后一步工位为切除载体，保留制件，切刀形状为方形，通过台肩固定在凸模固定板上，与凸模固定板之间为H7/m6配合。4.4.1.2 凹模的结构设计多工位级进模的凹模设计比较复杂，要考虑个工位工作形孔的形状、精度、又要考虑个形孔的相对位置，确定各形孔的基准和相互之间的坐标关系；又要考虑加工方便和使用寿命等因素，所以，多工位级进模的凹模结构种类较多。凹模的分类：整体凹模、镶套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模。分析个凹模的适用场合及优缺点：1） 整体凹模对于多工位级进模，不论其凹模的形孔多少，复杂程度如何，凹模设计为一个整体的凹模。对于多工位级进模，整体凹模缺点较多。2） 镶套式凹模在多工位级进模中，对于某些销的工作形孔为了加工方便，容易更换和刃磨，是一种在整体凹模的局部形孔位置镶一个套装凹模（圆套、方套或异形套）。3） 拼合形孔凹模该结构可满足凹模形孔加工精度高这一要求，对某些不易加工的凹模形孔，常采用拼合形孔这种结构。4） 分段拼合凹模在多工位级进模中，为了解决各工位形孔之间的间距精度问题，经常采用分段拼合凹模这种结构，就是将模具的凹模设计成若干段，每段中的形孔数目不一，然后将这几段凹模的结合面研合镶入凹模外套，构成一个整体凹模。综合分析各方面因素，采用了镶套式凹模。该结构可便于某些易磨损部位的更换以及模具修理。如图4-7所示：图4-7 凹模板4.4.2 卸料装置结构设计卸料装置是起卸料作用，在多工位级进模工作前，弹压卸料装置把条料压住，防止条料在冲压过程中产生位移和塑性变形；卸料装置必须对个凹模起导向和保护作用。对于不同的冲压工序卸料装置有不同的作用：在冲裁工序中，它起卸料与压料的作用，在弯曲工序中，它不仅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中还起到压边圈的作用。4.4.2.1 卸料装置设计的注意事项在级进模中，都要安装内导柱与内导套，以保证上下模以及卸料板工作时的位置精度。1） 卸料板各工作形孔应当与凹模形孔同心。这种要求从模具设计及工艺上加以保证。另外，卸料板的各形孔与对应凹模的配合间隙只有凹模与凸模间隙的1/31/4，这样才能起到对凹模的导向和保护作用。而间隙越小，导向效果越好，模具的寿命也就越高，然而制造的难度也就越大。2） 卸料板各工作形孔应有良好的粗糙度，应适应高速冲压和导向作用。卸料板各工作形孔的粗糙度应控制在Ra0.1Ra0.4m，卸料板的粗糙度与冲压速度有关，速度越高，光洁度要求也就越高。同时还需要注意润滑。3） 多工位级进模的卸料板应具有耐磨性能。高速冲压的多工位级进模卸料板的工作部分往往是采用镶拼结构，采用高速钢或合金工具钢制造，淬火硬度HRC5658,。对于冲压速度不高的卸料板可选用中碳钢以上或碳素工具钢材料制作，淬火硬度HRC4045.4） 卸料板对凸模要有一定的导向高度，越是细小凸模其导向高度也越高，可利用导向套对细小凸模进行导向和保护。其导向套的高度可以高于卸料板。对于大的凸模，卸料板只起卸料和导向作用，为此可以降低接触高度，以减小摩擦。5） 为了保持卸料力平衡，卸料螺钉孔应当布置在全部工作形孔的外围，使得卸料螺钉受力均匀。6） 卸料螺钉的长度在一副模具内应严格一致，否则安装以后卸料板不能平稳，形成卸料不平稳，形成不平衡卸料，容易损伤凸模。7） 导正钉露出卸料板底面有效工作直壁的高度。导正钉有效工作长度直壁露出卸料板底面不宜过长，一般为（0.50.8）t，否则当冲程回升时，条料会将导正钉“抱住”，影响连续作业。尤其是当采用带台式导料板，过长容易造成调料变形，影响冲压精度。8） 卸料装置的辅助导向机构。辅助导向机构俗称小导柱和小导套。它们多是在卸料板与固定板之间增设的导向机构。小导柱与小导套之间的配合间隙应当更小，一般为凸模与卸料板配合间隙的1/2。9） 卸料螺钉沉孔深度要有一定的活动量。否则，当凸模经过多次刃磨后，卸料螺钉帽头在冲头到达最低位置时会上模座的上平面，从而损坏模具或者设备。4.4.2.2 卸料装置的分类及选用卸料装置可以分为固定卸料和弹压卸料两种。在多工位级进模中，多采用弹压卸料装置，但有时采用固定卸料装置。固定卸料的卸料板一般是通过导料板紧固在凹模上。固定卸料属于硬性卸料，卸料力大，稳固而可靠。但在多工位级进模中，只有料厚大于1.5mm的冲件时才采用。弹压是卸料的形式也是多样的，有将弹压卸料板通过卸料螺钉、弹簧（或橡皮）安装在模具上，或是在卸料板与固定板之间安装小导柱、导套（在多工位级进模中还采用滚珠小导柱、导套）进行导向。也有的在卸料板上安装上导套连同模架导柱一起进行两级导向。多工位级进模中采用弹压卸料装置，很重要的一个环节是卸料要平稳，有足够大的卸料力，以保持顺利卸料。在多工位级进模中，卸料板极少采用整体式结构。而采用镶拼结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合精度、形孔光洁度、热处理等要求。镶拼原则基本上与凹模相同。镶拼式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需具有足够的强度。此次设计采用整体式弹压卸料板，如图4-8：图4-8 卸料板该卸料装置通过6个卸料螺钉、弹簧与模板连接，起卸料与压料的作用。4.4.3 导料系统设计由于多工位级进模除除纯冲裁件冲压属于平面加工外，对于带有弯曲、成型、拉深的冲制件均属于立体加工。因此对于条料在分段切除余料加工过程中，条料不能受任何障碍。条料的送进，必须浮离下模平面，并给予严格控制，导料系统决不能影响模具其他部分的正常工作。4.4.3.1 导料板导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在凹模形孔的两侧，并与模具中心线平行。一般导料板分平直式和带台式两种。平直式多用于低速，手工送料的级进模；带台式多用于高速、自动送料的级进模。本次设计只在模具送料处加装导料板，采用平直式，无需淬火。4.4.3.2 条料浮顶器在多工位级进模中，条料浮顶器对条料起弹顶作用。同时，也可以在浮顶器上开设导料槽，这种浮顶器兼起浮顶与导料的作用。结构如图4-9所示：图4-9 浮顶器4.4.4 自动检测与安全保护装置多工位级进模在高速冲床上工作，它不但有自动送料装置，而且还必须在整个冲压生产过程中有防止食物的安全检测装置。因为模具在工作过程中，只要有一次失误，如误进给、凸模折断、叠片、废料堵塞等，均能使模具损坏，甚至造成设备和人身事故。检测装置可以设置在模具内，也可以设置在模具外。当模具在出现非正常情况时，设置的各种检测装置（传感器）能迅速的把信号反馈给压力机的制动系统，立即使压力机停止运动，起到安全保护作用。传感器的传感方式有接触式和非接触式两种。本设计中采用的是接触式的导正孔检测结构。当浮动检测销1由于送料失误，不能进入条料的导正孔时，便有条料推动检测销1向上移动，同时推动接触销2使微动开关闭合，因为微动开关是与压力机的电磁离合器同步的，所以使电磁离合器脱开，压力机滑块停止运动。图4-10 安全检测装置示意图5 多工位级进模的装配模具在装配过程中，要多次把上模部分和下模部分闭合和卸下，并对有关部件进行调整。对于大型精密模具而言，由于其重大，装配时工人劳动强度大，且不安全，所以常常采用模具装配机来进行装配和翻转，装配完成后，还可以在装配机上进行试冲，检查模具的装配质量，以便于进一步调整各部制件的位置，直到符合装配要求为止。5.1 模具零件的固定多工位级进模中的凸模。凹模及导正销等零件，为了便于拆装和损坏后的快速更换，一般都采用压入式固定。（1） 凸模固定1） 有台肩的圆形凸模，压入部位应由引导部分，引导部分可采用小圆角，小锥角或磨小部分直径，即压入部分的前端将直径磨小0.030.05mm，固定部分长度应大于固定板厚度5mm左右。2） 无台肩的成型凸模的非刃口端面四周应修成小圆角或小斜度，便于压入。3） 当凸模或凹模压入部位不允许有圆角、锥度时，可在固定板形孔的凹模或镶件压入方向修成30，高度为5mm左右的斜度做引导。4） 压入时应对固定板及被压入零件去磁，并用显微镜查凸凹模刃口质量，清除异物，涂润滑油。压入时避免使用压力机，只能用铜锤或铜棒轻轻敲入，若过盈量较大，由装配钳工研磨后装入。5） 凸模等工作零件压入固定孔应进行垂直度检查，压入少许时检查，压入固定长度的3/4再做检查。6） 装配后需进行最终磨削。凸模装配后，应使凸模台肩部分与固定板在同一平面内。磨削时用导磁等高铁支撑，等高铁应使凸模端面离工作台23mm，磨削后应保持固定板厚和平行度不变。（2） 凹模固定凹模压入固定板时，若台肩与固定板台阶孔深度不一致也要磨削，使其下平面在同一平面内。当凹模台肩厚度小于固定板台阶深度时，可在台阶孔中加垫片，保证下平面平齐，如果刃口与固定板上平面平齐，可不磨凹模刃口。5.2 部件装配部件装配和模具的总装配，均需在恒温净化车间进行装配，以免杂质和温度对装配质量带来不良影响。所谓部件装配，是指凸模固定板、凹模固定板及卸料板的装配。在级进模中，这些部件往往是镶拼而成的，所以，他们的装配质量决定了整付模具的质量，装配时，应有正确的装配基准，装配基准选择时应注意，尽可能与加工时的基准重合，即选用基准面或基准孔。当板内有辅助导向时，也可用辅助导柱孔或导套作为基准。装配时镶块嵌入固定孔中均需有过盈量，且嵌入后用螺钉和销钉紧固。而小镶件不便使用销钉定位，靠相互挤压固定。镶件过松或过盈量过大，都会影响步距精度。5.3 多工位级进模的总装配多工位级进模的总装配，一般都在模具装配机上完成固定、调整和试冲等工序模具的装配过程：1） 对模架进行装配前的检查。检查各项技术指标是否达到规定的要求。2） 以下模座的导柱中心和凹模固定板的的基准面为基准，找正下模位置，将下模固定在模座上，复检正确后，钻、铰销钉孔，打入定位销。3） 装配上模部分。首先把凸模、导正销装入固定板中，再装卸料板，注意导正销安装时每个导正销的有效直径的有效长度应严格保持一致，误差不大于0.05mm，否则会产生卡料或导正效果下降。然后以上模座上的导套孔及导正销为基准，以凹模形孔位置尺寸和步距尺寸为依据，测出与凸模相应的位置尺寸，依次将各组件按相应位置尺寸和步距尺寸紧固。4） 装卸料板、弹簧等零件。5） 在上下模座安装限位柱。限位柱高度应使合模后凸模不进入凹模的形孔。在试模时取下部分限位柱垫片，凸模就可以进入凹模。凸模进入凹模的深度，由取下的垫片厚度保证。6） 试冲。利用制件的条料在模具装配机上进行试冲。先分步冲，检查各部位的冲裁间隙是否均匀，断面质量是否符合要求。根据具体的情况进行调整，然后钻、铰销钉孔打入定位销。待试冲合格后再装废料切刀及安全与自动检测装置。7） 生产现场试冲。自动送料，自动检测和生产用压力机进行现场试冲，按生产时的滑块行程次数试冲，达到连续生产所规定的的制件数量，制件公差应控制在80%以内，制件的断面质量应符合大批量生产的要求。6 凸凹模刃口尺寸的确定确定凸、凹模刃口尺寸的原则：1） 考虑落料和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲空件的尺寸取决于凸模，因此冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。2） 考虑刃口磨损对冲件尺寸的影响：刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最大极限尺寸。3） 考虑冲件精度与模具精度之间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。6.1 冲预冲孔凸、凹模凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理间隙。查阅相关资料，确定该制件的最大单边间隙Zmax=0.160mm，最小单边间隙Zmin=0.080mm。Zmax-Zmin=0.160-0.080=0.080mm查取相关资料，得到凸、凹模的制造偏差为：p=0.020mm，d=0.020mm丨p丨+丨d丨=0.040mmZmax-Zmin=0.080mm，满足分别加工时的要求。查表，得冲孔凸模的制造公差计算出相应尺寸dp=（dmin+）p=（11.18+0.50.2）=11.19dd=（dp+Zmin）=（11.19+0.080）=11.276.2 翻边凸、凹模翻边凸模尺寸为24，查阅相关资料，得到凸模与凹模制件的单边间隙Z=0.85t=1.02mm6.3 冲搭边凸模的刃口尺寸根据冲预冲孔凸模的计算原则确定该凸模的刃口尺寸，凹模板与凸模单边间隙最小为0.08mm，最大为0.016mm。如图6-1所示，该凸模工作部分外形：图6-1 冲搭边余料异形凸模刃口形状第1部分：dp=（46.2+0.50.2）=46.21mmdd=（46.21+0.08）=46.29mm第3部分半径：dp=（23.92+0.50.2）=24.02mmdd=（24.02+0.08）=24.10mm第4、5部分：dp=（5+0.50.2）=5.10mmdd=（5.10+0.08）=5.18mm长度L部分需用长度的计算：计算公式为：L=（EI/P）其中，E为材料的弹性模量，kg/mm。对工具钢，E=21500 I为冲头剖面的惯性矩，mm4 P为冲头承受的最大冲剪负荷，kg按照原始搭边值，计算得L57mm，显然不满足冲裁要求，故应适当增加搭边值为3，校核凸模许用长度，解得L173mm，满足要求。故，应增加步距为50.2mm。6.4 冲导正孔凸模dp=（dmin+）p=（8+0.50.2）=8.10dd=（dp+Zmin）=（8.10+0.08）=8.186.5 向下弯曲凸、凹模向下弯曲为自由弯曲，弯曲半径r=2mm，材料厚度t=1.2mm，r/t=1.675属于大变形自由弯曲，计算公式为：x=（/90）90其中，x为弯曲角为x时的回弹角 90为弯曲角为90时的回弹角 为制件的弯曲角查阅相关资料，得到90为2，又=20。计算得回弹角20=0.44凸凹模加工时应考虑回弹角。凹凸模的外形尺寸以凸模为基准件，由于为V形弯曲，凹模宽度Ld只需保证足够使制件翻边部分位于模具上即可，凸模尺寸为：Lp=（L+0.5）0-p其中，Lp，Ld为弯曲凹模和凸模的宽度尺寸，mm L为弯曲件外形尺寸和内形公差尺寸，mm 为弯曲件的尺寸公差，mm p，d为弯曲凸模、凹模的制造公差，采用IT8级计算得Lp=35.62mm6.6 向上弯曲凸、凹模由于向上弯曲为非自由弯曲，故应按照矫正弯曲来计算。回弹角计算公式为：=0.79（r/t）-1.62计算得回弹角为4.96凹凸模的外形尺寸以凸模为基准件，由于为V形弯曲，凹模宽度Ld只需保证足够使制件翻边部分位于模具上即可，凸模宽度尺寸与向下弯曲相同。7 主要零件的制造工艺7.1 凸模的加工工艺7.1.1 直通式异形凸模直通式异形凸模在本次设计中占有非常重要的位置。它在模具中承载了重要的加工工作。直通式异形凸模利用一般的加工方法难以加工。在生产中通常采用电火花线切割来完成加工。电火花线切割不需要制造复杂的成形电极，而是利用不断移动的电极丝作为工具，工件则按照预定的轨迹运动从而“切割”出所需要的复杂零件。数字程序控制电火花线切割加工在现在的生产中占据了主要地位。它是根据工件的形状与尺寸要求，按照一定的格式编写程序，计算机则按照所输入的程序来控制加工过程。加工工艺过程为：1、 下料，粗加工毛坯2、 磨安装面和基准面3、 划线加工穿丝孔4、 淬硬后再磨安装面和基准面5、 电火花线切割机床上切割成型6、 抛光，磨刃口7.1.2 圆凸模1、 下料，车削加工毛坯2、 淬火3、 精磨4、 工件表面抛光和刃磨7.1.3 带安装台肩式非圆形凸模1、 下料，刨削粗加工毛坯轮廓2、 磨削安装面和基准面3、 划线铣轮廓，留0.20.3mm单边余量4、 淬硬后抛光，磨刃口7.2 凹模的加工工艺在本设计中，为了保证孔距精度，采用坐标镗削的方法来加工。具体的加工工艺为：1、 下料2、 粗精加工毛坯上下表面和凹模外形3、 磨上下表面和定位基准面4、 划线，坐标镗削形孔系列5、 加工固定孔6、 淬火后研磨抛光对于在凹模上的非圆形孔，仍采用与加工直通式异形凸模的方法线切割的方法来加工。在凹模上圆形孔系加工好以后，在线切割机床上进行加工。7.3 其他零件的加工工艺卸料板、凸凹模的制造工艺：卸料板、凸凹模固定板的加工工艺十分类似，主要根据型孔形