編號畢業設計(**)說明書
題目： 剪板機擋板衝裁級進模設計
院 （系）：山東科技大學泰山科技學院
專業： 機械設計製造及其自動化
學生姓名： 陳曉偉
學號： 0942110204
指導教師
題目型別： 理論研究實驗研究工程設計工程技術研究軟體開發
2012 年 5 月 1 日
目前，沖壓技術廣泛應用於金屬製品個行業中，如汽車，儀表，家用電器等工業中，而衝模是實現沖壓工藝的主要工藝裝備，在製造行業中占有重要的地位。隨著經濟的快速發展，模具製造業在工業中所佔的地位越來越重要。
衝模技術的水平直接和生產率、產品質量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命以及設計和製造模具的週期緊密相關。提高衝模技術水平有利於獲得優質、高效、低耗、廉價的產品，技術經濟效果顯著，深受製造行業的重視。
沖壓工藝是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用於加工板料零件，所以有時也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬材料，而且也可以加工非金屬板料。
冷衝壓的加工方式具有生產效率高，產品一致性好，使用於大批量生產等特點，在某些領域已取代機械加工，並正逐步擴大其工藝範圍。因此，沖壓技術對發展生產，增強效益，更新產品等方面具有重要作用。
改革開放以來，通過技術引進和合資經營，我國的衝模技術有了長足的進步，在衝模技術領域採用了cad、cam、cae技術和先進製造技術，顯著的縮短了衝模技術和製造週期，提高了衝模質量，實現了衝模工作零件的互換，但是大多數企業仍然沿用傳統的衝模技術和製造方法，有些衝模特別是汽車覆蓋件衝模仍然依靠進口，嚴重地影響了我國機電產品自主開發的能力和改型更新的速度。
我國正處模具設計製造水平提公升關鍵期，中國正在成為全球製造業中心，板料成型加工是先進製造業的重要組成部分。目前，我國設計製造的精密多工位級進模和多功能模具，與國外同類模具水平相比，從模具結構、製造精度、製造週期、使用壽命等指標來衡量，水平相當或接近，完全可以替代進口。
提高衝模技術可以從兩方面入手，一方面是提高衝模所體現的沖壓工藝水平，開發沖壓新工藝；另一方面是通過採用計算機技術（衝模cad、cam、cae技術）和先進製造技術（數控多軸聯動加工中心，cnc高精度電火花和線切割加工，cnc點位座標鏜、座標磨和連續軌跡座標磨等），提高衝模設計和製造的水平。
冷衝壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業部分越來越多的採用冷衝壓加工產品零部件，如機械製造、車輛生產、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日用品等行業。在這些部門中，沖壓件所佔的比重都相當大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法製造的零件，現在已被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。
通過沖壓加工，大大提高了生產率，降低了成本。
本課題主要研究的是級進模的設計。級進模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。
本設計模具用於加工擋板。本級進模設計的內容包括零件的工藝性分析，工件的尺寸精度，刃口尺寸的計算模具的整體結構，選擇正確的壓力機，各部分零件的標準和材料，零件的尺寸設計，主要加工零件的加工工藝等，主要內容如下：
(1）到模具製造相關企業調研，了解模具生產，製造，加工情況。結合本設計課題，查閱相關資料。
(2）分析設計已知工件級進模具。充分分析工件結構，工藝性，了解級進模機構及工作原理，進行必要的計算，確定模具設計的基本步驟，設計模具的基本引數，設計模具的主體結構，工作零件，卸料裝置，導料裝置等。
(3）繪製模具**配圖，零件圖，完成本工件的級進模設計。
(4）分析制定主要零件加工工藝。根據主要零件結構，技術引數要求，進行工藝計算，編制主要零件加工工藝規程。
生產中為了滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量、原材料效能等方面的要求，採用多樣的沖壓加工方法。概括起來可以分為分離工序與成形工序兩大類。
分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法、主要分離工序有落料、沖孔、切邊、剖切、整修等，其又以沖孔、落料應用最廣。
落料和沖孔是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。衝裁加工之後，材料分成兩個部分沖孔是指在板料或者工件上衝出所需形狀的孔，衝去的為廢料，即封閉輪廓外的部分是工件，封閉輪廓內的部分是廢料而落料是指從板料上沖下所需形狀的零件或者毛坯，即封閉輪廓內的部分是工件，封閉輪廓外的部分是廢料。落料工序和沖孔工序的變形過程和模具結構是相同的，習慣上統稱為衝裁。
衝裁既可以加工出成品零件，又可以為其他成形工序製備毛胚。
衝裁工序是利用凸模與凹模組成上、下刃口將板料置於凹模上，凸模下行使板料變形，直至全部分離。因凸模與凹模之間存在間隙z,使凸、凹模作用於板料的力呈不均勻分布，主要集中於凸、模刃口。衝裁變形過程見下圖。
在具有尖銳刃口及間隙合理的凸、凹模作用下，板料的變形過程可分為彈性變形、塑性變形、斷裂分離三個階段。
(1) 彈性變形階段
凸模與板料接觸後，使板料壓縮產生拉伸和彎曲彈性變形，此時，板料內應力沒有超過材料的彈性極限。若卸去載荷，板料則恢復原狀。
(2) 塑性變形階段
當凸模繼續下壓，板料內的應力值達到屈服強度時開始產生塑性流動、滑移變形，在凸、凹模的壓力作用下，板料表面受到壓縮，由於凸、凹模之間有間隙存在，使板料同時受到彎曲和拉伸的作用，凸模下的材料產生彎曲，凹模下的材料則向上翹曲出現彎曲和拉伸形成的圓角，並且出現壓痕。隨著凸模擠入板料的深度增大，塑性變形程度逐漸增大，變形區材料硬化加劇，直到刃口附近的板料內應力達到材料強度極限，衝裁力達到最大值，板料出現裂紋，開始破壞，塑性變形階段結束。
(3) 斷裂分離階段
凸模的繼續壓入，使刃口附近的變形區的應力達到材料的破壞應力，在凹、凸模側面的變形區先後產生裂紋。已形成的上、下裂紋逐漸擴大並沿最大切應力方向向材料內層延伸，甚至兩裂紋相遇重合，板料被剪斷分離，衝裁過程結束。
衝裁件質量主要是指沖切斷面質量、表面質量、形狀誤差和尺寸精度。對於衝裁工序而言，衝裁切斷面質量往往是關係到工序成功與否的重要因素。衝裁件衝切斷面可以明顯地區分為四個部分:
光亮帶、斷裂帶、圓角和毛刺。
光亮帶的形成，是在衝裁過程中衝裁模具刃口切入板料後，板料與模具刃口側面擠壓而產生塑性變形的結果:光亮帶部分出於具有擠壓特徵，表面光潔垂直，是衝裁件切斷面上精度最高、質量最好的部分。光亮帶所佔比例通常是衝裁件斷面厚度的1/2-1/3。
斷裂帶是在衝裁過程的最後階段，板料剪斷分離時形成的區域，是模具刃口附近裂紋在拉應力作用下不斷擴充套件而形成的斷裂面。斷裂帶表面粗糙並略帶斜角，不與板平面垂直。
圓角形成的原因，是當模具壓入板料時刃口附近的材料被牽連變形的結果。材料塑性越好，則圓角帶越大。衝切斷面上的毛刺是在衝裁過程**現微裂紋時形成的。
隨後已形成的毛刺被拉長，並殘留在衝裁件上。
影響衝裁件衝切斷面質量的因素很多。衝切斷面上的光亮帶、斷裂帶、圓角、毛刺等四個部分各自所佔斷面厚度的比例也是隨著製件材料、模具和裝置等各種衝裁條件不同而變化的。分析研究表明，凸凹模之間的間隙值是最主要的影響因素。
提高衝裁件質量。重要的是必須清楚間隙的影響規律，並尋求獲得合那間隙的確定方法。
衝裁模具的凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量有很大的影響。間隙適中時，上、下裂紋互相重合，衝裁件斷面雖有一定斜度，但比較平直、光潔且毛刺很小。當間隙過小時，由於分離面上、下裂紋向材料中間擴充套件時不能互相重合，將被第二次剪下才完成分離，因此出現二次擠壓而形成二次光亮帶，毛刺也有所增長，衝裁件毛刺容易清除拱彎，斷面比較垂直。
間隙過大時，材料受到很大的拉伸和彎曲應力作用，衝裁件光亮帶小，圓角和斜度加大，毛刺大而厚，難以去除。表1和表2縫衝裁件斷面質量要求。
表1 普通衝裁斷面的近似粗糙度值
表2 普通衝裁斷面允許的毛刺高度
當間隙過大或過小時均使衝裁件尺寸精度降低。同時，衝裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力和衝裁力等。
新 衝裁模的結構與設計
按工序性質分 落料模 沖孔模 切邊模 剖切模等 按工序組合分 單工序模 連續模 復合模 按導向方式分 開式模 導板模 導柱模 滾珠導柱模 按控制送料步距方法分 固定擋料銷式 活動擋料銷式 自動擋料銷式 導正銷式和側刃式。單工序模 壓力機在一次行程中完成一道工序。工作過程 送料 衝裁 卸料 出件 送料...
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