阳极焊片模具级进模具设计实务(doc43页)

1、1.2冲压加工的特点和分类1.2.1特点生产效率高因为冲压是依靠冲模和冲压设备来进行加工，普通压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力机可达到更高，而且每次冲压行程都可能得到一个冲压零件，且操作方便，易于实现机械化与自动化。冲压件质量稳定，互换性好冲压加工中由模具保证冲压件的尺寸和形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而且模具的寿命一般较长。加工范围广冲压可加工出尺寸范围较大，形状较复杂的零件。节省材料冲压时一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少。1.2.2分类按工序性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模a.冲裁模 :冲裁是利用安装在压力机上的模具使材料产生相互分离的冲压工序。包括落料、冲

2、孔、切边、切口、剖切、切断等。冲裁是冲压工艺中最基本的工序之一。b.弯曲模 :将板料、型材、管材或棒料等按设计要求完成一定的角度和一定的曲率，行程所需形状零件的冲压工序称为弯曲。c.拉深模 :利用拉深模在压力机的压力作用下， 将平板坯料或空心工序制成开口空心零件的加工方法，又称为拉延。分为不变薄拉深和变薄拉深，通常所说的拉深主要是指不变薄拉深。d.成型模 : 利用成型模在压力机的作用下,将坯料在不破坏的条件下发生塑性变形,获得所需的形状、尺寸的加工方法。包括翻边、翻孔、扩口、缩口、起伏、卷缘、整形等。按工序组合方式分类：单工序模、复合模、级进模(1)单工序模就是只有一个工序,只能对零件进行一种

3、加工。(2)复合模是一种多工序模，在模具的同一个工位上完成数道工序。复合模的突出特征是一个具有兼作冲孔凹模和落料凸模的凸凹模。复合模分正装和倒装式两种，正装式是凸凹模装在上模，倒装式是凸凹模装在下模。(3)级进模是在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。表 1-1单工序模、复合模和级进模的比较Tab1-1 Single-mode processes, compound die and the relatively progressive die实现操作机械冲模制造的复比较项目冲压精度冲压生产率化、自动化可能生产通用性性杂性

4、和价格低，压力机一次较易，尤其适合通用性好，适合于在多工位压单工序模较低行程内只能完结构简单、制造力机上实现自于中小批量生成一个工序周期短、价格低动化产较高，压力机一难，制件和废料通用性较差， 仅次行程内可完排除较复杂， 可复合模较高复杂性和价格成两个以上工实现部分机械适用于大批量较高序化生产高，压力机一次容易，尤其适应通用性较差， 仅适用于中小型级进模一般行程内能完成于单机上实现低于复合模多个工序自动化零件的大批量生产1.3冲压加工的基本工序分离工序：冲压时工件与板料沿要求的轮廓线相互分离的加工方法。成型工序：坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，获得所需要形状、尺寸和精度的加工方法。1.4冲模

5、零部件结构冲压模具零件的分类可按照它们在模具中的作用，分为工艺构件和辅助零件两大类。1.4.1工艺构件工作零件：凸模、凹模、凸凹模结构定位零件：挡料销（固定、活动、自动、使用档料销）、定位板、定位钉、导正销、侧刃、侧压机构压料卸料及出料零部件：卸料板、压边圈（拉深模） 、顶件板、推件板1.4.2辅助构件导向零件：导板、导柱、导套等固定零件：模座、模柄、凸凹模固定板、垫板等紧固零件：螺钉、销钉、其他等2 系统分析名称：阳极焊片材料： H62材料厚度 : 0.5mm制作精度 : IT14生产批量： 50 件零件图 2-1 如图所示：图 2-1 冲件工作图Fig2-1 Chong pieces of

6、 work plans2.1 冲裁工艺分析零件的工艺性分析：零件尺寸及结构如图所示，零件结构较为简单，且精度要求不高，主要工序有冲孔，翻孔，落料。2.1.1 材料分析H62黄铜，材料有相当的抗拉强度和延展性，并具有一定的可冲击性能，因此材料适合冲裁。 08F 是冲压用钢板中沸腾钢的一种牌号（中国称 08F，国际称 CR1，日本称 SPCC，德国用 St12，前苏联用 Br ）08F 中 F 指的是沸腾钢；8 指的是含碳量万分之八；特性：强度低和硬度、塑性、韧性好，易于深冲、拉延、弯曲和焊接。用途：钢板用作深冲压和深拉延的容器，如搪瓷制品、 仪表板、 汽车驾驶室盖板等。圆钢用作心部强度要求不高的

7、渗碳或氰化零件。1编辑本段 化学成分化学成分：碳 (C)0.05-0.11,铬 (Cr)=0.10,锰 (Mn)0.25-0.50,镍 (Ni)=0.30,硅 (Si)=0.03,磷 (P)=0.035,硫 (S)=0.035,铜 (Cu)0.10.50.040.070.0650.080.52.50.0250.060.050.062.56.50.020.050.0450.056.50.0150.040.0250.03铝、铝合金0.030.0800.0250.08纯铜、黄铜0.020.060.030.09根 据 模具 若凸 模和 凹模 间具 有合 理的 间 隙 ， 则卸 料力 F卸料 可按 下

8、列 公式 计算 ，即F卸料K 卸料F冲（ 3-3 ）式 中F冲 为 冲 裁力， N；K 卸料 卸 料力 系数，查 表， 取 0.06 。F卸料 卸料力 ， NF卸料K 卸料F冲0.069870.9592.3N3.3.2推料力计算推 件力可按 下列公式 计算 ，即F推料nK 推料F冲(3-4)式 中F冲 冲 裁 力， N；K 推料 推 料力 系数，查 表， 取 0.05 ；F推料 推料力 ， N；推 料力因为 落料时采 用的 是裁切的 形式，故 凹模 中积存的 工件 数量 少，故n=3 ，F推料nK 推料F冲30.059870.91480.6 NF总F冲F卸料F推料F翻孔= 9870.9 592

9、.3 1480.6 283.2 =12227N3.4 冲模刃 口尺寸及 公 差的计 算3.4.1冲裁间隙冲裁间隙对冲裁件的断面质量、尺寸精度有非常大的影响。除此之外，在实际生产中发现，间隙对模具寿命和冲压力大小也有很大的影响。所以确定合理的间隙有着很大的意义。图 3-1所示的冲裁模间隙是指凸、凹模工作部分尺寸之差（称双面间隙）。ZD AdT（3-5）式中Z为双面间隙；D A 为凹模刃口尺寸；dT 为凸模刃口尺寸。冲裁模间隙除了可以用双边间隙表示，还可以用单边间隙(C) 表示，它们之间的关系为 C=Z/2。在设计中，结构对称，简单的冲裁轮廓，用双边间隙来表示； 形状复杂的，为方便 CAD 设计，

10、常用单边间隙表示。3.4.2 冲裁间隙的影响1）对断面质量的影响2）间隙对尺寸精度的影响3）间隙对冲裁力的影响4）间隙对模具寿命的影响5）合理间隙值的确定：确定合理间隙的方法：计算法、经验法、查表法.3.4.3 冲模刃口尺寸的计算凸模与凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸模和凹模刃口尺寸和公差对尺寸精度和模具寿命相当重要。在设计时，计算模具刃口尺寸包括刃口基本尺寸的计算和刃口尺寸偏差的计算。（1）刃口尺寸计算应遵循的原则1）落料尺寸决定于凹模尺寸，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模刃口

11、的尺寸来取得；2）冲孔尺寸决定于凸模尺寸，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口的尺寸来取得。3）在确定模具的刃口制造公差时要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙取值。一般模具的制造精度比工件高34 级。查表 3-2 ，磨损系数 x=0.5 ，查表 3-3 ，Zmax=0.06mm，Zmin=0.04mm表 3-2 系数 xTab. 3-2 Coefficient x材 料 厚 度非 圆 形圆 形t/mm10.750.50.750.5工 件 公 差/mm40.300.31 0.590.600.300.30表 3-3 落 料 冲 孔 模 刃 口 始 用 间

12、隙Tab.3-3 Table of Punching die blanking gap edge厚 度 t45,T7,T8,65Mn10,15,20,30#Q235,H62,H68Z minZmaxZminZmaxZminZmax0.10.0150.0350.010.030.20.0250.0450.0150.0350.010.030.30.040.060.030.050.020.040.50.080.100.060.080.040.06凸模和凹模采用配合加工对于形状比较复杂或料薄的工件，为保证为保证凸凹模之间的间隙值，必须采用配合加工。所谓配合加工就是先做好其中的一件作为标准件，然后以此标准

13、间来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。因此只在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件仅标注基本尺寸并注明配合的间隙值。模具的制造公差不受间隙的限制，一般可取制造工差的1。4这种加工方法不仅容易保证凸凹模间隙很小，还可以放大基准件的制造公差，使制造容易故目前一般工厂都采用这种加工方法。对落料来讲，应该选凹模为基准件；对冲孔来讲，则应选取凸模为基准件。模具在工作过程中会发生磨损，对于一个形状复杂的工件来说，模具工作部分在工作过程中的磨损情况不同，标准件的刃口尺寸要根据磨损趋势来进行考虑。根据模具磨损后尺寸变化趋势，可以把尺寸分为 3 类：A 类：磨损后尺寸增加； B 类：磨损后尺寸减小； C类：磨

14、损后尺寸不变。A=（ Am ax -x） 0(3-6)B=（ Bm ax +x） 0(3-7)C=（ C max +x）(3-8)以冲 1.88 的孔为例，查表3-2 ，x=0.5 ，0.25 , 冲口以凸模为基准，刃口尺寸经磨损后变小，属于 B 类尺寸，凸模d=(dmin +x )0（ 3-9 ）凸=(1.88+0.50.25)=2.01mm凸 =0.25（3-10 ）=0.250.25=0.06凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.040.06mm。冲模刃口尺寸及公差计算的演算过程不再鳌述，仅把计算结果列于表表 3-4 模刃口尺寸Tab 3-4 Edge size冲 裁 性 质工

15、作 尺 寸计 算 公 式实 际 尺 寸14.790.1115 000 .435.780.08600- 0. 3 0D=(凹落 料D max -x ) 04 00. 303.7800.08凹 =0.25 R2R1.890.040R3 00.250.06R2.880冲 孔2.600. 25d=( d min+x ) 0 凸2.790 0.063-4 中。备 注凸 模 尺 寸 按 凹模 实 际 尺 寸 配置 保 证 双 边0.040.06mm凹 模 尺 寸 按 凸模 实 际 尺 寸 配置 保 证 双 边0.040.06mm1.6 00. 251.79凸 =0.25R0.8R0.8951 0 0.25

16、00.0600.031.19R1.880 0.25R2.0100.0600. 06中 心 线 尺 寸8 0.045在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为 0.040.06mm。在计算落料模刃口尺寸时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.040.06mm。为保证落料时 R2 与尺寸线为 4 的轮廓线相切， R2 的凹模尺寸，取 4 的凹模尺寸的一半，公差也取一半。为保证冲孔 R0.8 与尺寸为 1.6 的轮廓线相切， R0.8 的凸模尺寸，取 1.6 的凸模尺寸的一半，公差也取一半。3.5 确定各 主要零件 结 构尺寸3

17、.5.1 凹模外形尺寸的确定表 3-4系 数 K 的 取 值 表Tab.3-2 Table of Coefficient K value table厚 度 t/mm0.51233501000.200.220.280.350.421002000.150.180.200.240.302000.100.120.150.180.22凹 模厚度：H=kb (15mm)（ 3-11）其 中 。 b 为零件最 大的 长度尺寸 ，取 15mm， k 为 系数， 查 表 k 取 0.3 H 0.3 15 4.5mm 15mm 预取 H 15mm表 3-5凹 模 壁 厚 表Tab.3-5 Table ofdie

18、wall thickness table材 料 厚 度 tcHc HcH冲 裁 尺 寸0.80.81.51.5350203022342526507575100223625402832100150t=0.5mm ，冲 件 b=15mm，查表 H=20mm，凹 模边 壁厚 c=26mm凹 模长度 L 的确定Lb 2c（ 3-12 ）故L b2 c1522667 mm考 虑到翻孔 工艺过程 故，凹 模宽 B 2 步距2工件宽2c2 82 6 2 2680 mm按 上式 计 算 的 凹模 外形 尺寸 , 可以 保证 凹模 有足 够 的 强 度和 刚度 , 一 般 可不 再进 行强度校 核经 查 GB-

19、2822-81 故确 定凹模板 外形长宽 高为 ： 80mm80mm20mm 。图 3-2 凹 模Fig 3-2concave mold3.5.2凸模外形尺寸 的确定凸 模的长度 由模具结 构确 定。L凸 h1 h 2 h3 （15 20）(3-13)式 中：h1 凸 模固 定板 厚度 ， mmh2 卸 料板 厚度， mmh3 导料 板厚 度， mm表 3-5导 料 版 厚 度Tab.3-5 Table ofDerivative version of the thickness of material导 料 版 厚 度 H材 料 厚 度挡 料 销 高 度 h固 定 挡 料 销自 动 挡 料 销

20、 或 侧刃0.32.0368482.03.04810683.04.041012684.06.0512158106.010.0815251015h1取 35mm ， h 2 为 h1 +(35)mm，经 查表 h 3 =6mm故L凸51062041 mm3.5.3凸模强度的校 核在 一 般 情况 下 , 凸模 的强 度 是足 够的 , 所 以不 用 进行 强度 计算 . 但 是 对 于特 别细 长的凸模 或板 料厚 度较 厚 的情况下 ,应 进行 压应 力和 弯曲 应力 的校 核 , 检查 其危 险断面尺 寸和自由 长度 是否满足 强度要求 .3.5.4弹簧的选取根 据总 卸料 力 F卸料 以

21、及模 具结 构拟 用弹 簧个 数， 计算 每个 弹簧 所承 受的压力 F预 。 初 步取 n4F预F卸料(3-14)n式 中：F预 弹 簧的预压 力， NF卸料 卸料力 ， Nn 弹簧根数F卸料 = 592.3Nn=4故F卸料5 9.231 4 .81NF预4n选 用圆钢丝 螺旋压缩 弹簧 ，查阅 实用 模具设计 手册根据 GB/T2089-1994 标 准。选 取材料直 径 d=2.0mm ，弹 簧中 径 D=12mm ，节距 p=4mm, 工 作极 限负 荷184.3N的弹簧 。4 翻孔工艺分析4.1 预冲孔 尺寸的确 定图 4-1 翻 孔Fig 4-1 Hole flangingd D

22、2 ( H 0.43 r 0.72 t)（ 4-1 ）式中：D翻孔后孔的中径d 翻孔前预冲孔直径B 翻孔时凸缘的宽度H 翻孔后零件高度h 翻孔后的直边高度r 圆角半径t 材料厚度满足条件翻孔高度H1.5t 凸缘宽度BHB=1.4mm D=2.7mm H=1.2mm r=1mm t=0.5mm 代入公式 d=1.88mm5 压力中心的计算5.1 冲孔压 力中心如图 5-1 所示，由于零件上下对称故冲孔压力中心在AB 的连线上 A 为冲孔压力中心即几何中心， B 为用冲孔压力中心即圆心，设冲孔压力中心C 距 A 点的距离为 Xmm 。图 5-1 冲孔压力中心Fig5-1Punching press

23、ure center根据力矩平衡原理F冲孔XF预冲孔 （9.5X）(5-1)式中F冲孔 冲孔力F预 冲 孔预冲孔力F冲孔 = 1368.9NF预冲孔 = 1151.1N 代入公式求的 X 距离为 4.4mm5.2 翻孔压 力中心如图 5-2 所示，翻孔压力中心即在圆心D 点图 5-2 翻孔压力中心Fig 5-2 Pressure center over hole5.3 落料压 力中心由于零件上下对称，故压力中心必在X 轴上即 Y=0。图 5-3落 料 压 力 中 心Fig 5-3 Blanking pressure center2 X 1l 1X 2l2X 3 l3X 4 l4（ 5-2 ）X

24、l1 l 2l 3 l式中24X n 已知图形的压力中心的和坐标Ln 相应图形的刃口周边长X 落料压力中心横坐标X 1 =1， X 2 =4， X 3 =7.7， X 4 =12， l1 =3.14mm， l 2 =4mm， l 3 =4.2mm，l 4 =14.9mmX=9.1故落料压力中心X=9.1Y=05.4 总压力 中心的计 算模具压力中心是指冲压时诸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，应使冲模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，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。图 5-4 压力中心

25、Fig5-4 Center of pressure根据复杂件的压力中心计算公式：x0x 1F冲x 2 F翻孔x 3 F落料F冲F翻孔F落料x07.79870.912283.29.17351.59870.9283.27351.5x0=8.36 mm同 理，y0y1 F冲y 2 F翻孔16y 3 F落料08283.27351 .5y0F冲F翻孔F落料9870 .9283.27351 .5y0 =6.85 mm故压力中 心x0 =8.36 mmy0 =6.85 mm6 模具整体设计6.1 模架形 式的选择如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架( 对角导柱导套模架也可 ) ；横向送料适宜采用对角

26、导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料( 纵横向均可且送料较顺畅 ) ，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具采用对角导柱导套模架，一是对送料较为方便，二是对角导柱导套架工作时受力比较均衡、对称。6.2 模架尺 寸的选择根据凹模外型尺寸80mm 80mm 20mm选择 100100 的模架上模座 100mm 100mm25mm下模座 100mm 100mm 30mm模座材料：上模座为HT200；下模座为 HT200。取模具闭合高度 128 mm6.3 模柄模柄选用压入式模柄，如图5-14

27、 所示。与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加销钉以防止转动。6.4其他零件的 结构设 计6.4.1螺钉所选联结螺钉均为 GB/T70.1-2000内六角圆柱头螺钉。固定凸凹模螺钉尺寸为，联结下模座和凸凹模固定板的螺钉尺寸为，联结上模座和凹模板的螺钉尺寸为 。6.4.2圆柱销和防转销圆柱销和防转销均为GB/T119.1-2000 圆柱销6.5 模具的 总体结构根据以上凸、凹模的设计，结合制件及加工设备的分析，对模具整体结构布局设计如图 6-1 所示：图6-1模具结构示意图Fig 6-1 Schematic diagram of die structure1.下模座2.凹模3.导料版4.弹性卸料

28、版5.弹簧6、导柱7.导套8.凸模固定板9.凸模固定板10.上模座11.内六角圆柱头卸料螺钉12. 模柄13.防转销14.圆柱销15.落料凸模16.翻孔凸模17.冲孔凸模18.承料版7 压力机的选择在选用冲压压力机时，主要从两方面进行。一是根据冲压工序及冲模类型进行冲压设备类型的选择，即选用什么样的压力机比较合适；二是冲压设备规格的选择。其选择原则可按下述方法进行。冲压设备规格的确定 :1) 、 选择的压力设备的类型：根据要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求。A 中小型部裁件变曲件拉涤件生产 , 采用开式机械压力机。B 在中型冲压件生产采用闭式结构形式的机械压力机

29、。C 小批量生产，大型厚板冲压件的生产采用液压机。D 大批量生产或开头复杂零件的大量生产中，选用高速压力机械多工位自动压力机。2) 、 规格的确定、根据冲压设备部压件的尺寸模具的尺寸和冲压力来确定。A. 所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力P 压机 P总 的 1.21.3 倍。B. 压力机的行程要适当：行程直接影响模具的主要高度引程过大，凸模与导板分离导板模或导柱导套分离。C.压力机闭合高度应与冲模的闭合高度相适应, 即冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间.D.压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸, 并留有安装固定的余地, 但工作台也不应太大 , 以免

30、工作台受力不好 .总压力 F总12227 N根据总冲压力 F总12227 N，模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，并结合现有设备，选用 J23-10 开式双柱可倾冲床，并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：公称压力： 100KN滑块行程： 45mm行程次数： 145 次分最大闭合高度： 180mm连杆调节长度： 35mm8 经济技术分析连续模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率冲模。 在压力机的一次行程中，连续模在依次分布于条料送进方向的几个工序上分别完成一系列冲压工序，条料从第一工位到最后工位相继成形，因此压力机每动作一次即获得一个完整的工件或工序件。本文介绍的这套簧片级进模

31、可以同时完成冲裁、翻孔等工序。压力机每次冲程可冲制一个工件或工序件，还可以用于高速压力机，因此具有比复合模更高的劳动生产率。使用连续模冲压可以减少设备、模具数量和车间面积，省去了半成品的运转和存储。连续模的各工序分散在各个工位，不存在复合模“最小壁厚”的问题，因此模具强度较高、寿命较长。但是连续模结构复杂、制造精度高，周期长，成本高，维护困难。各个工序是在不同工位上完成的，定位累计误差会影响工件的精度，所以连续模的生产的工件精度不高。综合来看，根据工件的生产要求为大批量、精度要求不高， 所以这套级进模具实用价值很高，对操作人员的熟练度要求较低，不但提高了生产效率，还节约大量的人力物力，因此，值

32、得广泛推广和使用。9 结论在此次毕业设计当中，首先，通过查阅资料对级进模具的总体结构做了大概的了解。接着根据计算冲压工序中的冲压力和翻孔工序中的与冲孔过程做了合理的安排。在考虑到零件的定位、尺寸之后，结合工件的形状，以及其它要求的前提下，对每个零件也作出了合理的设计。本文通过对冲压模具与级进模的特点的进行了解，熟悉冲压模具的工作过程，对阳极焊片模具进行了详细的设计设计。此次设计实现了工件成形和完成卸料，主要借助于弹性元件与卸料板完成冲裁与卸料，通过小导柱的导向作用，保证凸模准确的进入凹模中，冲压成形。在设计过程当中，首先对模具中主要的部件，例如：凸模、凹模、固定板等等作了比较合理的设计。其次，

33、在冲裁过程中，凸模与凹模的间隙是冲裁是否成功和冲裁件质量的关键所在，本文也做了详细的计算和说明。定位装置的放置以及定位装置与凹模固定板的连接在装配图上做了详细的标注。在各个零件被确定以后，将这些零件按照一定的装配关系、合理的结构将零件装配。本套级进模具的设计与计算，涉及了模具的设计流程，包括冲压翻孔的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总体装配图及零件图的绘制等等。致谢历时三个月的毕业设计已渐渐接近尾声，通过这段时间的毕业设计，我得到了不少收获，也学到了不少东西。通过这次毕业设计，我不但对大学四年中所学过的知识，加以比较系统的综合，巩固和吸收；而且，对知识比以前有了更深入的了解，学到了很多先进的专业技能。同