照相机接触片冲压模设计 第1章 制件的工艺分析3第2章 制件的排样52.2 制件的排样和工位确定62.2.1 排样前的准备62.2.2 制件件的排样原则62.2.3 搭边值的确定72.2.4 排样的步骤7第4章 力的计算和冲裁间隙的确定124.1 力的计算124.1.1 冲裁力的计算124.1.2 弯曲力的计算144.1.2.1 弯曲过程力行程曲线144.1.3 卸料力、推料力的计算154.3 冲裁间隙的确定17第5章 模具压力中心的确定18第6章 模具主要零件的设计196.1 模具结构196.2 凸模和凹模的设计206.2.3.1 简单弯曲时凸、凹模的设计246.2.3.2 复杂弯曲时凸、凹模的设计246.4 卸料装置的设计266.4.1 卸料装置的设计原则267 参考文献29 前言随着冲压技术的广泛应用和发展，各个工业部门几乎都离不开冲模，尤其是汽车、电器、电机、仪表和日用品工业，其产品质量、生产效率、生产成本及产品更新换代的快慢等，都在很到程度上取决于模具。因此，模具工业是带动各项工业产品发展的先行工业。如何提供更好、更快、更多的模具，是模具工作者共同的重要课题。冲模结构是冲模的灵魂。它不仅决定了模具的功能，同时也决定了模具的成本和制造周期。一副好的冲模结构，往往凝聚着许多人的智慧和汗水。因此可以说，冲模结构是冲模设计师智慧的结晶。模具是成型不同形状制品的一种装置。按照制品所采用的原料不同，成形的方法也不同；一般将其分为金属冲压模具，金属压铸模具，塑料模具，橡胶模具，玻璃模具等。模具在汽车行业，飞机行业，家用电器行业，工程机械、冶金、机床等制造行业中有着极其重要的作用；采用模具生产的毛坯或产品零件，是材料成型的重要形式，模具生产和切削相比具有材料利用率高，能耗低，产品性能好，生产效率高和成本低等显著特点。 从20世纪80年代开始，工业发达国家的模具行业，已从机床工业中分离出来，并发展成为一种独立的工业部门，其产值已超过了机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展十分迅速，近年来，一直每年以15%左右的速度快速发展，在高校中也专门设置了专门的模具专业，培养出了大批的高级技术人才。 我所设计的是金属冲压模具，产品是经过冷冲压得到的。冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以称为冷冲压。冷冲压不但可以加工金属材料，还可以加工非金属材料和复合材料。 冷冲压与其它加工方法相比，具有独到的特点，如冲压设备操作简便，所得产品尺寸稳定、互换性好等，所以在工业生产中应用十分广泛。通过冲压加工，大大提高了生产效率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压加工工艺，许多工业部门的产品要提高生产率、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的。 冲模是实现冲压生产的基本条件。它是将材料加工成所需冲件的一种工艺设备。冲模在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲模，冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。 模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具行业专业化生产的前提，而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准。冲模的模架等基础零部件已专业化、商品化。但总的来说，我国冲模的标准化和专业化水平还是比较低的，先进国家标准化已达70%-80%。 在模具材料及热处理、模具表面处理等方面，国内外都进行了不少研制工作，并取得了良好的实际效果，冲模材料的发展方向是研制高强韧性冷作模具钢，如65Nb、LD1、CG2等就是我国研制的性能优良的冲模材料。 冷冲压加工的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量等各不相同，因此生产中所采用的冷冲压工艺方法也是多种多样的，概括起来可分为两大类，即分离工序和成形工序。在实际生产中，一般采用组合工序，即把两个以上的单独工序组成一道工序，构成所谓复合、级进、复合级进的组合工序。本设计就是多工位级进模的设计。在设计中，深刻的体会到了自己知识的有限，得到了身边同学的热情帮助，尤其是知道老师的大力帮助下才能完成此次毕业设计，在此表示衷心感谢！本次设计中存在多处不足之处，恳请各位老师指正。 第1章 制件的工艺分析设计中的冲压制件是照相机中的接触片。其结构见图1.1（或实体）。图1.1 制件结构图由制件实体可以知道：制件的外形不规则，需要经过多次冲裁和弯曲才能完成加工，因此采用冲裁加弯曲的工序进行加工。通过对零件的初步分析可知，要完成该制件的生产，需要经过以下工艺：冲孔、弯曲、冲孔、落料工艺。冲压件的精度要求较高，最小的误差要求在0.01mm以内，平面度要求在0.3mm以内，制件的厚度为0.25mm，属于薄材料类冲裁。查阅模具设计手册，将设计中的材料确定为：不锈钢1Cr18Ni9材料。另外，在设计中还应该考虑到不锈钢材料的冲裁工艺性，以及其纤维方向的特性。由相关资料知：在不锈钢中加入Ni可明显降低刚的冷加工硬化倾向，其原因是可使奥氏体的稳定性增加，减少和消除了冷加工过程中的马氏体转变，降低了冷加工硬化速率，强度降低和塑性提高。当刚中有足够的铬时，在刚的表面易形成非常薄的致密的氧化膜，它可以防止刚进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境会破坏这种膜。故该中材料制作的零件要特别注意它的使用环境，以增加其使用寿命。另：用作压力工的钢材，表面不得有肉眼可见的裂缝、折迭、结疤及夹杂，如有必须清除，清除深度从钢材实际尺寸算起应符合有关规定。如本设计使用的材料尺寸小于100mm，则同截面允许清除的深度为钢材尺寸的8%。清楚宽度不小于深度的5倍，允许有从实际尺寸算起不超过尺寸公差之半的个别细小划痕、麻点、凹坑、凸块及皱纹。所选材料机械性能的一些数据为：=441Mpa =196Mpa =25% =32% E=193 = 冲裁结构的工艺性：（1）冲裁件的形状应能符合材料的合理排样，减少废料。（2）冲裁件各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角。本设计采用的是少废料的排样方式、且模具采用镶拼结构，所以各连接处可以无圆角。（3）冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与狭槽。（4）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度有关系。（5）裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离a受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不宜过小。本设计中a的值均较小，以至使得模具的结构比较复杂，并在一定程度上影响到模具的使用寿命。（6）冲裁件的精度和毛刺：精度等级按查有关资料取IT8，毛刺高度为3050m。由制件零件图资料可以知道：制件冲裁工艺满足以上要求，采用精密冲裁时的模具结构复杂，而且模具寿命较低，故本设计中的冲裁采用普通冲裁。弯曲结构的工艺性：（1）弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，以免产生裂纹，但也不宜过大，因为过大时，会受到回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度不宜保证。弯曲半径是指冲件受压弯曲处的内半径。最小弯曲半径是指能成功地进行弯曲的最小弯曲半径。各种材料的最小弯曲半径都可以在相关资料上查得。（2）弯曲件的弯边长度不宜过小，其值应为hR+2t，当h较小时,弯边在模具上支持的长度过小，不易得到形状标准的零件。该设计零件h值都符合要求。计算见后。（3）对称弯曲件,左右弯曲半径应一致，一保证弯曲过程中受力平衡,防止滑动。该设计零件的弯曲都是对称弯曲。（4）弯曲件的精度：弯曲件的精度与很多因素有关,如弯曲件材料的机械性能和材料的厚度、模具结构和模具精度、工序的多少和工序的先后顺序等等。精度要求较高的弯曲件必须严格控制材料厚度公差。在该设计中所选材料的厚度为标准厚度,故与料厚公差无关，所以选精度等级为精密级IT11。由制件零件图资料可以知道：制件弯曲工艺满足以上要求。由于制件材料是不锈钢材料，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到其纤维方向，以利于模具的设计与制造，弯曲时折弯线的方向不能够与带料的纤维方向一致，应该垂直带料的纤维方向或者与其纤维方向成一定的角度，最好的角度为成45度。由于制件属于薄材料冲压加工，带料的厚度为0.2mm，因此对于弯曲半径小于0.2mm的90度角弯曲，在设计中可以将其看作弯曲半径为0mm的弯曲。第2章 制件的排样排样是模具设计的核心部分，排样的方式决定了模具结构，凹模的分布等方面内容。2. 1 制件产品的展开 展开原理：材料在弯曲时,一边压缩变形，另外一边会拉伸变形,但在材料弯曲过程中，有一层不发生压缩和拉伸变形,其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层。中性层示意图如图2-1所示。 其长度等于制件的展开长度。中性层计算公式为： 2（R+r）3.14/360=T上式中表示制件弯曲的角度； R表示弯曲半径；表示弯曲系数，由于弯曲 是薄材料弯曲，且弯曲半径小于0.2mm；根据模具设图2-1 中性层示意图 计标准，将其看作弯曲半径 R=0mm的弯曲，对于弯曲半径为0mm的薄材料弯曲，系数取0.4；T表示带料的厚度，设计中为0.25mm；r表示中性层的半径。则可以求得中性层的半径为：r = 0.255T设计中制件的中性层半径为：r=0.2550.25=0.064 mm2.2 制件的排样和工位确定2.2.1 排样前的准备由制件的结构形状以及实体料带可以知道，要冲压出该制件需要的经过的基本工序为：冲孔、弯曲和落料等工艺过程。在冲压件的成本中，材料的费用占60%以上，因此材料的经济利用有非常重要的意义。冲压件在材料或板料上的布置方法称为排样。衡量排样经济性的指标是材料的利用率。不合理的排样方式会浪费材料，并且还可能影响到制件的质量，影响模具的结构设计的合理性；影响模具的使用寿命，制件的生产效率和模具的成本等技术、经济指标等。材料的利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。机械产品采用低合金高强度刚轧材代替不同碳素钢，可使金属消耗量降低30%；采用冷轧钢板代替热轧钢板可降低材料消耗量25%。排样的常用方法有：有废料排样法；少废料排样法；无废料排样法。2.2.2 制件件的排样原则（1）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可以在以后的工位中每隔2至3个工位设置导正销。第三工位根据带料的定位精度，可以设置步距的误送检测装置。结合排样图，考虑到模具的整体布局，在第三工位设置步距的误送检测装