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1、目录引言11 CAD/CAM概述21.1 CAD/CAM的意义21.2 模具CAD/CAM常用软件及其特点21.3 CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用22 工艺性分析及方案的确定32.1 工艺性分析32.2 工艺方案的确定33 主要工艺参数计算53.1 排样方式的确定以及计算53.2 计算送料歩距和条料的宽度53.3 材料利用率的计算63.4 冲压力的计算并初步选定压力机吨位63.5 工作零件的尺寸计算9. 模具的总体设计及具主要零部件的设计124.1 模具的总体设计124.1.1 模具类型的选择124.1.2 定位方式的选择124.1.2 导向方式的选择124.2 模具主要零部件的设计
2、124.2.1 凹模设计124.2.2 冲孔凸模的设计144.2.3 凸模强度（压应力）校核144.2.4 凸模刚度（细长杆失稳）校核。154.2.3 橡胶垫的设计154.2.4 落料凸模（凸凹模）164.2.5 定位零件的设计174.2.6 导向装置的设计174.2.7 模柄的设计174.2.8 固定板的设计184.2.9 垫板的设计184.2.10 垫板螺钉与销钉的设计194.2.11 卸料板的设计195模架及组成零件的设计205.1 模架的选用205.2 模座的确定205.3 模具的工作原理21结论22致谢23参考文献24附录25引言模具是现代工业生产中重要的工艺装备之一。在铸造、锻造、
3、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷等生产行业中得到广泛应用。某些发达国家的模具总产值以超过机床工业的总产值在这些国家，模具工业已摆脱了从属地位而发展成为独立的行业。近年来，我国的模具工业也有了较大的发展，我国工业从起飞到飞跃的发展，模具水平有了相当大的提高。大型。精密。复杂。高效和长寿命模具上了新台阶。但是，我国冲压技术与工业发达国家相比还比较落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成行工艺，模具标准化，模具设计。模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家有相当大的差距，导致我国模具在寿命。效率。加工精度。生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。模具
4、是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工课题内容及思路：此设计主要是通过对固定板制件的工艺分析采用冷冲压复合模（落料和冲孔工序）完成模具加工，该模具在设计时不仅要根据冲裁件的材料选择模具的材料，还要根据冲裁件的形状、尺寸和精度来确定模具的类型和冲裁的工艺方案。首先要分析固定板的模具应采用哪种冲压工艺方案更适合。其次，要对制件排样并计算冲裁力、压力中心和选择压力机。再者要计算出刃口尺寸以确保冲裁间隙是本模具的重中之重，它不仅影响冲裁件的形状、尺寸和
5、精度，还影响模具的使用寿命。在模具材料的选择时应注意材料的性能和强度。应尽量选择模具的标准件，这样不仅可以提高模具的寿命还可以缩短模具的制造周期。该模具设计制造难点是如何解决好零件中的小孔冲裁如何确定模具结构、冲裁方案，如何进行模具制造等问题，以及模具制造装配要注意的问题，在本次设计中模架采用后侧导柱模架，凹模采用洞口形状凹模，这样可以一次完成全部的工序加工。通过采取给小凸模加保护套、在模具结构上选用倒装复合模取代以往采用的正装复合模，这样废料不落在凸凹模具工作表面便于工人操作。 1 CAD/CAM概述1.1 CAD/CAM的意义随着计算机计算有关技术的不断发展和计算机技术应用领域的日益扩大，
6、涌现出许多以计算机技术为基础的新兴科学。CAD/CAM技术便是其中之一。CAD/CAM，即计算机辅助制造技术与计算机辅助制造，是一门基于计算机技术而发展起来的、与机械设计和制造技术相互渗透、型号结合的、多学科综合性的技术。它随着计算机技术的迅速辅助、数控机床的广泛应用及CAD/CAM软件的日益完善，在电子、机械、航空航天、轻工等领域得到了广泛的意义。模具CAD/CAM是在人的参与下，以计算机为中心的一整套系统。其中，模具CAD完成对采用工艺、模具结构的最优化设计；模具CAM完成对零件的加工制造，并在加工制造工程中实施实时监督、控制、测试和管理。CAM的输出信息直接来自于CAD的输出信息，二者是
7、有机结合的整体。1.2 模具CAD/CAM常用软件及其特点CAD/CAM系统有硬件系统和软件系统组成。硬件系统包括计算机和外部设备，软件系统有系统软件、应用软件和专业软件组成。CAD/CAM系统的功能不仅与组成改系统的硬件功能和软件功能有关，而且与它们的匹配和组织有关。在建立CAD/CAM系统时，视线应根据输生产任务的需要，选定最合适的功能软件，然后再根据软件系统选择与之相匹配的硬件系统。1.3 CAD/CAM技术在现代模具技术中的应用在当今模具设计与制造领域中如何借助CAD/CAM软件在电脑上完成,提高加工模具的精度和生产效率一直是我们急需寻找的途径。AutoCAD、PRO/E、Master
8、CAM软件都是目前世界最为优秀和应用最为广泛CAD/CAM的软件代表。采用CAD/CAE/CAM技术可提高模具产品的设计质量、缩短模具设计与制造周期、降低产品成本。2 工艺性分析及方案的确定2.1 工艺性分析工件名称：定位板 生产批量：大批量料厚：1mm制件精度：IT11级该冲裁件的外形简单、对称，是由直线组成的。该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证，其他尺寸标注，生产批量等情况也均能符合冲裁工艺要求。如图1所示，该工件所用材料为Q235A，具有良好的冲压性能。制件形状简单，只有落料和冲孔两道工序，中间有两个直径为10的孔，工件的尺寸精度低，可采用典型冲孔模和落料模工艺来达到工艺要求。根据
9、要求，采用倒装复合模进行冲裁。图2-1 工件图2.2 工艺方案的确定该零件包括冲孔。落料两道基本工序，可有以下三种方案供选择： 方案一。先落料后冲孔，采用单工序模生产。 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。对各种方案的分析：方案一，单工序模虽模具制造简单，成本低，但使用时安装调整麻烦，模具寿命低，冲裁件精度差，操作也不够安全；方案二，级进模虽效率高，误差小，但制造成本高，制造业较复杂，适用大批量小型冲压件，条料冲裁，对该工件而言用级进模有些欠缺；方案三，复合模生产率较高，精度较高，适用于轮廓小的工件大批量生产；因此从制件的各方面考虑选择方案二合适
10、。3 主要工艺参数计算3.1 排样方式的确定以及计算如图2根据工件外形近乎长方形，形状规则。同时工件较小，考虑到卸料方便，冲压力等问题，采用有搭边直排的少废料排样形式。搭边和搭边值一般由经验确定的查冲压模具设计与制造70页表2.5.2取最小搭边值工件间距a1=1.5mm 侧面间距a=1.8mm图3-1 排样图3.2 计算送料歩距和条料的宽度因条料无側压装置故条料宽度按以下式计算，查冲压模具设计与制造65页条料下料宽度偏差表2.5.3可得=0.5mm，查冲压模具设计与制造73页条料与导向板之间的间隙表2.5.4可知条料宽度单向偏差b0=0.5送料步距 A=D+a1 =30+1.5 =31.5mm
11、式中 A送料步距 D平行于送料方向的冲裁件宽度 a冲裁件之间的搭边值条料宽度B0-=（D+2a+2）0-=(60+2X1.8+2X0.5) 0-0.5=64.60-0.5B条料宽度D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸a1冲裁件与条料侧边之间的搭边板材剪裁时的下偏差3.3 材料利用率的计算利用率工件面积一个送料步距的材料面积 60X30-2X3.14X5X5-20X10AB 144364.5X31.5 71%3.4 冲压力的计算并初步选定压力机吨位冲裁力是选择压力机的重要依据，也是模具设计和模具强度校核的依据。压力机选择时必须使压力机吨位大于设计所需冲裁力。冲裁力大小随凸模进入材料的深度（凸模行程）
12、而变化，本模具采用普通平刃口模具冲裁其冲裁力F按下式计算：（1）冲裁力F落料=KLt =1.3X200X1X350 =91000NF冲孔= KLt=1.3X62.8X1X350=28574N式中F冲裁力(N)K系数，一般取K=1.3L冲裁件周长（mm）t板料厚度（mm）材料的抗剪长度=350Mpa（2）卸料力、推件力的计算卸料力是将废料或工件从凸凹模上刮下的力。而推件力是将梗塞在凹模料顺冲裁方向推出所需的力。卸料力和推件力是由压力机和模具卸料装置和推件装置传递的，所以在选择设备公称压力或设计冲裁的时候应分别予以考虑，影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、厚度模具间隙、搭边大小、制件的形状
13、好尺寸等。现在按下面的经验公式进行计算：F卸=K卸F式中F卸卸料力系数，查表2.6.1得F卸=0.045F冲裁力（F=91000N）F卸=K卸F =0.045X91000 =4095NF推=nK推F式中n在凹模内的冲件数K推推件力系数，查冲压模具设计与制造76页表2.6.1得K推=0.55F冲裁力F推=nK推F =1X0.55X91000 =5005N所以总冲压力F总=F落料+ F冲孔+F卸+ F推 = 100100 N（3）压力机的公称压力的确定：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Fz，由于本模具采用是弹性卸料装置和下出料方式，所以Fz= F落料+ F冲孔+F卸+ F推=10
14、0100N。模具的闭合高度为H闭=H上模 H垫H固 H凹凸+H凹 H下模h2 =（40+10x2+12x2+40+20+30-2）mm=172mm 式中 h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。选择开式压力机，技术规格如下：公称压力250KN最大闭合高度360mm最小闭合高度180mm因为，即。模具闭合高度较小，所以要在压力机台面上加放垫板补偿。工作台尺寸（左右X前后）560x360模柄孔尺寸（直径深度）3050（4）压力中心的确定及相关计算模具的压力中心就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重合。否则冲压时滑块会承受偏心载荷，导致滑
15、块和模具的不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和模具寿命甚至损坏模具。先画出凹模型口图，如图3所示。建立xy直角坐标系图3-2 凹模型口图具体计算如下：L1= 31.4 y1=10L2=30 y2=15L3=20 y3=30L4=20 y4=10L5=10 y5=25y0 = （2L1y1+2L2y2+2L3y3+L4y4+2L5y5）/（2L1+2L2+2L3+L4+2L5） =（628+900+1200+200+500）/（62.4+60+40+20+20） =3428/202.4 =16.94如图3所示，工件的长度方向与x=30线对称，压力中心在x=30线上。所以，工件
16、的压力中心坐标为（30 16.94）式中 L1、 L2、 L3、 L4、 L5为凸模上各边的长y1、 y2 、y3、 y4 、y5为个凸模压力中心y轴坐标3.5 工作零件的尺寸计算计算凸凹模刃口尺寸并确定其公差制件模具是常用两种方法来保证刃口的合理间隙。一种是分别加工法，另一种是单配加工法。分别加工法是分别规定凸模和凹模的尺寸和公差，分别进行制造。这种方法主要用于间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。用分别加工的凸模和凹模具有互换性，制造周期短，便于成批生产。单配加工法用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙，不具有互换性。考虑到模具的实际磨损和经济性原则，这里选择用单配加工法来加工
17、模具的凸凹模。该零件属于无特殊要求的一般冲孔落料件，外形尺寸由落料获得，而小孔尺寸则是由冲孔得到。（1）对于落料件，一般是凹模为设计基准。如图4，凹模刃口尺寸中a ，b ，c在磨损后尺寸会增大，e 为磨损后尺寸不变，d 磨损后尺寸变小。查标准公差数值表（摘自GB/T 1800.3-1998）可得a=600-0.19、b=300-0.13、c=200-0.13、d=20+0.130 ，e=100-0.09 。图3-3 凹模查冲压模具设计与制造61页表2.3.3知：冲裁模的最小双面间隙Zmin=0.100，最大双面间隙Zmax=0.140 ZmaxZmin=0.04因为制件精度：IT11级 ，查冲
18、压模具设计与制造65页表2.3.7磨损系数 X=1采用凸模与凹模配做法，以落料凹模，冲孔凸模为设计基准件。落料凹模的基本尺寸计算如下：第一类尺寸：A=（Amax-X）00.25得:a=（60-1x 0.19 ）0+0.25x0.19 =59.810+0.0475b=（30-1x 0.13）00.25x0.13 =29.870+0.0325c=（20-1x0.13）00.25x0.13 =19.870+0.0325第二类尺寸：D=（Dmin+X）-0.250d=（20+1x0.09）-0. 25X0.130 =20.09-0.03250.第三类尺寸：E=（Emin+ x/2）（1/8）e=（10
19、-0.5x0.09）0.125X0.09=9.9550.01125凹模的刃口尺寸如图5所示图3-4 凹模的刃口尺寸（2）冲孔以凸模为设计基准。凸模磨损后会减少刃口尺寸。查标准公差数值表（摘自GB/T 1800.3-1998）可得冲裁件孔的尺寸为直径10+0.090 。冲孔凸模的刃口尺寸如图6所示计算如下： B=（Bmin+ x）-0.250B0=（10+1X0.09）-0.25x0.090 =10.09-0.02250图3-5 冲孔凹模刃口尺寸落料凸模的基本尺寸与凹模相同，冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，不必标注公差. 模具的总体设计及具主要零部件的设计4.1 模具的总体设计4.1.1 模具类型
20、的选择由冲压工艺分析可知，采用倒装复合冲压，所以模具类型为倒装复合模。4.1.2 定位方式的选择在本模具中采用的是条料，所以选用导料销和挡料销来实现对冲裁条料的定位。查冲压模具简明设计手册534页表15.48知挡料销和挡料销尺寸为4X7。图4-1 挡料销与导料销4.1.2 导向方式的选择为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调试，该模具采用中间导柱的导向方式4.2 模具主要零部件的设计4.2.1 凹模设计在本模具中采用螺钉和销钉将凹模直接固定在支撑架上，凹模刃口为直壁式，凹模采用螺钉和销钉时要保证螺钉间、螺孔和销孔间及螺孔与凹模刃壁间的距离不能太近，否则会影响模具寿命材料选用T7、T8钢热处理的
21、淬火应度为4852HRC，上下表面的粗糙度为Ra0.8以下。凹模厚度 H=kb=0.3x60=18mm（查表得k=0.200.30）(H15mm) 凹模壁厚 C=（1.52）H=（2736）mm(C3040)取凹模厚度 H=18mm ，凹模壁厚 C=30mm凹模宽度 B=b+2C=120mm 凹模长度 L取100mm确定凹模尺寸为120X100X18现草图图6所示如下图4-2 凹模4.2.2 冲孔凸模的设计图4-3 冲孔凸模冲孔凸模长度：L=h1+h2+h+t (如图7所示) 式中h1凸模固定板厚度 h增加长度 h2凹模厚度 t材料厚度h取2mm 所以L=12+18+2+1=33mm4.2.3
22、 凸模强度（压应力）校核校核公式为 式中 凸模最小断面积，； 凸模材料的许用压应力，凸模材料选用Cr12MoV，查参考文献2知，（10001600）MPa，取1200 MPa。因为 MPa所以凸模强度校核符合要求。4.2.4 凸模刚度（细长杆失稳）校核。校核公式 式中 凸模最大自由高度； E 凸模材料弹性模量，一般取MPa； 凸模最小断面惯性矩，圆形断面； 支承系数，无导板导向；安全系数，钢取23。代入公式得 mm实际 mm55.46mm 所以凸模刚度符合要求4.2.3 橡胶垫的设计为保证橡胶垫不过早失去弹性而破坏，其允许的最大压缩两不得超过摘要高度的45%，一般取自由高度的35%45%。橡胶
23、垫的预压缩量一般取自由高度的10%15%。为保证橡胶正常工作，所选橡胶应满足预压力要求： 式中 压力； 橡胶垫横截面积； 与橡胶垫压缩量有关的单位压力，如表1所示。表1橡胶压缩量（%）单位压力（MPa）橡胶压缩量(%)单位压力(MPa)1015200.260.500.702530351.031.522.10取压缩量为25%，预压缩量为15%，=0.50MPaA=/=4095/0.5=8190。工作行程mm。所以橡胶垫的自由高度为 mm 预压缩量取为 2m。4.2.4 落料凸模（凸凹模）图4-4 凸凹模卸料板厚度取8mm，凸凹模固定板厚度取12mm，橡胶厚度取20mm.凸凹模厚度=卸料板厚度+凸
24、凹模固定板厚度+橡胶厚度=40mm.查表得凸凹模的最小壁厚为4.mm，符合最小壁厚要求4.2.5 定位零件的设计在本模具中采用的是条料，所以选用挡料销和导料销来实现对冲裁条料的定位，挡料销能够保证条料与准确的送进距离，即控制送料步距。卸料板设置三个挡料销，起到送料定向和定距的作用。挡料销突出高度略高于条料的厚度，以方便完成外形定位，挡料销选用标准件，4.2.6 导向装置的设计导向装置用来保证上模相对于下模正确的运动，对于生产批量较大，零件的要求较高，寿命要求较长的模具，一般都需要采用导向装置，本模具中应用导柱导套来完成导向。4.2.7 模柄的设计图4-5模柄冲裁模的上模是通过模柄安装在冲床滑块
25、上的。模柄的形式很多，常用的有压入式模柄、旋入式模柄、凸缘模柄。本模具选用压入式上模柄，材料选用Q235钢，模柄在本模具选用标准尺寸，并根据压力机的参数确定模柄的直径和长度，现制草图图8所示，并标明其具体尺寸。4.2.8 固定板的设计在冲裁模中，凸模、凹模与凸模固定板压配，并借助螺钉紧固定位在上模座上，适用于中小尺寸圆形凸模。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料版外形尺寸相同。固定板的凸模安装孔与凸模采用过度配合H7/m6、H7/n6.如图9所示图4-6 固定板4.2.9 垫板的设计垫板的作用是直接承受凸模的压力，以降低模座承受的单位压力，防止模座局部压陷，
26、影响凸模的正常工作，厚度取10mm，垫板的外形尺寸为120x100x10mm图4-7 垫板4.2.10 垫板螺钉与销钉的设计螺钉和销钉都是标准件，设计模具按标准选用即可，螺钉用于固定模具零件，一般选用内六角螺钉；销钉起固定作用，常用圆柱销钉，螺钉和销钉规格根据冲压力的大小，凹模的厚度等决定4.2.11 卸料板的设计卸料板的边界尺寸和凹模的边界尺寸相同，厚度为10mm，即120x100x10图4-8 卸料板5模架及组成零件的设计5.1 模架的选用本模具选用上模座、下模座、导柱、导套组成导柱模模架，在此选用中间导柱模架，冲压时可以有效防止偏心力矩引起的模具歪斜。5.2 模座的确定图5-1 装配图1
27、-打杆 2-模柄 3-定位销 4-止转销 5-紧固螺钉 6-上模座 7-垫板 8-凸模 9-凸模固定板10-推件板 11-凹模 12-挡料销 13-卸料板 14-凸凹模 15-橡胶 16-凸凹模固定板 17-下模垫板 18-下模座 19-紧固螺钉 20-定位销 21-卸料本模中选用标准模架，因在前述确定了凹模尺寸为120x100x18mm，下模垫板厚度取12mm,所以其他主要零部件的规格尺寸为：根据标准确定下模座尺寸：140x120x40mm，上模座尺寸为140x120x30mm，垫板120x100x10mm.。凸模固定板120x100x12mm。卸料板120x100x8mm。凸凹模固定板12
28、0x100x12mm。导柱分别为22x140，25x140。总的装配图如图10所示。5.3 模具的工作原理图5-1为倒装式复合模，凸凹模14装在下模，落料凹模11和冲孔凸模8装在上模。倒装式复合模通常采用刚性推件装置把卡在凹模中的冲件推下，刚性推件装置由打杆1、推件板10组成，当上模上行至上止点时，把工件推出。冲孔废料直接由冲孔凸模从凸凹模内孔推下，无顶件装置，结构简单，操作方便。板料的定位靠导料销22和弹簧弹顶的活动挡料销12来完成。非工作行程时，挡料销12由弹簧顶起，可供定位；工作时，挡料销被压下，上端面与板料平。由于采用弹簧弹顶挡料装置，所以在凹模上不必钻相应的让位孔。但这种挡料装置的工
29、作可靠性较差。采用刚性推件的倒装式复合模，板料不是处在被压紧的状态下冲裁，因而平直度不高。这种结构适用于冲裁较硬的或厚度大于0.3mm的板料。如果在上模内设置弹性元件，即采用弹性推件装置，这就可以用于冲制材质较软的或板料厚度小于0.3mm，且平直度要求较高的冲裁件。结论大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成三年的课程学习和课程.生产实习，我熟练的掌握机械制图，机械设计，冷冲压等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造，加工工艺有了一个系统，全面的理解，达到了
30、学习的目的。此次设计要综合运用到我大学三年里所学到的理论知识和专业知识，并为即将踏入社会的我奠定了坚实的基础。在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，没有实践条件，不能根据实际的情况来作合适、客观地修改，加上我自己的实践经验又不多，这样做出来的设计，难免有不足之处，希望老师能够体谅。致谢在大学三年的努力和学习，在老师的指导下，我完成了大学期间最具规模的一次作业毕业设计。以前，我们在校车间进行了实训和在校外的企业进行实习，为后来的模具设计打下了坚实的基础。尽管如此，我在设计的过程中仍然遇到了一系列问题例如模具材料的选择、弹性材料的选择、定位距离，孔距等等的问题。幸好在老师的指导和帮助下，才能
31、把上述的问题都基本解决，顺利的完成了毕业设计。通过这次毕业设计，它让我知道了一种做事的章程，知道了一项计划实现的规划与过程。更重要的与是它让我学会了如何查阅资料，如何将理论实际相结合。在这次设计过程中得到了老师及师傅的帮助，我受益匪浅。在此，在次感谢各位老师在这段时间给予无私的帮助和指导，并向老师们致于深深的敬意，对关心和指导过我的各位老师表示衷心的感谢。参考文献1 王孝培主编 . 冲压手册（修订版）. 北京：机械工业出版社， 19902 李天佑主编 . 冲模图册 . 北京：机械工业出版社， 19943 胡世光编 . 板料冷压成型原理 . 北京：国防工业出版社， 19794 陈立德主编 . 机械设计基础课程设计指导书 . 3版 . 北京：高等教育出版社， 20075 陶亦亦，潘玉娴主编 . 北京：化学工业出版社， 20066 张秉荣主编 . 3版 . 北京：机械工业出版社， 20087 邱永成编 . 多工位级进模设计 . 北京：国防工业出版社， 19878 丁松聚主编 . 冷冲模设计 . 北京：机械工业出版社， 2001附录1 凹模2 挡料销3 垫板4 顶件板5 模柄6 凸凹模7 凸凹模固定板 8 凸模9 凸模固定板10 下模垫板11 卸料板12 装配图13 卸料螺钉14 工艺卡
