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1、摘 要本设计的题目是：温控器弹簧片级进模的设计，课题的主要内容是通过对工件的工艺分析、方案讨论，以及通过对毛坯尺寸及其他相关尺寸的计算，然后对模具进行总体设计，包括模架的选择以及凸、凹模形状和尺寸的设计，以及它们的固定等等。最后画出该零件生产所需的装配图，及主要的零件图。通过对温控器弹簧片级进模模具的设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果 ，达到了预期的设计意图。关键词 ：弹簧片；级进模；分析及方案；计算；装配图 THE PROGRESSIVE DIE DESIGN OF SPRING ABSTRACTThe title of the design: the progressive
2、die design of spring. The first step is a craft analysis of the part, then a project discussion, next step is the calculation of the semifinished products dimensions and some other related size. After these steps, the overall design of mold need to be done, including framework choice and convex, con
3、cave design of their shapes and sizes, also their fixed , etc. Finally draw the parts assembly drawing, and the main parts. This task strengthen and deepen the knowledge that we leant thougnt the progressive die design of spring, achieving satisfactory effect and the expected design intent.Key words
4、 : spring; analysis and project; calculation; assembly drawing.目 录绪 论模具是国民经济的基础工业，模具工业的发展水平从某种意义上来说代表着一个国家的工业发展水平。我国重点发展的汽车、通讯、电子、航空航天等行业的产品有 80%以上的零部件是由模具加工成型的。由于模具自身特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以及高社会效益的特点，模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。在当今制造业快速发展的前提下，随着中国成为模具制造大国，国内模具业得到迅猛发展。中国模具产业已接近 1000 亿元的大关，已经形成了巨大的
5、生产规模。以北京地区的模具企业为例，北京现有模具企业达到 200 多家 6，每年可以生产几十万套模具。据北京模协的一位领导介绍，目前北京地区重点发展的汽车、电子、节能环保等行业都需要大量的模具工业的支持，当然，这样也会促进北京地区模具制造业的快速发展。尽管北京地区模具企业的发展良莠不齐，但还是涌现出了比亚迪汽车冲压模具、长城牡丹塑料挤出模具、康迪普瑞精密多工位级进模具等代表性企业和产品 9。从 2009 年我国模具发展的水平来看 8 ，模具行业发展的表现有：大型级进模长度已超过 3m；精密级进模已可与 2000 次/min；高速冲床匹配；热流道模具和气辅模具有的已达国际水平；在 CAD/CAM
6、 技术得到普及的同时，CAE 技术应用越来越广，CAD/CAE/CAM 一体化技术得到发展，并取得较好成果；模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，专利数量增多。多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向，精度要求和寿命要求极高，主要为 IT 电子信息产业、半导体精密组件、端子连接器、手机外壳等配套。据北京一家 IT 模具企业负责人介绍，IT 模具在国内已有相当的基础，并已引进了国外先进的技术和设备，个别企业生产的产品已达到世界水平，但大部分企业仍有较大差距，总量也供不应求，进口较多。对于为超大规模集成电路配套、为引线脚 100 以上及间隙 0.2mm 以下的引线框架配套、为精
7、度 5mm 以上的精密微型连接件配套、为直径 1.6mm 以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子等配套的精密模具是发展的重中之重 7。有关专家预测，今后模具产业发展的重点是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势 ，因此对于出口前景好的模具产品也将成为发展的重点。 1 弹簧片的工艺分析1.1 弹簧片介绍弹簧片的零件图如右图 1.1 所示：图 1.1名称：弹簧片 ； 其材料为：QBe19 铍青铜；厚度为: 0.5mm。1.2 工艺分析1.2.1工件材料铍青铜具有优
8、良的力学性能，具有高的强度、弹性、硬度、耐磨性和耐疲劳性等，在工业上有特殊的用途。根据加工工艺，铍青铜可分为两大类：第 1 类为加工变形铍青铜，可加工成各类板、带、管、棒和线材，用作各种高级弹簧元件；第 2 类是铸造铍青铜 1。因此该零件的材料选为 QBe19 铍青铜。材料为 QBe19 铍青铜，冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，电弧焊和接触焊的焊接性能好，适合冲裁加工。表 1-1 QBe19 铍青铜的力学性能 12抗拉强度 b(MPa)：1000MPa屈服强度 s(MPa)：=1035弹性模量（GPa) 128淬火前硬度 200-250HV淬火后硬度 36-42HRC1.2.
9、2 工件形状结构该零件为冲压件，厚度很薄，冲裁和冲孔时间隙小，最小方孔是 1.3mm2.2mm，工件上有五个部分的弯曲质量要求高，弯曲部分与孔的距离大于 1.0t，所以弯曲时不会发生孔变形,适合冲裁和弯曲加工。1.2.3 工件尺寸精度该零件尺寸(60.1)mm 外均未标注尺寸公差，属未注公差尺寸，平冲压件尺寸按ST6 级确定,成型冲压件尺寸公差按 FT4 级确定。根据以上的分析，该工件冲裁工艺较好，适合冲裁。除此之外，模具的设计与制造还要考虑的是结构要合理，制造加工要经济方便。2 冲裁工艺工序方案的确定2.1模具结构的选择方案一：先冲冲孔，然后弯曲，再然后胀形，最后弯曲。单工序模。方案二：冲孔
10、弯曲胀形落料复合冲压。复合模方案三：冲孔冲废料弯曲胀形切断级进冲压。级进模表 2-1 工件加工工艺方案及模具的结构特点Tab.2-1 Machining process plans of the workpiece andstructure characteristic of the die工艺方案 结构特点先冲孔，后弯曲，最后胀形，采用单工序模 生产模具结构简单但需要多道工序、多副模具才能完成零件的加工，生产效率低，难以满足零件批量生产的需要，并且多道工序中的定位误差，将导致孔心距精度难以保证。冲裁弯曲胀形复合冲压，采用复合模生产同一副模具完成多道工序，大大减小模具数量，降低模具成本，提高了
11、生产效率，并且提高压力机等设备的使用效率，但工件工序较多，壁厚很小，将导致模具结构过于复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也都随之下降，制造和维修更加困难。冲裁弯曲-胀形级进冲压，采用级进模生产在一副级进模内，包括冲裁、弯曲、成形、胀形等多道工序，故用一台冲床就可以完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备的利用率。生产效率高，操作方便，工件精度也能够满足要求。该工件主要包括多处冲孔、弯曲、胀形基本工序，可以有以下 3 种工艺方案： 方案 1 ：先冲裁，后弯曲，采用单工序模生产； 方案 2 ：冲裁弯曲复合冲压，采用复合模生产； 方案 3
12、：冲裁弯曲级进冲压，采用级进模生产。 通过表格分析得：比较分析，像弹簧片这样复杂的小型零件， 若不采用级进模几乎是不能生产的，所以该工件的冲压生产采用方案 3 为好，即采用级进模生产。2.2 冲压工序的选择以上分析已经确定选用级进模进行冲裁，冲裁工序可设计如下：（1）切侧刃冲孔冲废料弯曲胀形切断（2）切侧刃冲废料弯曲冲孔胀形切断对以上两种方案进行比较，可以看出：方案一：切侧边后就进行冲孔，在冲出孔后就可以用来定位，能很好的保证零件的精度，使后面不需要再冲孔用于定位，减少了所需要的工步。方案二：切侧边以后先进行弯曲，因工序的前几步因工件上没有孔用于定位，使得不能保证零件上的位置精度；并且弯曲后在
13、进行冲孔不容易进行定位。所以综上分析选择第一个方案：切侧边冲孔冲废料弯曲胀形切断。3 排样的设计3.1 冲压件的合理排样冲压件在板、条料上的布置方法叫排样。排样的合理与否，直接影响到材料的利用率，还会影响到模具的结构、生产率、产品质量和生产操作方便与安全。因此，排样是冲裁工艺和模具设计中一项很重要的工作，也是模具设计的关键。特别是在多工序级进模中，合理的排样显得尤为重要。3.1.1 排样方法根据料的使用情况，排样方法可分为：（1）有废料排样（2）少废料排样（3）无废料排样经过对比和分析（在后面的模具的定型中介绍） ，对弹簧片的设计采用多工序级进模进行冲裁：对于多工序级进模而言，由于制件的原因，
14、无废料冲裁是很少见的，很难达到要求。最好的办法是从排样的方法上寻找出路，采用双排、多排等都可以提高材料的利用率。所以在本设计中选择了双对排，这样既可以提高了材料的利用率，又增加了工件的生产效率。3.1.2 搭边值的确定排样中相邻两工件间的余料或条料边缘的余料称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出不合格的产品。搭边值的确定要合理。搭边值过大，材料的利用率就低。搭边值小，材料的利用率虽高，但不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉进凸模或凹模的间隙中，磨损模具刃口。搭边过小，会使作用在凸模侧面
15、上的法向应力分布不均，引起模具刃口的磨损。影响搭边值的因素有：（1）材料的力学性能 硬度高与强度大的材料，搭边值可小一点，塑性好的材料，搭边值要大一些。（2）材料厚度 材料越厚，搭边值越大。（3）工件的形式和尺寸 工件越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。（4）排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边值。（5）送料方式 手工送料，有侧压板导向的搭边值可小一些。表 3-1 冲裁金属材料的搭边值 2手工送料 圆件 非圆件 往复送料材料厚度 t（mm） 侧边 a 工件间 a1 侧边 a 工件间 a1 侧边 a 工件间 a11 1.5 1.5 2 1.5 3 212 2 1.5 2.5 2 3.5 2.52
16、3 2.5 2 3 2.5 4 3.534 3 2.5 3.5 3 5 4由弹簧片零件图， 并根据表 3-1 可知工件间的搭边值 a=1.5mm，侧边搭边值 a1 =2mm 。3.2 毛坯尺寸的计算如图 3.1 所示，工件中涉及到弯曲，而这类弯曲零件变形区材料变薄不严重，且断面畸变较小，可按应变中性层长度等于毛坯长度的原则来计算。当 r 0.5t,弯一个 90 度角时，其毛坯长度的计算公式 1 :L =L1 +L2 +L0 +/2（r+Kt）其中，L 毛坯展开长度（mm） ；L1、L 2工件直边长度（mm） ；K应变中性层位移系数；r弯曲件内弯曲半径（mm） ；t板厚（mm） 。 r 未知，这里取材料的最小弯曲半径弯曲 90角时，r 取 2t=1mmL1 =10+
