毕业设计（论文）-电机炭刷架冷冲模设计.doc

山东科技大学学生毕业设计（论文）摘要冷冲模是广泛运用的模具之一，种类包括冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，近年来冷冲模的应用越来越广泛。冷冲压具有成本低，产品质量稳定，能加工多种性能，状态的零件。同时它的应用和普遍也受到模具寿命和生产安全等方面的制约。本文作者从工艺的合理性出发，分析了电机炭刷架的结构，精度特点，以及在加工过程中的控制点，然后在满足加工精度的基础上充分考虑节约成本确定了电机炭刷架最优化的冲裁加工工序；紧接着通过熟悉各类模具的加工特点及内部结构，完成模具总体结构分析；随后作者进行毛坯尺寸、排样、工序尺寸、冲压压力、压力中心、模具工作部分尺寸等工艺计算，力争以最好的性价比设计了模具各零件的结构及装配关系，在此基础上确定模具的外形，完成了装配图和非标准的零件图。最后确定压力机类型及主要参数。关键词：冲孔模；落料模；排样；冲压压力；压力机abstractcold punching mould that is used extensively among the all kinds die ,including punching hole mould, blanking die, bending mould, crooked model, conical die etc., the application of the cold punching die is more and more extensive in recent years. it is with low costs that there is the cold punchingly, product quality is steady, can process many kinds of performance , part of the state. its application and generallying receive the restriction in life-span of the mould and production safety,etc. at the same time . author of this text proceed from rationality of the craft, analyse electrical machinery charcoal pastes up the structure of the shelf , precision characteristic, and the control point in the course of processing, consider and economize cost confirm electrical machinery charcoal brush blanking that shelf optimizes most process the process fully on the basis of satisfying the machining accuracy; and then pass the processing characteristic familiar with all kinds of moulds and inside structure, finish the ensemble architecture analysis of the mould ; author carry on blank size, arrange kind, process size, punching pressure, pressure in the center afterwards, mould work some size,etc. craft calculate, strive to design the structure of every part of the mould and assembly relation with the best cost performance, confirm the appearance of the mould on this basis, has finished the installation diagram and non-standard part picture. confirm the type of the press and main parameter finally. keyword: punching hole mould； blanking die； crooked model； conical die arrange kind；automatic punching machine69 第 页 目录1. 绪 论11.1 模具技术的发展11.1.1 冲压模具的重要作用11.1.2 我国模具技术的发展现状11.2 模具的技术要求21.2.1 模具的精度和刚度31.2.2 模具的生产周期41.2.3 模具的生产成本51.2.4 模具寿命62. 模具设计过程与要点82.1 冲压模具设计的一般设计步骤82.1.2 确定工艺方案及模具结构型式92.1.3 进行必要的工艺计算102.1.4 模具的总体设计102.1.5 模具主要零部件的结构设计102.1.6 选定冲压设备112.1.7 绘制模具总图112.1.8 绘制各非标零件的零件图122.1.9 填写模具记录卡和编写冲压工艺文件。122.2 冲压模具的作用及基本要求132.3 模具的分类142.4 模具结构形式的选用163. 制件工艺性分析和工艺方案及模具形式233.1 零件的工艺性分析23计算毛坯尺寸243.2 确定工艺方案及模具形式243.3 工序设计与工艺计算253.3.1 排样、裁板方案253.3.2 卸料力、推件力和顶出力的计算、压力中心的计算264. 冲模零件的材料选用315. 模具主要工作部分尺寸计算325.1 落料模具设计325.1.1 冲裁件工艺计算325.1.2冲床选用345.2 冲孔模具设计,冲裁的间隙确定355.3 凸模、凹模工作部分尺寸与公差的计算365.3.1凸、凹模刃口尺寸计算原则365.3.2 凸模、凹模工作部分尺寸与公差的计算375.4 冲裁工艺力的计算395.5 凸模、凹模的结构设计395.5.1凸模形状设计395.5.2凹模形状设计426. 模具的零部件的设计446.1 定位零件446.1.1定位板和定位销446.1.2导尺（或导料）和侧压446.1.3挡料销和侧刃456.1.4 导正销456.2 压料、卸料和推件零件466.2.1 卸料装置466.2.2 卸料板和凸模之间的间隙466.3 固定与紧固零件476.3.1 定位板476.3.2 垫板486.3.3 螺钉496.3.4 挡料销的位置497 模具总体结构的设计50参考文献53致谢54附录一55the basic concept of stamping die55冲压模具的基本概念61附录二65designing the moldmaking industrys future65 1. 绪 论1.1 模具技术的发展1.1.1 冲压模具的重要作用冲压加工工艺被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，冲压技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，冲压技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冷压模一定会得到更普及地应用。1.1.2 我国模具技术的发展现状近年来，中国模具工业有了长足的进步。标志着冲压模先进水平的是高精度、长寿命、多工位级进模，它具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长、生产效率高和低耗材耗能的特点，是我国重点发精密模具品种之一。有代表性的电机铁芯自动叠片硬质合金多工位级进模，精度达2m，步距精度达3m，双回转精度1，拼块精度1m，表面粗糙度ra0.10.4m，寿命1亿次；美国奥伯格、日本黑田、法国宝捷时等电机铁芯双排自动叠片模，精度为1m，步距精度2m，模具寿命2亿次。虽然精度已接近国外先进水平，但寿命有一定差距。高水平的空调器翅片多工位级进模，精度达2m，凸、凹模的工作面近千处，冲裁间隙为0.01mm的达300多处，一次冲出翅片数达36列，模具寿命2亿次以上；日本日高精机、美国oak、意大利gbs公司制造的3672列数翅片级进模，精度达2m，步距精度3m，寿命5亿次以上。同样，精度已接近国外先进水平，但模具寿命有较大差距。体现高难度成形的彩管电子枪零件（g5）25工位硬质合金级进模，精度达2m，模具在高速冲床上应用，冲制0.245mm厚的无磁不锈钢，经各道工序后，制品精度达5m，模具寿命3千万次以上；日本东芝、日本日立等公司制造的彩管电子枪零件级进模，精度为2m，步距精度3m，模具寿命5千万次以上。同样模具寿命有差距。高性能的集成电路框架32工位级进模，精度达2m，在高速冲床上冲速达350500次/分，寿命为3千万次以上；日本山田、美国奥伯格等公司制造的100条脚以上的集成电路框架模，精度达2m，步距精度3m，模具寿命1亿次。还有如自主创新的手机连接器50工位级进模，精度达2m，步距精度3m，模具寿命2亿次；数码相机弹簧片18工位级进模、接插件46工位级进模等都达到了较高的水平。我国的电火花线切割分为低速走丝电火花线切割机（lswedm）及高速走丝电火花线切割机（hswedm）两类。精密、高效、复杂、长寿命冲压模一般由lswedm进行加工。模具行业专家罗百辉表示，具有代表性的我国精密、复杂、高效、长寿命冲压模的制造水平（精度、表面粗糙度等）已接近或达到国外先进水平，而以上这些模具的型孔、定位孔等关键部位基本上都依靠精密wedm进行加工，说明我国精密、复杂、高效、长寿命冲压模的技术进步与wedm技术进步密切相关1。1.2 模具的技术要求在社会主义市场经济条件下，模具也是一种商品。客观条件对模具的共同要求，也就是模具的技术经济指标概括起来可以归纳为：模具的精度和刚度、模具的生产周期、模具的生产成本和模具的寿命4个基本方面。在模具生产过程的各个环节都应该根据客观生产对模具4个方面的要求考虑问题。应该注意，4个指标是相互关联、相互影响的，而且影响因素也是多方面的。片面追求模具精度和使用寿命必然会导致制造成本的增加。当然，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命的做法也是不可取的。在设计与制造模具时，应根据实际情况做全面的考虑，即应在保证制品质量的前提下，求得最佳的经济效益。模具的技术经济指标是衡量一个国家、地区和企业模具生产技术水平的重要标志。1.2.1 模具的精度和刚度1)模具精度为了生产合格的产品和发挥模具的效能，设计、制造的模具必须具有较高的精度。模具的精度主要体现在模具工作零件的精度和相关部位的配合精度，为了保证制品精度，模具的工作部分精度通常要比制品精度高24级，冲裁凸模和凹模间冲裁间隙的数值大小和均匀一致性也是主要精度参数之一。平时测量出的精度都是非工作状态下进行的如冲裁间隙，即静态精度。而在工作状态时，受到工作条件的影响，其静态精度数值都发生了变化，这时称为动态精度，这种动态冲隙才是真正有实际意义的。一般模具的精度也应与产品制件的精度相协调，同时也受模具加工技术手段的制约。随着模具加工技术手段的提高，模具精度将会有大的提高，模具工作零件的互换性生产将成为现实。影响模具精度的主要困素有以下几方面。（1）产品制件精度 产品制件的精度越高，模具工作零件的精度就越高。模具精度的高低不仅对产品制件的精度有直接影响，而且对模具的生产周期、生产成本都有很大的影响。（2）模具加工技术手段的水平模具加工设备的加工精度如何，设备的自动化程度如何，是保证模具精度的基本条件。今后模具精度更大地依赖模具加工技术手段的高低。（3）模具装配钳工的技术水平模具的最终精度很大程度依赖装配调试来完成，模具光整表面的表面粗糙度数值主要依赖模具钳工来完成，因此模具钳工技术水平如何是影响模具精度的重要因素。（4）模具制造的生产方式和管理水平模具工作刃口尺寸在模具设计和生产时，是采用“实配法”，还是“分别制造法”是影响模具精度的重要方面。对于高精度模具只有采用“分别制造法”才能满足高精度的要求和实现互换性生产。2)模具刚度对于高速压模、大型件冲压成形模、精密塑料模和大型塑料模，不仅要求具有精度高，还应有良好的刚度。这类模具工作负荷较大，当出现较大的弹性变形时，不仅要影响模具的动态精度，而具关系到模具能否继续正常工作。因此在模具设计中，在满足强度要求时，对于模具刚度也应得到保证，同时在制造也要避免由于加工不当造成的附加变形2。1.2.2 模具的生产周期模具的生产周期是从接受模具订货任务开始到模具方试模鉴定后交付合格模具所用的时间。模具生产周期的长短主要决定于制模技术和生产管理水平的高低。当前，模具使用单位要求模具的生产周期越来越短，以满足市场竞争和更新换代的需要。因此，模具生产周期长短是衡量一个模具企业生产能力和技术水平的综合标志之一、也关系到一个模具企业的激烈的市场竞争中有无立足之地。影响模具生产周期的主要因素有以下几个方面。1）模具技术和生产的标准化程度模具标准化程度不同是一个国家模具技术和生产发展到一定水平的产物。目前，我国模具技术的标准化已有良好的基础，有模具基础技术标准、各种模具设计标准、模具工艺标准、模具毛坯和半成品件标准以及模具检验和验收标准等。2)模具技术企业的专门化程度现代工业发展的趋势是企业分工越来越细，企业产品的专门化程度越高，越能提高产品质量和经济效率，并有利于缩短产品生产周期。3)模具生产技术手段的现代化模具设计、生产、检测手段的现代化也是影响模具生产周期的因素之一。只有大力推广和普及模具cad/cam技术，粗加工向高速率发展，推广先进快速制模技术等。使模具生产技术手段提高到一个新水平。4)模具生产的经营和管理水平从管理上要效率，研究模具企业生产的规律和特点，采用现代化的管理手段和制度管理企业，也是影响模具生产周期的重要因素。1.2.3 模具的生产成本模具生产成本的指企业为生产和销售模具支付费用的总和。模具生产成本包括原材料费、外购件费、外协件费、设备折旧费、经营开支等等。从性质上分为生产成本、非生产成本和生产外成本，我们讲的模具生产成本是指与模具生产过程中有直接关系的生产成本。影响模具生产成本的主要因素有以下几方面。1)模具结构的复杂程度和模具功能的高低现代科学技术的发展使得模具向高精度和多功能自动化方向发展，相应使模具生产成本提高。2)模具精度的高低模具的精度和刚度越高，模具生产成本也高。模具精度和刚度应该与客观需要的产品制作的要求、生产批量的要求相适应。3)模具材料的选择模具费用中，材料费在模具生产成本中约占25%30%，特别因模具工作零件材料类别的不同，相差较大。所以应该正确地选择模具材料，同时应采取各种措施充分发挥材料的效能。4)模具加工设备模具加工设备向高效、高精度、高自动化、多功能发展，这使模具成本相应提高。但是，这些是维持和发展模具生产所必需的，应该充分发挥这些设备的效能，提高设备的使用效率。5)模具的标准化程度和企业生产的专门化程度这些都是制约模具成本和生产周期的重要因素，应通过模具工业化系的改革有计划、有步骤地解决。1.2.4 模具寿命模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数量，它包括工作面和多次修磨和易损件更换后的寿命。模具寿命=工作面的一次寿命修磨次数易损件的更换次数影响模具寿命的主要因素有如下几种。1)模具结构合理的模具结构有助于提高模具的承载能力，减轻模具承受的热机械负荷水平。因此，对截面尺寸变化处理是否合理，对模具寿命影响较大。2)模具材料应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料，应注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷及工作时的承载能力的影响，采取必要的措施弥补冶金质量的不足，以提高模具寿命。3)模具加工质量模具零件在机械加工，电火花加工，以及锻造、预处理、淬火硬化、在表面处理时的缺陷都会对模具的耐磨性、抗咬合能力、抗断裂能力产生显著孤影响。4)模具工作状态模具工作时，使用设备的精度与刚度，润滑条件，被加工材料的预处理状态、模具的预热和冷却条件等都对模具寿命产生影响。5)产品零件状况被加工零件材料的表面质量状态、材料硬度、伸长率等力学性能，被加工零件的尺寸精度都对模具寿命有直接的关系。2. 模具设计过程与要点2.1 冲压模具设计的一般设计步骤模具设计实质上是冲件工艺方案的制定和模具结构的设计。一般步骤可归纳为以下几点：2.1.1取得必要的资料根据相关资料分析工件的冲压工艺性，对工件进行工艺审核及标准化审核。 （1） 取得注明具体技术要求的产品零件图样。了解工件的形状、尺寸与精度要求。关键孔的尺寸（大小和位置），关键表面，分析并确定工件的基准面。其实，冲压件的各项工艺性要求并不是绝对的。尤其在当前冲压技术迅速发展的情况下，根据生产实际的需要和可能，综合应用各种冲压技术，合理选择冲压方法，正确进行冲压工艺的确定和模具结构的选择使之既满足产品的技术要求，又符合冲压工艺的条件。 （2）收集工件加工的工艺过程卡片。由此可研究其前后工序的相互关系和在各工序间必须相互保证的加工工艺要求及装配关系等。 （3）了解工件的生产批量。零件的生产对冲压加工的经济性起着决定性的作用，为此，必须根据零件的生产批量和零件的质量要求，来决定模具的型式、结构、材料等有关事项，并由此分析模具加工工艺的经济性及工件生产的合理性，描绘冲压工步的轮廓。 （4）确认工件原材料的规格及毛胚情况（如板料、条料、卷料、废料等），了解材料的性质和厚度，根据零件的工艺性确定是否采用无废料排样，并初步确定材料的规格和精度等级。在满足使用性能和冲压工艺性能要求的前提下，尽量采用低廉的材料。（5）分析设计和工艺上对材料纤维方向的要求、毛刺的方向。 （6）分析工（模）具车间制造模具的技术能力和设备条件以及可以采用的模具标准件的情况。 （7）熟悉冲压车间的设备资料或情况。 （8）研究消化上述资料，初步构思模具的结构方案。必要时可对既定的产品设计和工艺过程提出修改意见，使产品设计、工艺过程和模具设计与制造三者之间能更好的结合，已取得更加完善的效果。2.1.2 确定工艺方案及模具结构型式 工艺方案的确定是冲压件工艺分析之后应进行的一个最重要的环节。它包括：（1）根据工件的形状特征、尺寸精度及表面的质量的要求，进行工艺分析，判断出他的主要属性，确定基本工序的性质。即落料、冲孔、弯曲、拉深、翻边和涨形等基本工序。列出冲压所需的全部单工序，一般情况可从产品图样要求直接确定。（2）根据工艺计算，确定工序数目。对于拉深件，还应计算拉深次数。而弯曲件、冲裁件等也应根据其形状、尺寸及精度要求等，确定是一次还是几次加工。（3）根据工序的变形特点、尺寸精度要求及操作方便性等要求，确定工序排列的先后顺序。如采用先冲孔后弯曲、还是先弯曲后冲孔等。（4）根据生产批量、尺寸大小、精度要求以及模具制造水平、设备能力等多种因素，将已初步依次而排的单工序予以可能的工序组合。如复合冲压工序、连续冲压工序等。通常，厚料、低精度、小批量、大尺寸的冲件宜采用单工序生产，选用简单模；薄料小尺寸、大批量的冲件宜用级进模连续生产；而形位精度高的冲件，则宜采用复合模进行冲压。 在确定工序的性质、顺序及工序的组合后，即确定了冲压的工艺方案。也即决定了各工序模具的结构型式。2.1.3 进行必要的工艺计算（1）设计材料的排样和计算毛胚尺寸。（2）计算冲压力（包括冲裁力、弯曲力、拉深力、翻边力、涨形力、及卸料力、推件力、压边力等），必要时还需计算冲压功和功率。（3）计算模具的压力中心。（4）计算或估算各主要零件的厚度。如凹模、凸模固定板、垫板的厚度以及卸料橡皮或弹簧的自有高度等。（5）决定凸、凹模的间隙，计算凸、凹模工作部分的的尺寸。（6）对于拉深工序，需决定拉深的方式（压边或不压边），计算拉深次数及中间工序的半成品的尺寸。对于某些工艺，如带料的料、连续拉深，则需进行专门的工艺计算。2.1.4 模具的总体设计在上述分析计算的基础上，进行模具结构的总体设计（此时一般只需勾出草图即可），并初步计算出模具的闭合高度，概略地定出模具的外形尺寸。2.1.5 模具主要零部件的结构设计（1）工作部分零件。如凸模、凹模、凸凹模等结构形式的设计及固定形式的选择。（2）定位零件。在模具中常用的定位装置有很多的型式。如可调定位板、固定挡料销、活动挡料销及定居侧刀，需要根据具体的情况进行选用及设计。在连续模中还需要考虑是否采用初始挡料销。（3）卸料和推件装置。如选用刚性还是弹性的，弹簧和橡皮的选用和计算等。（4）导向零件。如选用导柱、导套导向还是导板导向，选用中间导柱、后侧导柱还是对角导柱，是滑动导套还是带钢球的滚珠导套等。（5）支持及夹持零件、紧固零件。如模柄、上下模座的结构形式的选择等。2.1.6 选定冲压设备冲压设备的选择是工序设计和模具设计的一项重要的内容。合理的选用设备对工件质量的保证、生产率的提高、操作时的安全性等都有重要的影响，也为模具的设计带来方便。冲压设备的选择主要决定001其类型和规格。冲压设备类型的选定，主要取决于工艺要求和生产批量。冲压设备规格的确定，主要取决于工艺参数及模具结构尺寸。对于曲柄压力机来说，必须满足以下要求：（1）压力机的标称压力必须大于冲压的工艺力。即p压p。更确切的说，应该是冲压过程的负荷曲线必须在压力机的许用负荷之下。对于拉深件还需计算拉深功。（2）压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求。（3）压力机的行程要满足工件成形的要求。如对拉深工序所用的压力机，其行程必须大于该工序中工件高度的22.5倍，以便放入毛胚和取出工件。（4）压力机的台面尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并留有固定模具的位置。一般每边应大出5070mm以上。压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）的尺寸。2.1.7 绘制模具总图模具总图（包括零件工作图）的绘制应严格按照制图标准（gb/t4457gb/t4460和gb/t1311993）。同时在实际生产中，结合模具的工作特点和安装、调整的需要，其图面的布置已形成一定的习惯。模具总图包括：（1）主视图。绘制模具在工作位置的剖面图。一般情况下，其中一半绘制冲压开始以前（冲床滑块在上止点位置时）毛胚置入的情况；另一半绘制冲压结束后、工件已成形（或已分离）、冲床滑块在下止点位置的状态。（2）俯视图。通常情况下一半绘制下半部分俯视图，另一半绘制上半部分的俯视图。根据需要有时也完全绘制下半部分俯视图。（3）侧视图。仰视图及局部视图等，必要时绘制模具工作位置的侧视图。有时在图样的右上角还绘制模具上半部分的仰视图及局部视图等。（4）工件图。一般工件图右上角。对于由数套模具完成的工件，除了绘出本工序的工件图外，还需绘出上道工序的工件图。（5）排样图。对于级进模则需要绘出排样方式、工序安排顺序及各工步所完成的冲压内容；应标出工步间距、搭边值、条料尺寸。冲裁模的排样图则只需标出排样方式、条料尺寸和搭边值的大小。（6）列出零件明细表，注明材质及数量。凡标件都要选定规格。（7）技术要求及说明。技术要求包括冲压力、所选用的设备型号、模具总体的形位公差及装配、安装、调试、模具闭合高度、模具间隙以及其他技术要求3。2.1.8 绘制各非标零件的零件图零件图上应注明全部尺寸、公差及配合、形位公差、表面粗糙度、所用材料及热处理要求，以及其他各项技术要求。2.1.9 填写模具记录卡和编写冲压工艺文件。对于小批量生产时，应填写工艺路线明细表；而在大量生产时，则需对每个零件制定工艺过程卡和工序卡。2.2 冲压模具的作用及基本要求模具的作用一方面是将压力机的作用力通过模具传递给金属板料，在其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定的数值时，板料毛胚或毛胚的某个部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得满足一定性能要求及符合所需尺寸及形状的制品；另一方面，通过模具的作用，可以保证上下模之间的正确导向，并使配料稳固的压紧与精确的定位，从而冲制出达到一定精度要求的冲件。在生产实际中，模具的作用在于保证冲件的质量、提高生产率和降低成本等。为此，除了采用行之有效的工艺手段、进行正确的模具设计及选择合理的模具结构之外，还必须以先进的模具制造技术作为保证。对于各类模具的制造，一般都应满足如下的几个基本要求。2.2.1制造精度高 模具的精度主要由冲件精度和模具结构的要求所决定的。为了保证冲件的精度，模具工作部分的精度要求一般要比冲件的精度高2-3倍；为此对于组成模具的零部件也就要提出较高的要求。如对于凸模和凹模之间的间隙，必须要有严格的控制，并精确的保证其间隙的均匀性；对拉深凸模和凹模刃口部分的圆角保持相当准确的尺寸，零件其他的尺寸精度、导向精度、空的位置精度也都必须达到规定的加工精度要求。并且还需保证其装配的质量。2.2.2操作性能良好将模具安装到冲床上时，其方法要简便，调整工作量要少，操作时送料定位要快速、准确可靠，出料顺畅自如。在整个使用工过程中，重建的尺寸和形状变化极小，可放心的进行生产。取出制件方便，无螺钉松动及模具零件破损等故障。2.2.3使用寿命长模具加工费用约占成本的10%-30%，其使用寿命的长短直接影响到产品成本的高低、工艺部分负荷的轻重等。为了保证高效率的生产，都要求模具具有较长的使用寿命。2.2.4制造周期短模具制造周期的长短主要取决于制造技术和生产管理水平的高低。为了生产的需要，提高产品的竞争力，必须在保证质量的前提下尽量缩短模具的制造周期。在规定的时间内完成制造，并且在规定的使用期间内，冲件的冲制符合使用要求。2.2.5模具成本低模具的成本应该是生产单件（或千件）时所发生的模具费用。模具成本与模具结构的复杂程度、模具材料、加工精度和加工方法等都有关。在设计和加工模具时，应根据实际情况作全面的考虑。ji2应在保证冲件质量的前提下，选择与冲件生产量相适应的模具结构和方便实用的零件制造方法，尽量降低模具的制造费用和维修费用。在不影响使用的前提下，模具结构应尽量简单、材料便宜，并尽量采用标准件，使模具成本降低到最低限度。2.3 模具的分类冲模的形式有很多，一般可以按不同的特征来进行分类。下表即按不同特征所作的分类方式。其实，有时在一幅模具中可能同时兼有上述的几种特征。在表明该模具时往往采用其主要的特征来称呼，诸如导柱导向、带有定距侧刀和固定卸料板的冲孔落料级进模，硬质合金变薄拉深等。冲裁模具分类：1. 按工序组合程度：简单冲裁模式 连续冲裁模 复合冲裁模2.按凹模位置： 正装模 倒装模3.按导向方式： 敞开式冲裁模 导板式冲裁模 导柱式冲裁模4.按工序性质： 落料模 冲孔模 切断模 切模 切边模 整修模2.4模具零件的分类根据冲件的形状、大小、精度和不同的工艺要求，以及考虑到生产量、经济性等不同的要求，模具的结构型式和复杂程度各不相同。但模具的结构组成是很有规律性的。对功能齐全的手工送料模具来说，根据其模具的作用情况，所以的零件可以分为工艺零件、传动零件和辅助结构零件三大类。2.4.1工艺零件这类零件是直接参加完成冲压工序及与材料和冲件相互接触，他们对完成工艺过程其主要作用，直接使板料产生金属流动、造成塑性变形或引起材料分离的零件。其中包括：（1）工作零件-直接完成工作要求的一定变形或造成材料分离的零件。如凸模、凹模、凸凹模等；（2）定位零件-用以确定加工中材料和毛胚正确位置的零件。如当料销。定位板、定距侧刀等；（3）卸料、推料及压料零件-用于夹持毛胚或在冲压完成后进行推件及卸料的零件。在某些情况下，也能起到限位，校整和帮助提高冲件精度的作用。如卸料版压边圈、顶件器、废料切刀以及与模具安装在一起的送料、送件装置等。2.4.2传动零件使板料进给送料、或使模具工作部分产生某种特定的运动方向，使得压力机垂直上下运动变成工艺过程中所需的运动方向的零件。如凸轮。斜楔、滑板、铰链接头等。2.4.3辅助结构零件这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和胚料直接发生作用。只是在模具结构中有安装夹持及装配的作用，对模具完成工艺过程其保证作用或对模具功能起完善与辅助的作用。其中包括：（1）导向零件-作为上模在工作时的运动方向，保证模具上、下部分正确的相对位置的零件。（2）夹持及支持零件-用以安装工艺零件及传递工作压力，并将模具安装固定到压力机上的零件。（3）紧固及其他零件-连接紧固工艺零件与辅助零件，及将模具固定到压力机台面上的零件。2.4 模具结构形式的选用在冲压工艺方案确定后，模具结构形式的选定，也是一项相当关键的内容。它直接关系到冲压过程的生产率、冲件的生产成本、冲件的质量和尺寸精度以及模具的寿命高低。表2-3表明了不同的冲压生产批量情况时应选用的合理的模具结构形式，表2-4为几种冲模特征的对比。 表2-3冲压生产批量与合理模具形式 （单位：千件）项目 批量单件小批中批大批大量大件300中件1000小件5000模具形式简易模简单模连续模、复合模连续模、复合模连续模、复合模组合模组合模简单模简单模简单模简易模半自动模自动模设备形式通用压力机通用压力机高速压力机机械化高速压力机自动机专用压力机与自动机自动和半自动通用压力机注：表内数字为每年班产量的概略数值（千件）。 表2-4 三种主要冲模特征的对比比较项目连续模复合模多工位模送料方式与完成工序方式随带料、卷料送进。在压力机的一次行程内能完成多个工序一次性切离。在压力机的一次行程内可同时完成二个以上的主要工序。切离后夹持送料。在多工位压力机上分步完成各工序采用高速、自动压力机可在行程次数为每分钟600次或更高的高速压力机上工作高速时出件困难，可能损坏弹簧缓冲机构。只能在单压力机上实现部分操作不推荐采用冲压自动化程度高，可以实现无人操作采用高速压力机则很困难冲件的形状、尺寸及最大的尺寸范围形状不受限制。允许料厚0.2-6mm，进料x料宽=250x250mm最小凸模宽度为0.2mm形状受模具结构与强度的限制允许料厚为0.054mm，最大直径可达3000mm受两个工位间中心距大小的限制，落料直径（或长度）为1/2机床中心距尺寸冲件侧面和反面加工的可能性困难冲件毛刺在不同方向不能冲件毛刺刺在同一方向可能增加工位数可能有限度可能冲件质量中小件不平整（有穹弯）高质量件需校平由于压料冲裁同时得到校平制件平整（不穹弯），且有较好的剪切断面冲裁件不平整（有穹弯）冲件精度中级和低级精度（it1014级）。有模具结构、送料精度、材料情况等决定。可以提高精度和形位公差高级和中级精度（it69级）。冲件形位公差可以达到很高的要求中级和低级精度（it1014级）。有模具结构、送料精度、材料情况等决定。可以提高精度，但形位公差稍差冲压工作的稳定性和模具工作的安全状态工序分得愈合理，冲压工作的稳定性愈高一般较稳定、安全冲压的稳定性差，模具工作的安全性也稍差冲压工作的稳定性好，模具很安全适用性适合于中、小零件大批量的生产适合冲件材料特别贵重、需要提高材料的利用率、冲件产量很大的生产适于品种少、大批量、系列化复杂制件的生产最佳工序种类冲裁冲裁、冲裁拉深深拉深复杂的弯曲工作有限度的增加不能可能翻转和变更冲压方向不能不能可能材料利用率需较大的搭边较高一般较高对材料宽度的要求较严格不严格不严格生产效率工序间自动送料，可以自动排除冲件，生产效率高冲件被被顶到模具工作面上，必须用手或机械排除，生产效率低工序间自动送料，机械手传递胚料、自动排除冲件、废料吸除等，并有模具自动润滑。生产效率高模具制造成本与工位、工序数成比例上升。冲裁简单形状零件比复合模低中等冲裁复杂形状比连续模低较低模具制造难易制造困难，维修中等制造和维修都较难较容易各工位模具可以分别调整，也便于模具的维修和更换模具材料可用硬质合金较难用硬质合金可用硬质合金模具寿命较高较低最高为降低冲压成本、缩短生产周期，除了提高压力机的冲压速度以外，选用简易模具、通用模具及组合模具则是简便、有效的途径。尤其是对于样品试制及产量小、品种多、要求快出制件的部门更是如此4。各种简易冲模及其冲压工艺中的应用列表于表2-5 表2-5 简易冲模及其应用模具名称适用冲压工艺大致应用范围技术经济效果薄板模冲裁t3mm，形状一般的中小型有色金属板件用于电子、仪器、仪表等小批量板状零件，模具寿命小于1万件厚板模冲裁与一般冲裁模相同结构简单、成本低、模具寿命长，大于1万件钢带模冲裁t6mm的大中型非金属或软金属板用于汽车、拖拉机所以的板件，模具寿命小于1万件钢皮模(凹模厚度0.5-1mm)冲裁t3mm的黑色、有色金属及非金属板料用于试制性或批量小的冲件，模具寿命小于1万件夹板模冲裁t3mm的黑色、有色金属板料用于汽车、飞机等大中型冲件，模具寿命小于1万件组合冲模冲裁、修边、弯曲、拉深与常规模具应用范围相同。但冲件形状简单用于试制性强的工厂及品种、小批量生产的简单零件聚氨酯橡胶模冲裁、弯曲、成形、涨形、翻边、拉深t1.5mm的小型冲件用于电子、仪器、仪表等小批量的零件，模具寿命小于1万件锌基、铋基低熔点合金模冲裁、弯曲、成形、翻边、拉深t1mm的大、中、小型的各种零件模具寿命低于2万件，模具顺坏后可溶解低熔点合金重复使用喷焊刃口模落料、冲孔t1mm的大型零件各行均可适用，模具寿命小于1万件超塑性材料冲模冲裁t0.8mm的大中型零件模具寿命数千件，再使用时模具性能下降3. 制件工艺性分析和工艺方案及模具形式3.1 零件的工艺性分析 下图所示冲裁件，材料为a3，厚度为2mm,大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具。零件名称：垫圈；生产批量：大批；材料08钢；材料厚度： t=10.15mm。 图 3.1 垫圈（1）材料：该冲裁件的材料a3钢是普通碳素钢，具有较好的可冲压性能。（2）零件结构：该冲裁件结构简单，并在转角有四处r2圆角，比较适合冲裁。（3）尺寸精度：零件图上所有未标注公差的尺寸，属自由尺寸，可按it14级确定工件尺寸的公差。孔边距5.5mm。查公差表可得各尺寸公差为：零件外形： 210 -0.52mm零件内形：10mm结论：适合冲裁。计算毛坯尺寸 根据制件外形210 -0.52mm、加上搭边余量a1取为0.8mm而确定的。因此，该零件的毛坯宽度b可由下式确定: b=d+2a1=21.8mm （3.1）3.2 确定工艺方案及模具形式根据以上分析和计算，可以明确，该零件的冲压加工需要包括以下基本工序:落料、冲孔。根据这些基本工序可以拟出如下三种工艺方案。方案一落料、冲孔复合冲裁。方案二落料、冲孔单工序冲裁。方案三采用带料在多工位自动压力机上冲压。比较以上三种方案，可以看到:方案二落料、冲孔单工序冲裁，冲出工件的尺寸精度低、生产率低，生产安全性低。方案三采用带料多工位自动压力机冲压，可获得高的生产率，而且操作安全，也避免了方案二中的缺点，但这一方案需要专用压力机和自动送料装置，而且模具结构复杂，制造周期长，生产成本高。方案一没有上述缺点，其工序复合程度较高，生产率较高。因此，综合考虑本零件模具的设计采用第一种方案4。 3.3 工序设计与工艺计算3.3.1 排样、裁板方案 图 3.2 排样方案查冲压模具设计与制造确定搭边值：两工件间的搭边：a=0.8mm；工件边缘搭边：a1=0.1mm;步距为：s=21+0.8=21.8mm;条料宽度b=（d+2a1）-=（21+2x0.1）-=21.2mm一个步距内的材料利用率为： =346(23.5x21.8)x100%=68.7% （3.2）查板材标准，宜选用1000x1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为43张条料（23.5mmx1000mm），每张条料可以冲裁68个垫圈毛坯。排样是指冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法。合理的排样是降低成本的有效措施。裁板方法有纵裁、横裁和联合裁三种。排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度，便于送料。搭边是废料，所以不能取大，应尽量减小，但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃部磨损影响模具寿命。3.3.2 卸料力、推件力和顶出力的计算、压力中心的计算 （一）计算冲裁力的目的是为了合理的选择设备吨位和设计模具。 一般平刃口模具冲裁时，其冲裁力的计算公式为： 式中: f一冲裁力（牛顿）； l一冲裁件的周长（毫米）；一板料厚度（毫米）；一材料的抗剪强度； 考虑到模具刃口的磨损、模具间隙的波动、材料机械性能的变化以及材料后的偏差等因素，实际所需的冲裁力还需增加30%，故选择压床的冲裁力应为： （3.3）式中一一材料的抗拉强度(2) 降低冲裁力的方法 在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力往往超过本车间现有压床吨位。为了解决这个矛盾，一般