鉸鏈墊片級進模畢業(yè)設計

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1、中文摘要中文摘要金屬板料沖壓是一種在工業(yè)生產中應用廣泛的加工方法。隨著現(xiàn)代各行各業(yè)突飛猛進的發(fā)展，金屬件的結構復雜，精度高，需求量多，加上對生產的安全性、操作的方便性，加工的經濟性等要求也日益提高，采用單工位模具已經無法滿足生產的需要，許多制造商均采用多工位級進模進行生產。因此，多工位級進模在國內外模具制造業(yè)中應用日趨廣泛。多工位級進模是在普通級進模的基礎上發(fā)展起來的一種模具，是當代所有模具中沖壓功能最多、結構最復雜、生產效率和自動化程度最高的一種沖模。在多工位級進模結構設計過程中，首先必須設計級進模的總裝結構，然后再在此基礎上進行模具其他零部件的設計。本論文分析了鉸鏈墊片的工藝性,介紹了鉸鏈

2、墊片多工位級進?？傮w結構設計，對工件進行了展開計算，確定了工件加工成型的工藝方案和排樣方案,對模具進行了工藝計算，根據(jù)計算結果進行了凸模、凹模、墊板、導料板、卸料板、鑲塊等主要零部件的設計，還根據(jù)各標準對模具中用到的其他標準件，如模架、導柱導套等，進行了選擇與設計。實踐證明：該模具結構合理、可靠,并能保證產品質量,對此類零件的級進模設計有參考價值。關鍵詞：級進模; 鉸鏈墊片;排樣設計AbstractSheet metal stamping is a widely used method in industrial production. With the rapid development o

3、f modern businesses，the structure of the metal pieces becomes more and more complex. The metal pieces also need to have high accuracy. At the same time, the demands of the production security, the ease of operation, the economy of processing are increasing. Single-stage molds cant meet the the needs

4、 of production. Many manufacturers use the multi-position progressive die in production. Therefore, Multi-position Progressive Dies are used increasingly widespread in the die manufacturing at home and abroad. Multi-position Progressive Die is developed basing on the general progressive die. It has

5、the most pressing function, the most complex structure, productivity and the highest degree of automation. In the design of the multi-position progressive die, we must design the assembly structure of the progressive die. And then, we design other components of it. In this page, I analyzed the manuf

6、acturability of a hinge gasket piece, as well as design of the overall structure. I also did the calculation of the workpiece, determined the workpieces forming process and the nesting program and did a calculation of the mold process. After that, I designed the die in all aspects. The application s

7、hows that the die is feasible and reliable in structure and can ensure the quality of the products.Key words: progressive die; hinge gasket piece; layout design目錄目錄第一章 緒論11.1 引言11.2 多工位級進?，F(xiàn)狀及發(fā)展21.3主要研究內容3第二章 模具的工藝計算5第一節(jié) 設計產品圖5第二節(jié) 零件的工藝分析52.2.1 產品的展開計算52.2.2 工藝分析72.2.3 確定工藝方案和排樣設計7第三節(jié) 工藝計算102.3.1 凸、凹

8、模間隙值得確定102.3.2 凸、凹模刃口尺寸的確定102.3.2.1 確定凸、凹模刃口尺寸的原則102.3.2.2 刃口尺寸計算112.3.3 工藝力的計算132.3.3.1 沖裁力132.3.3.2 降低沖裁力的方法142.3.3.3 卸料力、推件力和頂件力152.3.3.4 彎曲力的計算172.3.3.5 總的工藝力182.3.4 沖壓設備的選擇182.3.5 模具壓力中心的確定192.3.6 沖模的閉合高度22第三章 模具設計24第一節(jié) 鉸鏈墊片級進?？傮w結構的草圖設計24第二節(jié) 模具主要零部件的結構設計253.2.1 凸模和凹模的結構設計253.2.1.1 凸模和凹模的設計原則263

9、.2.1.2 凸模的結構設計273.2.1.3 凹模的結構設計283.2.2 導料系統(tǒng)的設計293.2.2.1 導料板303.2.2.2 定位裝置的設計323.2.3 限位裝置的設計343.2.4 鑲塊設計343.2.5 頂出裝置設計353.2.6 卸料裝置的設計353.2.7 輔助裝置的設計403.2.7.1 固定板403.2.7.2 墊板413.2.8送料機構與出件方式423.2.9 其他標準零件的選用423.2.9.1 模架423.2.9.2 模柄443.2.9.3 緊固件及其安裝要求45第三節(jié) 模具裝配圖47第四節(jié) 彎曲回彈的控制47第五節(jié) 模具材料的選擇47第六節(jié) 模具制造工藝設計4

10、9結 論51致 謝52參考文獻53I第一章 緒論第一章 緒論1.1 引言金屬板料冷沖壓是一種在工業(yè)生產中應用廣泛的加工方法。隨著市場競爭日趨加劇產品質量不斷提高，對生產的安全性、操作的方便性等要求也日益提高。模具作為沖壓生產的基本要素，其設計制造技術受到普遍重視，模具工業(yè)被認為是國民經濟的基礎工業(yè)，國際模具協(xié)會認為：模具是進入富裕社會的原動力。級進模作為現(xiàn)代沖壓生產的先進模具，能夠在一副模具內完成復雜零件的沖裁、翻邊、彎曲、披探、立體成形以及裝配等復雜工序，具有生產效率高、操作安全可靠、可以加工復雜零件等特點而受到普遍的重視，應用也日益廣泛1。沖壓模具是冷沖壓工藝必不可少的工藝裝備。沖壓模具設

11、計得好壞、水平高低，將直接影剛產品質量、成本、生產效率與操作者的安全。多工位級進模是沖壓模具的一種。它是在一副模具內按所需加工的制件的沖壓工藝分成若干個等距離工位，在每個工位上設置定的沖壓工序，完成零件的某部分沖制工作。被加工材料(條料或帶料)經逐個工位的沖制后，便能得到所需要的沖壓件。這樣，一個比較復雜的沖壓零件只需用一副多工位級進模就可沖制完成。般地說，多工位級進模能連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深等工藝。所以，無論沖壓件的形狀如何復雜，沖壓工序怎樣多，均可以用一副多工位級進模來沖制完成。對大批量生產的沖壓零件尤其應當采用多工位級進程進行沖制。它在提高生產效率、降低成本、提高質量和實現(xiàn)沖壓自動化等

12、方面有著非?，F(xiàn)實的意義。多工位級進模結構比較復雜，制造技術要求高，成本相對也就高，同時對沖壓設備和板料也有相應的要求，所以其使用受到一定的限制，其中模具結構設計得合理與否也是一個重要原因。因此模具設計者需要考慮的內容很多，尤其是級進模條科排樣圖的設計，對模具各部分結構的考慮等都是十分重要的模具設計人員在進行設計前必須對被沖壓的工件進行全面的分析，然后結合模具結構特點和加工工藝性來確定沖件的沖壓變形工藝過程。在設計前后同使用部門、制造部門結合進行分析、研究設計方案，才能保證獲得基本上成功的設計。多工位級進模一般比較適用于材料厚度較薄的中小尺寸沖件，并有足夠的生產批量。對大尺寸或較厚材料，由于受沖

13、壓設備條件的限制和厚料變形時各工步間的相互影響比較難于掌握，因而沖件的精度就很難保證。1.2 多工位級進?，F(xiàn)狀及發(fā)展在工業(yè)生產中許多機械零件普遍采用模具沖壓成形的工藝方法，有效地保證了產品的質量，提高了勞動生產率，并使操作技術簡單化，而且還能省料、節(jié)能，可以獲得顯著的經濟效益。據(jù)不完全統(tǒng)計2，沖壓件在電子產品中占80一85，在汽車、農業(yè)機械產品中占75一80，在輕工業(yè)產品中占90以上，航天航空工業(yè)中沖壓件也占很大的比例。特別是人類生活越來越富裕的今天，工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化已走向現(xiàn)實，要推動新的產業(yè)革命向更深入、更高階段發(fā)展沖壓成形工藝及模具是不可缺少的重要的推動力之一。由此可見，

14、沖壓成形工藝與模具在國民經濟中的作用和意義是十分重要的。出于種種歷史原因、我國模具工業(yè)與當前工業(yè)發(fā)展還很不適應。無論是在設計制造技術和生產能力方面，還是在管理水平方向，模具工業(yè)均遠遠不能滿足需求，它嚴重影響工業(yè)產品的品種、質量和生產周期，削弱了其在國際市場上的競爭能力。近年來，我國模具進口幅度呈大幅下降之勢，并有超億元出口額。大型、復雜、精密、高效和長壽命模具也逐年上新的臺階，體現(xiàn)高水平制造技術的多工位級進模也越來越多，沖壓自動線、自動沖技術也得到廣泛應用。我國模具行業(yè)的技術迅速提高，模具國產化已經取得十分可喜的成績，這將對我國在國際市場的競爭能力和綜合國力的提高起到有力的促進作用。多工位級進

15、模是當代所有模具中沖壓功能最多、結構最復雜、生產效率和自動化程度最高的一種沖模。由于采用高硬度硬質合金等材料制造模具和采用先進的精密加工技術，多工位級進模也是使用壽命最長和模具精度很高的一種精密模具。隨著現(xiàn)代各行各業(yè)突飛猛進，小型金屬件，如鉸鏈墊片，需求量多，結構復雜，精度高，采用單工位模具已經無法滿足生產的需要，許多制造商均采用多工位級進模進行生產。因此多工位級進模在國內外模具制造業(yè)中應用日趨廣泛，得到了模具設計制造者的重視。長期以來，我國的多工位級進模的制造和使用，和其他工業(yè)一樣，有很大進步，但與先進國家相比，仍有不小差距，許多精密、復雜的級進模要靠進口，所以，優(yōu)先發(fā)展多工位級進模在“十一

16、五”規(guī)劃中被列為重點之一3。多工位級進模發(fā)展的背景主要是由于：(1)電子技術的發(fā)展與發(fā)達，特別是集成電路的出現(xiàn)，使產品趨向于小型化。其零件多由薄的金屬板材構成，在大量生產中，適宜采用多工位級進模。(2)精密加工機床的發(fā)展，如座標磨床、精密線切割機床等，賦予多工位級進模的加工以可靠的手段。(3)高速精密沖床的出現(xiàn)，使用多工位級進模更能充分地發(fā)揮沖壓制品的效益。多工位級進模與普通沖模相比要復雜，具有如下特點：(1)在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序，顯著提高了勞動生產率和設備利用率。 (2)在級進模中不存在復合模的“最小壁厚”問題，設計時還可根據(jù)模具強度和模具的裝配需要

17、留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。(3)多工位級進模通常具有高精度的內、外導向（除模架導向精度要求高外，還必須對細小凸模實施內導向保護）和準確的定距系統(tǒng)，以保證產品零件的加工精度和模具壽命。 (4)多工位級進模常采用高速沖床生產沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產效率。 (5)多工位級進模結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，方便，可靠。(6)多工位級進模主要用于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^2mm)、產量大，形狀復雜、精度要求較高的中、

18、小型零件。用這種模具沖制的零件，精度可達IT10級。 1.3主要研究內容多工位級進模結構比較復雜，造價高，制造周期較長，因此在設計多工位級進模時應當持恢重態(tài)度。根據(jù)設計任務書的要求以及對零件圖的分析，確定了主要研究內容如下：1、產品的展開計算讀懂產品圖后，首先對零件進行展開計算，沖件的平面幾何展開主要是確定該工件的沖裁的內、外形狀以及具休的沖裁尺寸。在零件尺寸中，有一般自由尺寸，也應注有公差要求的配合尺寸或關鍵尺寸。因此在計算其展開尺寸時，不能直接取名義尺寸進行計算，必須根據(jù)工件標出的公差帶方向，結合工件彎曲或拉伸處由于材料厚度偏差、上下模之間的間隙以及彎曲或拉伸方式等而產生的拉長因素而確定模

19、具的最終彎曲或拉伸尺寸。2、鉸鏈墊片級進模排樣設計對零件進行工藝分析后，進行排樣。設計排樣圖的過程，就是確定模具結構的過程。在進行排樣設計時，要從全局進行詳盡的考慮，不能受限于局部結構，而且還要多注意細節(jié)。在保證條料能順利送進和穩(wěn)定生產的前提下，應盡量減少料寬和步距，以降低成本。3、工藝計算通過對模具的工藝計算，來確定模具中各主要部件的尺寸參數(shù)，選擇壓力機，確定壓力中心，為以后的設計做好準備。4、鉸鏈墊片多工位級進模結構設計1）模具總體結構設計：進行模具設計時，首先要根據(jù)已經確定好的加工工藝和排樣設計，設計出模具的裝配圖，再設計每個零件圖。2）鑲塊設計：根據(jù)墊片需求和前面的工藝計算，對沖裁凸模

20、、凹模、鑲塊等進行設計。3）模板設計：標準的級進模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、上模座、下模座。其中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的3塊模板，也是級進模必不可少的。固定板起著固定凸模的作用；卸料板主要起卸料、導向、壓料3個作用；凹模板既可以充當凹模刃口，也可以在其上鑲拼凹模鑲塊。4）其它零件設計：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。如：導正銷、浮動送料釘、抬料塊和頂桿等。5、彎曲回彈的控制控制彎曲回彈的方法常用補償法及鐓壓法。補償法是在模具相應位置開出一定斜度,使工件出模后正好符合規(guī)定的角度。鐓壓法是鐓壓工件彎曲帶,改變其應力、應變狀態(tài),達到控制彎曲回彈的目的。該工件9

21、0直角彎曲用鐓壓法可達到控制彎曲回彈的目的, 45彎曲應進行先補償再鐓壓,效果更好。55第二章 模具的工藝計算第二章 模具的工藝計算第一節(jié) 設計產品圖圖1-1所示鉸鏈墊片材料為10F,厚度0.5mm,生產批量為100萬,其外形尺寸的回彈在級進模中較難控制。成形工藝包括沖裁、彎曲等工序。設計上,需著重解決鉸鏈墊片彎曲成形。圖2-1 鉸鏈墊片第二節(jié) 零件的工藝分析2.2.1 產品的展開計算彎曲毛坯尺寸的確定方法，主要有兩種情況4：1）有圓角半徑的彎曲(R0.5t)；2）無圓角半徑或圓角半徑很小時的彎曲(R0.5t)（如圖2-2，圖2-3）。由上面的工件圖可知，半徑為R2處的彎曲屬于有圓角半徑的彎曲

22、(R0.5t)，應該按照下式來計算：圖2-2 有圓角半徑的彎曲 圖2-3 無圓角半徑或圓角半徑很小時的彎曲 =（R+Kt）=1.57（R+Kt） （1）式中：R彎曲件內表面的圓角半徑（mm）； K中性層系數(shù)，查表2-1； t材料厚度（mm）。表2-1 應變中性層系數(shù)R/t0.100.250.501.01.52.03.04.05.07.5K0.300.340.380.420.440.450.470.4750.480.50經查表得K=0.475，工件厚0.5mm，將數(shù)值代入上式得=3.51mm。工件頭部的兩處彎曲屬于無圓角半徑或圓角半徑很小時的彎曲(R0.5t)，可按公式（1）來計算。其中90處彎

23、曲、45處彎曲分別按照公式（2）、（3）來計算：L=a+b+0.4t （2）L=a+b+/0.5t （3）計算得到毛坯的總體尺寸如下圖：圖2-4 毛坯尺寸2.2.2 工藝分析圖2-1所示鉸鏈墊片材料為10F,厚度0.5mm,生產批量為100萬,其外形尺寸的回彈在級進模中較難控制。成形工藝包括沖裁、彎曲、切斷等工序。設計時，應注意以下幾點5-7：1）著重解決鉸鏈墊片彎曲成形,經計算,材料在垂直于軋制方向和平行于軋制方向最小彎曲半徑均滿足要求。2）3孔的孔壁與周邊距僅為2mm，設計模具時應加以注意。3）工件頭部的45彎曲、90直角彎曲為非對稱彎曲，要控制回彈,最后彎曲需經過試模調整。4）工件較小，

24、且生產批量較大，考慮到安全因素及生產效率，采用下落件的方式。5）批量較大，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具壽命。6）應保證各工位凸、凹模動作行程的穩(wěn)妥連貫，工件定位準確。2.2.3 確定工藝方案和排樣設計排樣設計是多工位級進模設計的關鍵之一。排樣圖的優(yōu)化與否，不僅關系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的難易程度和使用壽命等，而且關系到模具各工位的協(xié)調與穩(wěn)定。沖壓件在帶料上的排樣必須保證完成各沖壓工序，準確送進，實現(xiàn)級進沖壓；同時還應便于模具的加工、裝配和維修。根據(jù)工件的工藝分析，其基本工序有沖裁、彎曲、切斷三種。按各工序先后順組合，可得到多種組合方式。為了簡化級進模結構,降低制造成本,保

25、證條料送進剛性和穩(wěn)定性,減小級進模工作面積,減少級進模具發(fā)生故障及返修幾率,初選2個方案：1）沖導正銷孔、側刃孔沖裁沖裁沖裁沖裁彎曲彎曲切斷；2）沖導正銷孔、側刃孔沖裁沖裁彎曲彎曲切斷針對2個初選方案對工件進行排樣設計，有以下2個排樣方案9-14：(1)采用單排橫排橫連單側載體排列,共有8個工位:沖導正銷孔、側刃孔;沖裁;沖裁;沖裁;沖裁;彎曲;彎曲;切斷,如圖2-5所示,材料利用率約為48.4%。因制件在一側彎曲,故采用單側載體;制件在條料上橫排,縮小了步距,減小了模具工作面積,因沖裁凸模設計分布較分散,也不會出現(xiàn)因步距縮小而產生干涉。圖2-5 鉸鏈墊片單排橫排橫連單側載體排樣圖(2)采用單

26、排縱排橫連雙側載體排列,共有6個工位:沖導正銷孔、側刃孔;沖裁;沖裁;彎曲;彎曲;切斷,如圖2-6所示,材料利用率約31.7%。較低。由于此方案增大了步距,不利于材料穩(wěn)定送進。制件二次向下彎曲,若材料抬起送進,彎曲高度較高,設計較困難;若將凹模送進方向開設躲避槽,使材料直圖2-6 鉸鏈墊片單排縱排橫連單側載體排樣圖接送進,但最后工位沒有用于制件分離的基準面,再加上此方案材料利用率較低，故采用此縱排方案不合理。最后選用單排橫排橫連單側載體排列方案，即方案1。排樣設計方案確定后，計算選擇鋼板規(guī)格15-17。由于10F鋼是優(yōu)質碳素結構鋼，工業(yè)中有直接生產出來的鋼帶。單側載體上采用3的定位孔，查表知，

27、3孔的搭邊值最小為1.3mm，因此定位孔距條料邊緣和工件邊緣的距離都暫定為1.5mm，再加上件的總長度為56.7mm，則條料的寬度最少為L=56.7+3+1.5+1.5=62.7mm經查表可知，厚度為0.5mm的優(yōu)質碳素結構鋼冷軋鋼帶的寬度尺寸中最接近62.7mm的是65mm，因此選用65mm寬的優(yōu)質碳素結構鋼冷軋鋼帶。具體排樣尺寸如圖2-7：圖2-7 設計的鉸鏈墊片排樣圖此時，準確計算材料的利用率，不妨截取一個工位的材料來進行計算，如圖2-8：圖2-8 排樣圖上的一個工位由上圖知，圖中陰影部分即為沖裁件的面積A。料寬B=65mm，步距h=20mm。經計算可以得到：A=672.79 mm673

28、mm材料利用率為15： = =673/（65x20）100%51.75%第三節(jié) 工藝計算2.3.1 凸、凹模間隙值得確定凸、凹模間隙對沖裁剪斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大的影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數(shù)值的選用主要是按照工件的質量要求，根據(jù)經驗數(shù)值來選用。經查表15知，對于厚0.5mm的10F鋼來說，沖裁模初始雙邊間隙Z分別取之為：=0.040mm,=0.060mm。2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的確定2.3.2.1 確定凸、凹模刃口尺寸的原則（1）考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖

29、孔件的尺寸取決于凸模，因此沖孔模應先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。（2）考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應取接近或等于沖件的最打極限尺寸。（3）考慮沖件精度與模具精度的關系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般模具精度澆工件精度高23級15。對于我設計的這個鉸鏈墊片多工位級進模，取工件精度為IT8級，模具精度為IT6IT7級17。2.3.2.2 刃口尺寸計算對于凸、凹模刃口尺寸的計算有兩種方法15：a、凸模與凹模分開加工和b、凸模與凹模配合加工。對于這個鉸

30、鏈墊片的加工，涉及到的模具比較多，因此凸、凹模刃口尺寸的計算采用凸模與凹模配合加工來計算。如圖2-9。此法將工件上的尺寸分為三類：第一類是凹模磨損后增大尺寸（圖2-9中的A類）；第二類是凹模磨損后變小尺寸（圖2-9中的B類）；第三類是凹模磨損后沒有增減的尺寸（圖2-9中的C類）。圖2-9 零件尺寸分類圖對于這三類尺寸，分別按照下面三式計算：A類： =（-x） （3）B類： =（+x） （4）C類： =（+0.5） （5）式中 、基準件尺寸（mm）；、相應的工件極限尺寸（mm）；工件公差（mm）；基準件制造偏差（mm），當刃口尺寸標注形式為+（或-）時，=，當標注形式為時，=。由于工件精度等級為

31、IT8級，則式中x取值x=1。又由上面確定的沖裁模初始雙邊間隙值：=0.040mm, =0.060mm。各尺寸的公差值查表可得。將各尺寸及查得的工件公差值代入公式（3）、（4）、（5）進行計算：則第一類尺寸：=（2-10.014）mm=1.986mm=；=（3-10.014）mm=2.986mm=；=（7-10.022）mm=6.978mm。第二類尺寸：=（18+10.027）mm=18.027mm=；=（56.7+10.046）mm=56.746mm；=（5+10.018）mm=5.018 mm=（3+10.014）mm=3.014mm；=（7+10.022）mm=7.022mm。第三類尺寸

32、：C=（17+0.50.027）1/80.027mm=17.01350.003375mm。該工件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的尺寸配制，保證雙面間隙0.0400.060mm。2.3.3 工藝力的計算2.3.3.1 沖裁力沖模設計時，為了選用合適的壓力機、合理的設計模具。必須計算沖裁力，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力以適應沖裁的要求。一般刃口模具沖裁時，其理論沖裁力（N）可按下式計算4,15,19：F=Lt （6）式中 L沖裁件周長（mm）。 t材料厚度（mm）； 材料抗剪強度（Mpa）。選擇設備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應取F=1.3F=1

33、.3LtLt （7）式中F最大可能沖裁力（稱沖裁力）（N）；材料抗拉強度（Mpa）。根據(jù)排樣圖和零件圖所給定的各種尺寸，可以進行沖裁件周長的計算。由于本模具并不是將工件直接沖出，而是采取每個工位沖掉一部分廢料，最后剩下的料即為工件的方法，所以，我們應該計算每個工位沖掉的廢料的周長（只計算廢料被沖裁的邊，沒參加沖裁的邊不計）。經計算，得到沖掉廢料的周長之和約為276mm。經查閱資料（模具設計指導），10F鋼的性能參數(shù)如下：=216333Mpa， =275410Mpa， =186Mpa將各數(shù)值代入上式進行計算：由于=216333Mpa，不妨去此范圍內的平均值進行計算，取=280Mpa，則F=1.3

34、F=1.3Lt=1.32760.5280（N）=50232（N）2.3.3.2 降低沖裁力的方法當沖裁力過大時，可用下述方法降低15-18：將材料加熱沖裁，材料抗剪強度可大大降低，從而降低沖裁力。但材料加熱后產生氧化皮，沖裁中會產生拉深現(xiàn)象。此法一般只適用于材料厚度大、表面質量及精度要求不高的零件。在多凸模沖裁中，將凸模做成不同高度，使各凸模沖裁力得頂峰值不同。出現(xiàn)，結構如圖2-10所示。圖2-10 階梯型布置凸模對于薄材料，H一般取材料厚度t，對于厚材料則取材料厚度的一半。刃口做成一定斜度。為了得到平整的零件，落料時凹模做成一定斜度，凸模為平刃口，而沖孔時，則凸模做成一定斜度，凹模為平刃口，

35、結構如圖2-11所示。一般斜刃數(shù)值列于表2-2中。斜刃沖模雖降低了沖裁力，但增加了模具制造和修磨的困難，刃口也易磨損，故一般情況下盡量不用，只在大型工件沖裁及厚板沖壓中采用。a）沖孔 b）落料 c）切口圖2-11 斜刃沖裁模表2-2 一般采用的斜刃數(shù)值材料厚度t/mm斜刃高度H/mm斜刃角/（）33102tt2t58 由于本工件比較薄，采用多工位級進模加工，沖裁力不是很大，故無需采用降低沖裁力的方法來加工。2.3.3.3 卸料力、推件力和頂件力卸料力、推件力和頂件力一般采用經驗公式進行計算15。卸料力：F=KF （8）式中 F卸料力（N）； K卸料力系數(shù)（見表2-3） F沖裁力（N）。頂件力：

36、F=KF （9）式中 F頂件力（N）； K頂件力系數(shù)（見表2-3） F沖裁力（N）。推件力：F=nKF （10）表2-3 卸料力、推件力及頂件力系數(shù)沖裁材料KKK純銅、黃銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.07鋼材料厚度mm0.10.060.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03式中 F推件力（N）； K推件力系數(shù)（見表2-3） F沖裁力（N）。 n梗塞在凹模內料的個數(shù)，n=h/t，h為凹模刃壁

37、垂直部分高度（mm），t為料厚（mm）。由于工件的厚度為0.5mm，由上表可查得：K=0.0450.055（這里取中間值0.050）； K=0.08； K=0.065。由于料厚0.5mm，查表得凹模刃壁垂直部分高度取h=4mm，則n=h/t=4/0.8=8.前面計算得到沖裁力F=50232（N）。將這些數(shù)值代入上面的公式，可得：F=KF=0.05050232=2511.6（N）；F=KF=0.0850232=4018.56（N）；F=nKF=80.06550232=26120.64（N）。則總沖裁力F= F+ F+ F+ F=50232+2511.6+4018.56+26120.64=8288

38、2.9（N）。注意，有的時候F、F、F并不是與F同時出現(xiàn)的，計算總力F時只加與F同一瞬間出現(xiàn)的力即可。2.3.3.4 彎曲力的計算由于模具中有彎曲工位，因此還應該進行彎曲力的計算。彎曲力的計算主要分為自由彎曲力和校正彎曲力。由于本工件在沖壓行程結束時受到模具的校正，因此按照校正彎曲力來計算。校正彎曲力的計算公式為：F=pA （11）式中 F校正彎曲力（N）； A校正部分投影面積（mm）；P單位校正力（Mpa），其值見表2-4.表2-4 單位校正力P值 （Mpa）材料材料厚度t/mm11336610鋁黃銅10、15、20鋼25、30鋼1520203030404050203030404060507

39、0304040606080701004050608080100100120經計算，可得到每個彎曲工位工件校正部分投影面積：A1=44 mm； A2=12 mm； A3=211.6 mm。查表得P=3040（Mpa），不妨取中間值P=35 Mpa，代入公式（11）：F=pA=p（A1+ A2+ A3）=35（44+12+211.6）=9366（N）此校正彎曲力即為彎曲該工件所需的最小彎曲力，即F= F2.3.3.5 總的工藝力將計算所得到的總沖裁力F和彎曲力F相加，得到總的工藝力F，即：F= F+ F=82882.9+9366=92248.9（N）2.3.4 沖壓設備的選擇壓力機的選擇有以下原則

40、15-18：壓力機的噸位應當?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總力。FF （12）式中 F所選壓力機的噸位；F總的工藝力根據(jù)模具結構選擇壓力機類型和行程(沖程)次數(shù)，如復合模工件需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機。根據(jù)模具尺寸大小、安裝和進出料等情況選擇壓力機臺面尺寸，如有推件時應考慮臺面孔的大小，使沖后有關零件能自由通過。選擇壓力機的閉合高度與模具是否匹配。模柄直徑、長度尺寸是否與壓力機滑塊模柄孔直徑、深度尺寸相當。壓力機滑塊行程應該是拉深深度的225倍。壓力機的行程次數(shù)應當保證有最高的生產效率。壓力機應該使用方便和安全。根據(jù)這些原則，初步選定壓力機。由于采用了一般沖壓，故選可傾式壓力礬。由前計算的沖壓

41、力要求初選J2316型壓力機，規(guī)格如表2-5：表2-5 選定的壓力機參數(shù)壓力機類型開式雙柱可傾壓力機工作臺尺寸/mm前后300型號J23-16左右450公稱壓力/KN160工 作 臺孔寸/mm： 前后160滑塊行程/mm55左右240滑塊行程次數(shù)/（次/min）120直徑210最大封閉高度/mm220墊板厚度尺寸/mm40封閉高度調節(jié)量/mm45模柄孔尺寸/mm深度40滑塊中心線至床身距離/mm160直徑60立柱距離/mm220床身最大可傾角 352.3.5 模具壓力中心的確定沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導

42、向件的磨損，提高模具及壓力機壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力作用點的方法。由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓線的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力作用點可轉化為求輪廓線的重心。具體方法如下5,15： 1)按比例畫出沖裁輪廓線選定直角坐標xy；2)把圖形的輪廓線分成幾部分，計算各部分長度L1、L2、Ln，并求出各部分中心位置的坐標值(x1，y1)、(x2，y2)、(xn，yn)；3)按下列公式求沖摸壓力中心的坐標值(x0，y0)(參看圖2-12)x0= （13）y0= （14）圖2-12 沖模壓力中心沖裁件輪廓大多是由線段和圓弧構成，線段的重心就是線段的中心。圓

43、弧的重心可按下式求出：yr=R （15）式中 R圓弧半徑（mm）； 圓弧中心角()； yr圓弧重心與圓心的距離(mm)。對于多凸模的模具，可以先確定凸模的壓力中心，然后按上述原理求出模具的壓力中心。下面開始確定鉸鏈墊片多工位級進模的壓力中心。畫出各沖裁輪廓線，并標出各部分長度以及各部分中心位置的坐標，如圖2-13、圖2-14：圖2-13 凹模各沖裁輪廓線長度圖2-14 凹模各沖裁輪廓中心位置的坐標將圖中的數(shù)值代入公式中進行計算，最后計算得到壓力中心的坐標值約為：（0，30.3）。由于點（0，30.3）非?？拷∨艠訄D上的一個特殊點（0，30），考慮到計算過程中可能存在的誤差，不妨取排樣圖上點（

44、0，30）作為壓力中心，即為排樣圖上第五工位最上面那個小圓圈的圓心點，如圖2-15：圖2-15 壓力中心點2.3.6 沖模的閉合高度沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。沖模的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當連桿調至最短時為壓力機的最大裝模高度Hmax：；連桿調至最長時為最小裝模高度Hmin。圖2-16 閉合高度 M連桿調節(jié)量沖模的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，其關系為Hmax-5mmHHmin+10mm （16）如果

45、沖模的閉合高度大于壓力機最大裝模高度時，沖模不能在該壓力機上使用。反之，小于壓力機最小裝模高度時，可加經過磨平的墊板。沖模的其它外形結構尺寸也必須和壓力機相適應，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機墊板、滑塊底面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機墊板孔尺寸等都必須相適應，以便模具能正確安裝和正常使用。對于我所選擇的壓力機，根據(jù)上面提供的參數(shù)，可以算出其閉合高度范圍為：185mH215mm第三章 模具設計第三章 模具設計第一節(jié) 鉸鏈墊片級進?？傮w結構的草圖設計對于該鉸鏈墊片，采用多工位級進模進行生產。結合前面確定的工藝方案：沖導正銷孔、側刃孔沖裁沖裁沖裁沖裁彎曲彎曲切斷，可以初步設計模

46、具工作過程:采用單側刃粗定距,當沖床滑塊下行帶動上模座使模具閉合時,第1工位,條料被側刃凸模和沖孔凸模沖出導正銷孔、零件外形孔,導正銷起精定距作用;第2、3、4、5工位,沖裁凸模進入凹模依次沖出內、外形孔;第6、第7工位,彎曲凸模進入彎曲凹模依次彎曲零件側壁;最后一工位,由切斷凸模最終分割出成品零件。級進模采用彈性卸料板保證每工位卸料及細長凸模的保護。根據(jù)以上分析進行模具總體草圖設計：(1)基本結構形式；1)正裝結構：根據(jù)上述分析，本零件的沖制包含沖孔、彎曲等工序。而且已確定為采用級進模沖壓，因此選正裝式結構。2)導向方式：由于本零件的生產是大量生產，為了確保零件質量及穩(wěn)定性，選用外導向模架。

47、本零件的沖壓精度要求一般，所以僅選外導向。由于已選定采用手工送料，為了提高開敞性，選用后側導柱式模架。3)卸料方式：本零件沖壓工序中含沖孔，所以，應有卸料機構。又由于零件沖壓中還有彎曲工序，所以選用彈性卸料板。(2)基本尺寸：1)模板尺寸：由排樣圖，凹模的工作區(qū)尺寸基本在65mm160mm左右?？紤]到其他因素后后，取為125 mm250mm。其它模板的尺寸取為與凹模板平面尺寸一致。2)根據(jù)閉合高度及經驗，確定各模板厚度20-26： 凹模模板厚度：25mm； 卸料板厚度：25mm； 凸模固定板厚度：25mm； 墊扳厚度：10mm。設計草圖結構如圖3-1：圖3-1 鉸鏈墊片多工位級進模第二節(jié) 模具

48、主要零部件的結構設計3.2.1 凸模和凹模的結構設計凸模和凹模直接擔負著沖壓工作。由于加工性質的不同，凸模與凹模的形狀、結構也不同。多工位級進模般都含有兩種或兩種以上的沖壓工藝，凸模和凹模數(shù)量之多是可想而知的。要使之能夠適應高速連續(xù)沖壓，必須滿足各種特定的技術條件，而決不能用設計一般凸模、凹模的方法進行設計。3.2.1.1 凸模和凹模的設計原則對凸模和凹模進行設計是應該遵循以下設計原則8,15,24,25,26 ：1凸模和凹模要有足夠的剛性與強度由于在高速連續(xù)作業(yè)的條件下，振動極大，就是在普通沖床上沖制，由于連續(xù)作業(yè)，凸模、凹模的磨損也比一般模具大得多；在多工位級進模中的許多凸模、凹模的受力狀

49、態(tài)是不均勻、不對稱、不垂直的，模具的損壞可能性也較大。所以在允許的條件下，應適當增加其強度。在多工位級進模設計中，一般采用強度較好的合金工具鋼制造，并要選擇合適的硬度，合理地安排熱處理(如局部淬火)。在條件允許的情況下，適當?shù)亟档屯鼓８叨?，增加凹模厚度。另外，凸、凹模的結構設計合理性對于增加模具的剛性和強度也是十分重要的途徑。2凸模和凹模必須便于穩(wěn)定安裝和更換多工位級進模的凸模、凹模必須要求安裝后具有穩(wěn)定性，這不僅能保證沖制精度，還可以提高沖壓次數(shù)從而擴大了經濟效果。對于各種不同沖壓工序的凸模、凹模之間都要保持穩(wěn)定的間隙，而且間隙應當均勻一致。3多工位級進模的凸模、凹模要有統(tǒng)一的基準，各種不同

50、沖壓性質的凸模、凹模必須諧調一致。一般在設計多工位級進模時，將這種關系以凹模各形孔間的坐標位置為基準，以第工位定出坐標原點，以此至各個工位形孔定出坐標關系。而凸模的安裝位置、卸料板各形孔的位置均要與凹模一致，不得混亂。凸模的工作形狀與對應凹模形孔形狀(包括卸料扳的形孔形狀)也應當對應一致。這樣既便于加工，又不容易出現(xiàn)差錯。4余料排除方便及時多工位級進模的連續(xù)沖制過程中，絕不允許把余料帶在凸模上，或留在凹模工作面上，以免損壞模具。因此要在凸模上設置余料頂針，高壓氣孔，便于及時清除余科。5便于制造、測量和組裝3.2.1.2 凸模的結構設計1細小圓凸模一般的粗短凸?？梢园礃藴蔬x用或按常規(guī)設計。而在多

51、工位級進模中有許多沖小孔凸模，沖窄長槽凸模，分解沖裁凸模等。這些凸模在高速連續(xù)作業(yè)時，損壞是常有的情況，所以除了便于更換外，還應根據(jù)具體的沖裁要求，被沖裁材料的厚度，沖壓的速度，沖裁間隙和凸模的加工方法等因素來考慮凸模的結構及其凸模的固定方法、保護措施等，力求做到不損壞或少損壞15-19。對于沖小孔凸模，通常采用加大固定部分直徑，縮小刃口部分長度的措施來保證小凸模的強度和剛度。當工作部分和固定部分的直徑差太大時，可設計多臺階結構。各臺階過渡部分必須用圓弧光滑連接，不允許有刀痕。特別小的凸?？梢圆捎帽Ｗo套結構。卸料板還應考慮能起到對凸模的導向保護作用，以消除側壓力對凸模的作用而影響其強度。設計結

52、構如圖3-2：2異形凸模在多工位級進模中，除了有許多沖小孔凸模外，還會有很多形狀不規(guī)則的凸模，這些凸模叫做異形凸模。異形凸模的設計比較靈活，可以根據(jù)需要，設計成異形壓入式凸模、異形帶凸緣式凸模、異形直通式凸模等15-19。設計結果如圖3-3： 圖3-2 細小圓凸模 圖3-3 異形凸模凸模的長度應根據(jù)沖模的具體結構確定。應留有修磨余量，并且模具在閉合狀態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應留有避免壓手的安全距離。凸模一般不必進行強度校驗，但對于特別細長的凸模或凸模斷面尺寸小而板料厚度大時，則應進行強度校驗15,18。由于本模具采用彈性卸料方式，卸料板對凸模有導向作用，再加上材料比較薄，因此，不需對凸模進行

53、強度校核。3.2.1.3 凹模的結構設計多工位級進橫的凹模設計是比較復雜的。要考慮各工位工作形孔的形狀、精度，又要考慮各形孔的相對位置，確定各形孔的基準和相互間的坐標關系；又要考慮加工方便和使用壽命等因素，所以多工位級進模凹模結構的種類較多，典型的有：整體凹模，鑲套式凹模，拼合形孔凹模，分段拼合凹模，綜合拼合凹模等15-25。各類凹模在各工位工作形孔的形狀、精度，各形孔的相對位置，各形孔的基準和相互間的坐標關系等反方面各有自己的優(yōu)缺點。考慮到該鉸鏈墊片多工位級進模的工位數(shù)不多，設計制造比較簡單，且沖裁工位較多，因此采用整體凹模的形式。凹模形式確定好后，開始對凹模刃口孔型進行設計?？紤]到凹模加工

54、方便、使用壽命以及刃口強度和刃口尺寸隨修磨刃口的變化，選用如圖3-4所示的刃口孔型：圖3-4 刃口孔型根據(jù)孔型以及結合零件排樣圖對凹模進行結構設計，設計結果如圖3-5：圖3-5 凹模3.2.2 導料系統(tǒng)的設計由于多工位級進模除純沖裁件沖壓屬于平面加工以外，對于帶有彎曲、成型、拉深的沖制件均屬于立體加工。因此對條料在分段切除余斜加工過程中，條料不能受到任何障礙。條料的送邁進，必須浮離下模平面，并給予嚴格控制，導科系統(tǒng)決不能影響側沖與倒沖機構的工作14-19。多工位級進模的倒料系統(tǒng)一般包括：左右導抖板；承料板；料條側壓機構；料條浮頂機構；除塵裝置和障礙檢出機構等。多工位級進模的導料系統(tǒng)直接影響模具

55、沖制的效率和精度。因此，設計多工位級進模的導科系統(tǒng)時必須根據(jù)以下因素來考慮各項機構的選用6-8：1根據(jù)沖件的特點、排樣圖上各工位的安排來決定導料板式樣、長短、高矮，決定浮頂器式樣、種類及浮頂高度等。2根據(jù)沖床速度，選擇合適的導料系統(tǒng)。3根據(jù)送料方式不向、對導料系統(tǒng)的要求也不。手工送料對導料系統(tǒng)要比較簡單，障礙檢出機構就不必要了。自動送料時，障礙檢出機構和除塵裝置是必不可少的。4結合已確定的模具結構考慮導料系統(tǒng)的選用。5卸斜裝置與導料系統(tǒng)必須結合起來考慮。3.2.2.1 導料板導料板是對條料進行導向的裝置之一，沿條料送進方向，安裝在凹模形孔的兩側，并與模具中心線平行。導料板的作用是導正材料的送進

56、方向。導料板有時還靠其一側定位，將條料送進。導料板有與卸料板分離和聯(lián)成整體的兩種結構。為使條料順利通過導料板間的距離應等于條料的最大寬度加上一間隙值(一般大于0.5mm)。導料板的高度H視料厚t與擋料銷的高度h而定，參見表3-1。使用固定擋料銷時，導料板高度較大，擋料銷之上要有適當?shù)目臻g，便條料易于通過。送料不受阻礙時，導料板高度可小些。表3-1 導料板的高度（mm）材料厚度t/mm擋料銷高度h/mm擋料板高度H/mm固定擋料銷自動擋料銷或側刃0.32.02.03.03.04.04.06.06.010.0344586881010121215152548686108101015結合凹模以及側刃的

57、形狀、尺寸，對導料板進行結構設計，設計結果如圖3-6、圖3-7：圖3-6 導料板I圖3-7 導料板II導料板需淬火處理。沒有淬火的導料板采用側刃定距對條科進行定位，可在導料板擋料定距部位上單獨鑲入側刃定距檔塊或檔板，如圖3-8。側刃擋塊和擋板必須經過淬火處理，其硬度為HBC5256即可。 圖3-8 側刃擋塊、側刃擋板在導料板上的位置3.2.2.2 定位裝置的設計模具的定位裝置用以保證材料的正確送進及在沖模中的正確位置。使用條料時除要有保證條料送進導向導料板外，還要有保證條料進距的零件擋料銷、定距側刃以及保證坯料準確定位的導正銷等15,19,25。1.側刃側刃用于級進模中限定條料的送進步距。這種

58、定位形式準確可靠，保證有較高的送料精度和生產率，其缺點是增加了材料消耗和沖裁力。所以，一般用于下述情況11；不可能采用擋料銷進行擋料時；沖裁薄料(t0.5mm)，采用導正銷會壓彎孔邊而達不到精確定位的目的時；工件側邊需沖出一定形狀，由側刃定距同時完成時。本級進模就屬于工件側邊需沖出一定形狀，由側刃定距同時完成的情況。側刃凸棋及凹?？筛鶕?jù)沖孔模的設計原則，孔按側刃凸模配制，取單面間隙。側刃長度為：S=步距公稱尺寸+0.050.1mm （17）側刃寬度B為610mm。側刃的制造公差一般取負值，一般為0.02mm。圖3-9 側刃本模具在工序排樣中確定了側刃定距方式。為了確保生產中側刃的剛度和條料送進的方便，選帶導向段的C型側刃。側刃檔塊固定于凹模面上。2.導正銷導正銷主要用于級進模，以獲得內孔與外緣相對位置準確的沖裁件或保證坯料的準確定位。它裝在落料凸模上，在落料前先插入已沖好的孔中，使孔與外緣相對位置對準，然后落料，消除了送料和導向造成的誤差，起精確定位作用。也可以裝在凸模固定板上，與工藝孔配合，起精確定位作用。導正銷導入材料時，即要保證材料的定位精度，又要保證導正銷能順利地插入導正孔。配合間隙大，定位精度低；配合間隙過小，導正銷磨損加劇并形