級進模模具設計

1、第 23 頁級進模模具設計第一章 工件的分析.1工件的用途此工件是微型電動機、電器元件里的一個關鍵零件，在電器行業(yè)中作為一種連接件使用相當普遍，主要用在電動競技玩具、CPU風扇電機、錄音機機芯等機電傳動和微機控制中，承受的扭力和轉矩大，是磨損最快的部位，成形質量的優(yōu)劣直接影響電器元件的質量，其引腳部位與電機轉軸接觸是否良好將嚴重影響整臺設備的正常運行。該工件由圓弧與直線對稱組成，尺寸精度要求較高。如果尺寸滿足不了產(chǎn)品設計要求，將對產(chǎn)品整個傳動機構造成嚴重影響可能使傳動機構接觸不良，不能正常工作。其次本身的形狀較為復雜，多種不同性質的沖壓工藝為一身，因此形成具有一定難度。其厚度很薄，體積小，全長

2、只有15mm。將外形視為沖孔，則其他需要沖的孔有4個，其中兩個1.2mm 的球形盲孔因材質薄可在沖U形槽時直接用球頭凸模局部脹形將板料拉伸成凸起或凹進形狀，起伏成形（又名壓肋、壓凸包、球包成形）。2.沖裁工序要求沖裁件形狀盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，并在許可情況下，把沖裁件設計成少、無廢料排樣的形狀以減少廢料。由上圖可知，總長1.6mm和總長4mm的矩形孔兩端用圓弧連接，有利于模具加工。若工件的轉角處R小于0.5t或以尖角過渡時，不僅會使凹模熱處理時發(fā)生淬裂，而且沖壓時，在凸凹模尖角處也容易磨損，影響沖裁件的加工精度。該產(chǎn)品樣圖各直線或曲線連接處已盡量避免銳角和尖角，采用很多45&#

3、176;倒角，若采用鑲拼?？刹挥脠A角相連以免除其后附加工序，滿足圖紙要求并節(jié)省材料。為利于模具制造，提高模具壽命，在沖裁件未標注倒角的四周，線段夾角a>=90°時落料模最小圓角半徑取0.18t，沖孔模最小圓角半徑取0.20t；a<=90°時落料模最小圓角半徑取0.35t，沖孔模最小圓角半徑取0.50t。另外，沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強度和剛度的限制，不宜太小，否則，容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學性能，凸模強度和模具結構。如果采用帶保護套的凸模，穩(wěn)定性高，凸模不易折斷，最小沖孔尺寸可以減小。由表1及參考資料沖壓工藝與模具設計表2-18、2-19

4、知d=10.9×0.11，b=0.70.6×0.11，因此孔能用無保護套的凸模沖出。沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。由沖壓工藝與模具設計表2-20最小圓孔間距為3.1t=3.1×0.11(21.2)/2,方孔為4.6t=4.6×0.110.5,所以孔的結構是合理的。3. 彎曲部位1）彎曲的圓角半徑 材料產(chǎn)生塑性變形才能形成所須的形狀，為了實現(xiàn)彎曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值是沒有限制的。例如，可以將0.3mm厚的鐵板卷成300mm 的圓桶，只需計算或試驗出其回彈量，就可制出所需的形狀

5、。板料彎曲的最小半徑是有限制的，如果彎曲半徑過小，彎曲時外層材料拉伸變形量過大，而使拉應力達到或超過抗拉強度 , 則板料外層將出現(xiàn)斷裂，至使工件報廢。因此，板料彎曲存在一個最小圓角半徑允許值，板料彎曲圓角半徑不應小于此值。最小彎曲半徑值可按下表2選用。當彎曲件有特殊要求，其圓角半徑必須小于最小彎曲圓角半徑時，可設法提高材料的塑性，例如將材料退火或再加熱狀態(tài)下彎曲。在沖壓工藝安排和模具設計上也可采取一些方法，如厚板彎曲時要求半徑小，可采用預先開槽或壓槽的方法，使彎曲部位的板料變薄，能防止彎曲部位開裂，如沖模設計應用實例圖3-4所示。2）板料的纖維方向與彎曲線夾角表1列出了彎曲線與纖維線之間的角度

6、關系。用于冷沖壓的材料大都屬于軋制板材，軋制的板材在彎曲時各方向的性能是有差別的，纖維紋的方向就是軋制的方向。對于卷料或長的板料，纖維線與長邊方向平行。作為彎曲用的板料，材料沿纖維方向塑性姣好，所以彎曲線最好與纖維線垂直。這樣，彎曲時不易開裂，如圖3-5所示。如果在同一零件上具有不同方向的彎曲，在考慮彎曲件排樣經(jīng)濟性的同時，應盡可能使彎曲件與纖維方向夾角不小于30º，如圖3-6所示。3）最小彎曲高度在進行直角彎曲時，如果彎曲的直立部分過小，將產(chǎn)生不規(guī)則變形，或稱為穩(wěn)定性不好，如圖3-7b 所示。為了避免這種情況，應當如圖3-7a 所示，使直立部分的高度H>2.5t。當H<

7、2.5t時，則應在彎曲部位加工出槽，使之便于彎曲，或者加大此處的彎邊高度H，在彎曲后再截去加高的部分。4）工藝孔、槽及缺口在一些彎曲工件的工藝設計中，為了防止材料在彎曲出受力不均勻而產(chǎn)生裂紋、角部畸變等缺陷，應預先在工件上設置彎曲工藝所要求的孔、槽或缺口，即所謂工藝孔、工藝槽或工藝缺口。如圖3-8a所示，壓彎后難以形成理想的直角，甚至將產(chǎn)生裂紋或使支架在H處變寬，若如圖所示在該處彎曲前加工出MN的缺口，則能得到較好的彎曲成形。圖3-8b所示為在彎曲處K預沖工藝孔可以防止偏移，得到正確的形狀和尺寸。對于需經(jīng)過多次彎曲才能成形的工件，如圖3-8c所示，可以在圖中D位置增加定位工藝孔，作為壓彎工序的

8、定位基準，這樣雖然經(jīng)過多次彎曲工序，仍能保證其對稱性和尺寸要求。為防止毛坯的偏移，在設計模具時應該考慮增加壓料板、定位銷等定位元件。3.5mm引腳處可以以1.2的球形凹包為定位工藝孔來保證左、右引腳形狀與尺寸的對稱性要求。因為直立部分寬度為（2.4-1.7）/2=0.35mm2.5×0.11不需開工藝槽，且45°的倒角也有利于底側邊作75°/2彎曲時的穩(wěn)定性。5）孔與彎曲處的最小距離工件在彎曲線附近有預先沖處的孔，在彎曲后由于彎曲時材料的流動，會使原有的孔變形。為了避免這種情況，必須使這些孔分布在變形區(qū)外的部位。如圖3-9所示，設孔的邊緣至彎曲半徑R中心的距離為L

9、，則應滿足下列關系： 當t<2mm時，Lt。 當t>2mm時，Lt。該工件t=0.11mm2mm，盲孔到彎曲半徑中心的距離為0.81.2/2=0.20.11，彎曲后不會使原有的盲孔變形，滿足工藝要求工件不能滿足上述要求時，可采用沖模設計應用實例圖3-10所示的方法，以保證孔的正確性。6）沖裁毛刺與彎曲方向彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而成的。其沖裁的斷面以面是光滑的，另一面是有刺的。彎曲件應盡量使有毛刺的一面作為彎曲件的內側，如圖3-11a所示，當彎曲方向必須將毛刺面置于外側時，應盡量加大彎曲半徑，如圖3-11b所示。參考沖模設計手冊圖4-22，由沖模設計應用實例表3-2中性層位置因

10、數(shù)K與R/t比值的關系105°處折彎處 垂直于纖維方向R=1t=0.11，K=0.31。對V形件，由表3-4V形彎曲回彈值，根據(jù)力學性能以30CrMnSiA近似計算。彎曲角度為105°時，回彈角度為1°3075°處折邊處 平行于纖維方向R=3t=0.33，K=0.42對兩個管腳的U形件，參照沖模設計手冊圖4-13鈍角U形彎曲模的尺寸差，R=0.2與折邊的圓角過渡可以有效的防止拉裂和截面畸變。為防翹曲可以采用帶側板的彎曲模，阻止材料沿彎曲線側向流動。4.沖壓件的精度沖壓加工與任何機械加工一樣，也有其自身的加工精度范圍。在實際生產(chǎn)中，由于影響加工精度的因素太

11、多，因此對沖壓件的精度要求不宜太高。若精度要求過高勢必給工藝設計，模具設計和制造都帶來困難，有時則需增加整形，整修等沖壓工序，甚至機加工等工序才能達到工件的要求。對沖壓件進行設計要根據(jù)其功用和要求標注尺寸公差、形位公差等質量指標；在對沖壓件進行工藝過程設計時，必須考慮這些質量指標。沖壓件的精度主要從其尺寸精度，沖截斷面粗糙度，毛刺高度三個方面的指標來衡量，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應采用經(jīng)濟級尺寸精度，以便簡化模具結構，方便模具制造與維修，從而降低生產(chǎn)成本。錫青銅帶的厚度偏差由沖模設計手冊表D-19,厚度0.090.12時普通級偏差為±0.010,基本尺寸為2的寬邊,公差為0.

12、02mm=20um,查機械設計手冊·軟件版R2.0精度高于IT8,為精密級要求錫青銅線的抗拉極限強度據(jù)GB/T 1239.6-1992直徑(mm)=0.12.5時抗拉強度b=550 MPa.作為寬度很小,精度很高的異形件,級進沖裁可達到IT58級精度，可以滿足上述要求圓球凹進部位尺寸0.45在材料厚度0.111，零件尺寸介于1050之間時偏差在IT10級以上。對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于IT11級，沖孔件比落料件高一級，如果工件精度高于上述要求，則需要在沖裁后整修或采用精密沖裁錫青銅帶的長度15.2±0.1,基本尺寸大于10至18mm,IT10級精度.折彎部位處9.7&

13、#177;0.1為IT10級, 其它尺寸精度均未作要求，可采用普通經(jīng)濟沖裁。對于沖壓件中未注公差的尺寸，可有兩種方法確定其公差等級：按國標（GB）IT12IT14標準公差等級選取；或按行業(yè)標準（JB）A、B、C、D四個精度等級選取。5.沖壓件尺寸標注 沖壓件的尺寸標注應符合沖壓工藝的要求。一般情況下，在標注沖壓件時應遵循以下原則：（）沖壓件的各尺寸數(shù)值，若在結構使用上沒有特殊要求時，應選用整數(shù)或偶數(shù)，以有利于沖壓工藝計算及模具設計。（）沖壓件在使用上如果沒有配合尺寸要求，其尺寸盡量不要標注公差，一般可按自由公差處理。（）對彎曲或拉深成形的工件，應允許其壁部有變薄現(xiàn)象。（）沖壓件的尺寸基準應盡可

14、能與沖壓加工的定位基準重合，這可避免尺寸的加工誤差。（）沖壓件上孔的位置尺寸基準應盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上。（）拉深件的徑向，只允許標注外形尺寸或內形尺寸，不允許兩者同時標注。本沖裁件的尺寸基準與制造模具時的定位基準重合,1.9mm的凹孔中心距不會隨模具磨損增大,避免產(chǎn)生基準不重合的誤差,比較合理6.經(jīng)濟分析 所謂經(jīng)濟性，就是以最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質量，完成產(chǎn)品數(shù)量，品種計劃，勞動安全，環(huán)境保護的前提下，產(chǎn)品成本越低，說明企業(yè)經(jīng)濟效果越大。由以上技術分析，僅需要在精度高于1T10的沖裁部位2±0

15、.02與0.5±0.02處局部加以整修或采用精密沖裁工藝，對板料施加測向壓力，使變形達三向壓力狀態(tài)。（1）采用V型齒圈壓板（2）采用極小的沖裁間隙（3）具有反向頂力的頂板（4）落料凹?；驔_孔凸模做成R0.01-0.03的圓角，獲得純剪切分離的沖裁斷面。從經(jīng)濟角度考慮，采用（2）光潔沖裁的方法；其他部位的尺寸精度要求可以通過普通沖裁達到生產(chǎn)工藝要求. 采取一沖三的結構,多個工件同時成形。本產(chǎn)品的材料是QSn6.5-0.1 。我國的材料基本上采用前蘇聯(lián)的標號。 7.材料的分析錫青銅有較好的機械性能；耐磨、耐低溫、耐蝕、可焊，工業(yè)上變形錫青銅多可用作彈性元件以及耐磨抗磁零件。磷能有效的進行

16、脫氧增加合金的流動性。錫青銅是工業(yè)上廣泛使用的彈性材料。而國標中：厚度0.050.15mm時，寬度容許20300mm電刷作為永磁直流微電機的關鍵零件，起導電和換向作用。其所選材料要求不但要有較好的導電性、彈性和抗疲勞性，而且要有較好的沖壓成形性能。為此，本文選用材料QSn6.51，厚度為0.1mm的帶料,剪床下料選取材料=錫青銅QSn6.5-0.1彈性模量EGpa=113 切變模量GGpa=41 泊松比=0.320.35 抗剪強度MPa=480 抗拉強度bMPa=650 屈服強度sMPa=546特性及應用=錫青銅、磷青銅，有高的強度、彈性、耐磨性和抗磁性，在熱態(tài)和冷態(tài)下壓力加工性良好，對電火花

17、有較高的抗燃性，可焊接和釬焊，切削性好，在大氣和淡水中耐蝕。用于制作彈簧和導電性好的彈簧接觸片，精密儀器中的耐磨零件和抗磁零件，如齒輪、電刷盒、振動片、接觸器。由工程材料及應用表8-8常用青銅的牌號、成分、性能及用途：QSn6.5-0.1屬于壓力加工錫青銅，第一主加元素錫含量Wsn=6.07.0，具有很好的冷變形塑性，其他Wp=0.51.0，余量為Cu加工硬化狀態(tài)的力學性能：b=400Mb，=65 硬度80HB；600退火狀態(tài)下的力學性能：b=600Mb，=180 硬度180HB由生產(chǎn)加工圖紙，緯氏硬度為HV=P/S，由于不同硬度法測得的硬度無可比性，據(jù)工程材料及應用附錄A，GB1172-74

18、，HV160200換算應相當HBS148181，為半硬（Y2）錫青銅第二章 沖壓模具選型1.模具的介紹 模具是指制造零部件時使用的各種剪切沖裁、成型用的“模型工具”。換句話說，能夠按照預先設計好的圖樣或格式，制造出固定形式的制品式樣模型或工具，皆屬于模具的范疇。 在鈑金沖壓加工模具（Dies for Sheet Metal Working）方面，其應用的模具泛稱“沖壓模具”（Stamping Dies）或“沖床模具”（Press Dies），因而簡稱為沖模。其加工內容以薄金屬板的沖裁與成型為主要加工對象。同時，塑料板、皮革、紙板、布料、橡膠、軟木(Cork)、云母(Mica)等非金屬板的剪切沖

19、裁、落料及沖孔等方面也常使用。 導柱直徑d: 28 尺寸d0: 35.5 尺寸d1: 28.5H: 84 : 36° 尺寸l: 4尺寸t: 8 尺寸h: 2.5 尺寸d2: 4.1十七 沖模導向裝置A型小導柱 尺寸d(h5)|基本尺寸: 16 尺寸d(h5)|極限偏差: 0/-0.008尺寸d1(m6)|基本尺寸: 16 尺寸d1(m6)|極限偏差: +0.018/+0.007尺寸d2: 19 L: 70 尺寸l: 20R: 2小導套D(h5)|基本尺寸: 16 D(h5)|極限偏差: +0.011/0尺寸d(r6)|基本尺寸: 22 尺寸d(r6)|極限偏差: +0.041/+0.

20、028L: 18 R: 1.5十八 開式壓力機基本參數(shù)公稱壓力/KN 100發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm 4滑塊固定行程/mm 60滑塊調節(jié)行程/mm 60/8標準行程次數(shù)(不小于)(次/min) 135(快速型)發(fā)生公稱壓力時滑塊離下極點距離/mm1.5(快速型)滑塊行程/mm 30(快速型)行程次數(shù)(不小于)(次/min) 300(最大閉合高度)固定臺和可傾/mm 235(最大閉合高度)活動臺位置(最低/最高)/mm -閉合高度調節(jié)量/mm 50(標準型)滑塊中心到機身距離(吼深)/mm 130(標準型)工作臺尺寸(左右×前后)/mm 360×240(標準型)工

21、作臺孔尺寸(左右×前后)/mm 180×90(標準型)工作臺孔尺寸(直徑)/mm 130(標準型)立柱間距離(不小于)/mm 180活動臺壓力機滑塊中心到機身緊固工作臺平面之距離/mm-模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm 30×50工作臺板厚度/mm 50傾斜角(不小于)(°) 30十九 凸模固定板L: 200 B: 160 H： 28矩形墊板L: 200 B: 160 H： 8 二十 圓柱螺旋壓縮彈簧材料直徑d: 2 彈簧中徑D: 12 節(jié)距t: 4.28工作極限負荷Fj: 188 尺寸L: 28 有效圈數(shù)n: 5.5變形量hj: 11.2 展開

22、長度l: 283二 一 定位銷（上模）名稱普通圓柱銷標準=摘自GB/T 119-1986 參照ISO8734-1987單位=(mm)-(公稱直徑)d=12 a=1.6 c=2.5l(商品規(guī)格范圍)=22140 100mm長的重量(kg)=8.87-(公稱直徑)d=10 a=1.2 c=2.0l(商品規(guī)格范圍)=1895 100mm長的重量(kg)=6.11-(公稱直徑)d=3 a=0.40 c=0.50l(商品規(guī)格范圍)=830 100mm長的重量(kg)=0.552二 二 內六角螺釘（M12*60）名稱內六角圓柱頭螺釘標準=摘自GB/T 70-1985 等效ISO4762-1977單位=(m

23、m)-螺紋規(guī)格d=M12 p=1.75 b參考=36dk光滑頭部(max)=18 dk滾花頭部(max)=18.27da(max)=13.7 ds(max)=12 e(min)=11.43k(max)=12 r(min)=0.6 s(公稱)=10t(min)=6 w(min)=4.8 l范圍=20120全螺紋時最大長度=45 100mm長的重量(kg)=0.09034-螺紋規(guī)格d=M8 p=1.25 b參考=28dk光滑頭部(max)=13 dk滾花頭部(max)=13.27da(max)=9.2 ds(max)=8 e(min)=6.86k(max)=8 r(min)=0.4 s(公稱)=6

24、t(min)=4 w(min)=3.3 l范圍=1280全螺紋時最大長度=35 100mm長的重量(kg)=0.03923-螺紋規(guī)格d=M10 p=1.5 b參考=32dk光滑頭部(max)=16 dk滾花頭部(max)=16.27da(max)=11.2 ds(max)=10 e(min)=9.15k(max)=10 r(min)=0.4 s(公稱)=8t(min)=5 w(min)=4 l范圍=16100第六章 機械加工工藝過程小導柱序號工序名稱技術條件及檢查要求工序簡圖設備1粗車外圓表面粗糙度不大于Ra<6.3um22C732型多刀半自動車床2精車大端頭表面粗糙度不大于Ra<

25、1.6um19 C732型多刀半自動車床3精車小端頭表面粗糙度不大于Ra<1.6um16C732型多刀半自動車床YG8普通車刀4精車越成槽和倒圓角表面粗糙度不大于Ra<1.6um2×0.5R1.5C732型多刀半自動車床YG8普通車刀5精磨外圓表面粗糙度不大于Ra<0.2um外圓磨床M1332雙頂尖千分尺第七章 數(shù)控編程加工的零件為導柱.彷真加工的軟件是開放式數(shù)控系統(tǒng)OpenSoftCNC托普軟件G92 X0 Z10S500 M03 M08G00 X0 Z2G01 Z0 F100G71 U4 R2 X03 Z03 P100G00 X300 Z10 M05 M09S500 M03 M08G00 X90 Z0G03 X100 Z-5 I0 K-5 F50;G01 Z-10 F80 X160 Z-140 Z-200 X180 Z-270 X200 Z-340G00 X300 Z10M02 %100G01 X200 Z0 X100 Z-20 X160 Z-140 Z-200 X190 Z-270 X200 Z-340M99 第八章 裝配原理圖1.主視圖 支撐零件有1-下模座，8-上模座，12-模柄，30-凸模固定板，29-墊板。 導向零件有22-導柱，24-導套，25-小導柱，39-小導套。 定位零件有側刃，側刃擋塊，37-導正銷