上海理工大学本科毕业（设计）论文
第一章 概 论
1.1 级进模概述
一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工序，如冲裁（冲孔、冲切或落料）、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。因此这种简易模具的生产效率，相对来说仍是较低的。对于大批料生产的定型产品，用简易模具进行生产是极不适应的。
多工位级进模是冷冲模的一种。级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。被加工材料（一般为条料或带料）在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件（或半成品）。这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。在一副多工位级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。
多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说需要考虑的内容很多，尤其是级进模条料排样图的设计，模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。
级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产料率大幅度提高。它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。
1.2 级进模特点及其现状
级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。
多工位级进模冲压工艺具有生产效率高，材料利用率高，冲压设备比较简单，对操作工人技术等级要求不高等优点，所以在工业生产中，应用广泛，并已成为不可缺少的重要加工手段之一。 多工位级进模特点
多工位级进模精度高、寿命长，其工作元件常采用高速钢或硬质合金制造。用硬质合金制造的模具寿命一般可达到1亿次，最高可达到3亿次。模具加工的位置精度为±（0.002～0.005）mm，尺寸精度一般为0.005mm，高的可达0.0025mm。特别对一些小凸模而言，其寿命显得更为重要，如某长用成形模削方法加工的凸模和凹模宽度为0.2mm。冲制0.25mm厚的板料，其冲压速度为1000次/min，模具的使用寿命高达1亿次。在多工位级进模中，通常凸模都很细小，因此，它具有精确的导向和保护。常常将卸料板上的凸模相配的孔做的很精确，其尺寸及相互位置也做的正确无误。在冲压过程中凸模平
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相机胶卷压簧多工位级进模设计
稳、精确，就需要卸料板对凸模器导向和保护作用，而卸料板也大多采用导柱导向。
多工位级进模有自动送料装置，送料精度高，送料步距能精确调整。目前生产中常用夹持式、滚动式、有离合器和琨式、凸轮琨式、摆动琨式等送料装置，送料误差可控制在±（0.002～0.005）mm。我国自行设计制造的精密多工位级进模步距精度达到0.002～0.003mm，模具主要零件的制造精度已达到2μm～5μm，模具寿命1亿次以上，已经达到目前的国际水平。送料误差和不能及时从凸模上卸料，是造成冲模损坏的主要原因，为保证冲压工作顺利进行，模具不被破坏，它还是需要具有高精度的误差检测装置，如果没有检测装置，出现工作误差又不能使冲床快速刹车停止冲压工作，后果就很难想象了。
多工位级进模对冲床的要求高，要求冲床的运动精度高、刚性好、震动小、热变形小、自动刹车快、防止冲床的弹性变形、热变形及运动精度差带来不良误差，造成恶劣后果。
总的来说，多工位级进模有以下特点： 1） 适用于制件的大批量生产。
2） 冲制件质量可靠、稳定，即制件尺寸的一致性好。
3） 由于自动送料和自动出件等装置，尤其是多工位级进模，适合于高速冲床上进
行自动化冲制。也最适宜卷、带料供料。
4） 级进模可以完成冲裁、弯曲、拉深、成形等多道工序，效率比复合模更高，且
在级进模上工序可以分散，任意留出空位，故不存在符合模的最小壁厚问题，因而保证了模具的强度，延长了模具的使用寿命。
5） 模具的主要零件具有互换性，使模具维修方便，更换迅速、可靠。 6） 多工位级进模结构复杂，制造精度高，调试、维修困难，价格昂贵。 7） 多工位级进模对冲压设备、板料要求高。
多工位级进模在我们国家的发展现状
由于种种历史原因，我国模具工业与当前工业发展还很不适应，无论是在设计制造技术和生产能力方面，还是在管理水平方面，模具工业均远远不能满足需求，它严重影响了工业产品的品种、质量和生产周期，削弱了其在国际市场上的竞争能力。近年来，我国模具进口幅度呈大幅度下降之势，并有超亿元出口额。大型、复杂、精密、高效和长寿命模具也逐年上新的台阶，体现高水平制造技术的多工位级进模也越来越多，冲压自动线、自动冲压技术也得到了广泛应用。我国模具行技术水平迅速提高，模具国产化已经取得了十分可喜的成绩，这将对我国在国际市场的竞争能力和综合国力的提高起到有力的促进作用。
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第二章 产品工艺性分析
2.1产品工艺性分析
该任务中设计的零件是相机胶卷的压簧。压簧是相机上的一个用来定位胶卷在相机中位置的零件，材料为不锈钢1Cr13（已退火的马氏体不锈钢），板料厚度为0.8mm。零件结构复杂，弯曲次数多，侧边有孔，要保证其同心度，成形困难，生产批量又大。
从技术要求和使用条件来看，零件要求具有较高的刚度和强度。因为零件未标注尺寸，取其公差为IT10级。外形最大尺寸为95.96，属于中型零件。
零件三维造型如图2-1所示
图2-1 相机胶卷压簧Pro/E三维造型
2.2材料成型性能分析
本设计中所采用材料为不锈钢1Cr13。含碳量为C%=0.08-0.15%,Cr%=12-14%。该材料抗剪强度为τ=32-38㎏/c㎡,取为35㎏/ m㎡；屈服强度为σs=42㎏/ m㎡，弹性模量为E=21000㎏/ m㎡，抗拉强度为σb=40-47㎏/ m㎡，取为45㎏/ m㎡。一般该材料用来制作能抗弱腐蚀性介质，能承受一定的冲击载荷的零件，如汽轮机的叶片，水压机阀，结构架，螺栓，螺帽等，具有良好的机械性能。
在本设计中用来制作弹簧元件，一般要进行热处理工艺为1000-1050℃油淬或水淬，然后进行700-790℃中温回火。
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相机胶卷压簧多工位级进模设计
第三章 冲模工艺计算
3.1毛坯展开尺寸计算
图3-1 毛坯展开尺寸计算示意图
如图3-1所示，箭头表示材料在模具中的进料方向。 毛坯的展开尺寸计算分成两个方向： 材料的进料方向： L1=l1+l2+l3+0.4t+0.4t
其中： l1，l2，l3分别为进料方向上三个直边的长度；
t为板料的厚度；
进料方向展开尺寸的计算按照两个直角分别弯处计算 按公式计算可得：
L1=60+10+10+0.8*0.8=80.64mm 与进料方向垂直的方向： L2=2*l4+2*l5+l6+0.6t+0.6t
其中：l4，l5，l6分别为该方向上三个直边的长度； t为材料的厚度；
与进料方向垂直的方向上展开尺寸的计算按照两边同时弯出计算； 根据公式计算可得：
L2=2*3+2*21+47+1.2*0.8=95.96mm。
搭边值：查阅资料，对于料厚度t≤1，自动送料方式的情况，取进料方向与垂直方向的搭边值分别为a1=2mm，a=2.5mm。 故料宽B=95.96+2*a=95.96+5=100.96mm 步距为h=L1+a1=80.64+2=82.64mm
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3.2凸、凹模间隙值的确定
该材料为不锈钢1Cr13，属于软钢（0.08-0.2%C）
料厚0.8mm，查资料取冲裁模初始双面间隙z=（5-7%）t=0.040-0.056mm 3.3冲裁力计算
按照公式F冲?L?t??b 其中：σb为材料的屈服强度 t为板材的厚度 L为冲裁边的总周长
σ＝45kg/mm
b
2
t=0.8mm L≈919.15mm
计算可得F冲?324276N
查表可得材料的卸料力系数K卸＝0.045 推料力系数K推＝0.055
F卸＝K卸* F冲＝0.045*324276＝14592N
n＝h/t=5/0.8=6
F推=K推*F冲*n=0.055*324276*6=107010N
F总?F冲+F卸+F推=324276+14592+107010=445878N
3.4弯曲力计算
CKBt2?b 弯曲力的计算采用公式F自?r?t其中C——与弯曲有关的系数，对于U形件，C取0.7
K——安装系数，一般取1.3 B——料宽 t为板料的厚度 r为弯曲半径 σb——材料强度极限 计算可得F自?4558N 3.5冲压设备的选用
根据以上计算可知，本设计中所需要的总的压力为F＝445878+4558＝450436N 查阅压力机的规格，可知选用J31-630（闭式单点压力机）压力机即可满足要求，该压力机的公称压力为630顿，满足要求。
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