级进模模具设计设计

目录第一章 工件的分析11 工件的用途1 1。2冲裁的工序2 .3弯曲部位2 4冲压件的精度4 1.5冲压件尺寸标注 。6经济分析6 1.7材料的分析6第二章冲压模具选型2.1模具的介绍822连续模9 第三章 工件图的确定排样图 13 第四章 主要计算与加工工艺设计16 4.1冲裁间隙 16 42冲裁模刃口尺寸计算16 4 冲压力的计算21 4.4 弯曲力的计算 22 4。5 压凸力的计算25 第五章 主要零件的确定 2 5 工件零件和定位零件，紧固零件 26 5。2 上模座36 53 下模座 34 矩形模板7 5。5压入式模柄 37 5。6 浮动模柄 3 5. 锥面压圈 39 58 凸球面垫块 3 5. 导正销 39 5.0侧刃40 1浮顶削 0 5。1挡料削40 5。1导料板 40 。14 卸料板 4 515 导套 41 。16 保持圈4 5.17 冲模导向装置1 5.8 开式压力机基本参数 5。19 凸模固定板43 520圆柱螺旋压缩弹簧43 .1 定位削44 .22 内六角螺钉45 第六章 机械加工工艺工程 7 第七章 数控编程50 第八章装配原理图 51 8.主视图 51 8。俯视图 52 8.3 侧视图53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形槽时直接用球头凸模局部胀形将板料拉伸成凸起或凹进形状，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.m和总长mm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。5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=90时落料模最小圆角半径取0。18t,冲孔模最小圆角半径取。20t;a=0时落料模最小圆角半径取035t，冲孔模最小圆角半径取00.另外,冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小,否则，容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能，凸模强度和模具结构.如果采用带保护套的凸模，稳定性高，凸模不易折断，最小冲孔尺寸可以减小。由表1及参考资料冲压工艺与模具设计表218、2-9知d=1.9。1，=0。70.0.11，因此孔能用无保护套的凸模冲出。冲孔件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不能过小,以避免工件变形、模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命。由冲压工艺与模具设计表2-20最小圆孔间距为3.1=3.10.11（21。2）/2，方孔为4。t4611。5011不需开工艺槽，且45的倒角也有利于底侧边作752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-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2m时,Lt。 当t2mm时，Lt。该工件t=0。112mm,盲孔到弯曲半径中心的距离为0.81.2/2=2。11，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310所示的方法，以保证孔的正确性。6）冲裁毛刺与弯曲方向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311a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3b所示。参考冲模设计手册图42，由冲模设计应用实例表3中性层位置因数K与R/比值的关系15处折弯处 垂直于纤维方向=t=.11，K=.31。对V形件，由表34V形弯曲回弹值，根据力学性能以3CnSi近似计算。弯曲角度为5时，回弹角度为1305处折边处平行于纤维方向R3t=033，0。42对两个管脚的U形件,参照冲模设计手册图413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.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-1，厚度。09.1时普通级偏差为0。010,基本尺寸为2的宽边,公差为00m20,查机械设计手册软件版2.0精度高于T8,为精密级要求锡青铜线的抗拉极限强度据G/T129。61直径（mm)=0.12.时抗拉强度b=55 MP.作为宽度很小，精度很高的异形件，级进冲裁可达到IT8级精度，可以满足上述要求圆球凹进部位尺寸.4在材料厚度011mm较厚的板料,当工件对圆角半径没有要求时,可选取较小的圆角半径，使其回弹最小.因此，如果工件图上没有标注圆角半径时,在设计时应尽量取小值电刷片的厚度是01m,圆角半径定为01m，可以在uto CD中用三点定圆的方法，选取圆弧连接的两条边求得较小的圆角半径参考冲模设计手册图4-,由冲模设计应用实例表32中性层位置因数与Rt比值的关系垂直于纤维方向=1t=11,0.31；平行于纤维方向R3t=.3，=0.2对形件,由冲模设计应用实例表3，3形弯曲回弹值，表中所列钢材品种有限，根据力学性能,以3CnSiA近似计算,弯曲角度为105时，回弹角度为130。因为1052对回弹的要求不高，故不再采取消除回弹的措施自由弯曲力的计算F=0.62.1600/（01+11）=5.4K安装系数，一般取13;料宽（mm）,B=2mm；t料厚(mm）,=.11m;-弯曲半径(mm）,r=1mm；材料的强度极限强度（Mpa）；材料的抗剪强度(a)对于r.t=。10.55的弯曲件,零件变薄不严重且断面畸变较轻，可以按照中性层长度等于毛坯长度的原则来计算：毛坯长度L=9.+5。5（805)/180（0.11+.110.1）=1.38m对两个管脚的U形件部位,可采取两次弯曲成形等方法消除回弹.参照冲模设计手册图413钝角U形弯曲模的尺寸差，R=0。2弯曲有色金属时=+=0.10。1005=055mm凸、凹模的单面间隙材料的最小厚度t材料的公称厚度n因数,其与弯曲件高度和弯曲线长度B有关,查冲模设计应用实例表36因数n值有 n=00弯曲件高度Hmn052,H1.0查冲模设计应用实例表35并且采用插值法，当R.20。=1。82,U形弯曲回弹角为1，回弹量的计算可参考冲模设计应用实例图-23.参照冲模设计手册图4-13钝角U形弯曲模的单面差值为=tA0450。11=0502m式中凸模和凹模的单面偏差值t材料厚度(mm）系数,在AutAD中量得=41由冲模设计手册表4-2，A=.41凸凹模的圆角半径凸模的圆角半径rP应等于弯曲件内侧的圆角半径r，但不能小于材料允许的最小曲半径r.如果rrmn ，弯曲时应取rPrmin .随后增加一道校正工序,校正模的rP;当弯曲件内侧的圆角半径较大时（r/10），则必须考虑回弹，修正凸模圆角半径.凹模的圆角半径可根据板料的厚度t来选取；tmm， =(36）t凹模的圆角半径不宜过小，以免弯曲时擦伤毛坯表面,同时凹模两边的圆角半径一致，否则在弯曲时毛坯会发生偏移。对于V形件弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径rd(0。60.8）（rpt)。2 凹模深度凹模深度可按冲压工艺与模具设计表3-表-8选取.弯曲U形件时，若直边高度不大或要求两边平直，凹模深度应大于零件的高度；否则，凹模深度可小于零件高度。3 凸、凹模间隙弯曲形件时，凸、凹模之间的间隙是靠压力机的闭合高度来控制的，但设计中必须考虑在合模时使毛坯完全压靠，以保证件的质量.对于U形件弯曲，必须合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹也大，弯曲件尺寸和形状不易保证；间隙过小，会使零件边部壁厚减小，降低模具寿命,且弯曲力大。生产中常按材料性能和厚度选取：对有色金属=(1。01。1）t。模具宽度尺寸弯曲宽度尺寸标注在外侧时，应以凹模为基准，先确定凹模尺寸。如果考虑到模具磨损和弯曲件的回弹，凹模宽度尺寸应为 Bd=(B0.75）凸模尺寸按凹模配制，保证单边间隙C，即Bp= d2。弯曲件宽度尺寸标注在内侧时,则应以凸模为基准,先计算凸模尺寸；BP=,凹模尺寸按凸模配制，保证单边间隙C，即Bp +2C。 式中B弯曲件基本尺寸； -弯曲件制造公差； ,d-凸，凹模制造公差，按I68级公差选取。5.压凸力的计算球头凸包的计算：先计算它的变形程度，若当变形程度超过规定值时，将产生裂纹而不能成形变形程度可粗略的用下式验算(0。005）其中工件的变形程度变形后沿截面的材料长度(mm）L变形前材料的原有长度（m），在RO中量得.16mm-材料的伸长率（）,据模具设计与制造简明手册表159，锡青铜的延伸率约为40，由Y2插值法取30进行计算因数（0.700。75)视局部成形的形状而定，半球形取最大值，梯形取最小值，此处取0.75第五章 主要零件的确定一.工作零件和定位零件、紧固零件 本产品的出3斜排排样图的尺寸为15410.1,单位为m。根据排样图,选用滚动导向模架中的后侧导柱模架.模具零件尺寸如下:(标准零件）设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配的方法。结合模具的特点,本模具适宜采用线切割机床加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模,这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度,使装配工作简化。1.工作零件1）凸、凹模的固定形式如果采用整体结构,在零件大批量生产中,模具如有操作不妥和正常磨损，这将给模具的维修处理带来困难，所以在该模具设计过程中对上下模多处采用镶拼结构，镶拼位置选在定伸弯处，这样有利于型孔的加工和改善型孔的应力分布,提高模具寿命，也利于模具的维修处理。多工序级进冲模的前段工位是采用凸模分解冲裁.用压板紧固凸模，装卸方便。为保护细小凸模采用如左图的结构。 对于变形力较小的成形凸模直接装在弹压卸料板上，便于修磨其他冲裁凸模。由于冲压小件,且是多凸模冲裁,其中个别凸模特别易磨损，需快速、经常的更换,而且广泛采用低熔点合金或防氧树腊等高分子塑料浇注的结合方法，使模具的制造和装配大为简化。磨削拼合式凹模适用于精密冲件，对于强度薄弱的凹模拼块，可在凹模底面增加淬硬垫块。对于中、小型镶拼模,镶块的固定可采用框套螺钉固定法，圆形镶拼模可采用框套热压法。 布置螺孔、销孔时，使镙钉接近刃口和接合面。销钉离刃口远些。现将冲压工艺与模具设计、冲模设计应用实例上可行的相关资料汇总于下表：凸模形式简图特点适 用 范 围下端为工作部分,中间的圆柱部分用以与固定板配合（安装），台肩承受向下拉的卸料力 冲圆孔凸模,用以冲裁（包括落料、冲孔）直通式凸模，便于线切割加工，如凸模断面足够大，可直接用螺钉固定 各种非圆形凸模用以冲裁（包括落料、冲孔)断面细弱的凸模，为了增加强度和刚度,上部放大。要保证凸模的刚性及强度,增加过渡段及采用滑过渡。 凸模受力大，而凸模相对来说强度、刚度薄弱凸模固定结构特 点凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下。圆凸模大多用此种形式固定 直通式凸模，上端开孔,插入圆销以承受卸料力护套式，用于冲小孔（孔径与料厚较接近)2。凹模刃口形式简图特点适 用范 围凹模厚度即有效刃壁高度.刃壁带有斜度,冲件或废料不易滞留在刃孔内，因而刃壁磨损小，一次刃磨量少。一般取55 适用于凹模较薄的小型薄料冲裁模 凹模硬度较低，一般为40HRC左右，可借敲击调整模具间隙适用于软而薄的金属冲裁模和非金属冲裁模。凹模外形和尺寸的确定1厚度 HaKb, 其中：b冲裁件的最大外形尺寸 K系数见左表壁厚小凹模=(152）a 大凹模 C（3)Ha其中Ha一般为1520mm C一般为240mm 凹模刃口间最小壁厚（）冲 件 材 料材 料厚度 t硅钢、磷铜、中碳钢1.2。5152。0（2.02)凹模尺寸的确定：式中 F-最大冲裁力（N）。 A如果计算出Ha0mm，则可取Ha=10mmB. 如果冲裁轮廓长度大於50m。则需以修正系数KC. 模具材料是碳素工具钢时，应把计算结果乘以10.83时，导板孔与凸模配合为H7/h6无导向弹压卸料板,广泛应用于薄材料和冲件要求平整的落料、冲孔、复合模等模具上的卸料。卸料效果好、操作方便.弹压元件可用弹簧或硬橡胶板，一般以使用弹簧较好3）浮料装置级进模中若存在拉深、弯曲等工序，条料的下面必然不平整,落在凹模面之下的模腔内,送进有障碍.对此有两种措施,一是在凹模上开槽，二是每次冲压后都用弹顶器将条料抬高，使条料在浮顶器上送进，不会卡入凹模，从而避开了障碍.提升装置常采用浮动顶料钉。当冲压结束后上模随机床滑块上升，安装在下模上的顶料钉在下方弹簧力的作用下弹起,顶到的最高位置则是条料的送料平面,顶起的高度应保证条料在送进过程中不会因有弯曲等形成的凸起而受到阻碍，并在导料板上设置限位台阶，以防止条料有可能跟着凸模上行，造成模具损坏。浮顶器的作用就是将条料提升到一定高度，以保证连续模冲压时，条料顺畅送进。浮顶器的提升高度取决于制品的最大成型高度.图a，b标准弹顶器,图,d为导向槽浮顶器a)顶料销直接顶料 b）顶料销不直接接触料）顶料销直接顶料导料 d）顶料销间接顶料导料在级进模中导向槽浮顶器有浮顶和取代导料板导向的双重作用,可减少送进阻力在本次设计中，采用图标准弹顶器。因为巧妙的把弯曲工序排在后，然后切断即得到工件，因此只要提升.45m以上,以免凸包被卡住.若弯曲工序在前将需要提高9.45mm，也不利于后续孔的加工，由此可见合理安排工序的重要性条料浮顶器与带台式导料板配合使用构成多工位连续模的导料系统。它的作用只起托顶条料浮离凹模平面，因此可以设置在任何位置，但应尽量设置在靠近成型部分的材料平面上，浮顶力大小要均匀、适当。6固定及紧固零件凸模固定板 凸模固定板的外形大小根据冲压工件大小而定,与卸料板外形尺寸相同或稍小,并考虑紧固螺钉与销钉的位置。厚度:h3=(00。)H其中：h凸模固定板厚(m） a-凹模厚度。（m)要求:凸模固定板的上下中面要磨平并与型孔中心线垂直 材料A3,A。垫板当凸模与上模座接角面上的压力超出模座材料的许用压力需要在以模与模座之间加上主要度较高的垫块 其开头与凸模固定板一样.厚度是为31材料：4，T8。R45 ，淬火后垫板两平面应磨平。模柄模架模炳的作用是固定上模座于压力机滑块上时，使模具的压力中心与压力机的压力中心保证一致。所以模柄的长度不得大于压力机滑块里模柄孔的深度，模柄的直径和长度H应与所选用冲床的安装模柄孔直径相配.常用A材料，或45,5钢。为吸收在高速冲压时产生的强烈振动，模架的上、下模座采用较厚的5钢,机加工后进行人工时效处理消除内应力。采用四组滚动式导向装置（按模座面积相应选择）.滚珠与导柱、导套间的过盈量为。0m。对特别精密、高寿命的模具应用如左图的新型滚柱导柱导套.新型滚柱外形由三段圆弧组成，中间一段圆弧与导柱外圆配合,两端圆弧与导套配合,能长期保持精度.