压盖级进模设计及模具设计毕业论文

兰州交通大学毕业论文

摘要

本次设计的主要内容是压盖的排样方案及模具设计，原排样方案为多工位级进模的纵向单排，因为纵向单排排样时材料会造成大量的浪费，为了增大材料的利用率，本文主要设计了倾斜双排排样方案和倾斜三排排样方案并与纵向单排排样方案的比较，比较得出，纵向单排排列模具最简单，材料轻易加工，但其材料利用率为51%，快要一半的材料华侈掉了，很是的不合理，材料容易加工，但其材料利用率为51%，将近一半的材料浪费掉了，非常的不合理。纵向双排排样模具结构虽然复杂，但其材料利用率达到了76%，材料得到了比较充分的利用，而且制件速度提高了纵向单排排列的二倍，非常适用该厂的现有条件。倾斜三排排列的材料利用率约为78%，其模具结构复杂，模具体积庞大，虽然其利用率是三种排样方案中最大的，但该厂其对冲制设备的要求不能达到标准要求。通过以上三种排样方案的比较，从模具的复杂程度，材料的利用率及原企业的设备条件状况等多方面考虑，选用倾斜双排排列的方案最为合理，不仅符合该厂现有的设备要求，而且材料利用率大大提高，生产成本降低了。 关键字：材料利用率；多工位级进模；倾斜排列

1

兰州交通大学毕业论文

Abstract

The main content of this design is the layout plan of the gland, the original layout scheme for multiple work position progressive die of vertical single row, due to the vertical single volleys of sample material will cause a lot of waste, in order to improve the utilization rate of materials, this paper designed the tilt double lining sample solutions and three volleys of sample tilt and compared with the vertical single volleys of sample solution, is concluded, the simplest, vertical in-line arrangement mould materials to processing, but the material utilization rate is 51%, nearly half of the waste material, very unreasonable. Vertical double lining sample mould structure complex, but its material utilization rate reached 76%, materials got more fully utilized, and raised longitudinal stamping speed single permutation twice, very applicable to the plant's existing conditions. Tilting three arrange the material utilization of about 78%, its mold structure is complex, the mould bulky, although its utilization is the biggest of the three kinds of layout scheme, but the plant its claim to hedge system equipment can not meet the standard requirements. Through the above three kinds of layout scheme comparison, from the complexity of the mould, the utilization rate of material and the conditions of equipment and other aspects to consider, select tilt double row arrangement scheme is the most reasonable, not only can meet the demands of the plant of the existing equipment, and greatly improve the material utilization ratio, reduce the production cost.

Key words: material utilization; Multi-station progressive die. Tilting arrangement

2

兰州交通大学毕业论文

目录

摘要 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3 1 绪论 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 2 工艺性分析 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 3工艺设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

3.1纵排单排排列设计 ------------------------------------------------------------------------------------ 4

3.1.1工位的确定 ------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.2搭边 --------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1.3步距与条料宽度 ------------------------------------------------------------------------------ 4 3.1.4材料利用率的计算 --------------------------------------------------------------------------- 5 3.2 倾斜双排排样设计 ----------------------------------------------------------------------------------- 5

3.2.1倾斜排样角度的确定 ----------------------------------------------------------------------- 5 3.2.2导正孔 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 3.2.3 工位的确定 ----------------------------------------------------------------------------------- 8 3.2.4 材料利用率的计算 -------------------------------------------------------------------------- 9 3.3倾斜三排排样设计 ------------------------------------------------------------------------------------ 9

3.3.1 排样角度的确定 --------------------------------------------------------------------------- 9 3.3.2 搭边的确定 ---------------------------------------------------------------------------------- 9 3.3.3 条料宽度和步距的确定 ------------------------------------------------------------------ 9 3.3.4 导正孔 ----------------------------------------------------------------------------------------- 9 3.3.5 工位的确定 ---------------------------------------------------------------------------------- 10 3.3.6材料利用率的计算 -------------------------------------------------------------------------- 10 3.4 最优方案的选择 ------------------------------------------------------------------------------------- 10 3.5 冲压力与压力中心的计算与压力机的选择 --------------------------------------------------- 11

3.5.1 冲压件受力计算 ---------------------------------------------------------------------------- 11 3.5.2压力中心的计算 ----------------------------------------------------------------------------- 12 3.6压力机的选择 ----------------------------------------------------------------------------------------- 13 4模具设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13

4.1 冲裁凹凸模刃口尺寸 ------------------------------------------------------------------------------- 14 4.2 凹凸模刃口尺寸的计算方法 ---------------------------------------------------------------------- 14 4.3 拉深模 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 15

4.3.1坯料尺寸的确定 ----------------------------------------------------------------------------- 15 4.3.2 凸凹模结构的确定 ------------------------------------------------------------------------- 16 4.4 压印凸模尺寸 --------------------------------------------------------------------------------------- 17 4.5 切口模的设计 --------------------------------------------------------------------------------------- 17 4.6 凹模尺寸的计算 ------------------------------------------------------------------------------------- 18 4.7其他模具零部件规格 -------------------------------------------------------------------------------- 18 4.8凸模设计------------------------------------------------------------------------------------------------ 19

4.8.1凸模强度的校核 ----------------------------------------------------------------------------- 19

3

兰州交通大学毕业论文

4.8.2 凸模的总长度计算 ------------------------------------------------------------------------- 19 4.9 模架模座模柄的确定 ------------------------------------------------------------------------------- 21 4.10 其他零件的规格 ------------------------------------------------------------------------------------ 21

4.10.1浮升销 ---------------------------------------------------------------------------------------- 21 4.10.2导正销 ---------------------------------------------------------------------------------------- 22 4.10.3 卸料螺钉和卸料弹簧 -------------------------------------------------------------------- 22 4.10.4压边装置的配置 --------------------------------------------------------------------------- 22 4.10.5 凹模固定及定位零件 -------------------------------------------------------------------- 24 4.11压力机的校核 ---------------------------------------------------------------------------------------- 24 总结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28 参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29

4

兰州交通大学毕业论文

1 绪论

多工位级进模是在同一套模具里可以连续完成冲孔，拉深，落料等冲压工序的一套模具，也就是说，被加工材料通过自动送料进入级进模，然后一个工序冲压一次，可以制成一个复杂的制件，只要在一个模具里就可以冲压制成。这就是级进模的最大优点。

级进模加工速度快，加工过程容易，质量好，提高了工厂的经济效益，一般适于大批量生产的零件，是一副效率高，精密度高，寿命高的高效模具 随着科技的发展，模具已经成为各个国家必不可少的工具，我国的大量精密模具都是从国外进口的，可以看出模具的重要性。

本次设计是完成压盖的排样设计，及制作压盖的级进模具设计，设计的重点有有级进模的排样方法，排样方法有多种，如单排排列，双排排列，三排排列，直排排列，斜排排列等方法，一个工件排列方法的不同，可以影响一套模具的生产效益，毕竟生产总成本中，材料的费用占相当一部分。所以，本次设计中主要针对材料利用率进行排样，主要方案有多排，斜排等，多排主要通过材料利用率及工厂现有的设备进行分析，选出最合适的排数；斜排主要研究制件排列的角度，角度的不同，可以影响材料利用率的大小，所以，设计出最合理的角度至关重要，本文中主要通过比较得出最适合的角度。最后进行模具设计，一套完整的级进模具不仅要考虑它的制件精度，还要考虑它的使用年限。

设计中的关键技术问题是，各个构件之间的相互配合，各个构件之间的最适合的配合尺寸，配合方式，使各个构件不发生碰撞，方便灵活，操作平稳。

1

兰州交通大学毕业论文

2 工艺性分析

该压盖零件为一冲压件，如图1冲压件工程图所示，其结构比较简单，料厚0.7mm ，

外形为菱形的椭圆。中间经浅拉深成型，压印，及冲圆形孔，圆孔直径为6.4mm，同心度为?0.5mm，两端各有一个冲腰圆孔，孔心距52.4±0.5mm。实物图如图2-2，材料为10号碳素结构钢，使用于一般结构和工程金属构件，塑性好，有一定的强度，冲裁性较好，适用于普通冲裁加工。生产批量为大批量生产。 由上可知，主要的冲压工艺有：冲导正孔，冲裁废料，压印，浅拉深成形，冲孔及落料。

一般落料公差等级最后低于IT10级，冲压件公差等级最后低于IT9级

图2-1 冲压件工程图

制造一个工件，其工序包括拉深，冲压，落料，压印，切边等工序，首先要确定的是其排样图，排样图有很多种，根据材料的利用率，模具寿命等多方面的的因素，选出最合理的排样图，一般排样图根据以下条件确定：

a 合理确定工位数 b材料利用率。 c 保证送料步距精度。 d 使模具简单，寿命高。

2

兰州交通大学毕业论文

e 保证冲裁件质量。

图2-2冲压件实物图

根据材料的利用，排样可分为有废料排样法，少废料排样法，无废料排样法。 其中，无废料排样法可以提供材料的利用率，但用这种方法制成的零件精度不好，零件大多不合格，本次设计的零件为小型零件，为了保证其精度，可以选用有废料排样法。

3

兰州交通大学毕业论文

3工艺设计

3.1纵排单排排列设计 3.1.1工位的确定

确定工位的方法有好多，冲压件，拉深件等其第一工位一般是冲导正孔，然后是冲孔，之后拉深如图3-1所示，共分五个工位完成。

图3-1 纵排单排排列

第一工位：冲导正孔。 第二工位：冲裁废料。 第三工位：压印。 第四工位：浅拉深成形。 第五工位：冲孔及落料。 3.1.2搭边

工件与工件之间及工件与条料侧边之间的余料叫做搭边。搭边的目的是为了冲出精度更高的制件，保证冲出合格件。

根据送料步距与条料宽度比a=S/W确定搭边值。 a=38.6+（3-2）/60.5+(2-4) <1.5

考虑到冲头的强度，每个工件之间的搭边值b=4.2mm； a=2.22mm。 3.1.3步距与条料宽度

（1）步距指条料在模具上每次送进的距离。 步距S=A+M即S=A+b

4

兰州交通大学毕业论文

S=38.6+4.2=42.8mm （2）条料宽度

由于保证导料板的顺利送料，使条料宽度的公差带下偏差为（-e）。 条料宽度B=（D+2a+e）-0e

B=(60.5+2*2.22+0.5)=（65.44）-00.5 3.1.4材料利用率的计算

材料的成本大概占总成本的百分之六十几，所以，材料的合理利用起关键性作用。

计算公式由得：

n=F/bh*100% F 冲裁件面积； b 条料宽度； h 步距。

由cad计算该冲压件面积 F=1450mm2

所以，单排排列的材料利用率n=1450/（65.44*42.8）*100%=51% 3.2 倾斜双排排样设计 3.2.1倾斜排样角度的确定

在倾斜排样时，倾角a的变化引起排样步距b的变化和条宽h的变化。因此，材料的利用率仅仅和倾角a有关。如图3-2。

图3-2 倾斜双排排样模型

材料利用率计算公式如式（3-1）

5

兰州交通大学毕业论文

（3-1）

其中 n 一个步距内冲件的个数，n=2； A 冲压件的面积，由cad得出A=1420 mm2 b 条料宽度，b=43.22 mm； h 送料步距，h= =84.70 mm。

通过式子（3-1）可以看出，在一个步距内条料的宽度b，冲裁件的数量n，以及步距h和冲裁件的面积F都是a的函数，随着a的改变，各个参数都发生变化，使得毛坯的排样变得极其复杂。所以，可以根据a给定值来计算材料的最大利用。 (1) 搭边

根据送料步距与条料宽度比a=S/W确定搭边值。

a值的确定，如图3-4，不考虑倾角a的情况下，送料步距s最大为60.5+ （3-2），条料宽度最小取77.2，所以a值最大计算如下： a<60.5/77.2<1.5 查表3-1得：

a≧2.5; b≧2.5； 考虑到冲头强度，暂时先取取a=b=2.5mm。 (2) 步距与条料宽度 A步距的计算

如图3-4，步距S=2R/cos（90-36-a）+a/cos（90-36-a） =41.1/cos（54-a） B条宽的计算。

几何图如图3-3所示，

由于保证导料板的顺利送料，使条料宽度的公差带下偏差为（—e）。

B= 2Ssinacosa+2（R+a） =Ssin（2a）+2（r+a） =Ssin（2a）+43.6

由材料利用率的公式可以看出，条宽B与步距S的乘积越小，材料的利用

率就越高，因此，根据a角度的变化，求出B*S的最小值即可。

6

兰州交通大学毕业论文

图3-3条料宽度

由表3-1可以看出，当a=36时，B*S值最小，图3-3为a<36时的排样图，当a>36时，上面条宽的式子不适用，所以下面计算当a>36时B*S的值。

图3-4 条料宽度

条宽 B= 2Ssinacosa+2（R+a）+2[2S*cosa*sina-a-2R] =Ssin（2a）+2（r+a）+2[2S*cosa*sina-a-2R] =Ssin（2a）+43.6+2[2S*cosa*sina-a-2R] 条料的宽度 B=L+1.5a+nb

=79.7+1.5*2.5+2*1.5 =86.45mm

步距不变 S=2R/cos（90-36-a）+a/cos（90-36-a） =41.1/cos（54-a） 则当a=37时，B*S=3667.48>3660.73

7

兰州交通大学毕业论文

所以，最后确定a的角度为36度. 3.2.2导正孔

导正孔为精定位。工位一一般安排导正孔，工位二可以设置导正销，后面各个工位可以每隔一到两个工位来设置一个导正销。用来对条料导正，可以控制条料进料的相对位置。

导正孔一般设置在条料的载体上或者在最后的废料处，也可以在冲件无精度要求的圆孔，（多工位级进模标准教程（p134）根据材料厚度t>0.5mm时，导正孔直径d≧4t，

则 d≧2.8mm 取d=3.0mm

如图3-5所示，导正孔圆心取在条料边界1.5mm处与椭圆形腰部与椭圆形头部切线的几何中心处，导正孔半径R=1.5m，中心几何尺寸见图3-6.

图3-5导正孔的位置

3.2.3 工位的确定

图3-6 倾斜双排工位图

8

兰州交通大学毕业论文

与纵排单排排列相比，为了便于冲压件的缺口成形，增加了一道切口工位，减少了一道冲裁废料工位。有冲孔时，应该先拉深，后冲孔。如图3-6，孔离边缘距离比较大，所以应该冲孔在前，落料在后。所以工位安排如下：

第一工位：冲导正孔和切口。 第二工位：浅拉深成形。

第三工位：冲中间孔和二端腰圆孔。 第四工位：压印的同时给第五工位让步。 第五工位：落料。 3.2.4 材料利用率的计算

材料利用率的计算公式（3-1）

则材料利用率n=2*1420/43.22*84.70*100%=76 %。 3.3倾斜三排排样设计 3.3.1 排样角度的确定

倾斜三排排列时冲压件倾斜角度a与倾斜双排时角度一样，取a=36。 3.3.2 搭边的确定

查表3-1得知，当料厚<1.5mm时，条料宽度在75-150mm之间时，搭边的最小值为2.5 mm，而倾斜三排排列时料宽b明显小于150 mm，所以，搭边值a取2.5 mm，即a=2.5 mm。 3.3.3 条料宽度和步距的确定

由于三排时冲压件倾角与双排时一样，搭边值也相等，所以送料步距S也 与双排时相等，即S=43.22mm

根据双排排列条料的宽度 B=L+1.5a+nb（ 冲压工艺与模具设计3-13 p87）则条料的宽度

B=L+1.5a+nb

=120.8+1.5*2.5+2*1.5 =127.55 mm 3.3.4 导正孔

侧刃和导正孔与双排时一样。

9

兰州交通大学毕业论文

3.3.5 工位的确定

图3-7 倾斜三排排列工位图

第一工位：冲导正孔及切口。 第二工位：浅拉深成形。

第三工位：冲中心孔和两端腰圆孔。 第四工位：压印的同时给第五工位让步。 第五工位：落料。 3.3.6材料利用率的计算 由cad得出A=1420≧mm2； 条料宽度，b=43.22mm； 送料步距，h= 127.55mm。

则材料利用率n=3*1420/43.22*127.55*100%=78%。 3.4 最优方案的选择

纵排单排排列 材料利用率n=51.0%； 倾斜双排排列 材料利用率n=76.01%； 倾斜三排排列 材料利用率n=78%。

可以看出，倾斜三排排列时材料利用率最大，其次双排排列，但从冲压生产

10

兰州交通大学毕业论文

设备的要求和模具结构制造的难度以及对等诸多问题的考虑!斜排增大了模具制造的难度!

而且三排排样增大了模具体积!冲制设备的要求已经超出了该厂现有的设备，\而且该产品是大批量生产的!用料经济也是一个非常重要的考核因素!采用斜排在经济上来说还是合算的，

经过上面的综合分析!决定采用倾斜双排排列进行排样。 3.5 冲压力与压力中心的计算与压力机的选择 3.5.1 冲压件受力计算

冲孔冲裁力的计算。

计算公式（3-2）

P?KLt??Lt? （3-2） P 平刃口冲裁力；

L 冲裁周长 L=6.4*3.14+3.6*3.14*2+4*(5.3-3.6)mm=49.50 mm； t 材料厚度 t=0.7mm

? 材料抗拉强度 10号钢的抗拉强度约是295-430 MPa； K 安全系数，一般取K=1.3； 则 P1=49.5*0.7*400=13860 N； 落料冲裁力的计算 L=148.25（由CAD得出）； P2=148.25*0.7*400=41510 N 切口力的计算

P（切）=k*P2 ； k=（0.2-0.3）； 则 P（切）=k * P2 =0.3*41510=12453 N 冲导孔力的计算 L=3*3.14*=9.42 mm

P（冲）=1.3*9.42*0.7*400=3428.88 N 卸料力的计算

Px=Kx*（P1+P冲+P2）=0.05*58790=2940 N ；Kx=0.05。 推件力的计算

Pt=Kt*（P1+P冲）n=0.055*19135.2*3=3157.32N ；Kt=0.055。

11

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gwx7.html