*大學本科畢業(yè)（設計）論文2）條料排樣圖方案比較繪制過程：首先根據已繪制的零件圖，零件展開圖的形狀、特點采用單排。 按估計的工位數(shù)，以排樣基準線為準劃一排零件的展開形狀圖， 初步預計每兩個零件的間距為82.64mm。 按零件圖的形狀，考慮對彎曲、成形部分分解加工工序。 綜合考慮產品各內孔外形和各分解加工成新的內容，共分多少工 位，以及各工位加工內容。初始的條料排樣圖如圖4-2所示圖4-2 條料排樣圖初步設計第1工位：沖導正孔第2工位：沖孔第3工位：沖孔第4工位：沖孔第5工位：沖孔第6工位：沖中間材料及周邊廢料第7工位：沖中間材料及周邊廢料第8工位：沖中間材料及周邊廢料第9工位：空位第10工位：向下彎曲成型第11工位：向上彎曲成型第12工位：載體切斷，落料該條料排樣圖基本可以完成工藝要求，但是在最后的向上彎曲的工位無法設置導正釘與杠桿機構，故對該條料排樣圖做了修改，中間部位的廢料在前序工位中切除，這樣就可以在后續(xù)的彎曲部位中有比較大的空間來設置杠桿機構。修改后的條料排樣圖如圖4-3所示 圖4-3 修改后的條料排樣圖第1工位：沖導正孔第2工位：沖孔第3工位：沖孔第4工位：沖孔第5工位：沖孔第6工位：沖中間材料及周邊廢料第7工位：沖中間材料及周邊廢料第8工位：沖中間材料及周邊廢料第9工位：空位第10工位：向下彎曲成型第11工位：向上彎曲成型第12工位：載體切斷，落料該方案就較好的解決了在最后的向上彎曲部位，杠桿機構與板料之間的可能產生的干涉問題。在最后的工位只是進行載體的切斷進行落料。同時在一定程度上也對整體的沖裁力的平衡問題進行了改善。4.2 步距和步距精度級進模的步距是確定條料在模具中每送進一次，所需要向前移動的固定距離。步距的精度直接影響沖件的精度。4.2.1 步距基本尺寸的確定對于單排的排樣步距，基本尺寸為：S=B+M圖4-4 步距基本尺寸簡明示意圖根據該式得到S=82.64mm。4.2.2 步距精度步距的精度直接影響沖件的精度。由于步距的誤差，不僅影響分段切除余料，導致外形尺寸的誤差，還影響沖件內、外形的相對位置。也就是說，步距精度愈高，沖件精度也愈高，但步距精度過高，模具制造也就愈困難。所以步距精度的確定必須根據沖件的具體情況而定。影響步距精度的因素很多，但歸納起來主要有：沖件的精度等級、形狀復雜程度、沖件材質和厚度；模具的工位數(shù)；沖制時條料的送進方式和定距形式等。根據多年來的實踐，總結歸納出多工位級進模步距精度的經驗公式為：多工位級進模步距對稱偏差值；沖件沿條料送進方向最大輪廓基本尺寸（指展開后）精度提高三級后的實際公差值；n模具設計的工位數(shù)；k修正系數(shù)表4-1沖裁間隙z(雙面)/mmK值沖裁間隙z(雙面)/mmK值0.01-0.030.85>0.12-0.151.03>0.03-0.050.90>0.15-0.181.06>0.05-0.080.95>0.18-0.221.10>0.08-0.121.00說明：1）修整系數(shù)k主要考慮料厚和材質因素，并將其反應到沖裁間隙上去。 2）多工位級進模因工位的步距累積誤差，所以標注模具每步尺寸時，應由第一工位至其他工位直接標注其長度，無論這長度多大，其步距公差均為。在本設計中如圖所示的工件，展開后驗送料方向的最大輪廓尺寸是82.64毫米，在圖排樣圖中共分12個工位。尺寸82.64的IT7級公差值為0.035毫米。模具的雙面沖裁間隙為0.048毫米。=0.035毫米 n=12 Z=0.048，查表得k=0.90 則這副多工位級進模的步距公差為毫米。圖4-5 多工位級進模步距尺寸公差4.3 定距方式與導正釘級進模的釘距方式有定位釘定距，側刃定距，導正釘定距和自動送料機構定距等四種。這四種定距方式各有優(yōu)缺點，各有不同的使用場合。它們可以單獨使用，也可以互相配合使用。相互配合使用定距效果更好。定位釘定距多適用于后料加工手工送料的普通級進模，側刃定距適用于手工送料，也可采用自動或半自動送料。自動送料機構一般都是設置在模具外的獨立機構，配合沖床沖程運動，時條料作定時、定量地送進。導正釘定距是級進模極為普通采用的定距形式。特別是形狀十分復雜的沖件，所用的級進模一般采用這種方式定距。本設計所用原料是卷料用自動送料機構送料。對于各種定距方式的適用場合綜合考慮，本設計采用自動送料機構送料作粗定距，采用導正釘作精定距，以實現(xiàn)連續(xù)自動作業(yè)。在使用導正釘定距的方式下，導正釘孔應大于或等于4倍料厚（d4t）。多工位級進模沖制件多屬于薄料，當t0.5毫米時，導正釘孔應不小于2毫米，本設計中料厚為0.8mm。導正釘使用5毫米的導正釘。因此，符合設計要求。4.4 模具的結構設計4.4.1 凸模、凹模結構設計凸模和凹模直接擔負著沖壓工作。由于加工性質的不同，凸模與凹模的形狀、結構也不同。多工位級進模一般都含有兩種或兩種以上的沖壓工藝，凸模和凹模數(shù)量之多是可想而知的。要使之能夠適應高速連續(xù)沖壓，必須滿足各種特定的技術條件，而決不能用設計一般凸模、凹模的方法進行設計。凸凹模的設計要遵循以下原則：1）凸凹模要有足夠的強度和剛度。設計凸凹模應選擇強度較好的材料，選擇合理的熱處理工藝和規(guī)范；在條件許可時可減少凸模長度，增加凹模厚度，在結構上增加他們的強度和剛度。2）凸凹模必須安裝牢固，便于維修和更換。3）多工位自動級進模的凸凹模要有統(tǒng)一的標準，這樣既便于加工，又不會出現(xiàn)位置上的誤差。4）余料排除方便及時。為了避免損壞模具，應采取及時的措施來清除余料，一般在凸模上設置余料頂針，凹模上設置高壓氣孔等措施。4.4.1.1 凸模結構設計在凸模安裝結構中，在1，2，3，4工位上，考慮到凸模需要便于更換及力求結構的簡單的原則，采用了直接插入式的固定安裝結構如圖4-6，是靠凸模與固定板的摩擦力固定，一般采用或。這兩種安裝結構只適合沖制薄料和卸料力很小的情況。本設計中的材料為不銹鋼0.3mm，屬于薄料在沖壓過程中卸料力也很小。綜上分析，使用該凸模安裝結構可滿足實際要求。圖4-6 圓形凸模安裝結構示意圖在5、6、7、8工位中，凸模形狀比較大，又是直通式異形凸模，本設計使用了在多工位級進模中常用的一種異形凸模安裝結構。如圖4-7。直通式非圓形凸模又稱等截面凸模，生產中常用成型磨、坐標磨或線切割加工而成。在自動化多工位級進模中應用十分廣泛。凸模與凸模固定板的配合一般選用H7/m6,H6/h6或H6/m5,H6/h5配合。圖4-7 直通式異形凸模安裝結構示意圖4.4.1.2 凹模的結構設計多工位級進模的凹模設計是比較復雜的。要考慮各工位工作形孔的形狀、精度、又要考慮各形孔的相對位置，確定各形孔的基準和相互間的坐標關系；又要考慮加工方便和使用壽命等因素，所以多工位級進模凹模機構的種類較多。凹模的分類：整體凹模、鑲套式凹模、拼合形孔凹模、分段拼合凹模分析各凹模的使用場合及優(yōu)缺點：1） 整體凹模：對于多工位級進模，不論其凹模的形孔多少，復雜程度如何，凹模設計為一個整體的稱為整體凹模。對于多工位級進模，整體凹模缺點較多。2） 鑲套式凹模：在多工位級進模中，對于某些銷的工作形孔為了加工方便，容易更換和刃模，是一種在整體凹?；蚱渌问桨寄５木植啃慰孜恢描傄粋€套裝凹模（圓套、方套或異形套）。3） 拼合形孔凹模：該結構可滿足凹模形孔加工精度高這一要求，對某些不易于加工的凹模形孔，常采用拼合形孔這種結構。4） 分段拼合凹模：在多工位級進模中，為了解決各工位形孔間的間距精度，經常采用分段拼合凹模的設計方法，就是將模具的凹模分成若干段，每段中的形孔數(shù)不一，然后將這幾段凹模的結合面研合鑲入凹模外套（或圍框）內，構成一個整體凹模。綜合分析下來，采用了分段拼合凹模，該結構最大的特點是克服了整體凹模的缺點。它是把每段凹模的工作形孔加工完了，再以內孔為基準加工外形尺寸。一般以磨削余最終研磨加工來控制孔到坐標基準的距離，凹模形孔距離能控制在0.01毫米之內。在本設計中，分段鑲拼式凹模形式如圖所示，如圖4-8圖4-8 凹模鑲塊拼圖4.4.2 卸料裝置結構的設計卸料裝置是起卸料作用，在多工位級進模工作前，彈壓卸料裝置把條料壓住，防止條料在沖壓過程產生位移和塑性變形；卸料裝置必須對各凸模起導向和保護作用。對于不同的沖壓工序卸料裝置有不同的作用：在沖裁工序中，他起卸料與壓料作用，在彎曲工序中，它不僅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中還要起到壓邊圈的作用。4.4.2.1 卸料裝置設計的注意事項形孔拼塊可以分為若干段，充分利用成型磨削來保證拼塊最后的精度與光潔度。卸料裝置設計的注意事項：在級進模中，彈壓卸料板都要設計成反凸臺形。沖壓時，突出部分正好進入兩導料板之間。凸臺與導板之間應有適當?shù)拈g隙。1）卸料板各工作形孔應當與凹模形孔同心。這種要求要從模具設計及工藝上加以保證。另外，卸料板的各形孔與對應凸模的配合間隙只有凸模與凹模沖裁間隙的1/31/4，這樣才能起到對凸模的導向和保護作用。而且間隙越小，導向效果越好，模具的壽命也越高，然而制造的難度就越大。2）卸料板各工作形孔應有良好的粗糙度，應適應高速沖壓導向和保護作用。卸料板各工作形孔的粗糙度應控制在Ra0.1-Ra0.4m。卸料板的粗糙度與沖壓速度有關，速度越高，光潔度要求也越高。同時還需要注意潤滑。3）多工位級進模的卸料板應具有耐磨性能。高速沖壓的多工位級進模卸料板的工作部分往往是采用拼鑲結構，采用高速剛或合金工具鋼制造，淬火硬度HRC5658。對于沖壓速度不高的卸料板可選用中碳鋼以上或碳素工具剛材料制作，淬火硬度HRC4045。4）卸料板對凸模要有一定的導向高度，越是細小凸模其導向高度也越高，可利用導向套對細小凸模進行導向和保護。其導向套的高度可以高于卸料板。對于大的凸模，卸料板只起卸料和導向作用，為此可以降低接觸高度，以減小摩擦。5）為了保持卸料力平衡，卸料螺釘孔應當布置在全部工作形孔的外圍，使得卸料螺釘受力均勻。6）卸料螺釘?shù)墓ぷ鏖L度“L”在一副模具內應嚴格一致，否則安裝以后卸料板不能平穩(wěn)，形成不平衡卸料，容易損傷凸模。在本次多工位級進模設計中我用了如圖所示的結構，其特點是便于控制L長度，可以通過磨削端面保證L一致性。另外每次凸模刃模，卸料螺釘長也可同時磨去同樣高度。7）導正釘露出卸料板底面有效工作直壁的高度。導正釘有效工作直壁露出卸料板底面不能過長，一般為（0.50.8）t，否則當沖程回升時，條料會將導正釘“抱”住，影響連續(xù)作業(yè)。尤其是當采用帶臺式導料板，過長容易造成條料變形，影響沖壓精度。8）卸料裝置的輔助導向機構。輔助導向機構俗稱小導柱和小導套。它們多數(shù)是在卸料板與固定板之間增設的導向機構。小導柱和小導套之間的配合間隙應當更小，一般為凸模與卸料板配合間隙的1/2。9）卸料螺釘沉孔深度要有足夠的活動量。否則，當凸模經過多次刃磨后，卸料螺釘帽頭在沖頭到達最低位置時會高出上模座的上平面，從而損壞模具或者設備。4.4.2.2 卸料裝置的分類及選用卸料裝置可以分為固定卸料和彈壓卸料兩種。在多工位級進模中，多數(shù)采用彈壓卸料裝置，但有時采用固定卸料裝置。固定式卸料的卸料板一般是通過導料板緊固在凹模上。固定卸料屬于硬性卸料，卸料力大，穩(wěn)固而可靠。但在多工位級進模中，只有料厚大于1.5毫米的沖件才采用。彈壓是卸料的形式也是多樣的，有將彈壓卸料板通過卸料螺釘、彈簧（或橡皮）安裝在模具上，或是在卸料板與固定板之間安裝小導柱、導套（在多工位級進模具還采用滾珠小導柱、導套）進行導向。也有的在卸料板上裝上導套連同模架導柱一起進行兩級導向（即在對上模與卸料板一同進行導向）。多工位級進模中采用彈壓卸料裝置，很重要的一個環(huán)節(jié)是卸料要平穩(wěn)，有足夠大的卸料力，以保持順利卸料。在多工位級進模中，卸料板極少采用整體機構。而采用拼鑲結構才能保證形孔精度、孔距精度、配合間隙、形孔光潔度、熱處理等要求。它的拼鑲原則基本上與凹模相同。拼鑲式拼塊用螺釘、銷釘緊固在卸料板基體上，拼合好的卸料板又通過基體用卸料螺釘、彈簧及輔助的小導柱、小導套裝配在模具的上模上。為此卸料板基體需有足夠的強度。在多工位級進模中，卸料板多采用拼鑲結構。采用拼鑲結構才能保證形孔精度、孔距精度、配合間隙、形孔光潔度、熱處理等要求。拼鑲原則基本上與凹模相同。拼鑲式拼塊用螺釘、銷釘緊固在卸料板基體上，拼合好的卸料板又通過基體用卸料螺釘、彈簧及輔助的小導柱、小導套裝配在模具的上模上。為此卸料板基體需有足夠的強度。在此設計中采用拼鑲式彈壓卸料板。如圖4-9圖4-9 卸料板裝配圖該卸料裝置是綜合拼合凹模的彈壓卸料板。他由一個剛性很強的卸料板基體和4段拼塊組合而成。兩端塊用螺釘、銷釘緊固在基體上，中間三塊只要磨成型后裝入并用螺釘緊固即可。這里主要實在基體上加工一個通槽，各拼塊對此通槽按基準孔配合加工，所以基準性好。4.4.3 導料系統(tǒng)設計由于多工位級進模除純沖裁件沖壓屬于平面加工以外，對于帶有彎曲、成型、拉深的沖制件均屬于立體加工。因此對于條料在分段切除余料加工過程中，條料不能受任何障礙。條料的送進，必須浮離下模平面，并給予嚴格控制，導料系統(tǒng)決不能影響側沖與倒沖機構的工作。4.4.3.1 導料板導料板是對條料進行導向的裝置之一，沿條料送進方向，安裝在凹模形孔的兩側，并與模具中心線平行。一般導料板分平直式和帶臺式兩種。平直式多用于低速，手工送料的級進模；帶臺式多用于高速、自動送料的級進模。在本次設計中已提到，屬于自動送料的級進模，故采用帶臺式導料板。同時導料板需進行淬火處理，硬度為HRC55-58。4.4.3.2 條料浮頂器在多工位級進模中，導料板設計成帶臺結構是為了使條料在浮動送料中，浮頂器對條料的彈頂作用，仍能控制條料自始至終保持在導料板內運動。條料浮頂器與帶臺式導料板配合使用構成多工位級進模導料系統(tǒng)。在導正釘?shù)膶恢迷O置套式浮頂器，目的是對導正釘進行保護作用。當導正釘進入浮離凹模的條料時，因條料送進有誤差，在導正釘導正時，導正釘已進入套式浮頂器，對導正釘起到保護作用。如圖4-10所示圖4-10 導料板與浮頂器結構示意圖4.4.4 倒沖機構倒沖是多工位級進模中獨有的沖壓機構。倒沖是指模具工作部分（一般指凸?；虬寄５龋┑倪\動件由下向上完成沖壓加工稱為倒沖。實現(xiàn)導沖的機構稱為倒沖機構。倒沖多由杠桿機構實現(xiàn)，也采用兩段斜楔、斜滑塊機構改變運動方向實現(xiàn)倒沖。4.4.4.1 倒沖結構的設計要求1）杠桿的強度必須足夠，尤其對于支撐部位的強度更為重要。杠桿一般做成梭狀較好，不僅增加了杠桿的強度，受力合理，而且縮小了杠桿擺動空間。2）要有有效的復位機構。沖壓一結束，就立即復位。3）倒沖凸模必須有良好的導向機構。對于沖裁加工的凸模，導向裝置更為重要。對于圓形凸?？梢澡側雽蛱?。對于方形和長方形凸模、工作部分應有必要的長度，其余部分可做成圓形配合面，并開出適當?shù)亩ㄏ蜴I槽。對于復雜異形凸模一般可做成導向配合面進行導向。4）倒沖機構應便于維修、更換和安裝。4.4.4.2 倒沖結構的適用場合1） 為了保持沖件毛刺方向的一致而需要進行倒沖2） 為保持條料浮動送進，使浮動提升量不要過高，對于個別過高的向上彎曲、翻邊、拉深工序的凸模（均安裝在下模上）因考慮采用倒沖。3） 為了保證沖制質量，便于模具結構設計，甚至為克服模具中局部薄弱環(huán)節(jié)等，可以按具體情況采取倒沖。4） 在特殊的情況下，多工位級進模中的頂出裝置采用倒沖形式。在本設計中工位10采用倒沖機構出于對第一點和第二點的考慮，即保證沖制質量和毛刺方向的一致性，便于模具結構。在本設計中采用了如圖4-11所示的杠桿式倒沖機構。圖4-11 倒沖機構示意圖圖中，梭形杠桿安裝在下模座內的空槽內，由剛性支架支撐。主動桿安裝在上模，從動桿裝入下模墊板內。為增加導向長度設置了導向套。沖切凸模的導向面是圓柱面，其上端是長方形彎曲凸模。凸模與杠桿用軸固定，持轉動配合。導向保護套鑲入凹模中對彎曲凸模進行導向。倒沖結構的復位是靠左側彈簧的彈力來實現(xiàn)的。4.4.5自動監(jiān)測與安全保護裝置多工位級進模在高速沖床上工作，它不但有自動送料裝置，而且還必須在整個沖壓生產過程中有防止失誤的安全檢測裝置。因為模具在工作過程中，只要有一次失誤，如誤進給、凸模折斷、疊片、廢料堵塞等，均能使模具損壞，甚至造成設備和人身事故。檢測裝置可以設置在模具內，也可以設置在模具外。當模具在出現(xiàn)非正常的情況時，設置的各種檢測裝置（傳感器）能迅速的把信號反饋給壓力機的制動機構，立即使壓力機停止運動，起到安全保護作用。傳感器的傳感方式有接觸式和非接觸式兩種。本設計中采用的是接觸式的導正孔檢測結構。當浮動檢測銷1由于送料失誤，不能進入條料的導正孔時，便有條料推動檢測銷1向上移動，同時推動接觸銷2使微動開關閉合，因為微動開關是與壓力機的電磁離合器是同步的，所以使電磁離合器脫開，壓力機滑塊停止運動。本設計中所采用的裝置既可以是導正孔導正，也可以是制件本身導正。 1-浮動檢測銷 2-接觸銷 3-微動開關圖4-12 安全監(jiān)測裝置示意圖第六章 凸凹模刃口尺寸確定6.1 凸、凹模間隙值的確定凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。設計中所用材料為不銹鋼，根據經驗來取，一般凸、凹模間隙取（0.050.07）t。所以，得Zmin=0.050.8=0.04mm，Zmax=0.070.8=0.056mm。6.2 凸、凹模刃口尺寸的確定確定凸、凹模刃口尺寸的原則：1） 考慮落掉和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模，因此沖孔模應先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。2） 考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響；刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應取接近或等于沖件的最大極限尺寸。3）考慮沖件精度與模具精度間的關系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。在本設計中，由于凸模除了標準的圓形凸模以外，均為直通式的異形凸模。尺寸非常的細小而且特別的多。故為了設計的簡便起見，凸凹模的刃口尺寸計算部分忽略。設計中的刃口尺寸按照：凸模尺寸就是板料的各孔的尺寸來確定，凹模的刃口尺寸按照對應凸模的尺寸每邊加上一個單邊間隙（0.04-0.056mm）來確定。直通式異形凸模的加工工藝將在第七章中用現(xiàn)切割程序來說明。第八章 模具結構分析8.1相機膠卷壓簧多工位級進模本次設計任務為相機膠卷壓簧的多工位級進模設計。這個零件由于形狀復雜，要求大批量生產而采用多工位級進模進行沖制。零件上具有上下相反兩個方向的彎曲，并且各型孔的孔距要求比較高。零件是由0.8毫米厚的不銹鋼板料剪裁成的條料進行沖制。根據產品的要求，考慮到沖壓條件，并結合制造能力，確定了排樣方案，見圖4-3。圖8-1是模具裝配圖略圖。 圖8-1模具裝配略圖 從模具裝配圖中可以看出模具有以下幾個特點：1） 以自動送料機構為粗定距，增設了導正釘孔的沖制。為了防止條在彎曲過程中發(fā)生變形和左右傾斜，影響沖制精度。所以在每一個帶有彎曲工藝的工位都設有倒正釘導正。2） 由于條在第5工位切除余料以后，導料板就起不到導向作用，為此到第5工位以后便終斷，在此之后由導正釘進行條料導正定位，對條料進行導正。3） 凹模是分段拼合結構，共分四段，每段直接用螺釘、銷釘緊固在下模座上。各自可以單獨拆卸維修、更換，增加了模具使用的總壽命。第一段凹模包括了1、2、3、4四個沖裁工位。第二段凹模包括了5、6兩個沖裁工位。第三段是第7、8兩個工位。第四段凹模是第9，10工位，分別對工件進行第一次向下壓彎和第二次向上倒向彎曲，以及最后一個工位對工件的載體切斷進行落料。4） 在第10工位，采用了倒沖機構。保證了彎曲的精確度，及避免了需提升過高才能正常自動送料的因素。同時保證了毛刺方向的一致性。5） 由于條料較寬，在模具內共運載12個工位。為了減少條料在凹模的摩擦，采用了浮動送料。由于零件彎曲部分不影響條料送進，所以提升高度也就不大。條料自始至終以浮動送進。全部浮頂起的提升高度為2毫米。本模具條料浮頂器采用了在導正釘處使用套式浮頂器的形式進行，能夠很好的完成定位及條料正常送進的目的。- 15 -