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毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目 垫片冷冲压模具设计 学生姓名 专业名称 班 级 学 号 指导教师 职 称 指导教师 职 称 指导教师 职 称 填写日期 毕业设计（论文）的选题应符合各专业的培养目标，力求有利于巩固、深化和拓展学生所学的知识，有利于学生得到综合训练。毕业设计（论文）从下列选题中选择：1、 零件加工工艺设计、工装设计；2、 专用设备的机械设计、电气设计；3、 技术改造、技术攻关、技术推广与应用。开题报告的主要内容包括：1、 课题的国内外动态、水平；2、 课题的目的、意义及该领域内存在的问题；3、 课题预期达到的要求；4、 课题所具备的条件。开题报告1、课题的国内外动态、水平： 1.1国内模具发展概况1) 我国模具技术状况我国模具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1。一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产2。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3，其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产，且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、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，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型与传统的快速经济模具相结合，围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。2) 模具设计与制造能力状况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。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，在轿车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。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，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。1.2国外模具发展概况1） 国外模具技术状况在国际上，美国福特汽车公司在CAD/CAM技术方面处于领先地位。早在80年代初，福特公司就着手CAD/CAM系统的规划，建成了以工作站为主体的环形网络系统；1985年已经有一半以上的产品设计工作使用图形终端实现；1986年新开发的TAURUS和SABLE轿车，大约70%的外板件采用CAD/CAM；90年代初全面实行产品开发的CAD/CAM，应用率可达100%4。福特公司1990年工作站已达2000台，以FGS工作站（约占70%）和CV工作台（约占18%）为主，其应用软件主要为自行开发的PDGS和CAD/CAM5。1993年以后，福特汽车公司对从设计到制作的各项工程踏踏实实地进行了改革，至今，已形成了从车型款式设计到车身组装的新车型开发的完整的CAD/CAE/CAM系统。法国雷诺汽车公司应用Euclid软件作为CAD/CAM的主导软件6，目前已有95%的设计工作量用该软件完成，并开发出很多适合汽车工业需求的模块，如用于干涉检查的Megavision，用于钣金成形分析的OPTRIS等。德国各大汽车公司普遍采用CATIA作为其CAD/CAM系统的主导软件。1994年，德国大众集团决定用CATIA和Pro/Engineer作为其将来开发新车型的主导CAD系统7。2）模具制造能力状况随着高新技术的发展，国外涌现出大量的制造工艺技术，（1）高速铣削加工。采用此技术不仅可以提高切削加工效率，还可以提高模具加工质量。其转数在10000r/min以上，该技术已经在发达国家的模具制造中得到普遍应用了8。（2）多轴连动加工；（3）精密电火花加工（4）快速制模；（5）研磨抛光最近开发出通过磁力和磁性磨粒子对模具表面进行技工的磁研磨技术，在实现抛光自动化方面迈出了一大步。2、课题的目的、意义及该领域内存在的问题：模具在现代生产中，是生产各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成型，由于模具成形有优质，高效，材料利用率高和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车，拖拉机，航空，轻工日用品等部门得到极其广泛的应用1。本课题研究的意义在于巩固所学知识，熟悉有关资料的查阅，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养自己的实际工作能力。通过此次模具设计，使我在冲压件工艺分析，工艺方案论证，工艺计算，模具零件结构设计，编写技术文件和查阅文献等方面受到一次综合训练，增强实际工作能力。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高13。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。3、课题预期达到的要求：1) 开题报告一份。2) 毕业设计说明书一份。3) 设计图纸一套。通过此次毕业设计，不仅锻炼了自己的文字表达能力，还有Office软件的熟练应用。使自己对AUTO CAD进行熟练的运用，更在绘图及识图方面有了进一步的认识。经过为期三个多月的毕业设计，使理论与实际充分相结合，以提高自己机械设计以及模具设计方面的能力和独立设计思考的能力，对冲压工艺以及生产有了深刻的了解，也在设计思想上有了很大的进步，为以后的工作积累经验。4、课题所具备的条件：电脑一台、CAD软件、Office软件主要参考文献1 肖景容姜奎华. 冲压工艺学.北京：机械工业出版社，19992 史铁梁. 模具设计指导. 北京：机械工业出版社，2003，83 王新华. 冲模结构图册.北京: 机械工业出版社, 20034 许发越. 实用模具设计与制造手册. 北京: 机械工业出版社, 20005 濮良贵.纪名刚主编. 机械设计.高等教育出版社, 2001，66 彭建声.简明模具工实用技术手册，北京：机械工业出版社，2003，17 徐正坤主编. 冲压模具设计与制造.北京：化学工业出版社,2003，8 8 姜奎华主编. 冲压工艺与模具设计. 北京：机械工业出版社，19989 周小玉主编. 实用模具技术手册.北京：机械工业出版社，199810 付宏生.冲压成形工艺与模具设计制造，北京：化工出版社，2005，311 陈锡栋.周小玉，实用模具技术手册，北京：机械工业出版社，2005，812 吴伯杰.冲压工艺与模具，北京：电子工业出版社，2004，613 王新华.冲模结构图册，北京：机械工业出版社，200312 李天佑.冲模图册，北京: 机械工业出版社，198813 马正元.冲压工艺与模具设计，北京：机械工业出版社，1998，(5)：26-2814 佘笑梅.李萍，冲孔落料折弯复合模设计，冲模技术，2005，(11)：15-1615 李硕本.冲压工艺学，北京:机械工业出版社，198216 王卫卫.材料成型设备,北京:机械工业出版社,2004,817 薛翔.冲压模具与制造，北京：化学工业出版社，2004，318 何忠保.典型零件模具图册，北京:工业出版社，200119 王孝培.冲压设计资料，北京:机械工业出版社，200320 钟斌，冲压工艺与模具设计，北京：机械工业出版社，2000，5注：可添加附页开题计划毕业设计（论文）工作的主要内容、进度安排（起止时间）等：1、毕业设计时间安排：2015年8月25日 动员2015-8-262015-9-15 准备工作、总体设计方案完成2015-9-162015-10-20 总装图的绘制2015-10-212015-10-30 中期检查2015年11月2016年2月 零件图绘制、说明书的编写2016-03-12013-06-15 (初定) 交作业，审核2016-03-162016-04-10 指导老师评阅2016年4月下旬（待定） 毕业设计答辩2、毕业设计（论文）的内容和要求（包括技术要求、图表要求以及工作要求）：主要内容：（1）运用所学的专业知识，正确全面地分析零件工艺性。（2）掌握模具设计必须的工艺分析和计算的步骤、要求和正确的计算方法。（3）了解各种模具的特点，运用所学的专业知识，进行模具的总体设计及零、部件的设计任务，合理选择零件材料、热处理工艺及零件制造公差。（4）了解设计说明书的编写内容和要求，编写设计说明书。要求：（1）图纸设计：总装图、零件图 11.5张0号图纸的绘制工作量。（2）设计说明书一份（20页以上不少于7000字） （含：任务书，冲压件零件图）（3）采用CAD设计，按1：1的比例出图，并交软件。指导教师意见： 学院指导教师签名： 企业指导教师签名： 年 月 日 年 月 日教研室主任审核意见： 年 月 日备注：该表一式二份，按要求认真填写后，于第五学期时上报。一份学生留存，一份报系部。学习中期系部将对学生毕业设计（论文）完成情况进行中期检查。北华大学学士学位论文摘要冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。本课题研究垫片的冲压模具的设计，通过对工件的分析采用复合模进行生产。复合模的主要优点是生产率和精度高，适合大量生产。其缺点是模具结构复杂，不易制造。本课题的内容包括，排样设计、凸模设计、凹模设计、冲裁力计算、压力中心的确定、冲压机构的选择，模具刃口尺寸确定和结构设计等。关键词：冲压；复合模； 24AbstractCold stamping is an advanced metal processing method, which is based on the plastic deformation of metals on the basis of the use of molds and stamping equipment for sheet metal processing to obtain the necessary components shapes and sizes. The research of cold stamping sheet before the fixed stamping die design, through the analysis of the workpiece using composite model production. Composite modulus of the main advantages of high productivity and accuracy and is suitable for mass production. The drawback is mold structure complex and difficult to manufacture. The topics will include, layout design, punch design, die design, punching power, the center of pressure, Stamping the choice Die determine the size and structure design.Keywords : stamping; Composite molding;设计说明书I目录第一章 绪论.11.1 课题的研究背景和意义 .11.2 课题研究的理论依据 .11.3 国内外研究状况 .3第二章工艺分析和工艺方案确定.52.1 冲压模的分类和结构型式 .52.2 冲模设计的步骤和内容 .62.3 设计任务 .72.4 工艺性分析 .72.5 工艺方案的分析和确定 .82.6 模具结构形式的确定 .92.7 小结 .10第三章 工艺与设计计算.113.1 排样 .113.2 计算各工序压力 .123.3 压力机选择 .133.4 计算压力中心 .133.5 凸凹模刃口尺寸计算 .133.5.1 刃口尺寸计算的一般原则.133.5.2 落料凸、凹模刃口尺寸的计算.143.6 小结.15第四章模具总体结构设计.164.1 定位方式的选择 .164.2 出件和卸料方式的选择 .164.3 模架类型的选择 .164.4 小结 .16第五章模具零件设计.175.1 工作零件的结构设计 .175.2 其他零件的选用 .185.3 校核压力机安装尺寸 .195.4 小结 .20第六章 结论.21参考文献.22致 谢.23 设计说明书1第一章 绪论本次毕业设计目的是通过设计，培养自己综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力。使我们获得计算机辅助绘图和手册查阅等方面的初步训练，掌握资料收集及整理的方法。掌握模具设计的一般方法及规律，培养实际工程设计能力。1.1 课题的研究背景和意义 冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。由于板料零件重量轻，有足够的强度和刚度，可以根据不同用途，采用不同钢材闸工成各种形状尺寸的零件，以满足产品要求。因此，现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等轻重工业生产中，都大量使用冷冲压零件。国防方面，如飞机，导弹等产品中，采用冷冲压加工的零件比例也是相当大的1。1.2 课题研究的理论依据冲压大致可分为分离工序与成形工序两个类。分离工序又可分为落料、冲孔切割等。成形工序则可分为弯曲、拉深、胀形、扩口、等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对板料毛坯进行加工。1) 冲裁过程冲裁即是分离工序，冲裁即是分离工序，工件受力时必须从弹、塑性变形开始，以断裂告终2。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，由于力矩的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上翘起。随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，不同的凸模行程，其变形程度不同，且凹模刃口附近变形大于凸模刃口附近的变形。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到板料的整个厚度方向上塑性变形，板料的一部分相对另一部分移动。力矩将板料压向整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。力矩将板料压向切刃的侧表面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面平压，在切口表面上形成光亮带。当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿着大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。2)剪切断面分析由于冲裁件的变形特点，使冲出的工件断面明显地分成三个特征区，即圆设计说明书2角带、光亮带、断裂带3。圆角带是冲裁刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。影响圆角带大小的因素除材料性质外，还有工件轮廓形状，凸模与凹模的间隙等。光亮带是材料变形时，在毛坯一部分相对另一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平面形成的光亮垂直的断面。通常光亮带占全断面的二分之一到三分之一。塑性好的材料，其光亮带大，同时还与凸、凹模间隙及模具刃口的磨损程度等加工条件有关。要想牛市冲裁件切断面的光洁和度与尺寸精度，可通过增加光亮带的高度或采用整个工序来实现。增加光亮带高度的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂纹的产生。这可以通过增加金属塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。3)模具间隙模具间隙是指凸、凹模刃口之间缝隙的距离，用符号 c 表示，俗称单面间隙。而双面间隙用 Z 来表示4。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的极其重要的问题。a)间隙对工件质量的影响冲裁件质量是指切断面质量、尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷5。零件表面应尽可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超出图纸规定的公差范围。影响冲裁件质量的因素有：凸凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口状态、模具结构与制造精度材料特性等，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。b)间隙对冲裁力的影响间隙 Z 减小，则冲裁力增大。其原因是间隙小，材料所受拉应力减小，压应力增大，材料不易产生撕裂，故使冲裁力增大c)间隙对模具寿命的影响冲裁凸、凹模的损坏有磨损、崩刃和折断等形式6。模具寿命系以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总的寿命。当凸、凹模刃口磨钝后，材料内裂纹的发生点就由刃口尖端向侧面移动，所以随着刃口的磨损，毛刺高度增加。d)凸凹模间隙的确定凸、凹模间隙对冲裁件的质量、冲裁力、模具寿命都有很大影响7。为此设计模具时一定要选择合理的间隙，便冲裁件的断面质量较好、所需冲裁力小，模具寿命高。但分别从质量、精度、冲裁力等方面的要求各自确定的合理间隙值不相同。生产过程中通常选择一个适当的范围和为合理的间隙。1.3 国内外研究状况设计说明书3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变化8，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。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性9。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现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企业的生存空间。 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10。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、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，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的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，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工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CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国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CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距11。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、复杂和长寿命模具依赖进口。 我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形（型）12。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600 亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业。设计说明书4近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高13。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。设计说明书5第二章工艺分析和工艺方案确定2.1 冲压模的分类和结构型式模具是冲压生产中主要的工艺装备。冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等与模具结构及其合理设计的关系很大14。因此，了解模具结构的各项技术指标，对于模具的设计是十分必要的。冲模的结构形式很多，可以根据以下特征进行分类：1)按冲压的性质分，有落料模、冲孔模、切边模、弯曲模、成形模和翻边模等。2)按冲压工序的组合方式分，有单工序的简单模和多工序的复合模，连续模等3)按模具的结构型式，根据上、下模导向方式，有无导向模和导板模、导柱模等。根据卸料装置，可分为固定卸料板和弹性卸料板冲模15。根据挡料形式，可分为因定挡料钉、活动挡料钉、活动挡料销、导正销和侧刃定距冲模。冲模的典型结构和特点1）单工序冲模（亦称单冲模）这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一个冲压工艺工序。一般均以其完成的冲压工艺工序的名称来命名：如只进行冲孔的称之为冲孔模；只进行一次弯曲的称为弯曲模。2）连续模（亦称多工序连续模）这种模具是在压力机一次行程中，在模具的不同工位上，能同时完成两个或两个以上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别又将连续模分为：多工位连续冲裁模、多工位连续式复合模两种17。连续模只有冲裁工位的，即只进行冲孔、切口、冲槽、落料等属于冲裁作业的工位，称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中，除了冲裁作业外，还有拉伸或弯曲、成形：包括翻边、冲挤、压印等属于冲裁式复合模。3）复合模该类模具仅一个工位，在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步，根据这类模具完成的冲压工步的类别，可将其分为：冲裁式复合模、综合式复合模两种18。只完成冲裁作业的复合模，最常见的是冲孔落料复合模。如果连续模诸工位中,除了冲裁作业外，还有拉伸或弯曲、成形任意一个或一个以上变形工步的复合模，通称其为综合式复合模、多工位连续式复合模。设计说明书62.2 冲模设计的步骤和内容根据冲压件图和以此图编制的全部工艺文件、现场冲压设备使用说明书等进行冲模设计，需要经历的步骤和完成的工作内容如下： 1）模具设计与从制造的角度出发。在确保冲件质量的基础上，从改善制模工艺性、提高模具寿命出发、分析研究冲件的冲压结构工艺性，熟悉冲件图结构、尺寸与形位精度、其他技术要求等。 2）提供冲模设计的有关工艺文件是否齐全，包括：冲压件图、全套冲压工艺文件、冲模设计任务书等。 3）分析冲压工艺的合理性。排样图、变形过程图及冲模结构选型是否先进、恰当、经济合理。4）核算冲压力，含冲压附加压力，诸如：卸料力、顶件力、卸件力、废料切断刀、拉深压边力、弹压卸料板压料力、弹性元件的弹力等。根据计算总压力选用设备的合理性、冲模装夹是否困难，压力机的形程、闭合高度、压力行程曲线能否满足工艺施工要求，排样图中搭边与沿边值以及排样方法是否合理，工步顺序及工位布置是否合适等。若冲裁力过大，或超过现在压力机的吨位，就必须采取措施降低冲裁力。一般采用如下几中方法：(1) 材料加热红冲 材料加热后，抗剪强度大大地降低，比而降低冲裁力。但材料加后产生氧化到，故此法一般只适用于厚板或工件表面质量及精度要不高的零件19。(2) 在多凸模冲模中将凸模作阶梯形布置即将凸模制成不同高度，便各凸模冲裁力的最大值不同时出现，这样就能降低总的冲裁力。特别是在几个凸模直径相差悬殊、彼此距离又很近的情况下，采用阶梯形布置还能避免小直径凸模由于承受材料流动的挤压力而产生折断或倾斜的。凸模间的高度差取决于材料厚度。用斜刃口模具冲裁用普通的平刃口模具冲裁时，其整个刃口平面都同时接触板料，帮在冲裁大型或厚板工件时，冲裁力往往很大。若将尺平面做成与轴线成一个角度，冲裁时刃口就不是同时切入，而是逐步冲切材料，这就等于减少了剪切断面面积，因而能降低冲裁力。5）最后按确定的冲模类型，规定冲模总体结构，提出采用典型设计组合、冲模零部件标准及有关设计要求20。就冲裁模而言，对单工序模、冲裁复合模、多工位连续式冲裁模，应采用 GB2851287581冷冲模以及 1990 年修订本的国家标准中规定的典型组合标准规格，并按其规定选配成套冷冲模标准零设计说明书7部件、模板等标准件。对于含有拉深、弯曲、内外缘翻边等也尽量考虑使用上述标准，以利于制模。6）冲模的细部设计与计算(1) 送出料装置的配置及操作方式的确定。(2) 压料与卸料系统的设计。(3) 顶件系统与卸料装置的设计。(4) 进位限位装置设计。根据排样图确定挡料销的位置及尺寸。(5) 选定冲模制造精度等级，主要依据冲件图要求的冲压精度，一般要提高 12 级精度，作为冲模制造精度的等级。(6) 计算并确定冲模的压力中心。2.3 设计任务零件简图如 2.1 所示图 2.1 零件图材料：30 ，厚度 0.8mm，大批量生产，未注公差取 IT11 级2.4 工艺性分析工艺分析包括技术和经济两方面内容。在技术方面，根据产品图纸，主要分析零件的形状特点、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；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。因此工艺分析，主要是讨论在不影响零件使设计说明书8用的前担下，能否以最简单最经济的方法冲压出来。影响冲压件工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要因素：1) 冲压件形状和尺寸不同的形状和尺寸的冲压件，有不同的工艺要求。对于冲裁件，要求外形简单对称，应该避免冲裁件上过长的悬臂，其宽度要大于料厚的两倍21。一般情况下，冲裁 件外形不能有尖角，应采用 r2t 有圆角，这有利于模具制造和提高模具寿命。为了防止凸模折断或压弯，冲孔尺寸不能太小。冲裁件孔于孔、或孔与边缘的间距，与模具强度和寿命以及冲裁件的质量有关，其值不宜过小，一般取b1.5t,b1t。2) 冲裁精度冲压件精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关。一般冲裁件内、外形所能达到的经济精度、两孔之间的孔距公差、孔与边距的尺寸公差、冲裁件的角度偏差、以及剪断面的近似粗糙度值分别可由表查得。3) 生产批量据介绍，模具制造费用很高，约占冲压件总成本的百分之十到百分之三十，因此，生产量小时，采用共他加工方法可能比冲压方法更为经济只有在大批量生产件下，冲压加工才能取得明显的经济效益。一般来说，大批量生产时，可选用连续和高效冲压设备，以提高生产效率；中小批量生产时，常采用简单模或复合模，以降低模具制造费用。该制件形状简单，尺寸较小，厚度较小，大批量，精度为 IT11 级，无其他特殊要求，适于冲压生产。2.5 工艺方案的分析和确定根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料冲孔两种，可得以下两种方案：方案 1）落料-冲孔。方案 2）落料、冲孔复合。一般来说，小批量生产，常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或连续模生产。当选用的几个单工序模制造费用比复合模还高，也可以考虑将工序组合起来，选用复合模生产。对于有精度要求的零件，为了避免多次冲压的定位误差，也应选用复合模冲压。一般来说复合模的冲压精度比连续模高，但是，连续模的生产率高，操作比较安全。设计说明书9方案 1）属于单工序冲压。由于工件尺寸较小，批量也较大，因此生产效率比较低。方案 2）为落料、冲孔复合模，减少了工序数量，提高了效率。两方案相比较选用方案 2） 。2.6 模具结构形式的确定落料冲孔复合模有两种类型，即顺装式和倒装式两种型式。顺装式复合模，凹模因定在下部，凸凹模在上部。得到的冲压件平整度好，同时每次冲压后的孔料由打杆推出，可防止凸凹模洞孔存料引起的胀裂破坏。但是顺装式复合模每次冲压后冲压件和孔废料都在凹模上，可能会影响冲压操做和安全。倒装式复合模，如图 2.2 所示凹模在上部，凸凹模固定在下部。每次冲压后冲压件由推料板推出，不留在凹模内，所以冲压件比较平整，适于压薄的材料。考虑到安全因素采用倒装式复合模并采用弹压卸料装置，为方便操作和取件，选用双柱可倾压力机纵向送料。图 2.2 倒装式落料冲孔模设计说明书102.7 小结本章主要对工件进行工艺分析和模具结构型式的选择，由工件的形状、尺寸、料厚、批量进行分析，最终确定最佳工艺方案，选择倒装式落料冲孔复合模进行加工。设计说明书11第三章 工艺与设计计算3.1 排样在冲压零件中，材料费用占 60%以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，排样方法可分为三种：1) 有废料排样沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边。能保证制件的质量，冲模寿命也长，但材料利用率低。2) 少废料样沿工件部分外形冲裁，只局部有搭边与余料。3) 无废料排样无任何搭边。采用少、无废料排样，对节省材料具有重要意义，且有利于一次冲裁多个件，故可以提高生产率。同时因其冲切周边减少，以可简化冲模结构和降低冲裁力，在无废料排样时，因为只有料头和料尾损失，材料利用率可达85%95%。少废料排样的材料利用率也可达 70%90%。但采用少、无废料排样时也存在一此缺点，就是由于条料本身的公差以及条料导向与定们所产生的误差，使工作的质量和精度较低。另外，由于采用单边剪切，可影响断面质量模具寿命。根据工件的批量，对模寿命有一定要求，固采用有废料排样方法。排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。还可以使条料有一定的刚度，便于送进。搭边值要合理确定。从节省材料出发，搭边值愈小愈好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时，作用在凸模则表面上的法各应力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料百度有关，一般约等于 0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。若搭边值小于材料厚度，在冲裁中还可能被拉入凸、凹模间隙小，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃，降低模具寿命。搭边值大小与以下因素有关：1) 材料的机械性能设计说明书12硬材料的搭边值可小一些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。2) 工件的形状与尺寸工件尺寸大或是有尖突的复杂时，搭边值应大些。3) 材料厚度厚材料的搭边值取大一些。4) 送料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值可以小一些。查表得确定工件的搭边值为别为：工件间 a1 = 1.8 沿边 a2 = 2,如图 3.1。图 3.1 排样图3.2 计算各工序压力由冲压力计算工式： 1.3FLt1)落料力：1.3X212X0.8X400=88.19kN2)冲孔力：1.3X3.14X(6.4 X4+17) X0.8X400=55.65kN设计说明书133) 冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗在凹模，而冲下的板料则箍在凸模上。从凸模上将零件或废料卸下来所需的力称为卸料力。从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称为推件力。卸料力：0.05X143.84=7.2kN 推件力：3X0. 055X143.84=23.7kNK1 ,K2别为卸料力系数、推件力系数。为同时梗在凹模内的零件数。n4) 初选压力机总压力175kN，由总压力选择压力机，选择标称压力为 250kN 的开式压力机。3.3 压力机选择冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑下述因素：冲压设备的类型和工作方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；冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。由表 27 查得标称压力为 250kN 的开式可倾压力机 J23-25 参数如表 3.1。表 3.1 压力机参数型号公称压力/KN滑块行程/mm滑块行程次数/nmin-1J23-252506565最大闭合高度/mm闭合高度调节量/mm工作台尺寸/mm 长宽230556009003.4 计算压力中心此工件图形规则，中心对称，所以压力中心就是零件的几何中心。 3.5 凸凹模刃口尺寸计算3.5.1 刃口尺寸计算的一般原则1) 刃口尺寸应保证冲出合格零件设计说明书142) 由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值依靠改变凹模刃口尺寸获得。3) 刃口磨损一些仍能冲出合格工件4) 随着冲裁件数量的增加，凸模与凹模的刃口在不断磨损，并不断改变刃口尺寸。只要磨损量不超过一定范围，模具应仍能冲出合格工件。5) 设计时应取最小合理冲裁间隙6) 随着凸模与凹模刃口磨损量的不断增大，冲裁间隙也将不断增大。所以设计模具时，冲裁间隙应取其允许的最小值 Zmin。7)应注意到，凸模与凹模刃口尺寸的制造公差影响冲裁间隙的大小。所以刃口尺寸的计算与处理既要保证冲出合格的工件，又要保证合理的冲裁间隙值3.5.2 落料凸、凹模刃口尺寸的计算模具刃口尺寸计算的方法可分为两种：1) 凸模与凹模分开加工2) 凸模与凹模配合加工对于形状复杂或薄的工件，为了保证凸凹模间一定的间隙值，心须采用配合加工。1）冲孔部分 冲孔 6.40.360 查表 3-5 3-6 3-7 得 Zmax=0.104 mm Zmin=0.072 mm T=0.020mm A=0.020mm x=0.5校核间隙： Zmax-Zmin=0.032mm |T|+|A|=0.02+0.02=0.040.032说明所取公差不能满足|T|+|A|0.032说明所取公差不能满足|T|+|A| Zmax-Zmin 条件，但相差不大，此时可调整 T=0.4*| Zmax-Zmin|=0.4*0.032=0.0128mm A=0.6*| Zmax-Zmin|=0.6*0.032=0.0192mm将已知及查表数据代入公式得： dT=(17+0.43*0.5) 0-0.0128mm =17.2150-0.0128mm dA=(17.215+0.072) mm=17.287+0.01920 mm2）落料部分 44-0.620按公式得： 44-0.620=(D-X) =( 44-0.50.62) = 43.69+0.0192000 对应凸模尺寸： 44-0.620=(D-X) =( 43.69-0.072) = 43.6180-0.01280062-0.740公式得： 62-0.740=(D-X) =( 62-0.50. 74) = 61.63+0.0192000 对应凸模尺寸： 62-0.740=(D-X4) =( 61.63-0.072) = 61.5580-0.0128003.6 小结本章主要对工件进行工艺计算，主要包括排样图、工序力的计算、压力机的选择、压力中心的确定和刃口尺寸的计算。设计说明书16第四章模具总体结构设计4.1 定位方式的选择模具上的定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位。根据毛坯形状，尺寸以及模具的结构型式，可以选用不同的定位方式。常见的定位方式有定位钉、定位板、挡料销和侧刃等。为了保证凹模的强度，选用定位销结构，此种定位销适于薄壁凹模的毛坯定位。采用定位销定位，此种定位方式具有模具结构简单、导向准确的优点，这种方式在复合模中应用较多。因此采用定位销定位方式。4.2 出件和卸料方式的选择卸料和出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或肥料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料，把冲件从凹模上卸下成为出件。复合模中的有较多动作要在冲床的一次行程中完成，为简化模具结构，通常采用弹性装置来完成。同时弹性装置也可使冲压工件在整个过和中始终受到压力，而使工件的平整度更好。因此采用弹性卸料方式。出件方式采用推件块出件方式。由于打杆与凸模的位置重合，所以不能采用打杆直接打料的方式。利用打料板和顶杆间接打料。4.3 模架类型的选择按模架的导向方式可分为滑动导向、滚动导向两类。滑动导向的模架其导柱、导套具有配合间隙，所以其导向精度有一定的限制。而滚动导向的配合稍有过盈量，具有很高的导向精度。按导柱的分布，可分为中间、后侧、对角及四导柱模架。其中对角模架的各项适应性好。由于工件精度不高，所以采用滑动导向后侧导柱模架。4.4 小结本章内容是模具总体结构设计，包括定位方式的选择、卸料出件方式的选择、模架类型的选择。设计说明书17第五章模具零件设计5.1 工作零件的结构设计凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上形孔、螺孔和销孔的位置以及标注尺寸等等。1)凹模因制件形状简单，但总体尺寸并不大，选用整体式矩形凹模较为合理。凹模的固定方法：凹模与下模座用螺钉和销钉固定，此方法为最常用的固定方法。凹模刃口型式：选择直筒型刃口凹模，此种型式刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变。该凹模型式可在凹模刃口内安装压料板，有利于提高冲压质量，适用于形状复杂的冲压件。确定凹模厚度为 30凹模周界尺寸为 20015030。即可方便地确定其他冲模零件的数量，尺寸及主要参数。2) 凸模凸模的结构型式：选择图的固定方式，此类结构一般用于小直径冲孔或小件落料。凸模做成阶梯形，用以增加强度。凸模和固定板为过渡配合，固定板用螺钉、销钉起上模板连在一起。凸模长度计算：凸模长度可由模具结构确定。除考虑凸模固定板厚度，还要考虑冲压时凸模进入凹模的深度、凸模刃磨量和凸模固定板与卸料板之间的安全距离等因素，需要增加的长度一般取 15到 20。凸模强度计算：对于细长的或冲厚料的凸模，进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。校核凸模承压能力时，应使凸模最小断面的压应力小于或等于凸模材料的许用压应力即：（5.1）min FA查得 30 的抗剪截面系数，。300400压（5.2）两4mintd压冲孔凸模强度满足要求。凸模的抗弯能力需满足： （5.3）2max90dFL经过校核两凸模均满足要求。设计说明书185.2 其他零件选的选用1)模架的选择选择一般精度的滑动导向型式的模架，其导柱对称分布，导柱与导套滑动平稳，可两个方向送料。 由凹模周界尺寸及模架闭合高度在 215 到 250 间，查表选用模架，标记为325180220250级精度导柱模架。2) 导向零件的选择模具导向有导板、导柱和导套、滚珠导柱和导筒等几种方式。导柱和导套都是圆柱形，加工方便，容易装配。所以选择导柱导套导向。当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面应留 1015mm 的距离，导柱小端面与下模座下平面应留 25mm 的距离。导套与上模座的上平面应留不小于 3mm 的距离。3)模柄的结构型式选择凸缘式模柄，采用螺钉固定的方式。4)卸料结构设计(1) 弹性元件的选用橡胶允许承受的负载较大，占据的空间小，安装调整比较灵活方便，固使用橡胶元件。(2) 应根据卸料力和所要求的压缩量校核橡胶板的工作压力和许用压缩量。计算工作压力：F=AP （5.4）F-橡胶板的工作压力（N）A-橡胶板横截面积（mm）P 为单位压力，一般取 2 到 3Mpa。胶板的面积： （5.5）21.27/50DdFp 自由高度： （5.6）0.25 0.3016LHh工自修磨 冲模的工作行程，对冲裁模而言t1。L工修磨量，一般取 4-6h修磨设计说明书19确定预压缩量和装配好以后橡皮的高度：L预H装 （5.7）L预自（0. 10-0. 15)H14.4（5.8）H预装自HL4)校核橡胶板压缩量不能过大，否则会影响其压力和寿命。一般橡胶的压缩量不超过其厚度 H 的百分之四十五。而模具安装时橡胶板应预先压缩百分之十到百分之十五，所以橡胶板厚度与其许用的压缩量有如下关系：H2=H1/0.25-0.30。应使橡胶板的工作压力大于卸料力，橡胶板的许用压缩量大于模具需要的压缩量。同时应校核橡胶板厚度与半径的比值在 0.5-1.5 间。5)
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