基于PDX保温杯拉盖深多工位级进模设计

1、皖西学院本科毕业论文（设计）基于pdx保温杯拉盖深多工位级进模设计作 者鲍远军指导教师李鸿宾摘要：模具是大批生产同形产品的工具，工业生产中重要的工艺装备之一，是国民经济各部门发展的重要基础。而作为冷冲模中一种的级进模，更是在当今模具生产中起到了极其重要的重用作用。级进模是指模具上沿被冲原材料的直接送进方向，具有两个或两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，完成两个或两个以上冲压工序的冲模。多工位级进模具有高效、高精度、长寿命的特点，它以成为实现大生产，最大程度降低生产成本，是当代先进模具的代表。 本次课题是设计保温杯盖成型模具，通过工件工艺分析、工位安排、排样设计、凸模和凹模设计、模具的结构设

2、计。使用proe的外载程序pdx，在pdx面向过程的设计方式下，将设计好的模具参数进行建模。重点介绍了如何使用pdx程序对钣金件的冲压模具的建模和模具的动画仿真。 关键词：多工位级进模 板料成形 pdx 拉深 保温杯盖 design the multi-position progressive die of thermal mug lid based on pdx abstract: mold is a large number of production of the product with shape tool, the industrial production in the impo

3、rtant technological equipment, was one of the sectors of the national economy development important basis. progressive die is the die important of a classification, played a vital reuse role in todays mold production. progressive mold is directly sent to the direction along the raw material was wash

4、ed on the mold with two or more stations, and a tour of the press to complete the stamping process, two or more the die. the multi-position progressive die has efficiency, high precision, long life characteristics. to become a large-scale production and minimize production costs, is representative o

5、f the contemporary art mold. the issue is the design insulation lid mold, the structure of the work process analysis and work arrangements for design layout, punch and die and mold. the pdx is the pro e external loading procedures.in the pdx process-oriented design methods. mold parameters through p

6、dx imported into proe modeling. focuses on modeling how to use the pdx program of sheet metal stamping dies and molds animated simulation.keywords: the multi-position progressive die sheet metal forming pdx deep drawing thermal mug lid 第 42 页目录1绪论41.1选题意义42 保温杯盖级进模的设计62.1 保温杯盖工艺方案分析及确定62.1.1冲压工艺分析73

7、 保温杯盖拉深件工艺计算73.1 坯料尺寸计算73.2保温杯盖拉深次数及各工序尺寸的计算93.2.1 拉深次数确定及工序尺寸93.2.2 保温杯盖拉深的压边力与拉深力103.2.3 高速压力机的选择124 模具结构设计134.1 条料排样与模具结构关系134.1.1 排样图原则134.1.2 排样图的具体设计方案确定144.1.3 步距和步距精度154.1.4定距方式与导正钉154.2 模具的结构设计164.2.1 工作部分结构设计和尺寸确定164.2.2 切料口凸模结构设计和尺寸确定174.2.3拉深凸模结构设计和尺寸确定184.2.4落料凸模结构设计和尺寸确定204.3凹模结构设计和尺寸确

8、定214.4 卸料装置的结构设计234.4.1 卸料装置设计要点234.4.2 卸料装置的类型244.4.3 卸料装置结构的确定244.5导料辅料装置设计244 .5.1导料装置244.5.2浮顶销的结构255多工位级进模的零部件设计、装配和自动检测装置选用255.1 级进模总体设计255.1.1 模具的基本结构设计255.1 .2 模板尺寸的确定265.1.3 模架的选择275.2多工位级进模的自动检测与安全保护285.2.1自动检测保护装置选用与应用注意的问题285.2.2自动检测保护装置的应用286 基于pdx的保温杯拉深级进模模具的生成296.1使用pdx保温杯盖级进模模具生成步骤29

9、6.2使用pdx保温杯盖级进模模的分析和材料明细表307.拉深起皱、拉裂问题分析307.1计算法307.2用dynaform软件分析法307.2.1dynaform软件介绍307.2.2dynaform软件在拉深中对的分析流程307.2.3模拟分析步骤30总结30致谢30附录30参考文献301绪论1.1选题意义模具作为最基础的工艺装备，在现代的制造业中有着越来越重要。使用模具生产，企业就有可能向社会提供品种繁多、质优价廉的商品，满足人们日益增长的多样式的消费需要。有了模具，人们的衣食住行，可直接或间接地变得更加懂得简单和方便。模具的广泛应用，不仅得到人们的普遍认识，同时模具水平的高低，关系到现

10、代制造业的发展与进步、关系到经济建设的速度、关系到整个国家的综合实力。冲压是一种先进的金属板材加工成形方法，具有生产率高，加工成本低，材料利用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合于大量生产，冲压获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节约能源、节省材料的无（或少）切削加工方法。对冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。 对于复合模具工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高；生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再生产。但是模具零部件加工制造比较困难，成本较高，并且凸

11、凹模容易受到最小壁厚的限制，而使得一些内孔间距、内孔与边缘间距较小的下件不宜采用。冲压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。它在一副模具上的不同区域完成多道冲压成型工序的一种精密、高效、复杂的冲压模具，在一副模具内可以完成零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、成形加工等工艺。在级进模设计时，工序可以分散，不必集中在一个工位，不存在复合模中的“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长。级进模易于自动化，即容易实现自动送料，自动出件，自动叠片，如果采用级进模进行冲压生产就具有更高生产效率高，更短生产周期，占用的操作人员

12、少，非常适合大批量生产。对于保温杯的加工成形可以使用以上三种不同的模具类型来加工，加工保温杯时各有优缺点，单工序模生产：落料首次拉深二次拉深 模具的结构简单，但需要三个工序，三个模具才可以完成零件加工，生产效率低，占用了生产的大量资源，难以满足零件大批量生产的需求。复合模生产: 落料、首次拉深复合在同一副模具中、在二次拉深。在同一副模具中完成两道不同的工序，减少模具的规模，降低模具的成本，提高生产效率，但难以满足压力机等设备的使用效率，操作简单、方便，适合中批量的生产。连续模生产:切让料口、冲导正孔首次拉深二次拉深落料对比上面两种加工方法，虽然在工序增加了一个，模具的结构也比较复杂，模具的成本

13、比较高，但是模具的生产效率比较高，易于实现自动化生产，同时对设备的使用率也比是最高的，同时可以建立一个柔性生产系统，便于生产管理。非常适合大批量的生产。所以本次的毕业论文就是大批大量的基础下生产的，就以级进模设计为基础。传统的级进模设计是通过计算得出毛坯件的尺寸，设计人员根据零件的加工工艺设计出凸模和凹模的结构、导料结构和卸料机构，然后将上面的信息绘制在装配图草上，最后将设计的资料整理绘制模具的装配图、零件图。在设计过程设计人员做了大量的重复工作，增加设计人员的劳动强度，使用计算机辅助软件做冲压模具的设计，设计人员只需将设计的基本参数和模具的结构做一个大体上的设计，使用计算辅助设计软件对冲压件

14、的展开，模具主要结构的设计和装配的位置都比较直观。传统的冲压模具设计技术由于设计过程复杂，劳动量大，现在已经逐步被计算机辅助软件代替。使用计算辅助软件，可以再设计阶段验证模具设计是否合理；同时将设计的参数通过有限元分析，等到最优的设计参数，使用计算机的参数化设计可以直接的对设计的模具结构进行修改。而传统的冲压模具设计方法，只有等到模具设计出来才能验证模具的准确性，对模具的优化也只能在实体模具上进行详细的修改，这样不经增加了设计的成本，还增加了设计周期，不能快速响应对市场多元化的需求。计算机辅助设计( cad )在国内模具企业陆续开始使用，主流的软件unigraphics nx、pro / en

15、gineer、cimatron、catia、i- deas、euclid、power-shape等、cad设计冲压模具, 特别是利用这些软件进行三维实体造型设计和部件干涉检查, 以期能够及早发现设计存在的问题和减少试模期间进行的修整。部分企业在进行三维建模过程中使用autoform、antiform、c-flow、dynaform、optris、magmasoft等cae软件,在进行冲压模设计时对冲压成形工艺进行有限元模拟分析,以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹、成形刚度、表面质量，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。本次毕业论文是使用美国ptc公司的pro

16、/engineer级进模（pro/engineer progressive die）简称pdx，pdx（progressive die extension）扩展级进模是pro/e程序的一个扩展模块。（1）该模块可以用于为钣金件快速和方便地设计级进模和单工序模。（2）利用定制的解决方案来开发级进模的模具能取得更好的效果。（3）向导可指导用户完成自定义钢带布局定义、冲头模具创建以及模具组件的放置和修改。（4）文档、间隙切口和钻孔均会自动创建，能避免手动执行容易出现的错误。 pro/engineer 级进模软件，易于使用的向导能指导用户完成自动的钢带布局定义、冲头模具创建，以及模具组件的放置和修改。

17、 文档、间隙切口和钻孔均会自动创建，从而使模具设计师能够避免手动执行容易出错的任务。 面向过程的工作流程能自动执行级进模的设计和细化工作，从而加快投入生产的速度 包含大型的模具组件和紧固件库，从而加快详细设计的速度 加快展平和识别特征的速度，以便于分段处理 提高了设计灵活性，甚至允许在创建模具后添加新的阶段 通过自动完成重复性任务来提高效率，例如创建间隙切口。 将pdx设计的数据导入到dynaform软件进行有限元分析，可预测成形过程中板料的起皱、裂纹、减薄、划痕、表面质量、成形刚度、回弹，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助。使模具具有最优的设计结果。 目前pdx模块在冲裁

18、和折弯方面都具有比较成熟的特征，但在拉深的方面仍具有一定的局限性，由于在pro/e中板料成形不能模拟材料的流动，因此在最新的pdx软件中还没有添加拉深成形的模块。本次毕业设计的课题是基于pdx保温拉多工位级进模的设计，为解决pdx没有建立的拉深模块，经过和李老师的讨论使用pro/e中的装配功能方法，将拉深的凸模在零件模块中做好，通过装配的方法将凸模装配到模具结构中，对于模具中各个板的材料去除，在pro/e的窗口下通过激活各个板，以模具的整体结构作为参照，对模具各个板进行修改，对于可以使用pdx模块中的成形特征直接在设计时调用，完成本次毕业论文课题的设计。2 保温杯盖级进模的设计图1 零件图尺寸

19、2.1 保温杯盖工艺方案分析及确定图1 保温杯盖尺寸拉深壁厚分布图对拉深件的基本要求：拉深件的形状应力求简单、对称。拉深件的形状有回转体形、非回转体对称形和非对称空间形三类。其中以回转体形，尤其是直径不变的杯形件最易拉深，模具制造也方便。拉深件应尽量避免直径小而深度过深，否则不仅需要多副模具进行多次拉深，而且容易出现废品。拉深件的底部与侧壁，凸缘与侧壁应有足够的圆角，一般应满足rrd，rd2t，r(24)t，方形件r3 t。拉深件底部或凸缘上的孔边到侧壁的距离，应满足brd0.5t或br0.5t，另外，带凸缘拉深件的凸缘尺寸要合理，不宜过大或过小，否则会造成拉深困难或导致压边圈失去作用。不对拉

20、深件提出过高的精度和表面质量要求。拉深件直径方向上的精度一般为it9it10，整形后精度可达到it6it7，不变薄拉深件的壁厚在拉深后有少量增厚与变薄。因此，拉深件厚度处不注公差，拉深件的表面质量一般不超过原材料的表面质量。2.1.1冲压工艺分析材料分析奥氏体不锈钢00cr20ni2不锈耐热钢使用广泛，在食品用设备，一般化工设备，原子能工业用。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性属优质碳素结构钢，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，其冲裁出的产品表面质量和厚度公差就可以保证。结构分析零件为无凸缘筒形零件，结

21、构简单，底部圆角半径为r=15mm，满足筒形拉深件底部圆角半径大于一倍材料厚的要求，因此，零件具有良好的结构工艺性。精度分析零件上尺寸均为未注公差尺寸，普通拉深即可达到零件的精度要求。经上述分析，产品的材料性能符合冷冲压加工要求，在零件工艺性分析的基础上制定其工艺路线如下：零件的生产包括落料、拉深（需计算确定拉深次数）、切边等工序，零件生产的批量该零件生产批量为大批大量，适合采用冲压加工方法。3 保温杯盖拉深件工艺计算3.1 坯料尺寸计算在不变薄拉深中，虽然在拉深过程中坯料的厚度发生一些变化，但在工艺设计时，可以不计坯料的厚度变化，概略地按拉深前后坯料的面积相等的原则进行坯料尺寸的计算。旋转体

22、拉深件采用圆形坯料，其直径可按面积相等的原则计算。计算坯料尺寸时，先将拉深件划分为若干便于计算的简单几何体，分别求出其面积后相加，得拉深件总面积艺a，则坯料直径为(1)如图2的薄壁圆筒件，可划分为三部分，各部分的面积分别为(2)(3)(4)带入，得坯料直径为(5)图2 圆筒件坯料尺寸计算当板料厚度大于lmm时，应按板料厚度中线尺寸计算。根据无凸缘筒形拉深件坯料尺寸的计算方法得(1) 无凸缘拉深件的修边余量确定工件的相对高度 经查表2得修边余量=2.5mm，修正后拉深件的总高为h=50+2.5=52.5mm （2）确定坯料尺寸d 无凸缘拉深件坯料尺寸计算公式得 (5)3.2保温杯盖拉深次数及各工

23、序尺寸的计算3.2.1 拉深次数确定及工序尺寸 （1）确定拉深次数（t/d=1/109=0.926%）圆筒形件的极限拉深系数分别为 m1=0.600.63， m2=0.800.82，m3=0.820.84， m4=0.850.86，m5=0.870.88。总拉深系数为(6)表中的数据是用带压边圈的低碳钢圆筒形件的极限拉深系数实验获得，因此在选择时采用较小的系数。（2）确定各工序件直径确定后的各次拉深系数分别为，调整后每次拉深所得筒形件的直径为(7)(8)（3） 确定各工序件高度 根据表中的注释，确定各次拉深筒形件的圆角半径分别是 ，每次拉深后筒形件的高度为(9)(10)在第二次拉深后零件的高度

24、应等于零件要求尺寸，所以=54-51=3mm，冲压后有3mm的修边余量，可以满足加工的要求。图3各个工位尺寸3.2.2 保温杯盖拉深的压边力与拉深力（1） 判断是否采用压边圈 首次拉深零件的相对厚度(11)可以确定在拉深时容易出现起皱，因此采用压边圈，二次拉深(12)经查压边圈为可用可不用的范围，了保证零件质量，减少拉深次数，决定采用压边圈。由上面的计算可知，该零件需2次拉拉深成形，所以其最终工艺路线为：切让料口冲导正孔第一次拉深第二次拉深落料。（2） 压力计算（单位压力位p=4mpa）首次拉深压边力和拉深力的计算 压边力：(13)拉深力:(14) 第二次拉深压边力和拉深力计算压边力： (15

25、)拉深力：(16) 落料冲裁力计算冲裁力 卸料力 推件力 顶件力图4 各压力计算3.2.3 高速压力机的选择最近几年，高速压力机得到广泛的发展和应用。对于一般将冲压速度在200次/min以下称为低速冲压；200600次/min称为中速冲压；600次/min以上的称为高速冲压。高速压力机主要具有1）滑块行程次数高。2）滑块的惯性大3）设有紧急制动装置4）送料精度高5）机床的刚性和滑块的导向精度高6）辅助装置齐全。 高速压力机的分类 高速压力机分类有：按机身的结构来分有开式、闭式和四柱式高速压力机 高速压力机按传动的方式分为上传动和下传动两类 高速压力机的技术参数高速自动压力机除压力机的主体外，还

26、包括开卷、校平和送料机构。高速压力机的主体机身大部分都采用闭式机构，以保证机床的刚性。主传动一般采用无级变速。滑块与导轨采用滚动导轨导向，使滑块运动时侧向间隙被消除。高速压力机的确定主要参数项目名称item单位unitje21-25je21-40je21-63公称力nominal pressure千牛kn250400630公称力行程nominal pressure stroke毫米mm344滑块行程stroke length毫米mm80100120行程次数no. of strokes per minutespm70-11050-9545-75最大装模高度max. die height毫米mm2

27、50270300装模高度调节量die space height毫米mm506070喉口深度throat depth毫米mm210225260工作台板尺寸bolster surface前后fb毫米mm400440500左右lr毫米mm700810850滑块底面尺寸slide surface前后fb毫米mm250340400左右lr毫米mm360410480模柄孔尺寸stemhole毫米mm404050x50x65x65立柱间距离distance between uprights毫米mm450530580垫板厚度thickness of bolster毫米mm80100130气垫压力pressur

28、e of cushion千牛kn4560气垫行程stroke of cushion毫米mm5560主电机main motor型号modelyct180-4ayct200-4ayct200-4b功率power千瓦kw45.57.5滑块电机 slide motor型号model功率power千瓦kw外形尺寸overall dimension前后fb毫米mm125014101580左右lr毫米mm95010401130高度height毫米mm230025202840冲压力 冲压模具的高度为260mm，冲压行程为51mm。根据上面的知识通过表je21系列开式高速高精密压力机技术参数可以选择je21-4

29、0型号的高速压力机，模具尺寸为650x300mm可以再je21-40中准确的安装于定位。4 模具结构设计4.1 条料排样与模具结构关系 级进模时，首先要确定条料排样图，这是设计多工位级进模的重要依据。条料排样图一旦确定，同时就确定了以下几方面： (1）被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序； (2）模具的工位数和完成的加工内容； (3）确定了被冲零件排列式样（单排、双排、多排），方位（正排、斜排）等。反应出材料利用的高低； (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）条料载体的设计形式； (7）基本上确定了模具的结构。 4.1.1 排样图原则条料

30、排样图直接关系到级进模设计，因此在设计排样图时，主要需考虑到以下几个因素。 (1) 送料方式。 (2) 冲压零件形状分析(3) 模具的具体结构和加工工艺性(4) 被加工材料的性能(5) 正确安排侧刃孔与导正钉孔(6) 切除余料过程连接方式选择 (7) 载体 (8) 工位的确定与空位工位：步距小（s16mm）不易多设空工位，导正销定位的可适当多设空工位。 (9) 各种冲压工序在条料排样图设计中的顺序原则：原则上先安排冲孔、切口、切槽等冲裁工序，再安排弯曲、拉深、成形等工序，但如果孔位于成形工序变形区的，则在成形后冲出；对于精度要求较高的部位，应安排在较后的工位上，最后切断或落料分离。(10) 冲

31、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的侧向力的部位，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确定多工位级进模拉深按材料变形区与条料分离情况可分为：整体条料拉深和条料切口或切槽拉深两种方法。图5 多工位拉深排样设计方案两种拉深方法各有优缺点，整体条料拉深与切槽拉深相比，可以节省材料。但在拉深过程中，条料边缘一折弯起皱，影响冲压过程的顺利进行。因此必须增加拉深次数。条料切槽或切口的目的，一方面有利于材料流动，便于拉深成形，另一方面是防止条料边缘产生折皱，使冲压工艺过程顺利进行，在本

32、次毕业设计中，考虑到生产批量比较大，切口拉深相对于切槽拉深更容易定位，所以保温杯的级进模采用条料切口拉深，4.1.3 步距和步距精度步距的基本尺寸图6 条带布局基本尺寸 对于单排的排样步距基本尺寸为：s=a+m=109+2.5+8.5=120mm步距精度 多工位级进模的工位间公差（步距公差）直接影响冲件精度。步距公差小，冲件精度高，但模具的制造难。因此，应根据冲件的精度和复杂程度、材质及板料厚度、模具工位数、送料和定位方式，适当确定级进模的步距。计算步距公差的经验公式为(17)k为修正系数查表2可知k=1为克服由于工位的步距积累误差，故每一工位的位置尺寸均由第一工位标起，公差均为4.1.4定距

33、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，各有不同的使用场合。它们可以单独使用，也可以互相配合使用。定位钉定距多适用于后料加工手工送料的普通级进模，侧刃定距适用于手工送料，也可采用自动或半自动送料。 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，使条料作定时、定量、定向的周期运动。 导正钉定距是级进模极为普通采用的定距形式。特别是形状十分复杂的冲件，所用的级进模一般采用这种方式定距。 本设计所用原料是卷料用自动送料机构送料。 对于各种定距方式的适用场合综合考虑，本设计采用自动送料机构送料作粗定距，采用导正

34、钉作精定距，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（d4t）。多工位级进模冲制件多属于薄料，当t0.5毫米时，导正钉孔应不小于2毫米，本设计中料厚为1mm。导正钉使用10毫米的导正钉,在拉深过程中凸模可以对条料起到定位的作用，在导正钉的位置确定时，前面拉深的工位没有设置导正销，在最后落料的位置设置了导正销， 图7条带布局4.2 模具的结构设计 4.2.1 工作部分结构设计和尺寸确定 1、凸模和凹模直接担负着冲压工作。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，有许多凸模和凹模。要使之能够适应高速连续冲压

35、，必须满足一定的技术条件，而决不能用设计单一凸模、凹模的方法进行设计。凸凹模的设计要遵循以下原则： 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，在结构上增加他们的强度和刚度。 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。 凸凹模必须安装牢固，便于维修和更换 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除余料，一般在凸模上设置余料顶针，凹模上设置高压气孔等措施。 2、凸模设计准则 (1)固定方式 一般在冲裁的多工位级进模和以圆筒形件拉深为主的冲，拉深多工位级进模中

36、使用固定式圆凸模，多用凸台式过盈配合固定，用h7/u7配合。(2)凸模工作部分长度的确定 多工位级进模中主要是细小凸模的必要工作长度，凸模的工作长度 ll=（刃模量+卸料板厚度+冲件料厚度+凸模进入凹模孔口的高度）*k式中的k为安全系数，一般取1.151.3在确定凸模工作部分长度时，应注意以下几个问题：在同一副模具中应确定一基准凸模的工作长度应有做够的刃磨量各种凸模加工的同步性4.2.2 切料口凸模结构设计和尺寸确定从排样图的结构形式和材料需要加工直径，参考切槽、切口尺寸表可以确定，需要切除间隙为2.5mm的料口，依据模具的结构要求和加工的行程等因数，可以确定凸模的基本结构尺寸为图8切口凸模4

37、.2.3拉深凸模结构设计和尺寸确定由于拉深过程毛坯材料需要贴在凸模上形成和凸模结构相同的零件，因此凸模的工作部分的结构与尺寸都按照保温杯盖的内表面尺寸确定。图9 拉深凸模尺寸图10首次拉深凸模图11二次拉深凸模4.2.4落料凸模结构设计和尺寸确定落料的凸模为使整个整个零件可以完整的冲裁下来，并且具有很好的切口工艺，冲裁模的直径为52mm，冲裁长度和结构尺寸同样参照模具的结构进行设计，图12 冲模尺寸图13落料凸模4.2.5凹模结构设计和尺寸确定凹模设计原则多工位级进模的凹模结构比较复杂，凹模中的型孔和型孔间 的位置精度比较高。生产中除工位数不多、型孔比较规则的级进模采用整体式凹模外，一般都采用

38、镶拼式结构，这样便于加工、装配、调整和维修，易保证凹模的几何精度和步距精度。凹模镶拼原则与普通冲模的凹模基本相同。 多工位级进模的镶拼式凹模有分段拼合、镶入式及分段拼合与镶入综合等结构形式，其中分段拼合凹模是最常用的一种结构。如图所示凹模进行拼合组配时应遵循下列的要求：拼合面尽量以直线分割，便于加工。同一工位的型孔，以保证恐孔距精度，常做在同一拼块上。图14镶拼式凹模结构对于薄弱的易损坏型孔，单独做成一块拼块，便于损坏后进行更换。一个拼块介意包括一个工位的型孔，也可以包括几个工位的型孔。不同冲压工艺的工位，应与冲裁部分分开。拼块上的型孔均为封闭型。拼块组配时，应用容框紧固，常用h7/n6配合，

39、同时还需要螺钉和销钉为防止拼块承受冲压力下移，容框底部应加入整体垫板。综合分析下来，采用了分段拼合凹模，该结构最大的特点是克服了整体凹模的缺点。它是把每段凹模的工作形孔加工完了，再以内孔为基准加工外形尺寸。一般以磨削余最终研磨加工来控制孔到坐标基准的距离，凹模形孔距离能控制在0.01毫米之内。凹模结构的具体设计 拉深间隙第一次拉深 第二次拉深 凹模圆角半径 首次拉伸凹模圆角半径 二次拉深凹模圆角半径 凹模型腔的尺寸 对于切料口凸模和落料凸模而言其主要的是能够让材料顺利的下落。对于拉深的的凹模结构要考虑到凹模的圆角半径和拉深的间隙，其主要的尺寸为图15凹模尺寸及结构4.3 卸料装置的结构设计卸料

40、装置在多工位级进模中的作用，主要是在他工作前由弹压卸料装置将材料压住，防止条料在冲压过程中产生位移和塑性变形；同时卸料装置对凸模起导向和保护作用。在拉深的工序中还起到压边的作用。图16弹压卸料板结构4.3.1 卸料装置设计要点(1）多工位级进模的弹压卸料板设计成反凸台形，凸台与两导料板之间留有适当间隙。(2）多工位级进模卸料板上个工作型控应当与凹模型孔同轴，(3）卸料板型孔的表面粗糙度应当大小适合。(4）多工位级进模的卸料板具有良好的耐磨性、足够的强度和刚度。(5）卸料板应保持卸料力平衡，卸料螺钉在一副模具中应严格一致，以免安装后不能平衡卸料，引起擦伤凸模。（6）导正销的有效工作直径露出卸料板

41、底面不能太长，一般为（0.50.8）t。（7）卸料螺钉的沉孔深度应有足够的活动量。（8）弹压卸料板与个凸模应有良好的润滑，常用的方法是在卸料板的上面铺一层油毡，并沿卸料板周边镶金属边框，在每次冲压前注入润滑油，已达到对凸模与卸料板间的润滑。4.3.2 卸料装置的类型卸料装置有固定式卸料装置和弹压水卸料装置，在多工位级进模中多采用弹压式的卸料装置，只有在t1mm时才会采用固定式卸料装置。固定式卸料装置已与到导料板一起固定在凹模上，卸料力大，卸料可靠。固定卸料板的型孔与凸模间的间隙较大，不能对凸模期导向和保护作用。弹压式卸料装置卸料平稳，有足够大的卸料力；弹压式卸料装置有三种形式整体使弹压卸料板、

42、蝶形弹簧、滚珠导向弹压卸料板、 镶拼式弹压卸料板。4.3.3 卸料装置结构的确定设计采用镶拼式弹压卸料板结构如图所示 图17卸料装置 4.4导料辅料装置设计 由于多工位级进模每一次冲压完成的工序比较多，因此条料在送进过程中不能受到任何的阻滞，必须使材料浮离下模平面，同时还不能影响模具的其他机构的正常工作. 4 .4.1导料装置多工位级进模与普通冲裁模一样，也用导料板对条料沿送进方向进行导向，安装在凹模上平面的两侧，并平行于模具中心线，这是使条料在浮动送料中，在浮顶器对条料的弹顶作用下，仍能使条料在导料板中运动自如。多工位级进模中常用的导料装置有台肩式导料板与浮顶装置配合使用的导料装置和带槽式浮

43、动销的导料装4.4.2浮顶销的结构顶销设置一般注意一下几个问题：（1）保持条料平稳送进。为此，浮顶销应设置成偶数使用，左右对称并沿条料送送进方向均匀分布。浮顶销的也不易过大，以免薄料被波浪形送进。条料较宽时，应在中间适当位置设子浮顶销。（2）所有浮顶销的工作段高度应相同。（3）浮顶销应该有足够的弹力，以便唾弃条料及工序件。（4）对切边型排样，在条料冲出切口以后，不宜在设置顶料销，否则浮顶销易将条料从缺口处挡住，影响送料。（5）对已经开始立体成形加工的工位，不宜在设置顶料销，以免浮顶销对工序件的送进形成障碍。 本次设计采用台肩式导料与浮顶装置配合使用的导料装置，其结构如图所示图18 浮顶销结构5

44、多工位级进模的其它零部件设计、装配和自动检测装置选用5.1 级进模总体设计5.1.1 模具的基本结构设计 级进模基本框架主要由三要素构成，即正倒装关系、导向方式和卸料方式。（1）正倒装关系 正装与倒装是模具的基本结构形式，由于正装的模具容易出件和排除废料，在本次设计中采用正装结构。（2）导向方式 级进模的导向可分为两部分，即外导向和内导向。外导向主要指模架中上、下模座的导向；内导向是指利用小导柱和小导套对卸料板的导向，卸料板对凸模进行导向和保护，也称辅助导向。在导向尤其适用于薄料、凸模较小和冲件精度较高的模具。在本次的设计上使用内导向。（3）卸料方式 在保温杯拉深级进模中采用的是弹性卸料装置。

45、5.1 .2 模板尺寸的确定级进模模板一般包括凹模板、凸模固定板、垫板、卸料板和导料板等。各个模板的参数板名参数上模板 （top plate）长度l=650mm 宽度b=500mm 厚度h=35mm垫板（stamp pressure plate）长度l=650mm 宽度b=300mm 厚度h=20mm凸模固定板（head plate）长度l=650mm 宽度b=300mm 厚度h=15mm 顶部导槽 宽度b=230mm 深度h=40mm卸料板（guide plate）长度l=650mm 宽度b=300mm 厚度h=25mm冲头导板（stamp guide plate）长度l=650mm 宽度b

46、=230mm 厚度h=20mm固定卸料板（cut plate）长度l=650mm 宽度b=230mm 厚度h=60mm凹模固定板（pillar guide plate）长度l=650mm 宽度b=300mm 厚度h=20mm下模座（base plate）长度l=650mm 宽度b=500mm 厚度h=35mm图19 各板尺寸及建模 5.1.3 模架的选择 多工位级进模要求模架刚度好，精度高，因而除了小型模具可以采用双滚珠导柱模架外，多采用四滚珠导柱模架或双滚珠导柱模架加卸料板上再安装四滑动导柱的结构形式。其结构如图所示图20 导向件结构图10 模架5.2多工位级进模的自动检测与安全保护多工位级

47、进模在高速压力机上工作，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失误的检测装置。因为模具在工作过程中，只要有一次失误，如误进给、凹模折断、叠片、废料堵塞等，均能使模具损坏，甚至造成设备或人身事故。检测装置在可设在模具内，也可以设置在模具外。当模具出现非正常工作情况时，设置的各种监测装置（传感器）能迅速地把信号反馈给压力机的制动机构，立即使压力机停止远动，起到安全保护作用。5.2.1自动检测保护装置选用与应用注意的问题按被冲件烦人精度要求，正确选择检测装置的种类和检测精度检测保护装置的安装和操作方便，不能有过多的从操作按钮，各种检测必须自动进行。正确选择传感器安装位置由于检测装

48、置在动态下进行，所以检测装置必须耐冲击和振动5.2.2自动检测保护装置的应用图21冲压自动化监测、检测装置方框示意图 对于自动冲压多工位级进模的各种故障应进行自动检测自动保护，避免发生事故。目前的自动检测保护装置应用在以下这些方面：.原材料尺寸形状检测主要包括以下检测内容：材料厚度、宽度、材料的翘曲、横向弯曲等误差，材料的输送结束。 .板料误送检查 条料侧面接触检测 1)利用侧刃切除检测 2)利用侧面槽检测孔检测 1）导正孔检测 2）工件孔检测3）末端检测.凹模损坏检测.半成品的位置检测.出件检测.废料回升与检测6 基于pdx的保温杯拉深级进模模具的生成6.1使用pdx保温杯盖级进模模具生成步

49、骤保温杯盖钣金设计创建工件参照零件创建条带布局创建项目和创建模板装配和创建冲裁零件装配和创建拉深零件创建螺钉创建导向件创建卸料装置创建浮料和导料装置创建定位销和紧固螺钉创建让位槽图22标准件导入图23 模具装配图形6.2使用pdx保温杯盖级进模模的分析和材料明细表 可以在pdx模块下对设计的模具进行仿真和钢带冲突分析，对模具在设计存在的问题可以进行最基本的分析，为改进模具的结构提供依据。同时可以条用设计设计所用的材料的明细表，在完成模具的设计的同时建立零件的二维图形。图24 各板零件图 图25 级进模装配图7.拉深起皱与拉裂问题分析在拉深过程中，毛坯凸缘在切向压应力作用下，可能产生塑性失稳而拱

50、起的现象称为起皱，毛坯凸缘起皱严重，甚至不能通过凸模和凹模间隙而被拉断。轻微起皱的毛坯凸缘虽课通过间隙，但在同壁上留下皱痕，影响零件的表面质量。在拉深成形的过程中由于受到毛坯与模具的摩擦阻力和筒壁的承载能力的影响，在拉深件的传力去出现裂口。上面两种情况的出现都会增加产品的报废率，很大程度上会损坏模具的结构，所以在设计模具的结构后要对拉深件的成形关于起皱和拉裂问题的分析。7.1计算法可以用计算的方法，计算在拉深是否会起皱，是否需要压边圈等问题，具体的方法可以看论文“3.2保温杯盖拉深次数及各工序尺寸的计算”部分关于压边圈和拉深次数的计算7.2用dynaform软件分析法7.2.1dynaform

51、软件介绍 dynaform软件是美国eta公司和ltsc公司联合开发的用于板料成形的数值模拟。在其前处理器上可以完成产品仿真模型的生成和输入文件的准备工作。求解器ls-dyna采用显示动力式为主、隐式为辅助的有限元分析程序，能够 有效的模拟板料成形的各种复杂问题。后处理器通过cad技术生成形象的图形输出，如材料成形图。 该软件包括板料成形的所需的cad软件借口，可以与主流的三维设计软件交流，具有多样的单元类型，上百种材料模型。其主要模型分析包括预压力、拉深、整形、弯曲、翻边和切边等冲压成形中的不同工序，也可以进行多工位的分析。7.2.2dynaform软件在拉深中对的分析流程在使用dynaform软件分析拉深成形时主要包括：建立计算模型、求解和分析计算结果。具体的步骤如下： （1）导入模型，将建立好的保存成*iges文件后可以直接导入到dyna