毕业设计板料冲压与模具设计

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1、 前 言1 课题的背景及意义模具设计与制造是一种技术、资金、人才密集型的产业，在我国国民经济中占有非常重要的地位。模具工业作为国家的基础性产业，早在1989年就已被国家定为机械工业技术改造序列第一位，在“十五”规划中列为重点扶持产业，得到了迅速发展。近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。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，作为现代冲压生产的先进模具，能够在一副模具中完成复杂零件的冲裁、翻边、弯曲、拉伸、立体成形等多种冲压工序，它可以将复杂的制件外形或型孔，经分解变成简单的冲压。多工位级进模是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。级进模，又称多工

2、位级进模、连续模、跳进模，简单说，它是在一副模具内，按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每个工位上设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压工件某部分的加工。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，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。级进模的特点有如下：1. 在一副级进模内，可以包括冲裁、弯曲、成形、拉伸等多道工序故用一台冲床可以完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单位工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了生产率和设备利用率。有些复杂的小零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。2. 级进模的设

3、计和制造都比较费事，与其他模具相比，好像是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模高很多，一次在许多的情况下采用级进模往往是降低模具成本的较好措施。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。对提高生产率、降低生产成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可以在冲床危险区以外操作，3. 具有操作安全的显著特点。对工序复杂的工件应首选考虑采用级进模。4. 级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长。5. 多工位级进模通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

4、检测等自动化装置，操作安全，具有加高的生产效率。6. 多工位级进模通常采用具有高精度的内、外导向和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。7. 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，必须应用慢走丝线切割加工、成形磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。8. 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。因此，级进模主要应用于大批

5、量生产，中、小型零件的冲压。2 课题的来源、研究目的课题来源于本人顶岗实习单位苏州金鸿顺汽车部件股份有限公司的实际课题。研究目的：设计一副能够生产汽车零部件加强支架、具有合理结构、且能保证冲压零件的精度和质量的连续模具；能够熟练使用AUTO CAD、CATIA、UG等软件设计模具模型。通过本课题使自己对级进模设计步骤及产品成型工艺有全面的了解，并能利用CAD/CAM/CAE技术来分析和设计汽车冲压模具，从而缩短产品开发时间，降低成本，提高产品质量。3 课题的研究内容、方法研究内容：1.3.1 模具的冲压工艺分析1.3.2 模具的结构设计1.3.3 模具使用机台的选用1.3.4 模具的制造及技术

6、要求第1章 零件的工艺性分析工件为下图1-1所示加强支架工件，材质为HC220YD+Z50/50FC，材料厚度0.6mm，公差等级IT14，大批量生产。图1-1 工件示意图冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造

7、成本。零件的工艺性分析即根据零件形状尺寸、材料、精度等要求，确定它们对冲压工艺的适应性。其工艺性分析内容如下：1.1 零件的材料分析该零件的材质HC220YD+Z50/50FC为热浸镀锌钢板，相当于普通碳素钢，材料较软，弹性变形量较小，冲裁后的回弹量亦小，因此冲裁零件精度也高。查刘建超所编的冲压模具设计与制造基础P27可知其抗剪强度=320MPa，抗拉强度=400MPa，屈服点强度=235MPa，断后伸长率=31%，由此可见该材料具有良好的塑性及较高的弹性模量，即具有良好的冲裁性能和弯曲性能，因此该材料适合冲裁及弯曲。1.2 零件的结构工艺性及分析该工件为左右对称件，结构形状复杂程度一般，尺寸

8、较小，应注意以下几点：1.2.1 零件有6处R角，尺寸分别是R=3、R=11、R=13，左右对称。材料所允许的最小弯曲半径rmin=0.5t=0.50.6=0.3mm,零件弯曲最小半径r=3mm0.3mm,所以零件不会弯裂。1.2.2 零件需要如下图1-2所示经过2次弯曲才能成形。第一次向上弯曲角度为75度，第二次向下弯曲角度为105度。 图1-2 弯曲成形示意图1.2.3 制件较小，从安全角度考虑，要采取适当的取件方式。1.2.4 大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。1.3 零件的精度分析零件精度要求为IT14，要求不高，所以普通冲裁就可以满足零件的精度要求。级进模制

9、作要求要有高精度的内、外导向和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。第2章 模具设计的技术要求2.1 模具设计基本要求2.1.1 确实达到冲压生产上的三大费用:降低材料费、提高生产性、降低模具费。2.1.2 在进行工艺方案和模具设计时，必须符合冲压模具设计规范标准。当该标准不能指导设计的时候，应提前与客户商议选用中国汽车联合会标准或企业标准。2.1.3 除特别注明外，所有图纸资料必须符合机械制图国家标准GB4457446084，GB13183。2.1.4 所有工艺方案图按2D进行设计，文件类型为dwg或dxf格式；模具用3D进行设计，3D文件类型以CATIA为主,其次UG格式，2

10、D文件类型为dwg或dxf格式。2.1.5 图面要求a. 视图投影法：第三角法；b. 图幅要求：按机械制图国家标准，但宽度不得超过841mm；c. 图型比例：1/1，1/2，1/3(同一成品各工序比例须一致)；d. 图面使用文字：中文和英文；e. 尺寸表示：公制；f. 图纸标题栏：使用设计标准图框；g. 零件图作图样式：左侧零件；h. 上下模采左右翻转,图纸包含上下平面,主要断面,前视,右视及CAM详图；i. 模具在设计上，要有防反措施；j. 对镶拼结构的镶块应单独绘出零件详图(包含详细加工尺寸,加工与热处理方式及质量精度要求等。k. 有关模具图制图环境规划(图层,线型,颜色,标注尺寸等)依设

11、计标准。l. 模具2D设计软件以Auto CAD 2008(含)以下的版本；3D设计软件以CATIA V5R18为主。2.2 工艺方案图设计技术要求2.2.1 工艺方案图必须表达清楚，尺寸完整正确，能正确指导工艺数模设计及模具设计。2.2.2 工艺方案图必须正确反映以下内容：m. 完成零件冲压加工的所有工序加工内容，并用不同的符号加以区分，工序用如：OP10-BL,OP20-DR 表示；n. 各工序冲压加工方向，当加工方向相对零件车身坐标发生旋转时，应注明其旋转角度；o. 各工序零件送进、流出方向；p. 废料切刀的位置及切边、冲孔废料的排除方式；q. 各工序模具设计基准点、基准线与零件车身坐标

12、之间的对应关系；r. 拉延工序到位标记位置（安放在后工序要切除的废料部位）；s. 零件毛坯尺寸标注，中间工序的切边线及其完整尺寸标注；t. 各加工工序草图（含工序名称、工序加工内容、使用设备、模具代号等）；u. 顶杆布置图、废料流向示意图中各种符号说明。2.3 工艺数模基本要求2.3.1 工艺数模采用三维合格的正版软件，只接受CATIA V5R18或STP文件格式；零件工艺数模尺寸满足工艺方案设计要求，零件型面尺寸按客户提供的产品数据，误差不超过0.01mm；2.3.2 所有零部件在建模中的坐标以零件工艺方案的基准点坐标为准；2.3.3 所有零部件数模均应保持参数化；2.3.4 模具的特殊线（

13、切边线、分模线等）应计算并做出相应的线框模型和线型颜色区分；2.4 模具设计技术要求2.4.1 在正常使用情况下，按照月50000件次为期限定期维护为前提，可以生产80万件次以上进行模具设计。2.4.2 钝角修边及锐角修边均不能超过15；00 0 2.4.3 对于孔径尺寸的公差应取75%值，如10 +0.1孔径尺寸应取10.075；2.4.4 模具安装定位方式在设计中要确定；2.4.5 模具导向类型为自润滑式导柱、导套、导板，导柱、导套要用螺钉固定；2.4.6 模具导向形式：带有侧整形、侧切边冲孔型模具采用导板+导柱导套形式，其导向件尺寸按标准选用；2.4.7 模具必须要有足够的安全性，设计时

14、必须考虑安全螺钉或侧销；2.4.8 必须保证零件在模具内定位可靠，每工序完成后零件不粘模，具有良好的生产可操作性；2.4.9 模具按客户提供的生产线设备参数进行设计，保证模具在给定的设备上的可生产性，模具长、宽应控制在工作台面以内，结构必须紧凑；2.4.10 模具高度：依客户提供之设备清单中的机台参数设置，模具设计需依钣件实际需求合理设计模高并遵守客户对模高要求,同一零件（含其对称件）的模具封闭高度应保持一致，且确保操作方便；2.4.11 成形模中的R25以下形状半径部位淬火硬度达到HRC50以上，其它模具材料在模具会签时按客户指定执行,须附硬度试验报告；2.4.12 对于拉伸、成形、翻边料厚

15、1.0mm的必须使用Cr12MoV以上钢材,1.0mm料厚1.5mm必须使用Cr12MoV以上材料并做TD处理,料厚1.5mm必须使用SKD11以上材料并做TD处理，附品质保证书，热处理报告及送货单。2.4.13 对于修边、冲孔部份使用SKD11以上材质, 淬火硬度HRC5660附硬度试验报告；2.4.14 为确保模具寿命,模具制作在钢材选用必须依客户要求,不可任意更换,模具五金标准零件须遵守设计规范要求,任何的改变都必须经过客户的同意；2.4.15 必须有模具总重量字体标识；2.4.16 模具涂色：客户标准；2.4.17 冲压模具上均加自由状态下的弹性支撑或刚性支撑，并设计模具限位器和安全平

16、台；2.4.18 要求废料单件滑出模具外，其废料对角线长度不允许超过350mm；2.4.19 所有易损件必须做备品（结构会签时确认），标准件备品备件按备件设定基准执行；2.4.20 所有的模具在结构上应设计成单动式；2.4.21 模具在设计上，必须安装有防反措施；2.4.22 模具上应安装铝制标牌（厚度1.5mm），标牌尺寸、内容和格式见下图(如后期有变化，以按后期变化后的要求制作标牌照) 图2-1 铝制铭牌示意图 2.4.23 钢块的选择必须满足冲压件年产量的要求。标准件选用:MISUMI、盘起，气缸及气动组件选用SMC，并备有相应备件和明细；2.4.24 在设计上必须考虑制作工艺性、加工工

17、艺性和维修过程中的方便性；2.4.25 模具设计必须满足生产得以在生产成本最低的条件下，模具根据200T机台设计。2.5 关于设计变更2.5.1 在进行工艺方案和模具设计、模具加工过程中，对客户提出的产品设计变更应在2日内做出处理意见及书面回复，并及时反应到工艺方案和模具设计、模具加工上。2.6 备品设定基准长度不等者视为不同规格；备件基数按照每套模具单独考虑表2-2 备品基准名称类型规格备件数量或原则冲头、凹模圆形P101/3提供 但是不少于2件10P161/4提供 但是不少于1件16P321/4提供 但是不少于1件P32不提供异形P251/2提供 但是不少于2件（四方、长方、长圆）P25不

18、提供到位标记销标准100%提供弹 簧强力弹簧（含组件）易损件按图纸至少提供1套备品标准件明细表（以MISUMI为基本依据，选用以外标件原则上需要客户的书面认可）名称选用标准导板、导柱、导套MISUMI、盘起标准斜锲SANKYO、盘起冲头、凹模套、固定板MISUMI、盘起气缸、气动组件SMC推件器及H顶升架SANKYO、SMC缓冲器合件MISUMI、盘起侧销、安全侧销MISUMI、盘起强力弹簧东发、MISUMI聚氨脂弹簧MISUMI氮缸弹簧KALLER卸料螺钉MISUMI、盘起各类标记销MISUMI、盘起模具用螺钉高强度防松螺栓（12.9级）表2-3 标准件明细第3章 冲压工艺方案的确定3.1

19、冲压工艺的设计方案及可行性分析冲压工艺方案设计就是根据冲压件形状尺寸、材料、生产批量等特点，即零件的工艺性分析，初步确定出冲压加工内容，并制定出几种可行的加工工艺方案，通过对产品质量、生产效率、设备条件、模具制造和寿命、操作的方便性、经济性等方面的综合比较，确定出适合具体生产条件的最佳工艺方案。根据制件的工艺分析，基本工序有冲孔、落料、弯曲。按其先后次序组合可得如下几种方案：3.1.1 落料-弯曲1-弯曲2-冲孔：四套单工序模具冲压。3.1.2 落料-冲孔-弯曲1-弯曲2：四套单工序模具冲压。3.1.3 冲孔-落料-弯曲1-弯曲2：冲孔、落料级进模，弯曲单工序模冲压。3.1.4 冲孔-切外形-

20、弯曲1-弯曲2-切断落料：多工序冲压。3.1.5 冲导正销孔-切外形（同时导正）- 一次弯曲向上成型- 二次弯曲向下成型-冲孔-切断出件：多工序冲压，采用级进模生产。3.2 工艺方案的确定比较各方案：方案3.1.1、3.1.2、3.1.3为单工序冲压，生产这种小型零件时，工件的定位不准，放取工件操作困难且不安全，生产效率低，满足不了大批量生产的要求，所以应考虑多工位方案3.1.4或3.1.5.从冲裁合理的角度、安全性能、经济性能、冲裁件质量等方面考虑，确定用方案3.1.5.采用级进模生产，切断产生的载体废料由压缩空气吹出模具外。第4章 模具总体结构设计级进模是用多个零件按照一定关系装配而成的有

21、机整体，模具的优劣只很大程度上体现在模具结构上，因此，级进模结构设计对模具的工作性能、加工性、成本、周期及寿命起着决定性作用。模具结构设计就是确定为实现工序排样规定的加工工序所必需的功能结构，进而确定组成模具结构的零件及零件间的连接关系，确定模具的总体尺寸、模具零件的结构形式。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。结构设计原则：1.尽量选用成熟的模具结构或标准结构。2.模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度要求。3.结构应尽量简单、实用，要具有合理的经济性。4.能方便地送料，操作要简便安全，出件容易。5.要考虑废料的处理。6.模具零件之间定位要准确可靠，连接要牢固。这儿主要介绍一些基本方式的选

22、择，主要零件结构将在第六章具体介绍。4.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用级进模冲压，所以模具类型为级进模；结合设计与成本分析，模具使用钢板模生产。4.2 操作方式的选择选择自动送料操作方式，模具相对于模架采用从前往后的纵向送料方式还是采用从左向右的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸，因为凹模的周界尺寸长大于宽，所以采用从左向右的横向送料送料方式。4.3 定位方式的选择工序件的定位分纵向和横向，纵向沿条料的送料方向与横向条料送进方向垂直，纵向定位包括定距和导正，横向定位指导料。因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方式采用带导料槽的浮动导料杆，这样可以在导向槽导引下送进条料，代替

23、了导料板的作用，同时又使条料浮离凹模之上，无测压装置。采用导料杆导向兼抬料，由模外的自动送料装置自动将料送进，用导正销精确定距。而第一件的冲压位置，因为条料的长度有一定的余量，可以靠操作工目测来定。4.4 卸料出件方式的选择此零件冲压工序中含冲裁、冲孔和切边。所以应有卸料机构，又由于工件料厚为0.6mm,相对较薄，卸料力较小，再加上零件冲压工序中还有弯曲工序，所以选用弹性卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，而且弹性卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，可使工件的平面度提高。又因为是级进模，所以采用下出件比较便于操作与提高生产率。4.5 导向方式的选择因为工件的精度要求相对

24、不高，所以采用四角导柱的导向方式，冲压时不会引起模具的倾斜，有利于延长模具寿命与改善工件质量，卸料板、凹模与固定板另有四对小导柱作精导向，保证模具的导向精度和工作稳定。第5章 模具工艺与设计计算5.1 毛坯尺寸的确定计算零件的相对弯曲半径r/t,查得中性层内移系数x 。根据中性层定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。 图5-1 加强支架尺寸示意图如图5-2弯曲件坯料展开图所示图5-2 毛坯展开示意图坯料展开长度计算：工件弯曲半径r0.5t,故坯料展开长度公式为式中：1、3、5为直线段展开长度 ，2、4为弯曲段展开长度。查表3.4.1，当时，=0.44；当时，=0.45；式中： 则坯料展

25、开长度为 5.2 排样设计与计算5.2.1 送料步距与条料宽度的计算为了保证切边凸模有足够的强度，条料搭边值人为调整为：零件之间的搭边值a=3mm,零件与条料侧边之间的搭边值a1=3.75mm，则送料步距 S=D+a=(20+3)=23mm条料宽度 B=(D+2a1)=(92.5+23.75)mm=100mm5.2.2 排样图的确定根据零件的毛坯展开图来看，零件的外形左右对称，长度方向较长，因此采用竖直排切边型工序排样，这样有利于减小凹模长度，使模具结构较为紧凑。该零件既有冲裁又有弯曲，因此采用切除余料的方法成形。又因为零件为两侧有弯曲的对称零件，故采用中间载体（宽度3mm），这样可以抵消两侧

26、弯曲时产生的侧压力，也可以节省材料。冲裁过程中步距由切外形步骤得以保证，并采用手工横向送料。为了保证切外形时条料的定位精度，在第一工位增设了辅助导正孔（直径6mm)的冲裁，并在第二工位上设置导正销导正。由于零件尺寸较小，决定用剪板机剪成100mm1400mm的条料进行冲裁，其具体排样图如图5-3所示。图5-3 零件排样示意图5.2.3 零件材料利用率的计算零件件重：0.008kg材料料重：10014000.60.00000785=0.6594kg （钢铁的材料密度为0.00000785kg/mm2）材料利用率：0.008（1400/23）0.6594=72.8%5.3 冲压力的计算 冲裁力一般

27、按下式计算 式中：F 冲裁力； L冲裁周边长度； t料厚； 材料抗剪强度； K为修正系数，一般取K=1.3。弯曲力按下式计算V形弯曲力式中：FV自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； B弯曲件的宽度； t弯曲材料的厚度； r弯曲件的内弯曲半径； 材料的抗拉强度； K安全系数，一般取K=1.3。图5-4 工件料带示意图各工位的冲裁力及弯曲力计算如下：1 切边、冲孔 2 切边 3 冲孔 4 切边 5 向上成型 6 向下成型 所以总的冲裁力为：总的弯曲力为： 卸料力、推件力按下式计算： 卸料力 推件力式中：F冲裁力； KX、Kt卸料力、推件力系数； n同时卡在凹模内的冲裁件数。式中：h凹模洞口的直臂高度

28、： t板料厚度。根据材料，查得，；根据料厚t=0.06mm,查得,取。所以此零件的卸料理、推件力分别为： 卸料力 推件力 5.4 压力机公称压力的确定及压力机的初选5.4.1 压力机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。因为前面卸料出件方式采用的是弹性卸料板下出料方式，所以， = =63050.7995+948.48+2522.032+28372.86 =94894.1715N 所以压力机的公称压力为：5.4.2 压力机的初选根据压力机的公称压力，查得王嘉所编的冷冲模设计与制造实例P182可以选用的力机型号为J2325。此压力机为开式双柱可倾压力机，其技术规格如下：

29、表5-5 压力机的技术规格公称压力/KN250KN工作台尺寸（前后左右）/mm370mm560mm滑块行程/mm65mm垫板尺寸(厚度孔径）/mm50mm200mm滑块行程次数/（次/min)55模柄孔尺寸（直径深度）/mm40mm60mm最大闭合高度/mm270mm床身最大倾斜角度连杆调节长度55mm滑块中心线至床身距离/mm200mm立柱距离/mm270mm5.5 压力中心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与压力机滑块的中心线重合，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

30、影响制件质量和降低模具寿命，甚至损坏模具，但在实际生产中，由于冲裁件形状和排样的不同，从模具结构设计与制造考虑，不宜使压力中心与模柄中心线重合，这时应注意使压力中心的偏离不至超出所选压力机允许的范围。如图5-6所示建立坐标系并分段编号，将零件左半部分图形分解为直线段与圆弧段两部分。该冲裁件沿x方向上的力是对称的，所以只需要计算压力中心纵坐标。具体计算数据见表5-7。图5-6 压力中心求解示意图表5-7 压力中心计算数据基本要素长度L/mm(直线段)各基本要素压力中心纵坐标值/mm基本要素长度L/mm(圆弧段)各基本要素压力中心纵坐标值/mmL1=11.825y1=10L2=3.48y2=9.8

31、4L3=12.5y3=7.47L4=4.53y4=5.02L5=12.64y5=4.84L6=4.71y6=3.96L7=14y7= -5.16L8=4.71y8= -14029L9=12.64y9= -15.16L10=4.53y10= -14.98L11=12.5y11= -12.53L12=3.84y12= -10.16L13=11.825y13= -10由压力中心求解公式得mm在实际生产中，从模具结构方面考虑，不宜使压力中心与模柄轴中心相重合，为便于装模，压力中心左移6mm，不超出所选压力机模柄孔投影面积的范围即可。5.65.75.8 待添加的隐藏文字内容3刃口尺寸的计算原则5.6.1

32、 凸凹模刃口尺寸计算原则确定冲裁凸凹模刃口尺寸应区分落料与冲孔，并遵循如下原则：1. 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模未基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。2. 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模是时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时候，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹模在磨损到一定程度时，应能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关。用表示，其中为工件的公差值，为磨损系数，其值在0.51之间，根据工件

33、制造精度选取：工件精度IT10以上 工件精度IT11IT13 工件精度IT14 3. 选择模具刃口制造公差要求时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可选IT16IT17级选取；对于形状复杂的刃口，制造偏差可按工件相应偏差的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的，制造偏差值可取工件相应公差值的1/8并冠以（）。4. 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单项公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺

34、寸，一般标注双向偏差。5.6.2 凸凹模刃口尺寸计算方法由于冲模加工方法不同，冲裁刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可以分为两类。1. 按凸模与凹模图样分别加工法这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。（1） 落料设工件的尺寸为，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。（2） 冲孔设冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本

35、尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸；将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。上述式中：、 落料凹、凸模尺寸； 、 冲孔凸、凹模尺寸； 落料件的最大极限尺寸； 冲孔件孔的最小极限尺寸； 工件制造公差； 最小合理间隙； 磨损系数； 、 凸、凹模的制造公差，可按IT6IT7级来选取，或取、。为了保证初始间隙不超过即，和选取必须满足一下条件：可见，凸、凹模分别加工法的优点是，凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。其缺点是，为了保证初始间隙在合理范围内，需要采取较小的凸、凹模具制造公差才能满足的要求，所以模具制造成本相对较高。2. 凸模与凹模配作法采用凸、凹模分开加工法时，为了保证凸、凹模间一

36、定的间隙值，必须严格限制冲模制作公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因与的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用此方法。 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凹模或凸模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制作公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不标注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口配制，保证最小双面合理间隙值”。采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸

37、模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大、变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。（1） 凸模或凹模磨损后会增大的尺寸 第一类尺寸A落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，计算公式如下：第一类尺寸： （2） 凸模或凹模磨损后会减小的尺寸 第二类尺寸B冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，计算公式如下：第二类尺寸： （3） 凸模或凹模磨损后基本不变的尺寸 第三类尺寸C凸模或凹模在磨损后基本尺寸不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，计算公式如下：第三类尺寸： 式中：、 模具

38、基准尺寸（mm)； 、 工件极限尺寸（mm)； 工件公差尺寸（mm）。5.6.3 凸凹模刃口尺寸计算在确定该制件工作零件刃口尺寸方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法，结合模具的特点，冲孔零件的形状比较简单，因此其工作刃口尺寸计算可按分开加工的方法来计算；而其它冲裁、切边的工作零件相对来说比较复杂，形状不完全对称，所以其刃口尺寸应按配合加工的方法计算。计算前冲裁间隙的确定相当重要，考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具实应采用最小合理间隙。确定合理间隙值有理论法和经验确定法两种，对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高

39、模具寿命为主，选用较大的双面间隙值。因此在本设计中，采用经验确定法来选择合理间隙。按工位各工作零件刃口尺寸计算如下：根据材料及材料厚度查刘建超所编的冲压模具设计与制造基础P55，表2.3.3得冲裁双面间隙=0.048mm,=0.072mm。第6章 模具主要零部件结构的确定6.1 各主要零件的结构设计由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工以及装配工艺等亦不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多，其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；结构有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等。凸模的固定方法有台阶固定、铆接、螺钉和销钉固定等。而在此零件的加工过程中，冲裁凸模的形状不规则，需利用

40、线切割加工，故采用直通式结构。固定端用螺钉固定方法将其固定在凸模固定板上。切边凸模为双向受力，考虑到会产生一部分侧向力，故将凸模设计成有引导和防推作用的台阶式，已保证切边的同时先导向。由于制件有两处弯曲，为便于凹模制造、调整和保证凹模强度，对制件采取先向上弯曲后向下弯曲的成型方法，弯曲凹模采用镶拼结构。为保证制件的尺寸精度，每一弯曲处除了有弯曲凸模外，在对应的凹模内设有浮动弯曲推块，以保证模具闭合时，能先对条料施加压力，然后再弯曲，防止条料因滑动产生变形和尺寸的不准确。同时，弯曲完毕后，弯曲推块又起顶料作用。推力大小靠调节弹簧的弹力获得。圆形凸模其工作部分的尺寸由计算而得；与凸模固定板配合部分

41、按过渡配合（H7/m6）制造；利用台阶固定。凹模的刃口形式有直筒形和锥形，主要根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。在这里选用直筒形，因为它刃口强度较高，且刃口直壁下面的扩大部分可使凹模加工简单，用于冲裁形状复杂、或精度要求较高的中、小型件，也可用于装有顶出装置的模具。6.2 计算各主要零件的尺寸6.2.1 凹模厚度根据冲件尺寸及材料厚度，查得表2.9.5可知因考虑板料厚度影响，凹模厚度系数k=0.35,而根据制件可知凹模刃口的最大尺寸b=20mm ,所以凹模厚度为：但该件上还需要冲裁、切边、压弯，且均在同一凹模上进行，所以凹模厚度应适当增加，再参考冲压模具设计与制造标准，

42、故取凹模厚度H=35mm。凹模壁厚根据工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸，再结合冲压模具设计与制造标准，取长度宽度高度为500mm250 mm35mm。冲裁凹模刃口直壁高度h，在前面的计算推荐力时已经提到，这里要说明的是h不能取得太大。原因如下：料厚小，刃口直壁高度h相应取小，如果h太大，随着冲裁次数的增加，直壁刃口将会变为倒锥形，制件或废料有可能在高速冲压下出现上浮（弹出凹模）或卡在模腔内，损坏凸模或凹模，但直壁刃口的凹模，冲裁次数要比无直壁刃口的凹模多20%左右。6.2.2 卸料板在实际模具制作与生产中，卸料板又称之为脱料板。卸料板的作用是将冲裁后套在凸模上的条料卸下，弹压卸料板用卸料螺钉连接

43、于上模座或凸模固定板上，上模座和卸料板之间安装有弹簧。根据厚度即卸料板宽度，可查得弹性卸料板厚度为1625mm，再结合冲压模具设计与制造标准，取H1=25mm。6.2.3 卸料螺钉的选用卸料板上设置了4个卸料螺钉，公称直径10mm，螺纹部分为M88mm。结合冲压模具设计与制造标准，选用卸料螺钉（GB2867.6-81），。卸料钉尾部应有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。6.2.4 卸料弹簧的设计弹簧属于标准件，在模具中应用最多的是圆柱螺旋压缩弹簧和蝶形弹簧，在这套模具设计中选用了圆柱螺旋压缩弹簧。1) 弹簧选择原则：a.

44、 所选弹簧必须满足预压力的要求：式中：F0 弹簧预压状态的压力（N)；Fx 卸料力（N)；n 弹簧数量。b. 所选弹簧必须满足最大许可压缩量的要求：式中： 弹簧最大许可压缩量（mm)； 弹簧实际总压缩量（mm)； 弹簧预压缩量（mm)； 卸料板的工作行程（mm)，一般取=t+1，t为板料厚度； 凸模刃磨量和调整量，一般取510mm。c. 所选弹簧必须满足模具结构空间的要求，即弹簧的尺寸及数量，应能在模具上安装得下。2) 弹簧选择步骤a. 根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧数量n，计算出每个弹簧应有的预压力F0并满足公式：b. 根据预压力F0和模具结构预选弹簧规格，选择时应使弹簧的最大

45、工作负荷F2大于F0。c. 计算预选的弹簧在预压力F0作用下的预压缩量。也可以直接在弹簧压缩特性曲线上根据F0查出d. 校核弹簧最大允许压缩量是否大于实际工作总压缩量，及。如果不满足上述关系，则必须重新选择弹簧规格。直到满足为止。图6-1 弹簧示意图这里选用弹簧的规格如表6-2所示：表6-2 弹簧规格DL数量DL数量TH258023TF112804TF16556TF10804TF145510TF8554TM148026.2.5 垫板的采用与厚度查冷冲压模具设计与指导，垫板位于上模座与凸模固定板之间，凹模与下模座之间等，作用是直接承受和分散凸模或凹模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，保护模座

46、以免被凸模端面压陷。冲裁凸模是否加垫板，应根据模座承压的大小进行判断，凸模承压端面对模座的单位压力（MPa)为式中：F冲裁力； A凸模支撑端面面积；由上所述，该模具是否采用垫板，应以承压面较小的凸模进行计算。因此冲小孔的凸模承压面的尺寸，其承压力为查表2-39，得钢板模板为110150MPa。可见，因此该模具应采用垫板。垫板厚度根据模板长度500mm，查 冷冲压模具设计与指导，得 1635mm。再结合冲压模具设计与制造标准，取垫板厚度为20mm。6.2.6 凸模固定板厚度查冷冲压模具设计与指导，凸模固定板的作用是将凸模准确地安装在上模座上，以保证在冲裁过程中凸模能稳定可靠的工作，其外形及长度尺

47、寸一致，其厚度根据凸模长度L= 68 mm，查表可知固定板厚度为2025mm，另外凸模固定板也能根据以下公式计算： 取整数25mm。综上所述，再结合冲压模具设计与制造标准，取H1=25mm。6.2.7 凸模长度凸模长度：采用弹压卸料板时图6-3 凸模示意图式中：h1 凸模固定板厚度； h2 卸料板厚度； t 材料厚度； h 增加长度，由凸模进入凹模的深度（0.51）mm，总修模（1015）mm及模具闭合状态下卸料板到到凸模固定板间的安全距离（1520）mm等因素确定。结合工件外形并考虑加工，将冲裁凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，与凸模固定板的配合按H6/m5。其总长L为：具体零件结构可参

48、见上述零件图所示，图示6-3是一冲孔凸模。选用凹模的刃口形式，主要根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定。这里根据凸模形状以及冲裁件的形状其刃口形式选择直筒形刃口，具体零件结构如图示6-4所示。图6-4 凹模刃口形式示意图6.2.8 导正销的设计导正销应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出端面1mm，导正销除圆弧部分的长度为26mm，导正销采用H7/r6安装在卸料板上端面上，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。对于切边型排样，在条料冲出缺口以后，不宜再设置导正销。其结构如下图6-5所示。图6-5 导正销示意图6.2.9 浮动导料杆的设计浮动导料

49、杆由导料杆和弹簧组成，导料杆下端带台阶，通过台阶后的弹簧实现浮顶功能。并且它带有导向槽，兼有对条料的导向功能。当模具闭合时，浮动导料杆被压下；当模具开启时，浮动导料杆弹起，并将条料和工序件托起，在自动送料器的作用下，使条料平稳送进。要求所有的浮动导料杆在凹模面上凸出的高度应一致而且要有足够的弹顶力以便能将工件托起。对已经开始立体成形加工的工位，不能再设置导料杆，以免导料杆对工序件的送进形成阻碍。导向槽的深度尺寸应适应条料的宽度公差，一般取高度h=(1.52.5)t，但。取导向槽深度。所选弹簧规格为1455 。其导料杆结构及尺寸如图示6-6所示。图6-6 导料杆示意图模具在实际工作中，浮动导料装

50、置的示意图如下图6-7所示。图6-7 浮动导料装置示意图6.2.10 模架及其他零部件设计该模具采用四角导柱模架，这种模架导柱与导套滑动平稳，导向准确可靠，刚性好，操作较方便，适用于大批量生产的冲压零件。以凹模周界尺寸500250为依据，查得冲压模具设计与制造标准选模架规格，其一些标准件规格如下表6-8所示：表6-8 模架规格模架（GB 2851.2-81)500250240280I上模座（GB 2855.3-81)50025050下模座（GB 2855.4-81)50025063导柱（GB 2861.1-81) dL38150导套（GB 2858.3-81)dLD3812548垫板（GB 2

51、862.1-81) LBH50025020所以该模具的闭合高度： 式中：L凸模长度，L=68mm； H凹模厚度，H=35mm； h2凸模冲裁后进入凹模的深度，h=6mm。可见该模具闭合高度小于所选压力机J2325的最大装模具高度（270mm），可以使用。6.2.11 模具总装图通过以上设计，可以得到模具的总装配图。模具上模部分主要由上底板、上模座、上垫板、凸模、凸模固定板、止挡板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以弹簧为弹性元件。模具下模部分由下底板、下垫块、下模座、下垫板、凹模固定板、浮动导料杆等组成。冲孔、冲裁、切边废料均由漏料孔漏出。条料送进时利用自动送料装置粗定距，在卸料板上安装有

52、导正销，对条料进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，有浮动导料杆把条料抬起，使条料在浮动导料杆的导向槽内向前移动，冲压时导正销再次导正。此模具的工作过程是：当上模下行至凸模固定板与止挡板刚好接触时，模具处于闭合状态，卸料板与凹模上的条料受到较大压紧力，模具内的冲裁、弯曲凸模刚好达到设计深度，条料上各工位完成冲压动作。当制件在工位成形后，废料从模具的废料孔中落下，制件由浮动的顶料杆顶离凹模平面。到此，完成一个冲裁成形过程。当上模上升时，条料在浮动导料杆弹簧的弹力作用下，浮离凹模平面，在送料器的作用下，向前送进一个步距。准备下一个工作循环。同时随着料的送进，前一步冲裁的成形

53、件也脱离模外。模具闭合状态如图示6-9所示：图6-9 模具闭合状态示意图6.3 模具零件选材级进模的特点是产品零件精度高、批量大、模具要求高精度、长寿命。因此对模具材料有更多的要求。模具材料选择是否合理，直接影响着模具的使用寿命、精度、效率。进模从前面的设计过程可知，该模具的外形及冲压力都很小，所以冲模零件的材料选碳素工具钢和低合金工具钢即可。1) 碳素结构钢 碳素结构钢主要包括T7A、T8A、T10A、T12AD，是最容易得到和最便宜的模具钢，在我国应用最广。碳素结构钢适用于制造尺寸不大、受力较小、形状简单、性能和要求不高、受轻负荷的零件。其基本特性：具有一定的耐磨性；可锻性、切削加工性好；

54、淬透性较差；淬火变形、开裂倾向大。2) 低合金工具钢 级进模常用的低合金工具钢有CrWMn，9CrWMn,9Mn2V，9Mn2， 9CrSi，GCr15等。由于含有一定量的锰，综合性能高于碳素结构钢，寿命较碳素结构钢模具高。级进模适用于制造各类精密、复杂形状、变形要求严格的各种小模具零件。其基本特性为：淬透性、耐磨性、淬火变形均比碳素结构钢好；热加工时易形成网状碳化物，韧性较差。通过查阅资料，模具零件材料如装配图中的明细表图6-10所示。图6-10 模具零件材质示意图注：模具两次弯曲成型的剖视图如下图6-11所示。 弯曲成型1 向上成型 弯曲成形2 向下成型 图6-11 模具弯曲成型示意图总

55、结时间如白驹过隙，转眼间10个月的实习期已经结束了。在实习期间，我从一个质量检验员成长到一名模具管理员，接触和学习到许多关于模具方面的知识。在工作中，我遇到了许多的困难，但通过自己的努力和在同事的帮助下，我不仅学会了如何正确的处理困难还学会了处理模具方面的问题。在我们公司，模具是很重要的环节，通过不断的去接触、了解，我对铸造模和钢板模有了一定的了解，并且熟悉了模具开发的整个流程。我这道，作为一名实习生，要想学到知识关键还是自己主动，所以不是遇到了问题就停滞不前，也不是不懂就不问，相反的在大公司，要懂得利用资源，学会与他人打交道，善于学习和沟通。每一天都是崭新的而且是美好的开始。通过这次实习，我

56、深刻的体会到学习和工作的重要性。两者脱离不了关系，只有不断的学习才有不断的进步。伴随毕业总结的来临，毕业设计即将结束了。经过这人生的第一次也许是最后一次的毕业设计，我学到了许多的东西。在此次支架级进模的设计中，我收集了大量的资料去看去学习级进模的概念、特点、工作过程及它的设计过程，参考了一部分冲压工艺方面的书籍，使我对冲压方面的知识有了更深的了解，也对级进模有了一个入门以及激发了我学习的兴趣。通过制作毕业设计，使我得到了很大的成长，这也让我坚定以后走上了工作岗位，也一定要有坚持学习的信念。只有不断的去尝试才会有结果和收获，通过学习让自己得到更快更好的提升。参考文献1 刘健超. 冷冲模具设计与制

57、造M. 北京：高等教育出版社，2004.2 王嘉. 冷冲模设计与制造实例M. 北京：机械工业出版社，2009.73 史铁梁. 模具设计指导M. 北京：机械工业出版社，2003.4 中国机械工业教育协会. 冷冲模设计与制造M. 北京：机械工业出版社，2001.5 王孝培. 冲压手册M. 北京：机械工业出版社，2003.6 王新华、袁联富. 冲模结构图册. 北京：机械工业出版社，2003.17 温其金. 冷冲压技术M. 北京：机械工业出版社，2000.8 万战胜. 冲压模具设计M. 北京：中国铁道出版社，1983.9 梁炳文. 实用钣金冲压工艺图集：第一集. 北京：机械工业出版社，1999.10

58、任志俊、薛国祥. 实用金属材料手册. 南京：江苏科学技术出版社，2007.911 陈于萍. 互换性与测量技术基础. 北京：机械工业出版社，2004.8致 谢衷心感谢在此设计中给予我帮助的所有老师。首先要感谢严峰老师在这次毕业设计中给予我悉心的指导。无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到他们的悉心指导和帮助。在此我对他们再次表示衷心的感谢！谢谢！他们的耐心讲解和教学态度让我受益匪浅，使我学到了许多专业上的技能和做人的道理，这对我今后在工作岗位上的工作和学习有着深远的影响。同时，也非常感谢苏州金鸿顺汽车部件股份有限公司给我这次宝贵的实习机会，感谢在这过程中关心帮助过我的各位同事和同学。尤其感谢我的企业指导老师符稳山，在我进行工艺分析时，符稳山老师利用下班时间对我进行指导，在此向符稳山老师表示诚挚的感谢！也感谢我的同学王昌华帮我借了大量参考书籍，并一起针对困难进行探讨和交流。正是在大家的共同努力和指导下保证了论文的顺利进行。通过此次毕业设计，使我查阅文献的能力和对数据的选择判断能力得到了很好的提升。同时我也意识到理论必须要运用到实践中，不能独立于书本之上。同时在设计中与同学之间的相互帮助，相互交流，对设计中遇到的问题进行讨论，使彼此的设计更加完善，对设计的认识更加深刻，也加深了彼此之间的友情。在此再