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毕业设计论文

铰链支座多工位级进模

系 别:机电工程系
专业名称:机械设计制造及自动化
学 号:26100 23
学生姓名:黄汉杰
指导教师:罗小发
指导单位:电子科技大学中山学院
完成时间: .04.18

电子科技大学中山学院教务处制发

前 言
多工位级进模是冲压模具中的一种, 它是在单工序冲压模具基础上发展起来的多工序集成模具, 在一幅模具中能够完成冲裁、 压弯、 成形拉深等多道工序, 它能够 复杂的制件外形或孔型, 经分解变成简单的冲压。相对而言, 多工位级进模的单个工序的冲压难度比单工序模具要简单多了, 因而能够将复杂的零件用一幅级进模冲压而成, 而且能够在无人操作的情况下进行高速冲压。模具能够用优质、 高强度、 高耐磨材料制造, 模具加工采用先进的CNC制模设备和合理工艺。因此, 多工位级进模具有高效、 高精度、 长寿命的特点, 它已经成为大生产、 降低生产成本的最佳选择。它是当代先进冲压模的代表, 因此深受人们的重视, 也被指定为中国”十一五”规划中重点发展的模具之一。
多工位级进模的结构比较复杂, 模具制造精度要求高, 在进行模具设计时要考虑的内容比较多, 要求模具设计师的水平也高。能够设计与制造高精度。高功能、 长寿命的多工位级进模, 一般需要经验丰富的理论与实践相结合的模具专业人才和较为配套的先进精密制模设备才能有保障。
当前, 设计与制造多工位级进模, 国内已经有一定基础, 个别企业生产的产品已经有较高的水平, 但大部分企业还有较大的差距, 总量供不应求, 进口较多。
本毕业设计是专门针对多工位级进模进行深入探讨并根据实际零件进行模具设计, 包括零件的工艺分析, 排样方案, 参数化计算, 模具内部结构的关键参数以及模具零件的制造方法等一系列内容, 实例充分, 内容丰富, 图文并茂, 是一篇联系实际、 针对性强的模具毕业论文。

摘要: 4
第1章 绪论 9
1.1冲压的概念、 特点及应用 9
1.2 冲压的基本工序及模具 10
1.3 冲压技术的现状及发展方向 10
1.4 产品的工艺分析 14
1.5 冲模结构分析 15
1.6冲模工作过程 16
1．7零件加工前的相关计算 16
第2章 模具 19
1．计算凸, 凹模刃口尺寸( 采用分开加工法) 19
2．2 模架与模柄的选择选择模架: 23
2.3.模具结构设计 24
2.4. 冲压模具的零件图 28
第3章 模具 38
3.1.选择坚固件及定位零件 38
3.2.设计和选用卸料与出件零件 39
3.3压力机的校核 41
第4章 冲压模具零件加工工艺的编制 42
4.1凹模加工工艺过程 42
4.2卸料板加工工艺过程 42
4.3凸模固定板加工工艺过程 43
4.4上模座加工工艺过程 43
4.5下模座加工工艺过程 44
第5章 问题探讨与设计总结 45
5．1模具设计中的问题与解决方案的创新设计 45
5.2总结 49
【参考文献】 51
【生产图纸】 52

铰链支座多工位级进模设计
摘要:
分析了铰链支座的工艺性,详细介绍了级进模排样方案和总体结构,阐述了关键部件的设计计算方法。实践证明,该模具结构灵活、 可靠,能保证产品质量,对此类零件的级进模设计有参考价值。
Abstract : The technological p roperty of the hinge pedes tal pa rt is analyzed. The overall s t ructure of the p rogressive die for the pa rt and the design layout a re int roduced in detail . The method for the design and calculation of the key pa rts of the die are stated. Practices s how that the die s t ructure is flexible and reliable and can ens ure the product quality. It can serve as a reference to the design of the progressive dies for simila r parts .
1 引 言
图1所示铰链支座展开外形较复杂,材料为Q215,厚度 4mm,生产批量为 100万次成形工艺包括冲孔、 切边、 压包、 弯曲等工序 ,另外 ,制件上的轴需采用压制、 冷镦等工艺完成。 制件上直径 <5. 5mm的孔 ,因料较厚,属小孔冲裁 ,冲裁工艺性不好,冲孔凸模应有可靠的保护装置。制件上的 R0. 5mm弯曲半径 ,由资料[ 1]查得 ,Q215在弯曲方向与纤维垂直时的最小弯曲半径为 0. 1 t ,因此可 1次弯出。 由于制件材料为热轧钢 ,表面质量差 ,氧化皮多 ,也给冲压带来了许多问题 , 如模具内腔可能因充满氧化皮而胀裂 ,模具活动部分易被污垢阻塞等 ,因此合理安排冲裁间隙 ,保证模具寿命非常重要。

2 排样设计
铰链支座属对称件,为避免冲切侧向力,采用了双排排列。排列方向如采用纵排则减小了条料宽度 ,增大了步距 ,降低了条料刚性和稳定性 ,且后续弯曲工位的凹模必须设计较大的避让孔 , 大大降低了凹模强度 , 因此决定采用横排排列。对于制件载体的连接形式 ,为了提高材料利用率 ,可采用图 2所示的无桥、 无载体排样方案。其设计思路是:依靠制件本身作为载体和桥 , 最后两步分离制件。此设计的优点是节约材料 ,经计算 ,材料利用率达 60 % ,但缺点是冲制件圆角的星形凸模很小 ,且带尖角 ,极易损坏 ,另外 ,最后分离制件时必须采用单侧冲切 ,侧向力很大 ,导致模具寿命不高。
综上所述 ,在克服图 2排样方案缺点的基础上 ,设计了如图 3所示的无载体全桥连接的排样方案 ,避免了带尖角的小孔冲裁和最后一步的单侧冲切 ,大大减小了侧向力 ,提高了模具寿命。图 3所示排样方案包括冲裁、 弯曲、 压印、 冷镦等工序 , 工序设计的总体原则是应先完成带有材料流动的成形工序 , 以避免因材料流动导致排样变形 ,故先进行压印、 冷镦、 弯曲等工序 ,再进行冲裁工序。为使材料很好定位 , 还安排了条料侧刃和冲导正销孔工位 , 具体工位如下: ① 冲侧刃和导正销孔; ② 压印; ③ 冲L形; ④ 切废料; ⑤ 冷镦; ⑥压包切边; ⑦ 弯曲; ⑧ 冲圆孔、 一字孔、 T型孔; ⑨冲十字孔。

3 级进模总体结构
铰链支座级进模结构如图 4所示 , 其中凸模与固定板为双面过盈配合 , 过盈量为 0. 02～0. 04mm,凸模与卸料板为双面间隙配合 , 间隙为 0. 06～0. 10mm。 导正销与固定板 ,卸料块与卸料板 ,浮顶器与凹模 , 圆形凸模与固定板均为 H7/ h6间隙配合 ,小导柱与小导套为 H7/ h5配合 , 模柄与模架 , 小导柱与卸料板 ,圆柱销与凹模、 上、 下模座、 固定板、 导料板均为 H7/ m6配合 ,圆形镶块与凹模为 H7/ n6过渡配合 ,小导套与固定板、 凸模护套与卸料板为 H7/r6配合。

4 模具关键零件设计
4. 1 弯曲凸、 凹模设计
为方便修磨 ,弯曲凸模设计成镶拼形式。 弯曲凹模与固定板之间采用快换结构 , 以方便修磨。为防止回弹 ,在具体结构上采用了校正弯曲 ,弯曲凸、 凹模结构见图 5。

4. 2 压印模块设计
为提高制件上轴的强度、 刚度和抗疲劳性 , 级进模采用了压制、 冷镦等工序在 4mm厚的条料上完成轴的成形 , 轴的尺寸及技术要求允许下偏差。压印模块工作尺寸按体积不变原则确定 , 因压印过程中材料纵向阻力很大 , 材料主要在横向发生流动 ,可忽略长度方向材料的流动 , 故体积不变原则可转化为面积不变原则 , 即压印出的截面积与制件上轴的截面积相等。 图 6所示压印凸、 凹模在第 2工位即在 4mm厚条料上压印成形出近似圆的八边形 , 上下为圆弧过渡 ,以利于第 5工位冷镦成形。在第5工位冷镦成形时 ,将压印成形的八边形镦成圆形 ,出件后 ,抛光处理制件轴的表面达到图纸要求即可。

5 结束语
该铰链支座级进模经实际生产检验 , 模具结构灵活、 可靠 ,能保证产品质量 ,对此类零件级进模设计有一定的参考价值。

第1章 绪论
1.1冲压的概念、 特点及应用
冲压是利用安装在冲压设备( 主要是压力机) 上的模具对材料施加压力, 使其产生分离或塑性变形, 从而获得所需零件( 俗称冲压或冲压件) 的一种压力加工方法。冲压一般是在常温下对材料进行冷变形加工, 且主要采用板料来加工成所需零件, 因此也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一, 隶属于材料成型工程术。
冲压所使用的模具称为冲压模具, 简称冲模。冲模是将材料( 金属或非金属) 批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要, 没有符合要求的冲模, 批量冲压生产就难以进行; 没有先进的冲模, 先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、 冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素, 只有它们相互结合才能得出冲压件。
与机械加工及塑性加工的其它方法相比, 冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。
(1) 冲压加工的生产效率高, 且操作方便, 易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工, 普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次, 高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上, 而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
( 2) 冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度, 且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,因此冲压的质量稳定,互换性好,具有”一模一样”的特征。
( 3) 冲压可加工出尺寸范围较大、 形状较复杂的零件, 如小到钟表的秒表, 大到汽车纵梁、 覆盖件等, 加上冲压时材料的冷变形硬化效应, 冲压的强度和刚度均较高。
( 4) 冲压一般没有切屑碎料生成, 材料的消耗较少, 且不需其它加热设备, 因而是一种省料, 节能的加工方法, 冲压件的成本较低。
可是, 冲压加工所使用的模具一般具有专用性, 有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形, 且模具 制造的精度高, 技术要求高, 是技术密集形产品。因此, 只有在冲压件生产批量较大的情况下, 冲压加工的优点才能充分体现, 从而获得较好的经济效益。
冲压地、 在现代工业生产中, 特别是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件, 如汽车、 农机、 仪器、 仪表、 电子、 航空、 航天、 家电及轻工等行业。在这些工业部门中, 冲压件所占的比重都相当的大, 少则60%以上, 多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件, 现在大多数也被质量轻、 刚度好的冲压件所代替。因此能够说, 如果生产中不谅采用冲压工艺, 许多工业部门要提高生产效率和产品质量、 降低生产成本、 快速进行产品更新换代等都是难以实现 的。
1.2 冲压的基本工序及模具
由于冲压加工的零件种类繁多, 各类零件的形状、 尺寸和精度要求又各不相同, 因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来, 可分为分离工序和成形工序两大类; 分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、 尺寸和断面质量的冲压( 俗称冲裁件) 的工序; 成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。
上述两类工序, 按基本变形方式不同又可分为冲裁、 弯曲、 拉深和成形四种基本工序, 每种基本工序还包含有多种单一工序。
在实际生产中, 当冲压件的生产批量较大、 尺寸较少而公差要求较小时, 若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案, 即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成, 称为组合的方法不同, 又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。
复合冲压——在压力机的一次工作行程中, 在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。
级进冲压——在压力机上的一次工作行程中, 按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。
复合-级进——在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。
冲模的结构类型也很多。一般按工序性质可分为冲裁模、 弯曲模、 拉深模和成形模等; 按工序的组合方式可分为单工序模、 复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模, 都可看成是由上模和下模两部分
组成, 上模被固定在压力机工作台或垫板上, 是冲模的固定部分。工作时, 坯料在下模面上经过定位零件定位, 压力机滑块带动上模下压, 在模具工作零件( 即凸模、 凹模) 的作用下坯料便产生分离或塑性变形, 从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时, 模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、 凹模上卸下或推、 顶出来, 以便进行下一次冲压循环。
1.3 冲压技术的现状及发展方向
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展, 许多新技术、 新工艺、 新设备、 新材料不断涌现, 因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。
(1).冲压成形理论及冲压工艺方面
冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。当前, 国内外对冲压成形理论的研究非常重视, 在材料冲压性能研究、 冲压成形过程应力应变分析、 板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善, 近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术, 即利用有限元( FEM) 等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程, 根据分析结果, 设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题, 并经过在计算机上选择修改相关参数, 可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用, 也缩短了制模具周期。
研究推广能提高生产率及产品质量、 降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺, 也是冲压技术的发展方向之一。当前, 国内外相继涌现出精密冲压工艺、 软模成形工艺、 高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、 高效、 经济的冲压新工艺。其中, 精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法, 它扩大了冲压加工范围, 当前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm, 精度可达IT16~17级; 用液体、 橡胶、 聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺, 能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件, 在特定生产条件下具有明显的经济效果; 采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、 形状复杂、 批量小、 强度高和精度要求较高的板料零件, 具有很重要的实用意义; 利用金属材料的超塑性进行超塑成形, 能够用一次成形代替多道普通的冲压成形工序, 这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性; 无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术, 中国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备, 解决了多点压机成形法, 从而可随意改变变形路径与受力状态, 提高了材料的成形极限, 同时利用重复成形技术可消除材料内残余应力, 实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段, 能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。
(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,当前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、 自动、 精密、 安全等大批量现代生产的需要, 冲模正向高效率、 高精度、 高寿命及多工位、 多功能方向发展, 与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术, 各种高效、 精密、 数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展; 另一方面, 为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要, 锌基合金冲模、 聚氨酯橡胶冲模、 薄板冲模、 钢带冲模、 组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、 高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。当前, 50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米, 多功能级进模不但能够完成冲压全过程, 还可完成焊接、 装配等工序。中国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2~5微米, 进距精度2~3微米, 总寿命达1亿次。中国主要汽车模具企业, 已能生产成套轿车覆盖件模具, 在设计制造方法、 手段方面已基本达到了国际水平, 但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平, 模具结构、 功能方面也接近国际水平, 但在制造质量、 精度、 制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、 信息技术、 自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、 交叉、 融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、 电火花铣削加工、 慢走丝切割加工、 精密磨削及抛光技术、 数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量( 主轴转速一般为15000~40000r/min) ,加工精度一般可达10微米, 最好的表面粗糙度Ra≤1微米) , 而且与传统切削加工相比具有温升低( 工件只升高3摄氏度) 、 切削力小, 因而可加工热敏材料和刚性差的零件, 合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料( 60HRC) 加工; 电火花铣削加工( 又称电火花创成加工) 是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工( 像数控铣一样) , 因此不再需要制造昂贵的成形电极, 如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床, 配置有电极损耗自动补偿系统、 CAD/CAM集成系统、 在线自动测量系统和动态仿真系统, 体现了当今电火花加工机床的技术水平; 慢走丝线切割技术的发展水平已相当高, 功能也相当完善, 自动化程度已达到无人看管运行的程度, 当前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达±1.5微米, 表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、 数控光学曲线磨床、 数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、 可靠的抗振保护能力、 严密的除尘措施及简单操作步骤, 使得现场自动化检测成为可能。另外, 激光快速成形技术( RPM) 与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后, 经过陶瓷精铸、 电弧涂喷、 消失模、 熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的”M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统”是中国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺( 分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM) 的系统, 它基于”模块化技术集成”之概念而设计和制造, 具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础, 采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。
(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面
性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件, 高精度、 高寿命、 高效率的冲模需要高精度、 高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要, 当前冲压设备也由单工位、 单功能、 低速压力机朝着多工位、 多功能、 高速和数控方向发展, 加之机械乃至机器人的大量使用, 使冲压生产效率得到大幅度提高, 各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后, 在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲, 从而大幅度提高精度和生产率; 在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时, 一分钟可冲几百片, 并能自动叠成定、 转子铁芯, 生产效率比普通压力机提高几十倍, 材料利用率高达97%; 公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达 次/min以上。在多功能压力机方面, 日本田公司生产的 KN”冲压中心”采用CNC控制, 只需5min时间就可完成自动换模、 换料和调整工艺参数等工作; 美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心, 在相同的时间内, 加工冲压件的数量为普通压力机的4~10倍, 并能进行冲孔、 分段冲裁、 弯曲和拉深等多种作业。
近年来, 为了适应市场的激烈竞争, 对产品质量的要求越来越高, 且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求, 开发了多种适合不同批量生产的工艺、 设备和模具。其中, 无需设计专用模具、 性能先进的转塔数控多工位压力机、 激光切割和成形机、 CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、 国内亦开始使用的冲压柔性制造单元( FMC) 和冲压柔性制造系统( FMS) 代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体, 包括板料、 模具、 冲压件分类存放系统、 自动上料与下料系统, 生产过程完全由计算机控制, 车间实现24小时无人控制生产。同时, 根据不同使用要求, 能够完成各种冲压工序, 甚至焊接、 装配等工序, 更换新产品方便迅速, 冲压件精度也高。
(4)冲压标准化及专业化生产方面
模具的标准化及专业化生产, 已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产, 冲模零件既具的一定的复杂性和精密性, 又具有一定的结构典型性。因此, 只有实现了冲模的标准化, 才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、 商品化, 从而降低模具的成本, 提高模具的质量和缩短制造周期。当前, 国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%~80%, 模具厂只需设计制造工作零件, 大部分模具零件均从标准件厂购买, 使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高, 分工越来越细, 如当前有模架厂、 顶杆厂、 热处理厂等, 甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模, 这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。中国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展, 除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外, 标准件品种也有扩展, 精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求, 主要体现在标准化程度还不高( 一般在40%以下) , 标准件的品种和规格较少, 大多数标准件厂家未形成规模化生产, 标准件质量也还存在较多问题。另外, 标准件生产的销售、 供货、 服务等都还有待于进一步提高。

1.4 产品的工艺分析
设计要求:设计零件的多工位级进模
冲压件图如下图所示:

1.图表零件包括,冲孔,冲切外形,压凸,弯曲等冲压工序.Φ4mm的圆轴部分,需要采用压制,冷镦等工艺完成;在4mm的厚板上,冲制Φ5.5mm的孔.冲孔凸模和小凸模应该有保护措施,延长其使用寿命.
图示零件V形弯曲为单角弯曲,采用一般V形弯曲模是难以保证成形质量的.为了适应大批量生产的需求,选用连续弯曲的工艺方法,在一套级进模中完成工件的成形.
图示零件为对称件,为避免单角弯曲时,对模具零件产生侧向力,可采用双排对称排样方式.
图示排样图可采用无载体全桥连接双排,横排的派样方式.选用双册刃和导正销定位的定距方式,导正销控设置在零件的搭边上.在工序顺序上先进行压印,冷镦,弯曲等工序,再进行冲裁工序,可避免因材料流动导致排样变形而影响工件质量.
冲压工序按排样分9个工位:
1) 冲切侧刃搭边和冲导正销孔Φ8mm。
2) 压印A-A剖面。
3) 冲切工件间L形废料。
4) 冲切废料。
5) 冷镦Φ4mm处, 见B-B剖面。
6) 压凸台( 间工件图I放大处) 冲切废料。
7) 两侧90°弯曲。
8) 冲Φ5.5孔和冲切工件间一字形和T形废搭边。
9) 冲切十字形搭边, 工件分离。
图示排样方法无载体, 可节省材料, 全桥接搭边, 可避免冲切冲切分离时的单边剪切, 改进工件分离时的冲切质量。

1.5 冲模结构分析
1) 结构特点
①圆孔凸模1采用台阶固定, 异形凸模采用 台阶固定, 异形凸模( L形凸模7, T形凸模29, 十字凸模30) 采用圆销固定方式, 便于加工。凸模与固定板孔配合过赢量为0。02～0.04( 双面) 。
②凸模与卸料板孔的双面间隙为0.06～0.10mm。对小孔凸模1, 4, 12采用凸模保护套。凸模保护套与卸料板孔的配合为 H7/r6。卸料板与上固定板间用小导柱导向。
③凹模板18中的弯曲部分采用镶块结构, 弯曲凸模与固定板之间采用快换结构, 以方便修磨, 为减少回弹, 结构上采用校正弯曲方式。
④工件要求Φ4mm轴部分, 采用压印, 冷镦工序, 在4mm厚的板料上完成轴的成形。在第2工位上, 即在4mm厚的板料上, 压印成近似圆的八边形, 上下为圆弧过度; 在第4工位上切去两侧余料; 第5工位上将八边形镦成圆形, 出件后抛光表面即可。
⑤在第2工位开始, 用导正销作精定位; 以后在第4, 5, 7, 8工位, 可分别设置导正销定位, 以防条料送进时偏移。
⑥托料销20用于冲压后条料的顶起, 以方便送料。
⑦工件用料为热轧钢板, 表面质量差, 氧化皮多, 应使用大冲裁间隙, 延长模具使用寿命。冲压时, 应及时清理模具工作面, 以减小磨损。
⑧上模设置限位柱14, 控制压印, 冷镦和压凸的深度。

1.6冲模工作过程
首先送料时, 用侧刃挡块初定位; 以后各次送料时, 侧刃块作粗定位, 导正销作作精定位。
冲压前, 应调整好压印, 冷镦, 压凸等工序中上模进入下模的深度, 并保证弯曲时能校正成形, 可用限位柱调整。冲裁刃口刃磨或弯曲成形, 凸, 凹模维修后应重新调整, 保证冲压成形质量。
上模上行后, 托料销20将条料托起, 方便送料; 上模再次下行时, 卸料板15将条料压紧在凹模工作面上进行冲压。

1．7零件加工前的相关计算
( 1) 工件展开长度计算
L=13+13+( 32×2+5) +π×( r+k×4)
经过查表得出, k=0.2
L=13+13+( 32×2+5) +π×( 0.5+0.2×4)
=99.69

( 2) 条料宽度
=
查表得 侧搭边值 a=4.5mm,导料板与最宽条料之间的间隙C=1mm, 条料宽度的单向( 负向) 偏差Δ=1.1mm
∴=
=109.1mm

为方便生产, 取110mm

排样图

( 3) 计算条料利用率
η=×100%=≈60%

( 4) 计算冲压力
加工的工件包括9个工步, 冲压力包括:
,,,,,

下面分别展开计算:
=LT
其中冲裁长度L=( 45×2+1.5×2) ×2+(35×2+42.5×2) ×2+(20+5×2+5×2+8.5×2+6+5) ×2+(5×4+7.5×8+4×4)+(20×2+5×2)+13+17×2≈829.6mm
查表得Q215 的 抗拉强度=333～４１２mpa,圆整后取350mpa。
=829.6×4×350=1161.44 KN
=0.045×1161.44=52.26 KN
=0.04×1161.44=46.46 KN

弯曲力计算
分析: 工件弯曲部分采用U形压弯, 两边对称, 受力均匀, 因而一次弯曲成形。
==3484 KN

冷镦力计算
分析: 相对总压力非常小, 因为之前的压印力已经将胚料局部变成八边形, 再再镦成圆柱的变形力能够在试模中调整压力机的压力, 从而获得圆柱的最佳外形。

压印力
=AP( A为零件压印部分的投影面积 , p为单位压力mpa )
其中单位压力p取材料屈服极限的5倍, 经过查表, Q215的屈服极限=215mpa
因此p=5×215=1075mpa
=AP=212.6 KN

=,,,,,≈4766.2 KN

( 5) 计算压力中心
本设计采用对称方式排样, 用解释法求压力中心
建立坐标系: 按比例画出条料, 选定坐标XOY, 由于零件左右对称, 即=0,
故只需要求出
计算==202.73
因此压力中心为( 0, 202.73)
第2章 模具
1．计算凸, 凹模刃口尺寸( 采用分开加工法)
Q215材料的含碳量为0.09%～0.15%, 经过查表得知该金属材料的冲裁模初始双边间隙
=0.32mm, =0.4mm,凸, 凹模制造公差=, =, 其中图纸已经给出部分制造公差Δ=0.2mm,其余未标注公差均按照IT14级处理
=
=
+=0.1mm
-=0.4-0.32=0.12mm
+<-
因此符合凹, 凸模具分开加工法要求。

① 冲导正孔模具刃口尺寸

=
=

② 侧刃尺寸( 只计算凸, 凹模配合处的尺寸)

=
=

=
=

③ E形冲孔凸, 凹模刃口尺寸

=
=
=
=

=
=

=
=

④ 一字形冲孔凸, 凹模刃口尺寸

=
=

=
=

⑤ T字形冲孔凸, 凹模刃口尺寸

=
=

=
=

=
=

⑥ 冲圆孔凸, 凹模刃口尺寸

=
=

⑦ 十字形冲孔凸, 凹模刃口尺寸

=
=
=
=

=
=

2．2 模架与模柄的选择选择模架:
根据GB/T 2851.5-90,由凹模周界200X160,及安装要求,选取
凹模周界:LXB=250X200,闭合高度:H=195~240,上模座:500X125X40
下模座:500X125X50,导柱:30X190,32X190,
导套:30X100X38,32X100X38.

由以上可得模架及其零件如图所示.
图5-14只是草图,具体零件参阅《模具标准汇编(一)》
模柄: 由压力机的型号JD21-80.可查得模柄孔的直径为50,深度为80,由装配要求,模柄与模柄孔配合为H7/m6并加销钉防转,模柄长度比模柄孔深度小5~10mm,由于采用固定卸料, 上模座回程时受力较大, 因此选用压入式模柄较合理, 因此根据GB2862.1-81得图5-15所示:

2.3.模具结构设计
模具的总张图与零件图
根据前面的设计与分析,我们能够得出如级进模具的总装图和三维图
如图所示:
( 1) 模具正视图

( 2) 模具内部结构图

( 3) 凸凹模配合总体图

( 4) 条料布局图

( 5) 爆炸图

( 6) 总装图二维图纸

2.4. 冲压模具的零件图
冲压模具的零件图
(1).凹模设计
凹模采用矩形板状结构和直接经过螺钉,销针与下模座固定的固定方式.
凹模轮廓尺寸的确定 凹模轮廓轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(长X宽)及厚度尺寸H.从凹模外边缘的最短距离称为凹模壁厚C.对于简单对称形状刃口凹模,由于压力中心即对 称中心,因此凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,因此:
L=l+2C==500 B=l+2C=170
C值可根据表查得.
整体式凹模板的厚度可按如下经验公式估算:
H=K1K2=1X1.5=35mm, K1取1,K2根据表3-30取1.5.
由以上算得凹模轮廓尺寸LXBXH=500X170X35,查有关国家标准,并无厚度合适,因此采用非标模板。.
凹材料的选用:根据模具手册,材料选用45号钢。凹模刃口尺寸及其它具体见以下图纸.或后面所附的零件图.设计中,因为压力中心与凹模板的几何中心相差不太,由压力机根据模柄孔尺寸为φ50,压力中心仍在模柄投影面积,可设她们在同轴线上.

凹模板图纸

(2).凸模设计
根据本模具的情况, 其凸模包括镦压凸模, 冲孔凸模, 压印凸模, 压弯凸模。
冲孔凸模刃口部分有圆形和其它异形形状,为便于凸模和固定板的加工,可通这设计成铆接方式或者螺钉固定与固定板固定.冲孔凸模由于相隔很近,不宜采用阶梯结构,设计成铆接方式.凸模的尺寸根据导料板尺寸、 卸料板尺寸和安装固定要求尺寸。
凸模根据凸模长度及其加工可设计如下图所示:

冲孔凸模

T字形凸模

冲定位孔凸模

十字形凸模

一字型凸模

E型凸模1

E型凸模2

镦压凸模

冷镦上模

冷镦下模

压弯凸模

压弯下模

压印上模

压印下模

凸模图纸说明:
①．反铆反磨平是为了装配的要求;
②．装配的尺寸为H7/m6。
③．圆形凸模要有同轴度的要求,参照ISO标准得出;
④．刃口尺寸由前面计算可得;
⑤．淬硬58~62HRC, 为了提高模具的寿命;
⑥．工件表面粗糙度要求较高,取0.8,其余的可取6.3;
⑦．保持刃口锋利,为了减小毛刺.

第3章 模具
3.1.选择坚固件及定位零件
螺钉规格的选用: 根据模具手册,由凹模板的厚度可选用M12,在根据实际要求,查标准选用GB 70-85 M12X70 ,承料板的螺钉选用GB 70-85 M5X20,选取材料为45钢.

销钉规格的选用: 销钉的公称直径可取与螺钉大径相同或小一个规格,因此根据标准选用GB 119-86 A10X70,选取材料为45钢.根据定位方式及坯料的形状与尺寸,选用合适的标准定位零件.

导正销: 使用导正销的目的是消除送料时用挡料销和导料板等定位零件作粗定位时的误差,保证冲件在不同工位上冲出的内形与外形之间的相对位置公差要求.导正销主要用于级进模,也可用于单工序模.导正销一般设在落料凸模上,与挡料销配合使用,因此我们采用导正销,其中A型用于导正d=2~12mm的孔,安装处按H7/n6配合查表, 根据GB 2864.1-81A 型导正销可得出导正销

3.2.设计和选用卸料与出件零件
卸料以弹性板卸料,出件是以弹性卸料.卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同,其厚度可取凹模厚度的0.8~1倍,因此卸料板的LXBXH=500X170X35X0.8=500X170X28,卸料板在此仅起卸料作用,凸模与卸料板间的双边间隙一般取0.2~0.5mm,这里取0.5mm,根据模具手册,材料为45.由以上根据凸模和凹模可设计出卸料板如图.

其中弹性卸料装置采用弹性导料杆, 同时又导料和托料的作用, 如下图所示:

垫板: 垫板的作用是承受并扩散凸模传递的压力,以防止模座被挤压损伤,因此在与模座接触面之间加上一块淬硬磨平的垫板.垫板的外形尺寸与凸模固定板相同,厚度可取3~10mm,这里设计时,由于压力较大,根据GB2865.2-81选取规格为LXBXH=500X172X16.

凸模固定板:
凸模固定板的外形尺寸与凹模的外形尺寸一致,厚度为凹模的0.6~0.8h,h为凹模的厚度,这里取0.6h,即0.6X35=