耳机磁芯帽级进模设计.docx

1、耳机磁芯帽级进模设计耳机磁芯帽级进模设计摘要级进模广泛用于金属成型的大批量生产，生产效率高。该设计分析了耳机磁芯帽的结构，制定了合理的冲压工艺，设计了耳机磁芯帽普通级级进模。此设计采用侧刃定距，整体带料拉深方法，包括步距冲裁、拉深、整形，冲孔，落料等工序。关键词：级进模；侧刃定距；模具设计Design of Progressive die for magnetic core hat of earphoneAbstractProgressive die is widely used for production of metal forming parts, which produces rel

2、atively high production efficiency. After analyzing the forming processes of the magnetic core hat of an earphone, a feasible stamping technique was determined and a common progressive die was developed. The design uses a lateral blade spacer and introduces the whole deep drawing method with materia

3、l, including step distance cutting, deep drawing, plastic reshaping, punching, and plastic blanking.Key words: progressive die; lateral blade spacer; mold design 目 录第一章：绪 论 1第二章：工艺方案 22.1 零件分析 22.2 拉深计算 32.3 工艺方案的确定 3第三章 排样图的设计 43.1 搭边值的确定 43.2 步距计算 53.3 条料宽度的确定 53.4 导料板间距确定 53.5 材料利用率计算 5第四章 凹凸模刃口尺

4、寸计算 54.1 拉深凸、凹模的刃口尺寸计算 64.2 整形凹、凸模刃口尺寸计算 64.3 冲腰形孔凸、凹模刃口尺寸计算 64.4 切口落料凸、凹模刃口尺寸计算 74.5 侧刃刃口尺寸计算 8第五章 冲压力的计算 85.1 步距侧刃冲裁力的计算 85.2 拉深力计算 85.3 整形力计算 95.4 冲腰形孔冲裁力计算 95.5 切口落料冲裁力计算 9第六章 初选压力机及压力中心的确定 96.1 初选压力机 96.2 压力中心的确定 10第七章 凸凹模零件的结构设计 117.1 拉深凸、凹模结构尺寸计算 117.1.1 拉深凸凹模圆角半径确定 117.1.2 拉深凸、凹模外形尺寸 117.2 整

5、形凸凹模结构尺寸计算 127.3 冲腰形孔凸、凹模结构尺寸计算 137.4 切口落料凸、凹模结构尺寸计算 14第八章 其他零件的设计及选用 158.1 定位零件 158.1.1 条料横向定位装置 158.1.2 条料纵向定位装置 168.2 卸料零件 178.3 弹性元件的选择 178.4 标准模架与导向零件 188.4.1 模架的选择 188.4.2 导向装置 188.4.3 上下模座的选择 198.5 压力机闭合高度的校核 198.6 模柄 198.7 凸、凹模固定板 208.8 垫板 218.9 固定件选用 218.9.1 螺钉的选择 218.9.2销钉的选择 228.9.3 卸料螺栓

6、22第九章 总结 24参考文献 25第一章：绪 论模具是我国国民经济的基础工业，是制造业的重要基础工艺装备，随着社会的不断进步、经济的不断发展，各种各样的商品被不断生产出来，其中大多数商品的生产都依赖于模具的多样化。国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑业的发展也要求模具工业的发展与之相适应。模具在制造业中所具有的重要地位，使得模具的制造能力和技术水平已成为衡量国家制造业水平和创新能力的重要标志。近年来随着模具制造能力的不断提高，使得模具有着高精度、长寿命、高生产率、型腔形状和模具结构复杂的特点。如今模具的生产方式广泛采用CAD/CAM/CAE技术，采用高速切削加工技术，快速成型技

7、术和快速制模技术的一系列的先进技术。模具未来的加工也向着粗加工向高速加工发展，成型表面的加工向精密、自动化发展，光整加工向自动化发展，快速成型加工技术的发展，模具CAD/CAM/CAE正向集成化、三维化、智能化和网络化发展，模具的标准化程度将不断提高。但我国模具的发展存在着一些不足：发展不平衡，工艺装备落后，组织协调能力差，供需矛盾短期难以缓解，大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足，以上的这些缺点严重阻碍了我国模具的发展，以上缺点成为我国当前模具工业首要解决的问题。第二章：工艺方案图 2-12.1 零件分析该零件材料为单光料SPCC-SD，料厚0.7mm，查相关手册知其抗拉强度b=275MP

8、a。零件拉深处放磁芯。制备该零件需要1处拉深，2处切口和4处冲孔。该零件图上未注尺寸公差，按IT14级确定，查公差表可知：外形：20.80-0.52 15.40-0.43 20-0.25 0.70-0.25 9.60-0.35内形：140+0.43 1.480+0.25 0.60+0.25 R0.8250+0.25 3.250+0.32.2 拉深计算板厚t=0.72查文献一表5-9知，可不用压边圈4）判断能否一次拉深成形h/D=2/26.1=0.3t/D=2.68dF/d=24.4/15.4=1.58查文献二表4-20知h1/D1=0.480.58h/D 故可一次拉深成形2.3 工艺方案的确定

9、此零件的成型工艺有拉深，整形，冲孔，最后切口落料。确定合理的冲压工艺方案非常有必要。合理的工艺方案可以生产合格的产品外，还能提高生产效率，降低成本。根据零件形状尺寸确定以下几个方案：方案一：采用单工序模，拉深整形冲孔切口落料分别单独采用模具制造，共5副模具方案二：采用复合模，拉深冲孔切口落料均在一副模具上完成方案三：采用多工位级进模，在各自的工位上完成独自的工序，同时在不同工位上完成拉深，整形，冲孔，切口落料等工序。此零件为小件，大批量生产，采用单工序模虽然模具简单，但模具多，生产效率低不适合大批量生产；采用复合模虽可以减少单工序模的缺点，但考虑到零件形状，复合模具加工成本较高，精度也难以控制

10、；而级进模实用于小件、大批量生产，成本较低，故采用级进模。此级进模方案中采用双侧刃定距，横向采用导料板定位。第三章 排样图的设计3.1 搭边值的确定该零件尺寸较小，形状规则对称，可以采用单直排的排样方式图 3-1搭边的宽度对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响。搭边值过大，材料利用率低，搭边值过小，搭边强度和刚度不够，在冲裁过程被拉断，有时甚至拉入模具间隙，造成冲裁力不均匀，损坏模具刃口。因此搭边值的设计应合理，其数据目前由经验确定。根据查搭边值经验表可得沿边a=1.2mm 工件间a1=1mm3.2 步距计算L=D+a1=26.1+1=27.1mm3.3 条料宽度的确定采用对称双侧刃定距，则条料宽

11、度为=26.1+2x1.2+2x1.5=31.5mm查文献2表2-14知 条料宽度偏差=-0.15，即B=31.50-0.15式中：D为条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 n为侧刃数 b为侧刃冲切料边宽度，取1.5mm3.4 导料板间距确定B1=B+Z=31.5+1=32.5mmB2=B-nb+y=31.5+0.2=28.7mm式中：B1为冲裁前导料板之间的距离 B2为冲裁后导料板之间的距离 Z为冲裁前条料宽度与导料板之间的双边间隙，取1mm y为冲裁后的条料宽度与导料板间的双边间隙，取0.2mm3.5 材料利用率计算材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率表示： =62.6%

12、第四章 凹凸模刃口尺寸计算4.1 拉深凸、凹模的刃口尺寸计算拉深尺寸标注在内形d=14 0+0.43mm查文献1表5-20，取制造公差=0.02mm =0.04mm 取双面间隙Z=2t=1.4mm则凸模刃口尺寸凹模刃口尺寸4.2 整形凹、凸模刃口尺寸计算整形的凹模工作尺寸与拉深凹模工作尺寸一致为15.57 0+0.04mm凸、凹模间隙为（0.90.95）t,取0.9t， 即Z/2=0.63mm则凸模工作尺寸为15.57-2x0.63=14.310-0.02 mm4.3 冲腰形孔凸、凹模刃口尺寸计算冲孔R=0.825 0+0.25 mm 孔心距 L=3.250+0.3 mm按凹凸模分别加工法计算

13、查表知制造公差合理间隙值Zman=0.049mm Zmin=0.035mm校核间隙线调整如下查文献1表3-5知系数x=0.5则凸模刃口尺寸凹模刃口尺寸孔心距4.4 切口落料凸、凹模刃口尺寸计算零件外形非规则圆形，采用分别加工法制造比较复杂。故采用凹凸模配合加工法，先加工凹模，后配做凸模尺寸变小的记为A类：A1=0.6 0+0.25mm A2=1.48 0+0.25mm尺寸变大的记为B类：B1=20.8 0-0.52mm B2=9.6 0-0.35mm对A类尺寸，查表知X1=X2=0.75则凹模刃口尺寸对B类尺寸，查表知X1=X2=0.5则凹模刃口尺寸该零件落料落料凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配置

14、，并保证双面间隙值0.0350.049mm对A类尺寸换算成B类的凸模刃口尺寸得B1p=A1d-/4 +Zmin=0.75mmB2p=A2d-/4 +Zmin=1.64mm对B类尺寸换算成A类的凸模刃口尺寸得A1p=B1d+/4-Zmin=20.64mmA2p=B2d+/4 -Zmin=9.48mm4.5 侧刃刃口尺寸计算步距L=27.10 -0.02mm查表知，制造公差Zmin=0.064mm Zmax=0.092mmZmax- Zmin=0.028先调整如下 取查表知系数X=1则侧刃凸模刃口尺寸侧刃凹模刃口尺寸第五章 冲压力的计算5.1 步距侧刃冲裁力的计算由公式 F1=Lt式中：L冲裁周边

15、长度（mm）；t材料厚度（mm）；b 材料抗拉强度（MPa）取值275MPa得：F1 =Ltb=(27.1+1.5) 20.7275 N=11011 N5.2 拉深力计算F2 =1.253.14（D0-d1）tb =1.253.14(26.1-14)0.7275N=9142N式中 D0为毛坯直径d1为首次拉深直径5.3 整形力计算F3=AP=(3.1426.12200)/4=106950 N式中：A整形面积；P单位面积所需整形力（MPa），对底面，侧面减小圆角半径的整形取P=（150200）MPa 5.4 冲腰形孔冲裁力计算F4= Ltb=（23.140.8254+3.2524）0.7275N

16、=9236N5.5 切口落料冲裁力计算F5= Ltb=3.1420.80.7275 N=12573N综上计算得总的冲裁力F=F1+F2+F3+F4+F5=148912N=148.9KN卸料力Fx=KxF=0.04148912N =5956N由于该装置无需顶件装置和推件装置，故总的冲压力F总=F+Fx=154.9KN第六章 初选压力机及压力中心的确定6.1 初选压力机压力机的选择主要包括两方面的内容：类型和规格。 压力机类型的选择 压力机类型的选择主要依据所要完成的冲压性质、生产批量、冲压件的尺寸及精度要求等。本设计属于形状规则对称的小型冲压件，冲压件的尺寸及精度要求不高，故选择开式机械压力机。

17、 压力机规格的选择 压力机规格的选择主要依据冲压件尺寸、变形力大小及模具尺寸等，初选压力机规格时主要选择压力机的公称压力、行程次数等参数，闭合高度在设计完成后进行必要的校核。查参考文献3初选压力机为开式双柱可倾压力机，型号为 J23-25主要参数如下： 公称压力/KN 250滑块行程/mm 80滑块行程次数/(次/min) 100最大闭合高度/mm 250工作台尺寸/mm 前后 370 左右 560垫板尺寸/mm 厚度 50 孔径 250模柄孔尺寸/mm 直径 50 深度 606.2 压力中心的确定图 6-1图形关于X轴对称，Y=0L1=（27.1+1.5）2+3.1420.8=122.512

18、mmX1=327.1=81.3mmL2=23.140.8254+3.2524=46.724mmX2=27.12=54.2mmL3=143.14=43.96mmX3=27.1mmL4=143.14=43.96mmX4=0所以X=（L1X1+L2X2+L3X3+L4X4）/(L1+L2+L3+L4)=53.2mm即压力中心为（53.2 , 0）第七章 凸凹模零件的结构设计分析零件知其料厚为0.7mm，属薄料冲裁，凸模将采用B型圆凸模结构，固定段采用H7/m6过渡配合；凹模采用分体式，拉深，整形凹模孔直接在凹模固定板上钻出。由于冲腰形孔，和切口落料时，刃口易磨损，故将其凹模孔在一起做成镶块，采用压入

19、式镶在凹模固定板内，以便于制造装配，调整和维修。7.1 拉深凸、凹模结构尺寸计算7.1.1 拉深凸凹模圆角半径确定凹模圆角半径因拉深高度为2mm，故取首次拉深圆角半径rA1=1mm凸模首次拉深圆角半径rT1=(0.71.0)rA1,取rT1= rA1=1mm7.1.2 拉深凸、凹模外形尺寸查参考文献4， L= h1 +h2 +h3 + h4 +h式中：h1 凸模固定板厚度（mm），取值为 16mm；h2 弹性卸料板厚度（mm），取值为 8mm；h3 导料板厚度（mm），取值为 4mm；h4 进入凹模深度（mm），取值 2mm；h 凸模固定板与卸料板之间的安全高度，取值 12mm。则凸模长度：L

20、= h1 +h2 +h3 + h4 +h=42mm凸、凹模外形结构如下图 7-17.2 整形凸凹模结构尺寸计算取凸、凹模刃口圆角半径rT2=rA2=0.7mm查参考文献4， L= h1 +h2 +h3 + h4 +h式中：h1 凸模固定板厚度（mm），取值为 16mm；h2 弹性卸料板厚度（mm），取值为 8mm；h3 导料板厚度（mm），取值为 4mm；h4 进入凹模深度（mm），取值 2mm；h 凸模固定板与卸料板之间的安全高度，取值 12mm。则凸模长度：L= h1 +h2 +h3 + h4 +h=42mm凸、凹模外形结构如下图 7-27.3 冲腰形孔凸、凹模结构尺寸计算查参考文献4，

21、L= h1 +h2 +h3 + h4 +h式中：h1 凸模固定板厚度（mm），取值为 16mm；h2 弹性卸料板厚度（mm），取值为 8mm；h3 导料板厚度（mm），取值为 4mm；h4 进入凹模深度（mm），取值 1mm；h 凸模固定板与卸料板之间的安全高度，取值 12mm。则凸模长度：L= h1 +h2 +h3 + h4 +h=41mm凸模外形结构如下图 7-37.4 切口落料凸、凹模结构尺寸计算查参考文献4， L= h1 +h2 +h3 + h4 +h式中：h1 凸模固定板厚度（mm），取值为 16mm；h2 弹性卸料板厚度（mm），取值为 8mm；h3 导料板厚度（mm），取值为 4

22、mm；h4 进入凹模深度（mm），取值 1mm；h 凸模固定板与卸料板之间的安全高度，取值 12mm。则凸模长度：L= h1 +h2 +h3 + h4 +h=41mm凸模外形结构如下图 7-4第八章 其他零件的设计及选用8.1 定位零件8.1.1 条料横向定位装置该模具采用平直式导料板根据JB/T 7648.5-2008 选择标准件LBH=125324 采用45钢,淬火硬度至2832HRC图 8-18.1.2 条料纵向定位装置采用对称双侧刃定距，侧刃长度等于送料步距27.1mm根据GB2865.1-81取侧刃宽度B=6mm，高L=50mm，材料与凸模一致，采用T10A,硬度为5860HRC图

23、8-2侧刃挡块根据JB/T 7648.2-2008选用A型侧刃挡块164材料为T10A 硬度5860HRC，外形尺寸与导料板配合公差H7/m6侧刃凹模按凸模配置，留单边间隙。8.2 卸料零件卸料板包括刚性卸料板（及固定卸料板）和弹性卸料板两种形式，通过螺钉、弹簧固定在上模板或者下模板上，采用刚性卸料板时，卸料力较大，但是卸料板不起压料的作用。弹性卸料板的卸料力较小，而且在冲压成型过程中还能起到压料的作用，冲裁质量较好，多用于薄板的卸料，级进模中多使用弹性卸料板。此级进模因此采用弹性卸料板。外形结构如下图 ：图 8-3弹性卸料的优点是既能起到卸料的作用又能在冲裁时起压料作用，所得零件质量高、平直

24、较高。弹性卸料板厚一般取 520mm，这里取 8mm，其用于通拉深、整形凸模的圆通孔与凸模的单边间隙取为0.2t=0.14mm；用于通冲腰形孔以及切口落料的凸模的圆通孔与凸模的双面间隙取（1/31/4）Zmin，取0.01mm；用于通侧刃凸模的圆通孔与侧刃凸模双面间隙取（1/31/4）Zmin，取0.02mm。卸料板的外形尺寸：一般与凸模固定板相同，即 L=160mm，B=125mm。卸料板的凸台高度 h=H-（0.10.3）t=4-(0.070.21)=3.933.79 mm，取h=3.8mm 。其中，H为导料板厚度，t为料厚。8.3 弹性元件的选择级进模弹性卸料中，要用到的弹性元件，一般有

25、弹簧和橡胶。橡胶在卸料中，虽然可以保护细小凸模的作用，但是承受的负荷相对弹簧而已太小，此设计中，卸料力较大，不能选用橡胶，而是选择弹簧，以满足足够的工作负荷。选弹簧根数为 n=6，沿送料方向两侧均布。计算每根弹簧预压力，F预 F卸/n=992.7 N，估算弹簧的最大工作负荷为：Fmax=1.5F预 =1489 N，查参考文献2表I-2，初选强力弹簧32 50，其主要规格：外径 30.5mm，内径 17.5 mm，自由高度50mm，最大负荷 2850 N，最大压缩量 S最大=18.5 mm。核弹簧的压缩量：F预 =992.7N时，弹簧预压缩量为：S预=F预 Smax/Fmax=992.718.5

26、/1489=12.3 mm式中：F预 弹簧预压力；Smax弹簧极限压缩量；Fmax弹簧极限工作负荷。实际工作总压缩量：S总=S预+S工作+S修磨=12.3+1.7+4=18mm Smax式中：S工作卸料板得工作行程，一般取S工作=t+1，t为板料的厚度。S修磨凸模的刃磨量，一般取 S修磨=410mm，这里取4mm。满足要求，弹簧选择正确。8.4 标准模架与导向零件8.4.1 模架的选择对工序分析，采用对角导柱模架，导柱分布在矩形凹模对角线上，既可以横向送料，也可以纵向送料，特别适用于级进模。为避免上下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小。8.4.2 导向装置采用导柱导套式导向装置，导柱导套配合

27、间隙为H7/h6的二级模架，导柱导套与模座均为H6/m5过渡配合。8.4.3 上下模座的选择根据冲裁零件的工艺分析和排样，选择对角导柱模座，材料为HT200，标准GB/T2851.1-1990上模座：160 125 35 mm；下模座：16012540 mm；导柱：25130mm 28130mm；导套：2585 33mm 2885 33mm；垫板按 JB/T7643.3 规定，厚度取：8mm；固定板按 JB/T7643.2 规定，厚度取：16mm；8.5 压力机闭合高度的校核模具闭合高度模具的闭合高度 H：H=H上模座+H垫板+H固定板+H卸料板+H下模座+H弹簧压缩量+H凹模板+t=35+8

28、+16+8+40+24.3+16+0.7=148mm模具的闭合高度校核：模具闭合高度 H 应该满足：Hmin-H1 +10HHmax-H1 -5式中：Hmax压力机最大闭合高度；Hmin压力机最小闭合高度；H1 垫板厚度。根据初选压力机 J23-25，查开式压力机参数表得：Hmax=250mm，Hmin=180mm，H1 =50mm即：140H195综上所述：满足要求，可以使用。8.6 模柄采用压入式模柄，固定段与上模座孔采用 H7/m6 过渡配合，并加骑缝销防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好，主要用于上模座较厚而又没有开设推板孔的场合。模柄A50110 GB2862.1-8

29、1 A3图8-58.7 凸、凹模固定板固定板得外形与凹模轮廓尺寸基本上一致，厚度取 16mm，材料可选用 45 钢。固定板与凸模、凹模镶块为过渡配合（H7/m6）。图 8-6 （摘自JBT 7643.21994）长度L = 160mm、宽度B = 125mm、厚度H = 16mm、材料为45钢的矩形固定板：固定板16012516 - 45钢JB/T 7643.2材料：45、Q235 - AF技术条件：按JB/T 7653-1994的规定8.8 垫板垫板的作用是承受凸模或者凹模的压力，防止过大的冲压力在硬度较低的上、下模座上压出凹坑，影响模具正常工作。厚度取 8mm，外形尺寸与固定板相同，材料为 45钢，热处理后硬度为 4348HRC。8.9 固定件选用8.9.1 螺钉的选择冲模中常用螺钉都是标准件，设计模具时按标准选用即可。螺钉用于固定模具零件，冲模中广泛使用的是内六角螺钉和圆柱销钉，其中 M5M12mm 的螺钉最为常见。内六角螺钉紧固牢靠，螺钉头部不外露，可以保证模具外形安全美观。螺钉尺寸及数量一般根据冲压工艺力大小、凹模厚度和其他的设计经验来确定，中小型模具一般采用 M5、M6、M8、M10 或 M12 等，大型模具可选用