负极片连续弯曲模的设计毕业论文

编号：

毕业设计说明书

题 目： 负极片连续弯曲模的设计

院 （系）： 机电工程学院

专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 刘 卓 学 号： 1100110118

指导教师单位： 机电工程学院 姓

名： 杨 运 泽

职 称： 讲 师

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2015 年 6 月 5 日

摘 要

本次毕业设计以负极片连续弯曲模为设计对象，本模具的制件的材料为QSn6.5-0.1（锡青铜）。负极片为工程实际零件，常用于仪器行业等。在设计过程中分析了负极片冲裁，弯曲成型工艺，介绍了排样方案，冲压工艺力的计算， 凸凹模刃口尺寸计算，主要零部件的的设计，模具闭合高度的计算，模具的制造工艺。在冲孔、落料、弯曲级进模具的设计过程中，我收集了大量的材料去研究冲模的设计过程，参考了大量的关于冲压模设计及冲压工艺的书籍和技术资料，研究本冲压模设计的每一个要点，对每一个零件的设计都验证了其合理性，刻苦钻研复合模设计的过程，及时发现问题并找了指导老师解决。在设计本模具的过程中我对模架的强度，需加的垫板，弹簧的力与卸料力的比较都进行了相应的计算选择和校核。另外在生产条件下进行了验证，保证了该工艺的可行性，为缩短产品生产周期、节省原材料及大批量生产创造了条件。对此次设计的设计要点，本文进行以下几方面研究：

1.应用绘图软件AutoCAD进行零部件设计，减少试模次数，提高生产效率，节省成本；

2.本次设计的模具采用冲孔落料弯曲级进模，节省人力，节省了工序，从真正意义上实现高效率的生产；

3.本次的设计结果是可行的，可以在具体生产中应用； 4.通过计算，凸模要加上垫板增加其强度

5.考虑了刃口的增减性，在进行冲压时，凸模刃口尺寸减小，凹模刃口尺寸增大。冲裁间隙选用最小合理间隙。

关键词：负极片；冲孔；弯曲；落料；连续模设计

Abstract

The mold design is lateral support multi-position progressive die. Work piece material is QSn6.5-0.1. Negative plate for engineering actual parts, commonly used in the instrument industry, etc..In the design process in the analysis of the negative plate blanking, bending forming process, introduces the layout scheme, stamping force calculation, punch and die cutting edge size calculation, design of the main parts, die shut height calculation, mold manufacturing process.In punching, blanking, bending level in mould design process, I collected a lot of material to study die design process, with reference to the large number of about design of stamping die and stamping process books and technical data, every point of the stamping die design research, design of every parts verify its rationality and assiduously compound die design process, timely detection of problems and find the guidance teachers to solve. The plate in the mold design and the process of my strength of the mold frame, the need to add, the spring force and the unloading force compared to the corresponding calculation and selection of the check. In addition, the production conditions are verified, and the feasibility of the process is ensured, and the conditions for shortening the production cycle, saving raw materials and mass production are also ensured..The design points of the design, the following aspects of the research:

1. I applied the designing software AutoCAD into the progress of designing components; this has decreased the number of times of experimenting model, improved efficiency, minimized cost;

2. The mould design has economized manpower, working procedure, realized high efficiency with high significance;

3. The design result is feasible, can be applied into real production;

4. Increased whose intensity by adding protruding model with backing board 5. When stamping are carried out ,the adding or subtracting of a cutting edge dimension should be considered. I selected and used the minimal rational gap according to cutting a gap.

Key words: cathode piece; punching; bending; blanking; Continuous mold design

目 录

1 前言 ········································································································· 1

1.1 冲压的概念 ······················································································ 1 1.2 冲压模具的分类 ················································································ 2 1.3 冲压模具的主要应用 ·········································································· 2 1.4 冲压模具发展现状 ············································································· 3

2 设计任务 ·································································································· 4

2.1 制件分析 ························································································· 4 2.2 制件的工艺分析 ················································································ 5

3 冲压方案确定 ·························································································· 6

3.1 冲压方案 ························································································· 6 3.2 冲压方案分析比较 ············································································· 6

4 排样设计 ·································································································· 7

4.1 排样设计 ························································································· 7 4.2 排样的基本类型 ················································································ 7 4.3 排样的确定 ······················································································ 7 4.4 材料利用率的计算 ············································································· 8

5 冲压工艺力的计算··················································································· 9

5.1 冲裁工艺力的计算 ············································································· 9 5.1.1各个工位冲裁力计算 ····································································································· 10 5.2 弯曲力计算 ···················································································· 11 5.2.1各工位弯曲力计算 ········································································································· 11 5.3 总冲压工艺力计算 ··········································································· 12 5.4 冲模压力中心的确定 ········································································ 12 5.5 压力机的选择 ················································································· 13

6 凸凹模刃口尺寸计算 ············································································· 15

6.1 冲裁刃口尺寸 ················································································· 15 6.1.1刃口尺寸的确定原则 ····································································································· 15 6.1.2刃口尺寸的确定方法 ····································································································· 15 6.1.3冲裁刃口尺寸计算 ········································································································· 16 6.2 弯曲模刃口尺寸 ·············································································· 18 6.2.1凸模和凹模间隙 ············································································································· 18 6.2.2 凸、凹模尺寸计算 ········································································································ 19

7 主要零部件的的设计 ············································································· 21

7.1 凸模的设计 ···················································································· 21 7.1.1凸模的固定方法 ············································································································· 21 7.1.2凸模长度的确定 ············································································································· 21 7.2 凹模的设计 ···················································································· 25 7.2.1凹模的结构 ····················································································································· 25 7.2.2凹模刃口形式 ················································································································· 25 7.3 定位形式 ······················································································· 26 7.3.2导正销 ····························································································································· 26 7.4 导料杆 ·························································································· 26 7.5 卸料装置 ······················································································· 27 7.6 弹簧的选用 ···················································································· 27 7.7 模架的选择 ···················································································· 28 7.8 凸模固定板设计 ·············································································· 29 7.9 垫板的设计 ···················································································· 30 7.10 模座的设计 ·················································································· 31 7.11 顶处装置的设计 ············································································· 32 7.12 限位装置设计 ··············································································· 32

8 模具闭合高度的计算 ············································································· 33 9 模具的制造工艺 ···················································································· 34

9.1 凹模工艺 ······················································································ 34

10 总结 ····································································································· 37 致 谢 ········································································································· 38 参考文献 ····································································································· 39 附 件 ········································································································· 40

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1 前言

1.1 冲压的概念

什么是冲压？日常生活当中我们常见有许多的冲压制成品，如门窗合页、拉手、家

用电器里的各种五金、汽车和摩托车的金属件、工具农具等等有很多。

但在我们没有进入大学之前对于冲压其实并没有什么概念，也根本不了解与冲压有关的原理。在冲压加工的过程中我们需要用到用于冲压的模具和各种专业的机械设备。

系统的来说，冲压的过程就是，冲压模具的凸模与凹模直接作用于冲压板料上，这时冲压材料接收到模具施加的作用力，从而让冲压材料产生变形或者断裂分离，最后获得所需要的各种成型零件。通常来说，用于冲压加工的一些材料一般都属于板料，且冲压加工跟其他冲压加工的方式方法不同，其他加工成型方法一般都需要加热，但冲压加工的过程特殊些，一般来说就不需要经过加热过程。冲压加工一般只需要由冲压设备提供的冲压力就可以完成加工，所以相对于其它的加工方式，冲压加工与其他加工方法相比比较节省能源。随着冲压模具技术的发展，冲压加工出来的零件能越来越复杂，加工出来的零件精度也越来越高，零件的质量也越来越好。

相比而言，冲压加工的生产效率应该来说还是比较高的，最重要的是操作比较方便，冲压加工容易实现机械化与高度的自动化生产。在加工的过程中，冲压加工不需要冷却，修磨等工序，而且零件从模具中加工出来就可以直接使用。我们常常用于冲压的机械设备的加工效率还很高，且加工速度快，可以在几秒钟内完成一次加工工序，而有些高速冲压设备甚至在不到一秒钟的时间内完成一次加工。

对于冲压加工所使用的模具一般都采用的是金属。由于金属模具的寿命长，更换频率低，所以在一定程度上保证了冲压制件的精度和质量的稳定。

对于冲压模具的外形尺寸，其尺寸的范围可以变化很大。一般来说，大的模具可以加工很大的制件，如汽车覆盖件等等。而小的冲压模具则是可以加工各种精密的零件。当金属制件在进行弯曲或者是进行拉深加工时会发生塑性变形，对于金属的塑性变形，会产生加工硬化效应，这些都有利于提高冲压件的使用性能。冲压加工还有另外一个优点，就是冲压加工不会像一般的机械加工方法那样有切屑的产生，这些都是在一定程度上有利于提高材料的利用率，从而提高了企业的经济效益和竞争力。

冲压模具在冲压的加工过程中占据重要位置，是生产的过程中不可或缺的工艺设备，但总体而言，其技术要求相对比较高，制造难度相对大。所以无论是冲压零件的质量，抑或是生产效率或生产成本都时刻与冲压模具的质量有关，一般而言，模具设计和制造质量在一定程度上就决定了零件的质量。在现代工业发达的今天，模具技术的发展在一定程度上代表着其他行业领域的发展，同时也是在一定程度上代表了一个国家工业生产的制造水平。

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1.2 冲压模具的分类

冲压模具分为许多种不同的形式，一般情况下，我们通常根据以下主要特征对冲压模具加以划分：

按冲压模具的工艺性质进行分类[1]：

（1）冲裁模，冲裁模是一种能使冲压材料，沿着预定的轮廓线产生断裂与分离的模具。 冲压模在工业生产中常用于冲孔、切口、剖切、落料、切边等不同工业材料的性质的加工。

（2）弯曲模，弯曲模是一种能够使冲压材料，沿着预定的直线或者曲线产生一定的弯曲，从而进行加工得到所需零件的模具。

（3）拉深模，拉深模是指把冲压材料加工成为有开口的空心零件，或者于加工过程中进一步改变空心零件的形状和尺寸的模具。

（4）成形模，成型模是指能够按照模具的形状，在工业生产过程中将冲压毛坯直接复制成形，但是于毛坯本身却只是产生局部的塑性变形的模具。

按冲压模具的工序组合的程度进行分类：

（1）单工序模，顾名思义是只有一个工位的模具。在冲压模具进行冲压的过程中，其只能完成一道冲压工序，就叫做单工序模。

（2）复合模，其也只有一个工位，但在在冲压模具进行冲压的过程中，在模具的同一个工位上，其可以同时完成多道冲压加工工序，就叫做复合模。

（3）连续模，连续模的模具在冲压材料送进的方向上设计有多个加工工位，一般来说，模具在压力机的一次行程中，在不同的工位上能够同时完成两道或者两道以上的冲压工序。

1.3 冲压模具的主要应用

在现代工业异常发达的今天，冲压模具应用领域也越来越广泛，冲压模具已经应用

于国民经济发展的各个领域当中，可以说，当今社会的各个行业，其日常生活都离不开冲压加工及其制品[1]。比如，在电子产品、日用百货、交通运输、航空航天、农业机械、、机床设备等不同工业的领域都有存在各种各样的冲压制品。在日常生活中，我们时时刻刻都在接触各种冲压制件。如通讯设备、医疗器械、飞机，厨具、电器，车辆，通讯设备、医疗器械等不同的产品上都有各种各样的类型、各种尺寸的冲压制件。冲压加工于汽车等不同工业产品上都有各种的类型、各种尺寸的冲压制件。如车身，地盘零部件及车圈，一般都是用冲压的方法进行加工的。冲压制品还在一些工业成品零部件中占有很大的比例，如有的产品80%的零件，其都属于冲压件，又如电视剧、照相机等。而其他有些工业产品，比如厨具、易拉罐头等，其都是直接用冲压加工模具的方法进行生产的。

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但是，冲压加工这种加工方法，也是有一定的局限性，对于一般情况下，冲压成型的加工过程中所使用的模具都属于专用的，对于不同的制件要求必须使用不同的模具，而对于一些外形比较复杂零件，其还要根据需要，同时使用多副模具进行多次加工才可以完成。而冲压模具的设计和制造难度相对较大、尺寸精度相对要求比较高，模具制造的成本相对而言比较高。所以，冲压加工的方法，一般而言，只能在冲压件生产批量，相对比较大的情况下使用。如果生产批量比较小，则使用冲压加工的成本比较高，经济效益相对较低。其主要表现在冲压加工的过程中一半设备都会产生较大噪音和振动，其会影响生活的环境。而且，对于冲压加工的过程，其具有一定的危险性，对于工作人员，还是比较容易发生安全事故。但是我们应该深刻认识到其任何加工的方法都不是绝对的安全，于冲压模具进行加工的过程中是我们必须正确进行操作。且现在很多的冲压设备和落后的操作方法，对于一般的生产事故而言，这些问题是造成安全事故的主要原因。 1.4 冲压模具发展现状

目前，冲压模具技术发展迅猛，特别是21世纪后，随着计算机辅助设计技术，如CAD等技术的发展，模具设计更是进入了高速发展的快车道。在现在，冲压模具的主要发展的方向有两个方面：第一，冲压模具在新时达里正大步朝着高加工速度、高尺寸精度、长使用时间及多工位、多功能方向快速发展。正在逐步满足现代生产发展的要求高效率、高自动化、高精度、操作安全的需要。与此想对应的材料技术，热处理技术，及各种模具的加工设备同时也得到了较快的发展。高精度模具设计要求一定要有成熟的计算机技术，这些就促使模具CAD/CAM技术的发展；第二，目前产品的更新换代的周期时间越来越短，生产过程为了满足试制或者小批量加工的需要，各种简易的冲压模具以及其相应的模具制造技术于现在也得到了快速的发展。因此，我国现代的模具行业发展迅速，其发展势头良好，平均每年都能达到15%的增长速度。

随着人们现代生活水平的不断提高，在此同时，人们对产品质量要求同时也越来越高，这些就要求其有较高的模具设计和制造技术水平。目前，多工位的连续模，其进距精度可以达到很高的水平。但同时，有些多功能的连续模却可以进行各种各样的冲压加工，其甚至还可以完成其他的工艺性质的工序，如焊接与装配等等。现在我国设计制造模具的水平已经达到世界水平，模具的精度和寿命等各项指标都到达了使用要求。目前在我国的模具生产企业中，其在模具的设计制造方面已经达到比较高的水平。

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2 设计任务

2.1 制件分析

制件名称：负极片连续弯曲模[2]； 制件材料：QSn6.5-0.1（锡青铜）； 材料厚度：1.3mm；

制件简图：如图2.1所示； 制件展开图：如图2.2所示。

图2.1 工件图

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图2.2 毛胚图

2.2 制件的工艺分析

冲压制件的冲压工艺性能，体现了制件是否适合采用冲压的方法进行加工，以及制件在冲压加工过程中的难易程度。

负极片连续弯曲模所使用的材料为QSn6.5-0.1（锡青铜），生产批量为大批量生产。制件的弹性变形量不大，冲裁后制件的回弹也小，比较适合冲压加工。零件形状较简单，结构是对称的，形状比较复杂复杂，经过分析，该零件需要八道工序才能完成全部加工，其中各个工序的冲压性质不尽相同，虽然零件的加工工序较多，但是仍然可以用冲压的方法进行加工[2]。

要完成负极片连续弯曲模的加工，需要用到的不同性质的工序，既需要冲裁，冲孔，也要进行弯曲。零件尺寸要求比较严格的是弯曲成形的开口部分，其余尺寸精度要求不高。制件中对标有尺寸精度的工件尺寸按照零件图的精度进行设计，对与其他未标尺寸，根据一般的精度进行设计，可以根据未标注尺寸的制造公差标注进行确定，如果零件的外形不是圆形，那么取精度等级IT14级进行设计，如果零件的外形是圆形的，那么精度等级一般可取IT10级进行设计。

通过对制件零件图的分析，制件的主要形位公差精度该制件的未进行标注，所以形位公差精度根据一般的精度要求处理即可满足工艺要求。制件未标有表面质量的要求，根据照一般要求处理即可。

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3 冲压方案确定

3.1 冲压方案

冲压模具的类型比较多，根据不同的分类方法有不同的形式。如果根据工序组合来分类，冲压模具可分为单工序模、复合模以及连续模三种基本类型，设计者在设计时应该要根据制件多方面要求进行综合设计，要考虑零件的尺寸精度要求等。负极片连续弯曲模运用这三种模具均可加工，在此先提出三种不同的冲压方案，随后在对冲压方案进行比较分析，择优选用[3]。

方案一：采用单工序模冲压加工，这种方案需要设计多副模具，各个工序分开进行，先进行冲裁落料，然后冲裁形孔，最后进行几道弯曲工序。

方案二：采用复合模冲压加工，落料、冲裁采用一副模具冲裁，然后进行弯曲工序的加工。

方案三：采用多工位连续模进行加工，一副模具内同时进行多道工序，冲裁、弯曲等工序在一套模具内同时进行。 3.2 冲压方案分析比较

一般说来试制新的产品或者进行小批的量生产，模具结构相对比较简单，此时要求力求制造快，成本低，尽量采用单工序模进行冲压加工。如果需要生产的产品数量很大，则模具的结构要做到完善，要求生产零件的速度快、模具耐用性好，此时优先选用复合模或级进模[3]。

方案一：采用普通单工序模生产，单工序模具结构不复杂，模具容易加工制造，模具可以在比较短是时间内完成。但负极片结构复杂，需要采用多套模具才能完成，如果采用单工序模，需要采用多套模具，多套设备，模具总成本较高，并且使用单工序模生产效率较低，在制件批量不大时可以使用，不适合大批量生产。

方案二：采用复合模进行生产，，但复合模在冲压设备的每次加工过程中，能够完成两道或两道以上的冲压工序，但复合模的工位也只有一个。复合模的结构要比单工序模复杂一些，但复合模较单工序模生产率高，减小了模具和设备的数量，也减少了厂房的占地面积。由于多个冲压工序在模具的一个工位上完成，因此冲压后制件精度较高。

方案三：采用连续模进行加工，连续模在一副模具上有多个工位，并在冲压设备的一次加工中，各个工位上的工序能够同时完成。连续模与单工序模，复合模相比，模具结构较复杂，模具的加工制造较困难，但连续模更适合用于形状复杂，工序较多的制件加工，模具和设备的使用数量较少，连续模适合中小件大批量的生产。

通过分析比较以上三种冲压方案，从制件工艺性，制件生产成本，生产效率方面等综合考虑，采用连续模加工方式最适合。

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4 排样设计

4.1 排样设计

排样图的是否优化，是否合理，不仅关系到材料的利用率、制件的进度、模具制造的难易程度、模具制造的成本和使用寿命，而且直接关系到模具加工的协调和稳定[4]。 4.2 排样的基本类型

（1）双边载体排样[5]

双边载体是指在送料期间，在制件件加工完成之前，制件和条料的两边相连接的部分。双边载体排样能够很完整的保持载体的外形，模具导正销的导正孔一般置于两边的载体上。这种排样方法的送料稳定性以及载体的强度都是比较好的，但缺点是材料的利用率相对比较低，材料浪费严重。

（2）单边载体排样[5]

单边载体排样指的是在送料过程中，先把条料的一个边沿冲裁掉的，而条料的另一边保留完整，并且使其与制件相连的排样方法。单边载体排样通常应用于弯曲件的加工，在零件没有进行弯曲工序之前，把阻碍条料弯曲的不需要的材料先冲裁掉，使制件能够和载体断开，方便弯曲。

（3）无载体排样[5]

无载体排样方式在加工过程中没有废料的产生，应用这种排样方法要求制件外形能够对称或者互补。这种排样方式的零件一般都是从板料上直接冲裁下来，此种排样方法送料的刚性比较好。 4.3 排样的确定

负极片连续弯曲模制件的外形比较复杂，但具有一定的对称性，单独冲裁比较麻烦，两个为一组进行冲裁比较简单。根据制件分析和外形特点，确定采用8工位连续模，冲压一次能出一个制件，选择直排，单边横排排样的方法。

材料厚度t=1.3mm，根据欧阳波仪所编《多工位级进模设计标准教程》[2]P31查搭边边值可知，Dmin?5.0mm，Amin?6.0~7.0mm，a=2.5mm，a1=2mm搭边值由设计手册得到：步距的确定：

L?C?a1 （4-1） 式中 L——步距（mm）；

C——制件与条料送进方向平行的尺寸（mm）；

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a1——搭边值（mm）。

根据（4-1）式，即步距为

L?9.6?2?2?13.6mm

条料料宽的确定

B?42?2?2.5?47mm

导尺料距离：

A?B?C?47?2?2.5?52mm

排样图如图4.1所示

图4.1 负极片连续弯曲模排样图

工位1：冲导正销孔； 工位2：冲切周边余料； 工位3：空位；

工位4：1处弯边，2处切口，3处弯Z形； 工位5：1.2处弯曲90度； 工位6：1.2处弯至55度； 工位7：空位； 工位8：落料。 4.4 材料利用率的计算

一个制件的面积和条料一个工位面积的比值叫做材料的利用率，利用率是用来分析制件的排样方法是否合理的一个依据[5]。即：

A?100% (4-2) ??LB式中 A——制件的面积（mm2）； L——排样步距（mm）； B——板料宽度（mm）。

运用pro/E软件进行钣金设计，钣金件展开计算得制件展开的投影面积为

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A1?351.04mm2 所以由材料利用率：??A351.04?100%??100%?49.6%. LB13.6?525 冲压工艺力的计算

5.1 冲裁工艺力的计算

表5.1 QSn6.5-0.1的力学性能[6] 抗拉强度 材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 ?/MPa ?b/MPa 伸长率 ?10/% 标准 棒材的纵向室锡青铜 QSn6.5-0.1 温拉伸力学性能 取300Mpa，抗拉强度为?470Mpa，取470Mpa。 （1）冲裁力的计算公式：

≥300 ≥470 13 GB/T 4423-2007 由表5.1,可知QSn6.5-0.1（锡青铜）在淬硬并经自然时效下的抗剪强度为?300Mpa,

F?1.3Lt? (5-1)

式中 L——冲裁周长（mm）；

； t——材料的厚度（mm）。 ?——材料的抗剪强度（MPa）

（2）卸料力计算公式：

F卸?KF (5-2)

式中K——卸料力系数； F——冲裁力（N）；

表5.2 卸料力、推件力和顶件力系数

材料 料厚度t/mm ?0.1 [11]

k3 0.14 k1 0.065~0.075 k2 0.1 ?0.1~0.5 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.065 0.055 0.045 0.08 0.06 0.05 钢 ?0.5~2.5 ?2.5~6.5 ?6.5 0.02~0.03 0.025~0.08 0.02~0.06 0.025 0.03 铝、铝合金 铜、黄铜

0.03~0.07 0.03~0.09 0.03~0.07 0.03~0.09 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第10页 共41页

由表5.2可知，K为0.02~0.06，取K=0.03。 （3）推料力的计算公式为：

F推?nKTF (5-3)

式中F——总冲裁力（N）；

n——卡在凹模里制件或者废料的数量； KT——推料力系数，查表5.2可取0.03。 5.1.1各个工位冲裁力计算 （1）冲导正销孔[6]

冲导正销两孔的冲裁力：

L1?2?d?2???2?12.57mm

F1?KLt1??1.3?2???2?1.3?300?6367.92N F卸?0.03?15970.5?479.12N

F推?nKTF?6?0.03?15970.5?2874.69N （2）冲切周边余料[6] 冲切周边余料的冲裁力：

L2?42*2?9.6*2?3.5*2?110.2mm F2?KL2t??1.3?110.2?1.3?300?55871.4N F卸2?0.03?55871.4?1676.14N

F推2?nKTF2?6?0.03?55871.4?10056.85N （3）切口[6] 切口的冲裁力：

L?13+13+5.5?31.5mm

F?KLt??1.3?31.5?1.3?300?15970.5N

F卸?0.03?15970.5?479.12N

F推?nKTF?6?0.03?15970.5?2874.69N （4）落料[6] 落料的冲裁力：

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第8工位: 落料

图6.6 落料图[7]

落料时凸模对冲裁件的影响只有一个尺寸，其为磨损后减小的尺寸，制件尺寸公差等级为IT14，计算如下：

0B1?(9.6?0.75?0.62)0?0.25?0.62?10.06?0.15.

7 主要零部件的的设计

7.1 凸模的设计

总的来说在冲压过程中，凸模总是是被冲压制件包容着。一般而言，凸模的形状和用途多样，其类型也相对而言较多，可以按如下几种情况分类：

（1）按照冲压的性质分类：可分为冲裁凸模、、成形凸模.弯曲凸模、拉深凸模等[10]。 （2）按凸模的工作断面分类：可分为圆形、方形、矩形和异形凸模等（3）按凸模的结构分类：可分为整体式、镶拼式、组合式等[10]。

根据负极片的零件结构和排样形式，本模具使用的凸模有冲裁凸模，落料突模，弯曲凸模。由于制件有异形和空位，则需要采用异形凸模。凸模的结构我选择了采用整体式[8]。

7.1.1凸模的固定方法

冲压凸模中圆形和异形两种形式应用比较多。多工位级进连续弯曲模的凸模形式和固定方法有很多样，其中；由结构特点来说常用于冲裁的凸模比较多，而凸模的固定方法主要分为机械固定法和物理固定法，其中机械固定法应用的范围比较广。

本次模具方案设计中凸模与固定板的固定方法是依据凸模结构及其形状的不同从而会选择不同的固定方式，其中第1、4、8工位是直通式凸模，我采用插入的方法式固定，它的安装部分我采用H7/h6配合，而凸模靠螺钉拉住固定。想比之冲导正孔凸模属于小凸模，由于考虑到经常需要装拆和更换，故我采用加垫柱，使用两个螺塞顶住压牢其的方法固定。其他工位的凸模采用带台式固定在,凸模的工作部分与凸模固定板我采用配合H7/m6[9]。

[10]

。

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7.1.2凸模长度的确定

凸模长度一般是要根据模具的结构需要来设计其尺寸，并且在设计时我们应当还要留有适当的余量，以用来进行适当的修磨，同时凸模固定板与卸料板之间我们应该还要留有一定的安全距离。

本模具既有冲裁凸模又有弯曲凸模，我们设计凸模长度的基准应以最短的凸模长度为基准来进行设计。根据模具闭合状态可知，如第1工位弯曲凸模为整个模具的最短凸模，那么首先应确定其长度，其他凸模则可以根据实际需要，按实际需要的长度作适当调整[9]。

凸模长度可按下公式进行确定

L?H1?H2?H3?Y (7-1)

式中 L——凸模的长度（mm）；

H1——凸模固定板厚度（mm）； H2——导料板厚度（mm）； H3——卸料板厚度（mm）；

Y——凸模固定板与卸料板之间的安全距离,取Y?15~20(mm)[10]。 凸模长度:

L?33?23?25?15?96mm

其他凸模可以根据此凸模长度，适当合理的增加长度，如果太长则会损坏工件和模具，如果太短则会冲压不到位，最终长度一定要符合相应的标准。因为一般的凸模都会符合强度要求，所以我们一般不用对强度再进行校核。

经综合考虑，各个凸模设计如下：

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图7.1 第一个工位 冲导正孔凸模

图7.2 第二工位冲裁凸模图

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第24页 共41页

图7.3 第四工位冲裁凸模2图

图7.4 第五工位冲裁凸模图

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第25页 共41页

图7.5 第8工位弯曲凸模

7.2 凹模的设计 7.2.1凹模的结构

凹模的结构有多种，大体上分为整体式凹模与镶块式凹模两种。本模具冲裁凹模主要采用整体式，弯曲凹模采用镶块的结构形式。在生产过程中为了便于俢磨，各个工位的弯曲凹模一般都使用镶块的形式。

图7.6凹模

7.2.2 凹模刃口形式

冲裁凹模刃口形式多样，其中一般比较常用的凹模刃口形式分为直刃口和斜刃口两种，此次模具我们采用了直刃口形式。直刃口的基本形式有三种，直刃口特点和应用见表7.1。

表7.1 冲裁凹模直刃口形式、特点和应用[10]

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形式 序号 简图 特点 厚度全部为凹模的有应用 1 效刃口高度，刃壁无斜度适用于冲下的制件或废料逆刃磨后刃口尺寸不合改冲压方向推出的模具结构[10] 变，制造方便[10]。 斜度，有一定高度h，刃磨后刃口尺寸不会改变，但凹模工作部分强度稍差。凹模内容易聚集废 料或制件，增大了凹模壁的张力和磨损[10] 斜度，有一定的高度h，刃磨后刃口尺寸不变，同序号1，此结构更多使用于制件或废料顺冲压方向落下的模具。冲裁件尺寸精度较高，此种刃口由于制造简单，所以应用比较广泛[10]。 直刃口 2 3 但刃口后端漏料部分设计 成带有一点斜度，凹模工作部分强度较好[10]。 同序号2 凹模刃口的高度h，应根据制件的厚度t来确定，其值参考表7.2。

表7.2 凹模刃口有关参数[10] h、?、?值 材料厚度t/mm h/mm ?0.5 ?3 ? 10'~15' ? 2 2 2 3 ?0.5~1.0 ?1.0~2.0 ?2.0~4.0 ?4~7 15'~20' 20'~30' 45'~1 ?6~10 ?7~12 本模具使用表7.1中序号2的刃口形式，设计刃口高度查表7.2，取h=6mm。 7.3 定位形式

本次模具设计采用“导正销精密定位”的形式进行精密定位，导正销的作用则是定位和进行精确定距。在模具工作过程中，为了使冲压一开始就按步距进行送进，所以第一工位进行冲导正销两孔和，尺寸等于步距，一般只安装一个，并安装挡料块。模具在第1、2、3、4、5、6、7、8工位各设置一个导正销进行定位。 7.3.2导正销

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导正销的形式分为许多种，其中独立式导正销与普通凸模一般安装在凸模板上。导

正销则需要同冲导正孔的凸模及侧刃等配合使用，当工作过程中导正销插入冲裁凸模中正冲好的导正孔，导正销从而起到定位的作用，导正销一般安装在第2工位以后。

图7.7 销钉1.2.3

7.4 导料杆

在模具工作过程中，导料板的作用主要是引导带料，使其沿着一定方向送进，导料板在多工位级进模的设计中是最通用的一种导料装置。在安装时，导料板一般安装在凹模板上平面的两侧，并且要求导料板的导向面必须与凹模的中心线平行。负极片连续弯曲模导料板在设计的过程中设计成两条平行板，平行板的外面加了两块导料尺共同导料，其导料尺的底下有承料板。在导料过程中为了能使条料能从两导料板间顺利通过，一般取两导料板的宽度要大于条料宽度的0.2~1mm。

图7.8 导料装置[11]

7.5 卸料装置

卸料装置最常用的基本形式分为固定卸料和弹压卸料两种。固定卸料和弹压卸料由于结构的不同，由此在功能上肯定也有一定的区别，对于固定卸料而言只起到了卸料的作用。而对于弹压卸料装置起到卸料作用的同时，也在冲压开始时还要起到压料的作用，目的是为了能够防止冲压材料在冲压过程中的滑移，并且同时起到了导向保护的作用

[12]

。

本模具主要采用的是弹压卸料装置，其弹压卸料装置主要由卸料螺钉和弹簧等零件

组成。在模具中有冲导正孔和冲切分离等许多小凸模，为了保护好这些小凸模，且增加

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模具寿命，并保证卸料板同凸模固定板的各个孔的相对位置对应，为了整体提高模具的冲压精度，我们选择在卸料板与凸模固定板之间采用了小导柱和小导套进行导向.

图7.9 卸料板

7.6 弹簧的选用

弹簧属于标准件，在设计过程中一般按标准规格直接选用，且在弹簧选用时我们一般不再进行强度校核。但我们所选用的弹簧必须符合如下要求[13]:

（1）弹簧本身要能够承受足够的压力。我们所设计的n个弹簧所承受的压力应该大于卸料力或推件力、压料力。即

P预?P卸 (7-2) n式中 P预——一个弹簧的预紧力（N）；

P； 卸——总的卸料力或推件力、压边力（N） n——弹簧数。

（2）弹簧要要足够压缩量 各个弹簧的最大允许压缩量应大于或等于加工过程中的总压缩量。即

F允许?F总?F预?F工作?h修磨 (7-3)

式中 F允许——弹簧的最大允许压缩量（mm）；

F总——弹簧实际需要的总压缩量（mm）；

F工作——卸料板或推件板、压边圈的工作行程（mm），一般取

F工作?t(料厚)?(1~2)mm；

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； F预——弹簧的预压缩量（mm）

，用于凸模的俢磨或调整，一般取2~6mmh修磨——俢磨量（mm）

[10]

。

本模具所设计的弹簧数量为4根，所需要的弹簧预紧力P，由于预=3043?4=760.75N所需的预紧力较大，所以需要选用中型弹簧，该弹簧窝孔直径Dmin?32mm，轴心直径

dmin?16mm，外径D2?31.5mm，内径D1?16.5mm。 7.7 模架的选择

模具的模架主要由上模座、下模座、导柱、导套、模柄等基本零件所组成，这些基本零件是整个模具的骨架，且是模具的重要组成部分。 对于模具的凸、凹模及凸、凹模固定板，上.下垫板等，都是通过螺钉及销钉等固定方法固定在模架上的。对于模柄，模柄是模具和压力机的连接件，因此模架将在整幅模具中将具有非常重要的作用[14]：

（1）模架能够实现模具上模部分的冲程运动和回程运动。

（2）模架能把压力机提供的压力和能量通过上模座直接或间接传输到固定于凸模固定板的凸模或者凹模。

（3）模架导柱和导套的导向精度高，从而满足设计的要求，保护了磨具使其不易损坏，大量延长了模具寿命，且能够加工出大量的较高精度要求的零件。

（4）有些模具加工时，冲压使用的压力机工作精度并不高，而模架的导柱和导套的导向恰好能够提高模具的冲压精度，从而大大提高了加工质量。

（5）模架极大方便了模具在压力机上的安装与调整，而且模架本身就具有较好的安全性。

（6）模架能使模具的维修和凸、凹刃口的磨合变得更加容易。

对于模架的种类有很多种，其不同种类的模架有着不同的特点。一般来说，模架可以分为滑动导向模架与滚动导向模架这两种类型，其两种模架类型的主要区别应当是导柱和导套之间的摩擦性质不同。

（1）滑动导向模架

滑动导向模架只是由导柱和导套组成，导柱和导套制件没有其他零件，其摩擦性质为滑动摩擦，当模架在工作过程中，我们应当在间隙中添加有一定的润滑油。

（2）滚珠导向模架

因为滚珠导向模架的滚珠一般在导柱和导套之间是没有间隙的，因此最多的是采用过盈配合，滚珠导向模架的导向精度一般比滑动导向模架的导向精度更高。最值得注意的是，其滚动导向模架的摩擦性质一般为滚动摩擦，而滚动摩擦在偏心载荷的作用下其工作不稳定，在压力机不稳定的情况下，如果模架只用滚动导向的话传动进度则会不高，这种情况我们一般可以与滑动模架配合使用。

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第30页 共41页

（3）滚柱导向模架

滚柱导向模架的导向精度更高，而导柱与导套之间又属于线接触，大大提高了其抵抗偏心载荷的能力。但滚柱导向模架加工较难，模具成本较高。

根据凹、凸模的厚度和工作尺寸，和对模具的排样设计，查《多工位级进模设计手册》选择上模座为630?400?55mm(GB/T2855.1-2008)，下模座为630?400?65mm，选择的导向方式为滑动导向方式。 7.8 凸模固定板设计

多工位级进模一般都是在高速下自动冲压生产的，要求模具寿命长并且耐用，因此对固定板的厚度也有一定的要求，且级进模凸模固定板的厚度一般来说要比普通冲压模具的固定板要更厚一些。我们为了提高凸模固定板的刚性和耐磨性，在使凸模更换后的精度仍然达到精度要求，而凸模固定板制造材料经常采用45钢或者工具钢等。在淬火硬度最低取43~48HRC，最高取55~60HRC。低速冲压时，固定板不用淬火处理，选用普通钢制造。

凸模固定板的厚度我们也可以根据凹模板的厚度或根据凸模的长度来确定，一般可以取凹模板的80%，也可以取凸模长度的2/5。特别注意的是，凸模固定板固定凸模的孔中心位置，必须严格地和凹模孔中心的平面位置完全一致。凸模固定板与凹模板的外形一般是相同的。

图7.10 凸模固定板

7.9 垫板的设计

垫板的主要作用是保护上模板和下模板，为避免凸模或凹模工作时对模架的损坏，影响其模具的正常工作，在设计时垫板的形状一般设计成与凸模固定板或凹模板一致。在多工位级进模中，我们为了让模具工作可靠和安全，一般情况下都需要用到垫板。并且垫板的厚度一般比普通模具垫板的厚度要显得更厚一些，淬火硬度高时取

52~56HR[15]C。

本模具所使用的垫板为10mm。而垫板的外形尺寸是根据凸模固定板和凹模板的外形

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第31页 共41页

尺寸来决定。我们在加工时要求垫板上下表面平行。

7.10模座的设计

通常设为上下模座[16]

图7.11 凸模垫板[16]

图7.12 凹模垫板

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图7.13 上模座

图7.14 下模座

7.11 顶处装置的设计

顶出装置的主要功能是对料或对件起顶出作用。本模具的第5、6工位均属于弯曲工序，但由于条料冲裁的过程中会产生毛刺，可能导致制件会发生粘贴在凹模的表面或者制件表面出现划伤的问题，严重影响制件质量，且弯曲后条料在送进过程中可能会发生阻碍，处于这些问题的考虑，由此我们有必要设计顶出装置将压弯件及时顶出凹模。 7.12 限位装置设计

通常情况下，有时我们为了更好地能够控制模具工作状态下的闭合高度，且避免模具合模过头，导致模具的损坏或导致立体成形的尺寸偏差，我们常常在多工位连续模中通常应用到限位装置。

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8 模具闭合高度的计算

选择的模架上模座规格：630?400?55 GB/T2855.1-2008 选择的模架下模座规格：630?400?65GB/T2855.2-2008 选择凸模固定板规格：587?186?33 选择凹模板规格：587?186?27 模具的闭合高度计算

H?HS?HX?Ha?H1?H2?L?h (8-1)

式中 H——模具的闭合高度（mm）；

Hs——上模座厚度，为55mm； Hx——下模座厚度，为65mm； Ha——凹模板厚度，为27mm；

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第34页 共41页

H1——上垫板厚度，为10mm； H2——下垫板厚度，为10mm； L——凸模的长度，为96mm； h——凸模到凹模板的距离，为1mm。 代入数据，所以本模具的总闭合高度为264mm。

9 模具的制造工艺

9.1 凹模工艺

凹模的材料为Q235，其加工工艺工程如下表所示。

表9.1 凹模的工艺过程卡[17]

工艺过程卡 零件名称 工序 工种名称 1 2 3 4 5

凸模固定板 施工简要说明 材料名称 Q235 加工设备 锻压设备 热处理设备 铣床 平面磨床 划线工具、测坯料 热处理 铣 磨削 划线 将毛坯锻成205?165?25mm 退火 铣固定板六个表面，各面厚度均要留0.5mm的单边磨量 磨平厚度到尺寸的上限值，侧面保证相互垂直 画各个形孔、螺纹孔以及异型孔的位置 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第35页 共41页

量工具等 钻孔到尺寸（4??38mm、2??18mm深11mm、6 钳工 2??10mm、6??8mm、2??3mm)，钻攻螺纹孔。在钻床 各个形孔处钻出线切割穿丝孔 7 8 9 10 热处理 线切割 钳工 检验 根据热处理工艺，保证淬火、回火后58~60HRC 热处理设备 按照图纸要求，线切割各个形孔，并留0.005~0.01mm 线切割机床 各个安装孔处倒角1?45度，研磨各个形孔 根据图纸要求进行逐项检查

____ ____ 9.2 凹模垫板工艺

凹模垫板的材料为Q235，其加工工艺工程如下表所示。

表9.2 凹模垫板的工艺过程卡[17]

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第36页 共41页

9.3 卸料板工艺

卸料板的材料为Q235，其加工工艺过程如下表所示。

表9.3 卸料板的工艺过程卡[17]

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第37页 共41页

工艺过程卡 零件名称 工序 1 2 3 4 5 6 7 8 工种名称 准备坯料 热处理 铣 磨削 划线 钳工 热处理 检验 弯曲凸模 材料名称 T10A 加工设备 锻压设备 热处理设备 铣床 平面磨床 划线工具、测量工具等 钻床 热处理设备 施工简要说明 坯料尺寸100?24?34mm 退火 铣固定板六个表面，各面厚度均要留0.5mm的单边磨量 磨平厚度到尺寸的上限值，侧面保证相互垂直，倒圆角 画出螺纹孔位置 钻孔?6mm,，钻攻螺纹孔。 根据热处理工艺，保证淬火、回火后58~60HRC 根据图纸要求进行逐项检查。

9.4模柄工艺

模柄的材料为Q235，其加工工艺工程如下表所示。

表9.4 模柄的工艺过程卡[17] 工艺过程卡 零件名称 工序 1 2 3 4 5 6 7

模柄 施工简要说明 材料名称 Q235 加工设备 车床 车床 车床 车床 车床 工种名称 坯料 装夹 车端面 车外圆 倒角 切断 检验 长为120mm直径为47mm的棒料 用Ф47的棒料装夹至车床上的三爪卡盘，并校正 车平端面 分别车外圆至?42mm、?34mm、?32mm 倒 1x45° 角3个 切断至 80mm长 根据图纸要求进行逐项检查 10 总结

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第38页 共41页

本次毕业设计为负极片连续弯曲模，由于之前对多工位级进模等接触不是很多，之前我们所做的课程设计其均属于单工序模或是复合模，所以此次多工位级进模的设计我们有接触到了很多很多模具的新知识，如模具的排样方法、排样设计、导正销的设计等等。在整个模具设计的过程中我查阅了很多与多工位级进模及模具有关的书籍和资料。根据我所查阅的资料，我对我所设计的题目进行认真分析思考，最终确定我的设计方案。

负极片连续弯曲模的加工的工序较多，如果是使用单工序模或复合模进行生产均不符合大批量、高效率、低成本等的生产要求。负极片多工位连续模其总共需要八个工位才能完成制件的加工。其各个工位的冲压的工艺性质都不尽相同，既有冲裁，也有弯曲和冲孔。

负极片多工位连续模的设计的综合技术含量很高，其模具的结构比较复杂，对模具的加工精度和制造技术要求相对比较高。模具排样的设计是好是坏，其将直接决定着模具的结构，及模具结构的复杂程度和模具的使用寿命，而且模具排样设计是否合理还会影响到生产出的制件是否合格满足需求。此外，模具的定位及定距方式的确定，卸料方式和导向方式，凸凹模尺寸和压力机的选择等也是模具设计的关键所在。

根据排样图我设计出了模具中凸模、凹模的外形形状及各刃口尺寸的计算，根据模具外形的结构特点，我确定了模具各个部位的具体结构，我选定了模具的导料装置、定距装置、定位装置、卸料装置、顶出装置、限位装置以及各部件的连接选择，我选用国家规定的标准模架，选用标准型号的压力机，从而完善了整套模具的设计的过程。

通过此次本次毕业设计，我有如下几个方面的感触：

第一，要完成负极片连续弯曲模的加工，需要用到的不同性质的工序，既需要冲裁，冲孔，也要进行弯曲。零件尺寸要求比较严格的是弯曲成形的开口部分，其余尺寸精度要求不高。制件中对标有尺寸精度的工件尺寸按照零件图的精度进行设计，对与其他未标尺寸，根据一般的精度进行设计，可以根据未标注尺寸的制造公差标注进行确定。第二冲，压模具在新时达里正大步朝着高加工速度、高尺寸精度、长使用时间及多工位、多功能方向快速发展。正在逐步满足现代生产发展的要求高效率、高自动化、高精度、操作安全的需要。与此想对应的材料技术，热处理技术，及各种模具的加工设备同时也得到了较快的发展。高精度模具设计要求一定要有成熟的计算机技术，这些就促使模具CAD/CAM技术的发展；第三，目前产品的更新换代的周期时间越来越短，生产过程为了满足试制或者小批量加工的需要，各种简易的冲压模具以及其相应的模具制造技术于现在也得到了快速的发展。

谢 辞

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第39页 共41页

时间如流水，大学四年稍纵即逝。四年的大学生活有快乐也有艰辛，四年的大学生活有付出也有收获。在此非常感谢学校老师四年来对我孜孜不倦的教诲，和对我成长的关心和爱护。我相信，在桂林电子科技大学的四年将会是我人生中至关重要的四年。在这里，我收获了知识，收获了思想，收获了友情。短暂四年的师生情谊，短暂四年的同窗友情，都让我深深铭记在心。四年里，我们一同走过了尧山的风风雨雨；四年里，我们互爱互助，给我的人生留下了值得珍藏的最美好的记忆。在这大学四年中，母校的培养，使我慢慢地学会了如何去独立地思考，学会了如何独立地去解决问题。更培养了我的自学能力和自我管理能力。

在本次毕业设计的整个过程里，我要感谢我的导师杨老师。在进行毕业设计的过程中，老师总是细心地指导我，为我指导迷津，给我提供了很大的帮助。他严谨的工作作风、渊博的知识和务实的工作态度，使我受益匪浅。在此，谨向老师的辛勤培养和教育，致以最衷心的感谢！

参考文献

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第40页 共41页

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附 件

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第41页 共41页

总装配图

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工程图

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