斜楔式侧向冲孔模设计及动画模拟设计说明书

1、摘 要由于近几年市场需求的强大拉动，模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。用模具生产所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工方法所不能比拟的。随着消费结构和产业结构的加快升级，必将对先进模具制造技术和先进生产装备提出更高的要求。本次毕业设计就是在Pro ENGINEER平台上对斜楔式侧向冲孔模具设计及动画模拟。在设计过程中，通过了解和掌握冲压模具材料及斜楔式冲孔模具设计的有关知识，主要完成了模具的工作零件、定位零件、导向零件和装配零件的设计，并利用Pro ENGINEER软件和3ds-max软件进行三维造型及工作过程的动画设计。通过本次设计，不仅掌握了冲压模具的基

2、本设计过程和设计要领，并了解了冲压模具的成型原理，以及Pro ENGINEER和3ds-max 软件的实体建模、装配建模、制图基础、工作过程动画设计等各个环节的基本操作规则及运用方法，从而可以利用软件Pro ENGINEER或其它三维设计软件完成模具的整体设计。关键词：冲压模具；斜楔；动画；Pro ENGINEER；3Ds-maxAbstract Recent years due to the strong market demand pull Die rapid industrial development, a vast market and sales have been good.Mo

3、ld demonstrated by the production of high-precision, high complexity, high consistency, high productivity and low consumption is other processing methods couldnt be compared. With the consumption structure and accelerate the upgrading of the industrial structure. It is bound to die of advanced manuf

4、acturing technology and advanced production equipment and higher requirements. The graduation is the design platform Pro-ENGINEER right-lateral Wedge punching die design and animation demo. In the design process, through understanding and stamping die material and Wedge punch die design of the knowl

5、edge, completed the major work of the mold components, positioning components, parts and assembly-oriented parts of the design, and the use of Pro-ENGINEER software and 3ds-max software for 3D modeling and animation process design. During this design, not only has grasped the ramming mold basic desi

6、gn process and design point, and understanding of the forming die principle, PRO-ENGINEER and 3ds-max software entity modeling, assembly modeling, mapping basis, animation design process, and other aspects of basic operating rules and use methods so can use software or other Pro ENGINEER 3D design s

7、oftware to complete the overall design of mold. Keywords ：Stamping die; Wedge; Animation;Pro ENGINEE; 3Ds-max第一章 绪 论1.1 概述在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业。许多新产品的开发和生产在很大程度上依赖于模具的设计和制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等领域中尤为重要。模具制造能力的强弱和水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。它关系着产品质量和经济效益的提高，直接影响了国民经济中许多行业的发展。1.1.1 课题研究的背景我国的

8、冲压模技术研究,大约起步于20 世纪60 年代。经过近50 多年的发展,技术水准有了较大的进步。特别是近10 年来技术水准有了很大的提高,大型、精密、复杂、高效、长寿命模具有了新的突破。特别是摩托车、汽车行业的快速发展,推动了冲压模技术和冲压模具生产快速发展。目前,汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体、机油滤清器座、摩托车发动机缸体、箱体、制动器、轮毂等铝合金冲压模具,化油器合金冲压模具,自动扶梯冲压模等,我国均能自主生产,使汽车、摩托车上铝合金、锌合金配套件的冲压模大部分实现了国产化。在模具设计方面,较多的模具制造企业采用了CAD/ CAM 技术,使得模具设计周期有了较大程度的缩短。同时在设计上

9、注意到了如何解决冲压模具的热平衡问题,合理地确定模具的浇注系统、冷却系统、排溢系统以及从冲压工艺方面考虑抽芯问题及二次增压结构,总体水平有了较大的提高,但其功能应用还不够充分,特别是CAE 技术还未得到广泛应用。在制造方面,采用了部分高精设备,如加工中心、数控铣、电脉冲、线切割,使得加工精度有了较大的提升。但所使用的设备绝大部分还属传统的通用设备,精度较差、效率低、稳定性差。在模具的热处理方面:成形淬火及真空淬火已得到了较好的应用,传统的热处理技术调质、氮化已基本被淘汰。但成形淬火及真空淬火工艺还不太成熟,冲压模具热处理变形、模具早期龟裂及模具寿命不长等问题还有待进一步探讨1。1.2 我国模具

10、行业的发展现状1.2.1国内外模具行业发展概况根据国际专用工具协会和亚洲模具协会联盟的综合估计，全球的主要模具生产国家和地区如下: 1)日、美、德、法等工业发达国家 它们发展速度快，市场规模大，内需充足，较高，具备开发各种模具的能力。 2)发展中国家地区 包括韩国、新加坡、马来西亚、葡萄牙等国家和中国台湾、香港地区。属出口导向型，发展模式大致为由传统劳动密集产业开始从事工业化生产，渐渐步入技术密集和资本密集产业的出口，模具工业已由初期的低精密度向较高精密度发展。 3)经济发展迅速的大国 如中国大陆、印度等。其人口众多，长期重视基础工业发展，模具工业技术主要集中在少数大型国有企业。我国自实行改革

11、开放以来，经济发展迅速，带动模具工业迅速发展。 下面分别介绍一些国家和地区模具的发展情况。 1、日本 根据日本金型工业协会估计，1995年日本的模具产值约为15866亿日元，较上一年增长了13.9 。与其它产业相似，其模具行业在1991年发展到高峰后开始跌落，一直到1995年才有所回升，主要原因是1995年日本各大汽车厂将各类型车逐渐淘汰，由此对模具需求迫切。 日本为全球第一大模具出口国，1991年起其模具出口额超过20亿美元，1995年为2586.87亿日元(约合28亿美元)，约占产值的16.3。1995年进口约占产值的1.2。出口规模较大的原因在于： (1)模具技术较高，质量良好，精密度符

12、合各类客户需求。 (2)企业的海外投资很多，各海外工厂习惯于使用日本制造的模具， (3)按时交货且交货期短是日本模具的一大特色， 2、澳大利亚 澳大利亚的模具生产能力较强，达到了国际一流水平，它将高新技术应用于模具设计和制造中。 1)CAD/CAM/CAE一体化技术被广泛应用 它显示了用信息技术带动模具工业发展的优越性。澳大利亚塑料模具设计制造已普遍应用了CADCAMCAE一体化技术。在CAD应用方面，己经甩掉了图板，二维CAD被广泛应用，三维的使用目前已达到了60，ProEUG，Solid，Edge，Mechanical Desktop等设计软件应用得很普遍，而且采用DNC网络联系到高精度和

13、高效率加工中心。应用这些软件不仅可完成二维设计，同时可获得三维模型，为NC编程和CADCAM的集成提供了保证。应用三维设计，还可以在设计时进行装配干涉检查，保证设计和工艺的合理性。 2)企业规模 澳大利亚汽车模具企业规模不大，职工多在40-50人，最大的只有450人(制作模具的人数为68人，其它人员做产品零件)。多机床管理和一专多能、一人多职普遍被模具厂采用，其车间机床很多但工人不多，多台数控机床在工作，但只有一个工人管理。 3)实行JIT管理模式 澳大利亚的模具企业都是根据市场需要发展起来的，都有一套适应市场需要的科学的、严格的管理方法，从生产计划、工艺制定到作业流程控制、库存、统计等方面普

14、遍使用了计算机化管理。在生产现场数据采集和统计都使用了条形码技术，有些公司还应用了集成化管理，在公司内部，设计、工艺、生产部通过计算机网络DNC共享信息。在生产车间，制品、外购件和生产作业地干净整洁有条不紊，生产基本实现了零库存，做到了准时生产(JIT)。 4)专业化生产和社会协作 为了在市场竞争中生存发展，每个模具企业都有自己的特色产品，都有自己的技术优势，必须采用专业化生产方式，不能什么模具都制造。 Electeolux公司是一个较大的模具制造公司，主要做一些大型模具，拥有日本产OKUMA数控铣床3台，大型电加工设备。生产重点放在模具开发和制造及装配调试工作上，做许多机械零件加工外协。 5

15、)模具标准化程度较高 模具标准件可以在市场上采购，许多模具企业进行模具零件的粗加工，半精加工也由相对固定的协作厂家完成，模具冲压件由固定铸造厂粗加工后再送往协作厂进行半精加工。塑料模具用的钢材在钢厂进行粗加工作为标准模块运到模具厂，模具厂的热流道、定位、导向、斜楔、气动等都是标准件，由专业厂供给，这样大大地缩短了模具产品的制造周期。 3、葡萄牙 模具工业是葡萄牙颇具国际竞争力的重要出口产业，生产规模在1995年己达3.2亿美元，制造厂家约250家，从业人员约7500人。但大部分为中小企业，每个工厂平均员工为30人。 由于地理因素及文化背景优势，葡萄牙的模具在美洲市场上广为各大公司认同，近年来葡

16、萄牙人又加强了对欧盟市场的拓展，使其逐渐成为世界模具市场上一个强有力竞争者。 目前，葡萄牙的模具生产重心为塑料模具，占国内模具总产值的80以上。模具行业已普遍使用CADCAM技术，并采用CNC等精密加工机械，全行业用于研究开发及新设备的占全年产值的10，超过大部分主要竞争对手。葡萄牙的模具外销比例达85，1995年出口增长为22.5，接近2亿美元，进口额为3431万美元。美、加曾为其最大出口市场。1986年葡萄牙加入欧盟后，市场重心转移到欧洲，美国和加拿大所占市场份额从1985年的65降低到目前的30。 4、中国台湾 中国台湾的模具工业具有相当的规模和水平，1998年模具产值曾达到19.5亿美

17、元。近几年因中国台湾经济衰退，中国台湾的模具产值连续下降，1999年降低到17.2亿美元，2000年又降到15.5亿美元，两年共下降了20.5。中国台湾模具出口占模具总产值的30左右，中国大陆是中国台湾模具销售的主要市场之。 各类模具在中国台湾模具产值中所占的比例为：塑料模具占45，冲压模具占36，冲压模具占8，锻造模具占3，其它模具占8。中国台湾模具企业有以下特点： (1)模具生产效率高、工期短、人均产值高。 (2)专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。 (3)模具企业带件生产比较普遍，有利于企业的发展。 (4)紧跟主产品需求开发模具，重视开拓海外市场。 (5)CAD/CAE/CAM和高速

18、切削加工技术应用广泛。1.2.2 存在的问题及与国外的差距1、产需矛盾我国工业的高速发展,使产品更新换代速度越来越快,对冲压模具的要求越来越高。但冲压模具企业专业化、标准化程度低,除采购少量的标准件外,绝大部分工作都由模具制造厂完成,加之大部分模具制造企业管理由于体制上的约束,模具制造周期长,不能适应市场的要求。其次,设计及工艺技术较落后,如CAD/CAM/CAE 技术应用不普遍,设备数控化程度低,造成生产效率低,制造周期长,也不能满足市场的需求另外,由于技术水准相对落后,冲压模具材质较差,加之加工设备精度差,导致生产出的冲压模具总体水平较低,造成高精、大型、复杂、高效、长寿命模具主要依靠进口

19、,国内冲压模制造企业只能在中、低档水平竞争的局面。2、产品水平衡量模具产品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度、模具的复杂程度、使用寿命和制造周期等。就目前而言,国内冲压模具与国外相比还存在着相当大的差距,1.2.3 模具发展趋势当前,我国工业生产的特点是:产品品种多、更新速度快和市场竞争激烈。在此情况下,用户对模具制造的要求是:交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低。因此,冲压模技术的发展趋势很明显。1、模具产品向大型化、精密化发展，目前国内冲压模企业主要以生产中、低档模具为主,大型、精密、高效、长寿命模具主要依靠进口。因此冲压模向大型、精密化发展是必然趋势。2、提高冲压模

20、具标准件的应用程度使用模具标准件不仅能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量、降低制造成本。为此,首先要制定统一的国家标准,严格按照标准生产。其次,要逐步形成规模生产,提高标准件的质量,降低制造成本。再次,要进一步增加标准件规格、品种,发展和完善销售网络,保证供货速度。在这方面,德、意、日等国已远远走在我们前面。3、优质冲压模具材料的使用和先进热处理技术将受到重视在整副模具的价格构成中,材料所占比重约占1/3 。使用优质热作模具钢,制作高档次模具产品,提升模具使用寿命和质量显得尤为重要。目前,我国热作模具钢材在钢的纯净度、等向性、致密性和均匀性方面还有待于提高,目前,较高档次模具材料主要采用瑞典

21、8407 、奥地利W302 、日本8KD61 、DH3125 和德国344M 等材料。我国上钢五厂生产的SW8407材料虽处于国内热作模具钢的领先地位,但其应用还有待于进一步推广。热处理技术方面:真空淬火可以防止加热氧化和不脱碳、脱气或除气,清除氢脆,提高材料塑性、韧性和疲劳强度;加热缓慢,零件内升温差小,零件的变形小,表面热处理除完善、普及常用的表面处理方法(即:渗碳和渗氮处理) 外,硬化膜沉积技术及预硬材料技术也是发展的一个方向2。4、高速铣削加工将得到广泛应用。目前,国内模具制造所使用的铣削方法主要是采用每分钟数千转的大力铣,少部分采用1000020000r/min的准高速铣,近来国外的

22、高速铣主轴转速可达40000r/min,快速进给速度可达3040m/min ,换刀时间可达13s。加工工件温升小(约3) ,变形小,这样大大提高了加工效率(可提高68倍) ,并可获得Ra10m 的表面粗糙度,形状精度可达10m。5、CAD/CAE/CAM 及CAPP、CAT、KBE 技术将得到广泛应用。新一代模具软件建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上,这些知识包括设计、仿真、加工工艺、检测分析等方面,经过系统化和科学化的整理,以特定形式存储在工程知识库中,并能方便地被模块所调用。在智能软件的支持下,模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿,而是在先进理论指导下,充分运用本领域专家丰

23、富的知识和成功的经验,它以立体思想、直观的感觉来设计模具的结构,在三维特征下造型,进行成形过程模拟,数控过程仿真、生产组织、检测和管理方面高度集成化,所生成的三维结构能方便地用于模具的可制造性评价和数控加工。特别是CAE的应用,可大大提高模具质量, 优化产品生产的工艺性。因此CAD/ CAE/CAM 等技术的应用,将为冲压模行业的发展带来又一次革命3。6、模具研磨抛光向自动化和智慧化方向发展。模具表面的精加工是模具加工中至今未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用命、制件外观均有较大的影响。我国目前的仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低、劳动强度大,且质量不稳定,制约了我国冲压模具制造水平

24、的提高。因此,研究抛光的自动化、智慧化是一个重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化。另外,由于冲压模具型腔形状较复杂,任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。因此,特种研磨抛光(如挤压珩磨、电化学抛光、超声波抛光、激光抛光以及复合抛光工艺与设备) 是研磨抛光发展的一个方向。7、快速原型制造技术(RPM)将得到更好的应用。快速原型制造技术是计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的,是一种基于离散，堆积成形思想,根据零件的CAD模型,快速自动完成复杂三维实体的制造技术。它通过立体光固化(SLA) 迭层实体制造(LOM)激光选区烧结(SLS) 三维打印(3D

25、2P)、熔融沉积成形(FDM)等方法得到制件原型,然后通过传统的快速制模方法(如精铸、粉末冶金、电铸和喷涂等) 获得金属模具,此方法获得的冲压模具,主要用于新品开发的设计验证、功能验证、可制造性、可装配性验证等。在用于压力铸造方面还有待于进一步的探讨4。1.2.4 现代模具市场分析我国的工业经济，已经到了大批量规模经济和小批量多品种经济同时发展的时期。大批量生产和小批量多品种生产对模具的要求虽然有所不同，但就其对模具的依赖性来说，则是大同小异。经济发展较快的时期，产品畅销，自然要求模具的发展能跟上，而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品。这同样会给模具带来强劲的需求。因此，

26、模具市场的发展趋势，就总体而言，应该是平稳向上的。鉴于此，国内行家都称“现代模具工业是不衰亡工业”。我国的模具市场销售逐年稳步发展。从1988年模具的产值约30亿元发展到1993年的约110亿元，再发展到1997年的200亿元左右，基本上是以每年10-20 的速度递增，没有大起大落。在这个总量中，自产自用一直占多数。但随着模具专业化生产的发展和市场经济的不断开拓，进入社会作为商品流通的模具比例逐年提高，使市场销售结构也发生了相应变化。由于模具产品进入市场较晚，专业化和商品化程度较低，技术价值在价格上体现不够等因素，长期以来，我国模具产品的价格一直偏低。长期偏低的模具价格不利于我国模具工业的发展

27、。近年来，模具产品市场的价格走势，排除涨价因素以外，一直在缓慢上升。其中，大型、精密、复杂和长寿命模具上升得快一些，一般中、低档模具产品价格上升得慢一些1.2.5 产品市场分布情况模具市场共有l0大类46小类，其中有些产品如粉末冶金模具等，基本上自产自配，市场上作为商品流通的很少。锻模也是以自产自配为主。铸造模具中，只有冲压模商品化程度较高。模具为各种工业产品服务，其市场分布大都随有关工业产品而分布。就模具产品市场的总体来看，其分布大致与工业分布相匹配。广东、江苏、上海、山东等工业相对集中的省市，模具市场也相对集中。浙江省的模具外供量大，是模具标准件及模具材料相对集中的一个市场。下面介绍一下部

28、分模具产品市场分布情况。 1、冲压模具 冲压模具是10大类模具中使用数量最大的一种，分布极为广泛。上万个生产企业中，很难判别各家的市场分布。冲压模具中精度最高的当数多任务位级进模，这类模具的制造厂家不多，但都具有精良的设备。 2、汽车覆盖件模具 一汽模具制造有限公司、东风汽车模具厂、成都成飞汽车模具中心和天津汽车模具有限公司是我国的四大汽车覆盖件模具生产企业，市场占有率排行在前，已得到了行业公认。哈尔滨哈飞模夹具制造厂、南京跃进汽车集团公司工具公司、山西冲压厂、华北模具厂和河北兴林集团等汽车覆盖件的年销售额均己超过1000万元，有一定的市场占有率。 3、塑料模具 塑料模具的种类繁多，以大型注塑

29、模具来说，年销售量达2000万元以上的有浙江模具厂、科龙模具有限公司、青岛海尔模具公司和浙江黄岩模具二厂等。以省市来说，广东和浙江等省的塑料模具年销量都在10亿元以上。总体来看，南方的塑料模具市场比北方发达，市场占有率远高于北方。 4、冲压模具随着汽车、摩托车的发展，冲压模近几年发展较快。在这一市场中，广州型腔模具厂和成都兴光冲压模具工业有限公司等市场占有率名列前茅。广东的联盟五金塑料模具厂拥有50000m厂房，3200名员工，近千台设备，一年能生产冲压模具及塑料模具1万多套，可以说是我国规模最大的模具厂1。1.3 选题的目的和意义冲压模具设计是否正确合理、先进和适用, 对于冲压生产中冲压件合

30、格率的高低, 作业循环的快慢, 模具的制造难易程度及模具的使用寿命等都具有重要的影响。本课题正是考虑到以上的因素，选择了冲压模具设计。这也正是符合当前研究的热点和市场的需求。不论在科研还是实际生产中都有着深刻的现实意义。第2章 工艺分析及方案确定2.1分析前的基础性准备冲压生产时，冲压工艺方面的各种工艺参数的正确采用，是获得优质冲压件的决定因子，而冲压模则是正确选择和调整有关工艺参数的基础。冲压模在冲压生产过程中所起的重要作用是：决定冲压件的形状和尺寸精度；模具成型表面的质量既影响冲压件质量，又影响涂料喷涂周期，更影响取出件的难易程度。由此可见，冲压件的形状、精度、表面要求、内部质量和生产操作

31、的顺利程度等方面，常常与冲压模的设计质量和制造质量有直接关系的。更重要的是模具设计并制造好以后，可以再修改的程度就不大了，上述的作用与冲压件质量的关系也就相对地固定了，这就是模具的设计和制造一定要建立在与冲压工艺要求相适应的基础上的缘故。因此，从某种程度上说，冲压模与冲压工艺、生产操作存在着极为密切而又互为制约，相互影响的特殊关系。其中，冲压模的设计，实质上是对生产过程中可能出现的各种因子的预计的综合反映。所以，设计冲压模时，必须全面分析冲压件结构，熟悉冲压机操作过程特性及工艺参数可调节的范围，分析金属材料的冲压特点，此外，还要考虑经济效果和制造条件等，只有这样，才能设计出符合实际，满足生产要

32、求的冲压摸。冲压模设计的基本要求：1、所产生的冲压件，应符合冲压零件图上所规定的形状尺寸以及各项技术要求，特别是要设法保证高精度和高质量部位达到要求，要尽量减少机械加工部位和加工余量。2、模具应适应冲压生产工艺的要求，并且技术经济性合理。3、在保证冲压件质量和安全生产的前提下，应采用合理先进简单的结构，减少操作程序，使动作准确可靠，构件刚性良好，易损件拆卸方便，便于维修，并有利于延长模具工作寿命。4、模具上各种零件应满足机械加工工艺和热处理工艺的要求。选材适当，配合精度选用合理，达到各项技术要求。5、掌握冲压机的技术特性，充分发挥冲压机的技术功能和生产能力。准确选定安装尺寸，使模具与冲压机的连

33、接与安装既方便又准确可靠。6、在条件许可时，模具的零部件应尽可能实现标准化、通用化和系列化，以缩短设计和制造周期。冲压模的总体设计应包括以下的主要内容：冲压模具设计时首先要根据冲制零件的生产批量，考虑采用单冲还是复冲。对单件小批量生产的零件可以采用单冲；而对大批量生产，可采用复冲或级进模。正确的考虑这一因素可以降低生产成本。然后根据冲制的零件图，考虑起加工工序，选择冲模形式和结构。这是设计过程中的主要阶段。同时还要考虑很多因素，其中有；零件形状、尺寸精度、材料、冲模制造条件，车间设备条件，技术条件等1。在确定了冲模的形式后，就可以对冲模作具体的设计。此时应考虑下列问题：1、必须保证冲制零件的质

34、量。2、结构简单，制造方便，容易修磨，容易拆装。3、尽量采用标准结构和避免不必要的加工精度。4、冲模的安装尺寸应该符合冲床的规格，及冲模的闭合高度和冲床的闭合高度想适应；冲模相应尺寸与冲床台面尺寸、台面孔尺寸，模柄孔尺寸相适应。5、对形状不对称的冲模，要使其压力中心与模柄的轴线重合。6、冲模中的主要零件如上、下模座、导柱导套、模柄、导正钉等，可根据常用冷冲模具零件标准选用。7、冲模中各主要尺寸的公差配合和表面粗糙度可从表2.1中选用5。 表2.1 模具制造公差配合零部件配合名称采用配合表面粗糙度Ra(um)零部件配合名称采用配合表面粗糙度 Ra(um)模柄外径与冲床滑块内孔H7/d111.60

35、凹模外径与模座止口内径H7/js61.60/0.80模柄凸缘直径与模座模柄安装孔内径H7/n61.60导套外径与模座导套孔内径H7/r6,s60.40/0.80热套圈外径与换座上口内径H7/K61.60导柱外径与导套内径H6/h5H7/h60.20热套圈内径与凸凹模外径U8/h71.60销钉孔与销钉H7/n61.60/0.80确定冲压模总体设计方案，应考虑如下几点： a、冲压件成型可靠，质量能满足产品的各项技术要求。b、模具结构简单、先进、合理、动作准确可靠，维修方便。c、制造成本低、省工、省料。d、能充分发挥冲压机的生产能能力。冲压模由凹模和凸模块成,其结构设计主要包括以下方面:工作零件设计

36、；定位零件设计；卸料零件的设计；导向零件的设计；装配零件的设计。 2.2 冲压设计的工艺分析2.2.1 冲压模具的材料选择设计零件的材料为08Al,材料的硬度较软，韧性姣好，冲压件不能有裂纹，缩孔气孔等缺陷。其对冲压模具的基本要求：属冲裁模其凸凹模等工作部分的材料，必须选用能满足使用要求的Cr12MoV、D2或性能更佳的冷作模具钢，并经规范的热处理，内应力小、硬度均匀、无裂纹。属拉伸、弯曲、成形模的凸凹模等工作部分的材料，原则上选用能满足使用要求的Cr12MoV、D2或性能更佳的冷作模具钢。特殊情况下允许采用经过表面处理的优质中碳钢、球墨铸铁替代。但必须满足预期生产批量与质量的要求5。2.2.

37、2 冲压件的结构分析以及模具结构的确定零件的结构比较简单，为一端开口的圆筒形结构。圆筒的壁厚为2mm。在圆筒的两侧靠近底部有20mm和7mm的两个孔。本次设计的任务就是设计冲出20mm和7mm两个孔的模具。零件的结构图如图2.1所示： 图2.1 冲压件零件图2.2.3 方案的确定 有上图可以看出，该零件的加工需要分两步来完成。首先可以确定该零件的毛坯为圆盘形铝合金钢板。钢板经过引伸模具引伸后再通过冲孔模具冲孔才能够形成图2.1所示的零件。 本次设计就是设计冲两侧孔的冲孔模具。由于孔的开口方向与冲床冲头的运动方向垂直，要想冲出两孔就必需将垂直的运动转化为水平的运动。因此，模具采用斜楔机构来推动冲

38、头的运动。然后通过弹簧来复位以便使成品脱模。2.3 本章小结 本章主要做了模具设计的一些前期准备工作，了解了模具设计的设计内容和步骤。冲压生产时，冲压工艺方面的各种工艺参数的正确采用，是获得优质冲压件的决定因子，而冲压模则是正确选择和调整有关工艺参数的基础对冲压件进行工艺分析，分别讨论了冲压件的材料和结构，对设计方案进行初步判断，为以后的设计工作做好准备。 第3章 冲孔模主要零部件设计3.1冲头设计 冲头是冲模中起直接形成工件作用的凸形工作零件，既以外形为工作表面的零件。其工作端面的截面形状根据槽形确定。刃口通常为平的，优点是便于修磨，为了减轻冲床的负荷也可以磨成锯齿形。由于本设计中冲裁力较小

39、，因此直接采用平口即可。冲模工作表面的表面粗糙度要求在Ra0.4Ra0.8m之间5。3.1.1冲头的固定方式冲头常用的固定方法有铆接法、台肩法和低熔点合金、环氧树脂浇铸固定法。本设计采用的突缘固定法属于台肩法的一种，它是通过先将冲头压入冲头固定板，然后用螺钉将冲头固定板固定在斜楔上的一种方式。其固定形式如图3.1所示。 图3.1 突缘固定方式1-冲头 2-冲头固定板 3-背托板（斜楔）3.1.2 冲头长度的确定冲头的长度是根据模具结构的需要和修磨量来确定的，冲头的长度一般都在40100mm的范围内，近年来由于线切割技术的进步，不管何种形状的冲头（包括圆形）都是通过模钢板直接割取。在冲剪加工中冲

40、头的断裂的主要原因在于细小冲头的抗压强度不足或弯曲强度不足所致。确定冲头长度的方法可按下式计算完成6。 式中 h1- 凸模固定板的厚度（mm） h2- 卸料板厚度 （mm） h3- 侧面导板的厚度 （mm）通过上面的公式确定冲头的总长度为137mm，其中工作部分长度为87mm。冲头的结构如图3.2所示。图3.2 冲头结构图3.2凹模的设计 凹模是冲模中起直接形成冲件作用的凹形工作零件，即以内形为工作零件。凹模刃口的周边形状和凸模相同。3.2.1 凹模的类型和结构形式凹模因要清除“废料”或工件，沿深度方向的尺寸不能上下一致，凹模的类型基本上有以下三种：第一种是孔口一段呈直筒形，以下转为锥形，锥度

41、为 ；第二种是孔口一段呈直筒形，落料孔比凹模尺寸大12mm；第三种是具有以下的锥形。第一、二两种形式刃口坚固，修磨后尺寸不变，对形状复杂和精度要求高的槽形是很合适的。第三种形式适用于冲制形状简单或精度要求较低的工件，它的使用寿命较长，因为加工时通常把刃口尺寸控制在公差的最小值，而锥底尺寸控制在公差的最大值或稍大一点。在第一、二种形式中，孔口的一段高度称为有效高度或寿命高度，凹模的有效高度一般为812mm，凹模的工作表面粗糙度要求在Ra0.4Ra0.8um范围内7。凹模有两种结构：整块的和拼块的。如果是整块的，可以用螺钉、销钉固定和定位在下模座上；如果是拼块的，则用钢圈热套办法将拼块紧固，再通过

42、钢圈将凹模固定在下模座上。钢圈内圈和凹模外圈的配合为U8/h7。3.2.2 凹模外形尺寸的确定冲孔模的凹模一般都为圆形，但由于该零件的形状较为特殊，因此作为凹模的零件同时还要起到定位的作用，同时模具工作过程中产生的废料也要由此排出。而且该模具冲孔的方向为横向。所以传统的各种凹模的形式都不适用于本设计。综合以上的情况，凹模采用整块结构。其外形为圆筒形，圆筒的外径尺寸与零件的内径尺寸吻合，以便冲孔过程中零件的定位。在圆筒上两侧各开一个孔尺寸与零件上的两个孔相当，起到凹模的作用。凹模通过螺钉固定在下模座上。圆筒的高度为168mm略高于零件的高度，加工时将零件套于圆筒上然后由两侧的冲头冲出两侧孔。圆筒

43、的厚度可由表3.1确定4。 表3.1 凹模厚度H和壁厚C (mm)料厚 t凹模外形尺 寸b0.80.81.51.5335 C H C H C H C H200 44 28 48 30 52 35 60 40 由表3.1选取圆筒的壁厚为32mm，既凹模的壁厚为32mm。凹模的具体结构如图3.3所示。 图3.3 凹模结构图3.2.3 凹模材料的选择冲模中最重要的部分是凹模和凸模。用来制造凹模和凸模的材料，要承受强大的剪切力、压力、冲击力、和摩擦力，因此模刃应满足如下要求：有很高的硬度，很高的耐磨和耐疲劳的能力以及足够的韧性；热处理以后的变形应尽可能小；长期使用以后的变形应尽可能小。根据上述要求，通

44、常采用合金工具钢（Cr12或Cr12MoV）作为制造凹模和凸模的材料。经过淬火和磨削加工后，其硬度要求达到5862HRC。因为Cr12、Cr12MoV钢具有很高的耐磨性，Cr12钢由于碳、铬元素的含量均高于Cr12MoV，因而其耐磨性略高于后者，但韧性较Cr12MoV稍差。Cr12MoV具有较高的淬透性（Cr12钢200mm300mm可以全部淬透；Cr12MoV钢300mm400mm截面可全部淬透）和良好的耐热性（在300500）范围内，仍能保持较高的硬度和耐磨性，并且热处理后变形很小，号称“不变形钢”8。对尺寸不大，形状简单，冲次不高的钢冲模，也可以采用碳素工具钢 T8A、T10A作为制造凹

45、模和凸模的材料。但此类材料具有下述缺点：淬透性低（大于15mm却不能淬透）；耐磨性差；淬火变形大等，因而使用寿命低。而且，在使用过程中，刃口尺寸会因变形而改变，故必须经常检查其变形情况，并加以修正。3.3 本章小结这章在此次课程设计中占有最重要的地位，它是模具设计的核心部分。完成了凹模和凸模结构的整体设计和材料的选择，并通过PRO-E软件的三维建模功能来辅助设计，大大提高了模具的可应用性。再参考相应的设计手册，可以省去不少计算过程，例如壁厚的校核。利用计算机三维软件辅助传统设计将成为我国模具事业未来的发展方向。 第4章 冲模结构零部件设计冲裁模具除了凹模和凸模以外一般还包括导向零件、上下模座、

46、凸模固定板、垫板、模柄、复位装置、减震装置、挡料、定位和脱料装置等。 各零部件之间在装配时一般都要通过销钉定位，再用螺钉锁紧，模具上所用的螺钉尽量采用内六角螺钉。模具外表面应光洁，加涂防锈漆防锈。4.1导向零件的设计不管是什么形式的冲裁模具，都要用到导向零件。导向零件是决定冲模质量和寿命的很重要的零件。导向零件的作用是：保证模具在进行装配和调模试机时，保证凹、凸模之间一定的方向和位置。导向零件要承受一定的侧向力，起了导向和定位的作用。导向零件的形式有很多种，其形式和尺寸可以通过常用冷冲模零件标准GB2861选用，也可以根据实际的需要自行设计。导向零件可采用优质碳素工具钢T8A和T10A制造。进

47、行淬火处理硬度为5860HRC。也可采用优质碳素钢20制造，表面渗碳深度为0.81.2mm，再淬硬至5660HRC,使它们不至于在冲制过程中由于磨损而影响导向精度。配合表面的表面粗糙度应在Ra0.4um以下，两者之间的间隙应小于凹凸模之间的间隙，并根据模具间隙的大小而采用H6/h5或H7/h6配合。并且应做好润滑工作以提高导向零件的寿命9。给零件采用横向冲头，由斜楔推动冲头横向移动。因此在冲压模具中最常用的导柱和导套导向装置并不适用与此模具，故采用导滑槽配以压板和挡板来定位和导向。在本模具中，由冲头、冲头固定板和斜楔构成模具的工作部分，它们在滑槽内往复滑动来完成零件的加工，滑槽内壁与斜楔采用H

48、6/h5配合。导滑槽的底部和两侧挡板均取50mm，在导滑槽的上、下和挡板的一端均有螺纹孔，使导滑槽上可以安装压板和挡板，并能安装在下模座上。导滑槽的结构如图4.1所示。4.2 模座、冲头固定板的选用4.2.1 模座的设计和材料选择模座一般采用回铸铁（HT20-40）。型式和尺寸，按常用冷冲模零件标准GB2855选用。大型冲模往往采用球墨铸铁（QT45-5）制造。硬质合金冲模必须用45钢或铸钢（ZG25ZG45）一般的复式冲模有时候抽冲床闭合高的的限制而需要降低冲模的闭合高度时，也可以采用A3钢板制造。当采用A3钢板制造时，模座厚度可以适当减小。上下表面的平行度不能超过0.03：300，表面粗糙

49、度为Ra0.8um，用来安装导向件的孔中心线见的距离不能超过0.02mm，并且应该与其平面垂直，垂直度偏差不能大于0.01：100，这也是导柱安装后的垂直度偏差要求9。 图4.1 导滑槽结构图综合上面的叙述，上下模座均采用HT20制造，按常用冷冲模零件标准GB2855的规定，选取下模座的厚度为80mm，上模座的厚度为85mm。见下图4.2和4.3所示。 图4.2 下模座 图4.3 上模座4.2.2 冲头固定板的设计和材料选用冲头固定板用来装配冲头。冲头固定板与冲头之间用地熔点合金浇注或用环氧树脂浇注。槽孔与凸模之间的双面间隙一般为23mm。为了保证凸模有足够的稳定度，凸模固定板不宜过薄，实际上

50、一般为2535mm，采用A3钢制造。对冲头固定板的加工要求是：上下平面之间的平行度不超过0.02：300，表面粗糙度Ra0.8Ra1.6um。为了减少手工劳动，凸模固定板目前以广泛采用电火花加工，工具电极一般采用石墨电极，效率高，成本低，容易制造。冲头固定板结构如图4.4所示。 图4.4 冲头固定板4.3挡料、定位和脱料装置在冲压模具中，工件送入模具中进行冲制时，必须用压料板将工件压住，是工件在冲制过程中保持一定的位置。由于压料板经常与工件碰击，为避免磨损，常采45号优质碳素结构钢制造，经过淬火，硬度达到4550HRC。压料板与导销以过盈配合固定在上模座上。见图4.5。在此冲压模具中，工件的定

51、位是通过凹模的外形来定位的，因此不需要专门的定位装置来对工件进行定位，在工作过程中将工件套在圆筒上即刻定位，然后在用压板压紧，便可对工件进行冲制。工件加工完成后通过受动脱模，然后在放入新的工件进行加工，因此不用脱料装置。 图4.5 压料板4.4本章小结在完成整个模架零件的设计过程中，使用了标准模架，所以整个过程的零件计算可以认为是一种校核计算，不过我个人认为在选择标准模架的情况下，整个这章的计算可以省略很大一部分，但是细节的计算还是要有的，所以整个这章的计算量比较小，但是有它存在的必要性。 第5章 模具的装配与动画设计5.1模具的装配5.1.1模具装配的原则冲压模具安装时，必须注意如下各项要求

52、。1、上下模的平行度。本项为冲剪模具的关键要求。上下模的平行度不良时，在加工中就无法保持适当的刃口间隙与吻合状态，因而引起模具的啮齿、烧结、冲头折断或刃口损坏等情形。2、间隙的均等。模具的间隙不均时，容易使间隙产生过大的毛头，以及引起模具的啮齿、烧结、冲头折断等现象。3、冲头与母模的适当压入量。冲头压入母模过深时，容易引起模具的加速磨耗。正常的压入深度为：比刚好能够剪断稍微深一点即可11。依据上面所述，冲剪加工用模具的安装要求及应注意的事项如下：1、机器的检查。离合器及煞车的动作、冲头的运动状态，冲座底面、承梁板顶面的伤痕，以及排屑孔的阻塞等。2、模具的检查。上下刃口的研磨状态，导销、冲头等的

53、位置及形状，剥料板用弹簧及悬吊用弹簧的固紧状态，上下模安装面是否附着废屑或尘埃，以及导柱的嵌合状态等。3、将压床的冲座放置于下死点位置，然后松开连杆螺杆，并将其调整到冲座面距模具顶面约10mm20mm的位置。若此时的连杆螺杆以调整一半以上的距离，则要用垫板将模具垫高，以减少连杆螺杆的调整量。4、上下模于套合状态下，装入压床中，并使冲座中心与模具中心确实对准。至于有模柄锁紧孔(Shank Clamping Hole)的冲座，责应将模具确实对准装妥后，再将模柄盖盖上。5、旋转连杆螺杆，使冲座徐徐下降，直到冲座底面与模具顶面紧紧压在一起。若冲座底面与模具顶面无法全面接触时，则必须追查起原因，探讨究竟

54、是冲座与床台位置不佳，还是模具本身的平行度不良，并加以校正与补救。6、上模座以确实夹紧于冲座。有模柄的模具应利用模柄盖及夹紧螺栓，将模具确实夹紧。至于无模柄的模具，则应以固紧螺栓或压板将模具直接夹紧于冲座底面。7、下模轻轻锁紧于床台上方。8、旋转连杆螺杆，使冲座徐徐上升，而将上模与下模分开。然后再将冲座徐徐下降，并使冲头插入母模内，以观察两者的嵌合状态。此时，如有轻微的 不顺或阻力，即表示上下模的嵌合状态不甚良好，需把下模松开后重新安装。9、上模与下模的嵌合状态圆滑之后，将下模确实锁紧。10、调整冲头插入母模的深度。此深度以能使制品确实分离的最小量为原则。但其值常受机械精度及冲剪压力的影响，一般0.52mm程度为宜。11、锁紧连杆螺杆。12、以手动方式将冲座转回死点，检查各个部分的固紧状态，确认各个机件的固紧无误后，再以手动方式将冲座旋转一行程。13、整理承梁板上的各种多余工具，施行模具的注油，并安装安全保护装置。14、按下电源开关，试行旋转数次，观测机械的运转状态，确认一切无误后，即可准备正式生产。15、进给材