RK4TV端子的冲压模具设计Word文档格式.docx
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随着市场对产品成本和周期等要求的提高，从系统的整体优化中确定相关的各要素已成为技术和管理发展的重要方向。
影响冲压加工的因素：
三.冲压工序的分类。
冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离与成形两大类，每一类中又包括许多不同的工序。
冲压的基本工序：
1.冲裁:
包括落料和冲孔两个工序。
1）落料：
模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，其余部分为废料，设计时尺寸以模仁为准，间隙取在冲子上；
2）冲孔：
模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分是废料，设计时尺寸以冲子为准，间隙取在模仁上。
2.剪切:
用模具切断板材,切段线不封闭.
3.切口:
在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲.
4.切边:
将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉。
5.剖切：
将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲压。
切口切边剖切
6.弯曲：
用模具使材料弯曲成一定形状（V型/U型/Z型弯曲）。
7.卷圆：
将板料端部卷圆。
8.扭曲：
将平板的一部分相对于一部分扭转一个角度。
弯曲卷圆扭曲
9.拉深：
将板料压制成空心工件，壁厚基本不变。
10.变薄拉深：
用减小直径与壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸，得到要求的底厚，壁薄的工件。
11.孔的翻边：
将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘。
拉深变薄拉深孔的翻边
12.外缘翻边：
将工件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边缘。
13.缩口：
将空心件的口部缩小。
14.扩口：
将空心件的口部扩大，常用于管子。
外缘翻边缩口扩口
15.起伏：
在板料或工件上压出筋条，花纹或文字，在起伏处的整个厚度上都有变薄。
16.卷边：
将空心件的边缘卷成一定的形状。
17.胀形：
将空心件（或管料）的一部分沿径向扩张，呈凸肚形。
起伏卷边胀形
18.旋压：
利用赶棒或滚轮将板料毛坯赶压成一定形状（分变薄与不变薄两种）。
19.整形：
把形状不太准确的工件校正成形。
20.校平：
将毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平。
旋压整形校平
21.压印：
改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹。
22.正挤压：
凹模腔内的金属毛坯在凸模压力的作用下，处于塑性变形状态，使其由凹模孔挤出，金属流动的方向与凸模运动方向相同。
23.反挤压：
金属挤压过程中，沿凸模与凹模的间隙塑流，其流动方向与凸模运动方向相反。
24.复合挤压：
正挤与反挤的结合。
压印正挤压反挤压复合挤压
四．冷冲模类型和特点。
1.模具分类（按冲压工序的组合方式分）。
1）单冲模：
在模具上只有一个加工工位，而且在冲床的一次行程中只完成一类冲压加工工艺。
2）复合模：
在模具上只有一个加工工位，在冲床的一次行程中完成两类以上的加工工艺。
3）级进模：
有多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列不同的冲压加工。
三类模具的优缺点比较：
单工序模
复合模
级进模
结构
简单
较复杂
复杂
成本、周期
小、短
高、长
制造精度
低
较高
高
材料利用率
生产效率
维修
不方便
方便
产品精度
品质
安全性
不安全
安全
自动化
易于自动化
冲床性能要求
应用
小批量生产
大、中型零件的冲压试制
大批量生产
内外形精度要求高
中、小零件冲压
2.级进模特点：
1）冲压生产效率高。
级进模可以完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形以及装配等工艺，减少了中间转运和重复定位等工作，而且工位数量的增加不影响生产效率，可以冲制很小的精密零件。
2）操作安全简单。
级进模冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。
对大量生产，还采用自动送料机构，模具内装有安全检测装置。
3）模具寿命长。
复杂的内形和外形可分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲切，工序可以分散在若干个工位，在工序集中的区域还可以设置空位，从而避免了凸、凹模壁厚过小的问题，改变了凸、凹的受力状态，提高了模具强度。
此外，级进模还采用卸料板兼作凸模导向板，对提高模具寿命也非常有利。
4）产品质量高。
级进模在一副模具内完成产品的全部成形工序，克服了用简单模时多次定位带来的操作不变和累积误差。
5）生产成本较低。
级进模由于结构比较复杂，所以制造费用较高，同时材料利用率较低，但由于级进模生产效率高、压力机占有数少、需要的操作工人数和车间面积少，减少了半成品的储存和运输，因而产品零件的综合生产成本并不高。
6）设计和制造难度大，对经验的依赖性强。
级进模结构复杂，技术含量高，设计灵活性大、难度大；
设计和制造中的经验、推断和目测工作量多，人才培养时间长，个人之间的差异大；
同一产品零件可有多种不同的设计方案，设计的灵活性大；
设计和制造周期长，费用高，适用于批量生产。
级进模还受产品零件尺寸限制，产品尺寸不宜太大。
7）按订单生产，而不是按计划生产，订货受市场影响大，交货期要求短。
五．级进模的功能
功能：
级进模的基本功能是利用凸模和凹模在板料上施加一定形式和大小的作用力，使材料产生塑性变形，从而将毛胚转变为产品零件的能力。
六．级进模的设计方法。
1.级进模设计流程。
级进模设计也是一个系统。
具体可以分为四个阶段：
工艺设计、排样、概要设计、结构设计、零件设计。
1）工艺设计:
即是对产品零件所包括的成形工序逐一进行分析，以确定产品零件的加工工艺方案。
工艺设计前应充分了解产品零件的要求及实际的生产条件。
2）排样与概要设计以工艺设计可行为前提，具体确定级进模加工产品零件时的工序方案和模具的基本结构形式，初步给出模具的估价和制造周期，确定是否继续开展模具详细的设计和制造。
3）结构设计和零件设计就是为级进模正式投入生产而具体地开展的设计，在这一阶段部分模具零件的加工也将同期展开。
结构设计与零件设计的结果是模具装配图、需加工的模具零件的工程图。
2.设计注意事项。
1）要用系统的观点，从冲压、模具制造等多方面构成的大系统中确定级进模的结构和零件方案，要重视实践经验的作用。
要切合实际，确立切实可行的模具方案，同时要考虑现有的模具制造条件、冲压生产条件。
2）级进模结构复杂，设计难度大，制造费用高，周期长，因此设计应坚持科学、严谨、求实的精神，认真分析、详细规划，务求设计合理、制造方便、满足使用要求。
要充分了解产品零件加工的需求和模具制造和使用条件,表1-5是级进模设计前应掌握的数据。
3）模具设计和制造具有技术密集型的特点，设计和制造密切相关。
随着产品市场竞争的加剧和计算机技术的发展，产品制造周期日益缩短，对
模具设计和制造周期的要求也愈来愈短，因此，模具设计和制造的交叉并行已成为必然。
表1-5级进模设计前应掌握的数据
项目
设计前应掌握的数据
工件与材质
板厚与精度、材质、料宽、热处理、毛刺方向的要求
模具设计资料
批量、模具的形式、材料的送进方向，导料方式等
模具材质
凸、凹模的材质
模架
形式、尺寸、模柄尺寸
冲床
形式、吨位、行程、SPM、开启高度、送进方向、滑块与台面尺寸、模柄孔尺寸
尺寸标注
有效位数、尺寸公差、标注要求
图纸
图纸尺寸、图号、名称的标注要求
加工设备
现有加工设备可加工能力
设计题目
本次设计的是冲切RK4T-V端子料带的连续模（级进模），本产品通过八个工站冲切而成，题目难度适中，而且结合了我实习公司的现实生产，对我日后的工作具有重大意义。
冲压工艺分析
一.工艺性分析的概念及内容
冲压件的工艺性是指冲压件进行冲压加工的难易程度，亦即对冲压工艺的适应性。
冲压件工艺性分析就是分析具体产品零件的材料性能、几何形状、尺寸和精度要求等是否满足冲压工艺的要求。
良好的冲压工艺性是指能以最经济的方式加工出符合使用要求的零件，例如节省材料、模具结构简单、工序少、工人操作方便、产品质量稳定等等。
二.冲裁件的工艺性
冲裁件的工艺性是指冲裁件的材料、尺寸、形状、精度等要求对冲裁加工的适应性，即是否满足冲裁工艺的要求。
冲裁件尺寸、形状及结构的工艺性分析包括以下几个方面：
1）冲裁件轮廓形状应能合理排样，以达到节省材料的目的。
2）冲裁件的内外轮廓的转角处应有适当的圆角，以方便模具制造，延长模具寿命。
各种材料的最小圆角半径见表2-1。
表2-1冲裁件的最小圆角半径
工序
线段夹角
黄铜、紫铜、
软钢
合金钢
落料
≥90°
<
90°
0.18t
0.35t
0.25t
0.50t
0.70t
冲孔
0.20t
0.40t
0.30t
0.60t
0.45t
0.90t
3）冲裁件的凸出和凹入部分的宽度不宜过小，避免过长的悬臂和窄槽。
4）冲裁件上孔的最小尺寸不能太小，否则会导致凸模的折断，各种材质下一般冲模的最小孔尺寸见表2-2。
材料
凸模无导向
凸模精密导向
圆形
矩形
硬钢
1.3t
1.0t
0.5t
0.4t
软钢及黄铜
0.7t
0.3t
铝
0.8t
0.28t
表2-2最小孔尺寸
5）冲裁件上孔与孔的间距不能太小，一般应取a≥2t,并不小于3～4mm。
如果间距过小则会降低模具寿命。
6）孔的位置不应距冲裁件的边缘太近，在弯曲或拉深件上冲孔时，应避开侧壁的圆角部分，以提高冲孔质量和模具寿命。
7）冲裁件的精度不宜过高，表2-3是冲裁件所允许的精度和经济精度。
孔距公差见表2-4。
表2-3冲裁件精度
精度等级
零件尺寸
材料厚度
＜1
1～2
2～4
4～6
经济级
＜10
0.12/0.08
0.18/0.10
0.24/0.12
0.30/0.15
10～50
0.16/0.10
0.22/0.12
0.28/0.15
0.35/0.20
50～150
0.30/0.16
0.40/0.20
0.50/0.25
150～300
0.3
0.50
0.70
1.00
精密级
0.03/0.025
0.04/0.03
0.06/0.04
0.12/0.10
0.06/0.05
0.08/0.06
0.10/0.08
0.15/0.12
0.10
0.12
0.15
0.20
注：
表中数字的分子项为落料件公差值，分母项为孔公差值。
基本尺寸
料厚
～10
10～
18
18～
30
30～
50
50～
80
80～120
120～180
180～260
～1
±
0.1
0.17
0.2
0.25
0.5
0.6
＞1～2.5
0.35
0.4
0.8
0.9
表2-4孔距公差
本次设计中，料带材料为黄铜，材料厚度为t=0.25mm,据上所得，冲裁件的最小圆角半径为R=0.2t=0.2*0.25=0.05mm,最小孔尺寸圆形为0.35t=0.35*0.25=0.0875mm,距形为0.3t=0.3*0.25=0.075mm,孔与孔的间距不能太小，取a>
2t=0.5mm,并不小于3～4mm。
均符合上述要求。
主要工艺参数计算
一.冲裁力的计算
对一于普通的平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算：
F=KLtτ
式中F---冲裁力（N）；
L---冲裁件周长（mm）;
t---板料厚度（mm）;
τ---材料的抗剪强度（MPa）;
K---系数。
是考虑到刃口钝化，间隙不
均匀，材料力学性能与厚度波动等因素
而增加的安全系数。
常取K=1.3
所以F=1.3*52*0.25*142=2399.8N
二.缷料力的计算
F卸=K卸*F（N）
其中:
K卸――卸料力系数
F---冲裁力（N）
K卸值见表
表3-1卸料力﹑推件力和顶件力系数
料厚
K卸
K推
K顶
铜
≦0.1
>
0.1~0.5
0.5~2.5
2.5~6.5
6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝﹑铝合金
紫铜﹑黄铜
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
注:
卸料力系数K卸在冲多孔﹑大搭边和轮廓复杂时取上限值.
所以F卸=0.06*2399.8=143.998N
三.压力机所需总压力的计算
本模具采用弹性缷料装置，故
F总=F+F卸=2399.8+143.998=2543.498N
四.凸凹模间隙的计算
分类依据
类別
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
低碳钢
08F﹑10F﹑10﹑20﹑A3﹑B2
3.0~7.0
7.0~10.0
10.0~12.5
中碳钢45
不锈钢1Cr18Ni9Ti、4Cr13
可伐合金4J29
3.5~8.0
8.0~11.0
11.0~15.0
高碳钢
T8A、T10A、65Mn
8.0~12.0
12.0~15.0
15.0~18.0
纯铝L2、L3、L4、L5
铝合金（软态）LF21
黄铜（软态）H62
紫铜（软态）T1、T2、T3
2.0~4.0
4,5~6.0
6.5~9.0
黄铜（硬态）
铅黄铜
紫铜（硬态）
3.0~5.0
5.5~8.0
8.5~11.0
铜合金（硬态）LY12
锡磷青铜、铝青铜
铍青铜
3.5~6.0
11.0~13.0
镁合金
1.5~2.5
硅钢
2.5~5.0
5.0~9.0
表3-2冲裁间隙比值（单边间隙）（单位:
%t）
（注:
1.本表适用于厚度为10mm以下的金属材料,厚料间隙比值应取大些）
本产品的料厚为t=0.25,材质为黄铜,根据上表所示,选择Z/2=0.36t=0.36*0.25=0.009mm.
排样与定距设计
排样方案对材料的利用率、冲压加工的工艺性以及模具的结构和寿命等有着显著的影响。
具统计，在冲压件的成本中，材料当浪费所占比例在60％以上。
因此，合理排样对提高材料利用率、降低产品成本有着重要意义。
一.排样
1.排样方案
零件在板料上可截取的方位很多，这就决定了排样方案的多样性。
典型的排样方案及特征如表4-1所示。
根据排样时是否产生废料，排样可以分为有废料排样和无废料排样。
冲裁时的废料可分为工艺废料和设计废料。
工艺废料指工件之间和工件与条料之间的搭边材料定位孔和不可避免的料头与料尾所产生的废料。
设计废料指由于产品形状的需要，如孔的存在而产生的废料。
无废料排样由于无搭边或少搭边，材料利用率高，但要注意：
1）存在有侧向力，影响模具精度和寿命。
2）前后产品的毛刺方向不一致。
3）相邻产品的临接线是共用的，若定位不准，容易产生多切少切问题。
2.排样原则
1）材料利用率要尽量高。
2）满足产品零件冲裁及后序工序的要求，诸如：
1°
纤维方向和毛刺方向的要求；
2°
便于完成后续加工工序；
3°
生产率要高，便于操作；
4°
安全性要好。
表4-1典型毛坯排样方案比较
排样方案
图例
适用范围
单排
适用于形状简单的产品
斜排
受产品形状限制，适用范围窄
对排
需将条料倒过来冲，效率不高，对特定形状材料利用率高
无废料
排样
数量多、形状单一的产品，材料利用率高，模具费用高
叠排
多排
产品精度差，毛刺方向不一致
混合排样
本次设计中的产品采用直排即可.
二.搭边
搭边是指排样时毛坯外形与条料侧边及相邻毛坯外形之间设置的工艺余料。
搭边的作用是保证毛坯从条料上分离，补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需的工艺余料。
搭边分侧搭边和中心搭边。
搭边的基本要求是要有足够的强度，而搭边的强度主要由搭边宽度决定。
搭边宽度是排样时的重要工艺参数。
搭边宽度的选取需考虑的因素：
1）材料利用率2）凸模强度3）条料的刚性4）产品的品质
搭边值过小，冲裁时容易翘曲或被拉段，增大冲裁件的毛刺。
根据<
泠冲模设计>
>
表3-10,选用搭边值a=1.5mm,a1=3.0mm.
三.步距
步距指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值。
步距可定义为
S=L+a=15.24mm
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。
四.条料宽度
条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需宽度方向的最小尺寸。
理论上条料宽度按下式计算：
B=D+2b
式中B─条料宽度的理论值；
D─垂直于送进方向毛坯的最大轮廓尺寸,它随毛坯排样方位变化；
b─侧搭边值。
由于模具加工误差，条料的裁剪误差及送料时的误差，实际的条料宽度应有一定的裕度，具体尺寸可根据不同的送料侧定位方式计算。
本模具是无侧压装置的模具，条料送进时可能在导尺之间摆动，从而使某一侧的搭边减少。
因此，计算条料宽度时应补偿侧搭边的减小量。
条料的宽度可按下式计算：
B=D+2（b+△）+Z=37.5mm
式中B─条料宽度尺寸；
△─条料宽度的单向（负向）公差，参见表4-2；
Z─条料与导料板之间的间隙，参见表4-2。
表4-2条料裁剪公差和与导料板的间隙
单位：
mm
条料厚度
∽1.0
〉1.0∽2.0
〉2.0∽3.0
〉3.0∽4.0
公差与间隙
△
Z
条
料
宽
度
∽50
0.7
〉50∽100
1.0
〉100∽150
1.1
〉150∽220
1.2
〉220∽300
1.3
五材料利用率
材料利用率定义为
Ч=A/（B*S）*100%
式中Ч─材料利用率；
A─产品毛坯外形所包容的面积；
B─条料宽度；
S─冲裁步距。
Ч愈大，废料所占面积愈小。
因此一般将Ч作为衡量毛坯排样方案优劣的指标.
所以
=507.006/（37.5*15.24）*100%
=88.7%
冲压模工作部分尺寸计算
冲裁：
是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。
用它可以制作零件或为弯曲、拉深、成形等工序准备毛胚。
一.冲裁变形机理
1.剪切区力态分析
右图是模具对板料进行冲裁时的情形。
当凸模下降至与板料接触时，板料受
到凸、凹模端面的作用力。
由于凸、凹
模之间存在间隙，使凸、凹模施加于板料
的力产生一个力矩M,其值等于凸、凹模作
用的合力与稍大于间隙的力臂a的乘积。
力矩使材料产生弯曲，故模具与板料仅在
刃口附近的狭小区域内保持接触，接触面宽度约为板料厚度的
0.2～0.4倍。
因此，凸、凹模作用于板料的垂直压力呈不均匀分布，
随着向模具刃口靠近而急剧增大，该图表明了无压紧装置冲裁时板料
的受力情况，其中：
F1、F5—凸、凹模对板料的垂直作用力；
F4、F8—凸、凹模对板料的侧压力；
F3、F6—凸、凹模端面与板料间的摩插力，其方向与间隙大小有关，但一般系指向模具刃口；
F2、F7—凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。
2.冲裁过程
冲裁既是分离
升级会员 