硅钢铁芯片冲压模设计

PAGEPAGE36xxxx学院毕业设计系部：指导老师：专业：模具设计与制造班级：小组号：组长：同组人：日期：年月日目录摘要 41.引言 51.1模具行业的发展现状及市场前景 51.2.课题来源和研究意义 71.3题目研究方法 81.4论文构成及研究内容 92．冲裁件的工艺性分析 102.1冲裁件的结构工艺性 112.1.1冲裁件的形状 112.1.2冲裁件的尺寸精度 123制件冲压工艺方案的确定 133.1冲压工序的组合 134制件排样图的设计及材料利用率的计算 144.1制件排样图的设计 144.1.1搭边与料宽 144.2材料利用率的计算 165.确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心 175.1冲压力 175.1.1冲裁力的计算 175.1.2卸料力、推件力及顶件力的计算 175.2压力中心的计算 185.3压力机的选用 196.凸、凹模刃口尺寸计算 206.1凸、凹模刃口尺寸计算原则 206.2凸、凹模刃口尺寸计算方法 216.2.1凸模和凹模分开加工 216.2.2凸模和凹模配合加工 227模具整体结构形式设计 248、模具零件的结构设计 258.1.凸凹模的设计 258.2.落料凹模的设计 258.3.冲头固定板的设计 268.4选择标准模架 278.5卸料、压边弹性元件的确定 279模具总体结构设计 299.1模具类形的选择 299.2定位方式的选择 299.3卸料、出件方式的选择 299.4导柱、导套位置的确定 2910.模具的动作原理 3011.模具的装配 3111.1模装配 3111.2模装配 3112.结束语 32设计小结 33致谢 34参考文献 35摘要随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，逐渐由以前手动方式发展为利用软件等高科技方式来辅助设计的完成。冷冲模是其中的一种。毕业设计是在模具专业理论教学之后进行的实践性教学环节。是对所学知识的一次总检验，是走向工作岗位前的一次实战演习。其目的是，综合运用所学课程的理论和实践知识,设计一副完整的模具训练、培养和提高自己的工作能力。巩固和扩充模具专业课程所学内容，掌握模具设计与制造的方法、步骤和相关技术规范。熟练查阅相关技术资料。掌握模具设计与制造的基本技能，如制件工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求，尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。随着模具的迅速发展，在现代工业生产中，模具已经成为生产各种工业产品不可缺少的重要工艺设备。这次毕业设计是在学习完所有机械课程的基础上进行的，是对我综合能力的考核，是对我所学知识的综合运用，也是对我所学知识的回顾与检查。本次设计是在指导老师认真、耐心的指导下，对模具的经济性、模具的寿命、生产周期、及生产成本等指标下进行全面、仔细的分析下而进行设计的。在此,我表示衷心的感谢他们对我的教诲.冲模是模具设计与制造专业的主要专业课程之一。它具有很强的实践性和综合性，通过学习这门课程，使我对冲压模具有了新的认识，从中也学到了不少知识，激发了我对冲压模具的爱好。关键词：工艺性分析、模具工艺方案论证、工艺计算、加工设备选定、制造工艺、收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。1.引言1.1模具行业的发展现状及市场前景现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在700亿至850亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持15%的年增长率（据不完全统计，2005年国内模具进口总值达到700多亿，同时，有近250个亿的出口），到2007年模具产值预计为700亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2006年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2005年我国汽车产销量均突破550万辆，预计2007年产销量各突破700万辆，轿车产量将达到300万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。模具的发展是体现一个国家现代化水平高低的一个重要标志，就我国而言，经过了这几十年曲折的发展，模具行业也初具规模，从当初只能靠进口到现在部分进口已经跨了一大步，但还有一些精密的冲模自己还不能生产只能通过进口来满足生产需要。随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使的模具的应用和设计更为方便。随着信息产业的不断发展，模具的设计和制造也越来越趋近于国际化。现在模具的计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的研究和应用。大大提搞了模具设计和制造的效率。减短了生产周期。采用模具CAD/CAM技术，还可提高模具质量，大大减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新和开发上。尤其是pro/E和UG等软件的应用更进一步推动了模具产业的发展。。数控技术的发展使模具工作零件的加工趋进于自动化。电火花和线切割技术的广泛应用也对模具行业起到了飞越发展。模具的标准化程度在国内外现在也比较明显。特别是对一些通用件的使用应用的越来越多。其大大的提高了它们的互换性。加强了各个地区的合作。对整个模具的行业水平的提高也起到了重要的作用。冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的某个部位便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压生产靠模具与设备完成加工过程，所以它的生产率高，而且由于操作简便，也便于实现机械化和自动化。利用模具加工，可以获得其它加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品的尺寸精度是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需要再经过机械加工便可以使用。冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量的切削材料，所以它不但节能，而且节约材料。冲压产品的表面质量较好，使用的原材料是冶金工厂大量生产的轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面不受破坏。因此，冲压工艺是一种产品质量好而且成本低的加工工艺。用它生产的产品一般还具有重量轻且刚性好的特点。冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表、各种民用轻工产品以及航空、航天和兵工等的生产方面占据十分重要的地位。现代各种先进工业化国家的冲压生产都是十分发达的。在我国的现代化建设进程中，冲压生产占有重要的地位。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，以及日常生活用品等行业应用非常广泛，占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高，冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。可以说，模具技术水平已成为衡量一个国家制造业水平的重要指标。当今，随着科学技术的发展，冲压工艺技术也在不断革新和发展，这些革新和发展主要表现在以下几个方面：（1）工艺分析计算方法的现代化（2）模具设计及制造技术的现代化（3）冲压生产的机械化和自动化（4）新的成型工艺以及技术的出现（5）不断改进板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。1.2.课题来源和研究意义本设计题目由实习单位提供，经系指导老师审核通过的。本设计题目涉及的主要内容是对冲压模的设计,研究目的是在厂原有的基础上，对模具进行改进设计，提高产品质量与效益。在二十世纪中期甚至更早,国外就已经出现很多对模具及模具工业的高度评价与精辟的比喻。例如:“模具是美国工业的基石”(美国)；“模具是促进社会繁荣富强的原动力”(日本)；“模具工业是金属加工的帝王”(德国)；“模具是黄金”(东欧)等。在二十世纪未,中国人才开始认识到其极端重要性,作出了科学的评价:“模具工业是现代工业之母”(中国)。21世纪的制造业，正从以机器为特征的传统技术时代，向着以信息为特征的技术时代迈进，即用信息技术改造和提升传统产业。经济全球化和世界市场一体化加速发展，不断加剧了制造商之间的竞争，提出了快速反应市场的要求，与之相适应，制造业对柔性自动化技术及装备的要求更加迫切而强烈。同时，微电子技术和信息通信技术的快速发展，为柔性自动化提供了重要的技术支撑，工业装备的数控化、自动化、柔性化呈现蓬勃发展的态势。现今,全世界模具工业年总产值约为650亿美元，其中亚洲地区占到全世界一半的总产值。而在亚洲,最高属于日本,年产值达200亿美元上下。美国的年产值为50亿美元。中国也在后来居上,现在已经达到70亿美元。然而,产值并不等同于技术质量。虽然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，但与发展经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、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。而技术含量低的模具已供过于求,市场利润空间狭小。近五年来,平均每年进口模具约为11.2亿美元,2003年就进口了近13.7亿的模具,这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。这表示中国大陆模具业的发展潜力仍然很巨大。这就是这次研究的意义。我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。华中工学院和北京模具厂等在1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲压模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。21世纪开始，CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术，其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E,以色列公司的Cimatron还引进了AutoCADCATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低和制造难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造。它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。1.3题目研究方法本论文主要通过具体例子的方式对冲压模具的生产流程进行介绍、分析、研究。通过对铁芯片模具设计的说明，详细地阐述了冲压模具生产的一般流程。对零件加工工艺性分析、零件的加工方式、冲压模具的结构组成等进行介绍并对冲压模具生产中常常出现的缺陷进行分析研究。步骤如下：（1）零件成型方案确定；（2）零件零件形状分析，根据模拟结果进一步提出工艺改良方案；（3）使用CAD等软件对零件进行分析，设计模具装配图和零件图；（4）完成冲压零件设计的文字说明。1.4论文构成及研究内容论文主要由绪论、零件的成型工艺分析、工艺方案制定、及设计计算、模具结构零部件的设计计算，模具缺陷分析等五大部分构成。论文主要围绕该零件冲压成形工艺及模具设计展开，综合运用冲压成形工艺及模具设计理论以及AUTOCAD等辅助设计软件，完成设计计算，绘制模具的装配图和零件图。2．冲裁件的工艺性分析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。冲裁件的工艺性是指冲裁件在冲裁加工中的难易程度。所谓冲裁工艺性好是指能用普通的冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大的影响。2.1冲裁件的结构工艺性2.1.1冲裁件的形状图1.零件及尺寸产品材质为硅钢片，此材质抗拉强度230，抗剪强度190，材料厚度0.5。此制件的形状较简单，但产品四周无圆角过渡，这样设计模具时，凹模热处理后应力集中于尖角处，加工时容易开裂，便于模具的加工和减少冲压时在尖角处开裂的现象，同时也可以防止尖角部位刃口的过快磨损，应在产品的四周加上R角，根据产品材料厚度0.5，确定这里R角最小应为R0.5，更改后的产品图如下：2.1.2冲裁件的尺寸精度冲裁件的精度主要以其尺寸精度、冲裁断面粗糙度、毛刺高度三个方面的指标来衡量，根据零件图上的尺寸标注及公差，可以判断属于尺寸精度为IT12—IT14的经济级普通冲裁。3制件冲压工艺方案的确定3.1冲压工序的组合冲裁工序可以分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式根据下列因素确定：根据生产批量来确定对于年产量需求100万件的该产品来说采用复合模或连续模较合适。根据冲裁件尺寸和精度等级来确定复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，而连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级低。根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定产品的尺寸较小，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，因此常采用复合冲裁或连续冲裁。连续冲裁又可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件。根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定,对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。根据操作是否方便与安全来确定复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较安全。综上所述分析，在满足冲裁件质量与生产率的要求下，选择倒装复合冲裁方式，其模具寿命较长，生产率高，操作较方便和工作安全性高。4制件排样图的设计及材料利用率的计算4.1制件排样图的设计排样时需考虑如下原则：提高材料利用率（不影响冲件使用性能前提下，还可适当改变冲件的形状）合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。模具结构简单、寿命长。保证冲件的质量和冲件对板料纤维方向的要求。4.1.1搭边与料宽1．搭边排样中相邻两个零件之间的余料或零件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用是补偿补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边值要合理确定，值过大，材料利用率低；值过小，搭边的强度与刚度不够，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。因此，搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，一般可取等于材料的厚度。搭边值的大小还与材料的力学性能、厚度、零件的形状与尺寸、排样的形式、送料及挡料方式、卸料方式等因素有关。搭边值一般由经验确定，根据所给材料厚度δ=0.5mm，确定搭边工作间a1为2.0mm,a为2.0mm。具体排样图如下：2．送料步距和条料宽度的确定送料步距条料在模具上每次送进的距离成为送料步距。每次只冲一个零件的步距S的计算公式为S=D+a1(1)S=19+2.0=21mm式中D——平行于送料方向的冲裁宽度；a1——冲裁之间的搭边值。（2）条料宽度条料宽度的确定原则：最小条料宽度要保证冲裁时零件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。产品总长为99。当用孔定距时，可按下式计算条料宽度B-Δ=(Dmax+2a)-Δ=(52+2×2.0)-0.5=56-0.5mm式中B——条料的宽度（mm）；Dmax——冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸（mm）；a——侧搭边值；Δ——条料宽度的单向（负向）公差；剪切条料宽度偏差Δ=0.5,因此B=56-0.5。导料板间距离：B0=B+Cmin=56+0.5=56.5mmCmin——条料与导料板间的最小间隙。4.2材料利用率的计算一个步距内的材料利用率η为η=nF/Bs×100%（3）η=1×868.78/21×56×100%=73.88%式中F——一个步距内冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；n——一个步距内冲裁件数目；B——条料宽度（mm）；s——步距；5.确定总冲压力和选用压力机及计算压力中心5.1冲压力冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。5.1.1冲裁力的计算平刃口冲裁力可按下式计算落料力计算F=KLδτ(5-1)F=1.3×167.43×0.5×190=20.678KN式中F——冲裁力（N）；L——冲裁件周边长度（mm）；τ——材料抗剪强度（MPa）；190MPδ——材料厚度；(mm)K——系数，通常K=1.3；冲孔力计算F=nKLδτ(5-2)F=6×1.3×3.14×3.1×0.5×190=7.21KN5.1.2卸料力、推件力及顶件力的计算生产中常用下列公式计算F卸=K卸F落(5-3)=0.045×20.678=0.931KNF退=K退F冲(5-4)=0.05×7.21=0.361KN式中F——冲裁力；F卸、F顶——分别为卸料系数和顶件系数综上所述，总的冲裁力为F总=F落+F冲+F卸+F顶=29.18KN5.2压力中心的计算采用解析法求压力中心，求XG，YG建立坐标系如下图：F1——冲孔力1F1=Ltσb,得F1=1.2KNF2——冲孔力2F2=Ltσb,得F2=1.2KNF3——冲孔力3F3=Ltσb,得F3=1.2KNF4——冲孔力4F4=Ltσb,得F4=1.2KNF5——冲孔力5F5=Ltσb,得F5=1.2KNF6——冲孔力6F6=Ltσb,得F6=1.2KNF7——落料力F7=Ltσb,得F7=20.678KNY1——F1到X轴的力臂Y1=2.5X1——F1到Y轴的力臂X1=-22Y2——F2到X轴的力臂Y2=-4.5X2——F2到Y轴的力臂X2=-22Y3——F3到X轴的力臂Y3=2.5X3——F3到Y轴的力臂X3=0Y4——F4到X轴的力臂Y4=-4.5X4——F4到Y轴的力臂X4=0Y5——F5到X轴的力臂Y5=2.5X5——F5到Y轴的力臂X5=22Y6——F6到X轴的力臂Y6=-4.5X6——F6到Y轴的力臂X6=22Y7——F7到X轴的力臂Y7=0X7——F7到Y轴的力臂X7=0根据合力距定理：YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3…）/（F1+F2+F3…）YG——F冲压力到X轴的力臂；YG=-0.258XG=（X1F1+X2F2+X3F3…）/（F1+F2+F3…）XG——F冲压力到Y轴的力臂；XG=05.3压力机的选用初步确定压力机的型号：F公称≥F总因此选择压力机的型号为：J53—63压力机型号为J53—63压力机的基本参数如：（表一）公称压力/KN630垫板尺寸/mm滑块行程/mm270直径80滑块行程次数/（次/min）22模柄孔尺寸/mm直径60深度80最小封闭高度/mm190滑块底面积尺寸/mm封闭高度调节量80滑块中心线至床身距离/mm床身最大可倾角20°立柱距离/mm工作台尺寸/mm前后450左右4006.凸、凹模刃口尺寸计算6.1凸、凹模刃口尺寸计算原则设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上。间隙是影响模具寿命的各种因素中占最主要的一个。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间的均有磨檫，而且间隙越小，磨檫越严重。在实际生产中受到制造误差和装配精度的限制，凸模不可能绝对垂直于凹模平面，而且间隙也不会绝对均匀分布，合理的间隙均可使凸模、凹模侧面与材料间的磨檫减小，并缓减间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。冲裁间隙对冲裁力的影响：虽然冲裁力随冲裁间隙的增大有一定程度的降低，但是当单边间隙介于材料厚度5%~20%范围时，冲裁力的降低并不明显（仅降低5%~10%左右）。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不大。冲裁间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响：间隙对斜料力、推件力、顶件力的影响较为显著。间隙增大后，从凸模上斜、从凸模孔口中推出或顶出零件都将省力。一般当单边间隙增大到材料厚度的15%~25%左右时斜料力几乎减到零。冲裁间隙对尺寸精度的影响：间隙对冲裁件尺寸精度的影响的规律，对于冲孔和落料是不同的，并且与材料轧制的纤维方向有关。通过以上分析可以看出，冲裁间隙对断面质量、模具寿命、冲裁力、斜料力、推件力、顶件力以及冲裁件尺寸精度的影响规律均不相同。因此，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量最佳，尺寸精度最佳，冲裁模具寿命最长，冲裁力、斜料力、推件力、顶件力最小等各个方面的要求。在冲压的实际生产过程中，间隙的选用主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个方面的主要因素。但许多研究结果表明，能够保证良好的冲裁件断面质量的间隙数值和可以获得较高的冲模寿命的间隙数值也是不一致的。一般说来，当对冲裁件断面质量要求较高时，应选取较小的间隙值，而当对冲裁件的质量要求不是很高时，则应适当地加大间隙值以利于提高冲模的使用寿命。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于零件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于冲孔件的最大极限尺寸。按冲件精度和模具可能磨损程度，凸、凹模磨损留量在公差范围内的0.5-1.0之间。磨损量用xΔ表示，其中Δ为冲件的公差值，x为磨损系数，其值在0.5-1.0之间，与冲件制造精度有关，可按下列关系选取：零件精度IT10以上X=1;零件精度IT11-IT13X=0.75;零件精度IT14X=0.5。不管落料还是冲孔，冲裁间隙一律采用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具制造公差时，一般冲模精度较零件高3-4级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6-IT7级选取；对于形状复杂的刃口尺寸制造偏差可按零件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取冲件相应部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件没有标注公差，则可按IT14级取值。零件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差应按“入体”原则标注单向公差，即：落料件上偏差为零，只标注下偏差；冲孔件下偏差为零，只标注上偏差。如果零件公差是依双向偏差标注的，则应换算成单向标注。磨损后无变化的尺寸除外。6.2凸、凹模刃口尺寸计算方法6.2.1凸模和凹模分开加工这种方法主要适用于圆形或简单刃口。设计时，需在图样上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。并且保证冲模的制造公差与冲裁间隙之间满足：δd+δp≤Zmax-Zmin(6-1)6.2.2凸模和凹模配合加工配合加工方法，就是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。采用这种方法不仅容易保证冲裁间隙，而且还可以放大基准件的公差，不必检验δd+δp≤Zmax-Zmin。同时还能大大简化设计模具的绘图工作。目前，工厂对单件生产的模具或冲制复杂形状的模具，广泛采用配合加工的方法来设计制造。冲孔凸模和落料凹模尺寸按下列公式计算：冲孔时dp=(dmin+XΔ)-δp(6-2)落料时Dp=(Dmax-XΔ-Zmin)-δp(6-3)孔心距Lp=L±δp’(6-4)式中Dpdp——分别为落料和冲孔凸模的刃口尺寸（mm）；Dmax——为落料件的最大极限尺寸（mm）；dmin——为冲孔件的最小极限尺寸（mm）；Δ——工件公差；Δp——凸模制造公差，通常取δp=Δ/4；δp’——刃口中心距对称偏差，通常取δp’=Δ/8；Lp——凸模中心距尺寸（mm）；L——冲件中心距基本尺寸（mm）；Zmin——最小冲裁间隙（mm）；落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)+Δ/4=52-0.5×0.04=51.98+0.02;Aj2=(Amax-XΔ)+Δ/4=19-0.5×0.04=18.98+0.02;Aj3=(Amax-XΔ)+Δ/4=8.5-0.5×0.04=8.48+0.02;Aj4=(Amax-XΔ)+Δ/4=0.5-0.5×0.04=0.48+0.02;落料凸模尺寸：Ah1=(Aj1-2Z)+Δ/4=52-2×0.03=51.94+0.02;Ah2=(Aj2-2Z)+Δ/4=19-2×0.03=18.94+0.02;Ah3=(Aj3+2Z)+Δ/4=8.5+2×0.03=8.56+0.02;Ah4=(Aj4-Z)+Δ/4=0.5-0.03=0.47+0.02;冲孔凸模尺寸：Bj=(Amin+XΔ)-Δ/4=3.1+0.2×0.1=3.12-0.02冲孔凹模尺寸：Bh=(Bj+2Z)-Δ/4=3.1+2×0.03=3.16-0.02孔心距Lp=L±δp’Lp1=7±0.01Lp2=44±0.01Lp3=28±0.01Lp4=2.5±0.01Lp5=4.5±0.017模具整体结构形式设计落料冲孔模结构形式：下模采用弹压卸料装置，上模采用借力打力的方法，用打料杆进行打料的方法来卸料，整个模具结构紧凑，简单，容易加工和装配，调试也方便。8、模具零件的结构设计8.1.凸凹模的设计材料：Cr12Mov硬度：58～62HRC（如图）8.2.落料凹模的设计因制件形状简单，总体尺寸不大，选用整体式方形凹模较为合理。选用Cr12MoV为凹模材料。凹模周界由《冷冲压工艺与模具设计》得出凹模周界的计算公式厚度H=Kb（≥15mm）式中：b——冲裁件的最大外形尺寸，b=52K——系数，查表得K=0.62则H=0.62×52=32.24mm凹模壁厚c=（1.0~1.5）H（≥30~40mm）=32.24~48.36mm本设计中取c=40-45mm由《模具设计指导》表5-43圆形凹模标准可查到较为靠近的凹模周界尺寸为140×100。硬度：58～62HRC（如图）8.3.冲头固定板的设计材料：45#（如图）确定其他零件的尺寸参数由《模具设计指导》表5-4，可得复合模的典型组合尺寸140×100（单位为mm）（JB/T8066.1—1995）。而由此典型组合标准，即可方便的确定其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。其零件参数如下表所示：凹模周界凸凹模长度配用模架闭合高度H孔距尺寸最小最大SS1S2S3140×10045189220零件名称及标准编号垫板凸模固定板凹模卸料板凸凹模固定板垫板140×100×8140×100×15140×100×30140×100×15140×100×15140×100×8螺钉圆柱销卸料螺钉树脂螺钉圆柱销圆柱销M8×60φ8×50M8×60M10×60φ8×60φ10×608.4选择标准模架由凹模周界尺寸及模架闭合高度在189~220mm之间，查《模具设计指导》表5-7选用标准模架：14号后侧导柱标准模架214×185×189—210ⅠGB/T2851.1—1990，上模座214×185×35，下模座214×185×45，导柱22×180，导套35×80×60。8.5卸料、压边弹性元件的确定冲压工艺中常用的弹性元件有弹簧和橡胶，但是由于这副模具所需的卸料力较大，如果选用弹簧，即使使用8个弹簧，每个弹簧所承担的负荷也将达到F预=F卸/n=931/8N=116.375N。同时由于这是一落料模，模具的行程较大，也给弹簧的选用带来困难。即使试用了弹簧，也势必造成为了安装弹簧而选用较大的模架。因此我们选用橡胶作为卸料的弹性元件。1、确定卸料橡胶（1）确定橡胶的自由高度H自，由《模具设计指导》表3-9得：H自=L工/0.25~0.30+h修模L工——冲模的的工作行程（mm）.对冲裁模而言，L工=t+1h修模——预留的修模量式中，L工为模具的工作行程再加1~3mm。本模具的工作行程为拉升件的厚度加1mm。故L工=3mm，h修模的取值范围为2~4mm，在这取中间值3mm。H自=（3/0.3+3）mm=13mm（2）确定L预和H装。由表3-9可得如下计算公式：L预——橡胶的预压缩量H装——冲模装配好以后橡胶的高度L预=（0.1~0.15）H自=0.1×13mm=1.3mm≈2mmH装=H自-L预=（13-1）mm=12mm（3）确定橡胶横截面积A（mm2）A=F/qF——所需的弹压力q——橡胶在与压缩状态下的单位压力F由前可知为F=931N，q=0.26~0.50Mpa。在这里由于根据模具的行程，取q=0.5Mpa则A=931/0.5mm2=1862mm2核算橡胶的安装空间：可以安装橡胶的空间可按凹模外形表面积与凸凹模地步面积之差的80%估算。经计算A=140×100-868.78=13131.22mm2，则可以安装橡胶的面积为S=10505mm2，大于所需橡胶面积，因此足以安装橡胶的需要。9模具总体结构设计9.1模具类形的选择由冲压工艺分析和设计目的、要求以及从经济方面考虑，本套模具倒装落料冲孔复合模。工序简单，模具结构也不复杂，到模具计算尺寸复杂。9.2定位方式的选择该模具活动部件采用导柱导套定位，固定部件采用销钉定位。9.3卸料、出件方式的选择根据模具冲压的运动特点以及推件力的大小,该模具采用弹压卸料方式比较方便，因为工件料厚为0.5mm。利用刚性打料装置顶出模具零件，从而把产品顶出，即安全又可靠。9.4导柱、导套位置的确定为了提高模具的寿命和工件质量，方便安装、调整、维修模具，该简单模采用后侧导柱模架。其导柱和导套则根据所选定的模架按标准选取。10.模具的动作原理本模具（装配图如图所示）在一次行程过程中完成制件的落料，冲孔两道工序的全部工作：在压力机滑块下行前，卸料板需要用高出凸模1-2毫米。当压力滑块下行时，毛坯料被压在凹模与卸料板之间，继续下行，毛坯料被凸模和凹模，冲头和凸模之间的小间隙冲压成出产品。完全将产品切开后，冲床滑块到最低点，压力滑块上行，卸料板将废料顶出，产品在凹模，上模滑到最高点时，冲床打料将产品打下。完成一次冲压工序。本次设计的落料冲孔模，在压力机的一次行程中，经一次送料定位，在模具的同一部位同时完成两道工序,其冲裁件的相互位置精度高,对条料的定位精度也比较高，因为需要用导料板对条料宽度进行导向。冲压件精度高,可以很好的保证工件的形状和尺寸精度,模具结构较一般,制造精度要求比较高,制造周期短,价格相对较低，节约了成本。工序较集中排除了半成品搬运时间，提高了生产效率。这种模具适用于生产批量大,精度要求高,内外形尺寸差较大的冲裁件。这样操作方便，生产效率提高很多。所选的模架螺钉等零件都是从标准件中选取,这样可有效的降低成本。11.模具的装配根据简单模的工作特点,先装上模,再装下模较为合理,并调整间隙,试冲,返修.具体过程如下:11.1模装配11111111.2模装配11111112.结束语模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。本设计就是本着这个思想对产品模具进行分析设计，力求设计出技术水平高、经济效益好的模具，同时也围绕着对新产品开发、新产品投入生产这个理念展开设计。汽车弯曲件零件形状较为简单，所以加工工艺也不复杂。通过对零件图的综合分析与实习单位的实际生产要求，设计出了最可行的加工方案。本模具有生产率高、精度高的特点，加工过程又不会影响制品尺寸，这非常符合实习公司的实际生产要求，对单位能保持全国模具行业的领先地位也有一定的促进作用。整套模具的设计过程中使用了先进的CAD/CAM技术进行辅助设计，在保证模具高精度的同时简化了传统的繁琐计算过程，使得设计更为便捷。由此可以看到，在大型级进模、高精密、高复杂性、高技术含量先进模具的设计中，使用先进的CAD/CAE/