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辽宁工程技术大学毕业设计（论文）目录引言11 设计初始资料41.1 技术要求41.2 工件生产批量41.3 原材料规格及毛坯情况42 分析冲压零件（托板）的工艺性52.1 冲压件经济性分析52.2 冲压件的工艺性分析52.3 冲模制造精度的选择52.4 其他方面63 确定工艺方案及模具形式73.1 排样73.2 工序的确定73.3 搭边类型的确定73.4 卸料板的选择84 工艺计算94.1 毛坯工艺计算94.1.1 排样及搭边值的计算94.1.2 步距的计算94.1.3 条料宽度的确定104.1.4 材料利用率的计算104.1.5 板料的裁剪114.2 冲压力的计算124.2.1 冲裁力计算124.2.2 卸料力，推件力和顶件力计算134.2.3 计算总冲压力144.3 确定压力中心154.3.1 压力中心154.3.2 压力中心的计算154.4 凸、凹模工作部分尺寸计算164.4.1 尺寸计算原则164.4.2 冲裁间隙的选择174.4.3 凸，凹模刃口尺寸184.5 确定各主要零件结构尺寸（凹、凸模的设计）214.5.1 凹模的结构设计与标准化214.5.2 凸模的结构设计与标准化244.6 初选冲压设备265 模具强度校核275.1 模具失效形式275.2 对冲裁部分的模具零件进行校核计算276 压力机的选用296.1 压力机的校核297 模具零部件设计317.1 模具标准件的选择317.1.1 模架的选用317.1.2 导向装置的确定317.1.3 模柄的选择337.1.4 冲压加工时定位部分的设计337.1.5 卸料形式的确定337.1.6 导料装置的确定347.2 模具材料的选用348 模具的装配358.1 模具的装配过程359 技术经济性分析369.1 冲裁件的经济性分析369.2 模具的经济性分析3610 结论37致谢38参考文献39附录A40附录B43摘要模具冲压生产是一种先进的机械加工制造方法之一。冲压加工生产出的零件具有质量高，使用性能好的特点。因此在生产中得到了广泛的应用。托板是机器中的常用零件，现在已大批量生产。主要作用是托起机械设备中各个元件，起到固定和增加散热的作用！具有制造简单，成本低，耐腐蚀等特点。并且能根据具体情况具体设计形状。方法是分两道工序完成，一个冲孔，一个落料。设计一个安全，高效，高精度，低成本的模具具有很现实的意义。在这次设计中，选用了级进模具，将以往简单分散低效率的冲压转变为一次加工成型的自动生产过程，从而使得劳动生产率大幅度提到。关键词：模具；冲压；托板；级进模具；劳动生产率AbstractIt is one of the kind of advanced machining manufacturing approaches that the mould is stamping. Having quality high to process the part stamping, the characteristic with good serviceability. So has gotten extensive application during production.Supporting the commonly used parts of machinery is now mass production. The main role is picks up in the mechanical device each part, plays function which fixed and the increase heat release! Supporting has the manufacture simply, cost low, is anti-corrosive and so on the characteristic. And it can act according to the specificsituation design shape. Work processes completed in two ways, one is piercing, the other one is shearing. Design a safe, efficient, high-precision, low-cost instrument with a very realistic sense. Here I would like to design a class into modules to complete the production of spare parts.During this design, have been selected for compound mould very much, will disperse the inefficient punching automatic production process of changing processing shaping into briefly in the past. This make the labor productivity improve by a large margin. Key words: mould ；stamping；supporting plate；die and mould；labor productivity 引言现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快，对模具的需求量加大。我国设计生产的冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到35um，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平。一般模具国内可以自行制造，但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模大型精密塑料模复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口，近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门发展的需要，模具工业面临着进一步技术结构调整和加速国产化的繁重任务。目前我国模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1) 全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 2) 高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 3) 模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 4) 电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 5) 提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 6) 优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 7) 模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 8) 模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。托板是机器中的常用零件，现在已大批量生产。方法是分两道工序完成，一个冲孔，一个落料。设计一个安全，高效，高精度，低成本的模具具有很现实的意义。这里我要设计一个级进模来完成这个零件的生产。级进模的优缺点：1) 在一副级进模内，可以包括冲裁，弯曲，成型，拉伸等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。有些复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。2) 级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好象是成本高，但如果用许多单工序模倒替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高得多，因此在条件允许的情况下采用级进模往往是减低模具成本的交好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至几十台冲床的工作。对提高生产效率，降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全的显著特点。对于工序复杂的工作应首先考虑采用级进模。3) 采用级进模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位数较多，模具自然也就比较大，这时要考虑模具与冲床工作台面的匹配性。其二是级进模要采用条料，对某些形状复杂的工件产生的废料较多，在选用级进模的时候要注意材料利用率。一般级进模的材料利用率偏低。其三是级进模由于连续地进行各种冲压，必然会引起条料载体和工序件的变形，一般来说级进模生产的工件精度偏低。1 设计初始资料1.1 技术要求注有技术要求的产品零件图如下：图1-1 零件图Fig.1-1 Didgram of part1.2 工件生产批量此零件的生产批量为大批量生产。为提高生产效率，在这个生产中是利用级进模冲压加工，生产出托板。1.3 原材料规格及毛坯情况在本次设计中，冲压零件使用的材料为08F钢板 t=2mm 2 分析冲压零件（托板）的工艺性由产品零件简图中可以得到以下信息：在托板这个零件中，没有不规则的曲线及棱角，且在各曲线相接之处均有圆角过渡，没有一处为尖角，所以从这一点来看，托板这个零件可以用冲压工艺生产。而且，这些圆滑过渡还有利于模具制造及提高模具的使用寿命。分析冲压零件的工艺性主要包括以下两个方面：即经济和技术两方面。由于该工件为大批量生产，故可采用冲模冲压加工生产，采用普通的冲压的模具生产较率低，且费用较高，经估算占冲压件总成本的30%40%，甚至更高一些。因此，在选择生产方法时，根据工件特点选择采用级进模冲压生产以提高生产效率、降低生产成本。另外，在设计时尽量简化加工工序、采用简单的冲模结构也可降低模具的生产成本，以取得更大的经济效益。2.1 冲压件经济性分析分析冲压零件的工艺性主要包括以下两个方面：即经济和技术两方面。由于该工件为大批量生产，故可采用冲模冲压加工生产，采用普通的冲压的模具生产较率低，且费用较高，经估算占冲压件总成本的30%40%，甚至更高一些。因此，在选择生产方法时，根据工件特点选择采用级进模冲压生产以提高生产效率、降低生产成本。另外，在设计时尽量简化加工工序、采用简单的冲模结构也可降低模具的生产成本，以取得更大的经济效益。2.2 冲压件的工艺性分析由工件图可看出，该工件图上尺寸均未标注尺寸偏差，属未注公差尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差值确定如下表：表2-1工件的尺寸精度Table.2-1 Size precision of workpiece尺寸值(单位：mm)583830161417公差值(单位：mm)0.740.620.520.440.220.22尺寸值(单位：mm)23.5R1公差值(单位：mm)0.250.30.3冲裁件为08F钢板，是高级优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能；工件的形状较为简单。由1.1的零件图可看出：内、外型均有尖锐清角。为了提高模具的使用寿命，将外部尖锐清角改为R1的工艺圆角。2.3 冲模制造精度的选择冲模的制造精度根据冲压件的精度及厚度确定，数据见表2-2。表2-2 冲模精度Table.2-2 Precision of die冲模制造精度板料厚度（mm）0.50.81.01.52.03.04.05.06.08.0IT6-IT7IT8IT8IT9IT10IT10IT7-IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14由于此工件没有标注公差，按国家标准非配合尺寸的公差数值规定，冲模的公差等级可选比工件精度高23级，因此冲模按IT12精度设计制造。2.4 其他方面冲压件的工艺分析除了考虑其形状，尺寸，精度，尺寸标注及生产批量等主要方面外，还应分析冲压件的厚度，板料性能以及冲压基本工序中常见问题对冲压工艺性的影响。3 确定工艺方案及模具形式3.1 排样排样是冲裁件在条料上的布置方法。合理的排样可以提高材料的利用率，从而降低生产成本。因此，合理的排样是冲裁模设计的重要内容。排样主要依据工件的外形特征，主要分为直排、斜排、直对排、混合排、多行排等形式。考虑到压力机的使用以及模具的设计成本，本次设计的工件采用直排可使生产成本最少。3.2 工序的确定在级进模设计中，应根据产品零件的技术要求和形状特点选择合适的冲压工序，确定各工位所完成的工序，这一工作成为工序排样。根据零件图的特点初步确定工序性质、工序数目、工序顺序。由于此工件采用级进模具加工，考虑到模具的制造难易成度以及材料的利用率，加工步骤暂定如下：1) 冲圆孔2) 落料3.3 搭边类型的确定在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。搭边分为三种：有搭边、少搭边和无搭边。搭边的作用是补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利利于送料避免废料丝进入模具间隙导致模具损坏。搭边值要合理确定，从节省材料出发搭边值越小越好，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。搭边值的大小与下列因素有关：1） 材料的力学性能 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） 零件的形状与尺寸 零件尺寸大或有尖角和突出等复杂开头时，搭边值应大一些。3） 材料厚度 厚度大的材料搭边值取大一些。4） 送料及挡料方式 手工送料时，有侧压板导向的搭边值可以小些。排样图如下：图3-1 工序图Fig.3-1 Working procedure3.4 卸料板的选择卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。卸料板有固定卸料板（又称钢性卸料板）和弹性卸料板两种。固定卸料板用于厚料或硬材，特点是卸料力大，使用安全，但送料操作受约束；弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面主提高，借助弹簧、橡胶或气垫等弹性装置卸料，常兼作压边、压料装置或凸模导向。因此本次设计选择使用刚性卸料装置。4 工艺计算4.1 毛坯工艺计算4.1.1 排样及搭边值的计算在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，以保证冲出合格产品；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。搭边值要合理确定，从节省材料出发，搭边值越小越好，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。综合考虑工件质量及成本，根据零件形状尺寸，材料厚度，材料的力学性能以及送料及挡料方式，我们来选择合理的搭边值。 表4-1工件的搭边值Table.4-1 Tied margin value of workpiece卸料板形式条料厚度t/mm搭边值/mm料宽50料宽50刚性卸料板0.252.22.23.20.250.52.02.03.00.51.01.51.52.51.01.51.81.82.81.52.02.02.03.02.02.52.52.23.2弹性卸料板0.251.51.82.60.250.51.21.52.50.51.01.82.61.01.51.52.23.2此次设计采用的是刚性卸料装置，根据表4-1确定工件的侧搭边值为2mm。4.1.2 步距的计算步距是指冲压过程中压力机每冲压一次条料向前送进的距离，其值为排样沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值步距可定义为：S=L+b (4-1)式中 S冲裁步距；L沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值；b沿送进方向的搭边值本设计沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值L=30mm, 沿送进方向的搭边值b=2mm所以步距S=L+b =30+2 =32mm4.1.3 条料宽度的确定条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需条料宽度方向的最小尺寸。理论上条料宽度可按下式计算： (4-2)式中 B条料宽度的基本尺寸；D工件在宽度方向的尺寸；a侧搭边最小值。条料宽度偏差（查表得本设计=0.5）由于模具加工误差，条料的裁剪误差及送料时的误差。实际的条料宽度应有一定的裕度，具体尺寸可根据不同的送料侧定位方式计算。本设计条料宽度可用下式计算： =mm4.1.4 材料利用率的计算材料利用率定义为：=A/BS100% (4-3)式中 材料利用率A产品毛坯外形所包容的面积B条料宽度S冲裁步距=A/BS100%=(3830+1622+88-1.751.754)/3262100%=1366.577/1984100%=68.88%越大，废料多占面积越小。因此，一般将作为衡量毛坯排样方案友优劣的指标。材料利用率的计算有时也可以整个条料为基础计算。即 在冲压生产中，材料利用率为68.88%。图4-1 零件排样图Fig.4-1 Parts stock layout4.1.5 板料的裁剪板料尺寸为210001300（单位：mm）。每个工件实际占用尺寸为23262（单位：mm）。若横裁，每张板料可冲裁1300/321000/62=4016=640个工件。若竖裁，每张板料可冲裁1000/321300/62=3120=620个工件。因此将板料竖裁（即条料尺寸为2mm62mm1300mm），原料的利用率较高。4.2 冲压力的计算冲压力计算包括冲裁力，卸料力，推件力，顶出力的计算。本设计由于冲模采用刚性卸料装置和自然漏料方式，故总冲压力为推件力，落料时的冲裁力和冲孔时的冲裁力的和。冲裁力是凸模和凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料厚度，工件周边长度，材料的力学性能等参数有关。冲裁力是设计模具，选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。4.2.1 冲裁力计算影响冲裁力的因素很多，主要的有材料力学性能，厚度，冲裁件周边长度，模具间隙大小以及刃口锋利程度等。一般平刃口模具冲裁时，其冲裁力可按下式计算，即 = （4-4）式中 A剪切断面面积，;t材料厚度，mm;L冲裁周长，mm;材料的抗剪强度，MPa。 也可以按下式计算，即 =Lt (4-5)式中 系数，取决于材料的屈强比，一般取0.60.9。L冲裁内外周边的总长，mm; t材料厚度，mm;材料的抗拉强度,MPa。本设计中冲裁力P包括落料时的冲裁力和冲孔时的冲裁力 P=+ (4-6)计算冲裁力=Lt 查表得=300MPa=1.32(58-16)+2(30-16)+162300/100=126(kN)=1.343.52300/1000=34(kN)注：考虑到冲裁厚度不一致，模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料性能的变化等因素，实际冲裁力还需要增加30%。如用平刃口模具冲裁时，实际冲裁力应为=1.3P= 1.3Lt。4.2.2 卸料力，推件力和顶件力计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而冲落的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下板料的力称为卸料力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料顺着冲裁方向推出的力称为推件力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料逆着冲裁方向顶出来的力称为顶件力。1) 卸料力 卸料力的大小与凸模和凹模之间的间隙，工件的形状，材料的种类及材料上所图的润滑剂的质量等因素有关。2) 若凸模和凹模具有合理的间隙，则卸料力可按下列公式计算，即 =P (4-7)式中 P冲裁力，N；脱料力，N；推出系数力，查表4-2可得3) 推件力 推件力可按下列公式计算，即 =nP (4-8) 式中 P冲裁力，N； 推件力，N；n同时卡在凹模中的工件（或废料）数目，n=h/t,h为凹模腔口高度，mm，t为材料厚度，mm；推出系数，查表4-2可得4) 顶件力 顶件力可按下列公式计算，即 =P (4-9)式中 冲裁力，N；顶件力，N；顶出系数。查表4-2可得表4-2 卸料力，推件力和顶件力系数Table.4-2 Coefficient of dumping edge, delection edge and top edge料厚/mm钢0.10.0650.0750.10.140.10.050.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝，铝合金0.0250.080.030.07紫铜，黄铜0.020.060.030.09若工件的形状复杂，冲裁间隙又小时，系数应采用最大值。用大间隙冲裁时，系数应采用最小值。在冲多孔，搭边大和冲件轮廓复杂的情况下，K应取上限值。本设计由于冲模采用刚性卸料装置和自然漏料方式，故总冲压力为推件力，落料时的冲裁力和冲孔时的冲裁力的和。这里我们只计算推件力：计算推料力 =nP 取n=3，查表=0.55=30.055（126+34）=26.4（kN）4.2.3 计算总冲压力 =P+ (4-10)=+=+ =126+34+26.4 =186.4（kN）4.3 确定压力中心4.3.1 压力中心冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲压压力中心。冲裁模对工件施加的冲裁合力的中心称为冲裁压力中心，拉深模对工件施加的拉深力合力的中心称可称为拉深压力中心。要使冲压模具正常的工作，必须使压力中心与模柄的中心线相重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸，凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向结构产生不均匀磨损。冲压形状对称的冲压件，如圆形，正多边形，矩形时，压力中心位于其对称中心线的交点，即几何中心上。冲压形状不对称的冲压件和多工位连续冲压的压力中心位于其形状的重心，例如冲裁弧形件时，压力中心即为该弧形的重心。对复杂形状的冲裁，多凸模的冲孔及多工位连续冲压确定压力中心更为重要。确定重心的方法可参阅相应的静力学书籍。4.3.2 压力中心的计算在冲压托板的过程中，设计选用了两个凸模，这两个凸模都属于非复杂凸模，他们的压力中心都在几何中心上。容易找到重心，即求得压力中心。根据图分析。工件图形对称，故落料时的压力中心在上；冲孔时的压力中心在上。设冲模压力中心离点的距离为X（因冲压形状以连线上），根据力矩平衡原理得X=（32-X）由此算得X=7mm图4-2 压力中心Fig.4-2 Pressure center4.4 凸，凹模工作部分尺寸计算4.4.1 尺寸计算原则实践证明，落料件尺寸和冲孔时的尺寸都是以光亮带尺寸为准的，而落料件上光亮带的尺寸等于凹模的刃口尺寸。因此，计算刃口尺寸时，应该落料和冲孔两种情况分别处理，其原则如下：1) 设计落料模时，因落料件尺寸等于凹模口尺寸，故应先确定凹模尺寸，间隙取在凸模上。考虑冲裁中模具的磨损，凹模口尺寸越磨越大，因此凹模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的最小值，以保证刃口磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。凸，凹模之间的间隙应取最小合理间隙，以保证凸模磨损到一定程度时，间隙仍然在合理间隙内。2) 设计冲孔时，因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，故先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，考虑到冲裁模的磨损，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，以保证凸模磨损到一定程度时，仍可使用；凸，凹模之间的间隙值应取最小合理间隙值。3) 凸、凹模的制造公差，应考虑工件的基本要求。如果对刃口精度要求过高，势必使磨具制造困难，成本增加，生产周期延长；如果对刃口精度要求过低，则生产出的零件可能不合格。4.4.2 冲裁间隙的选择冲裁间隙指凸，凹模刃口间缝隙的距离。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，冲裁间隙有双面间隙和单面间隙之分，未注单面的即为双面间隙。考虑到模具制造的偏差及模具使用过程中的磨损，生产中通常选择某一适当的范围作为合理的冲裁间隙，其最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。冲裁间隙的选用依据：冲裁间隙的大小主要与材料性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。由于生产中对冲裁件质量和尺寸精度的要求不同，因此，冲裁间隙值的确定应在保证冲裁件尺寸精度和满足剪切面质量要求的前提下，考虑模具寿命，模具结构，冲裁见尺寸和形状，生产条件等因素综合分析后确定。对下列情况应酌情增减冲裁间隙值。1) 在同样条件下，冲孔间隙比落料间隙大些。2) 冲小孔（一般为孔径d小于料厚t时），凸模容易折断，间隙应取大些，但这时要采取有效措施防止废料回升。3) 硬质合金冲裁模由于热膨胀系数小，其间隙值可比钢模大30%。4) 复合模的凸、凹模壁单薄时，为防止胀裂，应放大冲孔凹模间隙。5) 冲裁硅钢片时随着含硅量增加，间隙相应取大些；冲裁热轧硅钢片应比冷轧硅钢片的间隙大；对需攻丝的孔，间隙应取小些。6) 采取弹性压料装置时，间隙应该取大些。7) 高速冲孔时，模具容易发热，间隙应增大。如行程次数超过200次/min时，间隙应增大10%左右。8) 电火花穿孔加工凹模型孔时，其间隙应比磨削加工取小（0.5%2%）t。9) 加热冲裁时，间隙应减小。10) 凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。落料时凹模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由减小凸模尺寸获得；冲孔时，凸模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由增大凹模尺寸获得。凸、凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大，故新模具的初始间隙应取最小合理间隙。采用弹顶装置向上出件时，其间隙可比下落出件大50%左右。 表4-3 金属材料冲裁间隙值 /mmTable.4-3 Metal materials pressing gap value /mm材料抗剪强度/MPa初始间隙（单边间隙）类类类低碳钢08F,10F,10,20,Q235A210400(0.030.07)t(0.070.10)t(0.100.125)t高碳钢T8A,T10A,65Mn590930(0.080.12)t(0.120.15)t(0.150.18)t4.4.3 凸，凹模刃口尺寸1) 刃口尺寸确定的原则 凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节，必须根据冲裁的变形规律，冲裁模的磨损规律和经济的合理性综合考虑，遵循以下原则： 设计落料模时，应以凹模尺寸为基准，间隙取在凸模上，靠减少其尺寸获得；设计冲孔模时，应以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。 根据冲模的磨损规律，凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大，因此，设计落料模时，凹模的刃口尺寸应等于或接近工件的下极限尺寸；凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小，因此，设计冲孔模时，凸模的刀口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。 冲裁模在使用中，磨损间隙值将不断增大，因此，设计时无论是落料模还是冲孔模，新模具都必须选取最小合理间隙，使模具具有较长的寿命。根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等级，见表4-4：2) 刃口尺寸确定的方法模具刃口尺寸计算方法分为两种。一种是凸模和凹模分开加工，一种是凸模和凹模配合加工。这里我们选用凸模和凹模配合加工。这种方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具加工设备的精度要求，对于冲制复杂形状零件的冲模，单件或小批量生产的冲模时，多数工厂采用配合加工法加工凸模和凹模。表4-4 冲裁件尺寸公差Table.4-4 Size tolerance of pressing piece模具刃口尺寸的公差料厚t/mm0.50.81.01.52345681012IT67IT78IT9IT8IT8IT9IT9IT10IT10IT10IT12IT10IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14表4-5 采用配合加工法时凹、凸模的尺寸和公差Table 4-5 Size and tolerance of re-entrant and protrude mould工件性质工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料按凹模尺寸配制，保证单面间隙为/2/2=C=(C+1/2)=(C-1/2)C=C冲孔=按凸模尺寸配制，保证单面间隙为/2/2=C=(C+1/2)+=(C-1/2)C=C注：，冲孔凸模刃口的三类尺寸，mm；，落料凹模刃口三类尺寸，mm;A，B，C冲压件的三类基本尺寸，mm；冲压件公差，mm；冲压件的中心线偏差，对称偏差值=1/2，mm；，凸模和凹模的制造公差，mm；当标注形式为+，-（或+，-）时，=/4；当标注形式为：（或）时，=/8=/4；x磨损系数，当冲压件尺寸公差等级为IT10级以上时，取x=1；IT1112级时，取x=0.75；IT14级以下时，取x=0.5。本设计冲模刃口尺寸及公差的计算：表4-6 冲模刃口尺寸Table.4-6 Die mould blades size尺寸精度查公差表均为IT14级，见表中工件尺寸；查设计手册磨损系数x=0.5, =0.36, =0.25寸冲裁性质寸工件尺寸寸计算公式寸凹模尺寸注法寸凸模尺寸注法落料凹模计算=注：=0.25凸模尺寸按凹模刃口实际尺寸配制，保证双边间隙0.250.36mmR8R冲孔凹凹凸模计算=注：=0.25凹凹模尺寸按凸模刃口实际尺寸配制，保证双边间隙0.250.36mm凹中心距尺寸 =140.44/8 =140.055=170.44/8 =170.055注：在计算模具中心距尺寸时，制造偏差值取工件公差的1/8。在冲模刃口尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm。为保证R8与尺寸为16的轮廓线相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也取一半。在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm.。在计算落料模刃口尺寸时，应以凹模为基准，凸模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm.。4.5 确定各主要零件结构尺寸（凹、凸模的设计）凸模和凹模的结构形式以及尺寸大小，一般应满足下列条件：1) 能防止或限制纵向和横向的移位。纵向移位一窜动，不利于冲裁，成型，可能导致凸模或凹模脱落，不能承受卸料（或开模）力。横向移位，不能导致凸模或凹模正确的相对位置。2) 能防止凸模和凹模的转动，特别是非圆形的凸模和凹模。否则，凸模和凹模的相对位置会放生变化，导致模具甚至冲压设备发生损坏事故。3) 凸模和凹模具有足够的强度和硬度，以免损坏而无法实现冲压加工。4) 便于制造和降低模具成本。4.5.1 凹模的结构设计与标准化1) 凹模洞孔形式凹模洞孔形式有三种：圆柱形孔口，锥形孔口，具有过渡圆柱形孔口。这里我们选用圆柱形孔口。这种结构工作刃口的强度较高，刃磨后工作的部分的尺寸不变。主要用于冲制料较厚，形状较复杂的制件。柱部高度h及锥部的推荐取值范围。图4-3 凹模洞孔形式Fig.4-3 Hole form of re-entrant mould t0.5 mm h =35mmt=0.55mm h=510mmt=510mm h=1015mm孔口下方的锥部是为了漏料的方便。其斜角a可取35。2) 凹模结构 凹模常用的基本结构外形有矩形，圆形板类结构及柱形结构。设计按JB/T 7643.11994，JB/T 7643.41994，JB/T 8057.41995选用，其中以板类凹模应用最普遍。凹模的固定方法是用螺钉，销钉直接固定在底座上。3) 凹模外形尺寸的确定以矩形凹模为例，凹模外形尺寸：凹模厚度H： H=kb(H15mm) (4-11)式中 k系数，查表4-7 b垂直于送料方向度量的凹模洞孔间最大距离。表4-7 凹模厚度系数kTable.4-7 Re-entrant mould thickness coefficient kb/mm材料厚度 t/mm11336500.300.400.350.500.45060501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.302000.100.150.120.180.150.22凹模长度： L=b+2c (4-12)式中 b平行于送料方向度量的凹模洞孔间最大距离；c凹模孔壁至边缘的距离，查表4-8：凹模宽度B=步距+工件宽+2c根据计算的凹模尺寸，查国际JB/T 7643.11944，选取凹模标准尺寸。本设计凹模外形尺寸的计算：凹模厚度H的确定（按经验公式）H=kb(H15mm)式中，b为最大型孔的宽度尺寸，取58mm；k为系数，查冲压设计手册，取0.28；则H=0.2858 =16.24（mm）查表4-8确定凹模厚度，H=25mm凹模长度的确定（查表4-8）：t=2mm,冲件b=58mm，c=34mmL=b+2c =58+234 =126mm凹模宽度B的确定凹模宽度B=步距+工件宽+2c 取：步距=32；工件=30B=32+30+234=130mm依据设计尺寸，按冲模标准确定凹模外形尺寸为：14012525。表4-8 凹模厚度H和壁厚cTable.4-8 Re-entrant mould thickness H and wall thickness c冲件尺寸a材料厚度t0.80.81051.533558812cHCHcHcHcHcH505075262030223425402847305535751001001503222362540284832553565401501751752003825422846325236604075452004428483052356040684585504.5.2 凸模的结构设计与标准化1) 凸模结构常见凸模有以下集中形式：图4-4 凸模Fig.4-4 Protrude mould 台肩式凸模。这种凸模结构主要用于横断面简单的，如圆形，方形等，装配修磨方便，具有较好的固定性和工作稳定性。故在模具结构中经常采用。 直通式凸模。即凸模沿轴线方向横断面尺寸相同。这种凸模结构对于冲制非圆形制件时非常实用。主要是可用数控线切割机床加工或成形磨削。本设计采用直通式凸模2) 凸模的固定方式主要是台肩固定式，铆接式固定两大类。此外还有螺钉吊装，横销固定等形式。本设计采用铆接式固定。3) 凸模长度=+Y (4-13)式中 凸模固定板长度，mm;卸料板长度，mm;导料板长度，mm;Y附加长度，包括凸模的的入模深度（不同工件性质其值不同），考虑模具寿命的总刃磨量，固定板和卸料间的安全距离等，mm；L凸模总体长度，mm。其中 导料板厚=8；卸料板厚=12；凸模固定板厚=18；凸模修磨量Y=18；则见图4-4：=8+12+18+18=56mm4.6 初选冲压设备 选用冲压的公称压力，应大于计算出的总压力=186.4kN，最大闭合高度大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能够满足模具的安装尺寸要求。按上述要求，结合工厂实际，初选JB23-25开式双柱可倾压力机。其压力为250kN。5 模具强度校核5.1 模具失效形式模具的失效是指模具失去了正常的工作能力，其生产出的产品已经成为废品。模具的基本失效形式是断裂及开裂，磨损，疲劳和冷热疲劳，变形腐蚀。模具在工作过程中可能同时出现多种损坏形式，各种损伤之间又互相渗透，互相促进，各自发展。而当某种损坏的发展导致模具失去正常工作能力时，则模具失效。模具加工制造工艺，特别是锻造工艺，对模具的失效影响就更大，合理的锻造工艺使大块炭化物质粉碎，使之细小均匀分布，但若锻造工艺不合理，则达不到打碎晶粒，改善方向性，提高钢的致密等目的，甚至引发锻造缺陷。5.2 对冲裁部分的模具零件进行校核计算：在一般情况下，凸模强度是足够的，无需校核。但对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况，应对凸模进行压应力和弯曲应力的校核。检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。本设计没有弯曲模，所以只需要进行压应力校核。压应力校核：圆形凸模按式1进行校核，非原型凸模按式2进行校核。 (5-1) (5-2)式中 凸模最小直径()凸模最小截面面积()t料厚()材料的抗剪强度(MPa)P冲裁力(N)凸模材料的许用压力(MPa)对于T10A工具钢，取（1.01.6）MPa本设计中 对于3.5mm凸模： =2.625mm，合格对于最小截面积1366.577落料凸模： =156.25，合格6 压力机的选用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，并与产品质量，模具寿命，生产效率，产品成本等密切相关。目前应用比较多的有曲柄压力机，摩擦压力机和液压机。曲柄压力机包括开式曲柄压力机和闭式曲柄压力机两种。冲压设备的选用原则：冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质，产品批量大小，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，选用冲压设备时主要考虑下面因素： 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工序的需求；3) 冲压设备的装模高度，工作台面尺寸，行程台面尺寸，行程是否适合应完成工序所用的模具；4) 冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。6.1 压力机的校核本设计中选用了开式双柱可倾压力机。型号是 J23-25。满足以下要求：1) 压力机公称压力必须大于冲压工艺力 即： (6-1)可知=+ =126+34+26.4 =186.4（kN）取=250（kN），所以 。2) 压力机闭合高度必须符合模具闭合高度要求设工作模具的闭合高度为h，压力机最大闭合高度为，最小闭合高度为，则要满足下式：5h10 (6-2)模具闭合高度=+2=35+40+25+56+82=162mm，冲床最大闭合高度为270mm，冲床最大装模高度为220mm，最小装模高度165mm，安装模具时，需要在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。垫块高度为38mm。满足上式即可。3) 模具最大安装尺寸为294130，冲床工作台台面尺寸为560370。能满足模具的正确安装。4) 滑块行程在模具冲压以后，工件被冲压成型，最后要将工件取出，因为开模后上下模之间的距离大于工件高度的22.5倍。压力机的滑块最大行程为=80mm，而工件最大高度：H=2mm22.5=5mm80mm故满足5) 其他主要参数行程次数/次： 100滑块行程/mm： 50工作台孔尺寸 前后/mm： 370直径/mm： 560立柱间距离/mm： 200模柄孔尺寸（直径深度）/mm： 工作台板厚度/mm： 50倾斜角（）： 307 模具零部件设计7.1 模具标准件的选择7.1.1 模架的选用 模架包括上模座，下模座，导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上。为了缩短模具制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准，并有商品模架出售。根据模架导向用的导柱和导套见的配合性质分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，又各具有多种模架类型，分为后侧导柱式，中间导柱式，对角导柱式和四角导柱式。 选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出位方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台孔的孔径每边约大4050mm。冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度等。通常中，小型冲磨长采用后侧式。对角式或对称式的导柱型模架。四角导柱式模架主要用于精度要求高的冲压件和大型冲压件。本设计根据选用J23-25开式双柱可倾压力机，其最大闭合高度270mm。选中间导柱模架（GB/T 2851.5-1990），凹模周界L=160mm，B=125mm，闭合高度H=160190mm，级精度的中间导柱模架。标记为：模架 160125190225 GB/T 2851.5-1990。7.1.2 导向装置的确定导向装置可以提高模具精度，寿命以及工件的质量，而且还能够节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。导向装置分为滑动式导向装置，滚动式导向装置和导块式导向装置。导向装置的注意事项：1) 导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面留有1015mm的间隙；2) 导柱，导套与上，下模板装配后，应保证导柱与小模座的下平面，导套上端与上模座的上平面均留23mm的间隙；3) 对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有所不同；4) 当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套，导柱承受侧向力；5) 导套应开排气孔以排除空气。本设计我们选用滑动式导柱导套结构。由于模架已经确定，所以导柱的直径就已经确定，再根据模具需要的闭合高度H应大于零件加工最大高度的2.2.5倍，即可以确定导柱长度。其直径d=32mm，长度为215mm。标记为：导柱 GB/T 2861.1 C32215。图7-1 导柱Fig.7-1 Lead pillar 导柱确定后，导套的直径也就确定了，导套外径为D=45mm，导套长度为100mm。图7-2 导套Fig.7-2 Lead pack7.1.3 模柄的选择在压力机确定以后，就可以得到其中一个重要参数，模柄孔只为50mm。这样就确定了模柄尺寸。由于冲压过程的需要，其基本参数为：模柄凸圆直径为50mm，模柄高度为100mm。标记为：JB/T 7641.11994 A40100.图7-3 模柄Fig.7-3 Mould handle7.1.4 冲压加工时定位部分的设计定位装置：为限定被冲材料的进给步距和正确地将工件安装在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度，质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位装置应避开油污，碎屑的干扰并且不与运动机构干涉。本设计中在条料进入导料时，在进行第一次冲压前，设有初始挡料削，用与定位，保证条料有正确的送料距。另外在凸模上安装导正销，在落料工位进行导正，其以尖圆头一端先进入零件在第一工位冲孔时预先冲出的定位孔中，以辅正送料中的误差，起到精确定位的作用，然后再进行落料冲压，提高产品精度。7.1.5 卸料形式的确定卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。卸料板有固定卸料板（又称钢性卸料板）和弹性卸料板两种。固定卸料板用于厚料或硬材，特点是卸料力大，使用安全，但送料操作受约束；弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面提高，借助弹簧、橡胶或气垫等弹性装置卸料，常兼作压边、压料装置或凸模导向。因此本次设计选择使用刚性卸料装置。7.1.6 导料装置的确定采用自动送料装置，为防止增大摩擦力，使条料不能送进，所以不采用侧压装置。7.2 模具材料的选用凸模 T10A 热处理：5660HRC凹模 Cr12MoV 热处理：6064HRC卸料板 45 淬火硬度：3539HRC模柄 Q235 淬火硬度：4348HRC导柱 20 渗碳淬硬：5862HRC导套 20 渗碳淬硬：5862HRC垫板 45 热处理：4348HRC挡料销 45 淬火硬度：5254HRC定位销 45 淬火硬度：5254HRC螺钉 45 头部淬火硬度：4348HRC上模板 HT200下模板 HT200凸模固定板 45 淬火硬度：3935HRC承料板 T8 热处理：4652HRC 导料板 T8 热处理：4652HRC 8 模具的装配8.1 模具的装配过程模具装配没有严格的工艺规程，装配工艺工程由模具钳工掌握。但模具装配都有一定的装配顺序。例如：级进模先装配下模，再以下模为准装配上模；复合模是先装凸、凹模。然后装凹模和凸模，最后总装；导料模则以卸料板为基准件进行装配；无导料柱，导套的模具，可以先装配下模，也可以先装配上模等。冷冲模装配的主要技术要求是保证凸凹模的均匀配合间隙。为了理解方便，用下图所示的装配系统图表示该模具的装配工艺过程。图中，以写有名称和件号的矩形框表示一个零件，左端第一个零件是装配基准件，从基准件出发，向右画一横线表示装配的顺序，横线上方画的是直接进入装配的零件，横线下方画的是组件或部件，横线的右端表示装配完成的模具。以下图为线索，对单排冲孔落料连续模装配过程叙述如下。图8-1 模具的装配过程图Fig.8-1 Mould assembly process 9 技术经济性分析9.1 冲裁件的经济性分析对同一零件可拟出几种不同的工艺规程方案。对于工艺方案进行经济分析，就是要通过生产成本的比较，选择出同样能满足生产条件和加工质量要求但却是最经济的方案。生产成本是制造一个零件或一台产品时所必须消耗的一切费用的总和。其中与工艺过程有关的费用即工艺成本占70%75%，所以方案的经济性分析主要是分析工艺成本。在进行工艺方案的经济性分析时，还必须全面考虑劳动条件、劳动生产率、生产技术的先进性等方面的问题。工艺成本由可变费用和不可变费用两部分组成。可变费用是指与年产量有关并与之成比例的费用，用符号V表示。不便费用是指与年产量大小无直接关系的费用，用符号S表示。对生产规模较大的主要零件工艺过程的技术经济分析，应通过工艺成本和投资指标的估算予以评定。零件的工艺成本并不是实际生产成本，它仅是生产成本中与工艺过程有关的生产费用，与工艺过程武官的如行政总务人员的工资、厂房折旧和维持费用等在工艺方案的经济评比中不予考虑。若零件的年产量为N，则全年工艺成本E可用下式表示： E=VN+S (9-1)同样，单件工艺成本为： =V+S/N (9-2)板料尺寸为210001300（单位：mm）。每个工件实际占用尺寸为23262（单位：mm）。若横裁，每张板料可冲裁1300/321000/62=4016=640个工件。若竖裁，每张板料可冲裁1000/321300/62=3120=620个工件。因此将板料竖裁（即条料尺寸为2mm62mm1300mm），原料的利用率较高。在设计中，冲裁件结构简单，但内，外形有尖锐清角。为了提高模具寿命，我们将所有90的尖锐清角改为R1的工艺圆角。这样可以提高模具寿命。9.2 模具的经济性分析选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，如硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如YG15、YG20）；对小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（T10A）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐模性和抗冷热疲劳性能的材料（如5CrM-nMo）；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3Cr2W8V）；塑料模具则应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具钢（如T10A），凹模用高碳高铬钢（如Cr12、Cr12MoV），模具使用寿命可提高56倍。模具的机械加工工艺是直接影响模具使用寿命和产品质量的重要环节。由于模具零件的形状多种多样而且精度要求高，因此在加工过程中除了使用车床、铣床、刨床、锸床和磨床等普通机械加工设备外，还需要应用各种先进设备，诸如点火花加工机床、点火花线切割加工机床和精密磨削机床等等。目前针对结构复杂且工艺要求特殊的模具，一种有别于传统机械加工的新型加工方法模具特种加工（电加工）也得到了快速发展。采用这种方法，不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙度要求。10 结论1) 通过对托板级进模的初始资料的分析，我们得知用级进模具生产托板是可行的。2) 通过对冲压件的工艺性分析，我们得知冲压零件的工艺性主要包括经济和技术两方面。由于该零件为大批量生产，采用级进模生产要比普通生产更高效，成本更低。3) 通过确定工艺方案，我们确制定了先冲圆孔在落料的生产工序。并计算了合理的搭边值。4) 通过对压力的计算，我们初步确定了压力机型号，并且确定了压力中心。根据生产工序，对凸、凹模工作部分尺寸进行了计算。确定个主要零件结构尺寸。通过对凸、凹模标准化分析，选择的合理的凸、凹模结构。5) 由于模具的磨损会引起模具工作失效，所以对模具强度的较校核非常重要，经分析，凸，凹模均满足生产要求。6) 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，并与产品质量，模具寿命，生产效率，产品成本等密切相关。在这里我们选择J23-25台式可倾式压力机。7) 选择模具标准件时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出位方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。然后选择最合理的标准配件。分析冲压过程，确定各部件的材料。8) 模具装配都有一定的装配顺序。级进模先装配下模，再以下模为准装配上模，冲裁模装配的主要技术要求是保证凸、凹模的均匀配合间隙。9) 通过对托板级进模的经济性分析，我们得到了如何延长模具寿命的一些方法。并且通过考查，实践。得到了一些实际数据支持我们的想法。另外本设计中还有其他方面等待我们进一步调研。以获得更好的经济效益。10) 通过对托板级进模的设计，我们学习了模具从设计到生产的整个过程，并且通过与实际生产相结合，与计算机辅助设计相结合。为以后的工作打好了坚实的基础。致谢大学生活即将结束了，在这几年的生活和学习中掌握了一定的专业知识。而毕业设计就是对我们学习知识，掌握情况的检验，锻炼自己动手设计的能力。毕业设计是大学几年中最重要的设计，通过对冲压模具的分析，然后查阅了大量的设计资料，在各位老师及同学的帮助下，逐步完善了设计方案。通过这次毕业设计，把自己以前所学的知识有机的结合起来，并从理论和实际生产两个方面统一考虑，是毕业设计尽量完美。由于本人水平有限，在设计总不可避免出现很多不足之处，希望各位老师给予批评，指正。在设计中，得到了很多老师的帮助，特别是我的指导老师于英华老师给予我很多的帮助，在此表示衷心的感谢！ 参考文献1 洪慎章模具工业的发展趋势及塑性成形技术的研究方向J模具制造，2002，12：132 王俊彪多工位级进模设计M第1版西安：西北工业大学出版社，19993 甘永立几何量公差与检测M第5版上海：上海科学技术出版社，20034 丁松聚冷冲模设计M第1版北京：机械工业出版社，20055 涂光祺冲模技术M第1版北京：机械工业出版社，20026 许树勤模具设计与制造M第1版北京：北京大学出版社，20057 郝滨海冲压模具简明设计手册M第1版北京：化学工业出版社，20058 陈建鹤模具设计基础M第1版北京：机械工业出版社，20039 许发樾模具结构设计M第1版北京：机械工业出版社，200410 许发樾冲模设计应用实例M第1版北京：机械工业出版社，200011 屈振生机械图学M沈阳：东北大学出版社，200012 周敬恩模具材料选用，热处理与使用寿命J1999，05：311+1513 李学锋模具设计与制造实训教程M第1版北京：化学工业出版社,200514 张树森机械制造工程学第板沈阳：东北大学出版社，200115 秦珂我国模具工业特点与基本状况A见：佳工机电网 /，佳工机电网模具论文集C中国模具工业协会，200516 James Landowski延长冲压模具寿命D佳工机电网，200417 Steven J. BalesHeat Treatment of Die and Mould Oriented Concurrent DesignSwitzerland：IUCN，2005 .附录A级进模的热处理的并行设计传统的级进模设计，主要是经验或半经验，脱离制造过程。在设计完成之前,级进模计划通常一再修改，从而形成一些弊端。如开发期长、成本高、效果不实用。由于对精确、使用寿命、开发成本和时间有很高的要求，现代级进模设计和制造应该很完全。因此，越来越多的先进技术和创新已经被应用，例如并行工程、灵活制造、虚拟制造、合作设计等。级进模的热处理是与设计、制造和装配同等重要的，因为它对制造、装配和服务具有重要影响。级进模的设计和制造进步很快。但在它们背后热处理严重滞后。级进模工业的发展，热处理必须保证级进模有好的状态及制造、装配和抗磨损性要求。热处理可以影响级进模生产比如过硬和软、装配。传统的热处理过程和方法提出了按设计提出的方式。这会使设计者和级进模及热处理偏离对方，设计者和级进模不能完全实现热处理过程中，材料特性、创意设计了解甚少的服务环境和设计思想。这些分歧将影响级进模进度。 因此，如果程序设计热处理是在早期设计阶段，目标是缩短开发时间、降低成本、稳定质量， 实现了从传统的发展模式，同时并行顺序将会实现。并行工程是把电脑整合系统设计为载体,在每个阶段开始后，工厂要考虑，例如制造、热处理、成本等因素，以避免错误。并行方式驳回有缺陷的连续方式，给连续方式带来一场革命。在当前的工作，同时结合热处理的情况下，死亡和发展模式，并进行了系统的研究和深刻。1热处理下的并行处理并行方式与顺序方式最终不同。对于顺序方式，主要考虑级进模的结构设计，几乎没有考虑到过程，这样的错误很容易扩散倒退。同时，设计部门很少与组装、销售部门和成本核算沟通。这些问题势必影响级进模的开发进度和市场前景。而并行方式，政府部门之间的密切关系，各有关部门参加级进模的发展和进步，与买家有着密切联系。这有利于消除部门之间的矛盾，提高效率，降低成本。在并行方式中的热处理，没有经费的情况后，采取了蓝图，但在级进模的设计，这样做，有利于优化热处理过程中充分利用潜力的材料。2 CAD/CAM在级进模热处理一体化中的应用可以看出设计和模拟过程是热处理一体化框架的核心。在信息输入透过产品设计及模块热处理过程中产生的经热处理、计算机辅助设计工程将自动把尺寸分割为部分绘画网、模拟温度场微观结构分析后热处理和缺陷可能出现的(如过热，在燃烧) 然后热处理过程中，如果被判定是根据优化结果由立体再现技术。此外理想工具和夹具、计算机辅助设计处纳入该系统。同时将根据工程范围内的信息与其它部门共享。这使热处理过程和优化过程，确保良好。2.1 3-D模型与立体展望技术对于热处理技术 级进模具的材料、结构和规模的问题，根据热处理及级进模可以通过3-D模型尽早发现。模型和阶段加热条件下转变为在级进模具和热处理工是可行的，因为它已经突破的计算阶段转变定律，形成跨阶段，第一阶段重点，强调热、热转移等。例如，立体热算法进行模型/地方取暖和复杂的印象和不对称级进模，微结构改造模型软件使用。 计算机能把目前的温度、压力和微观结构展示在任意时间和程序，整个改造立体配套的温度场、压力和微结构领域方面。 如果能结合成本、各种部分成本可以由电脑预测。2.2热处理过程设计 由于特殊的要求编制，硬度、表面粗糙度和在扭曲级进模具热处理中，包括输入参数中类型、温度和输入温度和时间的磨炼，必须正确选择，是否使用化学或表面淬火热处理参数，必须正确地确定。很难确定完全由电脑参数。 由于电脑技术的迅速发展。近十几年，难以大规模计算过。模拟和财产的权衡，需要的时间和成本热处理后，不难优化热处理过程。2.3热处理数据库 热处理数据库的描述。数据库提供了基础热处理过程。一般分为材料热处理数据库及数据库过程数据库。这是必然趋势预测和处理成本物资。虽然很难建立一个成本数据库,必须建立数据库的一系列试验。包括钢铁材料数据库等级、化学成分、性能及国内外级平行表。 数据库包括热处理过程、阶级、保温时间和冷却速度。 基于数据库，可热处理过程中产生的规则推断。 2.4 热处理设备和工具 热处理过程被确定后，工具和CAD/CAE系统设备转移设计制造的消息到数控装置。通过快速成型机床、夹具和工具的可靠性来判断。整个程序用网络转移，没有人为的干扰。3关键技术 3.1耦合温度、微结构、压力和成本 热处理程序是温度程序、程序强调、微观结构的互动。三个因素都影响成本。在加热和冷却、压力和热转换会出现在微观结构的变化。微观结构和微观结构的温度变化的温度和压力彼此交流的成本。研究这四个因素相互作用有了很大发展，但还没有普遍建立数学模型。许多模型试验很好配合，但不能付诸实施。最困难的分析解决问题的模式，采用数字方式，计算有误。即使如此，比较有经验的定性分析方法，使得计算机模拟热处理重大进展。3.2建立和整合模式 级进模具的设计、制造、热处理、装配、维修等发展模式。要有自己的模式和数据库. 他们通过彼此的实体关系模式成为一个系列。通过建立和利用强有力的推论机制，优化设计的目的是能够实现的。产品模型和其他模型建立了关系。产品款式变化的情况下改变基本模型。事实上，它是属于级进模具的数据。热处理后并入系统模型，它不再是一个孤立的单位，而其他成员关系密切的系统模型。经过搜查，从热处理数据库的计算和推理、热处理程序，受级进模具的几何模型、制造模型和成本的代价的限制被获得。如果不服从限制，系统会发出解释性警报。各设计单位通过网络联系。3.3成员之间的和谐与管理复杂的级进模具，需要项目组之间的密切合作。因为每个成员都考虑到短期全球级进模具的发展，必须加以管理和协调。首先，每个项目小组要确立自己的条件和资源管理的要求，加强学习的要求，并在规定的工作程序，以避免冲突。其次，要发展计划执行和监督机制应该建立。排除在适当发展情况下的阻塞。4结论1) CAD/CAE已经应用到级进模具和热处理的并行设计和作图中，可以提高效率，很容易发现明显的矛盾和问题。2) 级进模具的发展是在同一平台。在热处理过程中取得，设计者获得相关资料及其他设计可转让自营部门的信息平台。3) 制定了正确的发展，及时调整计划，可大大缩短开发时间，并降低成本。附录BHeat Treatment of Die and Mould Oriented Concurrent DesignTraditional die and mould design，mainly by experience or semi-experience，is isolated from manufacturing processBefore the design is finalized，the scheme of die and mould is usually modified time and again，thus some disadvantages come into being，such as long development period，high cost and uncertain practical effectDue to strong desires for precision，service life， development period and cost，modern die and mould should be designed and manufactured perfectlyTherefore more and more advanced technologies and innovations have been applied， for example，concurrent engineering，agile manufacturing，virtual manufacturing，collaborative design，etcHeat treatment of die and mould is as important as design，manufacture and assembly because it has a vital effect on manufacture，assembly and service lifeDesign and manufacture of die and mould have progressed rapidly，but heat treatment lagged seriously behind t hemAs die and mould industry develops，heat treatment must ensure die and mould there are good state of manufacture，assembly and wear-resistant properties by requestImpertinent heat treatment caninfluence die and mould manufacturing such as over-hard and-soft andassemblyTraditionally the heat treatment process was made out according to the methods and properties brought forward by designerThis could make the designers of die and mould and heat treatment diverge from each other，for the designers of die and mould could not fully realize heat treatment process and materials properties，and contrarily the designers rarely understood the service environment and designing thoughtThese divergences will impact the progress of die and mould to a great extentAccordingly，if the process design of heat treatment is considered in the early designing stagethe aims of shortening development period，reducing cost and stabilizing quality will be achieved and t he sublimation of development pattern from serial to concurrent will be realizedConcurrent engineering takes computer integration system as a carrier，at the very start subsequent each stage and factors have been considered such as manufacturing，heat treating， properties and so forth in order to avoid the errorThe concurrent pattern has dismissed the defect of serial pattern，which bring about a revolution against serial patternIn the present work，the heat treatment was integrated into the concurrent circumstance of the die and mould development，and t he systemic and profound research was performed1 Heat Treatment Under Concurrent CircumstanceThe concurrent pattern differs ultimately from the serial patternWith regard to serial pattern， the designers mostly consider the structure and function of die and mould，yet hardly consider the consequent process，so that the former mistakes are easily spread backwardsMeanwhile， the design department rarely communicates with the assembling，cost accounting and sales departmentsThese problems certainly will influence the development progress of die and mould and the market foregroundWhereas in the concurrent pattern，the relations among departments are close，the related departments all take part in the development progress of die and mould and have close intercommunion with purchasersThis is propitious to elimination of the conflicts between departments，increase the efficiency and reduce the costHeat treatment process in the concurrent circumstance is made out not after blueprint and work-piece taken but during die and mould designingIn this way，it is favorable to optimizing the heat treatment process and making full use of the potential of the materials2 Integration of Heat Treatment CAD/ CAE for Die and MouldIt can be seen from that the process design and simulation of heat treatment are the core of integration frameAfter information input via product design module and heat treatment process generated via heat treatment CAD and heat treatment CAE module will automatically divide the mesh for parts drawing，simulation temperature field microstructure analysis after heat treatment and the defect of possible emerging (such as overheat，over burning)，and then the heat treatment process is judged if the optimization is made according to the result reappeared by stereoscopic vision technologyMoreover tool and clamping apparatus CAD and CAM are integrated into this systemThe concurrent engineering based integration frame can share information with other branchThat makes for optimizing the heat treatment process and ensuring the process sound21 3-D model and stereoscopic vision technology for heat treatmentThe problems about materials，structure and size for die and mould can be discovered as soon as possible by 3-D model for heat treatment based on the shape of die and mouldModeling heating condition and phase transformation condition for die and mould during heat treatment are workable ，because it has been broken through for the calculation of phase transformation thermodynamics，phase trans formation kinetics，phase stress，thermal stress，heat transfer ， hydrokinetics etcFor example，3-D heat-conducting algorithm models for equiflux / local heating complicated impression and asymmetric die and mould，and MARC software models for micro structure transformation was usedComputer can present the informations of temperature， microstructure and stress at arbitrary time and display the entire transformation procedure in t he form of 3-D by coupling temperature field，microstructure field and stress fieldIf the property can be coupled，various partial properties can be predicted by computer22 Heat treatment process designDue to the special requests for strength，hardness，surface roughness and distortion during heattreatment for die and mould，the parameters including quenching medium type，quenching temperature and tempering temperature and time，must be properly selected，and whether using surface quenching or chemical heat treatment the parameters must be rightly determinedIt is difficult to determine the parameters by computer fullySince computer technology develops quickly in recent decades，the difficulty with large-scale calculation has been overcomeBy simulating and weighing the property，the cost and the required period after heat treatment，it is not difficult to optimize the heat treatment process23 Data base for heat treatmentA heat treatment database is described inThe database is the foundation of making out heat treatment processGenerally，heat treatment database is divided into materials database and process databaseIt is an inexorable trend to predict the property by materials and process Although it is difficult to establish a property database，it is necessary to establish the database by a series of testsThe materials database includes steel grades，chemical compositions，properties and home and abroad grades parallel tablesThe process database includes heat treatment criterions，classes，heat preservation time and cooling velocityBas
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