打印机卡簧的冲压工艺及模具设计.docx

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打印机卡簧的冲压工艺及模具设计

目录

摘要……………………………………………………………………………1

关键词…………………………………………………………………………1

1.前言……………………………………………………………………………2

2.冲裁工艺性分析……………………………………………………………7

2.1冲压工艺分析……………………………………………………………7

2.2冲压工艺方案的确定……………………………………………………7

3.冲裁模设计…………………………………………………………………8

3.1冲压工艺分析……………………………………………………………8

3.2排样…………………………………………………………………8

3.3确定冲压力………………………………………………………………9

3.4确定模具压力中心………………………………………………………10

3.5计算凸、凹模刃口尺寸…………………………………………………10

3.6计算凹模外形尺寸………………………………………………………11

3.7模具总体设计及主要零部件设计………………………………………12

3.8冲压设备的选择…………………………………………………………12

4.弯曲模设计…………………………………………………………………14

4.1弯曲工艺性分析…………………………………………………………14

4.1.1尺寸精度分析………………………………………………………14

4.1.2材料分析………………………………………………………………14

4.1.3结构分析………………………………………………………………15

4.2确定工艺方案…………………………………………………………15

4.3弯曲力计算（第一次弯曲）………………………………………………15

4.4凸模圆角半径（第一次弯曲）……………………………………………16

4.5凹模圆角半径（第一次弯曲）……………………………………………16

4.6凹模深度（第一次弯曲）…………………………………………………16

4.7凸凹模间隙（第一次弯曲）………………………………………………16

4.8凸凹模横向尺寸及公差（第一次弯曲）…………………………………16

4.9弯曲力计算（第二次弯曲）………………………………………………17

4.10凸模圆角半径（第二次弯曲）…………………………………………17

4.11凹模圆角半径（第二次弯曲）…………………………………………17

4.12凹模深度（第二次弯曲）………………………………………………17

4.13凸凹模间隙（第二次弯曲）……………………………………………18

4.14凸凹模横向尺寸及公差（第二次弯曲）………………………………18

4.15冲压设备的选择…………………………………………………………18

5.结论……………………………………………………………………20

参考文献…………………………………………………………………20

致谢………………………………………………………………………21

打印机卡簧的冲压工艺及模具设计

摘要：

本设计主要是卡簧落料，弯曲两套模具的设计。

通过对工件进行工艺的分析以及结构分析，从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具成型部分的结构、顶出系统、压力机的选择及有关参数的校核都有详细设计。

介绍了落料，弯曲模具的结构组成及工作原理。

该模具结构简单，其中弯曲模采用整体式凸凹模，成本低廉、运行可靠。

通过模具设计表明该模具能达到卡簧零件质量和加工工艺要求。

关键词：

卡簧；冷冲压；落料；弯曲。

STAMPINGTECHNOLEGYANDDIEDESIGNOFCIRCLIPINPRINTERS

Abstract:

Thisdesignismainlyabouttwosetsofmould：

ablankingmouldandabendingmouldwhichareusedofproducingclampspring.Throughtheanalysisoftheforgingtechnologyandthestructureoftheproduct,thisdesignincludescontentofdesignprocessofthestructureofthemoldingparts,theejectionsystem,theselectionofpressmachineandtheverificationoftherelatedparametersindetail,introducestheconstitutionandtheoperatingprincipleoftheblankingmouldandthebendingmould.Thestructureofthemouldsaresimpleandthebendingmouldadoptsmonolithicpunch-die,sothemouldsarecheapandreliable.Themolddesignshowsthatthemouldscanmeettherequirementsofthepartsqualityandprocessingtechnologyforproducingclampspring.

Keywords:

Clampspring;Coldstamping;Blanking;Bending.

1前言

模具工业作为一种新兴工业，它有节约原材料、节约能源、较高的生产效率，以及保证较高的加工精度等特点，在国民经济中越来越重要。

模具技术成为衡量一个国家制造水平的重要依据之一，其中冲裁模具在模具工业中占有举足轻重的地位。

冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。

冲压利用冲压模具对板料进行加工。

常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。

因此冷冲压模具在工业生产中的地位：

是大批生产同形产品的工具，同时也是工业生产的主要工艺装备。

所以模具工业是国民经济的基础工业。

模具可保证冲压产品的尺寸精度和质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。

用模具生产零件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。

使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

现代制造工业的发展和技术水平地提高，在很大程度上取决于模具工业的发展。

目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产效率和质量。

一般采用压力机进行零件加工，一台普通压力机每分钟可生产零件几件到几十件，而高速压力机的生产效率已达到每分钟数百件甚至上千件。

据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60﹪左右的零件是利用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工业产品，90﹪左右的零件是利用模具生产出来的；至于日常生活所用的五金、餐具等的大批量生产基本上也是靠模具来进行生产的。

显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的作用和地位正日趋上升。

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。

模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。

振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。

早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。

模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。

模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。

汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。

汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。

汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。

一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。

为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。

中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。

单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。

一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。

其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。

目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。

中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。

研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

模具主要类型有：

冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。

除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。

（1）冲模：

冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。

冲模占模具总数的50％以上。

按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。

按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。

（2）锻模：

锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。

按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。

按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。

（3）塑料模：

塑料模是塑料成型的工艺装备。

塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。

塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。

（4）压铸模：

压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。

压铸模约占模具总数的6％。

（5）粉末冶金模：

粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：

压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。

模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。

自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。

20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260~270亿元人民币。

今后预计每年仍会以10℅~15℅的速度快速增长。

目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。

除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。

其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。

例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。

在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。

例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都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则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。

在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。

其中，冲压模具约占50%（中国台湾：

40%），塑料模具约占33%（中国台湾：

48%），压铸模具约占6%（中国台湾：

5%），其他各类模具约占11（中国台湾：

7%）。

中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（1961——1981），成长期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三个阶段。

萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。

由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。

在此阶段的模具包括：

一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。

1981年——1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。

有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。

随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。

从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。

成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。

1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员。

整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。

20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。

改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。

近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。

许多模具企业十分重视技术发展。

加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。

此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。

模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。

今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。

尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。

与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。

今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。

（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。

（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。

因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。

（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。

实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。

（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。

目前，机械卡簧的加工设备和加工生产线向着数控和计算机控制化的深度和广度发展。

但随着卡簧材料和几何形状的变化，加工工艺亦有发展。

1）变卡簧外径、变节距和变钢丝直径悬架卡簧实现了无模塑性加工。

自三变卡簧开发以来，一直采用锥形钢棒在数控车床上卷绕加工，但成品北和价格均不理想。

现必为加热状态下通过卷簧机，控制轧辊速度和拉拔力，获得所需要的锥体形状，并用加工余热进行淬火。

2）中空稳定卡簧杆采用低碳硼钢板，卷制焊接成形。

3）扭杆采用高纯度的45钢，经高频淬火获得表面的高硬度和较大的剩余压缩应力，从而提高疲劳寿命和抗松弛能力。

4）电子产品广泛应用的片卡簧基本上采用冲压和自动弯曲加工成形。

目前主要是发展复合材料的接合技术。

5）气门卡簧主要发展多级喷丸和液体氮化工艺，以改善表面剩余压应力，提高疲劳寿命。

设计任务书

零件名称：

卡簧

生产批量：

中批量

材料：

Q235

材料厚度：

1mm

图1卡簧

FiglClampspring

2冲裁工艺性分析

2.1冲压工艺分析

该零件材料厚度为1mm的Q235钢，具有良好的冲压性能，且只有落料和弯曲两道工序，形状简单对称，材料利用率高，工件尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度要求低，为了满足高的材料利用率和低的生产成本，此冲裁满足要求。

2.2冲压工艺方案的确定

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。

如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：

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该论文已经通过答辩

3冲裁模设计

零件名称：

卡簧

生产批量：

中批量

材料：

Q235

材料厚度：

1mm

图2毛坯

Fig2Blank

3.1冲压工艺分析

分析工件的尺寸精度，工件尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度要求低，用一般精度的模具即可满足该工件的精度要求。

从零件的形状、尺寸标注及生产批量等情况看，也均符合冲裁的工艺要求，并且只需一次落料即可，故采用单工序落料模加工。

3.2排样

采用直排有废料排样方式，如下图

计算冲裁件的面积A

A=3.14×

+95×20=2214

查《冲裁金属材料的搭边值》表得：

a=2mma1=1.5mm

条料宽度：

b=120mm

进距：

h=20+1.5=21.5mm

一个进距的材料利用率：

nA/bh×100%=1×2214/120×21.5×100%=85.8%

3.3计算冲压力

该模具采用弹性卸料和上出料方式

冲裁力：

F=Lt

其中L=3.14×20+2×95=252.8mm

t=1mm

=350MPa

故F=252.8×1×350=88.48KN

卸料力：

F卸=K卸F

其中K卸=0.05

故F卸=0.05×88.48×

=4.424KN

顶出力：

F顶=K顶F

其中K顶=0.06

故F顶=0.06×88.48×

=5.31KN

选择冲床时的总冲压力：

F总=F+F卸+F卸=98.21KN

3.4确定模具压力中心

因为工件同时关于水平和垂直的坐标轴对称，所以压力中心即为工件的形心，即坐标原点O，如下图：

图3模具压力中心

Fig3Pressurecenterofthemould

3.5计算凸、凹模刃口尺寸

查《落料、冲孔模刃口始用间隙表》得：

Zmin=0.10mmZmax=0.13mm

查《磨损系数表》得：

X=0.5

由于零件图中所有尺寸均未注公差，查《冲裁和拉伸件未注公差的偏差表》得其极限偏差为：

和

本工件为薄材料，为保证凸、凹模之间的间隙，必须采用凸、凹模配合加工的方法。

现以凹模为基准件，根据凹模磨损后的尺寸变化情况将所有尺寸都归类为A类

凹模刃口尺寸计算如下：

Ad=

=

=

mm

=

=

mm

凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制并保证双面间隙0.03~0.05mm。

3.6计算凹模外形尺寸

凹模厚度：

H=Kb1

其中K=0.2b1=115mm

故H=0.2×115=23mm取H=25mm

凹模壁厚：

C=2H=2×25=50mm。

凹模零件简图见下图：

图4凹模

Fig4Femalegroove

3.7模具总体设计及主要零部件设计

条料的送进，由两个导料销控制其方向，由固定挡料销控制其进距。

卸料采用弹性卸料装置，将条料从凹模上卸下。

同时由装在模座之下的顶出装置实现上出件，通过调整螺母压缩橡胶，可调整顶出力。

由于该弹性顶出装置在冲裁时能压住工件，并及时地将工件从凹模内顶出，因此可使冲出的工件表面平整，适用于厚度较薄的中、小工件的冲裁。

模架选用后侧导柱标准模架：

上模座：

L/mm×B/mm×H/mm=200×200×45GB2855.5-81HT200

下模座：

L/mm×B/mm×H/mm=200×200×50GB2855.6-81HT200

导柱：

d/mm×L/mm=32×160A32h5×160GB2861.1-81

导套：

d/mm×L/mm×D/mm=32×105×43A32H6×105×43

模架的闭合高度：

170~210mm

垫板厚度：

10mm

凸模固定板厚度：

16mm

卸料板厚度：

14mm

模具的闭合高度：

H模=（45+10+16+H’凸模露出/mm+14+20+50）mm

3.8冲压设备的选择

选用开式双柱可倾压力机J23-16

公称压力：

160KN

滑块行程：

55mm

最大闭合高度：

220mm

闭合高度调节量：

45mm

滑块中性线至床身距离：

160mm

工作台尺寸：

300mm×450mm

垫板厚度：

40mm

模柄孔尺寸：

Φ=40mm×60mm

下图为本模具总图。

该模具为正装下顶出单工序落料模。

图5模具总图

Fig5Assemblydrawingoftheblankingmould

1-导料销；2-下模座；3-导柱；4-导套；5-弹簧；6-凸模固定板；7-垫板；8-上模座；9-卸料板螺钉；10-螺钉；11-止动销；12-定位销；13-凸模；14-挡料销；15-卸料板；16-顶件块；17-凹模；18-顶杆；19-定位销；20-螺钉；21-橡胶；22-托板；23-螺母。

4弯曲模设计

零件名称：

卡簧

生产批量：

中批量

材料：

Q235

材料厚度：

1mm

图6卡簧

Fig6Clampspring

4.1弯曲工艺性分析

4.1.1尺寸精度分析

完全由弯曲工序得到的尺寸有15、20、62，都未注尺寸公差，属于未注公差尺寸。

角度也未标注公差，属于未注公差尺寸，所以该零件的角度要求不高，

精度很容易达到要求。

4.1.2材料分析

该材料采用Q235钢，具有良好的冲压成型性能。

因此，该工件可用冷冲压弯曲加工成形。

4.1.3结构分析

零件外形结构简单对称，对弯曲加工较为有利。

该零件的最小弯曲半