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1 模具热处理及其导向平行设计 李雄， 张鸿冰 ， 阮雪榆 ，罗中华， 张艳 摘要 ： 在一系列方式中，传统模具设计方法存在许多缺点。众所周知 ,热处理对模具起着非常重要的作用。为了克服模具热处理工艺存在的缺点，一种新的模具热处理工艺并行设计方法已经被开发出来了。热处理 术是集成了并行环境和有关模型而建立的。这些调查研究可以显著提高效率，降低成本，并保证产品质量达到 R 和 D 级。 关键词 ： 模具设计；热处理；模具 传统模具设计主要是依照自身实践经验或依照部分实践经验，而不是制造工艺。在设计完成之前，模具方案通常要被一 次又一次的改进，于是有些缺点便出现，例如开发时期长，成本高和实际效果不明显。由于对精确性、使用寿命、开发期和费用的严格要求，先进的模具要求设计和制造得十分完善。因此越来越先进的技术和创新方法被应用其中，例如并行工程、敏捷制造业、虚拟制造业、协同合作设计等。 模具的热处理与模具设计，制造和装配同样重要。因为它对模具的制造装配和使用寿命又及其重要的影响。模具设计与制造发展十分迅速，但是热处理发展却严重滞后它们。随着模具工业的发展，热处理必须保证模具有良好的制造装配和磨损耐热性能。不切实际的热处理将导致模具材料过 硬或过软，同时影响模具装配性能。传统的热处理工艺是按照设计师提出的方法和特性制作出来的。这样会使模具设计师和热处理工艺师意见产生分歧，而模具设计师却不能充分地了解热处理工艺和材料的性能，相反热处理工艺师却很少了解模具的使用环境和设计思路。这些分歧将在很大程度上影响模具的发展。因此，如果把热处理工艺设计放在设计阶段之前，则缩短开发周期，减少花费和保证质量等目标将会被考虑，而且从串行到并行的发展模式也将会实现。 并行工程是以计算机集成系统作为载体，在开始以后，每个阶段和因素都被看作如制造、热处理、性能等等，以避 免出现错误。并行模式已经摒除了串行模式的缺陷，由此带来了一场对串行模式的革命。 在当前的工作中，热处理被集成到了模具开发的并行环境中，同时也正在进行这种系统性和深入性的研究。 2 并行模式与串行模式存在根本的不同（见图 1）。对于串行模式，设计者大多考虑的是模具的结构与功能，但很难考虑相关的工艺，以致前者的错误很容易蔓延到后面。与此同时，设计本门很少与装配，预算会计和销售部门沟通。这些问题当然会影响模具的开发进度和市场前景。然而在并行模式中，不但以上部门关系联系密切，所有参加模具开发的部门 都与买家有密切的交流。这有助于协调各部门消除矛盾，提高工作效率，同时降低成本。 并行环境下的热处理工艺不是在方案和工件确定以后，而是在模具设计的时候制定出来的。这样的话，将有利于优化热处理工艺，充分利用材料。 3 体化 从图 2 中可以看出，热处理工艺的设计与模拟是一体化模式的核心。在信息输入产品模块中后，经热处理工艺过程产生的热处理 热处理 块将对于零件图，热处理以后模拟温度场的微观结构分析和可能出 现的缺陷（例如过热，烧伤）自动划分网络，如果优化是根据立体视觉技术的结果重新出现，则这项热处理工艺已经被审核。而且工具与夹具的 集成于这种系统中 以并行工程为基础的集成模式可以与其它类似模式共享信息。这样使热处理工艺得到优化，并确保改工艺准确。 用三维模型和立体视觉技术的热处理 在形成模具的基础上，材料，结构和尺寸的问题能通过热处理三维模型尽快发现出来。在热处理过程中，模具加热条件和相变条件是切合实际的，因为通过计算相变热力、相变动力、相应力、热应力、传 热速度、流体动力等已经取得重要突破。例如，能进行局部复杂表面和不对称模具的三维热传导模型计算，和能进行微观结构转变的 件模型。计算机能够在任何时间提交温度，微观结构和应力的信息，并通过连接温度场微观结构领域和力场来显示三维形式的全部改变过程。如果再加上这种特性，则各部分性能都能通过计算机预见。 4 处理工艺设计 由于对强度和硬度，表面粗糙度和模具热处理变形的特殊要求，淬火介质的种类、淬火温度、回火温度和时间等参数特性必须经过适当的选择，以及是否使用表面淬火或化学热处理，这种特性必须准确的制定下来。自从计算机技术在最近几十年迅速的发展，难以进行大型计算已经成为过去。通过模拟和仔细考虑热处理特性，热处理后的成本和所须时间，这些都并不难优化热处理工艺。 处理数据库 热处理数据库在图 3 中描述。数据库是制定热处理工艺的基础。一般来说，热处理数据库分为材料数据库和工艺数据库。通过材料和工艺来预测特性已成为一种必然的趋 势。尽管很难建立一个特性数据库，但通过一系列的测试来建立数据库是必要的。材料数据库包括材料牌号、化学成分、性能和国内外同级别目录表。工艺数据库包括热处理标准、种类、保温时间和冷却温度。基于数据库，热处理工艺可以通过推理规则创造出来。 处理工具和设备 在热处理工艺确定以后，工具及设备 统传送设计和制造的数值信息来控制装置。通过快速模具成型，可靠的工具和夹具都能被确定。整个程序通过网络传送，不存在任何人为干扰。 度，微观结构，应力和特性的联系 热处理程序是一 个温度，微观结构和应力互相作用的程序。三方面都能影响材料特性（见图 4）。在加热和冷却期间，当微观结构转变时热应力和相变迟 5 早会出现。微观结构温度相变和温度微观结构应力特性相互影响。对相互作用的四个因素的调查已经取得很大的发展，但普通的数学模型还没有建立。许多模型能很好的满足测试结果，但不能投入到实践当中。大部分模型的难点是用分析的方法处理的，同时数值方法也运用了，导致存在不准确的计算 。 图 即使如此，把经验方法与定性分析相比较，通过计算机来进行热处理模拟取得了很大的进 展。 型的建立和融合 在模具的开发过程中，涉及到设计、制造、热处理、装配、维修等。它们应该有自己的数据库和模型。它们通过事物的内在联系建立模型，互相串联起来，尽管建立和运用动态推理机制，但其目的在于完成优化设计。产品模型和其它模型的联系已被建立。如果细小组织模型发生改变，则产品模型也将改变。事实上，它属于数据库与模具之间的联系。当热处理模型集成到系统以后，它已不再是一个孤立的单位，而是一个部分，同时在系统中接近其它模型。在搜查后，热处理数据库的计算和推理能力，热处理程序都被几何模型，模具制造模型和预 算所限制，这是通行的。如果这种限制不服从，系统会发出解释性的警告。 所用设计的细小组织都是通过互连网连接的。 部分之间的管理和协调 复杂的模具需要其中各项目组之间密切合作。因为考虑到模具的开发，各部分都存在缺点，它必须得到管理和协调。首先，各项目组应该确定其本身的控制条件和资源要求，同时了解不同环境下的工作程序，以避免发生冲突。其次，要提出开发计划和建立监控机制。如果开发受到限制则可逐步排除。 敏捷管理和协调有助于交流信息，提高效率和减少材料。同时这有利于激 6 发人的创造力，消除阻碍和制定出最好的方法。 热处理 术已被集成到模具并行设计中去，同时热处理已被制成图表，这有利于提高效率，较易发现问题并解决问题。 模型的开发已在同一个平台运行。在这个平台中，当热处理工艺制定出来后，设计人员可获得相关信息和转让部分信息到其它设计部门。 制定出正确的开发计划并按时调整可以极大缩短开发周期和降低成本。 文献出处 ： 李雄，张鸿冰，阮雪榆，罗中华，张艳 J. 钢铁研究学报英文版 ， 2006， 13（ 1） :4074 ie in to It is is to A of of in to of AE by or is is of is as to be of is as as it a on of As of by as to by of of of to a if of is in of be of to be as a at as so in to of a In of 1 he 1)to of so of in in of is to of in is In it is to of of 2 ie t be 2 of of AD AE of as is if is to by AD AM -D he be as as -D on of it of -D of at in -D by If be be by ue to be or be It is to by in By it is to is 3 is of is It is an to by it is to a it is to by a of on be by is to of be is by in is no 3 of is a of 4) on on of be of in is so of by of he so in by of be in In it to of is it is no an a is to in is by by is If is by he of is of to be of of in to be be be in is to it is of 4 1) is (2) is on is to on (3) it in 1 ie 000( 2 ， 1995， 5： 229 3 T， H ie 1993， 31(11)： 2709 2725 4 J 000， 35(4)： 1391 5 ， ， ,et AE J J 2001， 111：279 285 6 et 2002， 14(4)： 26 29 文献出处： ie . 006,13(1):4074 本科毕业设计（论文）附本 题 目 灯头模具设计 院 （系、部） 班 级 姓 名 指 导 教 师 灯头模具 设计 摘 要 本设计为 灯头 模具 设计，根据零件的形状、尺寸、精度、材料等条件，首先对灯头 的工艺性进行了分析，并通过综合对比确定了冲压工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算确定排样方案、计算冲压力和压力中心、初选压力机，重点对 拉深 落料冲孔 级进模 的各组成零部件的结构、尺寸等进行设计计算，而模架则采用标准模架，再进行孔加工即可。所设计的模具结 构简单、操作方便、定位基准一致、能满足产品的质量要求。最终完成一 套 级进 模具之总装图、落料冲孔 拉深 之各零件图以及本篇论文之撰写。 关键词 ： 模具设计；凸模；凹模； 凸凹模 。 to of of of to of to on of of an so on on a is of of of a of of of 灯头模具 设计 目录 1. 绪 论 . 错误 !未定义书签。 1 1 冲压的概念、特点及应用 . 错误 !未定义书签。 1 2 冲压的基本工序及模具 . 错误 !未定义书签。 1 3 冲压技术的现状及发展方向 . 4 1 3 1 冲 压成形理论及冲压工艺 . 4 1 3 2 模具先进制造工艺及设备 . 错误 !未定义书签。 1 3 3 模具 . 6 1 3 4 模具标准化 . 7 2零件工艺分析 . 9 2 1 零件的结构分析 . 10 2 2 零件的精度 . 10 2 3 冲压方案分析 . 10 3 级进模 . 12 3 1模具类型 . 12 3 2 操作与定位 方式 . 12 3 3 卸料与出件方式 . 12 3 4 确定导向方式 . 12 3 5 工艺设计计算 . 13 3 5 1 零件展开尺寸计算 . 13 3 5 2 排样设计与计算 . 13 3 5 3 冲裁力和压力中心 . 14 3 5 4 拉深模相关计算 . 16 3 6 凸、凹模刃口尺寸计算 . 19 3 6 1 冲裁间隙的确定 . 19 3 6 2 凸、凹模刃口尺寸计算 . 20 3 7 级进 模零部件设计 . 24 3 7 1 冲孔凸模 . 24 3 7 2 落料凹模 . 26 3 7 3 定位零件设计 . 26 3 7 4 卸料部件的设计 . 27 3 7 5 模架及组成零件设计 . 27 3 7 6 连接与固定零件 . 30 3 8 装配技术要求 . 32 . 33 . 34 . 35 . 36 灯头模具 设计 . 37 . 45 1 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 科毕业设计（论文）附本 题 目 灯头模具设计 院 （系、部） 班 级 姓 名 指 导 教 师 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 摘 要 本设计为 灯头 模具 设计，根据零件的形状、尺寸、精度、材料等条件，首先对灯头 的工艺性进行了分析，并通过综合对比确定了冲压工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算确定排样方案、计算冲压力和压力中心、初选压力机，重点对 拉深 落料冲孔 级进模 的各组成零部件的结构、尺寸等进行设计计算，而模架则采用标准模架，再进行孔加工即可。所设计的模具结 构简单、操作方便、定位基准一致、能满足产品的质量要求。最终完成一 套 级进 模具之总装图、落料冲孔 拉深 之各零件图以及本篇论文之撰写。 关键词 ： 模具设计；凸模；凹模； 凸凹模 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 to of of of to of to on of of an so on on a is of of of a of of of 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 目录 1. 绪 论 . 1 1 1 冲压的概念、特点及应用 . 1 1 2 冲压的基本工序及模具 . 2 1 3 冲压技术的现状及发展方向 . 4 1 3 1 冲压成形理论及冲压工艺 . 4 1 3 2 模具先进制造工艺及设备 . 4 1 3 3 模具 . 6 1 3 4 模具标准化 . 7 2零件工艺分析 . 9 2 1 零件的结构分析 . 10 2 2 零件的精度 . 10 2 3 冲压方案分析 . 10 3 级进模 . 12 3 1模具类型 . 12 3 2 操作与定 位方式 . 12 3 3 卸料与出件方式 . 12 3 4 确定导向方式 . 12 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 工艺设计计算 . 13 3 5 1 零件展开尺寸计算 . 13 3 5 2 排样设计与计算 . 13 3 5 3 冲裁力和压力中心 . 14 3 5 4 拉深模相关计算 . 16 3 6 凸、凹模刃口尺寸计算 . 19 3 6 1 冲裁间隙的确定 . 19 3 6 2 凸、凹模刃口尺寸计算 . 20 3 7 级进 模零部件设计 . 24 3 7 1 冲孔凸模 . 24 3 7 2 落料凹模 . 26 3 7 3 定位零件设计 . 26 3 7 4 卸料部件的设计 . 27 3 7 5 模架及组成零件设计 . 27 3 7 6 连接与固定零件 . 30 3 8 装配技术要求 . 32 . 33 . 34 . 35 . 36 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 . 37 . 45 1 1. 绪 论 1 1 冲压的概念、特点及应用 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，使其产生分离或者塑性变形，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，简称冲模。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。 冲压加工与其它加工方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下： (1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至 千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。 (2)冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量 ,而模具的寿命一般较长 ,所以冲压的质量稳定 ,互换性好 ,具有“一模一样”的特征。 (3)冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。 (4)冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 2 由于冲压具有如此优越性，冲压加工在国 民经济各个领域应用范围相当广泛。例如：在宇航、航空、军工、机械、农机、电子、信息、铁道、邮电、交通、化工、医疗器具、日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。不但整个产业界都用到它，而且每个人都直接与冲压产品发生联系。像飞机、火车、汽车、拖拉机上就有许多大、中、小型冲压件。小轿车的车身，车架及车圈等零部件都是冲压加工出来的。据有关调查统计：自行车、缝纫机、手表里有 80%是冲压件；电视机、收录机、摄像机里有 90%是冲压件；还有食品金属罐壳、钢精锅炉、搪瓷盆碗及不锈钢餐具，全都是使用模具的冲压加工产品；就连电脑的硬件 中也缺少不了冲压件。 但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益的。 由于冲压加工具有上述突出优点，因此在批量生产中得到广泛应用，在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业生产中必不可少的加工方法。 1 2 冲压的基本工序及模具 冲压加工因制件的形状、尺寸和精度各异，所采用的工序也各有不同。根据材料变性特点可将冲压工 序分为两大类：分离工序和成形工序。坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限b发生断裂而产生分离 的工序 称为分离工序 ，主要包括剪裁和冲裁。坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限s，但未达到强度极限b，发生塑性变形而形成具有一定形状和尺寸精度的零件或半成品的加工工序即称为成形工序，主要包括弯曲、拉深、翻边、旋压等。 3 冲压模具的形式很多，冲模 可以按照以下主要特征来分类： 根据工艺性质分类 冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。 弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 根据工序组合程度分类 单工序模 在压力机的 一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 级进模（也称连续模） 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 但不论何种类型的冲压模具，都可以看成是由上模和下模所组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时， 坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下，坯料便产生分离 或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 4 1 3 冲压技术的现状及发展方向 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还有相当的差距，主要原因在于我国的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还有很大的不足，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具差距较大。 随着工业产品质量不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量、复杂、大型、精密，更新换代速度快等特点变 化，冲压模具正向着高效、精密、长寿命、大型化方向发展。其主要表现和发展方向如下： 1 3 1 冲压成形理论及冲压工艺 加强冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。 研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其他高效率、经济成形工艺等，进一步提高冲压技术水平。 特别值得指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来， 国内外已经开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，通过分析数值，帮助设计人员实现优化设计。 1 3 2 模具先进制造工艺及设备 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。目前又出现了在冲压模内攻牙技术，引导了不少冲压厂家为了降低成本 ,引起了一股抢购热潮。模具先进制造技术的 5 发展主要体现在： (1) 高速铣削加工 普通铣削加工采用低的进给 速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点： 高效 高速铣削的主轴转速一般为 15000r/40000r/高可达 100000r/切削钢时，其切削速度约为 400m/传统的铣削加工高 5 10倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法 (传统铣削、电火花成形加工等 )相比其效率提高 4 5倍。 高精度 高速铣削加工精度一般为 10 m，有的精度还要高。 高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小（约为 3 C） ，故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度 于 1 m，减少了后续磨削及抛光工作量。 可加工高硬材料 可铣削 50 54钢材，铣削的最高硬度可达60 鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，并逐步替代部分磨削加工和电加工。 (2) 电火花铣削加工 电火花铣削加工（又称为电火花创成加工）是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。像数控铣削加工一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需 制造复杂、昂贵的成型电极。日本三菱公司最近推出的 置有电极损耗自动补偿系统、 成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花创成加工机床的水平。 (3) 慢走丝线切割技术 目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 6 程度已达到无人看管运行的程度。最大切割速度已达 300工精度可达到 m，加工表面粗糙度 m。直径 丝线切割技术的开发，可实现凹凸模的一次切割完成，并可进行 度切割技术已能进行 30以上锥度的精密加工。 (4) 磨削及抛光加工技术 磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。 (5) 数控测量 产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量，模具加工过程的检测 手段也取得了很大进展。三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。 1 3 3 模具 算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造这一新技术。 改造传统模具生产方式的关键技术，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具 显著缩短模具设计及制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和高校开展模具研究与开发。经过努力，在模具 技术方面取得显著进步，在提高模具质量和缩短模具设计制造周期方面作出了贡献。 例如，华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 件，上海交通大学模具 家工程研究中心 开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 件都具有自主知识产权，并已在生产实践中得到应用，产生良好效益。 模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。 1 3 4 模具标准化 模具标准化是缩短制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量的有效方法，模具标准化程度的高低是体现一个国家模具整体技术的重要标志之一。我国模具标准件技术水平低、模具标准化程度低，与先进工业国家相比有较大差距。 国外工业发达国家的经验 证明，模具标准件的专业化生产和商品化供应，极大地促进了模具工业的发展。 广泛应用标准件可缩短设计制造周期达 25可节约由于使用者自制标准件所造成的社会工时，减少原材料及能源的浪费；可为模具 现代技术的应用奠定基础；可显着提高模具的制造精度和使用性能。通常采用专业化生产的标准件比自制标准件其配合精度和位置精度将至少提高一个数量级，并可保证互换性，提高模具的使用寿命，进而促进行业内部经济体制、经营机制以及产业结构和生产管理方面的改革，实现专业化和规模化生产，并带动模具标准件商品市场的形成与 发展。可以说没有模具标准件的专业化和商品化，就没有模具工业的现代化。 学习借鉴国外先进模具标准，开发我国模具新标准，提高模具标准件精度购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 8 和互换性以及模具标准化程度，是我国模具标准化努力地方向。 9 2 零件工艺分析 灯头 零件图如下： 图 2-1 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 10 2 1 零件的结构分析 灯头规格一般都有国际标准，因此灯头是一种大批量生产的通用冲压件，灯头壳筒形坯的形状尺寸如图所示，材料为 08厚 由灯头壳图可知，上端面和中心轴 线为设计基础。为提高冲件精度，遵循基准重合原则，应先进行多次拉深 ，便于后续工作定位。 2 2 零件的精度 图中所有尺寸 均为标注公差，按照线性尺寸的未注公差选取中等级，相当于 并按照“入体原则”标注 各尺寸公差 。普通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，综合评比适宜冲裁加工。 2 3 冲压方案分析 制成该零件的基本工序为落料、冲孔和 拉深 。根据前述分析可知，大致分为以下三步：落料、冲中心孔， 拉 深 。 拉深，冲孔，落料 可采用以下方案： a 多次单工序拉深，冲孔，再落料 ，采用单工序模生产； b 拉深 落料 复合冲压，采用复合模生产； c采用 拉深，冲孔，落料 连续冲压，采用级进模生产。 方案 需要 6 道工序、 6套模具才能完成，生产效率低 ，生产成本大 ，操作比较简单但是比较繁琐 ； 方案 b 和方案 c 的生产效率都能满足大批量生产的要求 ； 采用 b 复合模生产不仅需要 2套复合模具，模具复杂； 采用方案 c，生产效率高，操作方便，冲出的零件能满足精度要求。 设计一套级进模具即可 。 11 经过多方面比较，方案 C 比较好。因为需要经过多次拉伸完成零件制作，为了不影响拉深效果，冲孔在拉深之后完成。最后落料。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 12 3 级进模 3 1模具类型 根据零件冲裁工艺方案，采用 级进模 方式冲压 ， 所以模具类型为级进模。 3 2 操作与定位方式 虽然零件的生产批量较大，但通过合理安排生产，采用手工送料方式即能达到批量要求，并能降低模具成本，因此采用手动送料方式。 3 3 卸料与出件方式 采用 弹压卸料 装置卸料，既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁零件质量较好，平直度高。 落料件采用推件块从落料凹模中推出，而冲孔废料则 从凹模中推出 。 3 4 确定导向方式 方案一：采用对角导柱模式。由于导柱安装在模具压力中 心对称的对角线上所以上模座在导柱上滑动平稳。特点是可以承受一定偏心载荷，上下滑动平稳常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。 方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。 方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量成产用的自动冲压模架。 方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。 13 但只能 一个方向送料。 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该级进模采用对角导柱的导向方式，即方案一最佳。 3 5 工艺设计计算 3 5 1 零件展开尺寸计算 查 冷冲模具设计与应用实例 ，首先将拉深件划成若干简单的几何形状，分别求出各部分的面积并相加，可求得拉深件毛坯尺寸 D。 根据以下求面积公式： f (32 (3 2/4 (3 2/21 2rf 21 22 23 24 25 26 27 28 29 210 211 2102111 6 5. 所以求得毛坯直径为 63 精度等级为 其尺寸公差 5 2 排样设计与计算 零件展开后几何轮廓为规则的 圆形 ，轮廓尺寸为 直径 63考虑方便操作并保证零件精度，采用直排有废料排样。如图 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 14 查 冷冲模具设计与应用实例 表 3小搭边值 ，侧面 。送料 步距： (3成型切槽宽度： 2 (3带料宽度确定： (3图 3排样图 拉深属于带料切口拉深，符合冷冲模具设计与应用实例图 3e 型零件。所以得： 成型切槽宽度 ： 带料宽度确定 ： 7 4 .3 m 采用纵向裁剪时，一块板料的材料利用率为： %100/ 则有： % 6 5 总3 5 3 冲裁力 冲裁力 ： 15 查 冷冲模具设计与应用实例 ，冲裁力计算公式为： (3式中： F 冲裁力； L 冲裁周边长度； t 材料厚度； 材料抗剪强度； K 系数，一般取 由零件图易求得冲裁周边长度 32* L 冷冲模具设计与应用实例 冲压常用金属材料力学性能取 00代入各参数即可求得冲 裁力 3 3 卸料力与推件力： 查 冷冲模具设计与应用实例 ，卸料力与推件力的计算公式分别为： X (3T (3式中： F 冲裁力； 卸料力、推件力系数； n 同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。 中： h 凹模洞口的直刃壁高度； t 板料厚度。 查 冷冲模具设计与应用实例 表 1 K ， K 代入各参数即可求得： 卸料力 9 3 3 70 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 16 推件力 9 3 3 3 5 4 拉深模 拉伸次数的计算 运用推算法 ； 122 ； ；1* nn 时的 n 即为所求的拉伸次数，这样不仅可以求出拉伸次数，还可以知道中间工序获得的半成品的直径。 根据公式相对高度 =100d 1 (3查书冷冲模具设计与应用实例表 3 根据公式求得拉深件的高度； 第一部分： 100*t/D=100%*3=1d = 1m *D=3=d 所以一次拉深即可 1h =二部分：相对高度求得 2d =所以一次拉深即可 2h =三部分： 相对高度求得 3d=6 所以一次拉深即可 3h=四部分：相对高度求得 1% 4d =17 4h = 所以一次拉伸即可 拉深模工作部分尺寸确认 凹模圆角半径对拉深过程有很大的影响。凹模圆角半径越大，材料拉入凹模洞口时的阻力越小，拉深时所需拉深力就会变小，就可以减小拉深件壁部变薄，降低拉 深系数，提高冲模使用寿命和拉深件质量。 首次拉伸凹模圆角半径可以按下列公式计算： d(3根据公式 3 R R 凸模圆角半径计算公式为1RR d (3根据公式 3R R 拉深力与压料力的计算 拉深力在模具设计中常用以下经验公式计算： b(3式中 d 拉深件直径（ t 材料厚度（ b 抗拉强度（ K 修正系数。见书冷冲模具设计与应用实例表 3得： 压料力的计算公式为 2d4 2112 ）（ (3式中 P 单位面积压料力（ ,冲模具设计与应用实例购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 18 表 3 毛坯直径（ 1 拉深凹模的圆角半径 1d 拉深工序件直径 根据公式求得歌部分压料力 23 压力机的公称压力： 压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和 本套模具采弹性卸料 压料 装置， 压料力是同时产生的，所以计算拉深工艺总压力 ，应将拉深力加上压料力加上冲裁力，即 冲裁力(3可求得 压力中心计算： 模具的压力中心即是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心和压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命，甚至损坏模具。 本零件几何轮廓为规则的对称图形，其压力中心 即位于几何轮廓的中心。 根据以上计算结果，初选压力机 称压力 800 公称压力： 800块行程： 130块行程次数： 50次 /分 最大封闭高度： 350闭高度调节： 100作台尺寸 前后： 58019 左右： 860板厚度： 100孔柄尺寸： 60*80 6 凸 、 凹模刃口尺寸计算 3 6 1 冲裁间隙的确定 冲裁间隙 Z 是指凹模刃口横向尺寸 如图 3 Z 表示双面间隙，单面间隙用 2/Z 表示， 图 3无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。 Z 值可为正，亦可为负，但在普通冲裁中均为正值。 冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大影响， 是冲裁工艺与冲模设计中的一个非常重要的工艺参数。但很难找到一个固定的间 隙值能同时满足冲件质量最佳、 冲模寿命最长。冲裁力最小等各方面的要 求。因此，实际冲压中给冲裁间隙规定一 个 范围值，即为合理间隙，其最小值称为最小合理间购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 20 隙（ ，最大值称为最大合理间隙（。 查 冷冲模具设计与应用实例 表 1节选如下： 表 3冲裁模初始双面间隙值 Z （ -1 to 材料厚度 t(08、 10、 35 345 40、 50 65Mn - - ： ， 3 6 2 凸、凹模刃口尺寸计算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙也靠凸、凹模刃口尺寸及公差来保证。因此，正确制定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲模设计的一项重要工作。 落料凸、凹模 设计落料模先确定 凹模刃口尺寸，然后以凹模为基准，合理间隙取在凸模上。 根据冲模在使用中的磨损规律，落料凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸。 根据 冲压成形工艺与模具设计 ，落料凸、凹模刃口计算公式如下： 凸模： 0d )(3凹模： 0m ( p (3式中：dD、 落 料凹、凸 模刃口尺寸； 21 D 落料件最大极限尺寸； 工件制造公差； x 磨损系数 ，在 1之间选取，与制造精度有关，可查表或按下列关系选取： 制件精度在 1x 制件精度 75.0x 制件精度 5.0x 最小合理间隙； A 、 T 凹、凸 模的制造公差。 为保证初始间隙不超过A 和 T 的选取必须满足以下条件： m a x (3查 机械几何量精度设计与检测 表 3凸模刃口 公差为 凹模刃口 制造偏差 据落料件外形尺寸公差（ ），取 5.0x 。 则： 凹模刃口尺寸为： 凸模刃口尺寸为： p 0 校核：m a x 够满足间隙公差要求。 冲孔凸、凹模 设计冲孔模是先确定凸模刃口尺寸，然后以凸模为基准，间隙取在凹模上。根据冲孔模的磨损规律，凸模基本尺寸取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 22 根据 冲压成形工艺与模具设计 ，冲孔凸、凹模刃口尺寸计算公式如下： 0p )( (3 0m (3式中： pd、 冲孔凹、凸模刃口尺寸； d 冲孔件孔的 尺寸； 工件 制造公差； 最小合理间隙； x 磨损系数； A 、 T 凹、凸模制造公差，同样要满足一下要求： m a x 中心孔尺寸 由俩部分组成，即矩形和圆形 。 查 机械几何量精度设计与检测 表 3凸模 矩形 刃口 长度公差为 度公 差 公差为 凹模 矩形 刃口 长度公差 冲孔凸模刃口尺寸为： 矩形长 矩形宽 圆 冲孔凹模刃口尺寸为： 矩形长 矩形宽p 圆 23 校核：m a x 5 m 满足间隙公差要求。 拉深凹凸模 设计拉深 模是先确定凸模刃口尺寸，然后以凸模为基准，间隙取在凹模上。根据冲孔模的磨损规律，凸模基本尺寸取接近或等于工件孔的最大极限尺寸 。 根据 查得凹凸模刃口尺寸计算如下： 0p ）（(3dd 0)3式中： pd、 拉深 凹、凸模刃口尺寸； d 冲孔件孔的 尺寸； 工件制造公差； 最小合理间隙； A 、 T 凹、凸模制造公差，同样要满足一下要求：m a x 其中 C= 机械几何量精度设计与检测 表 3得工序一拉深公差为 二工序拉深公差为 三工序拉深公差为 四次工序拉深公差为 以依次求得 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 头模具 设计 24 ）（m a (3 m a x ）（ 能满足间隙公差要求 3 7 级进 模 零 部 件 设计 3 7 1 冲孔凸模 凸模的结构形式 冲孔凸模刃口尺寸为圆形与矩形混合型状， 为便于凸模的固定和加工，将凸模设计成台阶式 ， 台阶式凸模强度
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