芯片连续冲模及其工作状态动画设计【含全套CAD图纸】

购买设计文档后加 费领取图纸 芯片连续冲模及其工作状态动画设计 摘要 本文提出了芯片的连续冲模及起工作状态动画的设计过程，第一章节主要论述了冲模的一般设计过程及在冲模设计中一般用些什么材料，应该注意些什么问题，还有就是在冲压所用的设备，模具所用的材料。第二章节则具体论述了芯片连续冲模这个题目的具体设计步骤，包括条料的排样，凸模、凹模的设计计算及其他模具所用到的工件设计。第三章节论述了怎样用 制作该模具的工作状态动画设计，里面详细论述了动画制作的步骤。 本设计的目的是芯片的连续冲模，它分为多个凸模一次冲成工件。它根据冲压模具设计的 基本设计过程，对冲压模具进行排样的选择、凹凸模的设计，冲压模具的零部件设计和总体设计的一个完整的模具设计过程。本研究首先汇整国内、外相关法规、标准与产品设计相关资料，然后利用电脑辅助设计（ 设计进行冲压模具的零部件、总体设计的绘制和工作状态动画的制作。由结果得知，本设计所得出的芯片连续冲模模具，符合要求。 关键词 芯片冲模；连续冲模； 动画设计； 图 购买设计文档后加 费领取图纸 of to of of is as of of is it to in of to as in of in to it to of to of on an an of of in of at to of by 买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 6 题背景 . 6 模的特征和类型 . 6 模的结 构组成 . 7 模常用材料 . 7 压设备 . 11 压设备类型 . 11 用冲压设备规格 . 12 章小结 . 14 第 2 章 芯片连续冲模的设计 . 15 样的选择 . 15 件在条料上的排样 . 15 边和侧搭边的数值 . 15 模与凹模的设计 . 16 模和凹模之间的间隙及尺寸计算 . 16 模的设计 . 18 模的设计 . 18 刃及挡块的设计 . 19 它主要零件的设计 . 20 料板的设计 . 20 模板的设计 . 21 模座的设计 . 21 垫板的设计 . 22 料板的设计 . 22 模板的设计 . 23 板的设计 . 24 柄的设计 . 24 模座的设计 . 24 性体的选用 . 24 正销的设计 . 24 具简介及零件工艺性分析 . 25 章小结 . 25 第 3 章 连续冲模的 动画设计 . 26 - V - 义模具装配的主体 . 26 置工作目录和打开文件 . 26 义主体 . 26 义一个主动画 . 27 建快照 . 27 建关键祯序列 . 36 间区域的设 定 . 37 画的回放输出 . 37 章小结 . 38 结论 . 39 参考文献 . 40 致谢 . 41 英文资料 . 42 - 6 - 第 1章 绪论 题背景 冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有重要的地位。 冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命以及设计和制造模具的周期紧密相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。 本设计以其生产率高，操作简便，适于大批量生产等优点，是围绕变压器硅钢片冲槽和冲孔而设计的模具。本设计主要是冲模零件与结构设计。 模 的特征和类型 冲模是对金属板材进行冲压加工以获得合格产品的工具。在冲压加工过程中，冲模的凸模和凹模直接接触被加工材料并相对作用使其产生塑性变形达到预期的零件。因此对冲模的要求： 度和相应的形状尺寸精度； 便，便于管理与维修； 件方便取出，定位可靠的装置，以 保证生产的工件质量稳定； 要有导向装置； 量采用标 准件，通用件，以缩短模具的制造周期，降低成本； 模结构应与压力机的主要技术参数相适应； 搬运吊装部位，以适应安装和管理的需要。 冲模的种类： 曲模，拉深模，成形模等； 合模，连续模； 自动模，自动送料模； - 7 - 式导向模，滑动导柱模；滚动导柱模。 此外还可以从模具材料，尺寸大小，制 造难易等来区分。通常大多按工艺和工序组合分类，如冲孔模，翻边模，落料 拉深复合模等。 模的结构组成 冲模由五部分组成，即工作零件，辅助装置，导向装置，支承零件，紧固零件。 冲模的工作零件是凸模和凹模，在复合模中还有凸凹模。它们成队互相配合，完成对坯料的成形。它们的形状，尺寸精度，固定方法及材质处理等决定着冲模的性能、模具成本及使用寿命。 辅助装置是协助凸模、凹模完成工艺成形必不可少的装置，如材料送进的定向定位装置，废料排除装置，卸料退件装置，压料抬料装置等。它们的结构形式对工 件质量、操纵安全、生产效率都至关重要，辅助装置是冲模设计中不容忽视的重要部分。 它们是保证上模、下模准确运动的装置，要求工作可靠，导向精度好，有一定互换性。导向装置目前已基本标准化，并有商品供应。 在上模座和下模座上安装着凸模、凹模及其他所有的零件。它们与压力机连接，传递并承受着工作压力。模座的形式现已规格化、标准化，并有商品模架出售。一些大工厂也将其作为通用件大批生产，以作备用，同时也为设计提供方便，即只需要按要求选用。 中小型模具大多采用沉头螺栓和销子作可卸式 连接。有些凸模、凹模的连接则采用粘接或低熔点合金连接。大型模具的刃口或支架也有采用焊接方法的。模具的连接可靠，拆卸方便也是冲模设计的一个基本要求。 模常用材料 冲压用材料与冲压生产的关系相当密切，材料质量的好坏直接影响到冲压工艺过程设计、冲压件质量、产品使用寿命和冲压件成本。冲压件材料费用往往要占冲压件成本的 60%到 80%。因此，应提高冲压件结构的工艺性和提高与稳定材料的质量。 冲模是在较大的冲击、温升、磨损等状况下工作，尤其是凸模、凹模- 8 - 的工作条件更差，所以冲模材料必须根据具体生产条件、用途来选用。目前冲 模常用的钢材品种有： 表 1 普通碳素钢热轧钢带尺寸 （ 3524 （ 厚 度 宽 度 0， 60， 65， 70， 75， 80， 85， 90， 95， 100， 110， 120， 130， 140， 150， 160 0， 60， 65， 70， 75， 80， 85， 90， 95， 100， 110， 120， 130， 140， 150， 160， 170， 180， 190， 200 0， 60， 65， 70， 75， 80， 85， 90， 95， 100， 110， 120， 130， 140， 150， 160， 170， 180， 190， 200， 210， 220， 230， 240， 250， 260， 270， 280， 290， 300， 注：普通碳素钢热轧钢带，钢号在合同中注明，其化学成分和力学性能应符合 700- 1988 中的规定。 表 1 普通碳素钢冷轧钢带尺寸（ 716 （ 厚 度 宽 度 100 150 0200 0200 注：宽度在 150下的，宽度按 5级；大于 150，按 10 进级。 表 1 优质碳素钢冷轧钢带尺寸（ 716 （ 厚 度 度 420（按 1级）， 2240（按 2级）， 43， 46， 50，53， 56， 60， 63， 66， 70， 73， 76， 80， 83， 86， 90， 93， 96， 100， 105250（按 5级）， 260， 270， 280， 290， 300 注：宽度在 下的钢带，只订制 级）及（硬）两种。 - 9 - 表 1 吕及合金板的厚度、宽度允差 （ 板 料 宽 度 宽 度 公 差 400 500 600 800 1000 1200 1400 1500 2000 厚 度 公 差 度 100 者 为 53宽度 1000 者 为 105 该种材料是冲模中应用最广、价格最便宜的材料，适宜简单形式的冲模。优点是加工性好，有一定的硬度。缺点是淬火变形大，耐磨性较差。 99 此类材料有较高的硬度和耐磨性，淬火变形小易淬透，机械加工也容易，所以可用来制造较复杂形状的冲模。 这类钢具有强度高、耐磨、易淬透、变形小等优点。用于冲压力大、寿命高、形状复杂的冲模。 高速钢热处理后具有很高的抗压屈服强度和良好的韧性、红硬性和耐磨性，当冲压件的形状复杂、强度高、模具工作条件最苛刻时，可采用高速钢为模具材料。 这类材料是以碳化钨、碳化钛为基体，以钴、镍等铁族金属作粘结剂，经烧结而成的一种多相组合材料。其耐磨、硬度、力学强度都较高。可用作大批量、寿命高的小型冲模。其缺点是不能进行切削加工，价格也较贵。 这是一种以合金钢为基体，以碳化钨或碳化钛为硬质相，用烧结方法制造的一种材料。它即具有合金钢的可锻造、机 械加工、焊接及热处理的性能，又具有硬质合金的高硬度、高耐磨性的特点。其使用寿命约为一般- 10 - 模具钢的几十倍至几百倍，是一种很好的模具材料。 冲模的凸、凹模材料及其他零件材料的选用，可参见下表 1表 1 表 1 凸模、凹模、凸凹模及其镶件材料的选用 冲模 种类 对冲模 的要求 材 料 热处理 模 凹 模 冲 裁 模 薄材（ 3） 复杂形状 862 6064 高度耐磨 大批量 862 6064 弯 曲 模 一般要求 660 高度耐磨 大批量生产 064 加热弯曲 55060 冲模 种类 对冲模 的要求 材 料 热处理 模 凹 模 拉 深 模 一般要求 862 6064 高度耐磨 大批量 862 加热拉深 55660 - 11 - 表 1 冲模一般材料选用及热处理 零件名称 材 料 热处理 模板，下模板 235、 45 导 柱 20、 钢 20 渗碳 深度 064 导 套 5862 固定板、中垫板、 承料板、侧导板 模柄 料板、摧板、 顶板 45 348 5660 顶杆、打杆、打板 挡料销、挡板 45 4348 侧刃、废料切刀 导头、导销 660 斜楔、滑块 导向块 862 压边圈 458 弹簧、簧片 6560348 销钉、螺钉 螺栓 45 (45)4348 螺母、垫圈 冲压设备 压设备类型 冲压变形工序是在冲压设备上完成的。冲压设备按驱动方式分为两 大类，一类是机械压力机，如最常用的曲柄压力机，另一类是液压机，如四柱式万能液压机等。 机械压力机和液压机，在使用性能方面有很大的差别，所以在设备选定之后，必须按冲压设备的特点，进行冲模设计。 液压机可以在全程范围内给出它的名义吨位，用以完 成变形工序。机械压力机受其本身传动系统强度的限制，可能给出的滑块力（许用的滑块力）随曲轴的转角位置而变化，只有在接近滑块的下死点位置时，才可能给出名义吨位的滑块力。机械压力机与液压机可能给出的力与行程关系曲- 12 - 线的对比，示于图 1 机械压力机与液压机在性能方面的比较。 液压机机械压力机距下死点的行程位置可给出的压力图 1 - 1 力 与 行 程 的 关 系 曲 线表 1 机械压力机与液压机的比较 性 能 机械压力机 液 压 机 加工速度 比液压压力机快 很慢 行程长度 不能够太长（ 6001000 做成 100上比较容易 行程长度的变化 一般小型压力机的行程做成不可调的，因为行程长度调节会使机构复杂 行程长度变化容易 行程终端的位置 终端位置能够准确地确定 就压力机本身来说不能准确确定 所产生的压力 与行程位置的关系 离下死点愈远，所产生的压力愈小 公称压力与行程位置没有关系 加压力的调节 一般难于做到，即使做到也不能准确调节 容易调节 保压作用 不能 能 锤击作用 有一定的锤击作用 没有 过载的可能性 会产生，但大中型压力机 均有过载保护装置 不会产生 维修的难易 较易 较为麻烦 用冲压设备规格 压力机型号规格表示方法 锻压机械的基本型号是由一个汉语拼音字母（以下简称字母）和几个阿拉伯数字（以下简称数字）组成。字母代表锻压机械的大类，称为类别。同一类锻压机械中分为若干列，称为列别，由第一个数字（自左向右）代表。同一列中又分为若干组，由第二位数字代表。在第二位数字之后的数字代表锻压机械的主要规格。第二位数字与规格部分的数字之间以- 13 - 一短横线“ -”隔开。 在类、列、组和主要规格完全相同，只是次要参数与基型不同的锻压机械，按变型处理，即在原型号的字母后（第一位数字前）加一个字母A、 B、 C 等，依次表示第一、第二、第三、 种变型。 对型号已确定的锻压机械，如在结构和性能上有所改进时，按改进处理，即在原型号的末端加一个字母 A、 B、 C、 等，依次表示第一、第二、第三、 次改进。 例如，经过第一次变型、第一次改进后的 800柄压力机 3压力机的改进代号压力机的规格代号压力机的组别代号压力机的列别代号压力机的变型设计代号压力机的类别代号锻压机械共分八类，各类分别以一个相应的字母代 表，如表 1列。 表 1 锻压机械类别代号表 序 号 类别名称 汉语简称 拼音代号 1 机械压力机 机 J 2 液压机 液 Y 3 自动锻压机 自 Z 4 锤 锤 C 5 锻机 锻 D 6 剪切机 切 Q 7 弯曲校正机 弯 W 8 其他 他 T 每一大类分成 10 列，分别以 0、 1、 2、 、 8、 9 表示。每列又分成 10 组，也以 0、 1、 2、 、 8、 9 表示。 - 14 - 章小结 本章主要介绍了课题背景、冲模的特征和类型、冲模的结构组成、冲模的常用材料、冲压设备、冲模设计要领。其中冲压 设备包括冲压设备的类型和常用冲压设备规格。冲模设计要领包括冲模设计原始资料、成本分析与结构方案、设计步骤与要点、冲压设备的选用。 - 15 - 第 2章 芯片连续冲模的设计 排样的选择 件在条料上的排样 在冲裁过程中，材料的利用率主要视排样而定，排样的正确与否，不但影响材料的利用率，而且影响模具的寿命与生产率。因此，设计时应考虑最合理的、最经济的排样。 由于此芯片材料为 较薄 冲裁孔的间隙又较小，为了保证较好的强度，故此芯片采用直排样法。如图 2 1： 图 2 1 零件的排料图 搭边和侧搭边的数 值 搭边的作用是补偿送料的误差，保证冲出合格的工件，搭边还可以保持条料有一定的强度与刚性，便于送进。 搭边应合理确定，搭边值过大，材料利用率低。搭边过小，在冲裁中将会被拉断，使工件产生毛刺，有时还会拉入凹模和凸模间隙中，损坏刃口，降低模具的使用寿命。 根据本芯片的形状，据经验查表 2 1。 - 16 - 表 2 1：搭边及侧搭边数值表 材 料 厚 度 矩形或类似矩形工件长 50 a(条料横向搭边 ) b(条料纵向搭边 ) a(条料横向搭边 ) b(条料纵向搭边 ) 1模与凹模的设计 模和凹模之间的间隙及尺寸计算 在落料冲孔的凸模和凹模之间，一般应保持一定的间隙，所谓间隙，即凸模与凹模工作部分尺寸之差如图 2 2 所示 。 考虑冲裁间隙不应过大过大由于材料过薄近似拉伸 ,直至拉断使工件断面产生毛刺。间隙过小，上下两裂纹不重合，相距彼此平行，使工件断面出现毛刺及二次光亮带。芯片材料厚度为 t=据芯片材料和厚度查表 2 2。 表 2 2：芯片材料厚度表 材料 厚度 t 软钢（ 0.） 紫铜、黄 铜 最大 最小 t% 双面 t% 双面 得 Z= 图 22工作间隙 - 17 - 由公差表查得公差精度为 67 级 X=未指定书签。 错误 !未指定书签。 落料凸模凹模的尺寸计算公式： )+ 公式 1 冲孔凸模凹模的 尺寸计算公式： x )x + （公式 1 式中 工件最大极限尺寸 x 系数按工件精度确定， 67 级 x=工件最小极限尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 Z 凸、凹模的最小双面间隙 工件公差 T、 A 凸、凹模的制造偏差 A= T= 但不小于 米 根据本 芯片的形状选用落料凸凹模的计算公式，根据公式（ 1： x ) x )+ =（ 0） =( =x ) x )+ =（ 4+0） =（ 4+ = =x ) x )+ = =x ) x )+ = =x ) x )+ = =x ) x )+ - 18 - = =x ) x )+ = =x ) x )+ = =x ) x )+ = =x ) x )+ = = 凹模的设计 凹模的设计形式分为很多种，为了拆换方便，采用镶块式凹模。 凹模壁厚的选择如表 2 表 2模材料壁厚表 料厚 t . 小壁厚 a 小直径 D 15 18 21 根据材料厚度 t=得最小壁厚 a=了达到强度的要求取 a=310A。为了提高加工精度采用线切割加工凹模，0。 凹模镶块如图 2 3 所示 。 凸模的设计 凸模的材料与凹模的材料相同均为 566 采用线切割加工。 图 2 3 凹模镶块 - 19 - 为了便于拆装，凸模采用销固定的方式，凸模固定方式如图 2 4(a),凸模形状、尺寸如图 2 4(b) 所示： 为简要只列举其一，其它凸模分别见零件图 2（ b）、（ c）、（ d）。 侧刃及挡块的设计 侧刃是用作限定被加工条料的跳步步距之用。 侧刃主要用在： 提高工件精度； 提高劳动生产率； 米以下的薄料时，工件不对称度和不同轴度要求高，由于用导头定位易把孔 缘折弯时； 用其它定位较困难时。 装有定距侧刃的冲模，虽能保证可靠的和精确地限定条料的步距和提高劳动生产率。但同时也有下面一些缺点： 增加废料量，增加了冲裁 力，而且使模具的维修和制造复杂化。侧刃磨损后会影响条料的送进步距，多工位跳步模尤其严重，因此本模具采用导头来纠正误差。侧刃尺寸参考国标 81 材料 。 为便于加工，侧刃挡块则与导料板为一体，（见导料板尺寸），由于 侧图 2 4 凸磨固定方式 - 20 - 刃切边是属于除了，但对于工件并没有多大的影响，所以侧刃切边以凸模为尺寸 基准，侧刃凹模尺寸如图 2 5 所示 。 其它主要零件的设计 导料板的设计 导料板的作用是对条料起导向作用。因本模具的结构形式是导料板与侧刃挡块为一体的，所以导料板的材料为 根据模具的结构形式，到了板形状及尺寸如图 2 6 所示，其中（ a）图是上导料板，（ b）图是下导料板。 为了达到强度要求，导料板厚度为 6块导料板采用开口螺钉固定于下模板上，孔径均为 5了便于进料，在进料口方向将导料板制成斜面，如图 2 6 所示 。 图 2 5 侧刃凹模尺寸 图 2 6 导料板尺寸 - 21 - 下模板的设计 下模 板是作为镶嵌凹模及固定导料板的。凹模的镶嵌为间隙配合。根据排样的设计，模板采用标准模板 160中 5 孔为导料板固定孔， 8 孔为模板与模座的固定螺纹孔。 6 孔为定位销的定位孔。如图 2 7 所示： 其它分别为导正销孔、导正凹模及工件凹模。其主要尺寸见零件图 1。 下模座的设计 下模座采用滑动导向后侧导柱标准模座， 1605#其中落料孔应比模板上的凹模镶嵌孔小，因此落料孔的位置尺寸如图 2 8 所示，其中 8 孔为模板固定孔。 为了定位准确，在垫板上放有定位销，其销为 6，在相对应的模板及模坐上则有对应的销孔。达 图 2 7 下模板尺寸 - 22 - 到了准确定位。螺纹孔为通孔。 下垫板的设计 下垫板采用标准垫板 160料为 45#，其中落料孔的尺寸与下模座的相同，如图 2 8 所示，不再做相应的介绍。为了定位准确，在垫板上放有定位销，其销为 6，在相对应的模板及模坐上则有对应的销孔。达到了准确定位。 脱料板的设计 脱 料板在零件加工中起到脱料、导向及压紧的作用。加工时由于工图 2 8 下模座尺寸 - 23 - 件受力较 大，如果压料板压料过松，则会产生毛刺甚至拉断搭边，压料板主要就是将搭边紧压在模板上，达到紧固的作用。因压料板与模板直接接触，容易磨损，故材料采用 ，有导料板的模具，压料板应采用 虑导料板厚度为 6了便于压紧，压料板凸起面厚度应为6整块压料板的形状及尺寸如图 2 9 所示，为了达到平稳，采用四块橡胶作为弹性原件。其中 4纹孔为橡胶固定孔。其中 26 孔为小导套镶嵌孔，其孔要求精度较高，应采用绞削来完成，以达到精度要求。 上模板的设计 上模板的作用是固定凸模，使凸模准确定位，模板采用 标准模板 60于本模具的凸模大多数是方形凸模，定位方 式应选择较好的定位方式，这样才能达到精确定位。为了定位准确，凸模采用了销固定的方式，将上模板凸模孔做成沉空的形式。用两圆柱销阻止其向下及左右的移动，而上方则有垫板定位，如此达到了精确定位（见图2而圆形凸模（如：导正销凸模）则直接用轴线进行定位，定位准确。凸模在凸模板上的安装尺寸如图 2 10 所示。其中 4为垫板、模板及上模座的固定螺纹孔。 41 为橡胶螺栓固定孔， 由于橡胶固定螺栓应能移动。故将其孔制成 11 孔，以达到能上下移动的目的。而 20孔则是小导柱固定孔。 图 2 10 凸模在凸模板上的安装尺寸 - 24 - 另外为了使模板与垫板、模座之间有个准确的定位，防止移位，造成凸模磨损加快，加工不准确等，在垫板上镶有两定位销，而在模板、模座上则有两销孔。利用两销孔达到模板、模座与垫板间的定位。 垫板的设计 垫板处于模座与模板之间，起到阻止模柄下移，防止凸模上移的作用。另外，由于凸模硬度较高，在冲击力的作用下容易将模座损坏，模座更换不便。使用了垫板以后，可以有效防止模座的损坏，垫板更换方便。提高了经济性。垫板采用 60料为 45 钢。为了垫板能够准确与模板、模座定位，在垫板上镶有两 6 销，用于垫板与模座、模板间的定位。由于垫板与模板上所钻的孔相同，所不同的是垫板上没有凸模孔。 模柄的设计 模柄采用标准压入式模柄， A 50 x 95 料为 木柄上钻有配钻孔 8，用于与模座固定。 上模座的设计 上模座采用标准模座 60加工形状及尺寸见零件图。在模座上镶嵌模柄的孔缘有一配钻孔 8，用来与模柄进行固定。 弹性体的选用 本模具的弹性体采用橡胶，在选择橡胶时，必须满足工艺要求与模具结构的空间要求，一般情况下，橡胶板最大压缩量不宜超过自由长度的15%。橡胶板装于模具上，一般应预压缩 1015%。所选用的橡