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1、37理光打印机支架级进模设计1 级进模简介级进模，又称为多工位级进模、连续模、跳步模、顺送模，他是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。被加工材料，事先加工成一定宽度的条料，采用某种送进方式，每次送进一个步距。经过逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压工件。在一副级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉伸、成形等工序。一般来说，无论冲压零件形状怎样复杂冲压工序怎样多，均可用一副级进模冲制完成。用于级进模具的材料，都是长条状的板料。材料较厚、生产批量较小时，可以剪成条料；生产批量大时，应选择卷料。卷料可以、自动送料，自动
2、收料，可使用高速冲床自动冲压。级进模具对材料的厚度和宽度都有严格的要求。宽度过大条料不能进入模具的导料板或通行不畅；宽度过小则影响定位精度，还容易损坏、凸模等零件。级进模具在冲压过程中，压力机每次行程完成一个或几个工件的冲压。条料要及时向前送进一个步距，称为送料。送料的方法可分为三种：（1）手工送料。常用于生产批量不大、材料较厚、工件较大时的送料。（2）自动送料器送料。所用的材料，一般是成卷的条料。自动送料装置由放料架、（放在距冲床1-3米的地方，装有电动机，按照材料消耗的速度，自动间断的向外送料）、气动送料器（装在级进模具条料入口处，由压缩空气驱动，向模具送料。气动送料器有标准的产品可供选用
3、，其送料精度相当高，在模具中一般只需要加导正销导正，不必要再设定距装置）、收料架（或卷料架。如果冲压的工件不脱离条料，可以用其收卷起来供进一步加工使用。往往冲床冲压后，条料已经分为工件和废料，就不用收料架了）等三部分组成。（3）在模具上附设自制的送料装置。常用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。使用级进模通常是连续冲压，故要求冲床应有足够的刚性及与模具相适应的精度。级进模具具有以下特点：（1）冲压生产效率高 在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉深等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模具的周转和每次冲压的定位工作，提高了劳动生产率和设备利用率。（
4、2）操作安全简单 级进模具冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产还采用自动送料机构，模具内装有安全检测装置。便于实现机械化和自动化。（3）模具寿命长 复杂内形或外形可分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲压，工序可分散到若干个工位，同时还可设置空工位，从而改变了凹、凸模受力状态，提高模具强度，延长模具寿命。（4）产品质量高； （5）生产成本低；（6）设计和制造难度大，对经验的依赖性强；表1-1 各类冷冲模应用情况模具类型级进模弯曲模冲裁模传递模拉延模其他比例（%）27191817145级进模的功能 （1）级进模的基本功能是利用凸模和凹模在板料上施加一定形状和大小的作用力，使材料产生
5、塑性变形，从而使毛坯材料转变为产品零件的能力，即“誊”写出产品外形的能力。例如，冲裁是冲裁模的基本功能，而使毛坯凸缘材料收缩为杯形件拉深模的基本功能。实现级进基本功能的零件称为模具的工作零件。（2）级进模辅助功能是为支持完成基本功能所必备的功能，即“后勤”保障功能，主要包括：1）模具零件紧固和定位功能；2）模具导向功能；3）上料、出件和卸料功能；4）板料、工序件定位功能；5）模具刚性和安全保障。级进模的构成 模具的功能与结构是统一的，功能只有通过一定的结构来实现，而模具的基本结构必须以满足功能需要为前提。根据级进模的功能，其基本构成要素可划分为工作单元、卸料单元、导向单元、定位单元、安装单元和
6、紧固单元。表1-2 级进模的构成结构单元典型零件工作单元凸模、凹模、凸凹模卸料单元卸料板、卸料螺钉、卸料弹簧导向单模架、导柱、导套、导板定位单元导料板、侧刃、挡料销、侧压、导正销安装单元模座、模柄紧固单元固定板、螺钉、援助销2 制件成形工艺分析本设计中的冲压制件是理光打印机的一个支架零件。冲压件制件的图档由客户提供，如图2-1所示。图2-1 零件图零件外形尺寸：长：57.0mm ；宽：29.81mm；高22.5mm 材料：耐指纹镀锌刚带SECC，底板材质为SPCCQ195；材料厚度：1.2mm，钢板厚度极限偏差为0.11mm。冲压产量：1.5万件/月；由制件零件图可知：制件的外形不规则，需要经
7、过多次冲裁才能完成加工，制件有两个向上的L折弯和三个向下L折弯、一个向下翻孔和两个向上翻孔以及两个冲凸包；经过总体分析，此零件须采用切废料的排样方法。通过对零件的初步分析可知，要完成该制件的生产，需要经过以下工艺：冲孔、翻孔、冲凸包、弯曲、落料等工序。制件的厚度为1.2mm，属于薄材料类冲裁，选用卷料；冲压件的材料客户要求SECC，底板材料SPCC即我国的Q195。另外，在设计中还应该考虑到材料的冲裁工艺性，以及其纤维方向的特性。在制件图技术要求中我们可以知道：客户对模具的材料有严格要求，要求用环保材料，模具材料中不能够含有对自然环境有严重污染的金属元素，必须满足ISO14001及ISO900
8、2要求。由模具设计手册可以知道：制件在冲裁外形时要求两个相交边尽量避免锐角，严禁尖角，圆角半径R0.25t，冲裁件的凸出或凹入不宜太小，应避免长悬臂和窄臂和窄槽，要求悬臂和槽长L与其宽度B应有一定的比列。钢板时，B（1.3至1.5）t，有色金属板时，B（0.75至0.8）t，L3B。冲裁孔与孔之间、孔与冲件边缘之间的壁厚不应太小，否则会影响凹模强度、寿命和冲件质量。通过对制件零件图分析，可知其满足以上要求。由于制件材料是低碳钢，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到其纤维方向，以利于模具的设计与制造，弯曲时折弯线的方向不能够与带料的纤维方向一致，应该垂直带料的纤维方向或者与其纤维方向成一定的
9、角度，最好的角度为成45度；弯曲件的弯曲半径不应过小或过大，如果弯曲半径过小，容易被弯裂；若弯曲半径过大，因受到回弹影响，弯曲成形角度和圆角半径的精度均不容易得到保证；同时，在设计中还应该考虑到弯曲件直边高度不宜太短，即使弯曲半径R=0时，也要使最小直边长度大于1.3T，一般弯曲件直边高度H大于2T。由制件零件图资料可以知道：制件弯曲工艺满足以上要求。由于制件属于薄材料冲压加工，带料的厚度为1.2mm，在零件图的要求中，四个折弯部位的内折弯角为R=0，对于这种弯曲，可以将弯曲凸模或凹模设计成小凸台的形式，破坏折弯处的变形方式，俗称压破坏线，以此达到内弯曲角为零的要求。冲压制件的产量为1.5万件
10、/月，属于大批量生产；制件外观的最大长度为53mm，宽度为27mm，属小型制件，由于其形状较复杂，生产效率要求高，因此采用生产效率高的级进模来完成此制件的冲压生产。3 制件的排样排样是模具设计的核心部分，是级进模设计的重要依据。条料排样图的设计可以确定以下内容：第一，模具的工位数和各工位的工序内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序；工件的排列方式；模具的步距、条料的宽度和材料的利用率；导料的方式、弹顶器的设置和导正销的安排；基本确定模具结构。排样图设计的好坏，对模具设计影响很大，因此要设计出多种方案进行比较，以选出最合理的方案。冲压模具设计中，在进行排样设计之前，首先需要对制件图进行展开，其过
11、程如下。3.1 制件的展开3.1.1 展开原理 材料在弯曲时,一边压缩变形，另外一边会拉伸变形,但在材料弯曲过程中，有一层不发生压缩和拉伸变形,其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层。中性层示意图如图3-1所示，中性层长度等于制件的展开长度。 图 3-1 中性层位置展开方法：（1）确定展开基准面，设计中以主视图为其基准面。（2）以折弯线内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸。弯曲展开的注意事项：（1）折弯的形式不同，弯曲的系数也就不同。（2）同样的形式，材料不同，弯曲系数也不同。（3）折弯角度和R值变化，则计算方法也发生变化。在此制件图中，客户所要求的弯曲内半径为r=0，即直角折弯，根据理
12、论和生产实际经验， 料厚 mm时 中性层位置系数取k=0.28 mm时 k取0.3在此设计中 t=1.2mm 故中性层位移系数取 k=0.28中性层位置 r=kt=0.281.2=0.34mm补偿尺寸 c=0.343.14/20.54mm图 3-2 制件展开图3.1.2 尺寸公差确定原则 由于冲裁时，凸凹模零件要与冲压工件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使得凸凹模间隙越来越大。因此设计标准规定： （1）落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定；（2）考虑到冲裁中的凸凹模的磨损，产品外形(落料)的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸； 孔(冲孔)的基本尺寸则应
13、取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格零件；（3）对于公差含有正负号的，基本尺寸应取其公称尺寸。3.1.3 目标值的选取 冲压件零件各部分的作用不同，其在精度和工艺等方面的要求也不同，设计中根据冲压件零件图的公差确定目标值。根据实际制作，制件目标值的选取原则如下：（1）冲圆孔、异形孔目标值的确定原则：孔在冲裁时，冲头易磨损，加工过程中越来越小，为此孔（包括圆孔，异形孔）的尺寸目标值取其公差偏上限，此情况下的目标值L=基本尺寸L1+（1/2倍公差的上偏差值）+0.05mm至0.1mm的余量。（2）外形尺寸的确定：外形在成型中，因凹模在冲裁过程中由于
14、摩擦方面的原因，其外形会逐渐变大，为了保证冲压制件的精度，延长模具的使用寿命，提高其的经济性，其目标值的确定时在误差范围内应该尽量取下限值，在此情况下的目标值的取法为：目标值L=基本尺寸L1（1/2下偏差）在现场设计中，当客户对制件的外形尺寸上要求不是很严格时，对于无公差要求的外形尺寸其目标值取为其基本尺寸即可以满足设计要求。为了方便叙述和在设计中思路清晰,首先将制件各部分进行分区,冲压件分区图如图3-3所示：图 3-3 制件冲裁部位冲孔B刃口尺寸： 冲孔C刃口尺寸： 冲孔E刃口尺寸： 冲切边L刃口尺寸：3.1.4 制件的展开 制件的展开过程：(1)确定展开基准面，设计中以主视图为其基准面。(2)以折弯线内侧线为基准，计算折弯部分的补偿尺寸。补偿尺寸c=0.54mm。(3)对弯曲面进行拉伸，由上面的计算得到设计中拉伸量为0.54mm，得其展开图，如图3-2所示。3.2 制件成形工艺设计及工位确定由制件的结构形状可以知道，要冲压出该制件需要的经过的基本工序为：冲孔、翻孔、冲凸包、弯曲、落料等工艺过程。经过分析，得出最佳成型工艺方案为：冲裁导正孔 冲翻孔预冲孔A区，冲翻孔预冲孔F区，冲裁工艺孔H、I区
