上海電機學院
畢業設計（**）開題報告
課題名稱接觸器觸頭托片級進模設計及其製造工藝
學院機械學院
專業材料成型及控制工程
班級學號
姓名指導教師
定稿日期： 2014 年 3月 5日
本課題所用零件來自工廠，主要研究的是級進模的設計。級進模是在壓力機一次衝程中，在有規律排列的幾個工位上分別完成一部分衝裁工序，在最後工序衝出完整工件。因為級進模是連續沖壓，生產過程中相當於每次衝程沖製乙個工件，故生產效率高。
級進模衝裁可以減少模具數量，操作方便安全，便於實現沖壓生產自動化。但它在定位中產生的累計誤差會影響工件精度，因此級進模多用於生產批量大，精度要求不高，需要多工序衝裁的小零件加工。
導師選擇了接觸器觸頭托片級進模設計及其製造工藝設計課題，做為對級進模深入了解和學習的切入點，透過畢業設計的工藝分析優化、模具結構設計優化、cad軟體操作應用等過程，進步鞏固、拓展專業知識、掌握多工位級進模的特點及典型結構，提高了理論聯絡實際解決實際問題的能力，對將來走向工作崗位，更好的適應工作具有指導意義。
模具是工業生產中重要的工藝裝備，是國民經濟各部門發展的重要基礎之一，它在工業生產中起著及其重要的作用。模具生產技術水平的高低，已成為衡量乙個國家產品製造水平高低的重要標誌，因為模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力[1]。
在現有的多種沖壓模具中，精密多工位級進模是較為先進的一種，它具有高效率、高精度和高壽命等優越性。級進模所具有的先進性被廣泛應用於電子、電機、家用電器、儀器儀表、汽車及其配件等行業沖壓製件的生產。在現代沖壓技術中，多工位級進模已占有主導地位，世界各工業發達國家也都十分重視對多工位級進模技術的研究和開發。
我國是進入20世紀80年代後才開始研製級進模的，儘管經歷了近二十年的努力，從無到有，模具技術有了較大的發展。國內一些企業，在消化吸收國外先進級進模技術的基礎上，自行研製出的一些中小型級模具，在生產中獲得了較好的使用效果[2]。
現代模具製造技術不但是知識密集、技術密集，而且也是資本密集的產業。與國外工業發達國家比較，我國的多工位級進模技術仍然存在較大的差距，主要表現在：①沖壓工序比較單一，多數以衝裁級進模為主，少部分為衝裁拉深級進模，模具結構比較簡單、功能性不強。
②模具模板幅面尺寸比較小，一般在內，一次沖製的產品數量也在十幾件以內，屬中小型級級進模。③模具精度不高，衝裁間隙誤差在0.015mm以上，製件產品易產生毛刺。
④模具使用壽命相對較短，一般一次刃磨在50萬次以內，模具材料主要以普通模具鋼為主或採用硬質合金。另外，國內很少有人在此領域從事深入系統的研究[3]。
3.1沖壓件外形及其尺寸如圖3-1所示。
圖3-1 沖壓件外形
3.2沖壓工藝分析
本次課題選用的是qsn6.5-0.1錫青銅
磷錫青銅，有高的強度.彈性.耐磨性和抗磁性，在熱態和冷態下壓力加工性良好，對電火花有較高的抗燃性，可焊接和纖焊，可加工性好，在大氣和淡水中耐蝕，由於材質比較軟所以最小彎曲半徑非常小，製件取0.
25mm，由於這是乙個彎曲件，一般需要預彎來保證製件精度，但由於銅的製件非常軟回彈可忽略不計所以可以不需要採用預彎。
根據沖壓件的形狀判斷這是乙個非圓形製件，所以採用凸凹模配合加工[4]。
根據沖壓件的形狀採用有廢料排樣。
3.3產品的展開計算
讀懂產品圖後，首先對零件進行展開計算，沖件的平面幾何展開主要是確定該工件的衝裁的內、外形狀以及具休的衝裁尺寸。在零件尺寸中，有一般自由尺寸，也應注有公差要求的配合尺寸或關鍵尺寸。因此在計算其展開尺寸時，不能直接取名義尺寸進行計算，必須根據工件標出的公差帶方向，結合工件彎曲或拉伸處由於材料厚度偏差、上下模之間的間隙以及彎曲或拉伸方式等而產生的拉長因素而確定模具的最終彎曲或拉伸尺寸[5]。
3.4級進模排樣設計
對零件進行工藝分析後，進行排樣。設計排樣圖的過程，就是確定模具結構的過程。在進行排樣設計時，要從全域性進行詳盡的考慮，不能受限於區域性結構，而且還要多注意細節。
在保證條料能順利送進和穩定生產的前提下，應儘量減少料寬和步距，以降低成本。
使用材料：qsn6.5-0.1錫青銅
沖壓件厚度：0.5mm
批量：大批量
圖4-1 製件圖
4.1 工藝方案分析及確定
4.1.1工藝方案分析
衝裁工序可分為單工序衝裁、復合工序衝裁和連續衝裁。
(1) 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的衝模，如落料模，沖孔模，拉深模等結構較為簡單，生產效率不高，一般適用於小批量生產[6-8]。
(2) 復合模是在單工序模的基礎上發展起來的一種較先進的模，在一副衝模中一次定位可以同時完成幾個工序。復合模結構緊湊，一套模具能完成若干工序，大大減少了模具和占用的沖壓裝置的數量，減少了操作人員和周轉時間，勞動生產效率高[6-8]。
(3) 連續模是把完成乙個沖件的幾個工序，排列成一定的順序，組成連續模， 在一副模具中，可以完成包括衝裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉和重複定位過程，顯著提高了勞動生產率和裝置利用率。多工位級進模主要用於沖製厚度較薄（一般不超過2mm）、產量大，形狀複雜、精度要求較高的中、小型零件[6-8]。
從零件圖可看出，該零件包括沖孔、多次衝裁外形和落料,彎曲等基本工序，可以採用以下三種工藝方案：
(1) 先落料，再沖孔，再衝外形，最後彎曲採用四副單工序模生產。
(2) 沖孔－落料復合沖壓，再彎曲採用復合模—單工序生產。
(3) 沖孔、衝外形彎曲和落料連續沖壓，採用級進模生產。
對以上三種工藝方案進行分析比較：
方案一：模具結構簡單，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生產效率較低，而且難以保證零件定位精度，無法滿足零件大批量生產的需求。
方案二：復合模定位精度高並且滿足大批量生產的要求，仍然需要一副復合模和一副單工序模，成本較高。同時需要考慮提高勞動效率和節約人力成本，該工件並不適合用復合模加工。
方案三：級進模本身能滿足大批量生產，而且生產效率最高，也能夠自動進料，節約人力。由於工件精度無特別要求，所以可以採用級進模。
綜上所述，最後確定用級進衝裁方式進行生產。
4.2排樣設計及方案確定
排樣的目的旨在確定從毛坯材料轉變為產品零件的工序過程。排樣包括：毛坯排樣，沖切刃口排樣，工序排樣。
4.2.1工件展開尺寸計算
板料彎曲過程中，應變中性層的長度不變，因此，可以根據這一原理來確定彎曲件的毛坯展開尺寸。當r>0.5t毛坯展開長度計算公式,按公式4-37[4]。
l=l1+l2+l3+l4+l5+3/2*π(r+xt)+110/180*π(r+xt)
式中 l1——左斜邊長度(mm)；
l2——左垂直邊長度(mm)；
l3——中間平板長度（mm)；
l4——右邊垂直邊長度（mm)；
l5——右邊平板長度（mm)；
r——彎曲件內圓角半徑(mm)；
x——中性層位移係數；
t——板料厚度(mm)。
已知l1=5mm,l2=2mm,l3=8.7mm,l4=2mm,l5=4mm,r=0.25mm，x=0.33，t=0.5mm，則：l=34.974mm
故工件彎曲部位展開長度為34.974mm。
計算得到毛坯的總體尺寸如圖4-2所示：
圖4-2 毛坯尺寸
4.2.2工序排樣設計
根據沖壓件的形狀判斷這是乙個非圓形製件，所以採用凸凹模配合加工。其主要工序包括：沖孔切廢料彎曲④落料[9-10]。
根據工序排樣的基本原則，一般先沖孔，後衝外形，將複雜的外形分解為簡單的幾何形狀。90°彎曲工序，彎曲半徑為0.25mm。
110°彎曲工序，彎曲半徑為0.25mm[11-16]。
結合以上工藝性分析及基本工序，查閱相關資料，利用ug軟體進行排樣設計，得到以下三個方案：
方案一：
圖4-3排樣方案
圖 4-4排樣等二測檢視
圖4-5排樣尺寸圖
如圖4-3 4-4 4-5所示，採用雙排豎排排列，分10個工位。查文獻[5]表3-6得搭邊值，邊距a=1.8mm，製件間b=1.8mm，則：
條料寬度 b=d+2a
式中b ─條料寬度尺寸；
n—乙個步距內製件數；
d─垂直於送進方向毛坯的最大輪廓尺寸；
b=d+2a=[2*34.974+4*1.8]mm=77.148mm
考慮到料帶需衝側刃定位，應選取寬度為80mm料帶
歩距s=l+b
式中s─衝裁步距；
l─沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值；
b─沿送進方向的搭邊值。
s=l+b=(8+1.8)mm=9.8mm
材料利用率 η=na/（bs）100%=2*243.7063/(80×9.8)=62.17%
式中材料利用率；
n—乙個步距內製件數；
a─產品毛坯外形所包容的面積；
b─條料寬度；
s─衝裁步距。
方案二：
圖 4-6排樣俯檢視
圖 4-7 排樣等二測檢視
圖 4-8 排樣尺寸圖
如圖4-6 4-7 4-8所示，採用雙排豎排排列，分 5個工位。查文獻[5]表3-6得搭邊值，邊距a=1.8mm，製件間b=1.8mm，則：
條料寬度 b=d+2a
式中b ─條料寬度尺寸；
n—乙個步距內製件數；
d─垂直於送進方向毛坯的最大輪廓尺寸；
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