级进模模具设计.

第 1 页级进模模具设计第一章工件的分析.1 工件的用途此工件是微型电动机、电器元件里的一个关键零件，在电器行业中作为一种连接件使用相当普遍， 主要用在电动竞技玩具、CPU风扇电机、录音机机芯等机电传动和微机控制中，承受的扭力和转矩大，是磨损最快的部位，成形质量的优劣直接影响电器元件的质量，其引脚部位与电机转轴接触是否良好将严重影响整台设备的正常运行。该工件由圆弧与直线对称组成，尺寸精度要求较高。如果尺寸满足不了产品设计要求，将对产品整个传动机构造成严重影响可能使传动机构接触不良，不能正常工作。其次本身的形状较为复杂，多种不同性质的冲压工艺为一身，因此形成具有一定难度。其厚度很薄，体积小，全长只有15mm。将外形视为冲孔，则其他需要冲的孔有4 个，其中两个1.2mm 的球形盲孔因材质薄可在冲U形槽时直接用球头凸模局部胀形将板料拉伸第 2 页成凸起或凹进形状，起伏成形（又名压肋、压凸包、球包成形）。2. 冲裁工序要求冲裁件形状尽可能简单、对称、 避免复杂形状的曲线，并在许可情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状以减少废料。由上图可知，总长1.6mm 和总长 4mm的矩形孔两端用圆弧连接，有利于模具加工。若工件的转角处R 小于 0.5t 或以尖角过渡时，不仅会使凹模热处理时发生淬裂，而且冲压时，在凸凹模尖角处也容易磨损，影响冲裁件的加工精度。该产品样图各直线或曲线连接处已尽量避免锐角和尖角，采用很多 45倒角，若采用镶拼模可不用圆角相连以免除其后附加工序，满足图纸要求并节省材料。为利于模具制造，提高模具寿命，在冲裁件未标注倒角的四周，线段夹角a=90时落料模最小圆角半径取0.18t，冲孔模最小圆角半径取0.20t ；a2.5t 。当 H2.5t 时，则应在弯曲部位加工出槽，使之便于弯曲，或者加大此处的弯边高度 H ，在弯曲后再截去加高的部分。4）工艺孔、槽及缺口在一些弯曲工件的工艺设计中，为了防止材料在弯曲出受力不均匀而产生裂纹、角部畸变等缺陷，应预先在工件上设置弯曲工艺所要求的孔、槽或缺口，即所谓工艺孔、工艺槽或工艺缺口。如图 3-8a 所示，压弯后难以形成理想的直角，甚至将产生裂纹或使支架在H 处变宽，若如图所示在该处弯曲前加工出MN 的缺口，则能得到较好的弯曲成形。图 3-8b 所示为在弯曲处 K 预冲工艺孔可以防止偏移，得到正确的形状和尺寸。第 4 页对于需经过多次弯曲才能成形的工件，如图3-8c 所示，可以在图中D 位置增加定位工艺孔， 作为压弯工序的定位基准， 这样虽然经过多次弯曲工序， 仍能保证其对称性和尺寸要求。为防止毛坯的偏移， 在设计模具时应该考虑增加压料板、定位销等定位元件。3.5mm引脚处可以以1.2 的球形凹包为定位工艺孔来保证左、右引脚形状与尺寸的对称性要求。因为直立部分宽度为（2.4-1.7）/2=0.35mm 2.53 0.11 不需开工艺槽，且45的倒角也有利于底侧边作75 /2 弯曲时的稳定性。5）孔与弯曲处的最小距离工件在弯曲线附近有预先冲处的孔，在弯曲后由于弯曲时材料的流动，会使原有的孔变形。为了避免这种情况，必须使这些孔分布在变形区外的部位。如图 3-9 所示，设孔的边缘至弯曲半径 R 中心的距离为 L ，则应满足下列关系：当t2mm 时， Lt。该工件 t=0.11mm 2mm ，盲孔到弯曲半径中心的距离为弯曲后不会使原有的盲孔变形，满足工艺要求工件不能满足上述要求时，可采用冲模设计应用实例图保证孔的正确性。6）冲裁毛刺与弯曲方向0.8 1.2/2=0.2 0.11，3-10 所示的方法，以弯曲件的毛坯往往是经冲裁落料而成的。 其冲裁的断面以面是光滑的， 另一面是有刺的。弯曲件应尽量使有毛刺的一面作为弯曲件的内侧，如图 3-11a 所示，当弯曲方向必须将毛刺面置于外侧时，应尽量加大弯曲半径，如图 3-11b 所示。参考冲模设计手册图4-22，由冲模设计应用实例表与 R/t 比值的关系105处折弯处垂直于纤维方向R=1t=0.11 ， K=0.31 。对曲回弹值，根据力学性能以30CrMnSiA 近似计算。弯曲角度为3-2 中性层位置因数KV 形件，由表3-4V 形弯105时，回弹角度为13075处折边处平行于纤维方向R=3t=0.33 ， K=0.42 对两个管脚的U 形件，参照冲模设计手册图4-13 钝角 U 形弯曲模的尺寸差，R=0.2 与折边的圆角过渡可以有效的防止拉裂和截面畸变。 为防翘曲可以采用带侧板的弯曲模，阻止材料沿弯曲线侧向流动。4. 冲压件的精度冲压加工与任何机械加工一样， 也有其自身的加工精度范围。 在实际生产中， 由于影响加工精度的因素太多， 因此对冲压件的精度要求不宜太高。 若精度要求过高势必给工艺设计，模具设计和制造都带来困难，有时则需增加整形，整修等冲压工序，甚至机加工等工序才能达到工件的要求。第 5 页对冲压件进行设计要根据其功用和要求标注尺寸公差、形位公差等质量指标；在对冲压件进行工艺过程设计时，必须考虑这些质量指标。冲压件的精度主要从其尺寸精度， 冲截断面粗糙度， 毛刺高度三个方面的指标来衡量，在不影响冲压件使用要求的前提下，应采用经济级尺寸精度，以便简化模具结构，方便模具制造与维修，从而降低生产成本。锡青铜带的厚度偏差由冲模设计手册表 D-19, 厚度 0.090.12 时普通级偏差为 0.010,基本尺寸为2 的宽边 ,公差为 0.02mm=20um, 查机械设计手册 2软件版R2.0精度高于IT8, 为精密级要求锡青铜线的抗拉极限强度据GB/T 1239.6-1992 直径 (mm)= 0.1 2.5 时抗拉强度 b=550 MPa. 作为宽度很小 ,精度很高的异形件,级进冲裁可达到 IT5 8 级精度，可以满足上述要求圆球凹进部位尺寸 0.45 00.050.11 1，零件尺寸介于 1050 之间时偏差在材料厚度在 IT10 级以上。对于普通冲裁件， 其经济精度不高于 IT11 级，冲孔件比落料件高一级，如果工件精度高于上述要求，则需要在冲裁后整修或采用精密冲裁锡青铜带的长度15.2 0.1,基本尺寸大于10 至18mm,IT10级精度.折弯部位处9.70.1 为IT10级 ,其它尺寸精度均未作要求，可采用普通经济冲裁。对于冲压件中未注公差的尺寸，可有两种方法确定其公差等级：按国标（GB） IT12 IT14标准公差等级选取；或按行业标准（JB） A 、 B、 C、D 四个精度等级选取。5. 冲压件尺寸标注冲压件的尺寸标注应符合冲压工艺的要求。一般情况下，在标注冲压件时应遵循以下原则：（）冲压件的各尺寸数值，若在结构使用上没有特殊要求时，应选用整数或偶数，以有利于冲压工艺计算及模具设计。（） 冲压件在使用上如果没有配合尺寸要求，其尺寸尽量不要标注公差，一般可按自由公差处理。（）对弯曲或拉深成形的工件，应允许其壁部有变薄现象。（）冲压件的尺寸基准应尽可能与冲压加工的定位基准重合，这可避免尺寸的加工误差。（）冲压件上孔的位置尺寸基准应尽可能选择在冲压过程中自始至终不参加变形的面或线上。（）拉深件的径向，只允许标注外形尺寸或内形尺寸，不允许两者同时标注。本冲裁件的尺寸基准与制造模具时的定位基准重合 ,1.9mm 的凹孔中心距不会随模具磨损增大 ,避免产生基准不重合的误差 ,比较合理第 6 页6. 经济分析所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。也就是生产中的“最小最大”原则。在冲压生产中，保证产品质量，完成产品数量，品种计划，劳动安全，环境保护的前提下，产品成本越低，说明企业经济效果越大。由以上技术分析， 仅需要在精度高于1T10 的冲裁部位2 0.02 与 0.5 0.02 处局部加以整修或采用精密冲裁工艺，对板料施加测向压力，使变形达三向压力状态。 （ 1）采用 V 型齿圈压板（ 2）采用极小的冲裁间隙（ 3）具有反向顶力的顶板（ 4）落料凹模或冲孔凸模做成 R0.01-0.03 的圆角， 获得纯剪切分离的冲裁断面。 从经济角度考虑， 采用（ 2）光洁冲裁的方法；其他部位的尺寸精度要求可以通过普通冲裁达到生产工艺要求.采取一冲三的结构,多个工件同时成形。本产品的材料是QSn6.5-0.1。我国的材料基本上采用前苏联的标号。7. 材料的分析锡青铜有较好的机械性能；耐磨、耐低温、耐蚀、可焊，工业上变形锡青铜多可用作弹性元件以及耐磨抗磁零件。 磷能有效的进行脱氧增加合金的流动性。 锡青铜是工业上广泛使用的弹性材料。而国标中：厚度 0.050.15mm 时，宽度容许 20300mm电刷作为永磁直流微电机的关键零件， 起导电和换向作用。其所选材料要求不但要有较好的导电性、 弹性和抗疲劳性，而且要有较好的冲压成形性能。 为此，本文选用材料QSn6.51，厚度为 0.1mm的带料 , 剪床下料选取材料弹性模量泊松比抗拉强度=锡青铜 QSn6.5-0.1EGpa=113切变模量 GGpa=41=0.32 0.35抗剪强度MPa=480bMPa=650屈服强度sMPa=546第 7 页特性及应用 =锡青铜、磷青铜，有高的强度、弹性、耐磨性和抗磁性，在热态和冷态下压力加工性良好，对电火花有较高的抗燃性，可焊接和钎焊，切削性好，在大气和淡水中耐蚀。 用于制作弹簧和导电性好的弹簧接触片， 精密仪器中的耐磨零件和抗磁零件，如齿轮、电刷盒、振动片、接触器。由 工程材料及应用表 8-8 常用青铜的牌号、成分、性能及用途：QSn6.5-0.1 属于压力加工锡青铜， 第一主加元素锡含量 Wsn=6.07.0 ，具有很好的冷变形塑性，其他 Wp=0.51.0 ，余量为 Cu加工硬化状态的力学性能：b=400Mb，=65 硬度 80HB；600退火状态下的力学性能：b=600Mb，=180 硬度 180HB由生产加工图纸，纬氏硬度为HV=P/S，由于不同硬度法测得的硬度无可比性，据工程材料及应用附录 A， GB1172-74，HV160200换算应相当 HBS148181，为半硬（ Y2）锡青铜第 8 页第二章冲压模具选型1. 模具的介绍模具是指制造零部件时使用的各种剪切冲裁、成型用的“模型工具”。换句话说，能够按照预先设计好的图样或格式，制造出固定形式的制品式样模型或工具，皆属于模具的范畴。在钣金冲压加工模具（Dies forSheet MetalWorking ）方面，其应用的模具泛称“冲压模具” （ Stamping Dies ）或“冲床模具” （ Press Dies ），因而简称为冲模。其加工内容以薄金属板的冲裁与成型为主要加工对象。 同时，塑料板、皮革、纸板、布料、橡胶、软木 (Cork) 、云母 (Mica) 等非金属板的剪切冲裁、落料及冲孔等方面也常使用。导柱直径 d: 28尺寸 d0:35.5尺寸 d1:28.5H: 84 : 36尺寸 l:4尺寸 t: 8尺寸 h:2.5尺寸 d2:4.1第 9 页十七 冲模导向装置A 型小导柱尺寸d(h5)|基本尺寸:16尺寸d(h5)|极限偏差:0/-0.008尺寸d1(m6)|基本尺寸:16尺寸d1(m6)|极限偏差:+0.018/+0.007尺寸d2:19L:70尺寸l:20R:2小导套D(h5)| 基本尺寸 : 16D(h5)|极限偏差 : +0.011/0尺 寸 d(r6)|基本尺寸:22尺 寸 d(r6)| 极 限 偏 差 :+0.041/+0.028L: 18R: 1.5第10页十八 开式压力机基本参数公称压力 /KN100发生公称压力时滑块离下极点距离/mm4滑块固定行程 /mm60滑块调节行程 /mm60/8标准行程次数 ( 不小于 )( 次 /min)135( 快速型 ) 发生公称压力时滑块离下极点距离/mm1.5( 快速型 ) 滑块行程 /mm30( 快速型 ) 行程次数 ( 不小于 )( 次 /min)300( 最大闭合高度 ) 固定台和可倾 /mm235( 最大闭合高度 ) 活动台位置 ( 最低 / 最高 )/mm -闭合高度调节量 /mm50( 标准型 ) 滑块中心到机身距离( 吼深 )/mm130( 标准型 ) 工作台尺寸 ( 左右 3前后 )/mm3603 240( 标准型 ) 工作台孔尺寸 ( 左右 3前后 )/mm1803 90( 标准型 ) 工作台孔尺寸 ( 直径 )/mm130( 标准型 ) 立柱间距离 ( 不小于 )/mm180活动台压力机滑块中心到机身紧固工作台平面之距离/mm-模柄孔尺寸 ( 直径 3深度 )/mm 303 50第11页工作台板厚度 /mm50倾斜角 ( 不小于 )( )30十九 凸模固定板L:200B:160H：28矩形垫板L:200B:160H：8二十 圆柱螺旋压缩弹簧材料直径 d:2弹簧中径 D:12节距 t:4.28工作极限负荷Fj: 188尺寸 L: 28有效圈数 n: 5.5变形量 hj: 11.2展开长度 l:283第12页二 一 定位销（上模 ）名称普通圆柱销标准 =摘自 GB/T 119-1986参照 ISO8734-1987单位 =(mm)-( 公称直径 )d=12a =1.6c =2.5l( 商品规格范围 )=22 140100mm长的重量 (kg) =8.87-( 公称直径 )d=10a=1.2c =2.0l( 商品规格范围 )=18 95100mm长的重量 (kg) =6.11-( 公称直径 )d=3a=0.40c =0.50l( 商品规格范围 )=8 30100mm长的重量 (kg) =0.552第13页二 二 内六角螺钉（ M12*60）名称内六角圆柱头螺钉标准 =摘自GB/T 70-1985等效ISO4762-1977单位 =(mm)-螺纹规格d=M12p=1.75b参考 =36光滑头部滚花头部(max)=18.27da(max)=13.7ds(max)=12e(min)=11.43k(max)=12t(min)=6r(min)=0.6w(min)=4.8ls(公称 )=10范围=20 120全螺纹时最大长度=45100mm长的重量(kg)=0.09034-螺纹规格 d=M8p=1.25b参考 =28光滑头部滚花头部 (max)=13.27da(max)=9.2ds(max)=8e(min)=6.86k(max)=8r(min)=0.4s(公称 )=6t(min)=4w(min)=3.3l范围=12 80全螺纹时最大长度 =35100mm长的重量 (kg) =0.03923-第14页螺纹规格 d=M10p=1.5b参考 =32光滑头部滚花头部 (max)=16.27da(max)=11.2ds(max)=10e(min)=9.15k(max)=10r(min)=0.4s(公称 )=8t(min)=5w(min)=4l范围=16 100第15页第六章机械加工工艺过程小导柱序工技术条 工序简图 设备号序件及检名查要求称1 粗表面粗车糙度不外 大于圆 Ra6.3u m222 精表面粗车糙度不大 大于端 Ra1.6u头 m19C732 型多刀半自动车床C732 型多刀半自动车床3 精表面粗车糙度不小 大于端 Ra1.6u头 m164 精表面粗车糙度不越 大于成 Ra1.6u槽 m和 23 0.5倒 R1.5圆角5 精表面粗磨糙度不外 大于圆 Ra0.2u m第16页C732 型多刀半自动车床YG8 普通车刀C732 型多刀半自动车床YG8 普通车刀外圆磨床M1332双顶尖千分尺第17页第七章数控编程加工的零件为导柱. 彷真加工的软件是开放式数控系统OpenSoftCNC托普软件第18页G92 X0 Z10S500 M03 M08G00 X0 Z2G01Z0 F100G71 U4 R2 X03 Z03 P100G00 X300 Z10 M05 M09S500 M03 M08G00 X90 Z0G03 X100 Z-5 I0 K-5 F50;G01Z-10 F80X160 Z-140Z-200X180Z-270X200 Z-340G00 X300 Z10M02%100G01 X200 Z0X100Z-20X160 Z-140Z-200X190Z-270X200 Z-340M99第19页第八章装配原理图1. 主视图支撑零件有1- 下模座， 8- 上模座， 12- 模柄， 30- 凸模固定板，29- 垫板。导向零件有22- 导柱， 24- 导套， 25- 小导柱， 39- 小导套。定位零件有侧刃，侧刃挡块，37- 导正销， 35- 导料板。工作零件有凸模 4- 切断成型凸模， 5- 成形弯曲凸模， 6-U 形弯曲凸模， 9- 切断凸模， 14- 切边凸模， 16- 冲孔凸模， 2- 成形弯曲凹模， 21-U 形弯曲凹模， 20- 切断凹模， 19-切边凹模， 18- 冲孔凹模。卸料压料零部件有3- 套筒式浮顶器，17- 弹性浮顶销，32- 弹性卸料板。第20页2. 俯视图工作原理：条料从导料板中穿过，经过弹性浮顶销的顶部，到达侧刃挡块，凸模落下，进行冲导正孔和侧刃定位。接着分模后， 条料连续向前推进一个步距（节距、 跃度，英文为 Progression），这个步距的长度由侧刃的长度确定，凸模第二次落下进行冲孔。第二次分模后， 条料连续向前推进另外一个步距，凸模落下进行第三个工序。条料这样连续向前推进， 这样的模具叫做连续模（或者叫级进模，英文叫做ProgressionDies ）。也就是这个题目：级进模设计。第21页3. 侧视图第22页致谢论文脱稿之际，特别感谢指导老师范丰老师为我讲解、提供具有代表性的课题、材料，以及在我遇到难题时，能及时为我解答，使我顺利完成毕业设计。无锡技师学院的多位老师在我撰写毕业论文过程中以及在学校期间，给予了很多热情的帮助和大力支持。为此，向他们表示诚挚的谢意！向所有关心、支持、帮助过我的各位老师、同学、朋友们表示谢意！最后，向热心评审本论文和参加答辩的老师们致以衷心的感谢！第23页参考文献冷冲压工艺与模具设计陈剑鹤主编机械工业出版社出版冷冲压模具设计指导王 芳主编机械工业出版社出版机械制图刘小年刘振魁 主编北京大学出版社出版模具设计与制造谢煜北主编高等教育出版社出版公差配合与技术测量基础劳动和社会保障部教材办公室组织编写中国劳动社会保障出版社出版高等学校毕业设计（论文）指导手册机械卷国家教委高等教育司、北京市教育委员会编高等教育出版社、经济日报出版社出版冲压模具简明设计手册郝滨海主编化学工业出版社出版机械加工工艺及装备上海市职业技术教育课程改革与教材建设委员会编机械工业出版社出版数控机床加工工艺及设备田萍主编电子工业出版社出版