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带料切口连续拉深级进模具设计由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD图纸等，联系153893706摘 要：带料连续拉深分无工艺切口拉深和有工艺切口拉深，有工艺切口连续拉深就是在首次拉深前，带料上个工序之间切开一个工艺切口，这样当首次和以后各次拉深时，两次工序间的相互影响、相互约束较小，但相对的，耗费的材料较多。以薄壁宽凸缘筒形件生产为例，设计一例连续模，首先对零件进行工艺分析，有拉深，冲孔，翻边，落料工序，每个工位之间都有尺寸关系，因为是大产量的小型筒形拉深件，一般采用带料连续拉深。采用普通的单工序模或复合模冲制生产的话，需多副模具、多台冲床、多个操作人员才能完成全部工序的冲压制造而且产品质量和生产效率都低。故选多工位级进模具的生产工艺方案，可以提高材料的利用率和模具的使用水平，节省设备。其次经过计算分析确定工艺方案完成该模具的排样设计，凸、凹模工作部分的设计计算，还有模具结构和工艺零件设计。关键词：工艺性分析，工艺计算，排样，级进模，工艺切口。Design of Continuous Drawing Progressive Die for Material with IncisionAuthor:Tutor:(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：Strip continuous deep drawing process of drawing and process without incision incision drawing, process notch continuous drawing is in the first drawing, a strip of material processes a process between incision incision, such that when the first and later the drawing, the two processes of mutual influence, mutual constraint is smaller, but the relative, spend more material.According to the thin wall Wide-flange cylindrical parts production as an example, a design of progressive die, the first parts of the process analysis, there is deep drawing, punching, flanging, blanking process, each station has the size relations, because it is high yield small cylindrical deep drawing parts, generally use the strip continuous deep drawing. Using the ordinary single-operation die or compound die punching production, need to die, punch, a plurality of operating personnel can complete all processes of stamping manufacturing and product quality and the production efficiency is low. The multi-position progressive die for the production process, can improve the utilization ratio of materials and mold level of use, saving equipment. Secondly, through calculation and analysis to determine the process plan to complete the mold layout design, convex, concave die part of the design calculation, and the die structure and process design.Key words：Process analysis, Process calculation, Nesting progressive, Die Process incision.1 前言21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。1.1 冷冲压术的发展趋势 美国、德国、日本的汽车工业如此发达，得益于其冷冲压技术及装备的领先地位。当前的世界冷冲压技术及装备向以下几个方面发展： 1.1.1 冷冲压设备自动化 根据不同种类的加工环境和条件，国外逐步发展了两大类汽车车身自动化冲压生产线。（1）单机联线自动化：配置为5-6台压力机，配备拆垛、上下料机械手，穿梭翻转装备和码垛装置，全线总长约60米，安全性高，冲压质量好。由于工件传送距离长，工件的上下料换向和双动拉深必须用工件翻转装备。这种单机联线自动化冲压技术的生产节拍最高为6-9次/分，设备维修工件量大。（2）大型多工位压力机：八十年代中期，国外冲压技术发展到大型三坐标多工位压力机自动化连续冲压，由拆垛机，大型压力机，三坐标工件传送系统和码垛工位组成，生产节拍可达16-25次/分。其主要特点是：生产效率高，是手工送料流水线的4-5倍，是单机联线自动生产线的2-3倍；全自动化、智能化，整个多工位压力机系统只需2-3人进行监控，当模具更换时，只需输入要换模具的编号，其余工作自动完成，整个换模时间只需5分钟，换模的同时对多工位压力机运行特征作智能化调整；特别是配有电子三坐标送料多工位的压力机，可以根据模具随意调节运动路径和时间，不仅能冲压大型覆盖件，而且能冲压小型零件。当冲压小型零件时，送料距减短，节拍提高，通过合理的模具布置，可一次冲压2-3零件，具有充分的自由度，柔性极强。电子多工位送料压力机的优点是生产率高，工件处理最优化，工件转换迅速，维修量低，诊断性能好，成本低，与现有压力机的适应性强，售后服务远程通讯好。美国的多工位压力机基本都采用了电子伺服三坐标送料1。1.1.2 提高模具的加工效率高速化复合化相结合，提高加工效率 ，提高生产率是永恒的追求目标，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，各锻压厂家均致力于锻压机械的高速化研究，在数控回转头压力机上，主要采用伺服控制的液压主驱动系统来提高压机的行程次数。在追求高速化加工的同时，还必须尽可能缩短生产辅助时间，以取得良好的技术经济效益。在数控压机上配备伺服电机驱动的三坐标上下料装置，可使冲压中心实现高效板材加工2。1.1.3 注重开发大型，精密，复杂模具将几种工艺或几个工序复合在一台机床上完成，是当前各类机床大幅压缩生产辅助时间，提高生产率的重要技术途径，在锻压机械上也得到了成功应用，效果十分显著。如：德国、美国、日本已相继开发出激光一步冲复合机，将模具冲切与激光切割有机地结合起来，工件一次上料即可完成冲孔、冲切、翻边、浅拉深、切割等多道工序，最大限度地节省了辅助时间，特别适合孔型多而复杂的面板类工件的加工及多品种小批量板料加工。1.2 模具技术发展的几个特点 模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为：充分运用IT技术发展 模具设计、制造用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三分之二的时间，成为汽车换型的主要制约因素。目前世界上汽车的改型换代一般约需48个月，而美国仅需30个月，主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽车覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体，实现异地设计和异地制造。虚拟制造等IT技术的应用，将推动模具工业的发展。缩短金属成型模具的试模时间主要发展液压高速试验压力机和拉深机械压力机，特别是在生产型机械压力机上的模具试验时间可减少80%，具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉深压力机，它配备数控液压拉深垫，具有参数设置和状态记忆功能。 车身制造中的级进冲模发展迅速 在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术。近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉深件，加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是，级进组合冲模技术的应用受拉深深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制主要用于拉深深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。2 工艺性分析图1 空心铆钉制件Fig1 Hollowrivetparts2.1 冲裁件的结构工艺性此制件的形状较简单，且对称，有圆角过渡，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损。冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12IT14的经济级普通冲压。 08F钢板属于碳素结构钢，具有很好的可冲裁性， 工件结构形状简单，冲裁件内，外形均无尖锐清角，对模具寿命不影响3。2.2 制件冲压工艺方案的确定冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：（1）根据生产批量来确定 对于年产量需求100万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 产品的尺寸比较大，考虑到连续模送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁。复合冲裁又可以加工形状复杂、宽度比较大的异形冲压件。（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定, 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。（5）根据操作是否方便与安全来确定 复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。根据冲压类型的选择：t=0.50.05d=0.0510.4=0.52d凸 251.2d=1.210.4=12.48h=23.9d=10.4冲裁工序分落料拉深，多次拉深，冲孔，翻孔，切边等，具体几次拉深需要通过计算拉深系数，本设计中制件尺寸比较小，采用连续拉深再冲孔切边，所以，适用带料切口连续拉深4。3 制件排样图的设计及材料利用率的计算3.1 展开尺寸的计算根据产品形状，产品无法一次拉深到高度25.5，这里考虑可以在拉深件的底部先冲预孔，然后翻孔达到高度，翻孔高度尽量高，如此开始拉深的高度就不需要这么高，而且拉深也容易实现。产品的工序及每道工序的尺寸计算，是根据产品反过来推，根据产品的形状及尺寸，最后的3道工序是冲孔，翻孔，切边，翻孔内尺寸和外尺寸是直接整到和图纸一样，那么工序图就是产品图，前面的工序是冲孔，查资料，08钢属于低碳钢，最后是模具冲孔后在翻孔，假设预孔直径为6，那D/t=6/0.5=12，根据翻孔极限翻边系数，查表系数K为0.48，最后成品内孔直径为（11.4+10.4）/2=10.9，翻孔系数为6/10.9=55，经计算0.550.48，所以6的预孔，能实现翻边，这个尺寸在实际模具生产过程中还需要调整，只是理论计算尺寸。根据公式计算：h1=H-h+r式中：h1为翻孔高度h为允许的翻边高度经计算：D(1K)/2+0.45r=10.9(10.55)+0.451.5=3.1h1=25.5-3.1+1.5=23.9，材料厚度为0.5，所以最后一次拉深的高度为24.4，这样拉深的工序图和工艺尺寸也有了。此后的计算就是一个带凸缘的拉深件了，拉深件毛坯展开尺寸，通常按毛坯面积等于制件面积的原则确定。拉深件的毛坯尺寸，很难预先精确地计算，这是因为拉深件壁部在拉深过程中厚薄程序，随毛坯退火与否、压边力的大小、凸凹模间隙以及变形程度等因素有关。因此难以保持拉深件完全均匀一致的高度，通常需要修边，将不平齐的部分切去。所以在计算毛坯之前，要在拉深件上增加切边余量。根据相对凸缘直径：dp/d=23/10.9=2.11，查表的修边余量为1.0计算产品展开尺寸，公式是：D毛= （1）式中：D毛毛坯直径dp凸缘直径，加上切边余量d拉深直径r拉深圆角H拉深高度经过计算：D毛2 =2521.7210.9（1.75+2.25）0.56（1.752-2.252）+410.923.9=62575+1.12+1042.04=1593.16计算，得 D毛=40.27,取D毛=40。图2. 下料图Fig2 Discharge diagram3.2 拉深次数的确定本拉深件为有凸缘筒形件，拉深系数 (2)式中：mt拉深系数d工件筒形部分直径D毛坯直径通过查表，计算，制件总拉深系数为此处已删除（3.47）、（3.48）厚度 H=Kd（15mm） （18）式中：d冲裁件的最大外形尺寸，K系数d1=379, d2=40查表得K=0.09 则H1=0.09379=34.11mm凹模壁厚c=（1.01.5）H（3040mm）=3451取50。闭模高度h=254.5凹模厚度C=（1.01.5）H所以D1=450mm，H1=130mm，由模具设计指导表。一般级进模设计没有标准模架。根据凹模，定位和卸料装制的平面布置，确定模座位的形状和尺寸。模座外形尺寸应比凹模相应尺寸大4070mm。根据本课题制件特点选用四导柱滚动导向模架。采用四导柱滚动导向模架其优点是导向精度高、运动刚性好、使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的硬质合金冲模、高速精密级进模等。设计采用滚动导向装置。滚动导向是通过钢球在导柱、导套间有0.01mm0.02mm过盈量，在冲压力的作用下上模沿导柱上下做纯滚动运动。滚动导向是无间隙的，故常用于高精度、长寿命和薄料、小间隙多工位级进模。图6 整体装配图Fig6 The overall assembly drawing表2 四导柱钢板模版零件参数Tab2. Four pillar plate template parts parameters凹模周界配用模架闭合高度H孔距尺寸45013035最小240最大270SS1零件名称及标准编号上垫板凹模固定板卸料板45013010450130504501301845013020圆柱销卸料螺钉螺钉螺钉圆柱销1080M860M1080M1050840由凹模周界尺寸及模架闭合高度在240270mm之间，查模具设计指导表5-7选用标准模架：四导柱钢板模架，上模座52027045，下模座52027050，导柱32140，28140，导套508060，导套458060。97 模具零件的结构设计7.1 拉深凸模的设计7.1.1 凸模1材料：Cr12MoV，硬度：5862HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图7 拉深凸模1Fig7 Deep drawing of the punch 17.1.2 凸模2材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图8 拉深凸模2Fig8 Deep drawing of the punch 27.1.3 凸模3材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图9 拉深凸模3Fig9 Deep drawing of the punch 37.1.4 凸模4材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC，以台阶固定在固定板里，过盈配合，过盈量0.02-0.03。图10 拉深凸模4Fig10 Deep drawing of the punch 47.1.5 凸模5材料：Cr12Mov硬度：5558HRC图11 预孔凸模Fig11 Advance of the punch holes图12 导正孔凸模Fig12 The Pilot hole of the punch7.1.6 翻孔凸模材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC。图13 翻孔凸模Fig13 Hole flanging punch7.2 凹模的设计材料：Cr12Mov，硬度：5558HRC。图14 凹模Fig14 Concave die8 装配模具以凹模为装配基准件。首先要确定凹模在下模板上的位置，安装凹模组件，确定凹模组件在下模板上的位置，然后用平行板将凹模组件和下模板夹紧，在下模板上划出弯曲孔线，进而安装好下模板上的其他组件。然后检查上模部分各个零件尺寸是不是满足装配技术条件要求，安装上模，同时调整冲裁间隙和拉深间隙，将下模系统各零件分别装于下模座内，安装模具的树脂压缩部分，按冲模技术条件进行总装配检查检验，试冲10。设计小结此次毕业设计是在学完冲压工艺与模具设计，模具制造工艺和大部分专业课的基础上进行的。这次设计使我能够综合运用冲压工艺与模具设计中的基本理论，结合生产中所学的新知识、独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个低中等复杂程度的冷冲压模具的能力。通过分析，拟定设计方案，完成模具结构设计等一系列复杂工作，最终完成此次的设计任务。 通过这次设计使我初步具备了设计一个低中等复杂程度的冲压模具的工艺规程和掌握运用模具设计的基本原理和方法，同时也学会了熟练运用有关参考资料，图表等基本技能，增强了自我的读图和绘图能力，从而使我在能力方面又提高了一个台阶，为今后从事的工作打下了良好的基础。参考文献1朱光力.模具设计与制造实训M.北京：高等教育出版社，2002：1341562吴诗.冲压工艺及模具设计M.西安：西北工业大学出版社，2001：40453温松明.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，1998：454冯炳尧等.模具设计与制造简明手册M.上海：上海科学技术出版社，1985：1805全腊珍等.画法几何与机械制图M.长沙：中国农业出版社，2001：53156张代东.机械工程材料应用基础M.北京：机械工业出版社，2001：851037王卫卫.材料成型设备M.北京：机械工业出版，2004：47488傅建军.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，2005：24259王新华.冲模设计与制造实用计算手册M.北京：机械工业出版社，2004：21510王新华等.冲模结构图册M.北京：机械工业出版社，2003：18011牟林.薄壁宽凸缘筒型件级进模设计J.模具工业，2006，32（4）：212412陈炎嗣.多工位级进模设计与制造M.北京：机械工业出版社，2007：154613李德群等.中国模具工程大典第三卷M.电子工业出版社，2007：154414李德群等.中国模具工程大典第二卷M.电子工业出版社，2007：156715伍先明等.塑料模具设计指导M.北京：国防工业出版社，2010：1322 16王孝培.冲压手册M.北京：机械工业出版社，1990：134217王秀凤等.冷冲压模具设计与制造M.北京：北京航空航天大学出版社，2008：524518邓明.实用模具设计简明手册M.北京：机械工业出版社，2006：614419傅建军.模具制造工艺M.北京：机械工业出版社，2007：119020G.Kannan,V.P.Vinay.Multi-criteria decision making for the selection of CAD/CAMSystemJ.Interact Des Manuf,2008,45(8):13216721S.Ding,M.A.Mannan,A.N.Poo,D.C.H.Yang,Z.Han.The implementation of adaptive Isoplanar tool path generation for the machining of free-form surfacesJ.Adv ManufTechnol,2005,(26):655860致 谢感谢四年来辛勤教导我的老师，对本次毕业设计指导我和给予我最多的莫老师表示最衷心的感谢!通过这次模具设计，本人在多方面能力都得到了提高。通过这次毕业设计，综合运用了本专业所学课程的理论知识进行一次冷冲压模具设计，通过实际设计从而培养和提高了自己的独立工作能力，巩固并扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的基本方法和步骤，理解了冷冲压模具设计的基本要点，懂得了从分析零件的工艺性入手，确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应规范和标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高，提高了查阅设计资料和手册的能力，熟悉了设计中的标准和规范等。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。由于本人的设计能力有限，恳请老师们多多指教,我十分的乐意接受你们的批评与指正。16
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