1、1连接片级进模设计绪论冲压是使板料经分离或成形而得到制件的加工方式。冲压利用冲压模具对板料进行加工。常温下进行的板料冲压加工称为冷冲压。一 冲压的特点和应用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，从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方式。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，而且还可以加工非金属材料和复合材料。冲模是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备。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。但由于冲模制造一般是单件小批量生产，精度高，技术
2、要求高，是技术密集型产品，制造成本高。因而，冷冲压生产只有在生产批量大的情况下才能获得较高的经济效益。综上所述，冷冲压与其它加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门都越来越多地采用冷冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高的生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，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
3、的更新换代是难以实现的。二、冷冲压模具模具在工业生产中的地位模具是大批量生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定，而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的轧制钢板或钢带为坏2料，且在生产中不需要加热，具有生产效率高、质量好、质量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其它加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展的技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率的质量。对于普
4、通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产数百件甚至上千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节省能源、节省原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷冲压所用原材料多是表面质量好的板料或带料，冲件的尺寸公关由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。冷冲压产品壁薄、质量轻、刚性好，可以加工成形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁、覆盖件等。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。三、冷冲压模具的历史发展与现状模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而
5、发展起来的。19 世纪，随着军火工业、钟表工业、无线电工业的发展，模具开始得到广泛使用。第二次世界大战后，随着世界经济的飞速发展，它又成了大量生产家用电、车、电子仪器、照相机、钟表等零件的最佳方式。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术，苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20 世纪 50 年代中期以前，模具设计多凭经验，参考已有图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从 1955 年到 1965 年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺驻原理进行深入探讨，使得
6、冲压技术得到迅猛发展。在此期间归纳出的模具设计原则，使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化方向推进。进入20 世纪 70 年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能自动模具。其代表是五十多个工位的级进模和十几个工位的多工位传递模。在此期间日本以“模具加工精度进入微米级”而站到世界工业的最先列。从 20 世纪 70 年代中期至今，计算机逐渐进入模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛坯展开、条料排样、确定模座尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出 NC 程序（用于数控加工中心和线切割编程）等工作，使得模
7、具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统，以满3足复杂零件的模具的要求；在 CAD 和 CAM 的基础上建立生产集成系统（CIMS） ；开展塑性成形模拟技术（包括物理模拟和数学模拟）的研究，以提高工艺分析和模具 CAD 的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，发展专家系统和智能 CAD 等。我国模具工业是 19 世纪末 20 世纪初随着军火和钟表业引进的压力机发展起来 的。从那时到 20 世纪 50 年代初，模具多采用作坊式生产，凭工人经验，用简单的加工手段进行制造。在以后的
8、几十年中，随着国民经济的大规模的发展，模具业进步很快。当时我国大量引进苏联的图纸、设备和先进经验，其水平不低于当时工业发达的国家。此后直到 20 世纪 70 年代末，由于错过了世界经济发展的在浪潮，我国的模具业没有跟上世界的步伐。20 世纪 80 年代末，伴随家电、轻工、汽车生产线模具的大量进口和模具国产化的呼声日益高涨，我国先后引进了一批现代化的模具加工机床。在此基础上，参照已有的进口模具，我国成功地复制了一批替代品，如汽车覆盖件模具等。模具的国产化虽然使我国模具制造水平逐渐赶上了国际先进水平，但计算机应用方面仍然存在很大差距。我国模具 CAD/CAM 技术从 20 世纪 80 年代起步，长
9、期处于低水平重复开发阶段，所用软件多为进口的图形软件、数据库软件、NC 软件等，自主开发的软件缺乏通用性，商品化价值不高，对许多引进的 CAD/CAM 系统缺乏二次开发，经济效益不显著。针对上述情况，国家有关部门制定了相关政策和措施。在国家产业政策和与之配套的一系列经济政策的支持和引导下， “九五”期间我国模具工业发展迅速，模具行业产业结构有了较大改善，模具商业化水平提高了近 10 个百分点，中高档模具占模具总量的比例有了明显提高，模具进出口比例也逐步趋向合理。我国模具工业起步晚、基础差、不总量来看，大型、精密、复杂、长寿命模具产需矛盾仍然十分突出。为了进一步振兴模具工业，国家有关部门进一步部
10、署：全面分析我国模具工业的现状和差距提出发展思路以及政策措施。相信在下政府的大力支持下，通过本行业和相关行业企业以及广大模具工作者的共同努力，我国模具工业水平必将大大提高，为国家经济建设作出更大的贡献。4第一章 确定零件基本冲压工序1.1 问题设计冲制图 A1 所示的零件的级进模。材料为 10 号钢板，厚度为 0.8 毫米,月产量为 20 万件。1.2 确定零件基本冲压工序1.2.1 制件分析 图 A1 所示零件为带孔弯曲件，其冲压工序主要包括(1) 毛坯落料。(2) 冲孔。5(3) 两侧弯曲。1.2.2 毛坯展开按照弯曲毛坯的原则进行计算，根据表 3.42 ，图 A1 所示零件展开毛坯1外形
11、如图 A2 所示。61.2.3 分析零件冲压工艺性图 A1 所示零件尺寸均为未注公差的一般尺寸，按惯例取为 IT14 级，符合一般级进冲压模具的经济精度要求，根据表 2.2.2 模具精度取为 IT9。1图示零件材质为 10 号钢板，能够进行一般的冲压加工，市场上也容易得到这种材料，价格适中。外形落料的工艺性：零件属中小尺寸零件，料厚 0.8 毫米，材料为 10 号优质碳素结构钢具有良好的冲压性能，外形复杂程度一般，根据表 2.9.5 冲孔凸1凹模允许的最小壁厚可得孔边距远大于愈凹模壁厚，尺寸精度要求一般。因此，可用冲载落料工艺。冲孔的工艺性：孔径为 3.05 毫米，根据表 2.7.3 可以算得
12、 0.35mm 远大于1最小孔距，孔尺寸要求精度一般，可采用冲孔。弯曲工艺性：图示零件包括四个弯曲部位。各弯曲角处的弯曲圆角半径均为1 毫米，根据表 3.2.2 可知 1 毫米大于最小弯曲半径。则各弯曲角均可一次弯曲成。综合以上几个方面的情况可以为图 A-1 所示零件主要冲压工序的工艺性良好。1.2.4 拟订冲压工艺方案图 A-1 所示零件的基本冲压工序为落料、冲孔和弯曲，可拟订出如下方案。方案一：用级进模冲制。方案二：用简单模分四次加工，即落料冲孔二次弯曲。采用方案二，生产率底，工件尺寸的积累误差大，操作不方便。由于该零件属于大批量的生产，现选用方案二。根据给定的产量要求，按每月 24 天，
13、每天 8 个小时，实行单班生产计算，则为每分钟 18 件。因此，采用普通板料裁成条料后手工送料即可满足生产要求。根据一般市场供应情况，原材料选 1000mm1500mm0.8mm 冷轧薄钢板。1.2.5 毛坯排样对图 A2 所示毛坯，典型毛坯排样方案有三种，如图 A3 所示。7采用第一种方案：条料宽度小，模具宽度也小，但是模具长度会较长，而且采用这种凡案，不便于实现复杂弯曲工序。采用第二方案：模具宽度增加，但长度会缩短，便于弯曲，而且送料步距小，有利于提高生产率，但弯曲工序中工序件不便定位。采用第三方案：模具宽度增加，长度缩短，送料步距减小，但是不便于弯曲。这三种方案的材料利用率相当，但是第一
14、种方案的板料轧向符合零件图要求而且模具宽度小，工件便于弯曲。所以从工件质量和模具设计难易程度考虑，选定第一排样方案。查表 312 知，搭边值为：2中央搭边值 1.5 毫米，侧搭边值为 1.8 毫米，所以，步距初定为 28.7 毫米，条料宽度初定为 17.6 毫米，由此不难算得材料的利用 =53.4%106.17845.30)4(0)62.7( 2BSA1.2.6 工序排样（1）工序排样类型：根据零件的冲压要求，由于含有弯曲工序，所以本零件的冲压不适于选落料型工序排样。由于中间存在弯曲工艺最后落料可能导致弯曲尺寸发生变化，所以选切边型工序排样。（2）冲切刃口的设计：8A 外形落料加工的刃口设计（
15、图 A4） ；B 弯曲模具刃口设计（图 A5） 。（3）载体设计：为了保证弯曲过程中工序件的准确位置，并且考虑在载体上冲导正孔，选择双载体。参考图 715 取载体宽度为 5 毫米。2图 A-4 外 形 冲 切 刃 口 设 计9（4）条料定位方式X 向：由于产品零件精度要求一般，所以条料送进方向的送进步距控制用侧刃。为了确保侧刃定位精度，选 型侧刃。Z 向：由于工序零件在加工的过程中有弯曲工序，而且弯曲刃口在条料中部，所以应采用双侧顶料销将条料顶送至送进线高度，以利送进。Y 向：本零件涉及的弯曲工序多，采用的顶料机构工作必须可靠协调，所以直接采用槽式顶料销兼宽度方向的导料。（5）导正方式：为了保
16、证零件上孔的精度，采用间接导正。导正孔布置在两侧的载体上。参考表 75 导正孔直径取 3.0 毫米。2（6）工序排样图：根据以上几个方面的设计，经综合分析比较，可确定图A1 所示零件的冲压工序排样图如图 A6，即零件的冲制用九工位级进模。工位一：冲工件孔及导正孔，侧刃切边。工位二：冲槽。工位三：弯曲。工位四：弯曲。工位五：弯曲。工位六：弯曲。工位七：空位。工位八：切边。工位九：切边。（7）条料尺寸及步距精度；考虑到载体尺寸取条料宽度 24； 10步距 29.2 ；2步距精度的确定：工位数 n=9。由轮廓尺寸精度查得 。084.根据冲裁间隙查表 742得 k=1.06。 计算步距精度 ，取 。2
17、1.02.（8）产品零件材料成本：由于钢板尺寸规格 10001500 ，考虑到零3件对轧向的要求，可将板料按图 A7 所示方式裁成条料进行冲压。这样每块板可裁成 40 条长度为 1500的条料，每条可冲 51 个零件。每块钢板可冲的零件个数为 2040 个。由于每张钢板约折合 12.56，每吨钢材约 3000 元，每个零件折合 0.0138 元。第二章 冲压力计算2.1 冲裁力的计算按图 A6 所示工序排样，本零件冲压由多个部分构成。冲裁力由七部分组成，即 P 、P 、P 、P 、P 、P 、P 。1234567P 冲中央孔的力。 1P 冲导正孔力。2P 冲导正孔力。P = P 。323P 冲缺力。4
