防护盖多工位级进模设计毕业设计论文 材料成型专业.docx

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防护盖多工位级进模设计毕业设计论文材料成型专业

本科毕业（设计）论文

防护盖多工位级进模设计

姓名

叶燕

学院

机械工程学院

专业

材料成型及控制工程

指导教师

杜继涛副教授

完成日期

2004年6月

第一章绪论

1．1模具工业在国民经济中的重要地位

模具在现代生产中是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。

由于模具成形具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航空航天、仪器仪表、机械制造、家用电器等工业部门得到及其广泛的应用。

随着社会经济的发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求，为了满足人类的需求，世界上各工业发达的国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平。

模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益。

模具工业在国民经济发展过程中发挥了越来越重要的地位。

1．2我国模具技术的现状

80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。

国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。

这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展。

当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。

在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。

因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。

模具的制造周期逐步缩短，现代模具制造技术进一步得到推广应用，标准化程度逐步提高，使高精度多工位级进模的制造周期逐步缩短。

大型的制造周期4个月，中型的3个月，小型的2个月。

制造周期已达到国外同类模具的水准。

在工业生产中，冲压的应用十分广泛，其中多工位级进模是我国重点发展的精密、高效模具品种。

级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，其生产率高，成本低，可实现冲压自动化，且模具寿命长。

目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。

我国制造的多功能级进模达到国际上同类模具水平，模具导向精度高，能保证大批量生产中模具高速运行的稳定性。

模具主要零件制造精度达2μm，步距精度2～3μm，回转精度1'，刃口及主要零件的表面粗糙度达Ra0.4～0.10μm，总寿命可达1亿次以上。

凸、凹模强度高,耐磨损、耐腐蚀,提高了使用寿命和产品质量。

多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。

通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。

如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。

我国的模具工业会朝着现代化的方向

第二章产品的工艺性分析

2．1零件的资料分析

跟据对零件的测绘，从而进一步明确了零件的形状特点、尺寸大小及所用材料，工件图如图所示。

该零件属于薄板冲裁弯曲件，除了φ5mm的孔有配合或有定位要求，其尺寸精度可按IT11级选取外，其余尺寸精度均按IT14级来取。

该零件材料为1Cr18Ni9Ti，材料的力学性能参见《冷冲压模具设计指导》上表8-1黑色金属材料的力学性能，可以查得不锈钢的材料状态是经热处理的，抗剪强度为451~511τ/MPa，抗拉强度为569~628σb/MPa，屈服点为196σs/MPa，伸长率35δ10/%，弹性模量为196E/103Mpa。

产品的生产批量为大批量生产，年产量/件>100万，冲压件的精度等级为IT14，因而根据“模具的精度与冲压件的精度关系”表，模具的精度等级取普通精度模具（PT）。

2．2零件的结构工艺性

2．2．1最小圆角半径

冲裁件的各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角，如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁模的制造带来困难，而且模具也容易损坏。

如果是采用少、无废料排样冲裁，或是镶拼模具时可不要求冲裁件有圆角。

冲裁件的最小圆角半径参照《冷冲压模具设计指导》表2-1所示。

落料的最小圆角半径为0.35t，材料厚度为0.5mm，则为0.175mm。

冲孔的最小圆角半径为0.90t，则为0.45mm。

综上所述落料的最小圆角半径取0.5mm，冲孔的最小圆角半径为1mm

表2-1冲裁件最小圆角半径

工序

连接角度

黄铜、纯铜、铝

软钢

合金钢

落料

≥90°

0.18t

0.25t

0.35t

﹤90°

0.35t

0.50t

0.70t

冲孔

≥90°

0.20t

0.30t

0.45t

﹤90°

0.40t

0.60t

0.90t

2．2．2冲裁件的孔的最小尺寸

冲裁件上孔的尺寸受到凸模强度的限制，不能太小。

冲孔的最小尺寸见《冷冲压模具设计指导》表2-2所示。

由表可知采用精密导向凸模冲孔圆形为0.5t即为0.25mm，矩形为0.4t即为0.2mm。

而产品工件上最小冲裁孔为φ5mm，满足冲裁件最小孔尺寸要求。

表2-2冲孔的最小尺寸

材料

自由凸模冲孔

精密导向凸模冲孔

圆形

矩形

圆形

矩形

硬钢

1.3t

1.0t

0.5t

0.4t

软钢及黄铜

1.0t

0.7t

0.35t

0.3t

铝

0.8t

0.5t

0.3t

0.28t

酚醛层压布板

0.4t

0.35t

0.3t

0.25t

第三章工艺方案的确定

3．1模具结构的选择

冲裁模的结构形式多种多样，按工序的组合分类的话，单工序模、复合模、级进模是冲模结构的主要形式，并有着各自不同的优缺点及适用范围，如《冷冲压模具设计指导》书上表2-6所示。

表2-6单工序模、复合模和连续模的比较

比较项目

单工序模

复合模

连续模

冲压精度

较低

较高

一般

冲压生产率

低，压力机一次行程内只能完成一个工序

较高，压力机一次行程内可完成两个以上的工序

高，压力机一次行程内只能完成多个工序

实现操作机械化、自动化的可能性

较易，尤其适合于在多工位压力机上实现自动化

难，制件和废料排除较复杂，可以实现部分机械化

容易，尤其适应于单机上实现自动化

生产通用性

通用性好，适用于中小批量生产

通用性较差，仅适合大批量生产

通用性较差，仅是适合于中小型零件的大批量生产

冲模制造的复杂性和价格

结构简单，制造周期短，价格低

复杂性和价格较高

低于复合模

（1）从提高冲压件生产率来考虑，产品零件采用大批量生产>100万，选用复合模和级进模结构要比选则单工序冲裁模好得多。

因为单工序冲模在压力机一次行程下只能完成一个工序。

而复合模和级进模在一次行程内，可以同时完成多道工序的冲压工作，但级进模的生产效率相对复合模要高得多。

（2）从冲压精度的高低来看，用单工序模冲出的工件尺寸精度较低，而级进模最高可达到IT12~13级左右，复合模最高可达到IT9级以上，因此，当工件尺寸要求较高时，以采用复合模结构为宜，然而本设计零件最高精度为IT11级，故采用级进模。

（3）从生产的安全性来考虑，单工序冲模和复合模在工作时一般用手伸入冲模工作区内取、送料，工作起来及不安全。

而级进模工作时手不用伸入工作区内，或采用自动送料，工作时安全性较高。

（4）从冲模制造的复杂性和价格来看，虽然单工序模的结构简单，制造周期短，价格低，但是该零件的弯曲和冲裁较多，须做多个模具才可冲出，这样成本就很高了，且其占地面积很大；复合模的价格较高，所以采用级进模。

第四章零件的排样

4．1搭边a和a1的选取

搭边值参照《冷冲压模具设计指导》20页上表2-18来选取，材料厚度为0.5mm在0.5~0.8之间，工件间a1=1.8mm，沿边a=2.0mm，如果工件间的a1取得过小，会造成凸模强度不够，容易断裂，故取a1=5.0mm；考虑到搭边料的强度和导正销的摆放位置，所以取a=4.0mm。

表2-18搭边a和a1的数值（低碳钢）（mm）

圆件及圆角r>2t

矩形件边长l≤50

矩形件边长l﹥50或圆角r≤2t

材料厚度

t

工件间a1

沿边a

工件间a1

沿边a

工件间a1

沿边a

0.25以下

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.0

0.25~0.50

1.2

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

0.5~0.8

1.0

1.2

1.5

1.8

1.8

2.0

0.8~1.2

0.8

1.0

1.2

1.5

1.5

1.8

1.2~1.6

1.0

1.2

1.5

1.8

1.8

2.0

1.6~2.0

1.2

1.5

1.8

2.5

2.0

2.2

2.0~2.5

1.5

1.8

2.0

2.2

2.2

2.5

2.5~3.0

1.8

2.2

2.2

2.5

2.5

2.8

3.0~3.5

2.2

2.5

2.5

2.8

2.8

3.2

3.5~4.0

2.5

2.8

2.5

3.2

3.2

3.5

4.0~5.0

3.0

3.5

3.5

4.0

4.0

4.5

5.0~12

0.6t

0.7t

0.7t

0.8t

0.8t

0.9t

4．2材料的利用率

衡量材料经济利用的指标是材料的利用率。

一个进距内的材料利用率η为

η=nA/Bh*100%

式中A——冲裁件面积（包括冲出小孔在内）；

n—一个进距内的冲件数目；

B——条料宽度（mm）；

h——进距（mm）

则材料的利用率由计算机直接得出η=31.19%

4．3排样图的确定

通过对整个零件的分析，初步决定的排样图如图所示。

冲压时先冲出工艺孔再逐步导正，考虑到工件上￠5mm的孔比较小，不宜做导正销孔，故把前面五步的导正销孔按重心对称分布在废料上，并且为了节约材料，减小搭边，故将导正孔位置放在图示上的倒角处。

预期的排样图总共有六个工序，第一步冲孔、工艺孔和冲长条。

工艺孔做为导正销孔起导

正之用。

第二步冲其它异形孔，并用导正销导正，第三步继续冲异形孔，也用导正销导正，既而产品的外廓形状就此完成。

冲异形孔时要考虑到凸模的易于制造，及零件上的直角要求，采用搭接的方式。

第四步弯一部分的小弯曲，并用导正销导正。

第五步完成其余的小弯曲，还是用导正销导正。

第六步完成大弯曲和落料，要注意的是最后一个工序必须是先弯曲后落料，并且是用零件上的孔作为导正孔来导正，因为在落料时会把原来的导正销孔和废料一并切掉。

初步的排样图经仔细考虑后发现两个问题：

第一是弯曲部分凸模出现了干涉现象，为了解决此弊端，在第四和第五步工序之间插入一个空位，然而在级进模中，冲件精度要求较高的部分应尽量安排在邻近工步内实现，为减小送进误差，尽量少用空位。

之后又发现该零件四边上的小弯曲不是全部是向上或向下弯曲，按照其弯曲的方向和所在的位置，在排样时将向上弯曲和向下弯曲分为两个工序，这样既避免了凸模间的相互干涉现象，又合理地安排了模具的空间布局，使其零件的平面度和其他精度达到一定的要求。

第二是最后一步工序落料时把搭边料也切下了，这个涉及到废料的清除问题，这两条搭边料比较长，很难清除，如果采用废料刀切断的话，刀口离折弯镶块很近，会影响凹模强度。

因而考虑落料时不切断废料，将这两条搭边料用卷料机卷起，以解决上述问题。

最终排样图如下图所示：

第五章计算和压力机的选用

5．1冲裁力的计算

在冲模设计