電器開關過電片多工位級進模設計

Tianjin University of Technology and Education畢 業(yè) 設 計二一一年 六 月天津職業(yè)技術師范大學本科生畢業(yè)設計電器開關過電片多工位級進模設計Electric switches CLP piece muti-position into the mould design專業(yè)班級：機自 0702 班學生姓名：指導教師：院 別：2011 年 6 月摘 要沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或者塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及成本低等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。本設計主要針對電器開關過點片零件，在對過電片沖孔、落料和壓彎等成型工藝分析的基礎上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設計過程中綜合考慮采用“雙排列直對排法”排樣，成形側刃定位，保證工件的尺寸和形狀位，在對過電片沖孔、落料和壓彎等成型工藝分析的基礎上置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產(chǎn)率。關鍵詞：沖壓；沖壓模具；沖孔；落料；壓彎ABSTRACTAt room temperature,stamping is installed on the pressure on the use of materials moulds pressure,make it produce plastic deformation,and separation or obtain parts processing method of a kind of pressure.Stamping mould pressing craft is essential to production equipment,is skill-intensive goods.The stamping production efficiency and the quality and cost of production,and die design and manufacture.Mold design and manufacturing technology level,is a national product manufacturing level,one of the important symbols in largely determines the quality of product,and new product development capabilities.This design is mainly aimed at the electric switch b slice parts,electrical chips in collective punch,and bending forming process etc.On the basis of the analysis,the author put forward some parts using multi-position progressive stamping scheme.According to the parts of the shape,size accuracy requirement,and considering the design process of using “double row row layout”forming method,ensure lateral blade shape and size of workpiece,the collective punch,electric chips and bending forming process etc.On the basis of analysis for the requirement of accuracy,improve material utilization ratio and the labor productivity.Key Words：Stamping;Stamping die;Punching;Blanking;Bending1 緒 論 11.1 概述 .11.2 沖壓技術的進步 .11.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 .21.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術 .21.5 課題的主要特點及意義 .32 沖壓工藝方案的制定 32.1 工藝分析 .52.2 排樣圖設計 .63 模具總體結構設計 83.1 條料定位裝置 .83.2 出料裝置 .103.3 模具結構特點 .103.4 模具工作過程 .104 模具零件的設計與計算 124.1 凸、凹模刃口尺寸的計算 .124.1.1 凸、凹模間隙的選擇 124.1.2 凸、凹模刃口尺寸計算 124.2 凸、凹模的設計 .174.2.1 凸模的結構和固定形式 174.2.2 凸模長度的確定 184.2.3 凸模的強度計算 194.2.4 凹模結構形式設計 204.2.5 凹模結構尺寸的確定 204.3 模板的設計 .224.4 卸料彈簧的選用 .234.5 其它零件的設計 .235 沖壓設備的選用 255.1 沖壓力的計算 .255.2 選擇壓力機 .266 壓力中心的計算 277 外文翻譯 298 總結 389 參考文獻 3910 致謝 41天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計11 緒 論1.1 概述沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學、數(shù)學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結合現(xiàn)代先進技術的應用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。1.2 沖壓技術的進步進幾十年來，沖壓技術有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術在生產(chǎn)的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造（圖 1-1） 。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。圖 1-1 沖壓作業(yè)方式的進化沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結合現(xiàn)代技術信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計2計算機集成制造系統(tǒng) CIMS（Computer Integrated Manufacturing System） 。把產(chǎn)品概念形成、設計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務全過程通過計算機等技術融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術水平提高到一個新的高度。1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高技術密集型產(chǎn)品，也是高新技術產(chǎn)業(yè)的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快， “十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點主要應表現(xiàn)在 ：（1）汽車覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標準件；（5）其它高技術含量的模具。目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的 40%以上，但在整個模具設計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設計制造方法、手段上已基本達到了國際水平，模具結構功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比，存在一定差距。1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技術沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術性能的研究天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計3已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術的中心和關鍵。20 世紀 60 年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設計與制造中的應用。通過以計算機為主要技術手段，以數(shù)學模型為中心，采用人機互相結合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機整體，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設計和優(yōu)化4。模具 CAD/CAE/CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。模具 CAD/CAE/CAM 在近 20 年中經(jīng)歷了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具 CAD/CAE/CAM 技術發(fā)展速度更快，應用范圍更廣。在級進模 CAD/CAE/CAM 發(fā)展應用方面，本世紀初，美國 UGS 公司與我國華中科技大學合作在 UG-II（現(xiàn)為 NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM 軟件 NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設計、條料排樣、壓力計算和模具結構設計等模塊。具有特征識別與重構、全三維結構關聯(lián)等顯著特色，已在 2003 年作為商品化產(chǎn)品投入市場。與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關機構和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)。我國從上世紀 90 年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學模具技術國家重點實驗室在 AutoCAD 軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設計、模具結構設計、標準件及典型結構建庫工具和線切割自動編程 5 個模塊。上海交通大學為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模 CAC/CAM 系統(tǒng)。西安天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計4交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模 CAD 系統(tǒng)等。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng) CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的 CAD 系統(tǒng) Fox-CAD 等4。展望國內(nèi)外模具 CAD/CAE/CAM 技術的發(fā)展，本世紀的科學技術正處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術的緊密結合，人工智能技術、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關聯(lián)設計等一系列與模具工業(yè)相關的技術發(fā)展之快，學科領域交叉之廣前所未見。今后 10 年新一代模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)必然是當今最好的設計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在4：（1）模具 CAD/CAM 的專業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡的 CAD/CAE/CAM 一體化系統(tǒng)結構初見端倪；（3）模具 CAD/CAE/CAM 的智能化引人注目；（4）與先進制造技術的結合日益緊密。1.5 課題的主要特點及意義該課題主要針對電器開關過電片零件，在對過電片沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設計過程中綜合考慮采用“雙列直對排法”排樣，成形側刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產(chǎn)率。本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設計者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計52 沖壓工藝方案的制定圖 2-1 零件圖材料：H68 普通黃銅 料厚：0.5mm該零件為某電器開關過電片，是一家電器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個主要零件，如圖 2-1 所示,其作用是通過開關扳手的運動由過電片讓電流通或斷。該零件生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，零件結構緊湊，沖裁壁厚很?。ㄗ钚√帪?0.75mm） ，成形過程相互干涉，在復合模中難于實現(xiàn)；若用簡單的落料、沖孔、彎曲模等單工序模也可達到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單了，但是沖壓所用的設備和人員較多，沖壓工序中的定位也較麻煩，加上零件較小，裝料時易產(chǎn)生不安全的現(xiàn)象，而且工序較多效率較低故不被推廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對零件的一致性要求較高，二是具有 H68 良好的彎曲和沖裁性能，經(jīng)過反復比較，適宜采用較為復雜的多工位級進模制造。2.1 工藝分析本電器開關過電片從總體上看是一個帶雙孔的“ ”形彎曲件，該零件需要控制的尺寸有 ， ， ， ，分別為公差等級天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計6IT11，IT12 級，其余尺寸均為未注公差，可以按 IT12 級取公差。該零件材料為 H68普通黃銅，料厚為 0.5mm，因而從尺寸精度和材料方圖 2-2 零件展開圖面分析比較適合用沖壓加工。經(jīng)計算得零件毛坯展開尺寸，如圖 2-2 所示，最長處為 22.86mm，最寬處為 6.8mm，屬于小型沖壓件。由于“ ”形彎曲件兩直邊折彎方向相反，故彎曲模必須有兩個方向的彎曲動作?，F(xiàn)改為“ ”形彎曲件，它是“ ”形件的成對彎曲，然后再切斷為二個“ ”形件，這樣使兩邊的彎曲力相互平衡，同時也減少了彎曲時的毛坯移動。2.2 排樣圖設計排樣圖是多工位級進模設計的關鍵，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結構和壽命等有著顯著的影響。該過電片零件形狀一頭大一頭小，若采用單列排樣則材料的利用率較低，故采用雙列排樣；又為了減少制件在沖壓時的移動和抵消彎曲力，綜合考慮采用“雙列直對排法” ，由于制件較小，采用“雙列直對排法”排樣的模具體積也不會很大，同時按“雙列直對排法”排樣為“一模四件”生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，因此這樣的排樣比較科學合理。查文獻取搭邊值 a=1.2mm，沖切外形時工件間的搭邊連接最小寬度取 1.8mm。故應針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因素后，設計合理的排樣圖及具體工位安排。故：條料寬度 b=22.86mm×2 + 1.2mm×2 + 1.8mm =49.92mm，取 b=50mm；天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計7沖壓進距 h=6.8mm + 5mm + 1.2mm×2 =14.2mm毛坯排樣圖如圖 2-3 所示：圖 2-3 排樣圖根據(jù)以上分析，沖壓如圖 2-1 所示的零件的級進模分為四個工位。第一工位：定距沖外形；第二工位：沖圓孔和腰形孔；第三工位：“ ”形彎曲，由導正銷在圓孔中定位；第四工位：切斷“ ”形件，分離得四個“ ”形制件。計算材料的利用率，一個進距內(nèi)的沖裁面積 A：A=92.5mm2+19.6mm2×4+15.9mm2×4+51.8 mm2=286.3 mm2其中，A 包括一個進距內(nèi)沖出的小孔面積 142mm故一個進距的材料利用率為：= =59.7%若沖出的小孔材料可以加以利用，則由本排樣方案計算一個進距的材料利用率為：天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計83 模具總體結構設計模具總體結構如圖 3-1 所示，該模具采用后側導柱模架，沖圓孔凸模 19，沖腰形孔凸模 18，切斷凸模 15，切邊凸模 20，壓彎凸模（成形側刃）16，導正銷 29 分別和凸模固定板 5 采用壓入式裝配，用圓柱銷 23 在上模座上定位，與墊板 4 一起固定在上模座上；凹模 11 采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，壓彎凹模鑲塊 17 兩件采用鑲拼結構，嵌入沖裁凹模槽孔內(nèi)，并用螺釘加以固定；條料送進步距由成形側刃定位控制，制件彎曲由導正削精定位，所有凸模卸料由彈性卸料板 7完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動落下。3.1 條料定位裝置由于側刃定距方式使沖壓時材料送進準確可靠，但增加了材料的消耗，也使模具的制造維修趨于復雜。側刃的成形沖切即發(fā)揮了側刃定距的優(yōu)點，又使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少廢料沖壓。成形側刃沖壓是將擬選用的側刃與工件某部分的沖裁結合，利用沖切出條（帶）料的缺口代替普通側刃的切邊缺口實現(xiàn)送料限位定距，省去普通側刃沖切后仍需留出落料沖切的搭邊，實現(xiàn)少無廢料排樣的沖裁7。資料表明：在級進模上使用成形側刃與使用普通側刃相比，不僅可以節(jié)省沖壓材料 6%-10%，成本降低 2%-6%，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動生產(chǎn)率的同時，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計9圖 3-1 模具結構示意圖1-模柄 2-上模板 3-圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 4-墊板 5-凸模固定板 6-彈簧 7-卸料板 8-導套 9-導柱 10-下模板 11-凹模 12-墊板 13-內(nèi)六角圓柱頭螺釘 14-圓柱銷 15-切斷凸模 16-壓彎凸模 17-凹模鑲塊 18-沖腰形孔凸模 19-沖圓孔凸模 20-切邊凸模（成形側刃） 21-開槽圓柱頭螺釘 22-承料板 23-圓柱銷 24-內(nèi)六角圓柱頭螺釘 25-圓柱銷 26-圓柱銷 27-開槽沉頭螺釘 28-導料板 29-導正銷 30-開槽沉頭螺釘 31-螺塞 32-彈簧本設計在送料前進方向的兩側采用雙成形側刃定距，如圖 2-3 所示，即為使用天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計10成形側刃的排樣圖，側刃長度稍大于送料進距，以便導正銷伸入預沖孔時導料略后退。成形側刃尺寸按式（3-1）計算：L=h+（ 0.05 0.10） （3-1 ）式中，L成形側刃斷面沿送料方向的長度（mm） ，這里 ；h步距（mm）精確定位由導正銷 29 與條料上的導正孔 5 來實現(xiàn)，該模具裝有 2 件導正銷，結構形式如圖 3-1 所示，條料寬度方向由左、右導料板 28 導向，承料板 22 承料。3.2 出料裝置采用彈性卸料板 7 卸料，彈性卸料板由彈簧 6 產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料，并穿過卸料螺釘 3 桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間。導正銷與導正孔之間存在一定的間隙，一般可以避免導正銷卡在導正孔內(nèi)，若為了防止導正銷卡在導正孔內(nèi)，可以采用在局部設計卸料塊與彈簧，靠彈簧產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動落下。3.3 模具結構特點 采用雙成形側刃對稱布置，切邊定距，沖出工件部分外形，充分利用料頭和料尾。為了便于送料，在沖切外形時工件之間留有一定的搭邊連接，在沖彎后再切去，工件成形后由凹模 11 終端的斜面滑出。3.4 模具工作過程 將裁剪好的寬度為 50mm 的條料放在下模上，并依靠成形側刃定位。第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，切邊凸、凹模完成切廢料工序；第二步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出；第三步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下行由導正銷精確定位，彎曲凸、凹模完成彎曲工序；天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計11第四步：上模上行條料靠手動繼續(xù)向前送一步，上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出，同時有四個制件從模具終端落下，完成整個沖壓過程。天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計124 模具零件的設計與計算4.1 凸、凹模刃口尺寸的計算4.1.1 凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.025 mm， Zmax=0.045 mm。至于壓彎時凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長度） ，取單邊間隙 C=（1.0 1.1）t，這里取 C=0.5 mm。另外，設計中考慮在合模時使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計算沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設計沖模的主要任務之一。（1）切邊凸、凹模刃口尺寸計算由于該零件切邊形狀比較復雜，且為薄材料，為了保證凸、凹模之間的間隙值，擬采用凸、凹模配合加工的方法。先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成形磨削加工刃口。根據(jù)零件切邊形狀，如圖 4-1 所示，其中未標注公差的尺寸，按 IT12 級取公差。凸模磨損后尺寸變小的記為 A 類，有 A1= , A2= , 圖 4-1 零件切邊尺寸A3= ，A4= ，A5= 尺寸變大的記為 B 類，有 B1= , B2= ,B3= 天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計13 對于 A 類尺寸：查文獻得：磨損系數(shù) x1=0.75, x2=1, x3=0.75, x4=1, x5=1A 類尺寸按式(4-1)計算：（4-1）式中， 凸模制造公差， 圖 4-2 切邊凸模尺寸 對于 B 類尺寸：查文獻得：x1=1, x2=1, x3=1B 類尺寸按式(4-2)計算：（4-2）該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值 ZminZmax=0.0250.045mm。切邊凸模尺寸標注如圖 4-2 所示。天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計14（2）沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計算圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。圓孔尺寸如圖 4-3，未注公差按 IT12 級處 圖 4-3 圓孔尺寸理有 ，按一般要求：模具精度較工件精度高 23 級，查文獻得， ，這樣將不滿足分開加工條件：?？紤]到圓孔容易加工，可以適當?shù)奶岣咄?、凹模制造精度，? ，。取 ，這樣就滿足分開加工條件： 圖 4-4 沖圓孔凸模尺寸先確定凸模刃口尺寸，查文獻得：x=0.75，按（4-3）式計算：(4-3)則：凹模刃口尺寸，按（4-4）式計算：（4-4）則： ,沖圓孔凸模尺寸標注如圖 4-4 所示（3）沖腰形孔凸、凹模刃口尺寸計算腰形孔尺寸如圖 4-5，未注公差按 IT12 級處理有 ，孔心距。腰形孔和圓孔同樣，比較容易加工，按上述沖圓孔天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計15凸、凹模刃口計算方法，適當提高模具制造精度，以滿足分開加工的條件，取 ， 。圖 4-5 腰形孔尺寸 確定凸模刃口尺寸，查文獻6得：x=1 ，根據(jù)（4-3）式有：沖腰形孔凸模尺寸標注如圖 4-6 所示。圖 4-6 沖腰形孔凸模尺寸由式（4-4 ）得，凹模刃口尺寸為： 孔心距 （4-5）式中 、 凸、凹?？仔木嗟臉朔Q尺寸（mm） ；工件孔心距的標稱尺寸（mm） ；工件孔心距的公差（mm）則： 圖 4-7 切斷搭邊尺寸（4）切斷凸模刃口尺寸計算零件切斷搭邊廢料形狀尺寸如圖 4-7 所示，其中未標注公差的尺寸，按 IT12 級取公差。按上述切邊凸、凹模刃口尺寸計算方法，凸、凹模采用配合加工，先加工凸模，然后配做凹模。同樣，凸模磨損后尺寸變小的記為天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計16A 類，有 A1= , A2= , A3= , A4= ；尺寸變大的記為 B 類，有 B1= 。 對于 A 類尺寸：查文獻6得： x1=0.75, x2=1, x3=1, x4=1，由式（4-1）得：圖 4-8 切斷凸模尺寸 對于 B 類尺寸：查文獻6得： x=1由式（4-2 ）得：該零件搭邊廢料切斷凹模刃口各部分尺寸按上述切斷凸模的相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值 ZminZmax=0.0250.045mm，切斷凸模尺寸標注如圖 4-8 所示。（5）壓彎凸、凹模刃口尺寸計算壓彎型槽相對位置關系，如圖 4-9 所示，相對寬度尺寸標注在內(nèi)側，故應以凸臺（相當于凸模）為基準，先計算凸臺尺寸?？紤]到模具磨損和彎曲件的回彈，凸臺尺寸按（4-6）計算： 圖 4-9 壓彎型槽相對位置（4-6）式中， 彎曲件基本尺寸(mm)；天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計17彎曲件制造公差(mm)；凸臺制造公差，按 IT8 級選取則：兩個壓彎凸模刃邊相對位置尺寸（相當于凹模）按凸臺尺寸控制，保證單邊間隙 C, 即：（4-7）故：4.2 凸、凹模的設計4.2.1 凸模的結構和固定形式由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結構形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結構也可采用加強型結構。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結劑澆注法固定等。圖 4-10 凸模固定方式本設計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用 T10A 鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理。圓凸模可采用高精度外圓磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量。天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計18凸模固定方式如圖 4-10 所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保證在工作時不被拉出，安全可靠。4.2.2 凸模長度的確定凸模工作部分的長度應根據(jù)模具的結構來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴重時甚至會使凸模折斷。根據(jù)模具設計結構形式，凸模的長度為（4-8）式中， 凸模的長度（mm） ；凸模固定板的厚度（mm） ，它取決于沖件的厚度 t，一般在沖制t40-50 mm） ，料厚 0.5 mm（0.8 mm） ，由文獻10表 14-5 取 b=30mm。（2）凹模厚度：凹模厚度 h 根據(jù)沖裁力 F 按文獻10 圖 14-15 選擇。先算沖裁力：（4-10）式中，L 沖裁件周邊長度（mm） ；t 材料厚度（mm） ，t=0.5mm；t 材料抗剪強度（MPa） ，=240MPa；K 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。算得整個沖壓工序中沖裁周邊長度 L=388mm，代入式（4-10）得： F=1.3×388×240×0.560KN由文獻10圖 14-15 中取凹模厚度 h=20mm。（3）凹模外形尺寸根據(jù)排樣圖 2-3 所注尺寸和上述凹模厚度 h 與壁厚 b，可以得出：凹模長 L=124 mm；凹模寬 B=110 mm；故初步有了凹模外形尺寸 L×B×h=124×112×20 mm。根據(jù)要求，上述凹模外形尺寸須向國家標準靠攏，對照文獻10表 14-6（摘自GB2858-81） ，將上述尺寸改為 125×125×20 mm。（4） 刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度 h0 可以按下列規(guī)則計算10：沖件料厚 t3 mm，h0=3 mm；沖件料厚 t3 mm，h0=t ；所以，這里取 h0=3 mm。天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計22（5） 凹模鑲塊尺寸設計對于凹模鑲塊的尺寸，可以參見相關零件圖紙。4.3 模板的設計標準的級進模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的三塊模板，也是級進模比不可少的11。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時還具有一定的導向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。另外，在進行級進模設計時，有一項很重要，就是設計讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動態(tài)讓位11 。本設計中在凹模板上直接開槽讓位，工件成形后由凹模終端的斜面滑出，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前面已述，該級進模其它模板的外形尺寸設計如下：凸模固定板 ；上墊板 ；下墊板 ；導料板 ；卸料板 ；卸料板凸臺高度根據(jù)導向裝置導料板厚度來確定，取 h =H-(0.10. 3)t=3-0.2×0.5=2.9 mm，所以卸料板整體高度為14.9 mm；上模板 （標準件） ；下模板 （標準件） ；故：模具閉合高度 4.4 卸料彈簧的選用先算卸料力，查文獻8表 2-15 得卸料力系數(shù) ，則：天津職業(yè)技術師范大學 2011 屆本科生畢業(yè)設計23（1）根據(jù)模具的結構初定 8 根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為：（2）查文獻12 表 10-1，并考慮到模具結構尺寸，初選彈簧參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑 d=2mm，彈簧中徑 D2=12mm，節(jié)距 t=4.28mm，工作極限負荷 Fj=188N，自由高度 h0=40mm，有效圈數(shù) n=8.5，工作極限負荷下變形量 hj=17.3mm，展開長度L=396mm。 規(guī)格標記為：彈簧 2×12×40（3）彈簧預壓量。由 Fj=188N，hj=17.3mm，考慮卸料的可靠性，取彈簧在預壓量為 h1 時就應有 150N 的壓力，故：（4）檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件：沖裁時卸料板的工作行程h2=6.2mm;考慮凸模的修模量 h3=4mm;彈簧的預壓量為 h1=14.4mm；故彈簧總壓縮量為h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mmhj=17.3mm17.2mm，所以該規(guī)格的彈簧滿足要求。4.5 其它零件的設計在級進模中，一些輔助零件對模具的順利工作也起著重要的作用。針對該級進模，這里主要介紹導正銷的設計。本級進模設計當中，通過導正削與在前一個工位上沖了的兩個 的孔實現(xiàn)精確定位，保證產(chǎn)品的精度。進行導正銷設計時注意到控制導正銷的長度，保證當模具在自由狀態(tài)時導正銷的直壁部分伸出卸料板的長度要小于產(chǎn)品的一個料厚，這樣就可