电极板冲压模具设计.docx

电极板冲压模具设计.docx

《电极板冲压模具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电极板冲压模具设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电极板冲压模具设计

第一章工艺设计

1.1零件介绍

本次毕业设计的产品见图1.1所示，材料为厚2mm的黄铜板料,要求批量为大批量。

该零件属于典型的冲裁、弯曲件。

图1.1电极板零件图

1.2零件工艺性分析

零件尺寸：

图中零件的未标注公差的为IT14级精度，零件的尺寸较小，成形的位置较为宽松，成形相对简单。

零件材料为黄铜，有很良好的塑性，料厚为2mm属薄料，冲压性能良好。

零件的结构：

零件需要经过多次冲裁和多次的弯曲成型，成型有一定的难度，但零件的结构比较对称，冲压性能仍然很良好。

综上所述，得到结论：

零件具有较好的可冲压性。

1.3工艺方案的确定

该冲压件由冲孔、落料、弯曲等多个基本工序组成。

方案1：

先落料再冲孔最后弯曲的单工序模具来实现；

方案2：

采用复合模一步成型；

方案3：

采用多工位级进模。

方案2采用复合模，模具结构复杂，不便于生产。

由于产品属于大批量生产，如果采用单工序模具，则零件的生产效率不高，且产品的精度很不容易掌握。

综上所述，得到结论：

决定采用方案3采用多工位弯曲级进模。

成型步骤为先对条料进行切边去除多余的材料，然后对条料进行弯曲，待条料完成弯曲后，采用最终切断完成零件的所有成型工作。

第二章排样设计

2.1毛坯排样设计

在进行多工位级进模设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是多工位级进模设计时的重要依据。

多工位级进模条料排样图设计的好坏，对模具设计的影响是很大的，排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。

条料排样图一旦确定，也就确定了被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。

在本模具中，排样设计总的原则是先进行冲切废料，然后弯曲，最后切断，并要考虑模具的强度、刚度，结构的合理性。

毛坯在板料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性。

典型毛坯排样：

单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。

根据此次毕业设计的零件结构特征，决定采用单排、中间载体。

采用这种毛

坯排样的模具结构的相对简单，模具制造较为方便。

1.条料搭边值的确定

搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。

其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不弯曲，便于送进，并能使冲模的寿命得到提高。

为了节约材料，应合理的选择搭边值。

搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的发向应力沿切口分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区的宽度，一般可以取材料的厚度。

若搭边值小于材料的厚度，冲裁时搭边可能被拉断，有时还会被拉入到凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口。

搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的方式、卸料方式有关。

硬材料的搭边值可以小一些，软材料和脆材料的搭边值应大一些。

零件尺寸大或有尖突时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值取大一些。

用手工送料、有侧压导向时搭边值可小一些，弹性卸料比刚性卸料要小一些。

由参考文献[1]表2-5得：

材料厚度为2mm时，条料长度大于200mm，搭边可以取a=2.2mm，a1＝2.5mm。

2.条料的宽度

条料采用无侧压，由参考文献[1]中公式2-24得

=115+1.5×2.2+2×1.5=121.3mm

（由表2-9得侧刃冲切的条料宽度b1=1.5）

3.导料板间距

由参考文献[3]中公式2-25得

115+1.5×2.2+2×1.5+2×0.5＝122.3mm

（式中的由表2-8得=0.5）

4.步距

连续模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。

步距的精度直接影响到冲件的精度。

设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。

步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。

连续模任何相邻两工位距离都必须相等。

此次毕业设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸由参考文献[3]S得：

S=L+a

式中S---冲裁步距

L---沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值

a----沿送进方向的搭边值

该零件的步距确定为：

S=L+a=50+2=52mm

a）产品图

b）毛坯展开图

c）横向单排

d）纵向单排

e）双排

图2.1排样图示意图

毛坯排样图如图2.1c）、d）和e）所示，考虑到后续弯曲成型和取件的方便性，最后选择横向双排。

2.2冲切刃口外形设计

由于在毛坯排样时，采用的先冲切废料，然后再弯曲的冲压工艺顺序。

在此次刃口设计中主要应该考虑到以下几点：

1．刃口分解与重组应有利于简化模具结构，分解阶段应尽量少，重组后成形的凸模和凹模外形要简单、规则，要有足够的强度，要便与加工。

因此将模具的刃口分为成型侧刃切口，冲导正孔，异形冲孔1，异形槽和弯曲刃口。

2．刃口分解应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使用要求。

零件的精度为IT14级。

3．在刃口接头方式上，成型侧刃切口与异形槽采用对接可以避免毛刺的产生；分段搭接点应尽量少，搭接点要避开产品薄弱部位和外形重要部位。

4．在冲中间孔之前，应该将侧边的废料先冲下，这样可以保证中间孔的精度要求。

5．有公差要求的直边和使用中有滑动配合的边应一次冲切，不宜分段。

6．复杂外形以及有窄槽或细长的部位最好分解，复杂内形最好分解；

7．外轮廓各段毛刺方向有不同时应分解。

综上所述：

产品的刃口排样图如图2.2所示

图2.2刃口排样设计

2.3工序排样

在多工位级进模冲压中，工序件在级进模内随着冲床一次就向前送一个步距，到达不同的工序。

由于各工位的加工内容互不相同，因此，在级进模设计中，要确定从毛坯板料到产品零件的转化过程，既级进模各工位的所要进行的加工工序内容，这一设计过程就是工序排样。

1．工序排样的总体设计：

在此次模具的工序排样中考虑到工序应尽量的分散，以提高模具寿命，简化模具结构，一共有8个工位。

其中外形的冲切分为4个工位。

2．空工位的设置

空工位指工序经过时，不作任何的冲切加工的工位。

在级进模设置的空工位时为了提高模具的强度，保证模具的寿命和产品的质量以及模具中特殊机构的设置等，空工位的设置非常普遍。

在该弹簧钩模具设计中，设置了几个空工位，这样是为了模具弯曲成型空间结构可行性以及合理性。

3．载体的设置

级进模由多个工位组成，冲压过程中各个工位的加工内容不同，因此，把工序件从第一工位运送到最末工位是级进模的基本条件之一。

载体要求必须由足够的强度，能平稳的将工序送进。

条料载体基本上有三种形式：

双侧载体、中间载体和单侧载体。

在此次模具设计中采用中间载体。

这主要是由于在零件的两侧都有弯曲成型工序，切形后坯料的弯曲部分已与条料分离，所以采用中间载体。

4．侧刃设置

侧刃是级进模用得最广的定距机构。

其工作原理是在条料侧边上冲出与送进步距相等的缺口，利用侧刃挡块对条料缺口处台肩的阻挡实现定距。

用侧刃定距精度可靠,生产率高，因而,是级进模常用的定距方式。

由于它以切去条料边缘少量材料形成的台肩定位，所以增加了材料的消耗和冲压力。

一般用于生产率要求高、步距较小、材料较薄的级进模。

在本设计中在第一工位设置了两个成型侧刃，侧刃的宽度即为步距17mm，与侧刃配合定距的是导料板上的凸台阶，凸台阶挡住条料的继续向前，完成条料的定位，每当侧刃冲切掉条料两侧的材料以后，条料才可以继续向前送进，因此这样达到了定距的目的。

5．导料板设置

导料是条料的向定位机构，对条料横向（宽度方向）定位，从而使条料沿直线送进。

否则，条料摆动会影向产品精度。

该模具采用无侧压导料板。

6．工序排样

多工位级进模的工序排样设计是多工位级进模设计的关键，是决定级进模优劣的主要因素之一。

根据该零件的要求以及上述工艺特点的分析,设计多工位连续工序排样方案。

排样图如图2.3所示：

图2.3工序排样图

具体工位安排如下：

侧刃冲裁搭边+冲导正销孔→冲外形余料→冲外形余料→冲外形余料→第1次弯曲→第2次弯曲→整形→切断分离。

第三章工艺计算

3.1冲压工艺力的计算

工艺计算是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。

为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。

3.1.1冲裁力计算

冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。

通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。

平刃冲模的冲裁力可按下式计算：

（3.1）

式中F——冲裁力（N）；

L——零件剪切周长（mm）；

t——材料厚度（mm）；

τ——材料抗剪强度（MPa）。

K——系数,一般取K=1.25。

已知零件材料是黄铜,取=260Mpa，材料厚度t=2mm,L值由全部冲裁线即冲裁零件周长尺寸组成：

部位周长L/mm冲裁力F/N

1．一个直径4mm的导正孔12.56

+两侧的成型侧刃154

两个直径8mm的孔50.24

两个直径14mm的孔87.92198068

2．两侧四个矩形孔161104650

3．两侧两个矩形孔12480600

4．最终切断12078000

3.1.2弯曲力的计算

为了合理地选择压力机和模具设计，必须计算弯曲力。

弯曲力的大小不仅与毛坯的尺寸、材料的力学性能、晚期半径等有关，而且和弯曲方式也有很大的关系，从理论上计算弯曲力比较繁杂，精确度亦不高，因此生产中常采用经验公式进行计算。

此此毕业设计中所涉及的弯曲均视为校正弯曲。

由参考文献[3]表3-3得：

弯曲力：

（3.2）

式中F——弯曲力（N）；

A——弯曲校正部分投影部分面积（）；

q——单位校正力（MPa）；

由参考文献[3]中，查表3-4得q=60～80

第一次弯曲：

＝2400×80＝192000N

第二次弯曲：

＝2000×80＝160000N

最终，总的力为：

＝（198068+104650+80600+78000）+（192000+160000）＝813.318

≈813KN

3.1.3卸料、顶件力的计算

由参考文献[3]中公式2-11得：

==

所以==0.05813318=40665.9N

==0.08×813318=65065.44N

综上所述，最终的所有合力为：

=++=813318+40665.9+65065.44＝919049.34N

3.2压力中心计算

冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。

冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线以及和压力机滑块的中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向机构滑动件之间的磨损，提高运动精度以及模具和压力机的寿命。

冲模压力中心的求法，采用求平衡力系合力作用点的方法。

由于绝大部分冲裁件沿冲裁轮廓的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。

具体的方法如下：

1）按比例画出冲压轮廓线，选定直角坐标x-y;

2）把图形分成几部分，计算各部分长度L1、L2、….Ln，并求出各部分重心位置的坐标值；

3）按下列公式求出冲模压力中心的坐标值（X0,Y0）

在连续模中，由于压力太分散，所以先求出各个工步的压力中心再求出模具的总的压力中心。

对得到的一组平行力系再进行压力中心的计算和确定。

经过计算，最终的压力中心在第四个工位上，具体位置可以在总装配中看到，如图3.2；

取最右端为零点，计算压力中心位置为：

y=（8450×34+14820×59.5+5256×85+3980×119+1040×204）/22032

y=104.5mm

图3.1压力中心图位置图

第四章模具总体概要设计

4.1模具概要设计

级进模是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体，结构是模具的“形”。

模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此级进模的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。

在此次模