多工位级进模具设计毕业设计

摘 要 本文主要分析了汽车内饰件的成形工艺，介绍了弯曲，冲孔，落料级进模的排样设计和模具结构设计。经工艺分析，工艺计算，确定了该设计工艺流程及冲模结构形式。模具可实现自动送料，卸料，出料，工艺性能好，冲件质量高。模具用UG，CATIA，CAD绘制出装配图和零件图。设计过程中首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，确定合适的工艺方案，完成料带的排样设计；接着对冲裁力，拉深力和弯曲力进行计算，确定零件生产过程中的总冲压力，完成压力机的选择；最后对模具各零部件进行详细设计，完成模具的装配和检验。 关键词:内饰件；弯曲；冲裁；级进模AbstractThis article has mainly analyzed the car interior parts forming process,and introduces the bending ,punching,progressive die and mould structure design pat.After analysis of the technical and the process calculation , determined the design prosess and die srtucture .Mould can realize automatic feeding and unloading,discharging working performance is good ,stemping have high quality. Use UG,CATIA,CAD drawing out the assembly parts.In the proceduce of design, at first we analysis the parts, then determine the appropriate technology solutions to complete the layout design of the strip by analyzing and comparing the every process; then the blanking force, drawing force and bending forces are calculated to determine the total impulse pressure in the parts production process, then complete the press of choice; after that complet the parts of the detailed of the mold and assembly and testing of the mold. Key words: bending；punching；progressive die .目录摘要.11 绪论 1.1 多工位级进模简介.6 1.2 冲压模具分类.7 1.3 冲压模具在国民经济中的地位.82 零件分析及工艺方案确定 2.1 确定零件的基本冲压工序.11 2.2 工艺方案的确定.13 2.3 零件的排样设计.13 2.4 排样方法.14 2.5 排样方案与分析.163 成型设备的选择 3.1 冲裁力的计算.19 3.2 拉深力及弯曲力的计算.20 3.3 卸料力及推件力的计算.21 3.4 总冲压力的计算.22 3.5 冲压设备的选定.224 模具结构的详细设计分析 4.1 凸凹模结构设计 4.1.1 凸凹模的尺寸标准.25 4.1.2 冲裁工位凸凹模设计.26 4.1.3 成型工位凸凹模设计.28 4.1.4 弯曲工位凸凹模设计.30 4.2 定距及导料结构设计 4.2.1 定距结构设计.31 4.2.2 导料结构设计.31 4.3 卸料结构设计.32 4.4 限位装置设计 4.4.1 墩死块.33 4.4.2 平衡块.33 4.4.3 存放限制器.34 4.4.4 限位挂钩.34 4.5 安全监测保护装置的设计.35 4.6 辅助零部件设计.355 模具装配.37 总结.39 致谢.40 参考文献.41附录 装配图选录附录 零件图选录1 绪论1.1 多工位级进模简介 多工位精密级进模是具有精密、高效、长寿命的的特点。它适用于冲压小尺寸、薄料、形状复杂和大批量生产的冲压零件。多工位精密级进模的工位数可高达几十个，其模具能自动送料、自动检测出送料误差等。多工位精密级进模常用于高速冲压，因此，生产率得到极大地提高，解决了手工送料的误差，减少了冲压设备和工人，提高了产品精度。 相对于普通模具来说，多工位精密级进模结构更为复杂，制造技术和制造要求更高，模具的成本相对也高，同时对冲压设备、原材料(卷料)也有相应的要求，对模具设计的合理性也提出了较高的要求。因此，在模具设计前必须对制件进行全面分析，然后结合模具结构特点和冲压件的成形工艺性来确定该制件的冲压成形工艺过程。 多工位精密级进模要求高精度、长寿命，其模具的主要工作零件常采用高强度高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料制造。加工方法常采用慢走丝线电极电加工和成型磨削。多工位精密级进模，必须有自动送料装置，才能实现自动冲压，并要求送料精度高，送料进距易于调整。生产中常采用的送料装置有钩式、夹持式送料装置和辊式送料装置。送料误差以及能否及时地从凸模上排除工件，往往是造成级进模损坏的主要原因。因此对造价昂贵的精密级进模，还必须带有高精度的误差检测装置。 在多工位精密级进模中，由于凸模通常很精细，必须加以精确导向和保护，因而要求卸料板能对凸模提供导向和保护功能。卸料板上相应的孔必须采用高精度加工，其尺寸及相互位置必须准确无误。在冲压过程中的运动必须高度平稳，因此对卸料板要有导向保护措施。综上所述，多工位精密级进模有如下特点：（1）在一副模具中，可以完成包括冲裁、弯曲、拉深和成形等多种多道冲压工序。从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。 （2）由于在级进模中工序可以分散，不必集中在一个工位上，故不存在复合模上的“最小壁厚”问题，可根据生产中实际需要留出空工位，从而保证模具强度，延长模具寿命。（3）多工位精密级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件等自动化装置，操作安全，具有较高的劳动生产效率。（4）级进模结构复杂，模具制造精度要求很高，给模具制造、调试及维修带来一定难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速方便、可靠，如图1-1所示。 图1-1 级进模示意图1.2 冲压模具分类 冲压模具的形式很多，冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。 1.2.1 根据工艺性质分类（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2）弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线(弯曲线)产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 1.2.2 根据工序组合程度分类（1）单工序模 在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2）复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模(也称连续模) 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 1.2.3 依产品的加工方法分类（1）冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。（2）弯曲模具：是将平整的毛坯弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多少，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。（3）抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。（4）成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。（5）压缩模具 是利用强大的压力，使金属毛坯流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。1.3 模具工业在国民经济中的地位利用模具成型零件，是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，从而取得很高的经济效益。因此，模具在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。例如：70以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，80以上的塑料制品，70以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具来生产。 由此可见，利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段，它对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”；美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估其力量的工业”；日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。我国将模具工业视为整个制造业的“加速器”。 从另一方面来看，机床、刀具工业素有“工业之母”之称，在各个工业发达国家中都占有非常重要的地位。由于模具工业的重要性，模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用，使得模具行业的产值已经大大超过机床、刀具工业的产值。这一情况充分说明了在国民经济蓬勃发展的过程中，在各个工业发达国家对世界市场进行激烈争夺的过程中，愈来愈多的国家采用模具来进行生产，模具工业明显地成为技术、经济和国力发展的关键。从我国的情况来看，不少工业产品质量上不去，新产品开发不出来，老产品更新速度慢，能源消耗指标高，材料消耗量大，这都与我国模具生产技术落后，没有一个强大的、先进的模具工业密切相关。因此，要使国民经济各个部门获得高速发展，尽快缩短和发达国家之间的差距，加速实现社会主义现代化步伐，惟一的出路就是必须尽快将模具工业搞上去，使模具生产形成一个独立的工业部门，从而充分发挥模具在国民经济中的关键作用。2模具的工艺分析及方案的确定2.1 确定基本冲压工序本次冲压模具设计的冲压件材料为DC05，材料厚度为1.2mm，模具制造精度为IT10，生产批量：100万件/年。DC05钢板是热轧高张力防锈钢板，塑性好，冲压性能也好，特深冲用DC05 C 0.008 Mn 0.3，P 0.020 ，S 0.02 ，Alt 0.015，屈服强度:120180MPa，抗拉强度不低于270MPa ，断后伸长率不低于38，大多用来制造一般有拉延结构的钣金件制品。该冲压件（如图2-1，2-2所示）采用1.2mm的DC05钢冲压而成，可保证足够的刚度与强度。 图2-1 冲压零件图2D 图2-2 冲压零件图3D此零件通过修边，冲孔，弯曲，成型等工艺完成，如图2-3所示 图2-3 产品工艺图经分析该零件按照1.修边，2.向下弯曲，3.成形，4.冲孔，5.切断的顺序加工，由于2处在向下弯曲的过程中弯曲角度较大且弯曲半径较小，快速的弯曲过程易导致零件拐角处变形不均匀甚至被拉破，不易获得最终要求的零件尺寸，所以2处的向下弯曲应设计为多次弯曲。4处的冲孔应放在成形和弯曲工序之后，因为如果过早冲孔，后续的加工会导致孔被拉变形而无法保证孔的尺寸.2.2工序的确定经分析后有如下两套工序法案可供选用：方案1以单工序进行制造。设计并制造五套单工序模具进行：修边向下弯曲1成形1成形2向上弯曲冲孔切边来完成零件生产。方案2 设计并制造一副多工位级进模，完成对零件的批量生产。方案1的优点是模具设计简单，但考虑到为大批量生产，如果设计为单工序模，这势必使生产效率极为低下，而且定位不准会引起较大的误差，同时劳动强度也增加了，所以排除这种方案。方案2生产效率高，操作安全，模具寿命长自动化程度高，冲出的制品质量高定位精准，冲压成本低，但设计制造难度大。综合上述两种种方案，方案二较方案一精度高，生产效率高，且设计级进模模也具有挑战性，故选择方案二。2.3 排样设计 在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率，可用下式计算：F/F0100F/AB100% (2.3.1)式中材料利用率；F工件的实际面积；F0所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A送料进距 (相邻两个制件对应点的距离)；B条料宽度。从上式可看出 ，若能减少废料面积，则材料利用率高。废料可分为工艺废料与结构废料两种(图2-4）。搭边和余料属工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料由工件的形状特点决定，一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料利用率。 图2-4 废料分类 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则：(1) 提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。(2) 排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。(3) 模具结构简单、寿命高。(4) 保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。2.4 排样方法根据材料经济利用程度，排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多种形式。 图2-5 排样(1) 有废料排样法：如图2-5a所示，沿制件的全部外形轮廓冲裁，在制件之间及制件与条料侧 边之间 ，都有工艺余料 (称搭边)存在。因留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。(2) 少废料排样法：如图2-5b所示。沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间(或制件与条料侧 边之间 )留有搭边，材料利用率有所提高。(3) 无废料排样法：无废料排样法就是无工艺搭边的排样，制件直接由切断条料获得。图 2-5c是步距为两倍制件宽度的一模两件的无废料排样。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力 (单边切断时)，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。为此排样时必须统筹兼顾、全面考虑。表 2-1为排样形式分类示例。表 2-1排形式分类示例排样形式有废料排样少、无废料排样应用范围直排方形、矩形零件斜排椭圆形、L形、T形、S形零件直对排梯形、三角形、半圆形、T形、形零件混合排材料与厚度相同的两种以上的零件多行排批量较大、尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形零件整裁搭边细长零件分次裁搭边 2.5 排样的具体方案设计分析 （1） 绘制零件展开图，如图2-6所示 图2-6 零件展开图（2） 条料排样图方案比较 绘制过程： 首先参考已绘制的零件图，考虑零件的用途和生产效率；决定采用一模两件成产（即零件双排样式）。 按估计的工位数，以说法基准线为准划一排零件的展开形状图，由于零件展开后的最大高度H=70.6mm，并且料带的中央需设计导正销孔，考虑到卷料的宽度和机床的漏料结构后，将中央搭边值定为24.8mm，同时采用无侧搭边的料带设计，初定步进距110mm，料条宽度B=270.6+24.8=166mm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。初始排样图如图2-7所示 图2-7 初始排样图修改后排样图如图2-8所示 图2-8 修改排样图经分析，修改前，两零件完全对称，但是材料利用率低，不符合模具制造经济型原则，修改后的排样明显改善这一问题，具有较强的实用性及可操作性。故选择修改后的排样作为最终排样，如图2-9所示。 图2-9 料带3D图（3） 材料利用率考虑到本次设计的模具为自动送料机送料，不予考虑料头、料尾和边余料。由UG-NX软件计算得最终零件展开图的实际面积为4531.8364mm2，由于本设计是采用一模两件的排样方式，所以 A=24531.8634=9063.6728mm2。由公式2.3.1可计算得材料的利用率 F/F0100F/AB100%=49.63%。3 成型设备的选择3.1冲裁力的计算 通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，冲裁力的计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶出力的计算。计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的总的冲压力。 冲裁力计算公式：F=EpRmL【7】 式中，F冲裁力（单位：N）； Ep材料厚度（单位：mm）； Rm材料抗剪强度（单位：MPa）； L冲裁周边长度（单位：mm）。 （1） 冲导正销孔冲裁力（第1工位） 冲裁周边长度： L1=52x3=156mm； 冲裁力： F1=EP Rm L1=1.2330156=61776N；具体冲裁如图3-1所示 图3-1 冲导正销位置示意图（2） 修边凸模冲裁力（第2、3、4，7工位） 冲裁总周长：L2=613x2+528x2+228x2+185x2+166x2=3018mm； 冲裁力：F2=EP Rm L2=1.2x330x2018=1230768N；具体修边图如图3-2所示 图3-2 修边位置示意图（3） 冲孔凸模冲裁力（第9工位） 冲裁总周长：L3=105x2=210mm; 冲裁力：F3=EP Rm L3=1.2x330x210=83160N；冲孔图如图3-3所示 图3-3 冲孔位置示意图 （4） 切断分离冲裁力（第11工位） 冲裁总周长：L4=2113x2+277=4503mm； 冲裁力：F4=Ep Rm L4=1.2x330x4503=1783188N；切断图如图3-4所示 图3-4 切断分离位置示意图3.2拉深力和弯曲力的计算 拉深力和弯曲力计算公式：F=KLEp（简化公式）【8】式中，K拉深或弯曲系数；（该处取0.6） L弯曲或拉深件横断面周长；（单位：mm） Ep材料厚度；（单位mm） 材料抗拉强度。（该处取=0.8Rm=264MPa;）（5） 成型力（第5工步） F5=KL5Ep=0.6x355x2x1.2x264=134956N,成型图如图3-5所示图3-5 成型示意图（6） 向下弯曲（第6工步） F6=KL6Ep=0.6x277x2x1.2x264=105304N，弯曲图如图3-6所示图3-6 下翻边示意图（7） 向上弯曲（第8工步） F8=KL8Ep=0.6x170x2x1.2x264=64627N，上翻边如图3-7所示图3-7 上翻边示意图 （8） 成型（第10）工步F10=KL10Ep=0.6x100x2x1.2x264=38016N，成型图如图3-8所示图3-8 成型示意图3.3 卸料力和推件力的计算 板料经冲裁后，由于弹性变形恢复的作用，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称为卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力。 卸料力的计算公式：F=KXF； 推件力的计算公式：F=nKTF; 式中，F计算的冲裁力；（单位：N） KX脱卸系数，取0.05； KT推出系数，取0.055；（见表3-1）n凹模内含工件或废料的个数，本设计n取2。表3-1 料厚系数 由此可计算卸料力为： F卸=KX*F =0.05x(61776+1230768+83160+1783188+134956+105304+64627+38016) =175089NF推=nKTF =2x0.06x(61776+1230768+83160+1783188+134956+105304+64627+38016) =420215N3.4 总冲压力的计算 总冲压力：总冲压力为上述压力之和。 F总=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F8+F10+F推+F卸=221442+420215+175089=4097099N4097KN3.5 冲压设备的确定 对冲压加工，要求加工压力不大于冲压设备公称压力的1/3，故选用的设备公称压力W3/2的总冲压力615T。 对机械压力机与液压机进行比较： 液压机在工作行程终点时，可以对材料进行保压，对材料的塑性变形、减小回弹有利，适用工艺有拉伸、弯曲、型材弯曲、冷挤、整形校平。而压力机可分曲轴传动压力机、偏心压力机、摩擦压力机三种。其中曲轴压力机可获较大行程，承受负荷较均匀，应用较广；偏心压力机具有行程可调整的特点，有利提高生产率，适用冲裁、弯曲和浅拉伸工序；摩擦压力机在工作超负荷时，会打滑不致损坏机件，适用中小尺寸工件的校正、压印和成形工序。从模具方面看，液压机适合用于生产大型，复杂，精密的汽车薄板零件，特别是有“拉伸”功能的零件。适合汽车等的大型覆盖件，车门件等。它的特点相对机械压力机的确致密性，产品结构尺寸的稳定性上更好。维护比机械压力机方便，因为液压件的标准化，理论的成熟化很高。所以考虑到本次设计产品的工艺性和精度要求，决定选用四柱式液压机。 最后结合模具外形尺寸及闭合高度的要求，经校核后选用YX32-630型液压机，其主要技术参数见表3-2。表3-2 YX32-630技术参数 4 模具结构详细设计 4.1凸凹模结构设计 4.1.1凸凹模尺寸标准 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。 设计中所用材料为热轧高张力防锈钢板，根据经验来取，一般凸、凹模间隙取（0.050.1）t。所以，得Zmin=0.051.8=0.09mm，Zmax=0.11.8=0.018mm。 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来确定（如图4-1所示）。 图4-1 凸凹模配合图4.1.2冲裁工位凸凹模设计 在多工位级进模中有许多冲小孔凸模（如图4-2所示）、修边凸模（如图4-3，4-4所示）等。这些凸模应根据具体的冲裁要求，根据冲裁材料的厚度，冲压的速度，冲裁间隙和凸模的加工方法等因素来考虑凸模的结构及其凸模的固定方法。 图4-2 冲孔凸模图4-3 修边凸模图4-4 修边凸模对于冲小孔凸模，通常采用加大固定部分直径，缩小刃口部分长度的措施来保证小凸模的强度和刚度。当工作部分和固定部分的直径差太大时，可设计多台阶结构。各台阶过渡部分必须用圆弧光滑连接，不允许有刀痕。卸料板还应考虑能起到对凸模的导向保护作用，以消除侧压力对凸模的作用而影响其强度。 而对于尺寸较大的窄长槽凸模和异形凸模，由于它们的强度容易得到保证，所以往往不设置台阶结构，采用直通式凸模，用凸模固定座将其固定在上模上。上述类型的凸模分为两种形式：整体式凸模和镶拼式凸模。整体式凸模将固定座和凸模刃口设为一体，其优点是加工方便，受力后稳定性强，安装也较镶拼式凸模方便，缺点是后期修模时需将固定座一起换掉，材料浪费较多。而镶拼式凸模是将凸模镶拼在固定座中，用垫块和螺钉加以固定，由于其稳定性和生产效率均不及整体式凸模，因此在本次设计中全部采用整体式凸模。 在冲裁工位中，在凸模设计完成后，根据冲裁间隙值，很容易设计出与其相匹配的凹模（如图4-5所示），在此不再赘述。 图4-5 冲裁凹模4.1.3 成型工位凸凹模设计 本次设计中的成型工位是决定产品外形的重要环节，其凸模设计是根据零件的数字模型反推至第十工位，用它的3D料带模型来切割毛坯以获得特定外形的凸模（如图4-6，4-7所示）。图4-6 成型凸模图4-7 成型凹模 本次设计凸凹模的材料分别为LKM2711，Cr12MoV，Cr12MoV的技术参数如表4-1：表4-1 Cr12MoV的化学成分C%Si%Mn%Cr%Mo%V%(P,S)%1.45-1.70=0.40=0.4011.0-12.50.40-0.600.15-0.300.03特点：晶粒较细，具有良好的淬透性，淬火回火后的硬度强度韧性较高，淬火变形小。 主要用途：多用于制造截面较大，形状复杂，工作负荷较重的各种模具和工具，如汽车覆盖件模具，冲孔凹模，切边模，压印模，标准工具和量具等。 热处理工艺： 淬火：第一次预热300-500摄氏度，第二次预热840-860摄氏度；淬火温度1020-1040摄氏度，冷却介质为油，介质温度20-60摄氏度，冷却至油温，随后空冷，HRC=60-63 回火：经过以上淬火工艺，回火加热温度400-425摄氏度，HRC57-59. LKM2711的技术参数如下：LKM2711主要特性：油淬及气淬塑料模具钢,拥有良好淬透性质，良好的韧性，抗热性能良好,适应用为冷作工具用途，适于表面处理(如镀铬)，良好的抛光 性能。热处理工艺：淬火后空冷，经回火加热至600摄氏度，HRC58-60，可用作凸模。主要用途：压铸模具、支撑工具、模架 需高硬度大型模具化学成分如表4-2：表4-2 LKM2711化学成分%C%Si%Mn%(P S)%Cr%Mo%(Ni V0)0.50-0.600.15-0.350.50-0.800.0250.0250.60-0.800.25-0.354.1.4 弯曲工位凸凹模设计 多工位级进弯曲工位的设计要点 （1）冲压弯曲方向 在多工位级进模中，如果工件要求向不同方向弯曲，则会给级进加工造成困难。弯曲方向是向上，还是向下，模具结构设计是不同的。如果向上弯曲，则要求在下模中设计活动成形压料块来改变弯曲方向（如图4-8所示）；若向下弯曲，虽不存在弯曲方向的转换，但要考虑弯曲后送料顺畅，此时应考虑抬料板的结构和行程（如图4-9所示）。 图4-8 向上弯曲图4-9 向下弯曲4.2定距和导料结构设计 4.2.1定距结构设计 本模具工位数较多，冲压精度要求较高，由于是一模两件的设计，所以设置了三个导正方向，每个方向设置3个导正销，这样可以提高送料精度。导正销采用是标准件，用导正销固定座将其固定在压料板上（如图4-10所示）。 条料的定位精度直接影响到工件的加工精度,特别是对工位数比较多的排样,应特别注意条料的定位精度。在第一工位冲导正工艺孔，紧接着在接下来工位设置导正销导正，以导正销矫正自动送料的步距误差。 图4-10 导正销4.2.2导料结构设计 导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在抬料板的两侧，并与模具中心线平行，主要作用是在板料送进过程中为其左右导向，同时也可保证板料的上下浮动距离不至于过大而脱离抬料板。在导料板的前端，有一开口的翘起，目的是方便送料（如图4-11，4-12所示）。 图4-11 导料板图4-12 导料板4.3卸料机构设计 卸料装置是起卸料作用，在多工位级进模工作前，卸料板把条料压住，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（如图4-13所示）。 图4-13 压料板与凸凹模的位置关系除上述卸料板的整体卸料外，在本次设计中还有另外一种卸料方式。冲孔后的废料若随着凸模回程贴在凸模端面上带出模具，并掉在凹模表面，不及时清除将会使模具损坏，设计时应考虑采取一些措施，防止废料随凸模上窜。因此对2.0mm以上的凸模需在凸模上设置弹性顶料销，利用弹性顶料销使废料脱离凸模端面（如图4-14所示）。 图4-14 顶料销 4.4限位装置设计 4.4.1墩死块 墩死块的作用是在上下模座合模过程中，在机床到达下死点的位置时，保证模具的闭合高度在安全范围内。同时也可起到检测模具闭合高度的作用，如图4-15所示。 图4-15 墩死块 4.4.2 平衡块 其功能类似于墩死块，只是它主要安装在压料板上，用来平衡卸料板和抬料板，限制它们的接触间隙，保证它们接触后在一个料厚的间隙下继续工作，如图4-16所示。图4-16 平衡块 4.4.3 模具存放限制器 模具在存放或运输的过程中，为防止上模下行量过多，对凸、凹模工作面造成挤压而破坏凸、凹模工作表面，需使用存限制器来保证上下模的间隙，从而起到保护模具内部零件的作用，由于其工作时承受了整个上模的重量，所以应将其安装在加强筋上方(如图4-17所示)。当模具在工作状态时，将存放限制器倒下，模具正常工作；当模具不需要工作时，将存放限制器推上，起存放模具作用。 图4-17 存放限制器4.4.4 限位挂钩 在模具开模的过程中，需设置限位挂钩。其作用主要是为了限制压料板与上底板的相对移动距离，即压料板的行程,如图4-18所示。 图4-18 限位挂钩4.5安全监测保护装置的设计 多工位级进模，一般都是自动送料，冲速很高，在冲压过程中难免发生如材料误送、送进不到位、叠片、材料起拱、材料的厚度或宽度有误差，制件未顶出或下落等故障，从而导致模具不能正常工作，甚至造成模具或压力机损坏。 设置安全保护装置就是为了代替操作人员监视冲压过程（包括原材料监视、进给监视、出件监视），有了故障及时发出信号，停止压力机运转，以保证模具或压力机不受损伤。 本设计中，安全监测保护装置设计如图4-19所示。 图4-19 检测器4.6 辅助零部件设计 4.6.1 键 键的作用主要有两点，第一就是比较精确的定位，第二就是传递侧向力。 键的精确定位作用就注定了键的自身的精度要求比较高，也就是键的两侧精度较高。在键的中间，都会设置一个螺钉孔。在装模、试模是时候，可以很容易的取出，方便操作。像一般比较大的镶块，定位要求又非常高的时候，仅靠两个销钉是无法完成定位，这个时候就必须全部依靠键的定位。键定位一般采用“L”型定位。即镶块的4个面全部磨光，将镶块的两个面分别靠在底板上，在镶块的另外两个面根据长度布置键。这种方式定位，精确度比较高，定位比较简单。对后续的修模非常有利。具体键和键的定位如图4-20所示。 图4-20 键4.6.4 字模 在零件的生产过程中，需将其编号、生产日期等信息标记在零件上面，在模具设计时，应设计类似成型凸凹模功能的字模，将产品信息通过字模压印在零件上。如图4-21所示。图4-21 字模 5 模具装配 任何机械产品都是由若干零件和部件组成的，根据规定的技术要求将零件结合成组件和部件，并进一步将零件、组件和部件结合成产品的过程称为装配。将零件与零件组合过程称为组装，其产品称为组件；将零件与组件的结合过程称为部装，其产品称为部件；而将零件、组件和部件的结合过程称为总装，其成品称为产品。模具装配是根据模具的结构特点、各零件间的相互关系和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图样技术要求的模具零件连接固定为组件、部件，直至装配成满足使用要求的模具。模具装配可分为组件装配、部件装配和总装配等。模具各零部件的设计完成后，要进行装配，以进行干涉、安全性、可行性等相关检查与模具校对。在对整套模具进行装配检验后，其各项参数均符合设计要求。 在本次设计的过程中，所有的3D图纸均用UG（7.5）及CATIA（V5R19）绘制，2D图纸由AutoCad（2010）完成，其3D总装图及四大部件装配图分别如图5-1、5-2、5-3、5-4、5-5所示。其2D装配图祥见附录I，2D零件图纸祥见附录II。 图5-1 模具总装图图5-2 上模装配图图5-3 压料板图5-4 下模装配图图5-5 抬料板总 结 通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来模具的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。 毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。 毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 致谢 在此要感谢我的指导老师左老师和傅老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助，同时也对武汉斯摩摩汽车模具公司表示感谢，不仅给我一个良好的实习环境，在毕业设计阶段，技术部及车间的工人师傅们都给予了很多帮助，在此一并感谢。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献 1周良德、朱泗方.现代工程图学.湖南科学技术出版社2000 2王卫卫.材料成型设备.机械工程出版社20083薛啓翔.冲压模具设计和加工计算速查手册.化学工业出版社2005.7 4王俊彪.多工位级进模设计.西北工业大学出版社2005 5肖景容.冲压工艺学.机械工业出版社 6徐学林.互换性与测量技术基础.湖南大学出版社 7赫海滨.冲压模具简明设计手册.化学工业出版社 8王孝培.冲压设计资料.机械工业出版社 9王晓江.模具设计与制造专业英语.机械工业出版社2008 10余汉清、陈金德.金属塑性成形原理.机械工业出版社2007 11翁其金、徐新成.冲压工艺及冲模设计.机械工业出版社2004.7 12陈炎嗣.多工位级进模设计与制造.机械工业出版社2006.9 13周大隽.冲模结构设计要领与范例.机械工业出版社2005.11 14陈锡栋、周小玉.实用模具设计手册.机械工业出版社2001.7 15付宏生.冷冲压成形工艺与模具设计制造.化学工业出版社2005.3 16黄健求.模具制造.机械工业出版社2001.3 17柳燕君、杨善义.模具制造技术.机械工业出版社2002.7 18王树勋、吴裕农.典型模具机构图册.华南理工大学出版社2005.4 19冯炳尧、韩泰荣、蒋文森.模具设计与制造简明手册.上海科