1、 本科学生毕业设计 弹簧片冲压模具设计 院 系 名称 ： 机电工程学院 专业班级 ： 材控 11-1 学生姓名 ： 刘与红 指导教师 ： 翁江翔 职 称 ： 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二一五年六 月 The Graduation Design for Bachelors Degree Stamping Die Design for Spring Plate Candidate: Liu Yuhong Specialty: Material Forming and Control Engineering Class： 11-1 Supervisor： Associate Prof. W
2、eng Jiangxiang Heilongjiang Institute of Technology 2015 6 Harbin黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 通过对弹簧片零件的工艺分析，确定用高效可靠的级进模生产， 用 夹持送料机构解决了条料的送进问题，双侧刃确定步距和导向，排样采用单排样，解决了制件弯曲回弹，并对送料机构进行了力学分析，推导出了拉簧和扭簧的设计公式，对拉簧做了可靠性分析，保证了送料的可靠性。 关键词 ：多工位级进模；弹簧片；自动送料机构；拉簧；侧刃；扭簧； 可靠性 黑龙江工程学院本科生毕业设计 II ABSTRACT Through to presses the
3、 reed components the craft analysis, determined uses the highly effective reliable level to enter the mold production, the solution strip material which the use pull feed organization succeeds delivers the question, a double side edge control step of distance, arranged the type way to use the single
4、 line type , the success solution work piece curving snapping back, and has carried on mechanics analysis to the feed mechanism, and inferred the extension spring and the torsional spring design formula, Has made the fail-safe analysis to the extension spring, has guaranteed the feeding reliability.
5、 Keywords: The Multi-locations Level Enters The Mold; Feed Control Crganization; Presses The Reed; Side Edge; Extension Spring; Torsional Spring ; Reliability. 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I Abstract . II 第 1章 绪论 . 1 1.1 课题的来源及背景 . 1 1.2 冲压模具的发展现状 . 1 1.3 冲压模具的发展趋势 . 3 第 2章 弹簧片级进模设计 . 4 2.1 弹簧片零件工艺分析 . 4
6、 2.2 工艺计算 . 5 2.3 排样及排样图设计 . 5 2.3.1 计算材料利用率 . 6 2.3.2 条料宽度的确定 . 8 2.3.3 导料板间距离 . 9 2.4 计算冲裁力 . 9 2.4.1 计算卸料力及推件力 .11 2.5 计算弯曲力 .11 2.5.1 校正弯曲力 . 12 2.5.2 弯曲回弹量的确定 . 13 2.5.3 计算顶件力和压料力 . 14 2.6 总冲压力和选择压力机 . 14 2.6.1 冲压设备类型的选 择 . 14 2.6.2 确定设备的规格 . 14 2.7 计算模具压力中心 . 15 2.8 冲裁模具间隙及凹模、凸模工作部分尺寸计算 . 16 2
7、.9 凸模和凹模的结构设计 . 18 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2.9.1 凹模设计 . 18 2.9.2 凹模的刃口形式 . 19 2.9.3 模架选择及相关零件的选择 . 19 2.9.4 凸模设计 . 20 2.9.5 校核凸模强度 . 23 2.9.6 校核压应力 . 25 2.9.7 计算凸模垫板承压 . 26 2.9.8 定距侧刃 . 27 2.9.9 导柱、导套 . 27 2.9.10 卸料螺钉 . 27 2.9.11 导正销的设计 . 27 2.9.12 选择模柄 . 28 2.10 弹簧和橡胶零件的设计 . 28 2.11 模具的工作原理 . 31 2.12 本章小结 .
8、 32 第 3章 自动送料机构 . 33 3.1 自动送料机构的分类 . 33 3.2 自动送料机构的选择 . 33 3.3 本章小结 . 34 第 4章 绘制模具总装配图 . 35 第 5章 工程影响分析 . 36 结论 . 37 参考文献 . 38 致谢 . 39 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 1.1 课题的来源及背景 自改革开放以来，我国经济高速发展，市场需求越来越大。 随着市场需求的增大，产品的需求也越来越大，质量要求也越来越高，落后的生产设备已经无法满足当前社会对产品的要求，所以开发和设计高效率和高质量的设备已经是势在必行了。而弹簧片的生产在国内效率相当低下，
9、针对市场对弹簧片的需求，设计大批量生产弹簧片的模具是必须的，也是企业在巨大的市场竞争中生存所必须的 。 1.2 冲压 模具的 发展 现状 在我国工业水平相对落后的情况下，模具行业的发展也相对落后。跟国际上工业水平较为发达的国家有着不小的差距。在二次工业革命以后，欧洲各国工业高速发展，特别是德国 在二战以后 ， 他们着力发展工业。 其 工业水平上代表着国际的先进水平，在机械制造 行 业他们更是领先着世界各国。而我国，因为之前的闭关锁国工业基本是停滞不前 ，而新中国成立以后，大力发展工业，但是由于各方面的原因，发展的速度较为缓慢，期间又经历了文化大革命。改革开放以后，由于国家的政策支持，国外企业的
10、不断涌入，市场需求的不断增大， 中国的工业才迎来了大发展。模具行业也随之迎来了发展的黄金时期。 在国际上，日、美、法、德 等工业发达国家，他们的模具行业也高速发展，他们具备各种先进模具的开发能力。 据相关数据显示，他们模具的产值已经超过了机床的产值 ，模具技术的高速发展带来了工业产品的高速生产发展。模具行业在欧美等国被称作“点铁成金”的“磁力工业”。 他们各国模具行业已经形成标准化、专业化和商业化，所以他们的模具发展深受赞誉，成为行业的标杆，被其他各国借鉴。 在国内，虽然行业起步相对于 欧美各国较晚，但发展的速度十分惊人。特别是在近年来，中国市场的需求越来越大，而且得益于我国的廉价劳动力，不管
11、是在机械行业的大型产品模具，还是在我们的生活产品相关模具，又或是电子产品设备的冲压模具都得到了充分的发展。但同时，由于外资企业、外国产品的不断涌入，产品的质量要求也越来越高，给模具行业带来了一大挑战。 综上所述，现阶段模具行业的发展概况，我们国内与国际有很大的差距，但是我黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 们有较大的发展空间和发展机遇。我们迎来黄金的发展时期，因为我们拥有国内的广阔市场。 次的毕业设计是 弹簧片 模具设计，属于多工位级进模。 它属于冲压模具的一种，它是在单工序基础上发展而来的多工位集成模具。这种模具可以连续完成冲裁、拉深、弯曲等多个工序，工序集成很高、很多。这种模具一般采用自动送
12、料装置，在检测安全装置的检测中用高速压力机实现高速无人冲压生产。选用合理的结构和高强度的材料作为模具的工作部分，加上先进的加工方法，能够保证模具的寿命，所以一般大批量生产、提高加工效率、降低生产成本，一般多工位级进模一般是最佳选择，所以多工位级进模也被称为现代高精度、高效率、长寿命的三高模具。随着现代模具的发展，多工位级进模越来越受到人们的重视。虽然国内 这几年多工位级进模有了长足的发展，而且国内一些企业的模具在国际上也 具备一定的水平，但是总体来说还是和发达国家有点差距，所以一些高档模具仍需进口。为此在“十一五”我国把复杂、高精密、大型多工位级进模作为我国重点发展项目，在“十二五”对此提出更
13、高的要求，为我国的多工位级进模的发展打下了坚实的基础。 就冲压而言，多工位级进模和其他冲模相比其主要特点是： (1)所使用的材料主要是黑色或有色金属，材料的现状多为具有一定宽度的长条料、带料或卷料； (2)所用的压力机台面较大，功率、刚性要足够，精度好，而且滑块要能长期承受 较大的侧向力； (3)送料方式以间歇、按“步距”直线连续送进； (4)冲压的全过程在未完成成品件前的毛坯件始终不离开条料和载体； (2)适合大批量中小型定型产品的生产，冲压精度高，可达 IT10 级； (6)生产率高； (7)在一副模具的不同工位上，可以完成多种性质的冲压工序； (8)模具综合技术高，可以实现自动化； (9
14、)模具制造周期较长、成本高； (10)工作零件采用超硬材料制造，模具寿命长； (11)模具的刃磨和维护比其他模具麻烦。 多工位级进模的结构一般都比较复杂，其复杂程度随制件的复杂而变化。制件简单，级进模也简单，制 件复杂，级进模也复杂，造价当然也越高。因此，在设计级进模时，必须持慎重的态度，周密而仔细地考虑每一个环节，将级进模设计好。简单地说，级进模设计步骤就是设计者从接到设计任务后到完成出模具图样，这中间所进行的工作先后次序。由于设计所采用的具体方法不同，有用先进的 CAD 进行设计的，有用人工智能通过绘图板设计的，即用较少的时间，要设计出质量最好的经济而实用的多工位级进模具 。 黑龙江工程学
15、院本科生毕业设计 3 1.3 冲压 模具的 发展趋势 冲压模具 是金属塑性加工的主要方式工具之一。它利用装在压力机上的模具对原材料施加外力，使金属产生 塑性变形或者分离而得到一定尺寸和形状的工件。 冲压模具在各行业的使用都相当广泛，诸如航空、航天、电子产品、国防工业、生活产品。因为使用冲压模具加工有许多优点： （ 2） 生产效率高、操作简单、安全、易于实现机械自动化，适用于大批量生产。 （ 2）冲压零件表面质量较高，尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉。 （ 3）加工范围大，可以加工小而薄的零件，也可以加工大面积的覆盖件。 （ 4）提高材料利用率且能获得高强度，高精度的产品。 （ 5）可以加工复杂
16、的零件。 现在模具行业已经基本形成 基本 标准 ，但是还需要大量的创新才能满足市场 的需求，现在冲压模具行业的发展趋势： （ 1）大型化、精密化 虽然冲压模具在汽车覆盖件行业已经得到普遍应用，但未来还会向着大型化发展。高精密化发展是必然趋势，因为现在每个行业对产品的质量的要来都越来越高。提高产品的质量可以使模具更加精密来实现。 （ 2） 自动化 在如今市场竞争日趋严重的情况下，对效率的提高越来越重要，而要提高效率，通过实现模具的自动化来进一步提高。而且在劳动力越来越昂贵的情况下，只能实现自动化，才能降低人工劳动的投入。 （ 3）模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化服
17、务 各种 计算机辅助设计软件的出现，为设计中遇到的问题提供了解决的办法，这是模具行业的趋势，今后更加智能化的软件将是必然趋势。 （ 4）模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展 （ 5）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 （ 6）模具标准件的应用日渐广泛 （ 7）模具工业新工艺、新理念和新模式的发展 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章 弹簧片 级进 模设计 2.1 弹 簧片零件工艺分析 该零件的原材料为锡青铜，且料厚为 0.5mm，是典型的冲压制件。如图 2.1，它是典型的冲孔，弯曲，冲裁等工序制件。 其 特点是工件尺寸小，材料薄。如图 2.1 所示 ， 未标注公差尺寸，
18、按 IT14 级精度处理。从零件的尺寸精度可知，弹簧片 零件尺寸精度要求不高。 弹簧片零件的基本 工序 为冲孔、 落料、 弯曲 复合 。 若采用 复合模，凸模 制造和 修模困难， 且零件取出困难 ，但 可以设 计自动出件机构，虽然这样减小了模具的长度，但 自动出件机构，增加 了制造成本 。 方案二，采用 侧刃切边和 冲孔、 切废料、 弯曲、空工位 、 侧刃切边、 冲断 。 成型之后孔型尺寸变化对弹 簧 片 零件使 用性能没有影响，这样凸模刃磨都很容易，出件也容易，不需 另设机构。 由于弹 簧 片 为小尺寸零件，若采用单工序模生产、工序多、生产效率 较 低、定位精度 较低。若采用级进模 生产，在保证零件精度要求的同时 且 具有效率高、 成本低 、操作方便等优点。因此采用冲孔，弯曲、落料的多工位连续模来生产弹 簧片零件。 弹簧片 的形状、尺寸如下图所示，冲压生产，材料 锡青铜 ， 大批量生产， 材料厚度 0.5mm。 图 2.1 弹簧片 零件图
