【毕业设计】某电器开关过电片的模具设计

本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了个良好的平台。

冲压工艺方案的制定该零件为电器开关过电片，是家电器生产企业产品中的个主要零件，如图所示，其作用是通过开关扳手的运动由过电片让电流通或断。

该零件生产属于大批量生产，零件结构紧凑，冲裁壁厚很小最小处为，成形过程相互干涉，在复合模中难于实现若用简单的落料冲孔弯曲模等单工序模也可达到冲压要求，这样模具虽然简单了，但是冲压所用的设备和人员较多，冲压工序中的定位也较麻烦，加上零件较小，装料时易产生不安全的现象，而且工序较多效率较低故不被推广。

为减少零件在生产中的多次定位对其精度和生产率的影响，要产品批量较大，对零件图零件图材料普通黄铜料厚的致性要求较高，二是具有良好的弯曲和冲裁性能，经过反复比较，适宜采用较为复杂的多工位级进模制造。

工艺分析本电器开关过电片从总体上看是个带双孔的形弯曲件，该零件需要控制的尺寸有分别为公差等级，级，其余尺寸均为未注公差，可以按级取公差。

该零件材料为普通黄铜，料厚为，因而从尺寸精度和材料方面分析比较适合用冲压加工。

经计算得零件毛坯展开尺寸，如图所示，最长处为，最宽处为，属于小型冲压件。

由于形弯曲件两直边折弯方向相反，故弯曲模必须有两个方向的弯曲动作。

现改为形弯曲件，它是形件的成对弯曲，然后再切断为二个形件，这样使两边的弯曲力相互平衡，同时也减少了弯曲时的毛坯移动。

排样图设计排样图是多工位级进模设计的关键，它具体反映了零件在整个冲压成形过程中，毛坯外形在条料上的截取方式及与相邻毛坯的关系，而且对材料的利用率冲压加工的工艺性以及模具的结构和寿命等有着显著的影响。

表取搭边值，冲切外形时工件间的搭边连接最小宽度取。

故应针对零件和零件展开后的工艺特点，并综合考虑工艺分析各个因素后，设计合理的排样图及具体工位安排。

故条料宽度，取冲压进距毛坯排样图如图所示图零件展开图根据以上分析，冲压如图所示的零件的级进模分为四个工位。

第工位定距冲外形第二工位冲圆孔和腰形孔第三工位形弯曲，由导正销在圆孔中定位第四工位切断形件，分离得四个形制件。

计算材料的利用率，个进距内的冲裁面积其中，包括个进距内冲出的小孔面积故个进距的材料利用率为若冲出的小孔材料可以加以利用，则由本排样方案计算个进距的材料利用率为模具总体结构设计模具总体结构如图所示，该模具采用后侧导柱模架，冲圆孔凸模，冲腰形孔凸模，切断凸模，切边凸模，压弯凸模成形侧刃，导正销分别和凸模固定板采用压入式装配，用圆柱销在上模座上定位，与垫板起固定在上模座上凹模采用整体加工而成，为了便于制造试模和维修，压弯凹模镶块两件采用镶拼结构，嵌入冲裁凹模槽孔内，并用螺钉加以固定条料送进步距由成形侧刃定位控制，制件弯曲由导正削精定位，所有凸模卸料由弹性卸料板完成，冲孔切边和切断废料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件从料头分离，由模具终端沿凹模斜面自动落下。

条料定位装置由于侧刃定距方式使冲压时材料送进准确可靠，但增加了材料的消耗，也使模具的制造维修趋于复杂。

侧刃的成形冲切即发挥了侧刃定距的优点，又使得有搭边排样的有废料冲压变为无废料少废料冲压。

成形侧刃冲压是将拟选用的侧刃与工件部分的冲裁结合，利用冲切出条带料的缺口代替普通侧刃的切边缺口实现送料限位定距，省去普通侧刃冲切后仍需留出落料冲切的搭边，实现少无废料排样的冲裁。

资料表明在级进模上使用成形侧刃与使用普通侧刃相比，不仅可以节省冲压材料，成本降低，而且可以使连续冲压保持较高的劳动生产率的同时，保证工件具有较高的尺寸和形状位置精度。

图排样图图模具结构示意图模柄上模板圆柱头内六角卸料螺钉垫板凸模固定板弹簧卸料板导套导柱下模板凹模垫板内六角圆柱头螺钉圆柱销切断凸模压弯凸模凹模镶块冲腰形孔凸模冲圆孔凸模切边凸模成形侧刃开槽圆柱头螺钉承料板圆柱销内六角圆柱头螺钉圆柱销圆柱销开槽沉头螺钉导料板导正销开槽沉头螺钉螺塞弹簧本设计在送料前进方向的两侧采用双成形侧刃定距，如图所示，即为使用成形侧刃的排样图，侧刃长度稍大于送料进距，以便导正销伸入预冲孔时导料略后退。

成形侧刃尺寸按式计算式中，成形侧刃断面沿厚度。

图压弯凹模镶块图凹模刃壁形式凹模外形尺寸根据排样图所注尺寸和上述凹模厚度与壁厚，可以得出凹模长凹模宽故初步有了凹模外形尺寸。

根据要求，上述凹模外形尺寸须向国家标准靠拢，对照文献表摘自，将上述尺寸改为。

刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度可以按下列规则计算冲件料厚冲件料厚所以，这里取。

凹模镶块尺寸设计对于凹模镶块的尺寸，可以参见相关零件图纸。

模板的设计标准的级进模模板包括卸料板固定板凹模板垫板上模板下模板，其中卸料板固定板凹模板是关键的三块模板，也是级进模比不可少的。

该模具中固定板起着固定凸模的作用，卸料板主要起卸料压料同时还具有定的导向作用凹模板前面已经提到，既充当凹模刃口，又可以在其上镶拼凹模镶块。

另外，在进行级进模设计时，有项很重要，就是设计让位，般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态让位。

本设计中在凹模板上直接开槽让位，工件成形后由凹模终端的斜面滑出，保证了送料的顺畅。

凹模外形尺寸前面已述，该级进模其它模板的外形尺寸设计如下凸模固定板上垫板下垫板导料板卸料板卸料板凸台高度根据导向装置导料板厚度来确定，取，所以卸料板整体高度为上模板标准件下模板标准件故模具闭合高度卸料弹簧的选用先算卸料力，查文献表得卸料力系数，则根据模具的结构初定根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为查文献表，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为弹簧钢丝直径，弹簧中径，节距，工作极限负荷，自由高度，有效圈数，工作极限负荷下变形量，展开长度。

规格标记为弹簧弹簧预压量。

由考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为时就应有的压力，故检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件冲裁时卸料板的工作行程考虑凸模的修模量弹簧的预压量为故弹簧总压缩量为，所以该规格的弹簧满足要求。

其它零件的设计在级进模中，些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。

针对该级进模，这里主要介绍导正销的设计。

本级进模设计当中，通过导正削与在前个工位上冲了的两个的孔实现精确定位，保证产品的精度。

进行导正销设计时注意到控制导正销的长度，保证当模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度要小于产品的个料厚，这样就可以有效地避免带料现象。

模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度为。

冲压设备的选用根据所要完成的冲压工艺性质生产批量的大小冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。

开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件弯曲件拉深件的生产中。

闭式曲柄压力机刚度好精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型件的生产。

双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。

综合考虑，采用开式曲柄压力机。

冲压力的计算该级进模采用弹性卸料和下出料方式。

由节及节计算知计算推件力，查文献表得推件力系数，则式中，卡在凹模孔口中的工件个数，取，故计算弯曲力，应该是自由弯曲力与校正弯曲力之和。

即由于校正弯曲时，校正弯曲力比自由弯曲力大得多，故可以忽略，而的大小取决于压力即的调整，根据相关经验计算初定为所以，所选压力机的公称压力必须大于。

选择压力机根据上述冲压力的计算，初步选用型号为开式双柱可倾压力机。

该型号压力机主要技术规格如下公称压力滑块行程最大闭合高度最大装模高度连杆调节量工作台尺寸前后左右垫板尺寸厚度孔径模柄孔尺寸直径深度滑块中心至床身中心距离最大倾斜角由节计算知模具闭合高度故，所选压力机装模高度与模具闭合高度满足下式还可以看出取在，这样可以避免连杆调节过长，螺纹接触面积过小而被压坏。

压力中心的计算冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。

如果模具压力中心与压力机滑块中心不致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的寿命。

因此，设计时应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围，以下通过解析法确定模具的压力中心。

计算步骤建立平面直角坐标系计算出各单图形的压力中心到坐标轴的距离„和„将计算数据分别代入式和，即可求得压力中心坐标，。

计算压力中心根据排样图设计及各工位在模具上的相对位置，建立直角坐标系，如图所示图压力中心计算图由对称性可知，各工序冲压力的合力作用点落在轴上，即坐标，将所计算的各工位上的冲压力及图中所标注的坐标值代入式中得坐标，故在此坐标系中模具压力中心坐标为，。

所以该模具压力中心机床滑块中心与模具中心左右偏移可供模具安装时参考。

总结设计是源头，设计虽然只占模具成本的左右，却决定了整个模具成本的。

所以，作者在设计时详尽地考虑了模具结构，考虑提高生产率，如何方便维修。

但是，又不能完全依赖于设计，在实际生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必需的。

在生产中模具的维修保养也是很重要的。

在模具维修时，应该多注意细节，找出根本原因，针对其维修。

在拆装模具时，要认真仔细，以防损伤模具。

定期的维护保养也可以大大提高模具寿命。

从整个设计过程来看，该电器开关过电片采用多工位级进模，模具结构设计合理，加工简单，操作方便，通过连续冲裁弯曲等几道工序次成形，工作效高，零件成形质量好，大大提高了生产率，降低了生产成本，满足了生产需求，而且该设计思路可扩展推广到其它类似零件的产品模具设计中。

当然，由于作者知识水平有限，对实践的缺乏，当中不乏有不足之处，还有待在以后的工作