毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写 1500 字左右（本科生 200 字左右）的文献综述(包括目前该课题在国内外的研 究状况、发展趋势以及对本人研究课题的启发)：
文 献 综 述
一、国内模具的现状与发展趋势
1.国内模具的现状
我国模具近年来发展很快， 据不完全统计， 2003 年我国模具生产厂点约有2万多家， 从业人员约 50 多万人，2004 年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充 足，任务饱满，2004 年模具产值 530 亿元。进口模具 18.13 亿 美元，出口模具 4.91 亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出 口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家[1]。
在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的 模具企业只有 20 多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来， 模具行业结 构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模
“三资” 具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂的数量增加，能力提高较快；
及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等[2]。
虽然说我国模具业发展迅速， 但远远不能适应国民经济发展的需要。 低档模具过剩， 高档模具供不应求，甚至有的依赖进口，因此，模具企业必须找准自己的弱点，尽快缩 短与国外的差距。
(1)体制不顺，基础薄弱
“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业 近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济， 再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新 技术方面。
(2人才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少
模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和 运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业 效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术 攻关方面投入太少， 民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造， 致使科技进步不大。
(3)装备水平低，且配套性不好，利用率低
虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业 落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制 和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的 问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。
(4)专业化、标准化、商品化的程度低、协作差
由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企 业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具， 商品模具只占45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模 的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率 低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。
(5)模具材料及模具相关技术落后
模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外 进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差， 也直接影响模具水平的提高。
2、国内模具的发展趋势
巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过 去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全 满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括 以下几方面:
(1).模具日趋大型化；
(2).在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；
(3).模具扫描及数字化系统；
(4).在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术；
(5).提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；
(6).发展优质模具材料和先进的表面处理技术；
(7). 模具的精度将越来越高；
(8).模具研磨抛光将自动化、智能化；
(9).研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；
(10).开发新的成形工艺和模具。
二、国外模具的现状与发展趋势
模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、 家电和通讯器材等产品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表 现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所 无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标 志，并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。近几年，全球模具 市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600～650亿美元左右。美国、 日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。
国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到 50%以上；国外模具 企业的组织形式是“大而专”、 “大而精”。2004 年中国模具协会在德国访问时，从德 国工业、模具行业组织--德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模 具企业约 5000 家。2003 年德国模具产值达 48 亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有 90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%，可见其规模效益。
随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构
设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高．故人均产值 也较高．我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达 国家大多15～20万美元，有的达到 25～30万美元。
国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，而我国才达到45％．
本课题研究的思路: 垫片落料冲孔模具的设计.垫片件是最典型的落料冲孔件，其 工作过程很简单就落料和冲孔。该模具采用导柱和导套为导向装置，考虑到该模具凸凹 模的壁厚大于凸凹模的最小允许壁厚，故采用了复合模。为了预防废料不在凸凹模内积 聚，该模具采用正装复合模。
只有加强冲裁基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能 正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决落料冲孔中出现的各 种实际问题，从而，进一步提高制件质量。
本课题设计进度的安排如下：
1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间15天；
2.确定加工方案，所用时间5天；
3.模具的设计，所用时间30天；
4.模具的调试．所用时间5天．
参考文献
[1] 中国轻工模具网模具新闻 ．中国模具工业特点基本状况及情况分 析．2006.4.11
[2] 中国报告大厅市场研究报告网 . 我国模具工业的现状和发展分 析. 2005.5.28
[3] 中国机械设备网. 中国模具产业发展的方向.
[4] 中国轻工模具网模具新闻．我国模具与世界先进水平的差距．2006．3．10
[5] 深圳市机械工程学会. 模具发展四大趋势. 2003.10.30
[6] 太空模具网. 未来10年的模具发展趋势. 2005.11.24
[7] 中国机床工具网.中国模具工业发展迅速.2005.4.28
[8] 中国金属加工网.冲压模具行业发展现状及技术趋势.2005.6
[9]彭建声、秦晓刚编著.模具技术问答. 北京：机械工业出版社，1996
[10]Kondo K.Parametric and Interactive Geometric Modeler https://www.doczj.com/doc/266339297.html,puter-Aeded Design.1990(10
题 目：垫片零件的冲压成型及模具设计
内 容：（1）垫片零件的工艺性分析及工艺方案制定
（2）选择模具的结构形式
（3）主要工艺参数计算
（4）选择与确定模具主要零部件的结构及尺寸
（5）模具总体装配及主要工作零件的工艺规程编制
（6）编写设计说明书
原始资料：
设计题目：垫片
材 料：45钢
厚 度：2mm
生产批量：大批量生产
前言
本设计根据从事冲压模具设计与制造的工程技术综合性应用型人才的实际 要求，是符合大专模具设计专业的毕业生毕业设计需要所编写的，将冲压成形原 理、 冷冲压成形工艺与模具设计及模具制造工艺等三门关联课程的内容有机的融 合，介绍了冲压成形工艺及模具设计与计算方法，同时在模具设计内容中融汇了 冲压模具的不同加工方法、加工工艺及装配工艺，对初学冲压模具模设计者有一 定的参考价值。
本设计共分九章，分别对设计题目的来源、设计意义、目的、要求及现状与 发展趋势， 零件工艺性分析， 工艺方案的确定、 模具结构形式及冲压设备的选择， 主要工艺参数计算，选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸，模具的总体装 配，模具工作零件的加工工艺等几方面进行了阐述。
本设计在设计过程中得到了XXXXX指导老师的大力支持和帮助，再此表示诚 挚的感谢，由于编者水平有限，收集资料困难，如果有不尽人意的地方，恳请读 者不吝赐教，提出改进意见。
编 者：XXXXX
2007年5月
毕业设计说明目录
绪 论 (6)
第一章 任务来源及设计意义 (8)
1.1 设计任务来源 (8)
1.2 设计目的及意义 (9)
第二章 冲压工艺方案的确定 (9)
2.1 冲压及冲裁件的工艺性的感念 (9)
2.2 零件工艺性分析 (10)
第三章 模具结构形式及冲压设备的选择 (10)
3.1 确定工艺方案的原则 (10)
3.2 工艺方案的确定 (10)
第四章 主要工艺参数的计算 (11)
4.1 模具结构形式的选择 (11)
4.2 冲压设备的选择 (12)
第五章 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸 (12)
5.1 排样设计与计算 (12)
5.2 计算工序压力 (14)
5.3 计算模具压力中心 (15)
5.4 计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差 (16)
5.5 弹性元件的选取与设计 (18)
第六章 模具的总体装配 (19)
6.1 确定工作零件 (19)
6.2 定位零件的设计 (21)
6.3 导料板的设计 (22)
6.4 卸料部件的设计 (22)
6.5 模架及其他零部件设计 (22)
第七章 模具工件零件的加工工艺 (26)
第八章 模具工件零件的加工工艺 (26)
8.1 冲裁模凸、凹模的技术要求及加工特点 (26)
8.2 凸、凹模加工的工艺路线有以下几种方案 (26)
8.3 本副模具工件零件加工方案的确定 (27)
第九章 模具的装配与调试 (28)
9.1 模具的装配 (28)
9.2 模具的调试 (29)
第十章 模具零件的材料及其热处理 (30)
设计总结 (31)
致 谢 (31)
参考文献 (32)
附件图
绪论
改革开放以来， 随着国民经济的高速发展， 市场对模具的需求量不断增长。
近年来，模具工业一直以15％左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也 得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅 速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心； 中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。
目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲 压基础理论及成形工艺，模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与 工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命，效率、加工精度、生产 周期等方面与发达国家的模具相比差距相当大。例如，精密加工设备在模具加工 设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术 应用不够广泛等等， 致使相当一部分大型， 精密、 复杂和长寿命的模具依赖进口。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展， 冲压加工作为现代工业领 域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。在现代工业生产中，由 于市场竞争日益激烈， 产品性能和质量要求越来越高， 更新换代的速度越来越快， 冲压产品正朝着复杂化，多样化高、性能、高质量方向发展，模具也正朝着复杂 化，高效率、高精度、长寿命方向发展。随着计算机技术和制造技术的迅速发展， 冲压模具设计与制造技术正由手工设计， 依靠人工经验和常规机械加工技术向以 计算机辅助设计（CAD），数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与 制造（CAD/CAM）
技术转变。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度， 将技术进步视为企业发 展的重要动力。 一些国内模具企业已普及了二维CAD， 并陆续开始使用UG、 Pro/E、 I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、 DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并且成功应用于冲压模的设计中。
未来冲压模具的发展趋势:
模具行业在今后的发展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结 构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧的跟着市 场的需求发展。 没有产品的需求、 产品的更新换代， 就没有模具行业的技术进步， 也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90％以上的零部件，都要依 赖模具成型，在电子产品中，冲压件约占80％～85％；在汽车、农业机械产品中， 冲压件约占75％～80％；在轻工产品中，冲压件约占90％以上。此外，在航空及 航天工业生产中，冲压件也占有很大的比例。在珠三角和长三角，为汽车行业配 套的模具产值增长达40％左右。而模具技术水平的高低，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。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的 重要标志。
其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达 地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。 如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公 司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓； 四川宜宾普什模具 有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。
第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制， 大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的 内在动力。要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅 分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机
制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现 代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。
本课题的要求
（1）系统总结，巩固过去所学的基础课和专业课知识。
（2）运用所学知识解决模具领域内的实际工程问题，依次进行综合知识的训练。 （3）通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计 和科研的基本过程和基本方法。
（4）提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。
冷冲压模具设计应注意的问题
冷冲压模具设计的整体过程是从分析总体方案开始到完成全部技术设计， 这 期间要经过计算，绘图，修改等步骤。在设计过程中应注意以下问题。
㈠ 合理选择模具结构
根据零件图样及技术要求， 结合生产实际情况， 提出模具结构方案， 分析比、 较选、择最佳结构。
㈡ 采用标准零部件
应尽量选用国家标准件及工厂冲模标准件。使模具设计典型化及制造简单 化，缩短设计制造周期，降低成本。
㈢ 其它
（1）定位销的用法：
冲模中的定位销常选用圆柱销，其直径与螺钉直径相近，不能太细，每个模 具上根据需要设置，其长度勿太长。
（2）螺钉用法：
固定螺钉拧入模体的深度勿太深， 如： 拧入铸铁件， 深度是螺钉直径的2～2.5 倍，拧入一般钢件深度是螺钉直径的1.5～2倍。
（3）对导柱，导套的要求：
模具完全对称时两导柱的导向直径不易设计得相等，避免合模时误装方向而 损坏模具刃口。导套长度的选取应保证开始工作的导柱进入导套10～15mm。
第一章 任务来源及设计意义
1.1 设计任务来源
设计题目：垫片
材 料：45钢
厚 度：2mm
生产批量：大批量生产
图（1-1）产品零件图
2.1设计目的及意义
冷冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课， 技术基础 课和专业课后，所设置的一个重要的实践性教学环节。用模具生产的制件具有高 精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能 比拟的。
本设计题目为垫片，但对做毕业设计的毕业生有一定的设计设计目的及意 义。其目的有以下几点：
1.综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识， 全面系统巩固课堂教学 的基本知识，进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练，提高综合能力的培训及 扩大模具领域的新知识，从而培养和提高学生独立工作的能力。
2.巩固与扩充“冷冲压模具设计”等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计 的方法和步骤。
3. 掌握冷冲压模具设计的基本技能，如计算，绘图，查阅设计资料和手册， 熟悉标准和规范等。
本课题的意义是：通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者冷冲模设 计的基础，为设计更复杂的冷冲模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。
第二章 冲压工件的工艺性分析
2.1冲压及冲裁件的工艺性的概念
冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分 离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。在冲压加工中，将材料 （金属或者非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模 具（俗称冲模）。
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 指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率高，成本低的条件下得到质量合格的 冲裁件。影响冲裁件工艺性的因素很多，如冲裁件的形状特点、尺寸大小、尺寸 大小标注方法精度要求和材料性能等。良好的冲裁件工艺性应保证材料消耗少、 工序数目少、模具结构简单而且寿命长、产品质量稳定、操作简单等。[1]
[1]——刘建超、张宝忠 主编 《冲压模具设计与制造》 高等教育出版社
2.2零件工艺性分析
2.2.1材料
45 钢是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，并且市场上也 容易购买到此种材料，价格适中。
2.2.2工件结构
冲裁件的形状应尽量简单、对称，最好是有圆弧和直线组成。应该避免冲裁 件上有过长的悬臂和狭槽，其最小厚度要大于材料厚度的两倍。
由工件图看，此工件只有落料和冲孔两个程序，将外形视为落料，内形视为 冲孔，由于制件结构简单，故采用复合冲压工序，这样可以大大提高工作效率， 并减轻工作量，节约能源，降低成本，而且避免原有加工方法中须将手伸入模具 的问题，对保护操作者安全也有利。
2.2.3尺寸精度
为降低冲压成本，获得最佳的技术经济效果，在不影响冲压件使用要求的前 提下，应尽量采用经济精度。所谓经济精度是提高模具达到最大许可磨损时，其 所完成的冲压加工在技术上可以实现而经济上又最合理的精度。 冲裁件的精度一 般满足其经济精度要求。
该工件图上的尺寸除了 60±0.25mm 和 180±0.25mm 有精度要求外，其余 尺寸未注公差，全部属自由尺寸，精度要求不高，按 IT14 级确定。因此，一般 冲压均能满足其尺寸精度要求。由文献[2]表 2-4 标准公差查得 R20 0 -0.52mm， 100 0 -0.87mm，220 0 -1.15mm，Φ150 +0.4 mm。
[2]——薛彦成 主编 〈〈公差配合与技术测量〉〉 机械工业出版社 2.2.4结论：
该制件可以冲裁
第三章 冲压工艺方案的确定
3.1 确定工艺方案的主要原则概括起来主要有以下三点
（1）保证冲裁件质量
（2）经济性原则
（3）安全性原则 [3]
[3]——丁松聚 主编 〈〈冷冲模设计〉〉 机械工业出版社
3.2工艺方案的确定
在冲裁工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。确定 工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数， 冲裁工序的组合以及冲裁工序 顺序的安排，冲裁工序数一般容易确定，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工序 顺序
该项零件包括落料冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案 方案一:先落料，后冲孔，采用单工序复合模生产。
方案二:先落料，后冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，生产率较低，难以满足该项 零件的年产量要求。方案二只需用一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易 保证需要，具生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂。但由于零件的几何形状 简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也高，但零件 的冲压精度稍差，欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上导正销导正，故模具 制造、安装较复合模复杂，通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采
用方案二为佳。同时考虑到不让废料在凹模内积聚。可采用顺装复合模工序。
第四章 模具结构形式及冲压设备的选择
4.1 模具结构形式的选择
4.1.1 模架及导向方式
根据国家标准，模架主要有两大类：一类是由上模座、下模座、导柱、导套 组成的导柱模模架；一类是由弹压导板、下模座、导柱、导套组成的导板模模架。 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程 中的全部载荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉、压板 固定在压力机工作台面上。上下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以 引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。
模架的基本要求：
（1） 要有足够的强度与刚度；
（2） 要有足够的精度（如上下模座要平行，导柱、导套中心要与上下模座 垂直，模柄要与上模座垂直等）。
（3） 上下模之间的导向要精确（导向件之间的间隙要很小，上下模之间的 移动要平稳和无滞住现象）。
由上述看，选择模架非常重要。为了满足模架的基本要求及保证模具的使用 寿命，且后侧导柱模架的导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便。故该复 合模选用后侧导柱模架。[3]
4.1.2毛坯定位方式的选择
冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。 控制送 料步距的定位，称为挡料；控制条料宽度方向上的定位，称为导料。冲裁条料时， 导料零件有导料板和导料销等，保证进距的挡料销和定距侧刃等。导料板和导料 销对条料或卷料的侧边进行导向，以保证其正确的送进方向的板件或销。条料靠 着导料板或导料销的一侧导向送进，以免送偏。[4]
[4]——中国机械工业教育协会组 编 《冷冲模设计与制造》 机械工业
出版社
根据工件图，该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销，送进 步距控制采用挡料销。
4.1.3 卸料、出件方式的选择
卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置和费料切刀三种。其中卸料板用于 卸掉卡在凸模上或凸凹模上的冲裁件或废料的板件。 固定卸料装置装于下模的凹 模上，结构简单、卸料力大，使用安全可靠，一般仅起卸料作用，用于硬料、厚 料。出件装置主要有刚性出件装置和弹性出件装置两种，刚性出件装置一般用于 上模，它是在冲压结束后上模回程时，利用压力机滑块上的打料杆，撞击上模内 的打杆与推件板（块），将凹模的工件推出，因此推件力大，而且工作可靠。
因为工件为垫片，且垫片要求有很高的平整度，故采用弹压卸料装置，卸料 可靠。该模具采用弹性打件，并利用装在压力机工作台下的标准缓冲器提供压边 力。
4.1.4主要零部件的定位方式和固定方式
凸模用凸模固定板固定，固定方法通常是采用台肩固定，其配合为台阶式凸 模用H7/h6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6；凹模用导料销定位，一般采用螺钉和
销钉固定在下模座上。
4.2冲压设备的选择
冲压设备的选择应注意以下几点：
（1） 压力机的吨位应当等于或大于冲裁时的总力，即 F
压>>F
总
式中：F
压
——所选压力机的吨位
F
总
——冲裁时的吨位
（2） 根据模具结构选择压力机类型和行程次数，如复合模工件需从模具中 间出件，最好选用可倾式压力机。
（3） 根据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面积尺寸，如 有推件时应考虑台面孔的大小使冲后有零件能自由通过。
（4） 选择压力机的闭合高度与模具是否匹配。
（5） 模柄直径、长度是否与压力机滑块模柄直径、深度尺寸相当。
（6） 压力机的行程次数应当保证有最高的生产率。
（7） 压力机应该使用方便和安全。 [5]
[5] ——王芳 主编 《冷冲压模具设计指导》 机械工业出版社
为安全起见，防止设备的超载，可按公称压力 F
压≥（1.6～1.8）F
总
的原则
选取压力机， 参照文献[6]表8-10开式双柱可倾式压力机主要技术规格初选公称 压力为1000KN的开式双柱可倾式压力机。
[6]—— 许发樾 主编 《模具设计应用实例》 机械工业出版社
第五章 主要工艺参数计算
5.1排样设计与计算
在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量 生产中，较好地确定冲件形状尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。
5.1.1选择排样方法
冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是降低成本和 保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施，故排样时应考虑如下原则： （1） 提高材料利用率。
（2） 合理排样方法使操作方便，劳动强度低且安全。
（3） 模具结构简单，寿命长。
（4） 保证冲件质量和冲件对板料纤维方向的要求。 [4]
因该工件是由圆弧和直线组成，且形状和结构对称，采用直排时材料利用率 高，故选择直排。
5.1.2确定搭边值
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 值要合理确定，搭边值过大，材料利用率低，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，因此确定搭边值时应考虑如下因素： （1） 材料的力学性能：软材料、脆材料搭边值要大一些；硬材料搭边值 可小一些。
（2） 材料的厚度：材料越厚，搭边值也越大。
（3） 零件的形状和尺寸：零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。
（4） 排样的形式：对排的搭边值大于直排的搭边值。
（5） 送料及挡料方式：用手工送料且有侧压装置的搭边值可小一些，用
侧刃定距比用挡料销定距的搭边值小一些。
（6） 卸料方式：弹性卸料比用刚性卸料的搭边值要小一些。
由文献[4]表3-12搭边 a 和a 1 数值查得：a 1=2.0mm，a=2.2mm
5.1.3计算送料步距与条料宽度
（1）送料步距
条料在模具上每次送进的距离称为送料步距。 送料步距的大小应为条料上两 个对应冲裁件的对应点之间的距离。每次只冲一个零件的步距S 的计算公式为：
S=D+a
式中：
D——平行于送料方向的冲裁件宽度
a——冲裁件之间的搭边值
S=100+2=102mm
（2）条料宽度
条料宽度的确定原则是： 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。因此，在确定条料宽度时必须考虑模具的结构中是否采用侧压装置和 侧刃。因本副模具要求条料始终沿着导料板送进，所以模具结构中采用有侧压装 置，则条料在有侧压装置的导料板之间送进时的计算公式如下[1]：
条料宽度：B 0 -Δ=（D max +2a） 0 -Δ
导料板之间距离：A=B+c=D max +2a+c
式中：D max ——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸
a——侧搭边值
Δ——条料宽度的单向偏差
c——导料板与最宽条料之间的间隙
由参考文献[1]中表 2.5.3 条料宽度偏差查得Δ=0.6mm，由表 2.5.5 导料板 与条料之间的最小间隙C min ，查得C min =5mm。
B 0 -Δ=（100+2x2.2） 0 -0.6=104.4 0 -0.6mm
A=100+2.2x2+5=109.4mm
5.1.4计算材料利用率
冲裁件的实际面积与所用材料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理 利用材料的经济指标。
由文献[7]得一个进距内的材料利用率η可用下式表示：
η=nA/BSx100%
式中：A——冲裁件的面积
n——一个进距内冲裁件数目
B——条料宽度
S——进距
由文献[7]查板材标准，所选板材宽度标准为（8mm～200mm）的板材，根据 材料的结构，选用宽105mm 的钢板，每条钢板可剪1张条料。则一个进距的材料 利用率：
η=nA/BSx100%
=[220x100－Л15 2 x 4－（101x40-Л20 2 ）x4]/104.4x222x100%
≈34.7%
[7]——模具实用技术丛书编委会 编 《模具设计应用实例》
5.1.5画出排样图
图（5-1）零件排样图
5.2计算工序压力
5.2.1落料力的计算
利用普通平刃凸模和凹模冲裁时，其冲裁力的计算公式为：
F=KLtζb
公式中： F——冲裁力
L——冲裁周边长度
t——材料厚度
ζb——材料抗剪强度
K——系数
系数 K是考虑到实际生产中，模具间隙的波动和不均匀、刃口的磨损、板 材力学性能和厚度、波动等因素的影响而绘出的修正系数。一般取 K=1.3。
冲裁周边长度的计算：L=（202+60）x2+2Лx20=649.6mm
由文献[1]中表1.3.6查得ζb=400MPa
F =649.6x2x400x1.3=675.584KN
5.2.2顶件力的计算
F D=K D F
公式中：F——冲裁力
K D ——顶件力系数，由文献[1]表2.6.1查得 K D =0.06
则F D =0.06x675.584=40.54KN
5.2.3冲孔力计算
F c =1.3Lt ζb
公式中：L=3.14x15x4=188.4mm
则F c =1.3x188.4x2x400=195.936KN
5.2.4卸料力的计算
F X =K X F
公式中：F ——冲裁力
K X ——卸料力系数，由文献[1]表2.6.1查得 K X =0.04
则 K X =0.04x675.584=27KN
故总冲裁力F Z =F+F X +F D +F C
=675.584+27+40.54+195.936
=939.06KN
根据计算结果，冲压设备拟选用J23-100A ，该压力机与面具设计的有关参数 为：
公称压力：1000KN
滑块行程：16mm～140mm
滑块行程次数：45次/min
最大闭合高度：400mm
封闭高度调节量：100mm
工作台尺寸（前后x 左右）：600mmx900mm
模柄孔尺寸（直径x 深度）：60mmx80mm
最大倾斜角：30
0 5.3计算模具的压力中心
冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心， 冲模压力中心应尽可能和模柄轴线 以及压力机滑块中心线重合，以使冲模平稳，地工作，减少导向件的磨损，提高 MJ 压力机寿命。
冲模压力中心的求法，采用求平行力系合力作用点的方法，由于绝大部分冲裁 件沿冲裁轮廓的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以求 合力作用点可转化为求轮廓线的重心，具体方法如下：
1．按比例画出冲裁轮廓线，选定直角坐标系
2．把图形的轮廓线分成几份，计算各部分长度 2 1 L L ，
… n L ，并求出各部分重心 位置的坐标（ 1 1 ,y x ），（ 2 2 ,y x ）…（ n n y x , ）；
3．按冲裁轮廓线下列公式求冲模压力中心的坐标值（ 0 0 ,y x ）：
n n n L L L x L x L x L x ? + + + ? + + =
2 1 2 2 1 1 0 n n
n L L L y L y L y L y ? + + + ? + + = 2 1 2 2 1 1 0 [5]
计算压力中心时，如图（5-2）把坐标原点取在工件的对称中心上，建立XOY， 因为工件的形状关于X轴和 Y轴对称，所以压力中心位于轮廓图形的几何中心O 上，即其坐标为（0，0）。
图（5-2）零件压力中心
5.4计算凸凹模工作部分刃口尺寸计算原则
⑴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，即冲 裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来获得。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，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来获得。
⑵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 近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工 件孔的最大极限尺寸。
⑶不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙。
⑷选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证 工件的精度要求，又要保证合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高2∽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级来选用。
⑸工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注 单向公差，所谓“入体” 原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向 标注。[1]
5.4.1冲裁凸凹模刃口尺寸计算
由工件图看，该工件是由圆弧和直线及圆构成的简单规则形状的工件，且为 大批量生产，故冲裁此类工件的凸凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用 分别制造法加工。 凸凹模分别加工方法具有制造简单周期短， 凸凹模具有互换性， 便于成批制造。
（1） 落料
设工件的尺寸为D 0
-Δ
，根据计算原则得
D A =（D
max
-XΔ）
+δA
D T =（D
A
-Z
min
） 0
-δT
=（D
max
-XΔ-Z
min
） 0
-δT
（2） 冲孔
设冲孔尺寸为d0 +Δ ，根据计算公式得
d T=（d min+XΔ） 0 -δT
d A=（d T+Z min）0 +δA =（d min+XΔ+Z min）0 +δA （3） 孔心距
孔心距属于磨损后基本不变的尺寸，在同一工步中，在工件上冲出孔距为L ± Δ/2两个孔时，其凹模型孔中心距L d 可按下面公式确定：
L d =L ±Δ/8 [1]
上述公式中： D A ——落料凸凹模尺寸
d T 、d A ——冲孔凸凹模尺寸
D max ——落料件的最大极限尺寸
d min ——冲孔件的最小极限尺寸
L 、L d ——工件空心距和凹模孔心距的公称尺寸
Δ——工件制造公差
Z min ——最小合理间隙
X ——磨损系数
δT 、 δA ——凸凹模的制造公差，按IT6～IT7级来选取
为了保证初始间隙不超过Z max ，即δT +δA ≤Z max -Z min ，δT 、δA 选取必须满足
以下条件δT +δA ≤Z max - Z min 。
由工件图可知道，除了孔心距 16±0.25mm，180±0.25mm 有精度要求外，
其它未注公差按IT14级计算， 外形100 0 -0.87mm， R20 0 -0.52mm， 220 0 -0.15mm 由落料获得，
Φ150 +0.43 mm 由冲孔获得；由文献[6]查表2.2.3冲模初始间隙值Z 得
Z min =0.130mm
Z max =0.190mm
[6]——郝滨海 主编 <<冲压模具简明设计手册>> 化学工业出版社
则Z max - Z min =0.190-0.130=0.060mm
由公差表查得 60±0.25mm,180±0.25mm 为 IT12 级,取 X=0.75mm,其余为 IT14级,取X=0.5mm.
因为该工件的形状是简单的圆弧和直线组成，则凸凹模分别按IT6和IT7级 制造，故以下凸凹模公差由文献[1]中表2.4.1标准公差得：
基本尺寸 Φ150 +0.43 220 0 -0.15 100 0 -0.87 20 0 -0.52
凸模偏差 Δt =0.020 δT =0.030 δT =0.025 δT =0.020
凹模偏差 δA =0.020 δA =0.045 δA =0.035 δA =0.025
表（5-4）凸凹模制造偏差
则 冲孔：
d T =（d min +XΔ） 0 -δT =（15+0.75x0.43） 0 -0.020=15.3 0 -0.020
d A =（d T +Z min ）0 +δA =（15.3+0.130）0 +0.020 =15.4300
+0.020 校核：|δT |+|δA |≤Z max -Z min
0.020mm+0.020mm≤0.190mm-0.130mm
0.040mm≤0.060mm （满足间隙公差条件）
落料： D A1=（D max -XΔ）0 +δA =（220-0.5x0.15）0 +0.045 =219.9250
+0.045 D T1=（D A1-Z min ） 0 -δT =（219.925-0.130） 0 -0.030=219.795 0 -0.030
D A2=（D max -XΔ）0 +δA =（100-0.5x0.15）0 +0.035 =99.9250
+0.035 D T2=（D A2-Z min ） 0 -δT =（99.925-0.130） 0 -0.025=99.795 0 -0.025
D A3=（D max -XΔ）0 +δA =（20-0.5x0.15）0 +0.025 =19.9250
+0.025 D T3=（D A3-Z min ） 0 -δT =（19.925-0.130） 0 -0.020=19.795 0 -0.020
校核：0.035mm+0.025mm=0.06mm=0.06mm （满足间隙公差条件）
0.025mm+0.020mm=0.045mm﹤0.060mm （满足间隙公差条件）
0.030mm+0.045mm=0.075mm﹥0.060mm （不能满足间隙公差条件）
因此，只能缩小 220mm 的δT 、δA ，提高制造精度，才能保证间隙在合理
范围内，由此可取：
δ T ≤ 0.4 （ Z max -Z min ） =0.4x0.06=0.024mm ， δ A ≤ 0.6 （ Z max -Z min ） =0.6x0.02=0.012mm
故：D A1=219.9250+0.012mm
D T1=219.9750-0.024mm
5.5 弹性元件的选取与设计
为了得到较平整的工件，本模具采用弹压卸料结构，使条料在落料、冲孔过 程中始终处于一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性。
5.5.1上卸料采用橡胶作为弹性元件
选取橡胶作为弹性元件的原因是由于橡胶允许承受的载荷较大，安装调整灵 活方便。根据工艺性质和模具结构确定采用一硬橡胶，形状是圆筒形。
（1）橡胶的选择原则
①为了保证橡胶正常工作，所选橡胶应满足预压力要求
F 0≥F X
公式中： F 0——橡胶在预压缩状态下的压力（N）
F X ——卸料力（N）
②为保证橡胶不过早失效，其允许最大压缩量不应超过其自由高度的45%， 一般取
ΔH 2=（0.35～0.45）H 0
公式中：ΔH 2——橡胶允许的总压缩量（mm）
H 0——橡胶的自由高度（mm）
橡胶预压缩量一般取自由高度的10%～15%。即
ΔH 0=（0.10～0.15）H 0
公式中：ΔH 0——橡胶预压缩量（mm）
故 ΔH 1=ΔH2-ΔH 0=（0.25～0.35）H 0
而 ΔH 1=ΔH / +ΔH
// 公式中：ΔH / ——卸料板的工作行程（mm），ΔH / =t+1，t 为板料厚度
ΔH // ——凸模刃口修模量（mm）
③橡胶高度与直径之比应按下式校核
0.5≤H 0/D≤1.5
公式中：D——橡胶外径（mm）
（2） 选择橡胶步骤
① 根据工艺性质和模具结构确定橡胶性能、形状和数量，冲裁卸料用较硬橡 胶。
② 根据卸料力求橡胶横截面积 A：为使橡胶满足压力的要求，F 预=AP≥F 卸， 所以橡胶垫的横截面积与卸料力及单位压力之间存在如下关系：A=F 卸/P
③ 确定橡胶垫的平面尺寸：圆筒形橡胶垫的外径为 D，内孔为 d，则横截面
积公式为 A=Л（D 2 -d 2 ）/4，代入上面公式 A= F 卸/P 后，可得外径
D= P F d 卸 27
. 1 2 + 。
④ 校核橡胶垫的自由高度，橡胶垫的自由高度H0 与其直径应在下式范围内， 即0.5≤H 0/D≤1.5，确定橡胶垫的安装高度：H 装=H 0-H 预
[1]
（3）卸料橡胶的设计计算如下表： 项目 公式
结果 备注 卸料板工作 行程 工作 h h 工作=h1+t+h2
7.5mm h1—为凸模凹进卸料板的高度 1mm， h2—为凸模冲裁后进入凹模 的深度4.5mm。
橡胶的工作 行程H I H I = 工作 h + 修磨 h 13mm
修磨 h 为凸模总修磨量，取5.5mm, 橡胶的自由 高度H 0
H 0=4H I 52mm 取H I 为H 0的25% 橡胶的预压
缩量H 预
H 预=15%H 0 7.8mm 一般取H 预=10%～15%H 0 每个橡胶承
受的载荷F1
F1= 预 F /4 1648.08 N 选用四个圆筒形橡胶 橡胶垫的外
径D
D= P
F d 卸 27 . 1 2 + 184mm d为圆筒形橡胶的内径，取 d=13mm;P=0.5Mpa 校核橡胶垫
自由高度 0
H 0.5≤ 0 H /D=0.615≤ 1.5 满足要 求 橡胶垫安装
高度 装 H 装 H = 0 H - 预 H 44.2mm 表（5-5）卸料橡胶的设计计算
第六章 选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸
6.1确定工作零件
6.1.1凸模
凸模是在冲压过程中，冲模中被冲制件或废料所包容的工作零件。
（1）凸模的结构形式及其固定方法
①落料凸模
结合工件外形并考虑加工， 将落料凸模设计成台阶式， 采用线切割机床加工， 与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n6）制造。
②冲孔凸模
因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，且台阶式的 凸模强度刚性好，修磨方便，其工作部分尺寸由计算而得，所以冲孔凸模采用台 阶式。一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。采用台肩固定，与凸模固 定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n6）制造，最大直径的作用是形成台肩， 以便于固定，保证工作时凸模不被拉出。
（2）凸模长度计算：
凸模的长度尺寸应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量、固 定板与卸料板之间的安全距离、装配等需要。
① 落料凸模长度计算
由文献[1]得，当采用弹压卸料板时，其凸模长度按公式2.9.2得：
L=h
1+h
2
+t+h
公式中： L——凸模总长度
h 1——凸模固定板厚度，取h
1
=20mm
h 2——卸料板厚度，取h
2
=14mm
t——材料厚度，t=2mm
h——增加长度，它包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的 深度 （0.5～1） mm， 凸模固定板与卸料板之间的安全距离等， 一般取10mm～ 20mm，取h=16mm。
则落料凸模的长度：L=20+14+2+16=52mm
② 冲孔凸模的长度计算
由参考文献[7]同时由零件图可知，冲Φ15孔的凸模长度：
L=t
1+t
2
+L
1
公式中： L——冲孔凸模的长度
t
1
——凸模固定板厚度（mm）
t
2
——顶件块的厚度（mm），取48mm
L
1
——附加长度，包括凸模进入凹模 的深度0.5mm～1mm， 取1mm；总修磨量6mm～12mm，取6mm；凸模固定板与卸料板之间的安全距 15mm～20mm，取15mm。
则L=20+48+1+6+15=90mm
（3）凸模强度校核
在一般情况下，凸模的强度是足够的，无须进行校核，但特别细长的凸 模或凸模的横截面积很小而冲裁的板件厚度较厚时，必须进行承压能力和抗 纵弯曲能力校核。其目的是检查凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要 求，以防止凸模纵向失稳和折断。
6.1.2凹模
凹模是在冲压过程中与凸模配合直接对冲裁件进行分离或成形的工作零 件。
1.落料凹模
（1）落料凹模的外形结构及其固定方法
凹模的外形结构为矩形整体式，采用螺钉和销钉直接固定在支承件上， 凹模采用螺钉和销钉定位固定时，要保证螺钉（或沉孔）之间，螺孔、销孔与凹 模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命。
（2）落料凹模刃口形式
冲裁凹模刃口形式有直筒式和锥形式两种。根据冲裁件的形状、厚度， 尺寸精度及模具的具体结构，本副模具采用直筒式，其优点是刃口强度较高修磨 后刃口尺寸不变，
（3）落料凹模轮廓尺寸的确定
凹模轮廓尺寸通常根据冲裁的板料厚度和冲件的轮廓尺寸或凹模孔口 刃壁间的距离，按经验公式来确定，由文献[1]公式2.9.3，2.9.4计算得： 凹模厚度： H=Kb=0.15x220=33mm
凹模壁厚：c=（1.5～2）H=（49.5～66），取c=50mm
凹模宽度：B=b+2c=220+2x50=320mm
凹模长度：L取150mm（送料方向）
凹模轮廓尺寸：150mmx320mmx33mm
上式中：b——凹模刃口的最大尺寸（mm）
K——系数，考虑到板料厚度影响，查表2.9.5得k=0.15 2．冲孔凹模
4个Φ15mm冲孔凹模在落料凸模上，冲孔废料通过落料凸模内的弹性装置在 上模回程时推出，冲孔凸模固定在下模座上。
各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依 据计算压力中心的位置将压力中心与模柄中心重合，
6．2定位零件的设计
冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。 条料在 模具送料平面中必须有两个方向的限位；一是在与条料垂直方向上的限位，保证 条料沿正确的方向送进，称为送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一 次送进的距离（步距）称为送料定距。控制送料步距的定位，称为挡料；控制条 料宽度方向上的定位，称为导料。[1]
根据坯料形式、模具结构、冲件精度和生产率的要求，控制条料的送进方向 采用导料板，有侧压装置；送料步距控制采用活动挡料销。
采用侧压时应注意以下几点：
⑴在条料厚度小于0.3mm时，不能采用侧压。
⑵当用滚轴自动送料时，不用侧压，因由于侧壁摩擦，会阻碍送料。由于弹簧压 块式是利用弹簧，所以侧压力较大，冲裁厚料时使用。[8]
[8]—王孝培 主编 《冲压手册》 机械工业出版社。
起定距作用的活动挡料销、 弹簧和螺塞选用标准件， 规格由文献[6]中表15.48 查得
挡料销 JB/T
7649.9
dxl
弹簧 GB2089 螺塞 GB2250
8x16 0.8x8x20 AM12x1.25
其
余
图（6-2）活动挡料销