級進模模具設計.

第 1 頁級進模模具設計第一章工件的分析.1 工件的用途此工件是微型電動機、電器元件里的一個關鍵零件，在電器行業(yè)中作為一種連接件使用相當普遍， 主要用在電動競技玩具、CPU風扇電機、錄音機機芯等機電傳動和微機控制中，承受的扭力和轉矩大，是磨損最快的部位，成形質量的優(yōu)劣直接影響電器元件的質量，其引腳部位與電機轉軸接觸是否良好將嚴重影響整臺設備的正常運行。該工件由圓弧與直線對稱組成，尺寸精度要求較高。如果尺寸滿足不了產品設計要求，將對產品整個傳動機構造成嚴重影響可能使傳動機構接觸不良，不能正常工作。其次本身的形狀較為復雜，多種不同性質的沖壓工藝為一身，因此形成具有一定難度。其厚度很薄，體積小，全長只有15mm。將外形視為沖孔，則其他需要沖的孔有4 個，其中兩個1.2mm 的球形盲孔因材質薄可在沖U形槽時直接用球頭凸模局部脹形將板料拉伸第 2 頁成凸起或凹進形狀，起伏成形（又名壓肋、壓凸包、球包成形）。2. 沖裁工序要求沖裁件形狀盡可能簡單、對稱、 避免復雜形狀的曲線，并在許可情況下，把沖裁件設計成少、無廢料排樣的形狀以減少廢料。由上圖可知，總長1.6mm 和總長 4mm的矩形孔兩端用圓弧連接，有利于模具加工。若工件的轉角處R 小于 0.5t 或以尖角過渡時，不僅會使凹模熱處理時發(fā)生淬裂，而且沖壓時，在凸凹模尖角處也容易磨損，影響沖裁件的加工精度。該產品樣圖各直線或曲線連接處已盡量避免銳角和尖角，采用很多 45°倒角，若采用鑲拼?？刹挥脠A角相連以免除其后附加工序，滿足圖紙要求并節(jié)省材料。為利于模具制造，提高模具壽命，在沖裁件未標注倒角的四周，線段夾角a>=90°時落料模最小圓角半徑取0.18t，沖孔模最小圓角半徑取0.20t ；a<=90°時落料模最小圓角半徑取0.35t，沖孔模最小圓角半徑取0.50t。另外，沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強度和剛度的限制，不宜太小， 否則，容易折斷或壓彎， 沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學性能，凸模強度和模具結構。如果采用帶保護套的凸模，穩(wěn)定性高， 凸模不易折斷， 最小沖孔尺寸可以減小。由表1 及參考資料沖壓工藝與模具設計表2-18、 2-19 知 d=1 0.93 0.11，b=0.7 0.63 0.11，因此孔能用無保護套的凸模沖出。沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。由沖壓工藝與模具設計表2-20 最小圓孔間距為 3.1t=3.13 0.11 (2 1.2)/2,方孔為 4.6t=4.63 0.110.5,所以孔的結構是合理的。3. 彎曲部位1）彎曲的圓角半徑材料產生塑性變形才能形成所須的形狀，為了實現(xiàn)彎曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值是沒有限制的。例如，可以將 0.3mm 厚的鐵板卷成 300mm 的圓桶，只需計算或試驗出其回彈量，就可制出所需的形狀。第 3 頁板料彎曲的最小半徑是有限制的，如果彎曲半徑過小，彎曲時外層材料拉伸變形量過大，而使拉應力達到或超過抗拉強度b,因此，板料彎曲存在一個最小圓角半徑允許值，彎曲半徑值可按下表2 選用。則板料外層將出現(xiàn)斷裂，至使工件報廢。板料彎曲圓角半徑不應小于此值。最小當彎曲件有特殊要求，其圓角半徑必須小于最小彎曲圓角半徑時，可設法提高材料的塑性， 例如將材料退火或再加熱狀態(tài)下彎曲。在沖壓工藝安排和模具設計上也可采取一些方法， 如厚板彎曲時要求半徑小，可采用預先開槽或壓槽的方法，使彎曲部位的板料變薄，能防止彎曲部位開裂，如沖模設計應用實例圖3-4 所示。2）板料的纖維方向與彎曲線夾角表 1 列出了彎曲線與纖維線之間的角度關系。用于冷沖壓的材料大都屬于軋制板材，軋制的板材在彎曲時各方向的性能是有差別的，纖維紋的方向就是軋制的方向。對于卷料或長的板料，纖維線與長邊方向平行。作為彎曲用的板料，材料沿纖維方向塑性姣好，所以 彎曲線最好與纖維線垂直。這樣，彎曲時不易開裂，如圖3-5 所示。如果在同一零件上具有不同方向的彎曲，在考慮彎曲件排樣經濟性的同時，應盡可能使彎曲件與纖維方向夾角不小于 30o，如圖 3-6 所示。3）最小彎曲高度在進行直角彎曲時，如果彎曲的直立部分過小，將產生不規(guī)則變形，或稱為穩(wěn)定性不好，如圖 3-7b 所示。為了避免這種情況，應當如圖 3-7a 所示，使直立部分的高度 H>2.5t 。當 H<2.5t 時，則應在彎曲部位加工出槽，使之便于彎曲，或者加大此處的彎邊高度 H ，在彎曲后再截去加高的部分。4）工藝孔、槽及缺口在一些彎曲工件的工藝設計中，為了防止材料在彎曲出受力不均勻而產生裂紋、角部畸變等缺陷，應預先在工件上設置彎曲工藝所要求的孔、槽或缺口，即所謂工藝孔、工藝槽或工藝缺口。如圖 3-8a 所示，壓彎后難以形成理想的直角，甚至將產生裂紋或使支架在H 處變寬，若如圖所示在該處彎曲前加工出MN 的缺口，則能得到較好的彎曲成形。圖 3-8b 所示為在彎曲處 K 預沖工藝孔可以防止偏移，得到正確的形狀和尺寸。第 4 頁對于需經過多次彎曲才能成形的工件，如圖3-8c 所示，可以在圖中D 位置增加定位工藝孔， 作為壓彎工序的定位基準， 這樣雖然經過多次彎曲工序， 仍能保證其對稱性和尺寸要求。為防止毛坯的偏移， 在設計模具時應該考慮增加壓料板、定位銷等定位元件。3.5mm引腳處可以以1.2 的球形凹包為定位工藝孔來保證左、右引腳形狀與尺寸的對稱性要求。因為直立部分寬度為（2.4-1.7）/2=0.35mm 2.53 0.11 不需開工藝槽，且45°的倒角也有利于底側邊作75° /2 彎曲時的穩(wěn)定性。5）孔與彎曲處的最小距離工件在彎曲線附近有預先沖處的孔，在彎曲后由于彎曲時材料的流動，會使原有的孔變形。為了避免這種情況，必須使這些孔分布在變形區(qū)外的部位。如圖 3-9 所示，設孔的邊緣至彎曲半徑 R 中心的距離為 L ，則應滿足下列關系：當t<2mm時， Lt。當 t>2mm 時， Lt。該工件 t=0.11mm 2mm ，盲孔到彎曲半徑中心的距離為彎曲后不會使原有的盲孔變形，滿足工藝要求工件不能滿足上述要求時，可采用沖模設計應用實例圖保證孔的正確性。6）沖裁毛刺與彎曲方向0.8 1.2/2=0.2 0.11，3-10 所示的方法，以彎曲件的毛坯往往是經沖裁落料而成的。 其沖裁的斷面以面是光滑的， 另一面是有刺的。彎曲件應盡量使有毛刺的一面作為彎曲件的內側，如圖 3-11a 所示，當彎曲方向必須將毛刺面置于外側時，應盡量加大彎曲半徑，如圖 3-11b 所示。參考沖模設計手冊圖4-22，由沖模設計應用實例表與 R/t 比值的關系105°處折彎處垂直于纖維方向R=1t=0.11 ， K=0.31 。對曲回彈值，根據(jù)力學性能以30CrMnSiA 近似計算。彎曲角度為3-2 中性層位置因數(shù)KV 形件，由表3-4V 形彎105°時，回彈角度為1°3075°處折邊處平行于纖維方向R=3t=0.33 ， K=0.42 對兩個管腳的U 形件，參照沖模設計手冊圖4-13 鈍角 U 形彎曲模的尺寸差，R=0.2 與折邊的圓角過渡可以有效的防止拉裂和截面畸變。 為防翹曲可以采用帶側板的彎曲模，阻止材料沿彎曲線側向流動。4. 沖壓件的精度沖壓加工與任何機械加工一樣， 也有其自身的加工精度范圍。 在實際生產中， 由于影響加工精度的因素太多， 因此對沖壓件的精度要求不宜太高。 若精度要求過高勢必給工藝設計，模具設計和制造都帶來困難，有時則需增加整形，整修等沖壓工序，甚至機加工等工序才能達到工件的要求。第 5 頁對沖壓件進行設計要根據(jù)其功用和要求標注尺寸公差、形位公差等質量指標；在對沖壓件進行工藝過程設計時，必須考慮這些質量指標。沖壓件的精度主要從其尺寸精度， 沖截斷面粗糙度， 毛刺高度三個方面的指標來衡量，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應采用經濟級尺寸精度，以便簡化模具結構，方便模具制造與維修，從而降低生產成本。錫青銅帶的厚度偏差由沖模設計手冊表 D-19, 厚度 0.090.12 時普通級偏差為± 0.010,基本尺寸為2 的寬邊 ,公差為 0.02mm=20um, 查機械設計手冊 2軟件版R2.0精度高于IT8, 為精密級要求錫青銅線的抗拉極限強度據(jù)GB/T 1239.6-1992 直徑 (mm)= 0.1 2.5 時抗拉強度 b=550 MPa. 作為寬度很小 ,精度很高的異形件,級進沖裁可達到 IT5 8 級精度，可以滿足上述要求圓球凹進部位尺寸 0.45 00.050.11 1，零件尺寸介于 1050 之間時偏差在材料厚度在 IT10 級以上。對于普通沖裁件， 其經濟精度不高于 IT11 級，沖孔件比落料件高一級，如果工件精度高于上述要求，則需要在沖裁后整修或采用精密沖裁錫青銅帶的長度15.2± 0.1,基本尺寸大于10 至18mm,IT10級精度.折彎部位處9.7±0.1 為IT10級 ,其它尺寸精度均未作要求，可采用普通經濟沖裁。對于沖壓件中未注公差的尺寸，可有兩種方法確定其公差等級：按國標（GB） IT12 IT14標準公差等級選??；或按行業(yè)標準（JB） A 、 B、 C、D 四個精度等級選取。5. 沖壓件尺寸標注沖壓件的尺寸標注應符合沖壓工藝的要求。一般情況下，在標注沖壓件時應遵循以下原則：（）沖壓件的各尺寸數(shù)值，若在結構使用上沒有特殊要求時，應選用整數(shù)或偶數(shù)，以有利于沖壓工藝計算及模具設計。（） 沖壓件在使用上如果沒有配合尺寸要求，其尺寸盡量不要標注公差，一般可按自由公差處理。（）對彎曲或拉深成形的工件，應允許其壁部有變薄現(xiàn)象。（）沖壓件的尺寸基準應盡可能與沖壓加工的定位基準重合，這可避免尺寸的加工誤差。（）沖壓件上孔的位置尺寸基準應盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上。（）拉深件的徑向，只允許標注外形尺寸或內形尺寸，不允許兩者同時標注。本沖裁件的尺寸基準與制造模具時的定位基準重合 ,1.9mm 的凹孔中心距不會隨模具磨損增大 ,避免產生基準不重合的誤差 ,比較合理第 6 頁6. 經濟分析所謂經濟性，就是以最小的耗費取得最大的經濟效果。也就是生產中的“最小最大”原則。在沖壓生產中，保證產品質量，完成產品數(shù)量，品種計劃，勞動安全，環(huán)境保護的前提下，產品成本越低，說明企業(yè)經濟效果越大。由以上技術分析， 僅需要在精度高于1T10 的沖裁部位2± 0.02 與 0.5± 0.02 處局部加以整修或采用精密沖裁工藝，對板料施加測向壓力，使變形達三向壓力狀態(tài)。 （ 1）采用 V 型齒圈壓板（ 2）采用極小的沖裁間隙（ 3）具有反向頂力的頂板（ 4）落料凹?；驔_孔凸模做成 R0.01-0.03 的圓角， 獲得純剪切分離的沖裁斷面。 從經濟角度考慮， 采用（ 2）光潔沖裁的方法；其他部位的尺寸精度要求可以通過普通沖裁達到生產工藝要求.采取一沖三的結構,多個工件同時成形。本產品的材料是QSn6.5-0.1。我國的材料基本上采用前蘇聯(lián)的標號。7. 材料的分析錫青銅有較好的機械性能；耐磨、耐低溫、耐蝕、可焊，工業(yè)上變形錫青銅多可用作彈性元件以及耐磨抗磁零件。 磷能有效的進行脫氧增加合金的流動性。 錫青銅是工業(yè)上廣泛使用的彈性材料。而國標中：厚度 0.050.15mm 時，寬度容許 20300mm電刷作為永磁直流微電機的關鍵零件， 起導電和換向作用。其所選材料要求不但要有較好的導電性、 彈性和抗疲勞性，而且要有較好的沖壓成形性能。 為此，本文選用材料QSn6.51，厚度為 0.1mm的帶料 , 剪床下料選取材料彈性模量泊松比抗拉強度=錫青銅 QSn6.5-0.1EGpa=113切變模量 GGpa=41=0.32 0.35抗剪強度MPa=480bMPa=650屈服強度sMPa=546第 7 頁特性及應用 =錫青銅、磷青銅，有高的強度、彈性、耐磨性和抗磁性，在熱態(tài)和冷態(tài)下壓力加工性良好，對電火花有較高的抗燃性，可焊接和釬焊，切削性好，在大氣和淡水中耐蝕。 用于制作彈簧和導電性好的彈簧接觸片， 精密儀器中的耐磨零件和抗磁零件，如齒輪、電刷盒、振動片、接觸器。由 工程材料及應用表 8-8 常用青銅的牌號、成分、性能及用途：QSn6.5-0.1 屬于壓力加工錫青銅， 第一主加元素錫含量 Wsn=6.07.0 ，具有很好的冷變形塑性，其他 Wp=0.51.0 ，余量為 Cu加工硬化狀態(tài)的力學性能：b=400Mb，=65 硬度 80HB；600退火狀態(tài)下的力學性能：b=600Mb，=180 硬度 180HB由生產加工圖紙，緯氏硬度為HV=P/S，由于不同硬度法測得的硬度無可比性，據(jù)工程材料及應用附錄 A， GB1172-74，HV160200換算應相當 HBS148181，為半硬（ Y2）錫青銅第 8 頁第二章沖壓模具選型1. 模具的介紹模具是指制造零部件時使用的各種剪切沖裁、成型用的“模型工具”。換句話說，能夠按照預先設計好的圖樣或格式，制造出固定形式的制品式樣模型或工具，皆屬于模具的范疇。在鈑金沖壓加工模具（Dies forSheet MetalWorking ）方面，其應用的模具泛稱“沖壓模具” （ Stamping Dies ）或“沖床模具” （ Press Dies ），因而簡稱為沖模。其加工內容以薄金屬板的沖裁與成型為主要加工對象。 同時，塑料板、皮革、紙板、布料、橡膠、軟木 (Cork) 、云母 (Mica) 等非金屬板的剪切沖裁、落料及沖孔等方面也常使用。導柱直徑 d: 28尺寸 d0:35.5尺寸 d1:28.5H: 84 : 36°尺寸 l:4尺寸 t: 8尺寸 h:2.5尺寸 d2:4.1第 9 頁十七 沖模導向裝置A 型小導柱尺寸d(h5)|基本尺寸:16尺寸d(h5)|極限偏差:0/-0.008尺寸d1(m6)|基本尺寸:16尺寸d1(m6)|極限偏差:+0.018/+0.007尺寸d2:19L:70尺寸l:20R:2小導套D(h5)| 基本尺寸 : 16D(h5)|極限偏差 : +0.011/0尺 寸 d(r6)|基本尺寸:22尺 寸 d(r6)| 極 限 偏 差 :+0.041/+0.028L: 18R: 1.5第10頁十八 開式壓力機基本參數(shù)公稱壓力 /KN100發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm4滑塊固定行程 /mm60滑塊調節(jié)行程 /mm60/8標準行程次數(shù) ( 不小于 )( 次 /min)135( 快速型 ) 發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm1.5( 快速型 ) 滑塊行程 /mm30( 快速型 ) 行程次數(shù) ( 不小于 )( 次 /min)300( 最大閉合高度 ) 固定臺和可傾 /mm235( 最大閉合高度 ) 活動臺位置 ( 最低 / 最高 )/mm -閉合高度調節(jié)量 /mm50( 標準型 ) 滑塊中心到機身距離( 吼深 )/mm130( 標準型 ) 工作臺尺寸 ( 左右 3前后 )/mm3603 240( 標準型 ) 工作臺孔尺寸 ( 左右 3前后 )/mm1803 90( 標準型 ) 工作臺孔尺寸 ( 直徑 )/mm130( 標準型 ) 立柱間距離 ( 不小于 )/mm180活動臺壓力機滑塊中心到機身緊固工作臺平面之距離/mm-模柄孔尺寸 ( 直徑 3深度 )/mm 303 50第11頁工作臺板厚度 /mm50傾斜角 ( 不小于 )( °)30十九 凸模固定板L:200B:160H：28矩形墊板L:200B:160H：8二十 圓柱螺旋壓縮彈簧材料直徑 d:2彈簧中徑 D:12節(jié)距 t:4.28工作極限負荷Fj: 188尺寸 L: 28有效圈數(shù) n: 5.5變形量 hj: 11.2展開長度 l:283第12頁二 一 定位銷（上模 ）名稱普通圓柱銷標準 =摘自 GB/T 119-1986參照 ISO8734-1987單位 =(mm)-( 公稱直徑 )d=12a =1.6c =2.5l( 商品規(guī)格范圍 )=22 140100mm長的重量 (kg) =8.87-( 公稱直徑 )d=10a=1.2c =2.0l( 商品規(guī)格范圍 )=18 95100mm長的重量 (kg) =6.11-( 公稱直徑 )d=3a=0.40c =0.50l( 商品規(guī)格范圍 )=8 30100mm長的重量 (kg) =0.552第13頁二 二 內六角螺釘（ M12*60）名稱內六角圓柱頭螺釘標準 =摘自GB/T 70-1985等效ISO4762-1977單位 =(mm)-螺紋規(guī)格d=M12p=1.75b參考 =36光滑頭部滾花頭部(max)=18.27da(max)=13.7ds(max)=12e(min)=11.43k(max)=12t(min)=6r(min)=0.6w(min)=4.8ls(公稱 )=10范圍=20 120全螺紋時最大長度=45100mm長的重量(kg)=0.09034-螺紋規(guī)格 d=M8p=1.25b參考 =28光滑頭部滾花頭部 (max)=13.27da(max)=9.2ds(max)=8e(min)=6.86k(max)=8r(min)=0.4s(公稱 )=6t(min)=4w(min)=3.3l范圍=12 80全螺紋時最大長度 =35100mm長的重量 (kg) =0.03923-第14頁螺紋規(guī)格 d=M10p=1.5b參考 =32光滑頭部滾花頭部 (max)=16.27da(max)=11.2ds(max)=10e(min)=9.15k(max)=10r(min)=0.4s(公稱 )=8t(min)=5w(min)=4l范圍=16 100第15頁第六章機械加工工藝過程小導柱序工技術條 工序簡圖 設備號序件及檢名查要求稱1 粗表面粗車糙度不外 大于圓 Ra<6.3u m222 精表面粗車糙度不大 大于端 Ra<1.6u頭 m19C732 型多刀半自動車床C732 型多刀半自動車床3 精表面粗車糙度不小 大于端 Ra<1.6u頭 m164 精表面粗車糙度不越 大于成 Ra<1.6u槽 m和 23 0.5倒 R1.5圓角5 精表面粗磨糙度不外 大于圓 Ra<0.2u m第16頁C732 型多刀半自動車床YG8 普通車刀C732 型多刀半自動車床YG8 普通車刀外圓磨床M1332雙頂尖千分尺第17頁第七章數(shù)控編程加工的零件為導柱. 彷真加工的軟件是開放式數(shù)控系統(tǒng)OpenSoftCNC托普軟件第18頁G92 X0 Z10S500 M03 M08G00 X0 Z2G01Z0 F100G71 U4 R2 X03 Z03 P100G00 X300 Z10 M05 M09S500 M03 M08G00 X90 Z0G03 X100 Z-5 I0 K-5 F50;G01Z-10 F80X160 Z-140Z-200X180Z-270X200 Z-340G00 X300 Z10M02%100G01 X200 Z0X100Z-20X160 Z-140Z-200X190Z-270X200 Z-340M99第19頁第八章裝配原理圖1. 主視圖支撐零件有1- 下模座， 8- 上模座， 12- 模柄， 30- 凸模固定板，29- 墊板。導向零件有22- 導柱， 24- 導套， 25- 小導柱， 39- 小導套。定位零件有側刃，側刃擋塊，37- 導正銷， 35- 導料板。工作零件有凸模 4- 切斷成型凸模， 5- 成形彎曲凸模， 6-U 形彎曲凸模， 9- 切斷凸模， 14- 切邊凸模， 16- 沖孔凸模， 2- 成形彎曲凹模， 21-U 形彎曲凹模， 20- 切斷凹模， 19-切邊凹模， 18- 沖孔凹模。卸料壓料零部件有3- 套筒式浮頂器，17- 彈性浮頂銷，32- 彈性卸料板。第20頁2. 俯視圖工作原理：條料從導料板中穿過，經過彈性浮頂銷的頂部，到達側刃擋塊，凸模落下，進行沖導正孔和側刃定位。接著分模后， 條料連續(xù)向前推進一個步距（節(jié)距、 躍度，英文為 Progression），這個步距的長度由側刃的長度確定，凸模第二次落下進行沖孔。第二次分模后， 條料連續(xù)向前推進另外一個步距，凸模落下進行第三個工序。條料這樣連續(xù)向前推進， 這樣的模具叫做連續(xù)模（或者叫級進模，英文叫做ProgressionDies ）。也就是這個題目：級進模設計。第21頁3. 側視圖第22頁致謝論文脫稿之際，特別感謝指導老師范豐老師為我講解、提供具有代表性的課題、材料，以及在我遇到難題時，能及時為我解答，使我順利完成畢業(yè)設計。無錫技師學院的多位老師在我撰寫畢業(yè)論文過程中以及在學校期間，給予了很多熱情的幫助和大力支持。為此，向他們表示誠摯的謝意！向所有關心、支持、幫助過我的各位老師、同學、朋友們表示謝意！最后，向熱心評審本論文和參加答辯的老師們致以衷心的感謝！第23頁參考文獻冷沖壓工藝與模具設計陳劍鶴主編機械工業(yè)出版社出版冷沖壓模具設計指導王 芳主編機械工業(yè)出版社出版機械制圖劉小年劉振魁 主編北京大學出版社出版模具設計與制造謝煜北主編高等教育出版社出版公差配合與技術測量基礎勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫中國勞動社會保障出版社出版高等學校畢業(yè)設計（論文）指導手冊機械卷國家教委高等教育司、北京市教育委員會編高等教育出版社、經濟日報出版社出版沖壓模具簡明設計手冊郝濱海主編化學工業(yè)出版社出版機械加工工藝及裝備上海市職業(yè)技術教育課程改革與教材建設委員會編機械工業(yè)出版社出版數(shù)控機床加工工藝及設備田萍主編電子工業(yè)出版社出版