毕业设计（论文）说明书冲裁模设计.doc

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1、第一章 绪论1第二章 冲裁模设计零件分析72.1零件的经济性分析72.2零件的工艺性分析92.3精度92.4材料10第三章 确定冲裁工艺方案11第四章 模具的总体结构方案124.1 模具类型124.2操作与定位方式124.3卸料与出件方式12第五章 模具工作原理13第六章 凸模设计146.1切口凸模146.2冲孔凸模146.3弯曲凸模146.4凹模14第七章 工艺设计157.1计算毛坯尺寸157.2排样图157.3计算材料的利用率157.4计算冲压力157.5 弯曲件工艺精度177.6计算压力中心187.7计算凸、凹模刃口尺寸及公差18第八章 设计选用零件、部件，绘制模具总装草图208.1 凹

2、模设计208.2凸模设计218.3棘轮机构设计228.4转盘设计248.5凹模固定板设计248.6凹模垫板设计248.7卸料与出件装置设计24第九章 模架及其他零件的选用269.1 模柄设计269.2斜楔设计27第十章 凹凸模及个组成零件2810.1 冲压设备的选择2810.2 紧固件的选用2810.3 压力机的校核2810.3.1 公称压力2810.3.2 行程次数2810.3.3 工作台面的尺寸2810.4 滑块模柄孔尺寸28第十一章 模具主要零件加工工艺规程的编制2911.1 冲压模具制造技术要求2911.2 总装工艺2911.3 加工要求2911.4 主要零、部件加工工艺29 第一章

3、绪论1.1选题的背景与意义冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。多工位冲压工艺是将一个需要多道冲压工序完成的冲压制件合并在一个压力机上完成，即每冲压一次就可获得一个成形零件

4、的冲压工艺方法。在生产中实现多工位冲压具有如下优点：减少了冲压设备和占地面积。有利于提高生产效率、产品质量及降低冲压件成本。事实上，使用多工位冲压是实现冲压自动化的主要途径之一。该技术当今在世界各先进国家破广泛采用。目前在国内引进的成套设备中，也能看到多工位冲压机和配套模具。多工位连续模可以直接从板、条、卷料等上冲出各种类型的成品冲压件不仅能一模成型，使生产成倍的增加，而且冲压精度高，互换性强，成本低，同时还能有效的较少冲压模套数；大幅度压缩工装系数。这次毕业设计是按学习、消化、吸收、创新的思路进行的。通过本次毕业设计，我可以得到一个工程技术人员所必需的综合训练，在不同程度上提高了各种能力，我

5、们总结提高了以往所学到的基础理论知识。同时，毕业设计又是一个理论性较强的实践环节，它锻炼了我们动手能力和解决实际问题的能力。综合运用冷冲模课程以及其他有关先修课程的理论及生产实践的常识去分析以及解决模具设计问题，并使所学专业常识进一步强化以及深化。 进一步了解模具设计的一般方法，以及掌握经常使用模具整体设计、零器件的设计过程以及计算方法，造就正确的设计思惟以及分析问题、解决问题的能力，总体设计以及计算的能力。 通过计算以及绘图，学会运用尺度、规范、手册、图册以及查阅有关技术资料等，造就模具设计的基本技能。毕业设计是我们走上工作岗位之前的一次大练兵，巩固以前所学的专业知识，理论与实践相结合补充自

6、己的不足。1.2冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）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（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。 冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。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

7、的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，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

8、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。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。 冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些

9、工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.3 冲压的基本工序及模具 由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的

10、条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。 在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。 复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。 级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的

11、不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。 复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。 冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，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

12、循环。1.4 冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面 冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别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，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据

13、分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通

14、加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点

15、成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2).冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 精密、高效的多工位及

16、多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法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，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。 模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造

17、技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形

18、电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达1.5微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标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

19、护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量

20、生产开辟了新的途径。(3).冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通

21、压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控

22、多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4).冲压标准化及专业化生产方面 模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又

23、具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还

24、满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序1-3。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，

25、在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂。1.5多工位级进模的研究现状 多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序1-3。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通

26、过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点： （1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。 （2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间4,5。 （3）多工位级进模通常具有高精度的内、

27、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。 （4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达 50 多个，冲压速度达 1000 次分以上。 （5）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应

28、用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具6。（6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm）、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达 IT10 级。1.6多工位级进模的发展趋势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。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，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等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldf随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，

29、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7。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，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等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow等CAE软件，并成功应用于多工位级进模的设计中。 而多工位级进模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。专家认为，未来多工位级进模具制造技术有以下几大发展趋势： (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CA

30、D/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10。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11。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

31、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1

32、2。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

33、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；质量监测控制系统。 第二章 冲裁模设计零件分析如图1所示零件生产批量：大批量材料：10钢设计该零件的冲压工艺与模具设计2.1零件的经济性分析 对任何一次具体生产活动而言，反应生产规模大小的生产批量都是生产纲领中所规定的一项重要内容，也是日后探求合理生产技术方案、组织效益生产的基本依据之一。但是生产批量大小并没有统一而严格的界定。2.1.1冲

34、裁件的制造成本 所谓经济性，就是以尽可能少的生产消费获得尽可能大的经济效益，在进行冲压工艺设计时，应该运用经济分析的方法找到降低成本，取得优异经济效果的工艺途径。 冲裁件的制造成本 C总包括C总材工模 式中 C材：材料费；C工加工费(工人工资、设备折旧费、管理费等 )；C模：模具费。上述成本中，模具费、设备折旧费一般与产量无关，加工费中的工人工资和其它经费只要在一定时间内，基本上也是不变的，因此，叫做固定费用，用 Ca表示。 而材料费、外购件费等，将随生产量大小而变化，属可变费用 Cb表示(以单件计)， 若产量 为，则： （ 224)这样，产品制造成本由固定费用和可变费用两部分组成。设法降低固

35、定费用或可变费用，都能使成本降低、利润增加并积累资金。产品的制造成本和产量之间有着密切关系，现用图 5图7分别进行分析。 固定费用 总的固定费用 Ca不随产量的增加而增加，而单件产品的固定费用(单位固定费用)却由于产量 Q的增加而逐渐下降，如图5b)所示 。 图 5 固定费用图 a)总固定费用b)单位固定费用 2.可变费用 总的可变费用将 随产量 的增加而增加，但对产品单位费用而言，其直接耗费的原材料费、外购件费、外协加工费等则基本不变，如图 6所示。 6 可变费用图 a)总可变费用b)单位可变费用 成本与产量的关系 (如图7) 产品的单位成本 C可用公式表示，并由图7b)可知，单位成本将 随

36、产量 的增加而下降。 图 7 成本曲线图 a)成本Cb)单位成本C 2.1.2降低冲压 件成本 的途径 增产可降低单件产品成本中的固定费用，相对地减少消耗，通过节约可以直接降低消耗，两者都是降低成本的重要途径。冲压件的成本包括材料费、加工费、模具费等项因此，降低成本，就是要降低上述各项费用，降低成本有以下各种措施： 降低小批量生产中的冲压件成本 由图 5a)可知，试制或小批量生产时，降低成本的有效途径是降低固定费用，这样能取得较好的经济效益，其中降低模具费用，是降低成本的有力措施。如冲压 件质量 要求较高，须采用 正规模具，一般情况下，应尽可能分散工序，选用结构简单，制造方便、价格低廉的简易模

37、具。如：薄板模、组合冲模、聚氨脂橡皮模、锌合金模低熔点合金模等。 2工艺合理化 冲压生产中，合理的工艺是降低成本的可靠保证。新产品投产前应通过试生产，对工艺可行性进行验证，然后再正式投入生产。 当产量改变，发现模具早期损坏或事故频繁，以及更改产品设计而改换模具、或更换设备等生产条件变化时，都要对产品工艺进行认真的讨论和研究。在制定工件的冲压工艺时，处理工序的分散与集中是比较复杂的问题。它取决于工件的批量、结构形状、质量要求、工艺特点等。对于板料冲压件，通常是大批量生产情况下，应当尽量采取工序集中的方案，采用复合 或级进模进行冲压，这样既提高生产率，又能做到安全生产。但小批量生产时，则以采用单工

38、序模，用工序分散的冲压方式为宜。实践经验表明，对于复合模，集中到一副模具上的工序数量不宜太多，一般为 2 个 工序，最多四个工序， 对于级进模 ，集中的工序数可以多些，因为其模具结构的布局范围自由度比 前者大 得多。 多件同时冲压 产量较大时，采用多件同时冲压，可使模具费、材料费和加工费降低，对成形工艺来说也有利于材料应力、应变对称均匀，如图 8所示。 图 8 左右同时成形后再切割 冲压过程的高速自动化 自动化生产对安全和降低成本都有利。是冲压加工的发展方向，今后不仅大批量生产中应采用自动化，在小批量生产中也倾向采用自动化。 提高材料利用率 降低材料费，特别是材料价格较高时，必须认真地考虑此问

39、题。降低材料 费主要 可从材料的经济利用入手。方法已在前述排样设计中进行了研究。 节约模具费用 模具费用在冲压件的制造成本中占有相当比重。图 229表示冲压件的加工费用(加工费 和模具折旧费 )与产量之间的关系。 图 9 冲压件的加工费用与产量之间的关系 B点处表示大量生产时的情况，其加工费比少量生产要低，而模具折旧费更低。采用自动化大量生产时，虽然模具折旧费有所增加，但因加工费更少，所以冲压 件加工 的费用为最小值。A点处是少量生产的情况。加工费和模具折旧费都比大量生产时要高得多，所以累计的制件加工费用非常高，尤其是模具折旧费，随着产量的减少增大较快。以上分析表明，少量生产时，要降低冲压 件

40、加工 的费用，必须减少模具费。近年来，对各种简易模具进行了研究，结果表明，由于其结构简单，制造迅速，价廉，适用于小批量生产，能节约模具费，降低冲压件制造成本在大批大量生产中，应尽量采用高效率、长寿命的级进冲压的硬质合金冲模。硬质合金冲模的刃磨寿命和总寿命比钢模具长得多。据统计资料其刃磨寿命为钢模具的 10倍，总寿命为 20倍，但模具制造费用只为钢模具的倍。零件的生产批量对冲压加工的经济性起决定性的作用。此零件结构简单，结构左右对称尺寸较小，适合用批量生产。2.2零件的工艺性分析 （1）、对于冲裁件的精度应尽量避免过高的要求，一般对落料件精度的要求最好低于IT10级，冲孔件的精度最好低于IT9级

41、。此零件属于冲孔落料件，所以采用精度为IT12的冲裁件。而普通冲裁件的断面粗糙度Ra一般在6.3um以下。所以粗糙度为6.3um。（2）此冲裁件为形状简单，结构对称的毛坯件冲裁而成的，所以无需排样，直接用手送料。（3）对冲裁件的外形内孔应避免尖锐的角，由于此冲裁件的尺寸较小，所以此外形及内孔都采用R1的圆角。（4）此冲裁件的孔是方孔，孔与边缘之间的距离为1mm左右，所以要考虑模具模具的壁厚等。此冲裁件需要弯曲工序，对冲孔的冲裁件进行弯曲，要求孔边缘离开弯曲中心有相当的数值。2.3精度普通冲裁件内、外形尺寸的经济公差等级一般不高于IT11级，落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件公差等级最好低

42、于IT9级。经查冲压工艺及冲模设计表3-6得：零件外形尺寸：4 0 -0.18，1 0 -0.18 零件内形尺寸：3+0.06 0 利用普通冲裁方式可以达到零件图样要求 2.4材料10钢属于合金钢差冷冲压工艺及模具设计附表1可知：此材料具有良好的塑性和较高的弹性，其冲裁加工性能良好。 根据以上分析，该零件工艺性较好，可以进行冲裁。第三章 确定冲裁工艺方案 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。 冲裁工序的组合 冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 复合冲裁是在压机一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的冲压工序；级进冲裁是把冲裁件的若干个冲

43、压工序，排列成一定的顺序，在压机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。除最初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的冲裁工序比单工序冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。 冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定。 生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁， 中批和 大批量生产采用复合冲裁或级进 冲裁。 工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合 冲裁低， 在级进 冲裁中采用 导正销结构 ，可提高冲裁件精度。 对工件尺寸、形状的适应性工

44、件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不方便和生产率低，常采用复合 冲裁或级进 冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造 多副单工序 模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用级进冲裁。 所以级 进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件 (参见图10），且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要大， 但级进 冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不宜太大。模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。 操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。级

45、进冲裁较安全。 综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。 此零件的原材料为单个片状的平毛胚类型的材料，材料为10号钢，有良好冲压性能。该零件形状简单，尺寸较小厚度适中，一般批量生产属于普通冲压件。根据工艺分析，其基本工序有切口、冲长方孔、压弯三道工序。根据先后顺序组合可有如下方案：（1）切口冲孔弯曲 单工序冲压（2）切口冲孔弯曲 复合冲压（3）切口冲口弯曲 级进模（4）切口冲口弯曲 多工位连续冲压方案一适合小批量生产，此冲裁件生产批量交大，尺寸又较小所以方案一不适用;由于此制

46、件的结构尺寸小，壁厚小，复合模装配困难，强度也会受到影响，寿命不高。孔与孔边缘距离过小用复合模会因为模具壁厚过小过薄而损坏。此制件原材料为单个半成品，如采用方案3的级进模其送料装置设计安装困难，同时也不容易固定和定位。所以方案3最合适。第四章 模具的总体结构方案4.1 模具类型因制件材料结构简单，尺寸较小，毛坯件为单个制件，因此在冲压过程中需要将工序间送到下一个工序件，多以采用将工序件自动送到下一道冲压工序的自动上半件装置。为方便工序件的放入和取件，采用转盘式上件装置，用棘轮机构带动转盘转动。拟采用soliworks三维设计软件，分别对模具零件，装配进行必要的有限元分析，制作装配动画。综上采用

47、转盘式上件半自动冲裁弯曲模，共经过切口-冲孔-压弯-排料个工序。能够有效实现生产效率的提高、冲压成本的降低。 根据零件的冲压工艺方案，因该冲裁该零件的尺寸较小，所以采用襄拼式复合模，采用转盘带动零件进行加工。因该工件工作尺寸小，容易磨损；采用才模具便于修模和更换，结构简单便于操作，而且没有顶出装置，因此采用此模具。4.2操作与定位方式虽然零件的生产批量较大，但合理安排生产，可用手工送料方式能够达到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式。因工件是由转盘带动，用棘轮使转盘转动。棘爪可以粗定位而采用小导柱定位精确定位，使凸凹模精确定位。4.3卸料与出件方式 采用固定卸料的方式卸料，保证制件及废料的顶出不互