接触簧片冲孔、落料级进模设计(四川理工学院).doc

1、摘 要日常生活中，冲压模具被广泛应用。此次设计的是接触簧片冲裁模，利用的是级进模生产。本设计重点是在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，主要介绍冲裁件的工艺性分析、确定冲裁工艺方案、选择模具的结构形式、进行必要的工艺计算、选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸、校核模具闭合高度及压力机有关参数、绘制模具总装图及零件图等。本模具只用冲孔、落料两道工序，操作方便，模具结构较简单。关键词：级进模；闭合高度；冲孔；落料ABSTRACT In daily life, the stamping die is widely used. This design is the contact spri

2、ng blanking die, is the use of the progressive die. This design focus is on the analysis of deformation process in blanking and punching the basic factors affecting the quality of cut pieces, mainly introduces the analysis, the blanking process to determine the stamping process scheme, selection of

3、structure of the die, the neces- sary process calculation, selection and structure and size, the main parts of dies. The height of the closed mold and press the relevant parameters, draw up the mold assembly diagram and p- arts diagram. The punching, blanking die only two steps, convenient operation

4、, die structure i- s relatively simple.Keywords: progressive die; height; punching; blankingI目 录摘要ABSTRACT第一章 绪论11.1 国内外模具发展的现状1 1.1.1 国内现状1 1.1.2 国外现状41.2 模具未来的发展趋势4第二章 冲裁件工艺性分析及冲裁方案的确定72.1 冲裁件工艺性分析7 2.1.1 冲裁件的结构工艺性7 2.1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度8 2.1.3 冲裁件尺寸标注92.2 冲裁工艺方案的确定9第三章 排样图的设计及材料利用率的计算113.1 排样方法的设计

5、113.2 搭边的确定123.3 条料宽度和导料板间距的确定133.4 材料利用率的计算15第四章 冲裁力和压力中心的计算174.1冲裁力的计算174.2 卸料力和推件力的计算174.3 压力中心的确定18第五章 冲压设备的选择215.1 冲压设备类型的选择215.2 选择冲压设备的规格21第六章 模具工作部分的设计计算256.1 冲裁间隙24 6.1.1 间隙的重要性24 6.1.2 冲裁间隙值的确定256.2 凸、凹模刃口尺寸的计算26 6.2.1 冲孔凸模、凹模的刃口计算27 6.2.2 落料凸模、凹模的刃口计算28 6.2.3 孔心距的计算30第七章 模具总体设计317.1 模具类型的

6、确定317.2 送料方式的确定317.3 定位方式的选择317.4 卸料、出件方式的选择317.5 导向方式的选择32第八章 模具主要零件设计348.1 卸料橡胶的设计348.2 凹模的设计34 8.2.1 凹模刃口形式34 8.2.2 凹模外形和边界尺寸的确定35 8.2.3 凸模、凹模的固定形式368.3 凸模的设计37 8.3.1 凸模长度的确定37 8.3.2 凸模强度的校核388.4 凸、凹模材料的选取40 8.4.1 选取的一般原则40 8.4.2 模具选材的具体考虑因素40第九章 模具重要零件的设计和选择419.1 模架的选择419.2 导柱和导套的选取419.3 模柄的选择41

7、9.4 凸模固定板设计419.5 垫板的设计429.6 导料板的设计439.7 卸料板的设计449.8 侧刃及侧刃挡块的选取45 9.8.1 侧刃45 9.8.2 侧刃挡块469.9 螺钉及销钉的选择46 9.9.1 螺钉46 9.9.2 销钉469.10 模具闭合高度的校核46第十章 模具的装配4710.1 模具总装图4710.2 模具工作过程48第十一章 总结49参考文献50致谢51附录A 冲压模具常用零件的公差配合52四川理工学院毕业设计（论文）第一章 绪论模具是现代化生产的重要工艺装备，被称为“工业之母”，在国民经济的各个部门都越来越多地依模具来进行生产加工，越来越引起人们的重视，模具

8、也趋向标准化。在金属和非金属材料塑性加工工程中，模具是一种必不可少的工艺装备。模具的使用性能特别是使用寿命反映着一个国家的工业水平。 随着经济的快速发展和市场需求的多样化,人们对产品生产周期的要求越来越短,尤其在小批量甚至单件生产方面,要求现代制造技术不仅要有较高的柔性,还要有更新的、更能满足市场要求迅速变化的生产模式。 因此，在工业产品质量的不断提高的情况下，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械

9、加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。1.1 国内外模具发展的现状由于模具在国民经济发展中所起到的至关重要的作用，越来越受到各国的重视，纷纷不余遗力的发展该行业，使得模具产业取得了长足的进步，并因此带动了其他许多行业的发展。1.1.1 国内现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，我国市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公

10、司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。虽然我国的模具工业起步较晚，但在过去的十多年中也取得了一些进步。例如冲压模具方面，国内设计制造的部分汽车覆盖件模、空调器散热片级进模、电机定转子双回转叠片高精度硬质合金级进模、集成电路引线筐架多工位级进模，以及带自动冲切、叠1四川理工学院毕业设计（

11、论文）压、记数、分组、扭斜和安全保护等功能的铁心精密多功能模，都已达到较高的水平。但从总体上看，我过与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率有待提高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别是在大型、精密、复杂和长寿命模具上，一方面技术差距明显；另一方面产能也不能满足过内的需求，因而仍需大两从过外进口。 目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采

12、购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 优势明显的广东特别是珠三角地区，将在十年之内发展成为世界模具生产中心。同时，由于近年来我国每年用近10亿美元进口模具，其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以从减少进口角度出发，这类高档模具在市场的分额比例也将逐步增大。现代模具其高技术、人才密集、高技术背景

13、下的工艺密集型工业的特点，是在新型工业化道路上走在前面的产业，模具作为重要的制造装备行业在为各行各业服务的同时，也直接为高新技术产业服务，模具在制造业产品研发、创新和生产中所具有的独特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低也成为国家创新能力的重要标志。当前，由于全球经济的不景气，以及中国劳动力成本的上涨，许多西方国家将基础制造业撤出中国，转移到其他发展中国家。中国的一些优势虽然正在减弱，但完善的基础设施与产业链，巨大的国内市场，决定了这种产业转移不会是骤然的。这需要中国尽快推进转型改革，推动制造业升级以增强国际竞争力，加速收入分配改革以增加国内需求，摆脱对出口的过度依赖。同时，我国模具行业将

14、向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。发展我国的模具工业，必须结合我国国情和提升模具工业实际，走新型工业化道路。从技术的发展来看，高精度、低成本、交货期短是今后模具发展的一个趋势，而我们要想赶上国际先进水平，技术创新是至关重要的一个环节。众所周知，电子商务是代表着未来贸易发展的方向，也是经济发展和进步的一个必然趋势。在市场竞争逐步深入的时期，企业创新能力越来越成为企业竞

15、争力的重要组成部分，信息资源也越来越成为企业的战略资源。 总的来讲，我国当前冲压模具技术的发展主要呈现三大特点： 一、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的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，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般约需48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，

16、网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也将推动模具工业的发展。 二、缩短金属成形模具的试模时间。当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在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伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。三、 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

17、零件和拉伸件。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伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。“十一五”期间中国模具工业发展迅速，产需两旺，渐

18、入佳境。但也要看到我国模具行业综合水平落后的面貌未得到根本性的改变，一些深层次的问题尚待解决。现在，中国可以说是世界模具生产大国之一，但还远远不是生产强国。我国仍需加快发展，并向生产强国的目标迈进。1.1.2 国外现状 日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具。现在模具市场竞争日趋激烈，因此日本模具业也在努力降低生产成本。模具行业是人力成本较高的行业，日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍，而人力成本中有70%以上是非核心技术人员。因此，现在日本模具业正逐渐将技术含量不高的模具转向人力成本低的地区生产，只在本国生产技术含量较高的产品。其次是日本使用模具的主要企业有

19、加快向国外转移的趋势，这使日本本国模具使用量减少。 德国主要世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术。德国拥有世界领先的汽车、船舶等制造技术，受上游行业需求影响，德国模具在世界上具有较为重要的地位。由于德国将将技术含量较高的制造业作为其立国之本，预计未来德国不会放弃模具制造领域，相反会加强技术含量较高的模具的研究和开发。 近年来，受国际金融危机影响，出现了全球范围内的市场萎缩，但据有关资料表明，截止上半年，日本依然是世界压铸模具生产强国，其利润并未萎缩，竞争力依然强大。由于日本、美国、德国等全球模具生产强国的国内需求逐渐衰退以及成本的增加，使得这些国家的模具制造商开始转移生产，并

20、逐步开拓中国市场。希望藉由中国廉价的劳动力和材料采购成本来增加利润。但是这些国家的模具生产企业一旦东进，那么势必会使得其国家的模具设计及制造技术无形外流。这样就必须再次投入大笔的研发费用来加强其模具产品的竞争力，从而拉开其与中国模具产品的差异。而从另一方面来看，虽然国外模具企业的进驻会在一定程度上加剧国内模具的竞争，但是这些高端模具企业的入驻也从另一个角度促进了国内模具的竞争意识，从而会加大技术改良提高整体模具制造水平。此外，国外近年来大力发展高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家

21、电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。1.2 模具未来的发展趋势未来模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。未达到这一目标，将主要体现在以下几方面： （1）全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可

22、能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 （2）高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3) 模具扫描及数字化系统(4) 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CA

23、D数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进

24、表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控

25、柔性同步系统；有质量监测控制系统。第二章 冲裁件工艺性分析及冲裁方案的确定冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1 冲裁件工艺性分析 工件如图2-1所示，材料为锡磷青铜，厚度t=1.5mm，大批量生产

26、。图2-1 工件图锡磷青铜有更高的耐蚀性,耐磨损,冲击时不发生火花。用于中速、重载荷轴承，工作最高温度250。具有自动调心，对偏斜不敏感，轴承受力均匀承载力高，可同时受径向载荷，自润滑无需维护等特性。锡磷青铜是一种合金铜，具有良好的导电性能，不易发热、确保安全同时具备很强的抗疲劳性。锡磷青铜的插孔簧片硬连线电气结构，无铆钉连接或无摩擦触点，可保证接触良好，弹力好，拨插平稳。该合金具有优良机械加工性能及成屑性能，可迅速缩短零件加工时间。2.1.1 冲裁件的结构工艺性 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。该设计工件结构简单，无复杂曲。 冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆

27、弧过度渡，以便模具加工，减少处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。该工件的转角处为90圆弧。 应尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽宽度也不宜过小，如51图2-2所示，该工件满足要求。为避免工件变形和保证模具强度，孔边距和孔间距不能过小。如图2-2所示，一般孔边距取：对圆孔为（11.5）t。对矩形孔为（1.52）t。则该工件4个孔中中间2孔的孔间距为4.8mm（11.5）t，（11.5）t=1.52.25，孔边距为1.9（11.5）t，同理，左右2个孔也满足条件。 bmin=1.5t c （11.5）t Lmax=5b c（1.52）t图2-2 冲裁件的工艺结构冲孔时，因受凸

28、模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。2.1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT11级,一般要求落料件公差等级最好低于IT10级,冲孔件最好低于IT9级.查文献1 P82表2.7.5可得冲裁件孔中心距工公差,如下表2-1所示。由此表可知，该冲裁件对孔心距的普通冲裁要求能得到满足。 表2-1 冲裁件孔中心距公差 （mm）材料厚度t普通冲孔公差高级冲孔公差孔距尺寸50501501503001.52.52.53金属材料非金属材料1.52.02.52340.100.150.20 故取：b1=2.0mm，y=0.15mm又由文献1p73得如下表3-2、表3-3

29、表3-2 剪切条料宽度的公差 （mm）条料宽度B材 料 厚 度 t112233550501001001501502202203000.40.50.60.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3 表3-3 条料与导料板之间的最小间隙 Cmin （mm）条 料 厚 度无 侧 压 装 置有 侧 压 装 置条 料 宽 度 1001002002003001001000.50.51120.50.50.50.50.51111555888所以由上述两表可取：=0.6，C=0.5，代值得: 调料宽度： =（48+1.52+22）0 -0.6 =550 -

30、0.6 mm导料板间距 ：=55+0.5=55.5mm =48+1.52+0.15 =51.15mm所以得冲件排样图3-4 所示。3.4 材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。由文献1p68可得，一个步距的材料利用率为 （3-4）式中：A一个步距内冲裁件的实际面积； B条料宽度； S步距； 冲裁件面积：A=62122223.210131312（1.523.52）69.82（221422）21221.12 =416.95mm2步距s=B+a=13+2=15mm所以一个步距内的材料利用率：= A/Bs100%=416/（5515）10

31、0%=50.5%若考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上的总利用率总为：总= nA1/LB100% （3-5） 式中： n一张板料上冲裁件的总数目； A1一个冲裁件的实际面积； L板料长度； B板料宽度。选取950mm2000mm，1000mm2200mm，1100mm2500mm三种规格的板料，采用横裁法，则有： 对于950mm2000mm，有n1=950/55=17，n2=2000/15-1=132n=n1n2=171322244总= nA1/LB100%=（2244416.95）/（9502000）100%=49.2% 对于1000mm2200mm，有n1=1000/55=18，n2

32、=2200/15-1=145n=n1n2=181452610总= nA1/LB100%=（2610416.95）/（10002200）100%=49.5% 对于1100mm2500mm，有n1=1100/55=20，n2=2500/15-1=165n=n1n2=201653300总= nA1/LB100%=（3300416.95）/（11002500）100%=50%所以，综上所述，应选择1100mm2500mm规格的板料，采用横裁法。总的材料利用率总=50%。第四章 冲裁力和压力中心的计算4.1冲裁力的计算冲裁力是冲压过程中凸模对板料的压力，它是随凸模行程而变化的。对冲裁力有直接影响的因素主要是板料的力学性能，厚度与冲裁件轮廓周长，但是，冲裁间隙刃口锋利程度、冲裁速度、润滑情况等也对冲裁力有较大影响参考文献1p75相关内容，用平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算： （4-1）式中：L冲裁件周边长度（mm）； t材料厚度（mm）；b材料抗剪强度（MPa）；K系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取系数K=1.3。为了计算简便，也可按下式估算冲裁力：