级进模模具设计标准
目录
第一章工件的分析 (1)
1.1 工件的用途 (1)
1.2冲裁的工序 (2)
1.3弯曲部位 (2)
1.4冲压件的精度 (4)
1.5冲压件尺寸标注 (5)
1.6经济分析 (6)
1.7材料的分析 (6)
第二章冲压模具选型 (8)
2.1模具的介绍 (8)
2.2连续模 (9)
第三章工件图的确定排样图 (13)
第四章主要计算与加工工艺设计 (16)
4.1冲裁间隙 (16)
4.2冲裁模刃口尺寸计算 (16)
4.3 冲压力的计算 (21)
4.4弯曲力的计算 (22)
4.5压凸力的计算 (25)
第五章主要零件的确定 (26)
5.1工件零件和定位零件，紧固零件 (26)
5.2 上模座 (36)
5.3 下模座 (36)
5.4 矩形模板 (37)
5.5 压入式模柄 (37)
5.6浮动模柄 (38)
5.7 锥面压圈 (39)
5.8 凸球面垫块 (39)
5.9 导正销 (39)
5.10侧刃 (40)
5.11浮顶削 (40)
5.12挡料削 (40)
5.13导料板 (40)
5.14 卸料板 (41)
5.15 导套 (41)
5.16保持圈 (41)
5.17 冲模导向装置 (41)
5.18 开式压力机基本参数 (42)
5.19 凸模固定板 (43)
5.20 圆柱螺旋压缩弹簧 (43)
5.21 定位削 (44)
5.22 内六角螺钉 (45)
第六章机械加工工艺工程 (47)
第七章数控编程 (50)
第八章装配原理图 (51)
8.1主视图 (51)
8.2 俯视图 (52)
8.3 侧视图 (53)
级进模模具设计
第一章工件的分析
.1工件的用途
此工件是微型电动机、电器元件里的一
个关键零件，在电器行业中作为一种连接件
使用相当普遍，主要用在电动竞技玩具、CPU
风扇电机、录音机机芯等机电传动和微机控
制中，承受的扭力和转矩大，是磨损最快的
部位，成形质量的优劣直接影响电器元件的
质量，其引脚部位与电机转轴接触是否良好
将严重影响整台设备的正常运行。
该工件由圆弧与直线对称组成，尺寸精
度要求较高。如果尺寸满足不了产品设计要
求，将对产品整个传动机构造成严重影响可
能使传动机构接触不良，不能正常工作。其
次本身的形状较为复杂，多种不同性质的冲
压工艺为一身，因此形成具有一定难度。其
厚度很薄，体积小，全长只有15mm。将外形
视为冲孔，则其他需要冲的孔有4个，其中
两个 1.2mm 的球形盲孔因材质薄可在冲U
形槽时直接用球头凸模局部胀形将板料拉伸
成凸起或凹进形状，起伏成形（又名压肋、压凸包、球包成形）。
2.冲裁工序
要求冲裁件形状尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，并在许可情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状以减少废料。由上图可知，总长1.6mm和总长4mm 的矩形孔两端用圆弧连接，有利于模具加工。若工件的转角处R小于0.5t或以尖角过渡时，不仅会使凹模热处理时发生淬裂，而且冲压时，在凸凹模尖角处也容易磨损，影响冲裁件的加工精度。该产品样图各直线或曲线连接处已尽量避免锐角和尖角，采用很多45°倒角，若采用镶拼模可不用圆角相连以免除其后附加工序，满足图纸要求并节省材料。为利于模具制造，提高模具寿命，在冲裁件未标注倒角的四周，线段夹角a>=90°时落料模最小圆角半径取0.18t，冲孔模最小圆角半径取0.20t；a<=90°时落料模最小圆角半径取0.35t，冲孔模最小圆角半径取0.50t。
另外，冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小，否则，容易折断或压弯，冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能，凸模强度和模具结构。如果采用带保护套的凸模，稳定性高，凸模不易折断，最小冲孔尺寸可以减小。由表1及参考资料《冲压工艺与模具设计》表2-18、2-19知d=1≥0.9×0.11，b=0.7≥0.6×0.11，因此孔能用无保护套的凸模冲出。
冲孔件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不能过小，以避免工件变形、模壁过薄或因材料易被拉入凹模而影响模具寿命。由《冲压工艺与模具设计》表2-20最小圆孔间距为3.1t=3.1×0.11＜(2－1.2)/2,方孔为4.6t=4.6×0.11＜0.5,所以孔的结构是合理的。
3.弯曲部位
1）弯曲的圆角半径
材料产生塑性变形才能形成所须的形状，为了实现弯曲件的形状，弯曲圆角半径最大值是没有限制的。例如，可以将0.3mm 厚的铁板卷成φ300mm 的圆桶，只需计算或实验出其回弹量，就可制出所需的形状。
板料弯曲的最小半径是有限制的，如果弯曲半径过小，弯曲时外层材料拉伸变形量过大，而使拉应力达到或超过抗拉强度
b δ , 则板料外层将出现断裂，至使工件报废。因此，板料弯曲存在一个最小圆角半径允许值，板料弯曲圆角半径不应小于此值。最小
弯曲半径值可按下表2选用。
当弯曲件有特殊要求，其圆角半径必须小于最小弯曲圆角半径时，可设法提高材料的塑性，例如将材料退火或再加热状态下弯曲。在冲压工艺安排和模具设计上也可采取一些方法，如厚板弯曲时要求半径小，可采用预先开槽或压槽的方法，使弯曲部位的板料变薄，能防止弯曲部位开裂，如《冲模设计应用实例》图3-4所示。
2）板料的纤维方向与弯曲线夹角
表1列出了弯曲线与纤维线之间的角度关系。用于冷冲压的材料大都属于轧制板材，轧制的板材在弯曲时各方向的性能是有差别的，纤维纹的方向就是轧制的方向。对于卷料或长的板料，纤维线与长边方向平行。作为弯曲用的板料，材料沿纤维方向塑性姣好，所以弯曲线最好与纤维线垂直。这样，弯曲时不易开裂，如图3-5所示。
如果在同一零件上具有不同方向的弯曲，在考虑弯曲件排样经济性的同时，应尽可能使弯曲件与纤维方向夹角α不小于30o，如图3-6所示。
3）最小弯曲高度
在进行直角弯曲时，如果弯曲的直立部分过小，将产生不规则变形，或称为稳定性不好，如图3-7b 所示。为了避免这种情况，应当如图3-7a 所示，使直立部分的高度H>2.5t。当H<2.5t时，则应在弯曲部位加工出槽，使之便于弯曲，或者加大此处的弯边高度H，在弯曲后再截去加高的部分。
4）工艺孔、槽及缺口
在一些弯曲工件的工艺设计中，为了防止材料在弯曲出受力不均匀而产生裂纹、角部畸变等缺陷，应预先在工件上设置弯曲工艺所要求的孔、槽或缺口，即所谓工艺孔、工艺槽或工艺缺口。如图3-8a所示，压弯后难以形成理想的直角，甚至将产生裂纹或使支架在H处变宽，若如图所示在该处弯曲前加工出M?N的缺口，则能得到较好的弯曲成形。图3-8b所示为在弯曲处K预冲工艺孔可以防止偏移，得到正确的形状和尺寸。
对于需经过多次弯曲才能成形的工件，如图3-8c所示，可以在图中D位置增加定位工艺孔，作为压弯工序的定位基准，这样虽然经过多次弯曲工序，仍能保证其对称性和尺寸要求。
为防止毛坯的偏移，在设计模具时应该考虑增加压料板、定位销等定位元件。3.5mm
引脚处可以以Φ1.2的球形凹包为定位工艺孔来保证左、右引脚形状与尺寸的对称性要求。因为直立部分宽度为（2.4-1.7）/2=0.35mm＞2.5×0.11不需开工艺槽，且45°的倒角也有利于底侧边作75°/2弯曲时的稳定性。
5）孔与弯曲处的最小距离
工件在弯曲线附近有预先冲处的孔，在弯曲后由于弯曲时材料的流动，会使原有的孔变形。为了避免这种情况，必须使这些孔分布在变形区外的部位。如图3-9所示，设孔的边缘至弯曲半径R中心的距离为L，则应满足下列关系：
当t<2mm时，L≥t。
当t>2mm时，L≥t。
该工件t=0.11mm＜＜2mm，盲孔到弯曲半径中心的距离为0.8－1.2/2=0.2＞0.11，弯曲后不会使原有的盲孔变形，满足工艺要求
工件不能满足上述要求时，可采用《冲模设计应用实例》图3-10所示的方法，以保证孔的正确性。
6）冲裁毛刺与弯曲方向
弯曲件的毛坯往往是经冲裁落料而成的。其冲裁的断面以面是光滑的，另一面是有刺的。弯曲件应尽量使有毛刺的一面作为弯曲件的内侧，如图3-11a所示，当弯曲方向必须将毛刺面置于外侧时，应尽量加大弯曲半径，如图3-11b所示。
参考《冲模设计手册》图4-22，由《冲模设计应用实例》表3-2中性层位置因数K 与R/t比值的关系
105°处折弯处垂直于纤维方向R=1t=0.11，K=0.31。对V形件，由表3-4V形弯曲回弹值，根据力学性能以30CrMnSiA近似计算。弯曲角度为105°时，回弹角度为1°30′
75°处折边处平行于纤维方向R=3t=0.33，K=0.42对两个管脚的U形件，参照《冲模设计手册》图4-13钝角U形弯曲模的尺寸差，R=0.2与折边的圆角过渡可以有效的防止拉裂和截面畸变。为防翘曲可以采用带侧板的弯曲模，阻止材料沿弯曲线侧向流动。
4.冲压件的精度
冲压加工与任何机械加工一样，也有其自身的加工精度范围。在实际生产中，由于影响加工精度的因素太多，因此对冲压件的精度要求不宜太高。若精度要求过高势必给工艺设计，模具设计和制造都带来困难，有时则需增加整形，整修等冲压工序，甚至机加工等工序才能达到工件的要求。
对冲压件进行设计要根据其功用和要求标注尺寸公差、形位公差等质量指标；在对冲压件进行工艺过程设计时，必须考虑这些质量指标。
冲压件的精度主要从其尺寸精度，冲截断面粗糙度，毛刺高度三个方面的指标来衡量，在不影响冲压件使用要求的前提下，应采用经济级尺寸精度，以便简化模具结构，方便模具制造与维修，从而降低生产成本。
锡青铜带的厚度偏差由《冲模设计手册》表D-19,厚度＞0.09~0.12时普通级偏差为±0.010,基本尺寸为2的宽边,公差为0.02mm=20um,查《机械设计手册·软件版R2.0》精度高于IT8,为精密级要求
锡青铜线的抗拉极限强度据GB/T 1239.6-1992直径(mm)=＞0.1～2.5时抗拉强度σb=550 MPa.作为宽度很小,精度很高的异形件,级进冲裁可达到IT5~8级精度，可以满足上述要求
圆球凹进部位尺寸0.45
05
.0
在材料厚度0.11＜1，零件尺寸介于10~50之间时偏差
在IT10级以上。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，如果工件精度高于上述要求，则需要在冲裁后整修或采用精密冲裁
锡青铜带的长度15.2±0.1,基本尺寸大于10至18mm,IT10级精度.折弯部位处9.7±0.1为IT10级, 其它尺寸精度均未作要求，可采用普通经济冲裁。对于冲压件中未注公差的尺寸，可有两种方法确定其公差等级：按国标（GB）IT12～IT14规范公差等级选取；或按行业规范（JB）A、B、C、D四个精度等级选取。
5.冲压件尺寸标注
冲压件的尺寸标注应符合冲压工艺的要求。一般情况下，在标注冲压件时应遵循以下原则：
（１）冲压件的各尺寸数值，若在结构使用上没有特殊要求时，应选用整数或偶数，以有利于冲压工艺计算及模具设计。
（２）冲压件在使用上如果没有配合尺寸要求，其尺寸尽量不要标注公差，一般可按自由公差处理。
（３）对弯曲或拉深成形的工件，应允许其壁部有变薄现象。
（４）冲压件的尺寸基准应尽可能与冲压加工的定位基准重合，这可避免尺寸的加工误差。
（５）冲压件上孔的位置尺寸基准应尽可能选择在冲压过程中自始至终不参加变形的面或线上。
（６）拉深件的径向，只允许标注外形尺寸或内形尺寸，不允许两者同时标注。
本冲裁件的尺寸基准与制造模具时的定位基准重合,1.9mm的凹孔中心距不会随模具磨损增大,避免产生基准不重合的误差,比较合理
6.经济分析
所谓经济性，就是以最小的耗费取得最大的经济效果。也就是生产中的“最小最大”原则。在冲压生产中，保证产品质量，完成产品数量，品种计划，劳动安全，环境保护的前提下，产品成本越低，说明企业经济效果越大。
由以上技术分析，仅需要在精度高于1T10的冲裁部位2±0.02与0.5±0.02处局部加以整修或采用精密冲裁工艺，对板料施加测向压力，使变形达三向压力状态。（1）采用V型齿圈压板（2）采用极小的冲裁间隙（3）具有反向顶力的顶板（4）落料凹模或冲孔凸模做成R0.01-0.03的圆角，获得纯剪切分离的冲裁断面。从经济角度考虑，采用（2）光洁冲裁的方法；其他部位的尺寸精度要求可以通过普通冲裁达到生产工艺要求. 采取一冲三的结构,多个工件同时成形。
本产品的材料是QSn6.5-0.1 。
我国的材料基本上采用前苏联的标号。
7.材料的分析
锡青铜有较好的机械性能；耐磨、耐低温、耐蚀、可焊，工业上变形锡青铜多可用作弹性元件以及耐磨抗磁零件。磷能有效的进行脱氧增加合金的流动性。锡青铜是工业上广泛使用的弹性材料。
而国标中：
厚度0.05~0.15mm时，宽
度容许20~300mm
电刷作为永磁直流微电
机的关键零件，起导电和换向
作用。其所选材料要求不但要
有较好的导电性、弹性和抗疲
劳性，而且要有较好的冲压成
形性能。为此，本文选用材料
QSn6.5~1，厚度为0.1mm的带
料,剪床下料选取材料=锡青铜QSn6.5-0.1
弹性模量\E\Gpa=113 切变模量\G\Gpa=41
泊松比\λ=0.32～0.35 抗剪强度\γ\MPa=480
抗拉强度\?b\MPa=650 屈服强度\?s\MPa=546
特性及应用=锡青铜、磷青铜，有高的强度、弹性、耐磨性和抗磁性，在热态和冷态下压力加工性良好，对电火花有较高的抗燃性，可焊接和钎焊，切削性好，在大气和淡水中耐蚀。用于制作弹簧和导电性好的弹簧接触片，精密仪器中的耐磨零件和抗磁零件，如齿轮、电刷盒、振动片、接触器。
由《工程材料及应用》表8-8常用青铜的牌号、成分、性能及用途：
QSn6.5-0.1属于压力加工锡青铜，第一主加元素锡含量Wsn=6.0~7.0，具有很好的冷变形塑性，其他Wp=0.5~1.0，余量为Cu
加工硬化状态的力学性能：?b=400Mb，?=65℅硬度80HB；600℃退火状态下的力学性能：?b=600Mb，?=180℅硬度180HB
由生产加工图纸，纬氏硬度为HV=P/S，由于不同硬度法测得的硬度无可比性，据《工程材料及应用》附录A，GB1172-74，HV160~200换算应相当HBS148~181，为半硬（Y2）锡青铜
第二章冲压模具选型
1.模具的介绍
模具是指制造零部件时使用的各种剪切冲裁、成型用的“模型工具”。换句话说，能够按照预先设计好的图样或格式，制造出固定形式的制品式样模型或工具，皆属于模具的范畴。
在钣金冲压加工模具（Dies for Sheet Metal Working）方面，其应用的模具泛称“冲压模具”（Stamping Dies）或“冲床模具”（Press Dies），因而简称为冲模。其加工内容以薄金属板的冲裁与成型为主要加工对象。同时，塑料板、皮革、纸板、布料、橡胶、软木(Cork)、云母(Mica)等非金属板的剪切冲裁、落料及冲孔等方面也常使用。冲压模具的主要类型见表
2.连续模
1）连续模的定义
连续模是指，能在冲床一个工序中完成两个以上的一系列薄钣金加工作业。在各种类型的冲床模具中，连续模因为具备可确保高效率及高经济价值，所以最适合大量连续
生产之用。其所适用的冲压制品是单纯的两工序制品，乃到非常复杂的多工序零部件，几乎都可以利用连续模加以制造。
“连续模”（Progressive Dies,也称“级进模具”或“顺送模具”）都是板带材料（条料）一站一站向前移送，含有强烈的连续推进的意思。又因为它在各个站点配置着各种不同形式的模具，而也称为“多级工具”（Multistage Tools）。之外，本类型的模具又依其加工性质，及模具形状的特征，有时也称为“剪送模具”（Cut-and-Carry Dies）、“从动模具”（Follow Dies）或“多排模具”（Gang Dies）
条料在冲床每一个冲程中向前移动的距离称为“步距”（progressive，进度），也称“跃距”（Advance，跃度），或“节距”（Pich），这个距离即为模具中各相邻站点的站间距离。
2）连续模结构特点
（1）结构组成与特点
①结构组成
冲模的主要零部件可分为工艺构件和辅助构件两部分。一般冲裁模由以下6个部分组成,但不是所有的冲裁模必须具备这6个部分。冲裁模的结构多种多样,有些模具比这个模具结构复杂,有些模其结构却十分简单,这要决定于冲裁工件的要求、生产批量的大小、制模条件等因素。
②与单工序模和复合模相比，连续模的结构有以下特点：
1.构成连续模的零件数量多，结构复杂。
2.模具制造与装配难度大，精度要求高，步距控制精确，且要求刃磨、维修方便。
3.刚度大。
4.对有关模具零件材料及热处理要求高。
5.一般应采用导向机构，有时还采用辅助导向机构。
6.自动化程度高，常设有有自动送料、安全检测等机构，以便实现高效自动化生产。
2）结构设计方法
①设计原则
连续模设计应遵守以下原则：
1.尽量选用成熟的模具结构或规范结构。
2.模具要有足够的刚性，以满足精度和寿命要求。
3.模具应有良好的加工工艺性。
4.送料方便，操作简便安全，易于出件。
5.要考虑废料处理和安全性的问题。
6.模具有关零件之间的安装要准确可靠、联接牢靠。
7.模具结构与现有冲压设备要协调匹配。
8.模具易损坏件更换、维修方便。
第三章工件图和确定排样图
本零件是一体积小、质量轻、精度高的产品。下面是零件图：
本零件是有许多种排样方式：
由于零件的体积小、宽度只有2mm多，所以1出1、1出2两种排样方法不适合这个零件的生产。
1出4的排样图如下：
1出4的排样图由于采用的是两边冲导正孔的方法导正，材料的利用率不高，精度没有侧刃定位高。在工位5必须完成成形弯曲和切断（否则，摸具的设计将更加复杂和难加工），对摸具的制造精度有很高的要求。
1出6的排样方法如下：
1出6的排样方法的模具的设计比较紧簇，对安装和修模都比较困难。
1出3直排方法如下：
1出3斜排方法如下：
在上面的排样中，要求模具的精度很高，模具的加工曲面比较复杂，本排样方法在要求产品精度特高的时候（如照相机的电机刷片时）使用。
通过比较和分析，本排样方式为最佳方法
第四章主要计算与加工工艺设计
1.冲裁间隙
一、冲裁间隙指凸模刃口与凹模刃口之间的间隙。有单边间隙与双边间隙之分。
Z=Da—dt Z正常：上下微裂纹重合。
Z ——冲裁间隙
Da ——凹模刃口尺寸
dt ——凸模刃口尺寸
二、本次设计查表根据《冲模设计手册》表3-5
材料名：磷青铜（软），力学性能：HBS=148~181?b=400~600Mb 料厚?=0.11
始用间隙2c=Zmin=0，
Zmax数据无据可查，从趋势看应该＜0.035,由于高速冲裁模具易发热，按照生产要求每日生产10万件，每分钟冲程为10×10000/24×60=70次；采用硬质合金冲模；冲小孔且凸模导向较差，凸模易折断，结合对冲裁件尺寸与形状、模具材料和加工方法、冲压工艺和生产率的分析可适当增大间隙，采用插值法，取《冲压工艺与模具设计》电器仪表行业表2-6中的Zmax=0.014
初始间隙的最小值相当于间隙的标称数值，最大值是考虑到凸凹模制造公差所增加的数值，由于模具使用过程中的磨损，间隙有所增加，因而间隙的使用最大值要超过以上数值
2
此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩
凹模刃壁每侧斜度为10’以便于落废料,
由表3-9查得: M ’=0.0275,N3=0.009 N6=0.012
则'δ≤0.04-0.01-0.0275
=0.0025
凸模da=A-2Cmin-N4-N6
=2.02-0.036-0.012
=1.972
凹模Da=da+2Cmin
=A-2Cmin-N4-N6+2Cmin N4按?及'δ从表3-11选取0.036
=2.02-0.036-0.012
=1.972
因此B 的设计尺寸应为3.5-1.972=1.528 ,
db 0
δ-=1.5280010.0-
Db '0δ+=1.9720025.00+
为保证悬出凸模的强度,经强度校核可取，具体计算附后
15.2±0.1先通过切废料确定以下底边基准,因为该尺寸两侧刃磨量相等,以图3-14的外形C 类尺寸计算,需要先化为L ±
2
?的形式 由表3-7凸凹模的尺寸计算第5栏有 δ按△从表3-11选取, △=0.2, δ=0.04, 'δ=△/4=0.05
D L =d L =L
凹模尺寸为D L ±'
δ/2
=15.2±0.05/2
=15.2±0.025
凸模配合尺寸为D L ±δ/2
=15.2±0.04/2
=15.2±0.02
在实际生产中，由于底边废料已经被侧刃切除，冲废料凸、凹模3.5mm 的长度尺寸可适当增大，由两个导正销精定位
3.冲压力的计算
冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力，是选择冲床吨位，进行模具强度、刚度校核依据。
1、冲裁力：使板料分离的力称作冲裁力.
用平刃模具冲裁时，冲裁力F（N）可按下式进行计算：P冲=Ltσb 其中：P冲—冲裁力
L—冲裁件周边长度
t—板料厚度
b—材料抗拉强度极限
由上图知L为2个孔的总周长与工件外轮廓线周长之和的3倍，一次冲三个
即L=（15.75×2+1.59+3.18+0.6×2+3.3×2+2∏×0.5+2∏×0.35）×3 =（43.77+5.338）×3
=143.33
冲孔力P =Ltσb
=143.33×0.11×600
=9459.8N
2、卸料力：把工件或废料从凸模上卸下的力
Px=KxP冲其中K x—卸料力系数
由《冲压工艺与模具设计》表2-2查得
Px=0.06×9459.8=567.6N
3、推件力：将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力Pt=KtPn
Kt—推件力系数n—卡留于凹模洞口内的件数，n=h\t h—查表
采用锥形出口无工件卡住，则Pt=0，不计算推件力。
4、总的冲压力选择
压力机吨位时，冲压力计算要根据冲模的具体结构考虑其计算方法。