第1章绪论
冲压工艺概述
冲压工艺简介
冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。因为它主要用于加工板料制件，所以也称板料冲压。在机械制造中是一种高效率的加工方式。
冲压广泛应用于金属制品各行业中，尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。
冲压工艺有如下特点：
1.能冲压出其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件。比如，从仪器仪表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。
2.冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是有模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达IT10～IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需要在加工，便可满足装配和使用要求。
3.冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。
4.冲压加工生产效率极高，没有其它任何一种机械加工方法能与之相比。比如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，可达每分钟上千件。
5.材料利用率高，一般为70%～85%。因此冲压件能实现少废料或无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。
6.操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化生产。对操作工人的技术素质要求不高，新工人经短时培训便能上岗操作。
7.冲压的特点是模具制造时间长、制造成本高，故不适宜于单件小批量生产。另外，冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。
8.冲压模设计需要有很强的想象力与创造力，对于模具的设计者和制造者无论在理论、经验、创造力方面都要有很高的要求。
冲压模具的发展
近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1～2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≤μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。
1. 模具CAD/CAM技术状况
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。由华中工学院和北京模具厂等于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裁模CAD/CAM系统。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。
2.模具设计与制造能力状况
在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。
虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。
汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。
工艺方案的确定
锡青铜的性能
经退火处理后，其抗剪强度为125～550MPa，其抗拉强度为294～490 MPa，其伸
长率为5%～35%，适合于做冲压材料。
×
×
图1—1—1 压圈（二维图）
图1—1—2 压圈（三维图）
方案确定
方案一：冲孔—落料
方案二：落料，冲孔(复合)
方案三：落料，冲孔(连续)
方案一：单工序模，先冲孔再落料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或单件生产，生产率较低，且多了一模具，生产周期长。
方案二：避免了多次定位的结构，并在冲裁过程中可以压料，工件较平整，较单工序模缩短生产周期。
方案三: 根据生产量，模具可以采用连续模，但是连续模的结构复杂，对制造精度
的要求高，连续模比复合模比较生产周期长，成本高，维护也困难。
经过比较分析压圈的冲压模具设计采用方案二。
有关设计
压圈由落料冲孔单工步成型，只需设计落料冲孔复合模。压圈生产过程由于结构废料较多，原材料的利用率较低，而模具费用的份额比例较大，这样要求模具的结构简单，生产率高，落料冲孔复合模设计成一模一腔。复合模采用倒装结构，冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，卸件可靠，操作安全方便，生产效率高，并为机械化出件提供有利条件，应用十分广泛。
第2章复合冲压模具设计与计算
冲裁件的工艺设计
冲裁件的工艺性分析
冲裁件的工艺性分析是指冲裁件对冲裁的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理对冲裁件的质量、模具的寿命和生产率有很大影响。
压圈形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT11，该的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．其生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故经压圈符合冲裁工艺要求。
确定工艺方案及模具形式
综上分析，冲裁件精度要求不高，尺寸不大，形状不复杂生产量为大批量生产，材料厚度，t=,且孔位精度无要求，采用手工送料、刚性卸料、自动漏料、导料销导料的冲孔落料复合冲裁模具结构形式。
凹凸模间隙的选择
冲裁间隙指凸、凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分。
冲裁间隙的分类
根据冲裁件尺寸精度、剪切质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料冲
裁间隙分成三种类型：Ⅰ类（小间隙），Ⅱ类（中等间隙），Ⅲ类（大间隙）。
冲裁间隙对冲裁件的影响
1、间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下将产生二次剪切，继而被挤入凹模。这样，制件端面中部留下撕裂面，而两头出现光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽长单易去除，只要中间撕裂不是很深，仍可用。
2、间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉伸应力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代减小，圆角与断裂都增大，毛刺大而厚，难去除。所以随着间隙的增大，制件的断裂面的倾斜度的增大，毛刺增高。
间隙对尺寸精度的影响
当凸、凹模的间隙较大时，材料所受拉伸作用增大。冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。此时穹弯的弹性恢复方向与其相反，鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小。在间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径减小。
间隙对冲裁力的影响
随着间隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。但是继续增大间隙时，会因从凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力减小。
由于间隙的增大，使冲裁件的光亮面变小，落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力也随之减小。但是，间隙继续增大时，因为毛刺增大，引起卸料力、顶件力也迅速增大。
间隙对模具寿命的影响
冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示。冲裁过程中模具的失效形式一般有：磨损、变形、崩刃和凹模刃口涨裂四种。
间隙增大时可使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小；但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具磨损，一般间隙为（10%--15%t）时磨损最小模具寿命较高。间隙小时，落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大。
确定合理间隙的理论依据
由以上分析可见，凸、凹模对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。
因此，在设计和制造模具时有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。生产中常选用一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙Z min ,最大值称为最大合理间隙Z max 。设计与制造新模具时采用最小合理间隙值。
确定合理间隙的理论根据是以凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据。可以计算得到合理间隙值，计算公式如下：
Z=2t(1-t
h 0
)tan β 由上式可看出，间隙z 与材料厚度t 、相对切入深度h 0/t 及破裂角β有关。对硬而脆的材料，h 0/t 有较小值时，则合理间隙值较大。对软而韧的材料，h 0/t 有较大值，则合理间隙值较小。板厚越大，合理间隙越大。
由于理论计算在生产中不便使用，故目前广泛使用的是经验数据。 合理间隙的选择
表2-1常用金属材料的冲裁初始间隙（双面）
z max=z min ＋△z ，由表可知，此复合模的最小双面间隙为z min=，最大双面间隙为z max=。
凹凸模制造方法及刃口尺寸的计算
凹凸模的制造方法
凸、凹模的加工方法有两种：凸、凹模分开加工法和凸、凹模配合加工方法。 当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批量生产，但精度要求很高，制造困难，相应的会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，
材料
厚度 低碳钢，铜，紫铜，铝
中碳钢，杜拉铜
高碳钢，不锈钢 最小值 △z 最小值 △z 最小值 △z
+
+
+ + + +
制造简单，成本低。
鉴于上述分析，就零件图所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。 凹凸模刃口尺寸的计算
模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的主要因素，模具的合理间隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度来保证的。因此，在确定凹、凸模工作部分尺寸及其制造精度时，必须主要考虑到冲裁变形规律、冲裁件精度等级、模具磨损和制造特点等。
(1)落料时，先确定凹模工作部分尺寸，其大小应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凸模公称尺寸应比凹模公称尺寸小一个合理间隙值。
(2)冲孔时，先确定凸模工作部分尺寸，其大小应取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凹模公称尺寸应比凸模公称尺寸大一个合理间隙值。
(3)对于落料件，一般标注单向负公差。假定工件的尺寸为D ，工件公差为△，则工
件尺寸就是0?-D 。冲孔件的公差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为d ，工件公差为△，则冲孔件公差为?+0d 。若工件尺寸标注有正负公差，则应将正负偏差换成上
述要求的等价的正公差或负公差，若工件没有标注公差，则工件公差按国家标准非配合尺寸的IT14级来处理。
凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模），然后根据制好的凸模（或凹模）的实际尺寸，配做凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理间隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做为基准件，它的工作部分的尺寸作为基准尺寸，而与它配做的凹模（或凸模），只需在图纸上标明相应部分的凸模公称尺寸（或凹模公称尺寸），注明“××尺寸按凸模（或凹模）配做，每边保证间隙××”。这样基准件的制造公差δp （或δd ）的大小就不在受凸、凹模间隙大小的限制，是模具制造容易。一般基准件
的制造公差δp （或δd ）=4?
。
1.落料
落料时应以凹模为基准，在后配做凸模。落料凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三中情况。
凹模磨损后增尺寸增大时，凹模尺寸按公式 d x D D d δ+?-=0)(计算，其中系数x 按
IT11精度等级取值x=。
尺寸Φ55在磨损后增大，△=，化为00.19-
d x D D d δ+?-=0)(= －×
0.194
+
=
0.04750
+
尺寸R10在磨损后增大，△=，化为00.09-
d x D D d δ+?-=0)(=－× 0.090+
= 0.2250+
2.冲孔
落料时应以凸模为基准，然后配做凹模。落料凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增、大减、小不、变三中情况。
凸模磨损后尺寸减小时，凸模尺寸按公式0)(p
x d d p δ-?+=计算，其中系数x
按IT11精度等级取值x=。
尺寸35在磨损后减小，△=,化为0.160+
0()p p d d x δ-=+△= +× 0
0.164
-
=00.04-
尺寸Φ8在磨损后减小，△=,化为0.09
0+
0()p p d d x δ-=+△=+×
0.094-
=0
0.0225-
尺寸6在磨损后减小，△=,化为0.09
0+
0()p p d d x δ-=+△=+×
0.094-
=0
0.0225-
尺寸2在磨损后减小，△=,化为0.06
0+
0()p p d d x δ-=+△=+× 0
0.064
-
=00.015-
凸模磨损后尺寸不变的有70，按8
2 ?±=±=L L L L p p p 或δ
计算 0.19
70700.02388
p L =±
=± 排样
排样的意义
在大量和大批生产时，原始毛坯材料在冲压零件的成本中占60%以上，因此节约材料和减少废料（既材料的经济利用率）具有很重要的意义。
冲裁件在条料上的布置方法称为排样。排样的合理与否影响到材料的经济利用，还会影响到模具结构与寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便与安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。 排样的方法
同一个工件，可有几种不同的排样方法。采用最佳排样方法，应使工艺废料最少，材料利用率高。根据零件外形特征，排样的形式可分为直排、斜排、对排、混合排、多排及冲裁搭边等。
根据零件的形状特点，选用如下的排样方式，每次冲压过程冲出一个零件。 排样方式与零件在板料上的排布如下图：
图2-1零件排布图
搭边、进距计算
1.搭边
排样时工件与工件之间及工件与条料之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边使工件沿整个周边封闭冲裁时补偿送料的误差，并将其在模具上定位，以保证冲裁出完整的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度和强度，便于送进模具内。
搭边值要合理确定。塔边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁中将会被拉断，造成送料困难，且使工件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。
表2-2 搭边值的经验值
卸料板形式条料厚度搭边值
a a1
弹性卸料板
> ～～>～～～＞～～～＞～～～＞～～～
固定卸料板
0～～＞～～＞～
搭边值一般由经验确定，如表2-2所示。根据表，可取a=a1=。
排样方式与搭边值决定后，条料的宽度与进距也可以决定。
条料宽度的确定与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。
本设计采用无侧压装置，其条料宽度的确定；条料在送进过程中可能沿导料板的一侧，也可能沿另一侧，条料导向面的变化将使侧搭边值减小，为保证最小侧搭边值，条料宽度应加大些：
条料的宽度的计算：
B0?
-=[]00
1
2?-
+
+?
+b
a
D）
（
式中 B——条料的公称宽度，mm
D——垂直于送料方向的工件尺寸,mm
a1——侧搭边,mm
b0——条料与导料板间的间隙,见表2-3
?——条料宽度的公差，见表2-3
表2-3剪切条料公差及导料板与条料间的间隙值（mm）
0～＞～＞～＞～
Δb
0Δb
Δb
Δb
～50
>50～100 >100～150 >150～220
B=[D+2(a+Δ)+b0]0
Δ
-=[55+2×++]0
0.5
-
=0
0.5
-
条料的宽度的公称尺寸为B=。
2.进距
进距是每次将条料送入模具进行冲裁的距离，进距的计算与排样方式有关，进距是决定挡料销位置的依据。
此工序为落料冲孔复合模，零件的进距A的计算公式为：
A＝B + a
式中 B—平行于送料方向工件的宽度；
a—冲裁件之间的搭边值。
进距
A=B＋a=＋
=
冲裁力的计算及选择压力机
冲裁力的计算
1.计算冲裁力
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具强度。压力机的吨位必须大于冲裁力。
一般平刃口模具冲裁时，冲裁力可按下式计算：
τ
τKLt
KF
P=
=
式中 P——冲裁力，N；
F——冲切断面积，mm2；
L——冲裁周边长度，mm;
t——材料厚度，mm；
τ——材料抗剪强度，MPa；08钢的抗剪强度为216～304MPa，取300MPa；
K——安全系数，一般取K＝，考虑到模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度及偏差等因素。
在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力较大。如果超过现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力，主要有斜刃模具冲裁、阶梯模具冲裁和加热模具冲裁几种方法。
1)计算P
落料
P 落料= KLtτ=1.330.134552320.2400
π
??+????
（）
=
2)计算P
冲孔
P 冲孔=KLtτ=1.3622352340360820.2400
π
?+?+?+????
（）
=
P=P
落料+P
冲孔
=+
=≈
2.卸料力与推件力的计算
冲裁结束后，由于弹性变形的恢复，会使工件卡紧在凸模或凹模上，必须施加外力，将其取下。
卸料力：将紧箍在凸模上的料卸下所需的力
推件力：将卡在凹模中的工件推出所需的力
冲裁材料K卸K
推K
顶
紫铜黄铜～～铝、铝合金～～
钢材料厚度mm
～
＞～
＞～
＞～
＞
～
～
～
～
～
卸料力和推件力是由压力机和模具的卸料与推件装置获得的。在选择压力机吨位和设计模具时，要根据模具结构来考虑卸料力、推件力与顶件力的大小，并作必要的计算。影响这些力的因素较多，生产中，常用下列经验公式计算：
P
K
P?
卸
卸
＝
nP
K
P?
推
推
＝
K
卸、P
推
——卸料因数、推件因数（其值见表2-4）；
P ——冲裁力，N；
n ——卡在凹模孔内的工件数，n＝h/t(h为凹
模刃口直高度，t为工件材料厚度)。
卸料力
P
K
P?
卸
卸
＝=×27=
推件力
P K nP
=
推推
=×27=
3.压力中心的确定
冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。
冲模压力中心的确定过程如下：
1）按比例绘出凸模工作部分的外形；
2）0任意选定坐标轴X－Y。坐标轴的选定应使计算简便；
3）计算各图形轮廓周长：L1、 L2、 L3、L4… Ln(代替冲裁力)，以及各图形重心坐标：(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3)、(x4,y4)… (xn,yn)；
4）根据“合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的和”的力学原理，得到冲模压力中心坐标计算公式为：
n
n n
L
L
L
L
L
x L
x
L
x
L
x
L
x
L
x
+
+
+
+
++
+
+
+
+
=
......
4
3
2
1
4 4
3
3
2
2
1
1
n
n n
L
L
L
L
L
y L
y
L
y
L
y
L
y
L
y
+
+
+
+
++
+
+
+
+
=
......
4
3
2
1
4 4
3
3
2
2
1
1
此外还可以利用CAD，PRO/E等绘图软件分析压力中心，经CAD分析可知，压力中心如图2-2所示：
压力中心
图2-2压力中心
4.冲裁功的计算
A≈
式中 A---成形的过程的功，Nm
P---成形工艺力和辅助工艺力之和,KN
t---冲裁料厚度，mm
P=P
冲+P
卸
+P
推
=27++=
冲裁功
A==×30×=3N·m
选择压力机
冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品、模具寿命、生产效率、产品成本等密切相关。
1.压力机的选择原理
冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的形状、尺寸及精度要求等因素来决定的。冲压生产中常用的设备种类很多，选用设备时主要应考虑下述因素：
(1).冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求。
(2).冲压设备的压力和功率是否满足应完成任务工序的要求。
(3).冲压设备装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所所使用的模具。
(4).冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。
3.选择压力机
一般情况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和辅助工艺力总和的倍，对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力机的标称压力选择设备。
因此压力机的标准压力必须大于冲裁力P=27KN。根据以上参数选用型开式压力机，其的部分技术参数如下表所示：
表型开式压力机部分技术参数
公称压力/KN 滑块行程/mm 行程次数/（次/min）最大闭合高度/mm 闭合高度调节量/mm
63 35 170170 40
工作台尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 电动机功率/kW 前后左右直径深度
200 310 φ30 55
由压力机的参数可知压力机的封闭高度
H max =170mm H
min
=130mm
模具的封闭高度：
(H
max
-5)mm ≥ H ≥ (H min+10)mm
(170-5)≥H≥(130+10)
165≥H≥140
冲裁模主要零件的设计
凹模设计
1.凹模的刃口形式
凹模的刃口形式有直壁刃口凹模(如图2-3a、b)和锥形刃口凹模（如图2-3c、d）。
图2-3 凹模的刃口形式
a)型一般适用于非圆形工件。
b)型适于圆形工件、需将工件或废料顶出的模具或复合冲裁模。
锥形刃口凹模刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般对工件尺寸和凹模寿命影响不大。工件或废料很容易从凹模孔内落下，孔内不易积聚工件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀裂力小，所以凹模的磨损及每次修磨量小。锥形刃口凹模适用于形状简单、公差等级要求不高、材料较薄的工件。
冲孔落料复合模凹模采用直壁刃口形式（b）。
图中凹模孔型参数如下表所示：
材料厚度t/mm 主要参数
h/mm αβ
< ≥4
15＇2°
～1 ≥5
～≥6
2.凹模轮廓尺寸
凹模的轮廓尺寸应保证有足够的强度和刚度。凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定。在实际生产中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式作概略的计算。凹模的轮廓尺寸应保证有足够的强度和刚度。目前还不能用理论公式计算来确定，一般情况凹模的轮廓尺寸可按如下的经验公式确定。
凹模厚度： H=kb（须≥15mm）
凹模壁厚： C≥（～）H（须≥30～40mm）
凹模刃口线为直线时，取C≥；若为尖端状或具有复杂形状时，取C≥；
式中 b——冲裁件的最大外形尺寸,mm
k——系数,查表2-7
表2-7系数K值
b/mm
材料厚度/mm
1 2 3 >3
50～100
100～200
板料的厚度t=，取k=，则凹模厚度：
H=Kb=×= 取H=17mm 凹模壁厚
C≥（～）H=～35mm 取C=35mm 则模具的外形尺寸为
B
1=2C+b
1
=70+55=125mm
B
2=2C+b
2
=70+= 取B
2
=160mm
选取冲压模具凹模尺寸为：160mm×125mm×17mm。
凹模固定螺钉的大小如下表所示：
表2-8凹模厚度与螺钉的大小
凹模厚度/mm ≤13 >13～19 >19～25 >25～32 >32
螺孔大小/mm M4、M5 M5、M6 M6、M10 M8、M10 M10、M12 根据表2-8选用M10内六角螺钉。
凹凸模设计
凸模固定端与模座直接接触时，当单位压力超过模座材料的许用压力时，模座表面就会损伤，为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬垫板。通常凸模固定端面的压力超过80～90MPa时（模座材料采用铸铁）或压力超过（80～120MPa(模座材料为Q235)时需要加垫板。
冲压过程中的凹凸模最小壁厚为a=5mm，查表2-10可知最小壁厚为，a=5≥，因此凹凸模壁厚满足要求
表2-10凸凹模最小壁厚 (mm) 料厚/mm
最小壁厚a/mm
最小直径D/mm 15 18 21
冲孔凸模的设计
1.凸模长度的计算
凸模的长度
L≤H
1+H
2
+H
3
H
1
——凹模的高度，mm;
H
2
——凸模固定板的高度,mm;
H
3
——增加长度,mm。
L=10+17+12=39mm
2.凸模强度的校核
一般情况下，凸模的强度是足够的，所以没必要作强度校验。又因本设计中的凸
模直径大而长度短，故凸模强度不再校验。
定位零件的确定
定位零件(装置)的作用是保证坯料的正确送进及在冲模中的正确位置。
使用条料时，保证条料送进导向的零件有导料板、导料销等。导料销一般用两个，压装在凹模上的固定式，在卸料板上的为活动式。导料销多用于单工序模和复合模。
挡料销是用来限制条料送进步距，抵住条料的搭边或工件轮廓的零件，起定位作用。挡料销分为固定挡料销和活动挡料销。
为保证导料销与凹模刃口间的距离，导料销选用挡料销的形式。
图2-5 固定挡料销结构尺寸
查相关手册，取h=3mm，D=10mm，d=4mm，L=13mm。
卸料与推料装置
1.卸料装置
卸料装置的主要作用是把材料由凸模上卸下，有时也可作压料板，以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模。卸料装置有刚性与弹性卸料板和废料切刀等形式。固定卸料板结构简单，但卸料力大。弹性卸料板卸料力小，一般用于材料厚度小于等于的冲裁。
卸料半选用弹性卸料板，弹性材料选择橡胶。卸料板的厚度值与凹模宽度有关，其值如下：
材料厚度t/mm
卸料板宽度B/mm
≤50 >50～80 >80～125 >125～200 >200
≤8 10 12 14 16 >～10 12 14 16 18 则卸料板的厚度选择14mm。
2.推件装置与打料装置
顶件装置则大多采用弹性的，通常由顶杆、顶件块和装在下模底下的弹顶件器等所组成。弹顶器的顶件力有弹簧或橡皮所产生，这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲裁件的平直度高。但在操作中，弹簧或橡皮受到经常变化的压力，产生疲倦，弹性容易减弱。
顶件装置采用弹簧顶件装置，顶件器在自由状态下高出凹模面～。
打料装置由打、打板等组成，留在凹凸模中的冲孔废料由打杆推出。
模座、导向零件
1.模座
模座选用中间导柱标准模座，上模座厚度H1=35mm，下模座厚度H2=40mm。
2.导向零件
导向零件是指上、下模的导向装置零件。对于生产量大要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向模具，以保证上、下模的精确导向。
导向装置结构有滑动导柱导套结构和滚动导柱到套结构。滑动导柱导套结构是常用的结构，这种结构加工方便，易于标准化，但承受侧压力的能力差。滑动导柱导套结构四角、后侧、中间、对角导柱导套结构。
后侧导柱模架可用于冲裁宽度大的条料，送料和操作比较方便，但由于导柱装在一侧，冲压时容易产生偏心力矩，影响模具寿命和工件质量，适用于中等复杂程度及公差等级要求一般的中、小型工件。中间和对角导柱模架不会引起偏斜，有利于延长模具寿命和改善工件质量。但条料宽度受导柱间距离的限制，因此常在复合或工件公差等级要求较高时采用。对角导柱模架长用于连续模。四导柱模架用于公差等级要求高的工件。连接与固定零件
1.模柄
中小型冲模通过模柄将上模固定在压力机的滑快上，常用的形式有压入式、凸缘模柄、通用模柄、浮动模柄。
压入式：与上模座孔为过渡配合：加销钉防止转动。
凸缘模柄：用3～4各螺钉固定在上模座的窝孔内，多用于大型模具，有A、B、C 三种型号。
【范例】 (1)题目：东风EQ-1090汽车储气简支架 (2)原始数据 数据如图7—1所示。大批量生产，材料为Q215，t=3mm。 图7-1零件图 (3)工艺分析 此工件既有冲孔，又有落料两个工序。材料为Q235、t=3mm的碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁，工件结构中等复杂，有一个直径φ44mm的圆孔，一个60mm×26mm、圆角半径为R6mm的长方形孔和两个直径13mm的椭圆孔。此工件满足冲裁的加工要求，孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于8mm。工件的尺寸落料按ITll级，冲孔按IT10级计算。尺寸精度一般，普通冲裁完全能满足要求。 (4)冲裁工艺方案的确定 ①方案种类该工件包括落料、冲孑L两个基本工序，可有以下三种工艺方案。 方案一：先冲孔，后落料。采用单工序模生产。 方案二：冲孔一落料级进冲压。采用级进模生产。 方案三：采用落料一冲孔同时进行的复合模生产。 ②方案的比较各方案的特点及比较如下。 方案一：模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，两副模具，成本相对较高，生产效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需要。故而不选此方案。
方案二：级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案，势必会增大模具尺寸，使加工难度提高，因而也排除此方案。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足，模具轮廓尺寸较小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。 ③方案的确定综上所述，本套模具采用冲孔一落料复合模。 (5)模具结构形式的确定 复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性，正装式复合模成形后工件留在下模，需向上推出工件，取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模，只需在上模装一副推件装置，故采用倒装式复合模。 图7 2粗画排样图 (6)工艺尺寸计算 ①排样设计 a ．排样方法的确定根据工件的形状。确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用直对排法，初画排样图如图7 2所示。 b ．确定搭边值查表，取最小搭边值：工件间a l =2.8，侧面a=3.2。 考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取。a=5；为了方便计算取a l =3。 c. 确定条料步距步距：257.5mm ，宽度：250+5+5=260mm ． d ．条料的利用率 21752052.35%257.5260 η?==? e ．画出排样图根据以上资料画出排样图，如图7-3所示。
压圈冲压模具设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
压圈复合模具设计目录 （一）.冲压件的工艺性分析 (4) （二）.确定工艺方案模具机构形式 (4) （三）.模具设计计算 (5) （1）排样方式的确定及其计算 ( 2) 计算凸.凹模刃口尺寸 （3）外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算 （4）冲压力的计算 （5）压力中心的计算 （四）.模具总体设计 (8) （五）.模具主要零部件的结构设计 (9) （1）落料凸、凹模的结构设计 （2）弹性元件的设计计算 （3）模架的设计 （六）.冲压设备的选择 (12) （七）.绘制模具总装图 (13) （八）.拆画零件图 (13) （九）.参考文献 (14) 序言
加入WTO后，我国经济将从真正意义上溶入全球经济一体化，中国的市场将不再只属于中国企业。产品，不仅仅是性能与价格的较量，从外观、实用性到环保，哪一点输给别人那只能堆放在仓库或贱卖，不会创造效益的企业只好关门。手抄书式的靠机床和操作工来实现工程师设计产品化的老机械制造已成为历史，现代制造业驾驭着微电子和新材料，敲击着键盘，在加工中心与模具组成的流水线上精密的复制着工程师在计算机辅助下设计的从市场捕捉来的最新产品。进入21世纪，先进制造技术将全面担负起快速、精确的生产更多门类的产品，以保障和提高人类现代化生活的质量。 模具已不仅仅是人类用来浇铸钱币和内燃机壳的砂箱。今天，它凝聚了各类高技术，能快速精密的直接把材料成型、焊接、装配成零部件、组件或产品，其效率、精度、流线、超微型化、节能、环保，以及产品的性能、外观等，都是传统工艺所无与伦比的。展望21世纪，无论电子、生物、材料、汽车、家电等哪个行业，不装备由计算机、模具和加工中心砌成的生产线，都不可能在制造业中担纲支柱产业。模具是现代制造技术的重要装备，其水平标志着一个国家或企业的制造水平和生产能力。今后一段时期内，我国五大支柱产业的产品质量、批量化成本和包括产业更新在内的技术进步的关键是模具。现在全球模具总产值早已超过传统机械工业机床与工具类产值的总和。 该零件在汽车，机械，家电，飞机，火车等方面都有广泛的应用。该零件在生活中到处都可以看到，它具有使两个零件连在一起从而减少之间的磨损。到处都可以买到，价格便宜，制造简单，方便等。 金属压圈复合模具设计 【摘要】：本设计进行了落料、冲孔连续模的设计。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。模架采用标准模架，选用了合适
1.冲压工艺性分析及冲压模方案确定 工件名称：端盖 生产批量：大批量 材料：F 08 材料厚度：2mm 零件图
1.1 冲压工艺性分析 （1）冲压件为F 08钢板，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能； （2）该工件没有厚度不变的要求，因此工件的形状满足拉深工艺要求。各圆角尺寸R=1mm ,满足拉深对圆角半径的要求。由φ24+00.23mm 查参考文献[1]中表7.14可知它的尺寸精度为IT13级，满足拉深工序对工件的公差等级的要求。 （3）该零件的外形是圆形，比较简单、规则。工件中间有孔，且孔在平面上，。这部分可以用冲裁工序完成. （4）零件图上未标注尺寸偏差的，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查参考文献[1]中表7.14，各尺寸为： 6.1-00. 36mm R10036.0-mm R7036.0-mm 3.005+φmm 48435.0±mm 。 1.2 工艺方案及模具结构的确定 根据工件的根据工件的工艺性分析，可知冷冲压要完成的基本工序有：拉深、落料、冲孔和整形。由此制定两套工艺方案： 方案一：先落料，然后冲孔，再拉伸，三个简单模,此方案模具结构简单，使用寿命长，制造周期短，但是需要三道工序，三套模具才能完成零件的加工，生产率低，难以满足零件大批量生产的要求，而且工件尺寸的累积误差大，所需要的模具操作人员也比较多。 方案二：拉深、落料、冲孔复合模。此方案模具结构紧凑，工序集中，对压力机工作台面的面积要求较小，且内外形相对位置及零件尺寸的一致性非常好，制件面平直，并且制造精度高。缺点是结构复杂，安装、试和维修不方便，制造周期长。由零件图可知，圆筒件部分的拉深尺寸不大，亦可一次拉成，可以考虑采用复合模；又由于产品批量较大，工序分散的单一工序生产不能满足生产需求，应考虑集中的工艺方法。经综合分析论证，采用拉深、落料、冲孔复合模既能满足生产量的要求，又能保证产品质量和模具的合理性，故采用方案二。 2 模具的设计 2.1 落料模设计计算 2.1.1毛坯尺寸及排样 根据公式 D=rd dH dp 44.34)2(2-++δ 计算出展平后φ38mm 所变化成的直径大小。 D=20144.31.4204)638(??-??++
摘要 本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠。本套冲压模具的设计不是以复杂模具的设计为主，而主要是对模具设计知识的系统学习和设计的练习，以达到掌握冲压模具设计的基本技能的目的。 首先，对零件做整体的分析。包括：材料的使用、精度的要求、工序的要求以及成本的要求等。为了降低成本，对排样方式进行了合理的设计；其次，对零件整体进行工艺设计。通过工艺目的的设计、工序的顺序设计、压力机的选择等来实现所要达到的要求；再次，想要保证制件精度的要求，就要考虑模具刃口尺寸的计算。因为刃口是冲制工件的主要工作部分，刃口处的精度就决定了制件的精度，就必须根据公差来进行精确计算。 最后，根据计算出的模具刃口尺寸设计出相应的凸凹模，并且查找资料选择冷冲压模的标准零件，符合标准后，就把凸凹模与其它各零部件进行总体装配。在确定了模具体闭合高度后，选出合适的压力机在调试校验后并进行试冲加工，以达到符合的标准，最终完成加工。 关键词：冲压模具，冲压工艺，模具设计
Abstract The topic is the chain plate punching blanking compound mold design and the mold of article described an instance is simple and practical, easy to use and is reliable. This mold is not primarily designed to complex design, but mainly on a systematic study of mold design knowledge and practice, in order to achieve the purpose of master the basic skills of stamping mold design. First of all, do a thorough analysis for the parts, which include the using of the material, the requirement of accuracy and the requirement of working procedure and costs and so on. For declining low cost, proceeded the reasonable design to the row kind method. Secondly, do processing design for the whole parts and the purpose by craft designing and order of the working procedure and by the choice of punching machine. Thirdly, consider the calculation of size of the mould cutting edge in order to meet the need of accuracy. Because the cutting edge is the main working part of the punching processing, the accurate cutting edge guarantees the accurate parts. So you needed to tolerance do accurate calculation. Finally, according to the calculated the size of mold cutting edge design the corresponding punch and mold, and find information on selection criteria for cold stamping parts, meet the standards, put the punch and mold with the other components to the overall assembly. In determining the specific mold closed height, select the appropriate press in the debug and test validation washed after processing, to meet compliance standards, the final completion of the processing chain plate. Keywords：composite modulus, stamping process, mold design , punching blanking
目录 目录 ...................................................................................... III 前言 (1) 第一章工艺设计 (12) 1.1零件介绍 (12) 1.2零件工艺性分析 (13) 1.3工艺方案的确定 (13) 第二章排样设计 (15) 2.1毛坯排样设计 (15) 2.2材料的利用率 (18) 第三章工艺计算 (20) 3.1冲压工艺力的计算 (20) 3.1.1冲裁力计算 (20) 第四章模具总体概要设计 (23) 4.1模具概要设计 (23) 4.2模具零件结构形式确定 (23) 4.2.1 定位机构 (25) 4.2.2 卸料机构 (25) 4.2.3 导向机构。 (25) 第五章模具详细设计 (27) 5.1工作零件 (27) 5.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算 (27) 5.1.2凸模高度设计 (30) 5．1.3定位零件 (30) 5.1.4 挡料零件 (31) 5.2出件零件 (31)
5.2.1 卸料零件 (31) 5.3.2 顶件零件 (32) 5.3导向零件 (33) 5.4其他零件 (33) 第六章设备选择 (35) 6.1设备吨位确定 (35) 6.1.1设备类型的选择 (35) 6.1.2设备规格的选择 (35) 6.2设备校核 (36) 6.2.1.压力行程 (36) 6.2.2.压力机工作台面尺寸 (36) 结论 (37) 参考文献 (38) 致 (39)
前言 随着现代化工业的发展, 越来越多的产品依赖模具加工, 模具工业已成为工业发展的基础。模具质量好坏直接影响产品的质量, 模具的质量不仅表现在制造质量, 也表现在安装调整维护保养等方面的后续工作质量。因此, 在模具在加工过程和质量控制中, 要采取相应的措施, 杜绝类似事故的发生。 第一章工艺设计 图1.1垫片零件图 1.2 零件工艺性分析 零件尺寸：图中零件的标注公差的为IT12级精度，其余未注由图术要求可知为
冲压工艺及模具设计模具课题设计 班级： 姓名： 学号： 日期： 材料科学与工程学院 College of Materials Science and Engineering
引言 在工业产品中，板材件占据了一个大比例。许许多多的机械零件，产品覆盖件都是用板料加工而成的，因此，研究板料的成形方法对产品的设计与加工有着重要的意义。 现在的板材成形方法有许许多多种，其中冷冲压占据很大的一部分。冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要的零件的一种压力加工方法。冷冲压可以分为两大类，即分离工序和成形工序。分离工序是指使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状，尺寸和切断面质量的冲压件的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸冲压件的工序。 冷冲压过程主要依靠冲模和压力设备完成加工的，便于实现自动化生产，生产率很高，操作简单。而且产品壁薄、质量轻、刚度好、可以加工成形复杂的零件，小到钟表的秒针，大到汽车纵梁，覆盖件等。 冷冲压与其他加工方法相比具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。 本课程即将结束之时，为了了解冲压工艺的基本原理，掌握冲压工艺的编制和模具的设计，我将选择了一个垫片零件。通过设计冲裁模实现零件的大规模的生产与制造。
目录 引言 .............................................................................................................. I 一零件的工艺性分析.. (1) 1.1 零件要求 (1) 1.2 冲裁件的工艺性分析 (1) 1.3 冲裁工艺方案的设定 (2) 二冲模设计相关计算 (2) 2.1 排样的相关设计与计算 (2) 2.2 冲裁力的计算 (3) 2.3 冲裁压力中心的计算 (4) 2.4 冲裁模刃口尺寸及公差的计算 (4) 2.5主要零件的尺寸计算 (5) 三定位装置的设计 (7) 3.1 横向送料定位装置设计 (7) 3.2 纵向送料定位装置的设计 (8) 四标准件的选用 (9) 4.1 模座选用 (9) 4.2 压力机选用 (10) 4.3 紧固件选择 (10) 五模具加工工艺 (11) 5.1 凸模加工工艺 (11) 5.2 凹模加工工艺 (11)
说 明 书 设计题目：倒装复合模 学院：机电工程学院 班级：10材料***** 学号：*********** 设计者：Yeshuai 指导老师：****** 井冈山大学
2013年4月19日
目录 摘要 0 前言 0 第一章设计任务及确定工艺方案 (1) 1.1 零件设计任务 (1) 1.2 零件工艺性分析 (1) 1.3 冲裁工艺方案的确定 (2) 第二章排样图设计及材料利用率分析 (3) 2.1 排样设计 (3) 2.2 材料利用率分析 (3) 第三章计算冲压力、压力中心和冲压设备的选用和校核 (4) 3.1 计算冲压力 (4) 3.2 冲压设备的选用 (5) 第四章刃口尺寸计算 (6) 4.1 落料(外形) (7) 4.2 冲孔(内形) (8) 第五章冲裁模具零件及结构的详细设计 (9) 5.1凹模设计： (9) 5.2 凸模设计： (10) 5.3 凸凹模计算 (12) 5.4 模座的选用及标准件的选取 (13) 5.4.1模架的选用 (13) 5.4.2 凸模固定板 (13) 5.4.3 卸料板 (13) 5.4.4 垫板的确定 (13) 5.4.5 模柄的选择 (13) 5.4.6 螺栓销钉的选择 (14) 5.4.7 卸料装置中弹性元件的选择 (14) 第六章模具零件制造加工 (14) 6.1 模具零件的加工 (14) 6.2 模具的装配 (19) 参考文献 (20)
摘要 本次设计的内容为冲裁模，完成落料、冲孔两道工序。模具为倒装复合模结构，由打杆推动顶件块从而顶出制件，橡胶垫驱动的卸料板卸除条料。排样方式为单斜排，由挡料销和导料销定位、导向。模架为后侧导柱矩形模架，凸缘式模柄。选择典型组合，查国家标准GB2873.1，生成装配图和相关的零件图。 关键词：落料冲孔倒装单斜排 前言 冷冲模毕业设计是在理论教学之后进行的实践性教学环节，其目的在于巩固所学知识，让学生会用课堂学到的知识解决设计过程中出现的实际问题，培养学生综合运用冲压工艺理论知识，分析解决一般的冲压过程实际问题的能力，了解和掌握冲压模具设计的一般过程、方法、步骤及零件加工工艺，进一步熟悉冲压模具的类型及结构和零件加工方法，在熟悉相关国家标准和技术规范基础上，提高学生正确查找、判断、选择相关技术参数的能力，培养学生的标准及规范意识，归纳出与相关的冷冲模工作岗位对职业的能力要求，为以后走向工作岗位做好准备。
《塑性成型与模具设计》课程设计设计题目：“垫板”零件冲压工艺及模具设计 学院：机械与汽车工程 班级：材控 ： 学号：
《塑性成型与模具设计》课程设计 设计题目：“垫板”零件冲压工艺及模具设计 冲压工艺分析 设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面: 名称：垫板 生产批量：大批量 材料：A3 厚度：0.5mm 零件图如下： 冲裁模： 设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手，分析零件图包括技术和经济两个方面:
(1) 冲压加工方法的经济性分析 冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高， 操作简单等一系列优点而广泛使用，由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能会更有效果。 (2) 冲压件的工艺性分析 冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度，在技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求，良好的工艺性应保证材料消耗少，工序目少，模具结构简单，而且寿命长产品质量稳定，操作简单，方便等。 零件的工艺分析 A3即Q235.4 代表这种钢的屈服强度为235MPa,是一种普通碳素钢，能够保证力学性能。 1.该冲裁件结构对称、简单，由圆弧组成的，无悬臂。 2.圆形孔直径d>0.35t,符合要求。 3.孔间距与孔边距c>2t，在模具强度和冲裁件质量的限制围之。 冲裁： 冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。精密级是指冲压工艺在技术上所允许的最高精度; 而经济级是指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在经济上有最合理的精度。为降低
前言 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.冲压模具在冷冲压加工中,将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备,称为冷冲压模具(俗称冷冲模).冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备,是技术密集型产品.冲压件的质量、生产效率以及生产成本等,与模具设计和制造有直接关系.模具设计与制造技术水平的高低,是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一,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. 我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距.这些主要表现在飞行器钣金件、高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面,无论在设计还是加工工艺和能力方面,都有较大差距.覆盖件模具,具有设计和制造难度大,质量和精度要求高的特点,可代表覆盖件模具的水平.虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平,模具结构功能方面也接近国际水平,在模具国产化进程中前进了一大步,但在制造质量、精度、制造周期等方面,与国外相比还存在一定的差距.标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具,是我国重点发展的精密模具品种.有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具,已基本达到国际水平. 因此我们在学习完《飞机钣金成形原理和工艺》等模具相关基础课程后,安排了模具设计课程设计,以帮助我们掌握模具设计的过程,为以后参加工作打下基础.
设计内容 一、零件的工艺性分析 图1 零件图 1）零件的尺寸精度分析如图1所示零件图,该零件外形尺寸为R11,19;内孔尺寸为R3,6,均未标注公差,公差等级选用IT14级,则用一般精度的模具即可满足制件的精度要求. 2）零件结构工艺性分析零件形状简单,适合冲裁成形. 3）制件材料分析制件材料为45钢,抗剪强度为432～549米pa,抗拉强度为540～685米pa,伸长率为16%.适合冲压成形. 综合以上分析,得到最终结论:该制件可以用冲压生产的方式进行生产.但有几点应注意: 1）孔与零件左边缘最近处仅为2米米,在设计模具是应加以注意. 2）制件较小,从安全方面考虑,要采取适当的取件方式. 3）有一定批量,应重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命. 二、工艺方案的确定 由零件图可知,该制件需落料和冲孔两种冲压工艺,设计模具时可有以下三种方案: 方案一:先落料,再冲孔,采用单工序模生产. 方案二:冲孔、落料连续冲压,采用级进模生产. 方案三:落料和冲孔复合冲压,采用复合模生产.
【范例】 (1）题目：东风ＥQ－1０90汽车储气简支架 (2）原始数据 数据如图7—１所示。大批量生产，材料为Q２15，t=３mm。 图7-1零件图 (３)工艺分析 此工件既有冲孔,又有落料两个工序。材料为Q23５、ｔ=３mm的碳素钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁,工件结构中等复杂,有一个直径φ44mm的圆孔,一个６0mm×26ｍｍ、圆角半径为R6mｍ的长方形孔和两个直径13ｍm的椭圆孔。此工件满足冲裁的加工要求,孔与孔、孔与工件边缘之间的最小壁厚大于８mm。工件的尺寸落料按ＩTll级，冲孔按IＴ10级计算。尺寸精度一般,普通冲裁完全能满足要求。 (4)冲裁工艺方案的确定 ①方案种类该工件包括落料、冲孑L两个基本工序,可有以下三种工艺方案。 方案一:先冲孔，后落料。采用单工序模生产。 方案二：冲孔一落料级进冲压。采用级进模生产。 方案三：采用落料一冲孔同时进行的复合模生产。 ②方案的比较各方案的特点及比较如下。 方案一：模具结构简单,制造方便,但需要两道工序，两副模具,成本相对较高，生产效率低,且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序必然会增大误差，使工件精度、质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需
要。故而不选此方案。 方案二:级进模是一种多工位、效率高的加工方法。但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂,成本较高,一般适用于大批量、小型冲压件。而本工件尺寸轮廓较大，采用此方案,势必会增大模具尺寸，使加工难度提高,因而也排除此方案。 方案三：只需要一套模具，工件的精度及生产效率要求都能满足,模具轮廓尺寸较小、模具的制造成本不高。故本方案用先冲孔后落料的方法。 ③方案的确定综上所述,本套模具采用冲孔一落料复合模。 (５)模具结构形式的确定 复合模有两种结构形式，正装式复合模和倒装式复合模。分析该工件成形后脱模方便性,正装式复合模成形后工件留在下模,需向上推出工件,取件不方便。倒装式复合模成形后工件留在上模,只需在上模装一副推件装置,故采用倒装式复合模。 图7 2粗画排样图 (6)工艺尺寸计算 ①排样设计 ａ.排样方法的确定根据工件的形状。确定采用无废料排样的方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用直对排法，初画排样图如图7 ２所示。 b.确定搭边值查表,取最小搭边值:工件间a l =2.8，侧面a=3.2。 考虑到工件的尺寸比较大，在冲压过程中须在两边设置压边值，则应取。a=５；为了方便计算取ａl ＝3。 c. 确定条料步距步距:２５7.5mm,宽度：250+5+5=260mm ． ｄ.条料的利用率 21752052.35%257.5260 η?==? e.画出排样图根据以上资料画出排样图，如图7-３所示。
广西工学院鹿山学院 毕业设计（论文）说明书 题目：五菱汽车A柱下加强板拉伸模具设计系别：机械工程系 专业班级：模具L071班 姓名：张计军 学号：20071084 指导教师：黄庆高 职称：工程师 二〇一一年五月二十三日
摘要 本次设计了一套拉伸成形的模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用拉伸工序，通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。 在文档中第一部分，主要叙述了冲压模具的发展状况，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着第二部分是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。再进行冲裁工艺力的计算和冲裁模工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，为本次设计模具的绘制和模具的成形提供依据，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。 本次设计阐述了冲压连续模结构设计及工作过程。本模具性能可靠，运行平稳，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。 关键字：冲压；模具结构；拉伸模具
ABSTRACT This design carries on drawing die.The article has briefly outlined the press die at present development condition and the tendency.It has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product.According to general step which the press die designs, calculated and has designed on this set of mold main drawing part, for example: The punch, the matrix, the punch plate, the backing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on.The die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipment.In the design has carries on the essential examination computation to the working elements and the press specification.In addition, this die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin.The mold drawing punch are fixed with the different plates separately in order to coordinate the gap cenveniently; The piercing matrix and blanking matrix are fixed by the overall plate.Fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.This structure may guarantee the die move reliably and the request of mass production. Key words: pressing; drawing die; Mold Construction
1 绪论 1.1 模具行业的发展现况及市场前景 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600亿至650亿美元，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13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，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2005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。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。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%。 1.2 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60～70%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。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
冲压模具课程设计题目：垫片复合模设计 黎明大学机电工程系 11模具设计与制造 姓名：
学号： 指导老师： 2013.06.18 题目：
完成图示冲裁件的冲裁工艺性分析并确定其冲裁工艺方案。已知材料为Q235钢，材料厚度0.5mm ，生产批量为大批量。 一.冲件冲裁工艺性分析 1，材料分析 Q235为普通碳素结构钢，具有较好的冲裁成形性能。 2，结构分析 零件结构简单对称，外形均有圆弧连接过度，对冲裁加工较为有利。 孔与孔之间、孔与零件之间的最小距离满足c>1.5t 要求。 （25.932 5 .429=--= c 1.5t=0.75） 3，精度分析 零件图上所有未注公差的尺寸，属于自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。 二.冲裁工艺方案的确定 零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。 方案二：落料—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。 由于所设计的零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。但为了模具制造方便，最后决定采用复合冲裁进行生产。 由工件尺寸可知，为便于操作，所以复合模结构采用倒装复合模。
三.模具设计计算 1，材料利用率的计算及排样图的绘制 查《冲压模具设计与制造》表2.5.2，确定搭边值： 两工件间的搭边：a=0.8mm; 工件边缘搭边：a1=1mm； 歩距为：29.18mm; 条料宽度B=【Dmax+2a1】°-δ =［29+2×1］°-0.4 =31°-0.4mm 图2排样图 确定后排样图如图2所示
课程设计 课程名称__材料成型工艺及设计__题目名称_________47___________专业班级______材控113班______学号_______33311310_______学生姓名_______李雅文_________指导教师聂信天夏荣霞徐秀英 2014年 09 月 23 日
课程设计任务书 题目名称 47 专业班级材控113班 姓名李雅文 学号 33311310 一、产品图及设计说明 二、课程设计的目的 应用和巩固本课程及有关先修课程的基础理论和专业知识，学会查阅和使用本领域里的技术文献、资料，掌握冲压工艺及模具设计的方法和步骤，培养学生的初步设计能力。 三、课程设计应完成的工作 1. 依照教师指定的冲压件进行冲压工艺设计：包括工艺分析及方案选择，工艺计算，模具结构尺寸的确定，选择压力机；
2. 设计一道工序的一套冲模的详细结构：要求绘制冲模总装配图及部分零件图（其中的标准件除外）； 3. 制定冲压工艺规范，编写冲压工艺过程卡片； 4. 编写设计计算说明书，说明书页数约为15页，并装订成册。 四、课程设计的要求 在课程设计中要求学生注意培养认真负责，踏实细致的工作作风和保质保量，按时完成任务的习惯。在设计过程中必须做到： 1. 作好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性，及时了解和收集有关资料和设计用品； 2. 要求计算正确，结构合理，图面整洁，图样及标注符合国家标准； 3. 设计计算说明书要求文字通顺，书写工整。 五、课程设计进程安排
目录 第一章引言 (5) 第二章确定冲压方案及模具结构形式 (5) 2.1分析制件的冲压工艺性 (6) 2.2确定零件冲压工艺方案 (6) 第三章工艺计算 (7) 3.1 排样、计算条料宽度及确定步距 (7) 3.2材料利用率 (8) 第四章计算冲压力和选择设备 (8) 4.1冲压力计算及初选设备 (8) 4.2确定压力中心 (9) 第五章模具零部件结构的确定 (10) 5.1凸凹模零件设计 (10) 5.2弹性元件设计 (11) 5.3凸凹模刃口尺寸设计 (11) 第六章选择模架及其它 (12) 6.1模架 (12) 6.2导柱和导套 (12) 6.3模柄 (13) 6.4凸模固定板 (13) 6.5导料板和承料板 (13) 第七章模具装配总图 (14) 工艺卡片 (16) 参考文献 (17)
目录 1、冲压件工艺性分析－－－－－－－－－－－－－－2 2、冲压工艺方案的确定－－－－－－－－－－－－－2 3、必要的工艺计算－－－－－－－－－－－－－－－3（1）排样的设计－－－－－－－－－－－－－－－－3（2）计算凸、凹模刃口尺寸－－－－－－－－－－－4 （3）冲压力的确定－－－－－－－－－－－－－－－7 （4）压力中心的确定－－－－－－－－－－－－－－7 4、模具总体设计－－－－－－－－－－－－－－－－7 5、模具主要零件结构的设计－－－－－－－－－－－7 （1）落料凸、凹模的结构设计－－－－－－－－－－8 （2）卸料装置的设计－－－－－－－－－－－－－－10 6、模架的设计－－－－－－－－－－－－－－－－11 7、冲压设备的选择－－－－－－－－－－－－－－－14 8、绘制模具总装图－－－－－－－－－－－－－－－14 参考文献－－－－－－－－－－－－－－－－－－－16
冲孔落料模具设计 工件名称： 生产批量：大批量 材料：10钢 厚度：1.5mm 工件简图：如图所示 一、冲压件的工艺分析 该零件形状简单，是由圆弧和直线组成，是以拉深件（半成品）为毛坯，经过冲孔落料得到。冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11-IT14，零件图上尺寸均未标注尺寸偏差属未注公差可按IT14级 确定工件的公差。差公差表各尺寸为：000.30 00.740.7400.2562532R φ+---、、4、。 结论：可以进行冲裁加工。
二、工艺方案的确定 该零件所需的冲压工序为冲孔和落料，可拟定出一下三种工艺方案： 方案一：用简单模分两次加工，即冲孔——落料。 方案二：冲孔、落料复合模具。 方案三：冲孔、落料级进模具。 采用方案一，生产率底，工件的累计误差大，操作方便，由于该零件为大批量生产，方案二和方案三更具优越性。复合模具的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高，尽管结构比较复杂，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。级进模随生产率高，但零件的冲裁精度稍差，欲保证冲压件的形位精度需要在模具上设置导正销导正，故模具制造，安装较复合模具复杂。通过对上述三种方案的分析比较， 该零件的冲压件生产采用方案二的复合模为佳。 三、必要的工艺计算 1、由该零件为半成品的冲压件故不用设计排样 2、计算凸，凹模刃口尺寸，查《冲压工艺与模具设计》表 2.4得间隙值min max 0.1320.24Z mm Z mm ==、 1）孔4φ凸、凹模尺寸计算 凸、凹模刃口尺寸的计算。由于制件结构简单，精度要求不高，所以采用凸模凹模分开加工的方法制作凸、凹模。其凸凹模刃口尺寸计算如下： 查表2.5得凸，凹模制造公差： 0.020.02mm mm δδ==凹凸、 校核： max min 0.240.1320.108z z -=-=+0.04mm δδ=凹凸而 满足ma x min -+Z Z δδ≥凹凸的条件。 查《冲压工艺与模具设计》表2.6得：IT14级时磨损系数X=0.5
冲压模具课程设计题目：冲孔、落料复合模 姓名：史梁君 指导老师：李** 材料工程系 09模具设计与制造 2011.5.1
目录 一、设计任务书 (2) 二、冲压工艺性及工艺方案的确定 (3) 三、主要设计计算 (4) 四、模具总体设计 (8) 五、主要零部件设计 (8) 六、冲压设备的选定 (12) 七、设计小结 (13) 八、参考文献 (13)
一、课程设计任务 姓名:叶** 班级：09模具学号： 一、题目：冲孔、落料复合模 二、零件： 材料：Q235 厚度：2.0mm 批量：大批量 三、任务内容： (一）工艺设计 1、工艺审查与工艺分析 2、工艺计算： 毛胚计算 工序件计算或排样图 3、工艺方案的确定 工序的确定 基准和定位方式的选择 （二）模具设计 1、总图 2、零件图
二、冲压工艺性及工艺方案的确定 一、工艺性分析 1、材料零件的材料为Q235普通碳素钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。 2、结构该零件属于较典型冲裁件，形状简单对称。孔边距远大于凸、凹模允许的最小壁厚（见参考文献 ①表2.9.5），故可以考虑复合冲压工序。 3、精度零件外形：80±0.07属于10级精度，60±0.05属于9级精度。零件内形: 16060.00 Φ+属9级精度。孔间距：42±0.08属11级精度（均由参考文献精度②附录一查得）。因零件边有90o的尖角，应以圆弧过渡，查参考文献①表2.7.1取r=0.5mm。零件精度较高，模具按六、七级制造可达到尺寸精度要求。 4、结论可以冲裁。 二、冲压工艺方案的确定 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案: 方案①:先落料、再冲孔。采用单工序模生产。 方案②:落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案③:冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。 方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生
冲压工艺及模具设计》课程设计指导书 2.1 课程设计目的 本课程设计是在学生学完“冲压工艺与冷冲模具设计”理论课并进行了上机练习之后 进行的一个重要教学环节。是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严 谨细致作风的一次重要机会。通过本次设计要达到以下目的： 1、巩固与扩充“冲压工艺与冷冲模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握 制订冲压工艺规程和设计冲压模具的方法。 2、培养综合运用本专业所学课程的知识， 解决生产中实际问题的工程技术能力 设计、计 算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力)。 3、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。 2.2 课程设计步骤 1. 设计准备 1) 阅读产品零件图 (1) 设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、绘图用具、图纸、说明书用纸。 (2) 认真研究任务书及指导书，分析设计题目的原始图样、零件的工作条件，明确设 计要求 及内容。 (3) 熟悉各种可采用的模具结构形式及其优缺点。 2) 冲件图样分析 产品零件图是分析编制冲压方案、设计模具的重要依据，对零件图的分析 主要是从冲 压工艺的角度出发，对冲压件的形状、尺寸 ( 最小孔边距、孔径、材料厚度、最大 外形 精度、表面粗糙度、材料性能等逐项分析，确定冲压工序图。若有与冲压工艺要求相悖者， 应采 取相应的解决措施或与指导教师协商更改。 (1) 工艺分析。 合理的冲压工艺，既能保证冲件的质量，使冲压工艺顺利进行，提高模具寿命，降低 成本，提高经济效益，同时给模具的设计、制造与修理带来方便。所以必须对指定的冲压 件图样进行充分的工艺分析，在此基础上，拟订各种可能的不同工艺方案。 工艺分析主要是分析冲件的形状、尺寸及使用要求，分析冲件的工艺性；根据成形规 律，确定所用冲压工艺方法；根据生产批量、冲压设备、模具加工的工艺条件等多方面因 素，进行全面的分析、研究，确定冲件的工艺性质、工序数量、工序的组合和先后顺序。 在几种可能的冲压工艺方案中，选择一种经济、合理的工艺方案，并填写冲压工艺卡。 (2) 制订冲压工艺。 制订冲压工艺方案时，应做如下工作： ① 备料。确定板料、条料的规格、要求，并计算出材料利用率。 ② 确定工序性质、数目、先后顺序、工序的组合形式。 包括： )、