冲压模具毕业设计明书

1、1 前言1.1 课题来源 本设计为踏板冲压工艺与成形模设计，来源于生产实际。1.2 课题目的与意义（1）总结和巩固基础技术课程和专业课程中所获得的知识，综合应用这些知识，并将理论知识用于解决生产实际问题；通过设计使学生获得课堂讲授不易掌握的冲模结构知识；培养学生的设计、计算和绘图能力，培养学生独立解决冲压范围内工程问题的能力。（2）踏板模具设计过程中涉及机械、材料、力学、工艺、机构等各种专业知识。通过该模具设计，可以综合运用大学四年所学习的各种知识，是对所学知识的一次检验，也是工作前夕的实际工作一次演练。通过本次毕业设计，使自己掌握冷冲压模具设计与制造，提高自己综合运用各种知识的能力。1.3

2、冲压工艺介绍冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 全世界的钢材中，有6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性

3、。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。1.4 冲压工艺的种类 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料

4、在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。 模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要

5、较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。 模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。 冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。 在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排

6、废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。 1.5 国内外现状及水平模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具工业是技术密集型、资本密集型和投资密集型的产业，就冷冲模具而言，在冲模设计与制造上，模具结构与精度正朝着两个方面发展：一是为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一方面，为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到了迅速的发展。同时，计算机技术、信息技术等先进技术在

7、模具技术中得到广泛的应用，使模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。目前最为突出的是模具CAD/CAE/CAM。在这方面，在这方面，国际上有许多应用成熟的计算机软件，我们不但能消化，应用国外的有关软件，少数单位还能自行开发或正在开发模具软件，尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表了我国模具技术的发展成果与发展方向。  模具是工业生产的基础工艺装备，模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。冲压模具是其中重要的一种。模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。这是由于模具标准化是组织模具专业化生产的前提，而模具的专业化生产是

8、提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。我国已经颁布了冷冲压术语、冷冲模零部件的国家标准。冲模的模架等基础零部件已专业化，商品化。但总的来说，我国冲模的标准化和专业化还是比较低的。主要是模具制造商对模具制造的认识还不够，对模具新技术的应用力度不大，对在模具制造过程中模具标准设计还没有足够的认识，还停留在老的手工制作又一有经验的模具师傅带队的水平线上，试观国外发达国家模具制造，把标准化的模具设计放在了最重要的位置上，其次是设备问题。性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。高效率、高精度、长寿命的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备与之相匹配；为了适应冲压新工艺的需要，研制了许多

9、新型结构的冲压设备；为了满足新产品少批量生产的需要，冲压设备朝多功能、数控方向发展；为提高生产率和安全生产，应用各种自动化装置以及冲压自动化生产线。  自从2001年加入世贸组织以来，我国经济发展迅速步入快车道阶段，其中制造业的发展更是迅速。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿

10、元人民币。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年，我国机床进口约60亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约12亿元，其中90%依赖进口。 为此，世界著名的制造业跨国企业集团纷纷落户中国，不断将中国发展成自己的研发和制造基地，提

11、高自身产品的综合竞争力，以角逐全球市场，致使中国的传统制造业面临前所未有的生存挑战和发展机遇。中国的模具行业产值跻身于世界的第3位，但中国模具行业的质量并不是世界上最好的，目前还赶不上德国和日本。但我们相信，中国不会因此而停顿，中国模具的发展，不仅仅是要量上考虑，更应该要从质上考虑，中国模具行业大有发展的空间。 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。我

12、国冲压模具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： (1)全面推广CAD/CAM/CAE技术：模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为

13、可能，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工：国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。 (3)模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。  目前我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大的差距。存在

14、的问题和差距主要表现在下列5个方面：(1) 总量供不应求。(2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。(3) 模具产品水平低很多，生产周期长。(4) 开发能力较差，经济效益较差。(5) 与国际水平相比，模具企业的管理落后。 由此可得，我国模具制造，应该向以下所述的几点进行实行。这样对我国的模具行业有巨大的历史意义，这影响着我国能不能走到世界的前列和引领模具技术潮流。(1) CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟、制造一体化。(2) 先进设备在现代模具制造中的作用。(3) 模具材料及表面处理技术。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。 使计算机辅助设

15、计/加工/工程技术得到广泛使用。 让大型模具企业拥有高速数控加工/加工中心/数控机床等先进的加工工艺与装备,可以开展RP/RT或模具逆向工程工作,使硬件装备站在与世界基本同步的水平线上。 在冲模的表面精整加工技术方面,要开展积极探索、积累经验。借助高速、精密的加工设备加工生产,获得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或抛光方法代替传统的手工研磨抛光,提高模具质量。1.6 课题研究的主要内容和关键点课题研究的主要内容：（1）在Pro/E状态下设计工件的三维图。（2）对踏板工件进行冲裁、成形的工艺性能研究和生产的经济性分析。（3）制订踏板的冲压工艺流程，进行踏板的冲裁、成形工艺相关的工艺计算，

16、进行相关模具结构的分析,确定模具各组成部分具体结构，设计踏板的冲裁和成形模的模具结构装配图和模具零件图。（4）对模具成形零件的制造工艺进分析,编制成形零件的工艺卡。（5）对踏板成形模的装配工艺进行分析,编制模具的装配工艺文件。 （6）编制踏板冲压工艺分析与成形模具设计的说明书。准备采取的措施：应充分研究设计任务书，通过查阅各方面资料充分了解产品的用途、所处的工作环境，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上，可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。（1）对工件进行工艺分析，如形状、尺寸、精度、材料、

17、生产批量等进行分析。 （2）确定工艺流程。 （3）酝酿冲压模具设计安排的初步方案，并画出各步的冲压工序草图。 （4）通过工序安排计算及冲压模具结构图册等技术资料，验证各步的冲压模具设计方案是否可行，构画该道工序的模具结构草图。 （5）通过到模具厂考查了解模具工艺及模具结构。 （6）构画其它模具的结构草图，进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行。 （7）选择最优化的工艺方案进行进一步设计。 （8）冲压工序安排方案经指导教师过目后，即可正式绘制各步的冲压工序图，并着手按照“任务书”上的要求进行毕业设计。2 工艺分析及工艺方案的确定2.1 设计任务和设计要求图2.1 工件图表2.1 零件设计要求

18、 零件名称材料厚度（mm）生产批量 踏板Q2351.5大批量图2.3 工件三维图2.2 零件的工艺性分析此零件的外形和两个6mm的孔可通过落料，冲孔加工出来。中间带有凸台的孔可用两种方法冲压：第一种是先拉深，然后从底部冲孔，这样拉深变形后易保证中间孔的形状；第二种方法是先冲孔再拉深，这样易使中间18mm的孔变形，而需要整形，因此采用第一种方法。 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求，冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。下面是冲压需满足的工件的工艺性：（1）冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当圆角；（2）冲裁件凸出或凹入

19、部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽；（3）腰圆形件，圆弧半径应大于料宽的一半，及能采用少废料排样，如圆弧半径等于工件宽度一半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生；（4）冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小；（5）冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不宜太短。2.3 工艺方案的确定该零件的加工包括冲孔、拉深、落料三个工序，有以下四种工艺方案：方案一：先冲孔，后拉深和落料，采用单工序模生产；方案二：先冲孔拉深后落料复合冲压，采用复合模生产；方案三：冲孔、拉深、落料级进冲压，采用级进模生产。方案四：拉深、冲孔、落料级进冲压，采用级进模生产方案一采用单工序模，模具比较简单，但

20、需要三套模具；方案二采用复合模，精度比较高，但模具过于复杂；方案三，采用级进模，先冲孔后拉深，易使中间孔变形而达不到工件要求；方案四，采用级进模，先拉深后冲孔，已与保证孔的形状，模具也并不复杂。经过对模具的分析可知采用级进模生产比较合适，工作效率也高，且方案四更以满足工件要求，故采用方案四。对于拉深工序，约为50°，属于低锥面零件，故可一次拉深而成，但该拉深时凸模凹模的圆角半径约为R5，不满足零件要求，故还需要在拉深后增加一道整形工序。2.4 排样2.4.1排样方法设计级进模，首先要考虑条料的排样。本零件的形状两头小中间大，直接排样时材料利用率低，常用的排样方法有三种：（1）有废料排

21、样：沿工件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边因此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，生产中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样。 （2）少废料排样：沿着工件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 （3）无废料排样：沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高，劳动生产率也高。少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节省材料，还有简化模具结构、降低冲

22、裁力和提高生产率等优点，并且工件须具有一定的形状才能采用。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形式。图2-2为此工件的三种排样方案，现就这三种方案进行比较分析：方案与方案为直排，方案为斜排。三种方案从制件精度、冲模结构及模具寿命相比都差不多，但从材料利用率考虑，方案的材料利用率最高，但是考虑到拉深会导致材料流动，因此认为方案为更合理的排样方案。根据以上分析，最终确定采用有废料斜排的方式。 图2-2 排样方案2.4.2搭边值与条料宽度的确定 （1）搭边值的确定排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差

23、和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率，同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。 搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理确定搭边数值。搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。根据生产的统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50以上。搭边值是由经验确定的，查表2-2可得排样时选用的最小搭边值：a=1.0mm，a=1.2mm 表2-2 钢材的搭边值和侧搭边值条料厚度t/mm 搭边值/mm圆

24、形工件矩形件L<50矩形件L>50aa1 a a1 a A10-0.25 1.82.02.21.52.83.0 0.25-0.5 1.21.51.82.02.22.5 0.5-0.81.01.21.51.81.82.0 0.8-1.20.81.01.21.51.51.8 1.2-1.61.01.21.51.81.82.0（2）条料宽度的确定 该级进模应采用有定距侧刃。 条料宽度B： （2.1）其中，D垂直送料方向上零件尺寸，D=62mm b侧切去料宽尺寸，b=1.5mm 条料宽度公差值，=0.8由公式得：再考虑到拉深时材料的流动，故B取69mm导料板之间的距离 （2.2）（3）步距

25、的确定 （2.3）其中，D-送料方向上零件尺寸，D=34mm则 2.5 加工工位零件加工分为四个工位，如图2-3：第一工位：浅拉深 第二工位：整形第三工位：冲孔第四工位：落料图2-3 加工工位由以上分析可知，该模具的动作过程为：先进行浅拉深，然后整形以满足工件的圆角要求，再进行冲孔，最后落料。模具的动作需要在不同的工位上完成，所以模具的定位要绝对正确，才能冲制出合格的产品。拉深凸模凹模必须有圆角，工件有公差要求，而且不允许有圆角，因此该工位要有整形工序。3 设计计算3.1 拉深力计算 拉深力 （3.1）式中，为修正系数，查表知0.4为拉深后的直径，d=23.5mm 为板料厚度1.5mm 为板料

26、的抗拉强度400MPa故 =17718.6N3.2 冲裁力的计算该模具采用平刃口模具进行冲裁，其理论冲裁力F（N）可按下式计算： （3.2）式中，为安全系数 为冲裁件周长mm 为材料厚度mm 为材料抗剪强度MPa选择设备时，需要考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以一般取K=1.3。因为在该模具中需要冲压的部位主要有外形，两个直径为的孔、直径为的孔和侧刃，计算其周长分别为：147.5mm 、18.8mm、56.5mm、38.7mm，材料厚度mm 。材料抗剪强度故 ： 3.3 整形力的计算整形压力的计算与校正压力相同，采用下式计算： （3.3）式中， 整形力（N）；

27、 单位整形力（Mpa）； 工件整形面积(mm2)。关于单位整形力的选择与弯曲校正以及校平工艺的校平力不同，整形力是使整形局部的压强超过材料的抗压强度，而产生变形，但是最后作用在校平面上的压强必须低于材料的抗压强度。综合以上因素，p值取150Mpa。工件整形面积较小近似取 故得该工件的整形压力为：3.4 卸料力的计算 卸料力一般用经验公式计算 （3.4） 式中，F冲裁力（N）； 系数，查表得为0.05， 代入计算得：3.5 模具总压力该模具的总压力为3.6 冲模压力中心的确定对于平行力系，冲模压力中心可用以下公式计算 （3.5）若以冲18孔中心为坐标原点，则计算得压力中心在冲孔中心处左侧12.9

28、mm处。3.7 冲压设备的确定根据以上计算结果冲压设备选J23-25来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示：公称压力： 滑块行程： 最大闭合高度：封闭高度调节量： 立柱距离： 工作台尺寸： 4 结构设计4.1 凸模凹模设计在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，采用凸模与凹模分别加工法，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各孔的同轴度，使装配工作简化。工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料 （4.1） （4.2） 冲孔 （4.3） （4.4） 冲裁凸、凹模

29、工作部分尺寸的计算公式表中， 分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm） 分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）、 分别为凸、凹模的制造公差 制件的制造公差（mm） 最小合理间隙值（mm） x 磨损系数 凸模长度按下式计算： （4.5）式中，凸模固定板厚度（mm）； 卸料板厚度（mm）； h 增加长度（mm），一般取1020mm。根据后面部分对各板料厚度的选择计算出凸模长度为以下为冲裁凸模凹模工作部分尺寸的计算中将用到的节选表格数据表4-1 初始双面间隙值表材料08、10、35 09M2、Q235Q34540、50厚度/mmZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.0400.0600.

30、0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.90.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.1000.1400.1000.1400.1000.1401.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.26

31、00.3800.2600.380表4-2 冲裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表基本尺寸尺寸的类型包容表面被包容表面孔中心距3+0.25-0.25±0.153-6+0.30-0.306-10+0.36-0.36±0.21510-18+0.43-0.4318-30+0.52-0.52±0.3130-50+0.62-0.6250-80+0.74-0.74±0.43580-120+0.87-0.87120-180+1.00-1.00±0.575180-250+1.15-1.15表4-3圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表公称尺寸凸模制造公差凹模制造公

32、差180.0200.020>18-300.0200.025>30-800.0200.030>80-1200.0250.035>120-1800.0300.040表4-4 磨损系数x材料厚度t/mm非圆形冲件圆形冲件10.750.50.750.5冲件公差/mm<1<0.160.17-0.35>0.36<0.16>0.161-2<0.200.21-0.41>0.42<0.20>0.202-4<0.240.25-0.49>0.50<0.24>0.244-5<0.300.31-0.59>0

33、.60<0.30>0.304.1.1冲孔的凸模凹模因为该工件为一般精度零件，查表 4-2 可得其制件公差为，查表4-3可得凸凹模的制造公差，查表4-1可得该工件中所需的凸凹模初始间隙为： ，磨损系数x取0.5。凸模凹模其余尺寸根据所加工零件尺寸、模具结构及工艺需要设计，其基本结构和基本尺寸如下图。凸 模凹 模图4-1 冲孔的凸模凹模4.1.2 冲孔的凸模凹模冲制该孔时所需的磨损系数x取0.5，凸凹模的制造公差为 ，制件公差，凸凹模初始间隙为：。 此凸模较细，为了提高刚度，中间设有过渡段，其基本结构和基本尺寸如下图。凸模凹模图4-2 冲孔的凸模凹模4.1.3落料的凸模凹模凸模凹模的制

34、造公差为磨损系数x取0.5，凸凹模初始间隙为：，制件公差 ， 孔心距：查表4-2，可得 =50.155±0.0394.1.4 拉深凸模（1）拉深处毛坯直径计算 （4.6）式中，d1为锥面中性层底圆直径，为23.5mm d2为锥面中性层顶圆直径，为27.5mm l为锥面中性层母线长度，为2.8mm则 =28.9mm （2）凸模和凹模的间隙 Z=（11.1）t （4.7）式中，t为材料厚度，为1.5mm，故可取间隙为1.65mm （3）凸模凹模圆角半径计算根据材料的厚度查表格可知凹模圆角半径取4t，即为R6，而凸模圆角半径与凹模圆角半径一致，亦为R6。 （4）凸模凹模直径以凹模为基准，底

35、圆凹模尺寸为 （4.8）底圆凸模尺寸 （4.9）顶圆凹模尺寸为顶园凸模尺寸拉深凸模的基本结构和基本尺寸如下图图4-3 拉深凸模4.1.5 整形凸模整形凸模的基本结构和基本尺寸，和拉深凸模的基本一致，但凸模的圆角半径为R0.5，整形凸模的基本结构和基本尺寸如下图图4-4 整形凸模4.1.6 凹模板凹模板主要为拉深和整形的凹模，另外为冲裁凹模的固定作用。凹模厚（高）度 H=ks （4.10）式中，k为系数，考虑板料厚度的影响，查表得k=0.3 s为垂直送料方向的凹模刃壁间最大距离，为62mmH=0.3×62=18.6mm垂直于送料方向的凹模宽度B B=s+2.5H=62+2.5×

36、;20=112mm （4.11）送料方向的凹模长度 L=s1+2s2 （4.12）式中，s1为送料方向的凹模刃壁间最大距离，为140mms2为送料方向的凹模刃壁至凹模边缘的最小距离，为22mm故 L=140+2×22=182mm凹模板基本结构如下图图4-5 凹模板4.2 定位零件的设计定位方式的选择通俗的说即是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。模具上凸模固定板、垫板等用定位销进行定位。模具采用导料板控制

37、条料的送进方向，无侧压装置。而采用侧刃来定步距，且采用双侧刃，两侧并列布置，落料凸模设有导正销进行精确定位。4.2.1 导料板的设计导料板基本结构如下图图4-5 导料板4.2.2 侧刃的设计侧刃的宽度 （4.13）式中，s为送料步距，为37mm故 侧刃的基本结构如下图，图4-5 侧刃4.2.3 导正销的设计导正销与落料凸模中间通孔采用H7/r6过盈配合其基本结构如下图图4-6 导正销4.3 卸料出件方式的设计卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性

38、卸料装置和废料切刀三种。固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。通常把装在上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。综合考虑该模具的结构，以及工件料厚为1.5mm，相对较薄，卸料力比较小，故可采用弹性卸料，用弹簧和卸料螺钉连接。又因为是级进模生产，所以采用下出件

39、比较便于操作，可以提高生产效率。根据工作需求及结构需要选择弹性卸料板厚度15mm。各孔尺寸比凸模稍大即可。卸料螺钉根据标准选择直径d=8mm，长度L=70mm，带螺纹长度l=10mm。卸料板的基本结构如下图图4-7 卸料板4.4 模架的设计模架由上、下模座和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受冲压全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。导柱模模架按导向结构分滑动导向和滚动滚动导向，按导柱不同的位置，分为如下四种模架：对角导柱模架：导柱分布在矩形凹模的对角线上，既可以横向送料，又可以纵向送料。

40、由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、级进模；后侧导住模架：导柱分布在模座的后侧，由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构；中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方向送料；四导柱模架：四个导柱分布在矩形凹模的两对角线上，具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或精度较高的冲压件。该模具宜选对角导柱模架，导柱与导套制成H7/h6小间隙配合，导柱导套与模座均为H7/r6过盈配合。模架及导柱导套各尺寸如下，

41、参照标准制造：导柱分别为导套分别为上模座厚度取， 下模座厚度取， 上下模座的基本结构结构如下图，上模座下模座图4-8 模座4.5 模柄的选择模柄采用压入式模柄，固定段与上模座孔采用H7/m6过渡配合，并加骑缝螺钉防止转动。装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄好。模柄的基本机构如下图图4-9 模柄4.6其他零件的选择在凸模固定板与上模座之间加一块淬硬的垫板，可避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动，其厚度一般取610mm。零件按各自工作需求及结构需要选择如下：凸模固定板厚度取20mm，上模垫板厚度取10mm，下模垫板厚度取10mm，凹模固定板，以及两块垫板的外形尺

42、寸和凹模板一致，即182×112mm，其基本结构如下图图4-10 凸模固定板图4-11 上模垫板图4-12 下模垫板4.7 标准件的选用4.7.1销钉的选用为了便于安装和定位，防止下模座和凹模板的位置发生移动，所以定位采用2个销钉，参照GB/T 117-2000选用销钉10×60；同理凸模和固定板跟上模座也采用2个销钉，参照GB/T 117-2000选用销钉10×70。4.7.2 螺钉的选用为了便于安装和定位，防止下模座和凹模板的位置发生移动，所以紧固采用6个螺钉，参照GB/T 7001-2000选用内六角圆柱头螺钉M16×50。同理凸模固定板、垫板和上

43、模座也采用6个螺钉，参照GB/T 7001-2000选用内六角圆柱头螺钉M16×50。4.7.2 弹簧的选用考虑到卸料力的大小，采用四个弹簧，并对称布置，再参照GB2089-1980选弹簧为4×20×454.8 模具闭合高度冲模的闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面与下模座下平面之间的距离。冲模的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。闭合高度 H=35+10+20+20+15+20+10+40=170mm由于初选压力机JC23-25的最大闭合高度为270mm，所以初选压力机JC23-25符合要求。4.9 模具总装图模具总装图如下图4-13

44、模具总装图图中，1-下模座，2-垫板，3-落料凹模，4-冲孔凹模，5-凹模板，6-导正销，7-卸料板，8-落料凸模，9-冲孔凸模，10-凸模固定板，11-弹簧，12-垫板，13-卸料螺钉，14-上模座，15-模柄，16-止转螺钉，17-螺钉，18-销钉，19-整形凸模，20-拉深凸模，21-导套，22-冲孔凸模，23-冲孔凹模，24-顶块，25-橡胶，26-导柱，27-螺钉，28-销钉，29-导料板，30-侧刃4.10 模具材料的选用4.10.1 冷冲模材料的选用要求冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生

45、脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能有：（1）应具有较高的变形抗力。主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、抗弯强度等。其中硬度是模具重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度达到60HRC才能保证模具具有较高的抗变形能力。（2）应具有较高的断裂抗力。主要抗力指标有材料的抗冲击性能、抗压强度、抗弯强度。冲击载荷下抵抗模具产生裂纹的能力，也是作为防止断裂的一个重要依据。一般情况下，韧性越高的材料断裂抗力越大，而材料基体中碳含量越高冲击韧性越高，所以载荷较大的冷冲镦、易受偏心弯曲载荷的剪切模、细长凸模或有应力集中的模具，

46、都需要有较高的韧性，基体中含碳量要高。（3） 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能。模具在交变应力条件下易产生疲劳破坏，表面易形成刮痕凹槽等，因此对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性和抗疲劳性能，需要在硬度高的基体上均匀分布大量细小的碳化物。（4） 应具有较好的冷、热加工工艺性。钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性、脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。4.10.1 材料的选择原则（1）钢材的失效是影响模具寿命的主要因素。要针对模具的失效形式选用钢材：1 为防模具开裂，要选用韧性好的材料；2 为防磨损，应选用合金元素高的材料；3 对于大型冲

47、模应选用淬透性好的材料；4 为保持钢材硬度，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；5 为防热处理变形，对于形状复杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的合金材料。（2）要根据制品批量大小选用材料。对于制品批量大的模具，一般采用优质合金钢，而批量小的模具则采用碳素钢，以降低成本。本模具用于制品的大批量生产，所以选用优质合金钢。（3）要根据冲模零件的作用选择。凸模凹模可采用有色金属或黑色金属，而对于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。最终选择凸模凹模用T8A，支撑板、卸料零件、导向件等用45。5 设计小结通过这将近两个月的紧张设计，模具终于设计完成了。在整个设计过程中我主要从以下方面来开展设计工作的。第

48、一，根据工件的要求和尺寸绘制了零件的零件图，包括二维和三维图。第二，对零件进行冲压工艺性能分析。第三，确定冲裁方案。第四，进行排样图设计。第五，工艺计算，包括冲裁力和凸凹模刃口尺寸的计算等。第六，根据冲裁力选用压力设备。第七，模具的结构方案设计，包括设计一些典型零件和附件，并绘制其零件图。第八，模具典型零件的固定方法的研究。第九，模具的安装与装配方法介绍。第十，模具的工作原理的介绍和绘制模具装配图。第十一，对典型零件确定加工方案，拟定零件的加工工艺路线。在整个设计过程中我发现了许多问题，也解决了许多问题。就是在发现问题和解决问题的过程中，我将自己在模具方面的理论知识进行了系统地运用和完善，将理

49、论知识很好地运用到了实践中，提高了自己的设计能力。更重要的是，在整个设计过程中，我对模具设计与制造有了更深入的了解，掌握了模具设计的一般方法和主要的设计思想以及设计过程中要注意的事项，在思想上，我树立起了工程思想，不再死抠书本上的公式和理论，一切以实际生产为主，一切不再是简单的、死板的理论知识，而是一个个活灵活现的真实的例子。本次设计的模具是制造精度高和生产效率比较高的级进模，设计过程中综合利用了目前最为先进的模具设计方法和设计理念，以适应现代社会的发展。各种零件的设计原则是既要满足性能要求，又要节省成本并有利于模具的维修与保养。设计中力求找到经济性和适用性完美的结合点。毕业设计已经结束，但是

50、在设计中我们学到的很多东西，这些东西将使我受益终身！也为我未来的工作和继续学习都奠定了坚实的基础，我相信只要我们坚持不懈，不断努力，不断积累，不断学习，我们可以在模具设计上走的更远更好！工艺过程卡片零件名称冲孔凸模模具编号YGj-01零件编号YGj-01-09材料名称T8A毛坯尺寸20×100件 数2工序号工序施工简要说明1备料锻件20×100mm2热处理退火3车削留单边余量0.5mm4磨削磨削各外圆0.25mm5热处理淬火，硬度至58-62HRC。6钳工磨削外圆尺寸至要求，抛光至Ra0.4um7检验 零件加工工艺工艺过程卡片零件名称冲孔凸模模具编号YGj-01零件编号YGj-01-17材料名称T8A毛坯尺寸30×100件 数1工序号工序施工简要说明1备料锻件10×100mm2热处理退火3车削留单边余量0.5mm4磨削磨削各外圆0.25mm5热处