带杠杆式推板的级进模的设计

1、设计(论文)题目: 带杠杆式推板的级进模的设计设计（论文）主要内容：根据所给工件，设计一带杠杆式推板的级进模。目录摘 要1Abstract21 绪论31.1 概述31.2 研究背景31.3 模具行业的发展现状31.4 未来冲压模具制造技术发展趋势51.5 选题的目的和意义62冲压工艺分析及方案分析72.1 冲压工艺分析72.2 冲压工艺方案分析83 模具总体设计103.1 模具类型103.2 送料方式103.3 定位方式103.4 卸料和出件方式103.5 送料方式113.6 导向方式114 模具设计计算124.1 排样、条料宽度、步距、材料利用率124.2 冲压力144.3 压力机的选择16

2、4.4 计算压力中心164.5 模具刃口尺寸175 主要零部件设计225.1 工作零部件设计225.2 卸料部件的设计275.3 导料板的设计275.4 模架及其它零部件的设计275.5 模具总装图286 校核模具闭合高度及压力机有关参数306.1 校核模具闭合高度306.2 冲压设备的选定307 设计总结31参考文献32致 谢33摘 要由于近几年市场需求的强大拉力，模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。用模具生产所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗率，是其它加工方法所不能比拟的。随着消费结构和产业结构的加快升级，必将对先进模具制造技术和先进生产装备提出更高的要求。本次毕

3、业设计就是在Autocad软件的基础上完成带杠杆式推板的级进模的设计。在设计过程中，通过了解和掌握冲压模具材料及级进模的有关知识，主要完成了模具的工作零件、定位零件，导向零件、固定零件以及卸料零件的设计。将带杠杆式推板用于卸料过程中，以完成设计要求。关键字：冲压模具；推板；卸料；AutocadAbstractRecent years due to the strong market demand pull Die rapid industrial development, a vast market and sales have been good. Mold demonstrated by

4、the production of high-procision, high consistency, high productivity and low consumption is other processing methods couldnt be compared. With the consumption structure and accelerate the upgrading of the industrial structure. It is bound to die of advanced manufacturing technology and advanced pro

5、duction equipment and higher requirements.This graduation project is to complete the design of progressive die with leveraged push plate on the basis of the Autocad software. By understanding and mastering the knowledge of stamping mold materials and progressive die, this paper mainly finished the m

6、old design of working parts, positioning parts, oriented parts, fixed parts and unloading parts. Take the leveraged push plate for discharging process to complete the design requirements.Key Words：stamping die；push plate；strip；Autocad1 绪论1.1 概述在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业。许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖于模具的设

7、计和制造技术，特别是在汽车、轻工业、电子和航天等领域中尤为重要。模具制造能力的强弱和水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。它关系着产品质量和经济效益的提高，直接影响国民经济中许多行业的发展。1.2 研究背景我国的冲压模技术研究大约起步于20世纪60年代，经过50多年的发展，技术水准有了很大的进步，特别自80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力，特别是汽车行业的快速发展，推动了冲压技术和冲压模具生产快速发展。在模具设计方面，较多的模具制造企业采用了CAD/CAM技术，使得模具设计周期有了较大程度的缩减。同时在设计上注意到了如何解决冲压模具的热平衡

8、，合理地确定模具的浇注系统、冷却系统、排卸系统以及从冲压工艺方面考虑抽芯问题及二次增压问题，总体水平有了较大的提高，但其功能应用还不够充分，特别是CAE技术还未得到广泛应用。1.3 模具行业的发展现状1.3.1 国内外模具行业发展概况近年来模具发展的方向和现状，基本表现在如下几个方面：1）模具设计技术a工业发达国家在模具设计上已经大量使用计算机辅助设计(CAD)软件进行模具的结构设计，并普及了计算机绘图。据有关资料介绍，美国和日本75%的模具厂已使用了CAD技术，香港50%的模具厂也开始采用这项技术。b在注塑模具设计中，已开始普及应用计算机辅助工程分析(CAE)软件，对塑料的流动、填充、冷却情

9、况及模具的浇口配置、浇道大小、冷却加热系统和模具的刚度、强度等进行科学的分析和计算，从而保证注塑制品的质量与合理的生产节拍。c国外的注塑模具中多型腔、多层、大型精密模具已占50%，不仅提高了生产效率，而且节省了大量塑料原料。 2）模具加工技术a国外已大量使用数控机床，应用计算机辅助加工(CAM)软件和数控编程技术对模具特别是对具有复杂型腔(三维曲面)的模具进行加工，使模具的质量和附加值大为提高，模具的加工周期减少60%以上，成本降低30%以上生产效率提高60%以上。为了提高加工效率及满足各种复杂曲面加工的要求，国外已开发出四轴和五轴的数控自动编程软件并且进入了实用阶段。3）模具标准化程度日益提

10、高，模具标准模架及模具标准件的应用日益普及，已实现商品化。4）模具结构更多地采用新技术，如注塑模具的热流道技术等。5）针对不同制品的要求，开发出适用于各种不同模具的专用模具钢，并实现商品化6）根据模具生产的特点，模具企业向小而专的方向发展。如日本现有11656家模具企业，其中30人以下的小厂有11142家，占总数的95.6%,百人以上的仅有65家，占总数的0.54%;韩国有1570家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的9%；新加坡有460家模具企业，其中多于50人的企业仅占总数的3%，香港有6500家模具企业,其中多于50人的企业仅占总数的0.46%。1.3.2 国外模具行业的现状目前，美

11、国、日本、德国等工业发达国家模具工业的产值均已超过机床工业总产值。美国模具年产值已超过100亿美元；日本从1957年到1984年二十七年间，模具工业增长100陪；台湾地区1984年到1987年模具工业每年以33以上的年增长率速度发展，l987年台湾地区模具出口达一亿二千万美元。香港的模具年产值为30亿港币，我国的模具年产值为人民币30亿元。国际模协成员国对模具工业的投资年人均约5000美元，日本高达15000美元，我国模具工业投资年人均约500元。1.3.3 我国模具行业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十

12、分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，2000年增至260亿元人民币。表1-1是2005-2010年我国模具产值变化。表1-1 2005-2010年我国模具产值变化年份总产值（亿元）增长率200561015.1%200672018.0%200787020.8%2008103018.4%2009115612.3%2010134316.2%目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄

13、岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入，例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50%（中国台湾：40%），塑料模具约占33%（中国台湾：48%），压铸模具约占6%（中国台湾：5%），其他各类模具约占11%（中国台湾：7%）。1.4 未来

14、冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：a全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。b高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效

15、率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业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、集成化方向发展。c模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。d电

16、火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。e提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。f优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具

17、热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。g模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。h模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1.5 选题的目的和意义冲压模具设计是否正确合理、先进和适用，对于冲压生产中冲压件合格率的高低，作业循环的快慢，模具的

18、制造难以程度及模具的使用寿命等都具有重要的影响。本次设计正是考虑到以上的因素，选择了冲压模具设计。这也正是符合当前研究的热点和市场的需求。不论在科研还是实际生产中都有着深刻的现实意义。2冲压工艺分析及方案分析2.1 冲压工艺分析2.1.1 工件简图工件简图如图2-1所示：图2-1 工件简图（材料08F）2.1.1 工件材料对于冲压件材料一般要求的力学性能是强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。由图2-1分析知：本设计的产品材料为08F，属优质碳素结构钢，其力学性能是强度、硬度低而塑性较好，非常适合冲裁加工。另外产品对于厚度与表面质量没有严格要求，所以尽量采用国家标准的板材，其冲裁出的

19、产品表面质量和厚度公差就可以保证。2.1.2 工件结构形状工件结构形状相对简单，只有一个圆孔，孔与边缘之间的距离满足要求，材料厚1mm，满足许用壁厚要求，可以利用模具进行加工。2.1.3 工件尺寸精度根据零件图上所注尺寸，工件要求适中，采用IT14级精度，普通冲裁可以满足要求。根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。2.2 冲压工艺方案分析根据制作工艺性分析，其基本工序有冲孔、翻边、落料三种。按其先后顺序组合，可得如下方案：方案一：先冲孔，翻后边，落料。单工序模生产。方案二：冲孔翻边落料复合冲压。复合模生产。方案三：冲孔翻边落料级进冲压。级进模生产。表2-1 各类模具结构及特

20、点比较模具种类比较项目单导向模无导向单导向模有导向复合模级进模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件形状与尺寸受模具结构与强度限制。尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量工件需较平工件平面度较好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除工件，生产效率高冲压件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施不安全，需采取安全措施不安全，需采取安全措施比较安全模具制造工作量和成本低较低冲裁简单的零件时，比复合模

21、低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产料厚精度要求低的小批量冲件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型工件的大批量生产大批量小型冲压件的生产由表2-1可知：方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。方案二只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，但制造难度大，并且冲压成品件留在模具上，清理模具上的物料影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，设计简单，由于工件精度要求不高，完全能满足工件技术要求。通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三最为合适。3 模具总体设

22、计3.1 模具类型由冲压工艺分析可知，可知，采用级进模方式冲压，所以模具类型为级进模。3.2 送料方式级进模具在冲压过程中，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、工件较大时的送料。（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、气动送料器、收料架等三部分组成。（3）在模具上附设自制的送料装置。常用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少【1】。由于工件的材料厚度只有1mm，最大直径只有33mm，通过以上比较，采用自动送料器送料为宜。3.3 定位方式因为该模具采用的是

23、条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。为节省模具空间，节省材料，故控制条料的送进步距采用两凸模定位，采用一面两销的定位方式，其中一面为承料板，也即下卸料板。一销为圆柱销，一销为菱形销，以避免过定位。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。3.4 卸料和出件方式3.4.1卸料方式刚性卸料采用固定卸料板结构。当卸料板只起卸料作用时，与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时，卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。常用于料厚大于0.5mm、平面度要求不高的工件，特别

24、适用于卸料力较大的情况。刚性卸料板用螺钉和销钉固定在下模（固定侧）上，其卸料可靠、安全；但操作不便，生产效率不高。采用弹性卸料板时，工作空间敞开，操作方便，生产效率较高。弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，冲压后也可以使冲压件平稳卸料，主要用于料厚小于或等于2mm的板料。卸料板与凸模的单边间隙选择（0.10.2）t，若弹性卸料板还要起到对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲压间隙。由于受弹簧、橡胶等零件的限制，卸料力较小，并且结构复杂，可靠性和安全性不如刚性卸料板，常用语较薄板材的卸料【2】。因为工件平直度较高，料厚为1mm，相对较薄，卸料力不大，而且弹性卸料模具比刚性卸料模具更方便，对工件

25、施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料。3.4.2 出件方式出件方式是本次毕业设计的重点部分，为便于出件，冲模安装在可倾式压力机上，落下的工件留在凹模内。当压力机滑块上行时，由顶出器，推销，杠杆式推板和杠杆组成的顶出机构将工件顶出凹模。工件在落下过程中，被装在压力机上的压缩空气吹出冲模。因顶出器偏离冲模中心较远，故采用带杠杆式推板的顶出机构。3.5 送料方式送料方式有横向送料方式和纵向送料方式，根据凹模、凸模的排列，采用横向送料方式【3】。3.6 导向方式导向方式共有四种：对角导柱模座，后侧导柱模座，中间导柱模座，四导柱模座。对角导柱模座的导柱安装在模具压力中心的对角线上，常用于横

26、向送料级进模或纵向送料的落料模。后侧导柱模座前面和左右方向不受限制，送料和操作比较方便，但是因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，影响模具使用寿命。四导柱模座，具有导向平稳、导向精确可靠、刚性好等优点。但是对工件的出件方式的选择有很大的限制。中间导柱模座，导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但是同四导柱模座一样，对工件的出料方式的选择有很大的限制，只能一个方向送料【4】【5】。根据以上导向方式的特点并结合模具结构形式和送料方式，采用后侧导柱模座。4 模具设计计算4.1 排样、条料宽度、步距、材料利用率4.1.1 排样排样方式共有三种：有废料排样、少废料排样、无废料排样

27、。有废料排样，是沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率较低。少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较有废料排样低些，但材料利用率稍高，冲模结构简单。无废料排样，冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高【1】。通过上述三种排样方式的比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，以及工件的结构形式，该冲件的排样方式选择有废料排样为宜。零件外形为圆形，可以采用直排、斜对排或直对排，考虑到零件为中等批量生产，如果采用斜对排或直对排，则模具尺寸和结构就会相应增大，所以本设计决定采用直排结构。4.1.2条料宽度搭边是指冲裁时

28、工件与工件之间、工件与条料边缘之间的余料。搭边的作用是1、补偿定位误差，保证冲裁件的精度要求；2、使凹凸模刃口双边受力；3、在条料的送进过程中起送进定位作用，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便；保护模具，一面模具过早地磨损而报废【2】。根据工件的形状、材质、料厚及板料的下料方法，查参考文献【2】取，其中为工件与工件之间的余料；为工件与条料边缘之间的余料。无侧压装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。为了补偿侧面搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，故按下式【4】计算： （4-1） 式中 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； 侧搭边值，参考表4-19，取； 条

29、料宽度的单向偏差，参考表4-20，取； 导料板与最宽条料之间间隙，其最小值参考表4-22，取。则有故条料宽度为38mm。4.1.3步距送料步距：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。每个步距可以冲出一个零件，也可以冲出几个零件。送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离。根据公式【1】： （4-2）式中 D平行于送料方向的冲裁件宽度； a冲裁件之间的搭边值。可得：A=35mm。考虑到模具结构和强度方面的原因，对条料采取两次冲压的方法，即每次冲压时，步距取A=70mm4.1.4 材料利用率根据材料利用率的计算公式【1】 （4-3）式中 材料利用率； 工作的实际面积； 所有的材料面

30、积； A步距（相邻两个制件相对点的距离）； B条料宽度。由此可见，值越大，材料的利用率就越高，废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式，因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量，模具的结构和寿命，制件的生产率和模具的成本等指标，因此，排样时应考虑如下原则：1）提高材料利用率；2）排样方式应使操作方便，劳动强度小且安全；3）模具结构简单，寿命长；4）保证制件的质量和制件对板料纤维方向的要求。那么一个步距内的材料利用率：条料宽度确定

31、之后，应选择板料规格，确定裁板方法。在选择板料规格和确定裁板法时，应综合考虑材料利用率、纤维方向、操作方便和材料供应情况等。当条料长度确定后，就可以绘出如图4.1所示的排样图。4.2 冲压力4.2.1 冲裁力在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入材料的深度而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据。用平刃口模具冲裁时，冲裁作为纯剪切进行计算，其冲裁力F为【1】： （4-4）为了设备安全起见，常取1.3左右的安全系数，故： （4-5）式中 P冲裁力；L冲裁件轮廓周长；t材料厚度；、材料抗剪强度。1）冲孔冲裁力： （4-6），t=1mm，查参考文献【5】知 08F，取

32、，那么有：2）落料冲裁力 （4-7），所以有：则有4.2.2 卸料力卸料力就是将条料或制件从凸模上卸下来所需的力。卸料力一般采用经验公式【2】进行计算： （4-8）式中 卸料力；冲裁力；卸料力系数，查参考文献【5】，取；则4.2.3 顶件力顶件力就是将制件或废料从凹模洞口逆冲模方向顶出所需的力。顶料力一般采用经验公式【2】进行计算： （4-8）式中 顶件力；冲裁力；顶件力系数， 查参考文献，取；则4.3 压力机的选择模具采用弹性卸料装置和下出料的方式生产零件。所以冲裁各工艺力的总和：因为该模具为冲孔、翻边、落料级进模，所以最终的工艺力为取因为，根据参考文献【1】表9-9初选压力机型号J23-1

33、6。4.4 计算压力中心模具压力中心是指冲压时各冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊，从模具结构考虑不宜使压力中心与模柄中心相重合的情况，这时应注意事压力中心的偏离不致超过所选压力机允许的范围。冲模的压力中心可以按下述原则来确定：1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心；2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合；3）形状复杂的零件、多空冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。 （4-9） （4-10）为了便