接触片的冲压工艺及模具设计

接触片的冲压工艺及模具设计摘要：阐述了冲压连续模的结构设计及工作过程。

通过对工件的工艺性分析，先进行冲孔工序，通过冲裁力、卸料力、推件力等的计算，确定了采用级进模冲压的方案。

设计出了主要零件的结构和整体结构，绘制了模具的装配图及部分零件图。

本模具的性能可靠，操作简单方便，提高了冲压产品的质量和生产的效率，降低了劳动强度和生产成本。

关键词：冲压工艺；模具；级进模Stamping Process and Die Design of Contact PieceAbstract：The designer has expounded stamping die for the structural design and working process. Through analysis of the process of the parts, the designer has put the process of punching for the first step. The designer determined to use progressive die through the calculation of the blanking force,stripping force and ejecting force and so on. The designer designed the structure of the major parts and the entity model, painted assembly drawing and part of the detail drawings. The die has characters of reliable performance,it’s easy and simple to promote the quality and efficiency of the stamping product, it will reduce labor intensity and the cost of product.Key words：stamping process;die; progressive die目录摘要 (1)关键词 (1)1 前言 (1)2 零件工艺性分析 (3)2.1材料分析 (3)2.2确定工艺方案 (4)3 主要工艺参数计算 (4)3.1计算毛坯尺寸 (4)3.2画排样图 (5)3.3材料利用率计算 (5)3.4计算冲裁力 (6)3.5确定压力中心 (7)3.6冲压设备的选择 (7)4 主要工作部分尺寸计算 (8)4.1冲孔部分刃口尺寸计算 (8)4.2切断部分刃口尺寸计算 (9)4.3弯曲模工作部分的尺寸计算 (11)4.3.1凸、凹模的圆角半径 (11)4.3.2凸、凹模间隙 (11)4.3.3模具宽度尺寸 (11)5 模具总体设计 (12)5.1模具类型的选择 (12)5.2确定送料方式 (12)5.3定位方式的选择 (12)5.4卸料、出件方式的选择 (12)6 卸料零件的计算 (12)6.1卸料弹簧的选择 (12)7 模具各主要零件的设计 (13)7.1导料板的设计 (13)7.2切断凸模的设计 (14)7.3冲孔凸模的设计 (14)7.3.1 冲孔凸模的尺寸及形状 (14)7.3.2 凸模的固定形式 (15)7.3.3 凸模长度的确定 (15)7.3.4 凸模强度的校核 (17)7.4 压弯凸模的设计 (18)7.5 凹模的设计 (18)7.5.1 凹模刃口形式 (18)7.5.2 凹模的外形尺寸 (18)7.6 模具闭合高度的校核 (20)7.7 卸料螺钉的设计 (21)7.8 弹压卸料板的设计 (21)7.9 模架的选取 (22)7.10 导柱、导套的选择 (22)7.11 导料销的选择 (22)7.12 螺钉及销钉的选择 (22)8 绘制模具装配图 (24)9 结论 (24)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)1 前言模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。

作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。

近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。

据统计，我国现有模具生产厂点已超过1700家，从业人员达60多万人。

冷冲压是先进的金属加工方法之一，它主要加工板料，故又称为板料冲压。

冷冲压是在室温下，借助于设备提供的压力，利用模具，使板料金属发生塑性变形，因此，它是金属塑性加工（压力加工）的一种方法。

有些非金属材料，也可以采用某些冲压工艺制造零件。

与切削加工相比，冷冲压靠模具和设备完成加工过程，所以具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、产品一致性好、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。

一台普通冲压设备每分钟可生产零件几十件，而高速冲床的生产率可达每分钟数百件甚至上千件。

因此，大批量生产的机械、电子、轻工等产品，都大量使用冷冲压零件。

由于冷冲压不需要加热，也不像切削加工那样，将大量金属切成碎屑而消耗大量能量，所以它是一种节能的加工方法；冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生产的廉价的钢板和钢带，在冲压加工中材料表面质量不受破坏，故冲压件的表面质量好，这是任何其他加工方法所不能竞争的。

冲压模具作为制造产品（或半成品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。

模具设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。

因此，冲。

冷冲压工艺大致分为两大类：分离工序和成形工序。

分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离；分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。

成形工序的目的是使冲压毛坯在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品要求的形状；成形工序又可分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀孔、扩孔、缩孔和旋压等。

冷冲压模具是冲压生产的主要工艺装备。

冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等，与模具结构及设计是否合理关系极大。

因此，了解模具结构，研究提高模具的各项技术指标，对于模具设计和冲压技术的发展是十分重要的。

冲模的结构形式很多，可以根据以下特征进行分类：1）按冲模的工序性质，分为落料模、冲孔模、切边模、弯曲模、拉深模、1成形模和翻边模等。

2）按冲模工序的组合方式，分为单工序模、复合模和连续模等。

3）根据模具的结构形式，按上、下模的导向方式，分为无导向模和导柱模、导板模等；按卸料装置，分为带固定卸料板冲模和弹性卸料板冲模；按挡料形式，分为固定挡料钉冲模、活动挡料销冲模、导正销冲模和侧刃定距冲模等。

4）按采用凸、凹模的材料，分为硬质合金模、钢质硬质合金模、钢皮冲模、橡皮冲模和聚氨酯冲模等。

此外，还可按模具轮廓尺寸的大小，分为大型冲模和中小型冲模；按行业特点，分为普通冲模和汽车、拖拉机覆盖件冲模等。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂的零件需要数套模具才能加工成形，而且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。

所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压的优势才能充分体现出来，从而获得较好的经济效益。

2零件工艺性分析2.1 材料分析本次设计的工件为一接触片，其零件图如下：图1 接触片Fig.1 Contact piece23该工件为一接触片，其材料为10钢，厚度为1.5mm 。

生产批量为大批量，10钢为优质的碳素结构钢，在生产中应用广泛，具有良好的可冲压性能，主要用于较复杂的弯曲件和拉伸件的加工。

工件的结构形状简单，只需经过冲孔、弯曲、切断三个工序就可以完成，但是通过所给的零件图可以看出，工件的弯曲处有尖锐的转角，对于生产中工人的使用有潜在的危险，并且最重要的是，尖锐的转角容易划伤模具表面，降低模具的使用寿命。

所以，为了提高模具的使用寿命，我建议将所有90°的尖锐角改为R1的工艺圆角，工件图上的尺寸均未标注尺寸偏差，属于未标注公差尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。

经查公差表，各尺寸的公差为：21.5052.0-，00.4315.5-，00.5220-，00.3610- ，30.005+φ，43.0012+φ，00.3610R -，0.305R -。

冲裁件的精度要求，应在经济精度的范围内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔件比落料件高一级。

冲裁外形与内孔尺寸工差有一定的要求。

落料外形公差为0.18mm ，内孔公差为0.06mm ，该工件并无外形和内孔公差，另外，冲裁件的断面的表面粗糙度和容许的毛刺高度都没有具体要求。

因此该要求普通冲裁可以满足。

2.2 确定工艺方案该工件进行冲压加工的基本工序为冲孔，压弯，切断。

其中冲孔和切断属于简单的分离工序，压弯为90°V 型件的非对称弯曲。

工件上的φ12，φ5孔的边与弯曲中心的距离为 5.5mm,8.0mm,均大于1.0t(1.5mm)，弯曲时不会引起孔的变形，因此φ12，φ5的孔均可以在压弯前冲出，并且冲出的孔可以做后续工序的定位孔。

由于制件生产批量大，尺寸又较小，而单工序冲压生产效率低，精度不高，而且操作不安全。

为了完成该制件的加工，可能的工艺方案有以下两种：方案一：冲孔—落料、弯曲连续式复合冲压。

方案二：全部的工序组合采用带料级进模具冲压。

分析冲压工艺方案如下：方案一：模具采用连续式复合冲压，使得整体结构较为复杂，并设计它的模具有一定的难度，而且在操作上也有一定困难。

方案二：该方案由于采用了级进模结构，使得模具的结构简单了很多，并且使用寿命增长，压弯时容易控制工件的回弹；由于φ12孔和φ5孔先冲孔，则冲出的孔可以作为后面工序的定位孔使用，定位较容易；工序集中，可用一副模具完成全部工序。

4综上所叙，考虑到该工件的批量为大批量生产，为保证各项技术要求，选用方案二。

为了加工出该工件，其工序如下：冲φ12，φ5的孔—切断—压弯。

3 主要工艺参数计算3.1 计算毛坯尺寸由零件图可知，要算出毛坯尺寸就必须知道弯曲部分的弧长。

弯曲部分弧长线长L 的计算公式[2]为）Kt (R 180L +︒=πα（1） 式中：K 为中性层位置因数。

由表3.2[2]查得K=0.27 α为弯曲角度，（ ）。

代入数值得：L=2.21mm则弯曲件毛坯展开长度L 0为L 0=13+19+2.21=34.21mm3.2 画排样图合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。

考虑到该工件的外形特征和材料的利用情况，为了能加工出最好的产品。

本次设计采用有废料直排的排样方式，如图2所示。

查表2.8[2]得搭边尺寸为 a 1=1.5mm;a=2mm图2 排样图Fig.2 Stock layout3.3 材料利用率计算材料的利用率计算公式[2]为100%bhn ⨯=A η （2） 式中： A 为冲裁件面积n 为一个进距内冲裁件数目b 为条料宽度，mmh 为进距，mm5所以，级进模的进料步距为：34.21+1.5 =35.71mm条料宽度按相应公式[2]计算：B=（D+2a ）0-∆ （3） 查表2.9[2]知∆=0.5，则有B=20+（2⨯2）=2405.0-mm则由排样图可以计算一个进距材料的利用率：A 工件=12×π×210+12×π×52+9×20+10.21×10 =478.352mm则bhn A =η=×100% =71.3524785.3451⨯⨯ =55.81% 3.4 计算冲裁力由于该冲模采用的是弹性卸料装置和下出件方式，故总的冲压力[2]为： F 总 = F 冲+F 弯+F 切+F 卸+F 推 （4）计算冲裁力： F 冲1=KLt τ （5）=1.3×12π×1.5×300MPa=22.042×103(N)F 冲2=1.3×5π×1.5×300MPa=9.185×103(N)F 冲=（22.042+9.185）×103=31.227×103(N)切断板材所用力： （6） F 切=KLt τ=1.3×(10π+5π+9×2+10.21×2+10)×1.5×300 =55.879×103(N)计算推件力F 推：F 推=K F 推= 0.055×(55.897+31.227)×103 （7）=4.79×103(N)计算卸料力F 卸：F 卸=K 卸 F （8）6 =0.04×(55.897+31.227) ×103=3.01×103(N)弯曲工件所用的力为：F 弯=2C B b k r t t σ+ （9） =5.114205.1203.16.02+⨯⨯⨯⨯ =5.897×103(N)所以总的冲压力为：F 总=F 冲+F 切+F 推+F 卸+F 弯=(31.227+55.879+4.79+3.01+5.897)×103=96.483×103(N)3.5 确定压力中心要使冲压模具正常地工作，必须使压力中心与模柄的中心线重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。