模具专业毕业设计论文样板(多工位级进模)

2）条料排样图方案比较绘制过程：首先根据已绘制的零件图，零件展开图的形状、特点采用单排。 按估计的工位数，以排样基准线为准划一排零件的展开形状图， 初步预计每两个零件的间距为82.64mm。 按零件图的形状，考虑对弯曲、成形部分分解加工工序。 综合考虑产品各内孔外形和各分解加工成新的内容，共分多少工 位，以及各工位加工内容。初始的条料排样图如图4-2所示图4-2 条料排样图初步设计第1工位：冲导正孔第2工位：冲孔第3工位：冲孔第4工位：冲孔第5工位：冲孔第6工位：冲中间材料及周边废料第7工位：冲中间材料及周边废料第8工位：冲中间材料及周边废料第9工位：空位第10工位：向下弯曲成型第11工位：向上弯曲成型第12工位：载体切断，落料该条料排样图基本可以完成工艺要求，但是在最后的向上弯曲的工位无法设置导正钉与杠杆机构，故对该条料排样图做了修改，中间部位的废料在前序工位中切除，这样就可以在后续的弯曲部位中有比较大的空间来设置杠杆机构。修改后的条料排样图如图4-3所示 图4-3 修改后的条料排样图第1工位：冲导正孔第2工位：冲孔第3工位：冲孔第4工位：冲孔第5工位：冲孔第6工位：冲中间材料及周边废料第7工位：冲中间材料及周边废料第8工位：冲中间材料及周边废料第9工位：空位第10工位：向下弯曲成型第11工位：向上弯曲成型第12工位：载体切断，落料该方案就较好的解决了在最后的向上弯曲部位，杠杆机构与板料之间的可能产生的干涉问题。在最后的工位只是进行载体的切断进行落料。同时在一定程度上也对整体的冲裁力的平衡问题进行了改善。4.2 步距和步距精度级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响冲件的精度。4.2.1 步距基本尺寸的确定对于单排的排样步距，基本尺寸为：S=B+M图4-4 步距基本尺寸简明示意图根据该式得到S=82.64mm。4.2.2 步距精度步距的精度直接影响冲件的精度。由于步距的误差，不仅影响分段切除余料，导致外形尺寸的误差，还影响冲件内、外形的相对位置。也就是说，步距精度愈高，冲件精度也愈高，但步距精度过高，模具制造也就愈困难。所以步距精度的确定必须根据冲件的具体情况而定。影响步距精度的因素很多，但归纳起来主要有：冲件的精度等级、形状复杂程度、冲件材质和厚度；模具的工位数；冲制时条料的送进方式和定距形式等。根据多年来的实践，总结归纳出多工位级进模步距精度的经验公式为：多工位级进模步距对称偏差值；冲件沿条料送进方向最大轮廓基本尺寸（指展开后）精度提高三级后的实际公差值；n模具设计的工位数；k修正系数表4-1冲裁间隙z(双面)/mmK值冲裁间隙z(双面)/mmK值0.01-0.030.850.12-0.151.030.03-0.050.900.15-0.181.060.05-0.080.950.18-0.221.100.08-0.121.00说明：1）修整系数k主要考虑料厚和材质因素，并将其反应到冲裁间隙上去。 2）多工位级进模因工位的步距累积误差，所以标注模具每步尺寸时，应由第一工位至其他工位直接标注其长度，无论这长度多大，其步距公差均为。在本设计中如图所示的工件，展开后验送料方向的最大轮廓尺寸是82.64毫米，在图排样图中共分12个工位。尺寸82.64的IT7级公差值为0.035毫米。模具的双面冲裁间隙为0.048毫米。=0.035毫米 n=12 Z=0.048，查表得k=0.90 则这副多工位级进模的步距公差为毫米。图4-5 多工位级进模步距尺寸公差4.3 定距方式与导正钉级进模的钉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。相互配合使用定距效果更好。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，时条料作定时、定量地送进。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0.8mm。导正钉使用5毫米的导正钉。因此，符合设计要求。4.4 模具的结构设计4.4.1 凸模、凹模结构设计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，凸模和凹模数量之多是可想而知的。要使之能够适应高速连续冲压，必须满足各种特定的技术条件，而决不能用设计一般凸模、凹模的方法进行设计。凸凹模的设计要遵循以下原则：1）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。2）凸凹模必须安装牢固，便于维修和更换。3）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。4）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。4.4.1.1 凸模结构设计在凸模安装结构中，在1，2，3，4工位上，考虑到凸模需要便于更换及力求结构的简单的原则，采用了直接插入式的固定安装结构如图4-6，是靠凸模与固定板的摩擦力固定，一般采用或。这两种安装结构只适合冲制薄料和卸料力很小的情况。本设计中的材料为不锈钢0.3mm，属于薄料在冲压过程中卸料力也很小。综上分析，使用该凸模安装结构可满足实际要求。图4-6 圆形凸模安装结构示意图在5、6、7、8工位中，凸模形状比较大，又是直通式异形凸模，本设计使用了在多工位级进模中常用的一种异形凸模安装结构。如图4-7。直通式非圆形凸模又称等截面凸模，生产中常用成型磨、坐标磨或线切割加工而成。在自动化多工位级进模中应用十分广泛。凸模与凸模固定板的配合一般选用H7/m6,H6/h6或H6/m5,H6/h5配合。图4-7 直通式异形凸模安装结构示意图4.4.1.2 凹模的结构设计多工位级进模的凹模设计是比较复杂的。要考虑各工位工作形孔的形状、精度、又要考虑各形孔的相对位置，确定各形孔的基准和相互间的坐标关系；又要考虑加工方便和使用寿命等因素，所以多工位级进模凹模机构的种类较多。凹模的分类：整体凹模、镶套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模分析各凹模的使用场合及优缺点：1） 整体凹模：对于多工位级进模，不论其凹模的形孔多少，复杂程度如何，凹模设计为一个整体的称为整体凹模。对于多工位级进模，整体凹模缺点较多。2） 镶套式凹模：在多工位级进模中，对于某些销的工作形孔为了加工方便，容易更换和刃模，是一种在整体凹模或其他形式凹模的局部形孔位置镶一个套装凹模（圆套、方套或异形套）。3） 拼合形孔凹模：该结构可满足凹模形孔加工精度高这一要求，对某些不易于加工的凹模形孔，常采用拼合形孔这种结构。4） 分段拼合凹模：在多工位级进模中，为了解决各工位形孔间的间距精度，经常采用分段拼合凹模的设计方法，就是将模具的凹模分成若干段，每段中的形孔数不一，然后将这几段凹模的结合面研合镶入凹模外套（或围框）内，构成一个整体凹模。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。在本设计中，分段镶拼式凹模形式如图所示，如图4-8图4-8 凹模镶块拼图4.4.2 卸料装置结构的设计卸料装置是起卸料作用，在多工位级进模工作前，弹压卸料装置把条料压住，防止条料在冲压过程产生位移和塑性变形；卸料装置必须对各凸模起导向和保护作用。对于不同的冲压工序卸料装置有不同的作用：在冲裁工序中，他起卸料与压料作用，在弯曲工序中，它不仅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中还要起到压边圈的作用。4.4.2.1 卸料装置设计的注意事项形孔拼块可以分为若干段，充分利用成型磨削来保证拼块最后的精度与光洁度。卸料装置设计的注意事项：在级进模中，弹压卸料板都要设计成反凸台形。冲压时，突出部分正好进入两导料板之间。凸台与导板之间应有适当的间隙。1）卸料板各工作形孔应当与凹模形孔同心。这种要求要从模具设计及工艺上加以保证。另外，卸料板的各形孔与对应凸模的配合间隙只有凸模与凹模冲裁间隙的1/31/4，这样才能起到对凸模的导向和保护作用。而且间隙越小，导向效果越好，模具的寿命也越高，然而制造的难度就越大。2）卸料板各工作形孔应有良好的粗糙度，应适应高速冲压导向和保护作用。卸料板各工作形孔的粗糙度应控制在Ra0.1-Ra0.4m。卸料板的粗糙度与冲压速度有关，速度越高，光洁度要求也越高。同时还需要注意润滑。3）多工位级进模的卸料板应具有耐磨性能。高速冲压的多工位级进模卸料板的工作部分往往是采用拼镶结构，采用高速刚或合金工具钢制造，淬火硬度HRC5658。对于冲压速度不高的卸料板可选用中碳钢以上或碳素工具刚材料制作，淬火硬度HRC4045。4）卸料板对凸模要有一定的导向高度，越是细小凸模其导向高度也越高，可利用导向套对细小凸模进行导向和保护。其导向套的高度可以高于卸料板。对于大的凸模，卸料板只起卸料和导向作用，为此可以降低接触高度，以减小摩擦。5）为了保持卸料力平衡，卸料螺钉孔应当布置在全部工作形孔的外围，使得卸料螺钉受力均匀。6）卸料螺钉的工作长度“L”在一副模具内应严格一致，否则安装以后卸料板不能平稳，形成不平衡卸料，容易损伤凸模。在本次多工位级进模设计中我用了如图所示的结构，其特点是便于控制L长度，可以通过磨削端面保证L一致性。另外每次凸模刃模，卸料螺钉长也可同时磨去同样高度。7）导正钉露出卸料板底面有效工作直壁的高度。导正钉有效工作直壁露出卸料板底面不能过长，一般为（0.50.8）t，否则当冲程回升时，条料会将导正钉“抱”住，影响连续作业。尤其是当采用带台式导料板，过长容易造成条料变形，影响冲压精度。8）卸料装置的辅助导向机构。辅助导向机构俗称小导柱和小导套。它们多数是在卸料板与固定板之间增设的导向机构。小导柱和小导套之间的配合间隙应当更小，一般为凸模与卸料板配合间隙的1/2。9）卸料螺钉沉孔深度要有足够的活动量。否则，当凸模经过多次刃磨后，卸料螺钉帽头在冲头到达最低位置时会高出上模座的上平面，从而损坏模具或者设备。4.4.2.2 卸料装置的分类及选用卸料装置可以分为固定卸料和弹压卸料两种。在多工位级进模中，多数采用弹压卸料装置，但有时采用固定卸料装置。固定式卸料的卸料板一般是通过导料板紧固在凹模上。固定卸料属于硬性卸料，卸料力大，稳固而可靠。但在多工位级进模中，只有料厚大于1.5毫米的冲件才采用。弹压是卸料的形式也是多样的，有将弹压卸料板通过卸料螺钉、弹簧（或橡皮）安装在模具上，或是在卸料板与固定板之间安装小导柱、导套（在多工位级进模具还采用滚珠小导柱、导套）进行导向。也有的在卸料板上装上导套连同模架导柱一起进行两级导向（即在对上模与卸料板一同进行导向）。多工位级进模中采用弹压卸料装置，很重要的一个环节是卸料要平稳，有足够大的卸料力，以保持顺利卸料。在多工位级进模中，卸料板极少采用整体机构。而采用拼镶结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合间隙、形孔光洁度、热处理等要求。它的拼镶原则基本上与凹模相同。拼镶式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需有足够的强度。在多工位级进模中，卸料板多采用拼镶结构。采用拼镶结构才能保证形孔精度、孔距精度、配合间隙、形孔光洁度、热处理等要求。拼镶原则基本上与凹模相同。拼镶式拼块用螺钉、销钉紧固在卸料板基体上，拼合好的卸料板又通过基体用卸料螺钉、弹簧及辅助的小导柱、小导套装配在模具的上模上。为此卸料板基体需有足够的强度。在此设计中采用拼镶式弹压卸料板。如图4-9图4-9 卸料板装配图该卸料装置是综合拼合凹模的弹压卸料板。他由一个刚性很强的卸料板基体和4段拼块组合而成。两端块用螺钉、销钉紧固在基体上，中间三块只要磨成型后装入并用螺钉紧固即可。这里主要实在基体上加工一个通槽，各拼块对此通槽按基准孔配合加工，所以基准性好。4.4.3 导料系统设计由于多工位级进模除纯冲裁件冲压属于平面加工以外，对于带有弯曲、成型、拉深的冲制件均属于立体加工。因此对于条料在分段切除余料加工过程中，条料不能受任何障碍。条料的送进，必须浮离下模平面，并给予严格控制，导料系统决不能影响侧冲与倒冲机构的工作。4.4.3.1 导料板导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在凹模形孔的两侧，并与模具中心线平行。一般导料板分平直式和带台式两种。平直式多用于低速，手工送料的级进模；带台式多用于高速、自动送料的级进模。在本次设计中已提到，属于自动送料的级进模，故采用带台式导料板。同时导料板需进行淬火处理，硬度为HRC55-58。4.4.3.2 条料浮顶器在多工位级进模中，导料板设计成带台结构是为了使条料在浮动送料中，浮顶器对条料的弹顶作用，仍能控制条料自始至终保持在导料板内运动。条料浮顶器与带台式导料板配合使用构成多工位级进模导料系统。在导正钉的对应位置设置套式浮顶器，目的是对导正钉进行保护作用。当导正钉进入浮离凹模的条料时，因条料送进有误差，在导正钉导正时，导正钉已进入套式浮顶器，对导正钉起到保护作用。如图4-10所示图4-10 导料板与浮顶器结构示意图4.4.4 倒冲机构倒冲是多工位级进模中独有的冲压机构。倒冲是指模具工作部分（一般指凸模或凹模等）的运动件由下向上完成冲压加工称为倒冲。实现导冲的机构称为倒冲机构。倒冲多由杠杆机构实现，也采用两段斜楔、斜滑块机构改变运动方向实现倒冲。4.4.4.1 倒冲结构的设计要求1）杠杆的强度必须足够，尤其对于支撑部位的强度更为重要。杠杆一般做成梭状较好，不仅增加了杠杆的强度，受力合理，而且缩小了杠杆摆动空间。2）要有有效的复位机构。冲压一结束，就立即复位。3）倒冲凸模必须有良好的导向机构。对于冲裁加工的凸模，导向装置更为重要。对于圆形凸模可以镶入导向套。对于方形和长方形凸模、工作部分应有必要的长度，其余部分可做成圆形配合面，并开出适当的定向键槽。对于复杂异形凸模一般可做成导向配合面进行导向。4）倒冲机构应便于维修、更换和安装。4.4.4.2 倒冲结构的适用场合1） 为了保持冲件毛刺方向的一致而需要进行倒冲2） 为保持条料浮动送进，使浮动提升量不要过高，对于个别过高的向上弯曲、翻边、拉深工序的凸模（均安装在下模上）因考虑采用倒冲。3） 为了保证冲制质量，便于模具结构设计，甚至为克服模具中局部薄弱环节等，可以按具体情况采取倒冲。4） 在特殊的情况下，多工位级进模中的顶出装置采用倒冲形式。在本设计中工位10采用倒冲机构出于对第一点和第二点的考虑，即保证冲制质量和毛刺方向的一致性，便于模具结构。在本设计中采用了如图4-11所示的杠杆式倒冲机构。图4-11 倒冲机构示意图图中，梭形杠杆安装在下模座内的空槽内，由刚性支架支撑。主动杆安装在上模，从动杆装入下模垫板内。为增加导向长度设置了导向套。冲切凸模的导向面是圆柱面，其上端是长方形弯曲凸模。凸模与杠杆用轴固定，持转动配合。导向保护套镶入凹模中对弯曲凸模进行导向。倒冲结构的复位是靠左侧弹簧的弹力来实现的。4.4.5自动监测与安全保护装置多工位级进模在高速冲床上工作，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安全检测装置。因为模具在工作过程中，只要有一次失误，如误进给、凸模折断、叠片、废料堵塞等，均能使模具损坏，甚至造成设备和人身事故。检测装置可以设置在模具内，也可以设置在模具外。当模具在出现非正常的情况时，设置的各种检测装置（传感器）能迅速的把信号反馈给压力机的制动机构，立即使压力机停止运动，起到安全保护作用。传感器的传感方式有接触式和非接触式两种。本设计中采用的是接触式的导正孔检测结构。当浮动检测销1由于送料失误，不能进入条料的导正孔时，便有条料推动检测销1向上移动，同时推动接触销2使微动开关闭合，因为微动开关是与压力机的电磁离合器是同步的，所以使电磁离合器脱开，压力机滑块停止运动。本设计中所采用的装置既可以是导正孔导正，也可以是制件本身导正。 1-浮动检测销 2-接触销 3-微动开关图4-12 安全监测装置示意图第六章 凸凹模刃口尺寸确定6.1 凸、凹模间隙值的确定凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以必须选择合理的间隙。设计中所用材料为不锈钢，根据经验来取，一般凸、凹模间隙取（0.050.07）t。所以，得Zmin=0.050.8=0.04mm，Zmax=0.070.8=0.056mm。6.2 凸、凹模刃口尺寸的确定确定凸、凹模刃口尺寸的原则：1） 考虑落掉和冲孔的区别，落料件的尺寸取决于凹模，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模，因此冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。2） 考虑刃口的磨损对冲件尺寸的影响；刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应接近或等于冲件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于冲件的最大极限尺寸。3）考虑冲件精度与模具精度间的关系，在选择模具制造公差时，既要保证冲件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。在本设计中，由于凸模除了标准的圆形凸模以外，均为直通式的异形凸模。尺寸非常的细小而且特别的多。故为了设计的简便起见，凸凹模的刃口尺寸计算部分忽略。设计中的刃口尺寸按照：凸模尺寸就是板料的各孔的尺寸来确定，凹模的刃口尺寸按照对应凸模的尺寸每边加上一个单边间隙（0.04-0.056mm）来确定。直通式异形凸模的加工工艺将在第七章中用现切割程序来说明。第八章 模具结构分析8.1相机胶卷压簧多工位级进模本次设计任务为相机胶卷压簧的多工位级进模设计。这个零件由于形状复杂，要求大批量生产而采用多工位级进模进行冲制。零件上具有上下相反两个方向的弯曲，并且各型孔的孔距要求比较高。零件是由0.8毫米厚的不锈钢板料剪裁成的条料进行冲制。根据产品的要求，考虑到冲压条件，并结合制造能力，确定了排样方案，见图4-3。图8-1是模具装配图略图。 图8-1模具装配略图 从模具装配图中可以看出模具有以下几个特点：1） 以自动送料机构为粗定距，增设了导正钉孔的冲制。为了防止条在弯曲过程中发生变形和左右倾斜，影响冲制精度。所以在每一个带有弯曲工艺的工位都设有倒正钉导正。2） 由于条在第5工位切除余料以后，导料板就起不到导向作用，为此到第5工位以后便终断，在此之后由导正钉进行条料导正定位，对条料进行导正。3） 凹模是分段拼合结构，共分四段，每段直接用螺钉、销钉紧固在下模座上。各自可以单独拆卸维修、更换，增加了模具使用的总寿命。第一段凹模包括了1、2、3、4四个冲裁工位。第二段凹模包括了5、6两个冲裁工位。第三段是第7、8两个工位。第四段凹模是第9，10工位，分别对工件进行第一次向下压弯和第二次向上倒向弯曲，以及最后一个工位对工件的载体切断进行落料。4） 在第10工位，采用了倒冲机构。保证了弯曲的精确度，及避免了需提升过高才能正常自动送料的因素。同时保证了毛刺方向的一致性。5） 由于条料较宽，在模具内共运载12个工位。为了减少条料在凹模的摩擦，采用了浮动送料。由于零件弯曲部分不影响条料送进，所以提升高度也就不大。条料自始至终以浮动送进。全部浮顶起的提升高度为2毫米。本模具条料浮顶器采用了在导正钉处使用套式浮顶器的形式进行，能够很好的完成定位及条料正常送进的目的。