冲压模具设计及范文

第一篇：冲压模具设计及范文

冲压工艺及模具设计六

第六章 冲压工艺规程

内容简介:

掌握冲压工艺过程设计步骤、一般冲压工艺方案的确定以及相应的模具结构设计。

章节内容:

6.1 冲压工艺过程设计步骤 6.2 冲压工艺方案的确定 6.3 冲压工艺过程设计实例

学习目的与要求：

1.了解冲压工艺过程设计步骤; 2.了解冲压工艺方案的确定方法。

重点内容： 冲压工艺方案的确定

难点内容：

冲压工艺方案的确定以及相应的模具结构设计。

主要参考书：

[1] 王同海.实用冲压设计技术.北京：机械工业出版社，2000 [2] 冯炳尧.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，2000

复习思考题：

6-1 简述冲压工艺过程设计的一般流程? 6-2 分析图6.1零件的工艺性?

6-3 详细分析图6.9汽车空调前端盖的冲压工艺设计过程?

例题与解答：

[1]冲压工艺设计过程应用举例

电子教材

6.1 冲压工艺过程设计步骤 冲压工艺过程是冲压件各加工工序的总和。加工工序不仅包括冲压所用到的冲压加工基本工序，而且包括基本工序之前的准备工序、基本工序之间的辅助工序和基本工序之后的后续工序。工艺过程设计的任务就是根据生产条件，对这些工序的先后次序做出合理安排(协调组合)，其基本要求是技术上可行、经济上合算，还要考虑操作方便与安全。冲压工艺过程的优劣，决定了冲压件的质量和成本，所以，冲压工艺过程设计是一项十分重要的工作。

1.分析冲压件零件图

产品零件图是制订冲压工艺方案和模具设计的重要依据，制订冲压工艺方案要从产品的零件图入手。分析零件图包括技术和经济两个方面：

⑴冲压加工的经济性分析根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。

⑵冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指该零件冲压加工的难易程度。技术方面，主要分析该零件的形状特点，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。如果发现冲压工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可修改。

2.制定冲压工艺方案

⑴在分析了冲压件的工艺性之后，通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式的分析基础上，制定几种不同的冲压工艺方案。

⑵从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。

3.确定冲压并设计各工序的工艺方案

1>依据所确定的零件成形的总体方案，确定并设计各道冲压工序的工艺方案。

2>确定冲压工序的工艺方案的内容。

⑴确定完成本工序成形的加工方法;

⑵确定本工序的主要工艺参数;

⑶根据各冲压工序的成形极限，进行必要的成形工艺计算;

⑷确定各工序的成形力，计算本工序的材料、能源、工时的消耗定额等;

⑸计算并确定每个工序件的形状和尺寸，绘出各工序图。 4.完成工艺计算

5.选择模具类型与结构形式

工艺方案确定后，选择模具类型时，需综合考虑生产批量、设备、模具制造等情况，选用简易模、单工序模、复合模或连续模。一般来说，简易模(聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模、钢带冲模等)寿命低，成本低，通常使用于试制、小批量生产。对于大批量、精度要求较高的冲压件，应应用复合模或连续模。当冲压件尺寸较大时，为便于制造模具和简化模具结构，应采用单工序模具。当冲压件尺寸小且性质复杂时，为便于操作，常用复合模或连续模。 6.选择冲压设备

主要有：曲柄压力机、螺旋压力机、多工位压力机、冲压液压机、高速压力机、精密冲裁压力机、冲模回转头压力机。曲柄压力机：最常用，有开式、闭式压力机，单动和双动压力机。螺旋压力机：大型零件的冲压。使用于校平、压印等。多工位压力机：能够在同一工作台上，按顺序完成多道工序，每个行程产生一个零件。精密冲裁压力机：能冲出具有光洁、平直断面的工件(Ra0.8~3.2)。 7.编写工艺卡

6.2 冲压工艺方案的确定

6.2.1 工序性质的确定

通常，在确定工序性质时，可以从以下三个方面考虑： 在一般情况下，可以从零件图上直观地确定出工序。 平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等工序; 当工件平直度要求高时，需在最后采用校平工序进行精整;

当工件的断面质量和尺寸精度要求高时，需在最后增加修整工序，或用精密冲裁工艺; 弯曲件冲压时，常采用剪裁、落料、弯曲工序;若弯曲件上有孔，还需增加冲孔工序;当弯曲件弯曲半径小于允许值时，常需在弯曲后增加一道整形工序;

拉深件冲压时，常采用剪裁、落料、拉深、切边工序;当拉深件径向尺寸精度较高或圆角半径较小时，需在拉深后增加一道精整或整形工序。

在某些情况下，需进行必要的分析比较后，才能准确地确定出工序性质。有时，为了改善冲压变形条件或方便定位，往往需要增加一些辅助工序。

6.2.2 工序数目确定 1.冲压件的形状、尺寸要求 2.工序合并情况

料薄、尺寸小的冲压件，宜通过工序合并，用级进工序进行冲压;形位精度高的冲压件，宜通过工序合并，用复合工序加工相关尺寸，反之宜采用单工序分散冲压。工序合并与否，还需要考虑冲压设备能力、模具制造能力、模具造价及使用的可靠性。 3.冲压件的尺寸精度及形位公差要求

弯曲件弯曲角度公差要求较高时，需增加校正弯曲;有凸缘拉深件底部与凸缘有平面度要求时，要增加整形工序。

拉深件的口部、翻边件的边缘等都难以直接做到规则而平齐，因而一般情况下，拉深件、翻边件等最后都有一道修边工序。若对周边口部没有较高要求时，修边工序可省略。 4.操作安全与方便方面的要求

工人操作是否安全、方便也是在确定工艺方案时要考虑的一个十分重要的问题。 例如，对于一些形状复杂、需要进行多道工序冲压的小型件，如果用单工序模分步冲压，需要用手钳放置或取出坯料/工序件/制件，多次进出危险区域，很不安全。还可能出现定位困难。为此，有时即使批量不大，也采用比较安全的级进模进行冲压。图6.5所示为一实例。

6.2.3工序顺序的安排

工序顺序是指冲压加工过程中各道工序进行的先后次序。冲压工序的顺序应根据工件的形状、尺寸精度要求、工序的性质以及材料变形的规律进行安排。一般遵循以下原则：

1. 对于带孔或有缺口的冲压件，选用单工序模时，通常先落料再冲孔或缺口。选用连续模时，则落料安排为最后工序。

2. 如果工件上存在位置靠近、大小不一的两个孔，则应先冲大孔后冲小孔，以免大孔冲裁时的材料变形引起小孔的形变。

3. 对于带孔的弯曲件，在一般情况下，可以先冲孔后弯曲，以简化模具结构。当孔位于弯曲变形区或接近变形区，以及孔与基准面有较要求时，则应先弯曲后冲孔。

4. 对于带孔的拉深件，一般先拉深后冲孔。当孔的位置在工件底部、且孔的尺寸精度要求不高时，可以先冲孔再拉深。 5. 多角弯曲件应从材料变形影响和弯曲时材料的偏移趋势安排弯曲的顺序，一般应先弯外角后弯内角。

6. 对于复杂的旋转体拉深件，一般先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形。对于复杂的非旋转体拉深尺寸的应先拉深小尺寸的内形，，后拉深大尺寸的外部形状。 7. 整形工序、校平工序、切边工序，应安排在基本成形以后。 6.2.4工序件/半成品形状与尺寸

正确地确定冲压工序间半成品形状与尺寸可以提高冲压件的质量和精度，确定时应注意下述几点：

1. 对某些工序的半成品尺寸，应根据该道工序的极限变形参数计算求得。如多次拉深时各道工序的半成品直径、拉深件底部的翻边前预冲孔直径等，都应根据各自的极限拉深系数或极限翻边系数计算确定。图 6.2.4 所示工件出气阀罩盖的冲压过程。该冲压件需分六道工序进行，第一道工序为落料拉深，该道工序的拉深后半成品直径 φ 22 毫米是根据极限拉深参数计算出来的结果。

2. 确定半成品尺寸时，应保证已成形的部分在以后各道工序中不再产生任何变动，而待成形部分必须留有恰当的材料余量，以保证以后各道工序中形成工件相应部分的需要。例如图 6.2.4 中第二道工序为再次拉深，拉深直径为 φ 16.5毫米，该成形部分的形状尺寸与工件相应部分相同，所以在以后各道工序中必须保持不变。假如第二道工序中拉深底部为平底，而第三道工序成形凹坑直径为φ5.8毫米，拉深系数(m=5.8/16.5=0.35)过小，周边材料不能对成形部分进行补充，导致第三道工序无法正常成形。因此，只有按面积相等的计算原则储存必需的待成形材料，把半成品工件的底部拉深成球形，才能保证第三道工序凹坑成形的顺利进行。

材料：H62 厚度：0.3mm

1-落料、拉深 2-再拉深 3-成形 4-冲孔.切边 5-内孔、外缘翻边 6-折边

图6.2.4 出气阀罩盖的冲压过程

图6.2.5 曲面零件拉深时的半成品形状

3. 半成品的过渡形状，应具有较强的抗失稳能力。如图 6.2.5 所示第一道拉深后的半成品形状，其底部不是一般的平底形状，而做成外凸的曲面。在第二道工序反拉深时，当半成品的曲面和凸模曲面逐渐贴合时，半成品底部所形成的曲面形状具有较高的抗失稳失稳能力，从而有利于第二道拉深工序。

4.半成品的过渡形状与尺寸时应考虑其对工件质量的影响。如多次拉深工序中，凸模的圆角半径或宽凸缘边工件多次拉深时的凸模与凹模圆角半径都不宜过小，否则会在成形后的零件表面残留下经圆角部位弯曲变薄的痕迹使表面质量下降。

6.3 冲压工艺过程设计实例

第二篇：冲压工艺及模具设计简答题

1冲裁变形过程：弹性变形阶段;塑形变形阶段;断裂分离阶段

2板料塑性弯曲的变形特点：应变中性层位置的内移;变形区内板料的变薄和增长;变形区板料剖面的畸变翘曲和破裂。

3相对弯曲半径r/t越小，弯曲的变形程度越大，外表面材料所受的拉应力和拉伸应变越大;当相对弯曲半径减小到某一数值，弯曲件外表面纤维的拉伸应变超过材料塑形变形的极限时就会产生裂纹或折断;在保证弯曲件毛坯外表面纤维不发生破坏的前提下，工件所能弯成的内表面最小圆角半径称为最小圆角半径。

4提高弯曲极限变形程度的方法 弯曲件分两次弯曲，第一次蔡勇较大的弯曲半径，第二次按要求的弯曲半径弯曲;先退火以增加材料的塑性再进行弯曲，以获得所需的弯曲半径，或者在工件许可的情况下采用热弯;先在弯曲件圆角内侧开槽。

5影响回弹因素 材料的力学性能;相对弯曲半径r/t;弯曲中心角;弯曲方式及校正力的大小;工件形状;模具间隙

6弯曲件的结构工艺性 弯曲件的弯曲半径;弯曲件的形状;弯曲件的直边高度;弯曲件上的空的位置;弯曲件上增添工艺孔和工艺槽;定位工艺孔

7弯曲件工序安排原则 ①形状简单精度不高的工件,可以一次弯曲成形;②形状复杂弯曲件,一般采用两次或多次弯曲成形.一般先弯外角,后弯内角.前次弯曲要给后此弯曲留出可靠的定位,并保证后次弯曲不破坏前次已弯的形状③对于批量大，尺寸较小的弯曲件，为了提高生产率，可采用多工序的冲裁弯曲切断等连续工艺;④对于单面不对称几何形状的弯曲件，若单个弯曲时容易发生偏移，可采用成对弯曲成形，弯曲后再切开。

8影响拉深系数的因素 材料力学性能的影响;材料相对厚度的影响;拉深次数的影响;压边力的影响;模具工作部分圆角半径及间隙的影响

9拉深过程力的分析 平面凸缘部分(主要变形区);凸缘圆角部分(过渡区);筒壁部分(传力区);底部圆角部分(过度区);圆筒件底部(可忽略)

10 精密级进模特点 1)在一副模具中，可以完成包括冲裁、弯曲、拉深和成形等多种多道冲压工序。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。2)由于在级进模中工序可以分散，不必集中在一个工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，可根据需要留出空工位，从而保证模具强度，延长模具寿命。3)多工位精密级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件等自动化装置，操作安全，具有较高的劳动生产效率。4)级进模结构复杂，模具制造精度要求很高，给模具制造、调试及维修带来一定难度。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。

第三篇：冲压模具的一般设计的主要内容及步骤：

1 工艺设计

(1)根据冲压件产品图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件、生产批量等因素，分析零件的冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单。

(2)确定工艺方案，主要工艺参数计算。在冲压工艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通常每种方案各有优缺点，应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，确定出适合于现有生产条件的最佳方案。此外，了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。 工艺参数指制定工艺方案所依据的数据，如各种成形系数(拉深系数、胀形系数等)、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况，第一种是工艺参数可以计算得比较准确，如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等;第二种是工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等，确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算，有些需通过试验调整;有时甚至没有经验公式可以应用，或者因计算太繁杂以致于无法进行，如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等，这种情况下一般只能凭经验进行估计。

(3)选择冲压设备

根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等，其中曲柄压力机应用最广。冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行，一般不用液压机;而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。

2.模具设计

(一)确定冲模类型及结构形式

根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、操作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构草图

(二)选择工件定位方式

1.工件在模具中的定位主要考虑定位基准，上料方式，操作安全可靠等因素。 2.选择定位基准时应尽可能与设计基准重合，如果不重合，就需要根据尺寸链计算，重新分配公差，把设计尺寸换算成工艺尺寸。不过，这样将会使零件的加工精度要求提高。当零件是采用多工序分别在不同模具上冲压时，应尽量使各工序采用同一基准。

3.为使定位可靠，应选择精度高、冲压时不发生变形和移动的表面作为定位表面。

4.冲压件上能够用做定位的表面随零件的形状不同而不同，平板零件最好用相距较远的两孔定位，或者一个孔和外形定位;弯曲件可用孔或形体定位;拉深件可用外形、底面或切边后的凸缘定位。

(三)选择卸料方式

为了冲压后卡在凸模上、凸凹模上的制件或废料卸掉，将制件从凹模中推出来(凹模在上模)或顶出来(凹模在下模)，以保证下次冲压正常进行，设计模具时，必须正确选择卸料方式和设计卸料装置。

在选用压料、卸料装置的形式时，应考虑操作方式，即板料送进和定位是手动操作还是自动化操作;出料方式是上出料，还是下出料。

压料、卸料装置根据冲压件平整度要求或料的厚薄来决定。一般情况对于冲裁较硬、较厚且精度要求不高的工件，可选择刚性卸料方式;对于冲裁料厚在1.5mm 以下，且要求冲裁件比较平整的制件，可选择弹性卸料方式;对于弯曲、拉深等成形零件的卸料方式选择及卸料装置的设计，应考虑既不损坏成形部位，又能满足卸料要求的卸料装置。卸料装置设计的正确与否，直接影响工件的质量、生产效率和操作安全程度。

(四)进行必要的模具设计计算 1.计算模具压力中心，确定模具受力中心的位置，防止模具因受偏心负荷作用影响模具精度和寿命。

2.计算或估算模具各主要零件(凹模、凸模固定板、垫板、凸模)的外形尺寸，并确定标准模架以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。 3.确定凸、凹模的间隙，计算凸凹模工作部分尺寸。 4.校核压力机

⑴压力机的选择，必须满足以下要求：

Hmax 5mm Hm Hmin 10mm式中Hmax,Hmin--分别为压力机的最大、最小装模高度，单位mm; Hm---模具闭合高度，单位mm。

当多副模具联合安装到一台压力机上时，多副模具应有同一个闭合高度。 ⑵压力机的公称压力Fg必须大于冲压计算的总压力F总。即Fg≥F总。 ⑶压力机的滑块行程必须满足冲压件的成形要求。对于拉深工艺为了便于放料和取件，其行程必须大于拉深件高度的2～2.5 倍 ⑷为了便于安装模具，压力机的工作台面尺寸应大于模具尺寸，一般每边大50～70mm 。工作台垫板应保证冲压件或废料能漏下 。

(五)绘制模具总图和非标准零件图

根据上述分析、计算及方案论证后，绘制模具总装配图及零件图。

第四篇： 云母片冲压工艺及模具设计

摘要

本文分析了云母片的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点;拟定了落料模具冲压工艺方案;详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要落料的排样图;完成了所有必要的工艺计算，包括模具刃口尺寸、各工位冲压力、总的冲压工艺力、压力中心等;概述了模具概要设计方法，系统的阐述了模具主要零部件的结构、尺寸设计及标准零部件的选用。同时阐述了模具的工作过程、各成形动作的协调性并对设备选择和核算进行了较为细致的叙述。

关键词：云母片;冲压工艺分析;零件设计;模具设计

Mica sheet stamping process and die design

ABSTRACT This paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of each process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading.

Key words：mica sheet; analysis of stamping process; parts design; mold design

目 录

1绪论 ......................................................................................................................................... 1 2工艺设计 ................................................................................................................................. 3 2.1零件介绍 ........................................................................................................................... 4 2.2零件工艺性分析 ............................................................................................................... 4 2.3工艺方案的确定 ............................................................................................................... 4 3排样设计 ................................................................................................................................. 5 3.1毛坯排样设计 ................................................................................................................... 5 3.2材料的利用率 ................................................................................................................... 7 4工艺计算 ................................................................................................................................. 8 4.1冲压工艺力的计算 ........................................................................................................... 8 4.2冲裁力计算 ....................................................................................................................... 8 5模具总体结构设计 ............................................................................................................... 11 5.1模具概要设计 ................................................................................................................. 11 5.2模具零件结构形式确定 ................................................................................................. 11 5.2.1定位机构 .................................................................................................................. 14 5.2.2卸料机构 .................................................................................................................. 15 5.2.3导向机构。 .............................................................................................................. 16 6模具零件的设计与计算 ....................................................................................................... 17 6.1工作零件 ......................................................................................................................... 17 6.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算 .................................................................................. 17 6.1.2凸模设计 .................................................................................................................. 19 6.2定位零件 ......................................................................................................................... 20 6.3出料零件 ......................................................................................................................... 20 6.3.1卸料零件 .................................................................................................................. 20 6.3.2顶件零件 .................................................................................................................. 21

云母片冲压工艺及模具设计

6.4导向零件 ......................................................................................................................... 21 6.5其他零件 ......................................................................................................................... 21 7设备选择 ............................................................................................................................... 24 7.1设备吨位确定 ................................................................................................................. 24 7.1.1设备类型的选择 ...................................................................................................... 24 7.1.2设备规格的选择 ...................................................................................................... 24 7.2设备校核 ......................................................................................................................... 26 7.2.1压力行程 .................................................................................................................. 25 7.2.2压力机工作台面尺寸 .............................................................................................. 25 结 论 ........................................................................................................................................ 26 参考文献 .................................................................................................................................. 28 致谢 .......................................................................................................................................... 28

1737544646 1 绪论

模具工业是国民经济的基础工业，是工业生产的重要工艺装备。先进国家的模具工业已摆脱从属地位，发展为独立的行业。美国工业界认为：“模具工业是美国工业的基石。”日本工业界认为：“模具工业是其它工业的先行工业，是创造富裕社会的动力。”在德国，模具被冠以“金属加工行业中的帝王”之称。近20多年来，美国﹑日本﹑德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值，世界模具市场总产量已达600~650亿美元。冲压技术的最新研究成果与加工方法，以及模具工业的前沿技术及房展方向：高速冲裁，高效﹑精密﹑长寿命模具，激光与等离子数控打孔与剪切，板料激光成形，板材多点成形和单点渐进成形，对向液压拉深，内高压成形与粘性介质压力成形，流动控制成形(FCF加工方法)，精冲复合工艺，SPF/DB成形，高速高能成形，数字化冲压成形关键技术，冲压成形有限元数值模拟和优化，快速样品生产，冲压生产自动化和柔性加工系统，冲压制品与模具的远程网络设计与制造，冲模CAD/CAE/CAM/PDM,RP技术与快速模具制造。

冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。冲裁是利用模具使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分产生分离以获得制件的工序。

冲压成形近年来有很多新的发展，在精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等方面取得很大的进展。冲压件的成型精度、生产率越来越高，冲压范围越来越广，由平板零件精密冲裁拓宽到精密弯曲、精密拉深及立体精密成形等。计算机辅助工程(CAE)在冲压领域也得到了较好的发展和应用，模具计算机辅助设计∕辅助制造技术(CAD∕CAM)、板料成形模拟仿真技术(冲压CAE)、快速成形(RPM)等。计算机辅助工程可进行应力应变的分析、排样、毛坯的优化设计及工艺过程的模拟与分析等，实现冲压过程的优化设计。

冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料(板料)的加工过程。所以冲压加工具有如下特点：

(1)生产效率高、操作简单、内容实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产;

(2)冲压零件表面光滑、尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉;

(3)在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件;

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云母片冲压工艺及模具设计

(4)可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。

本论文主要以云母片冲压模具设计为主线，云母材料为天然矿因其材料为天然矿制品，具有无污染、绝缘、耐电压性能好和化学稳定性的特点，而且云母片是一种多层结晶体的非金属材料。因云母本身具有独特的耐高温、耐高压及高度的绝缘性能，因此，在电子、仪器仪表等行业应用广泛。故可根据客户需求冲切各种规格的天然云母片。采用云母板制得零件云母片，材料壁厚较薄，零件为异形件，结构虽较为复杂，但只要用适合的冲孔落料就可以获得所要的零件。依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，分析云母片的冲压工艺性，提出设计其模具的多种方案，通过比较分析设计出较合理的模具。同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。

本论文在设计时广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国内外的优质模具钢。为了顺应形势发展的需要，在技术上也有一定的创新，使用了计算机辅助设计来绘图，如UG、AUTOCAD等，达到优化设计的目的。

毕业设计是按查阅资料、学习、消化、吸收、创新的思路进行的。本论文是关于介绍我在毕业设计中做的一副云母片落料模具的全部设计资料，文中包含了较详细的工艺分析、模具结构设计及冲压机床的选择。整个设计是在老师的辅导下以及和同学的相互探讨下完成，通过这次毕业设计的锻炼，我增加了专业知识，丰富了视野，提高了自主创新的能力。但是，我毕竟是初次接触模具如此具体的设计，再加上知识经验的局限现性，设计内容可能会有一些漏洞和错误，学生的所有不足之处，殷切希望各位尊敬的老师及所有的评委能给予指正和指导，谢谢各位老师。

1737544646 2 工艺设计

2.1 零件介绍

本次毕业设计的产品见图2.1所示，材料为厚1mm的Q235钢板料,要求批量为中批量。该零件属于典型的冲裁件，如图2.1零件尺寸图，图2.2云母片工件图所示

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图2.1 零件尺寸图

图2.2云母片工件图

云母片冲压工艺及模具设计

2.2 零件工艺性分析

零件尺寸：图中零件未注公差取ST8级，零件的尺寸较小，成形的位置较为紧凑，成形比较简单。零件材料为Q235钢，是普通的碳素结构钢，有一定的塑性，料厚为1mm属薄料，冲压性能良好，零件需要经过一次冲裁，零件的结构比较对称，冲压性能仍然很良好。

综上所述，得到结论：零件具有较好的可冲压性。

2.3 工艺方案的确定

确定工艺方案首先要确定的是冲裁的工序数，冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。冲裁工序一般易确定，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工序顺序。应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。

冲裁工序按工序的组合方式可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。

单工序模是只完成一种工序的冲裁模。如落料、冲孔、切边、剖切等。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序;级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可以完成一个冲裁件。由零件的工艺分析及图可知：该工件落料一个基本工序：落料，故采用采用单工序模生产。

1737544646 3排样设计

3.1毛坯排样设计

在进行模具设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是模具设计时的重要依据。模具条料排样图设计的好坏，对模具设计的影响是很大的，排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。条料排样图一旦确定，也就确定了被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。在本模具中，排样设计总的原则是先进行冲切废料，然后拉伸，最后切断，并要考虑模具的强度、刚度，结构的合理性。

冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料费用一般占冲裁件的成本的60%以上。因此，材料的经济利用是一个重要问题,特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁质量、生产效率、模具结构与寿命、生产操作方便与安全等。

排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。毛坯在板料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性。典型毛坯排样：单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。

根据此次毕业设计的零件结构特征及材料的利用率，决定采用对排，采用这种毛 坯排样的模具结构的相对简单，模具制造较为方便。

1﹑条料搭边值的确定

搭边是指排样中相邻两冲裁件之间的余料或冲裁件与条料边缘间的余料。其作用是补偿定位误差和保持条料有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证送料的顺利进行，从而保证制件的质量。

由参考文献[3]得

材料厚度为1mm时，条料长度大于20mm，搭边可以取a=2mm，a1=2mm。

2、条料的宽度

条料是由板料(或带料)剪裁下料而得，为了保证送料顺利，规定条料宽度B的上级极限偏差为零，下偏差为负值(-Δ)。条料在模具上送进时常用导尺导向，使用导尺又分为有侧压导向和无侧压导向两种情况。两种导向情况下的条料宽度计算不同，但目6

云母片冲压工艺及模具设计

的是一致的，要求既能保证条料的顺利送进，又能保证冲裁件与条料侧边之间有不低于规定的搭边值。条料采用无侧压，可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为c1=0.5mm，Δ=0.6mm由参考文献[3]中公式得

00 条料宽度B[D2(a)c]1 (3.1)

3、步距

冲裁模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。

此次毕业设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸由参考文献[3]得：

h= L + a

(3.2) 式中h---冲裁步距

L---沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值 a----沿送进方向的搭边值 排样方式图3.1所示

图3.1 坯料排样图

00 条料宽度B[D2(a)c1]

=[45+2×﹙2+0.6)﹢0.5﹚0-0.6 =50.70-0..6mm

该零件的步距确定为： h= L + a=35+3=38mm

借助UG软件分析可得单个零件的面积为A=1032mm，一个步距的材料利用率η为

2 η=﹙A∕h×B﹚×100%=﹙1032/38×50.7﹚×100%=53.6% 排样方式图3.2所示

1737544646

图3.2 坯料排样图

00条料宽度B[D2(a)c1]

=[45+2×﹙2+0.6)﹢0.5﹚0-0.6 =50.70-0..6mm 步距h

h=62.5mm 一个步距的材料利用率η为

η=﹙A∕h×B﹚×100%=﹙1032×2/50.7×62.5﹚×100%=65.1%

由上计算知道方案的材料利用率分别为56.9%和67%。其中第一种排样方式材料的利用率少于60%，这样原材料没有得到合理的利用。而第二种排样方式虽然需要二次送料，但材料利用率高，为此我们选择方案二的排样方式。

3.2材料的利用率

1、排样方式的确定

根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：对排，有废料排样。

2、送料进距的确定

为了节约材料，应合理的选择搭边值。搭边值过小，会使作用在凸模侧表面上的发向应力沿切口分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区的宽度，一般可以取材料的厚度。若搭边值小于材料的厚度，冲裁时搭边可能被拉断，有时还会被拉入到凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口。

搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可以小一些，软材料和脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值取大一些。

8

云母片冲压工艺及模具设计

4工艺计算

4.1冲压工艺力的计算

工艺计算是模具设计的基础，只有正确的计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压力、毛坏尺寸等，才能设计出正确的模具。而且是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。

工艺计算是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。

4.2冲裁力计算

冲裁力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。

冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料的厚度、工件的周长、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。计算冲裁力的大小是为了合理的利用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标准冲压压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能够传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。

该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力F0由冲裁力F、卸料力F卸和推件力F推组成。若采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力F落料和冲裁力F冲孔两部分组成。

冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算：

FKLtb

(4.1)

式中 F——冲裁力(N);

L——零件剪切周长(m m); t——材料厚度(mm); b——材料抗拉强度(MPa)。

K——系数,一般取K=1.3。 已知零件材料是Q235,取

b=400Mpa，材料厚度t=1mm,L值由全部冲裁线即冲裁

9 零件周长尺寸组成,由于零件是异形件，形状比较复杂，用手工计算零件的周长比较困

1737544646 难，借助CAD中“面域、查询面域∕质量特性”等命令测出该零件的周长为L=187.98mm,取L=188mm。

1)落料、冲裁力。材料Q235铜的抗拉强度可按b400MPa

F落料Ltb1881.5400112.8KN

2)推件力， K推=0.055

F推=nK推F=1×0.055×112.8=6.2kN 3)力。查表得卸料力系数

F卸K卸F落料0.05112.85.64KN

4)总冲压力F0的确定

所以总冲压力F0=F落+F推+F卸=112.8+6.2+5.64=134.64kN 冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线以及和压力机滑块的中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向机构滑动件之间的磨损，提高运动精度以及模具和压力机的寿命。

求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体的方法如下：

(1)按比例画出每个凸模刃口轮廓的位置; (2))建立坐标轴线，分别凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置x1，x2，x3，...，xn和y1，y2，y3，...，yn。

(3)分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力F1，F2，F3，„，Fn或每一个凸模刃口轮廓的周长L1，L2，L3，„Ln。

(4)对平行系，冲裁力的合力等于各力的代数和，即F=F1﹢F2﹢F3﹢„Fn。 (5)根据力学原理，即可求出压力中心的坐标(x0,y0)。 按下列公式求出冲模压力中心的坐标值(x0,y0)

x0L1x1L2x2Lnxn

(4.2)

L1L2...LnL1y1L2y2Lnyn

(4.3) L1L2...Lny0由于该零件形状对称，所以压力中心在该零件的中点上坐标值(X0,Y0)，如图3.1所示

10

云母片冲压工艺及模具设计

图4.1 零件轮廓线划分图

xn0L1x1L2x2LxnL1L2...Ln

=2788.17/173.83=16 y10Ly1L2y2LnynL1L2...Ln

=4134.46/173.83=24 由以上计算可知冲裁件(云母片)的压力中心的坐标为(16,24)。如下图3.2所示

图4.2 零件压力中心图

1737544646 5模具总体结构设计

5.1模具概要设计

冲压制件的质量，不仅依赖于模具的正确设计，而且在很大程度上取决于模具的制造精度，而模具生产又多为单件小批量生产，这给模具生产带来许多困难，为了获得高质量的冲压制件，冲模制造时，在工艺上要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度、工作特性和使用寿命等方面的不同要求。模具是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体，结构是模具的“形”。模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此落料模具的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。

在此次模具的结构设计大体可以分为两步：第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成落料模具的主要结构单元及形式，对模具制造和使用提出要求;第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。

在结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，它以工序排样图为基础，根据产品零件要求，确定落料模具的基本结构框架。结构概要设计包括：

(1)模具主要零件凸凹模的设计，计算过程;

(2)模具基本结构：定位方式以及导向方式确定;卸料方式以及出件方式确定; (3)模具基本尺寸：模具工作空间尺寸、各个板件的厚度、模具闭合高度; (4)模架基本结构：模架的类型，导柱与导套选配以及模柄类型的选择; (5)压力机的选择：压力机的类型，压力机规格; (6)设备校核：压力机的校核。

5.2模具零件结构形式确定

该零件是用落料模具完成的。模架是模具的主体结构，采用自行设计的模架机构导向，采用后侧导柱模架，导向装置在后侧，横向或纵向送料都比较方便，并采用弹性卸料装置，落料模具总装图如图5.1所示

12

云母片冲压工艺及模具设计

注：1—模柄;2—止动销;3—凸模;4—内六角螺钉;5—上模座;6—凸模固定板;7—橡胶;8—卸料板;9—凹模;10—下模座;11—导柱;12—导套;13—内六角螺钉;14—卸料螺钉;15—圆柱销;16—

圆柱销;17—挡料销;18—垫板

5.1 模具整装图

凹模外形尺寸应保证有足够的强度和刚度。由于凹模的结构型式不一，受力状态又比较复杂，首先考虑是在冲裁工位所要受到的冲裁力，所以要适当增加凹模厚，一般根据冲裁件尺寸和板料厚度，由文献[2]凹模的厚度H可按以下经验公式计算

H = Kb

(≥15mm)

(5.2) 式中

K—考虑坯料厚度影响的系数;

b — 冲裁件最大外形尺寸(mm); 查文献 [1] 表8-1，得K=0.35; H= 0.35×45 mm=14 .6mm=15.75mm 考虑到压窝凸模的高度，则H调整为25mm,此凹模用于大批量生产，其厚度要考虑修磨量(5~6mm)，所以凹模厚度H为25 mm。

确定凹模周界尺寸L×B

由文献[2]可得凹模最小壁厚为1.6mm。

1737544646 由文献[2]可得凹模壁厚(刃口到外边缘的距离)可按下列公式确定

C﹦(1.5～2.0)H (≥30mm)

(5.3) C﹦1.5×40 mm﹦60 mm 所以 L=160mm ;

B=160 mm 如下图5.3所示

图5.3 凹模图

该模具使用定位销定位夹紧，冲压条料时，销定位挡料销进行导向挡料，由导柱导套导向向下运动，凸模和凹模完成零件的落料工序，弹性元件由于受压反弹，致使得卸料板进行推出材料，制件从下孔掉出，完成整个落料过程。模具主要有模柄、上模座、垫板、凸模固定板、凸模、凹模、卸料板、凸模固定板、螺钉、销钉、下模座、导柱、导套等。落料模具凹模周界长160mm,宽160mm,模具总长250mm，总宽215mm。模具的闭合高度是h﹦40+10+20+21+1+16+25+45﹦178mm。凸模固定板用于安装所有凸模、凹模板用于落料。采用螺钉紧固、销钉定位的方式固定。卸料板是一整块，采用四个螺钉固定。

5.2.1定位机构

为限制被冲材料的进给步距和正确地将工件安放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。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位板、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应避免油污、碎屑的干扰并且不与运动14

云母片冲压工艺及模具设计

机构干涉。定位精度要求较高时，要考虑粗精度和精精度两套装置，分步进行;坯料需要两个以上工序的定位时，它们的定位应该一致，如图5.2圆柱销图所示

图5.2 圆柱销图

5.2.2卸料机构

卸料机构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。可分为固定卸料装置、弹压卸料装置和废料切刀。固定卸料板仅起卸料作用时，凸模与卸料板的双边间隙取决于板料厚度，一般在0.2~0.5mm之间，板料薄时取小值，板料厚时去大值。当固定卸料板兼起导板作用时，一般按H7/h6配合制造，但应保证导板与凸模hi之间间隙小于凸、凹模之间的冲裁间隙，以保证凸、凹模的正确配合。固定卸料板的卸料力不大，卸料可靠。因此，当冲裁板料较厚(大于0.5mm)、卸料力较大、平直度要求不很高的冲裁件时，一般采用固定卸料装置。

弹压卸料装置既起卸料作用又起压料作用，所得冲裁质量较好，平直度较高。因此质量要求较高的冲裁件或薄板宜用弹压卸料装置。

废料切刀是在冲压过程中将废料切断成数块，避免卡箍在凸模上，切刀夹角α一般为78~80度。主要用于小型模具和切断薄废料以及大型模具和切断厚废料。

在本次模具设计中采用弹压卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高,卸料板的尺寸取160×160×20mm如图5.3卸料板图所示

1737544646

图5.3 卸料板图

5.2.3导向机构

对生产批量大，要求模具寿命和制件精度较高的冲模。一般应采用导向机构来保证上、下模的精确导向。上、下模导向，在凸、凹模开始闭合前或压料板接触制件前就应该充分的合上。导向机构有导柱、导套机构，侧导板与导板机构和导块机构。在此副模具中由于零件的尺寸较小，对制件的精度要求较高。所以采用后置导柱、导套和压入式模柄配合，这样的后置导柱导向精度比较平稳，精度较高，图5.4所示

图5.4 滑动导柱、导套

16

云母片冲压工艺及模具设计

6模具零件的设计与计算

6.1工作零件

6.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算

1、冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则

计算冲裁凸、凹模刃口的依据为：①冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，尺寸与凸模刃口尺寸相同。②零件的尺寸精度。③合理的间隙值。④磨损规律，如圆形凹模尺寸磨损后变大，凸模尺寸磨损后变小，间隙磨损后变大。⑤冲模的加工制造方法。因而在计算入口尺寸时应按下述原则进行。

1)保证冲出合格的零件

根据冲裁变形规律，冲孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。所以冲孔时，应以凸模为基准。落料时，以凹模为基准。基准件的尺寸应在零件的公差范围内。冲孔间隙取在凹模上，落料时间隙取在凸模上。

2) 保证模具有一定的使用寿命

新模具的间隙应是最小的间隙，磨损后到最大合理间隙。考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其人口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样，在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。

3) 考虑冲模制造修理方便，降低成本

为使新模具的间隙值不小于最小合理间隙，一般凹模公差标注成+d，凸模公差标注成p。间隙能保证的条件下不要把制造公差定的太紧。一般模具制造精度比工件精度高2至4级。若零件没有标注公差，对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度处理。本毕业设计对未标注公差的零件尺寸采用IT14精度处理。

2、冲裁刃口尺寸计算方法

制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸计算公式和公差标注也不同。凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类，分别加工与配合加工，对于形状复杂或薄料的冲裁件的冲裁，为了保证凸、凹模之间的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中一件(凸模或凹模)

1737544646 作为基准件，然后以此基准件来加工另一件，使他们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是

⑴ 模具间隙是在配制中保证的，因此不需要校核|p||d|ZmaxZmin，所以加工基准时可以适当放宽公差，使其加工容易。

⑵ 尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基准尺寸并注明装配时所留间隙值。

由于形状复杂工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，有变大的、有变小的、也有不变的，必须对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待，查得模具冲裁间隙值Zmin0.05mm，Zmax0.08mm，查得凸、凹模制造公差：p0.007，d0.010，查得，因数x=0.75, 取0.2 校核：Zmax-Zmin=0.08-0.05=0.03mm，pd0.0070.0100.017mm 满足校核条件： pdZmaxZmin

由于该工件时落料件，落料件尺寸的测量基准是大端尺寸，故落料件尺寸取决于凹模，而凸模刃口尺寸应按凹模人口尺寸来确定，即凸模应根据凹模按凹模配做。

冲压制件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具的刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸极其公差，是设计冲模的主要任务之一。对于落料凸模的计算，采用配合加工的形式制作。零件图未注尺寸公差，按ST8级选取，并按照“入体原则”标注，可得零件的公差要求如下图6.1所示

图6.1 零件图

形状不规则冲裁件的凹、凸模尺寸，在使用过程中磨损后会发生变大、变小、不变18

云母片冲压工艺及模具设计

三种情况即分别对应A、B、C三类。

(1)凹模磨损后，尺寸变大的有A1 ,A2，A3，A4，A5，A6，A7。由文献[3]表2-6可知摩损系数X1=0.5，X2=0.5，X3=0.5，X4=0.75,X5=0.75,X6=0.75,X7=0.5,

d(2)由公式A d=(A-x)0 ﹙Δ 为工件公差﹚

(6.1)

A1d =﹙45.5-0.56×0.5﹚ mm=mm A2d=﹙16-0.5×0.40﹚mm=mm A3d=﹙35-0.5×0.40﹚mm=mm A4d=﹙17.1-0.75×0.20﹚mm=mm A5d=﹙9.1-0.75×0.20﹚mm=mm A6d=﹙24.1-0.75×0.20﹚mm=mm A7d=﹙4.5-0.5×0.30﹚

mm=

mm ﹙2﹚凹模磨损后尺寸变小的有B1=R2.5，磨损系数x=0.5，由公式

Bd=﹙B﹢xΔ﹚0-δd

Bd1=﹙2.5﹢0.5×0.25﹚0-0.25×0.25=2.630-0.06mm ﹙3﹚凹模磨损后，尺寸不变的有C1,C2,C3,由公式Cd=Cd/2得： Cd1=15.5±0.25×0.2÷2=15.5±0.03mm Cd2=10±0.25×0.2÷2=10±0.03mm Cd3=14±0.25×0.2÷2=14±0.03mm 由上述计算可得，凹模形状及尺寸公差如下图6.2所示

图6.2 零件图

6.2) 19

(1737544646 按计算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口实际尺寸并保证最小合理间隙Zmin配做凹模。

6.1.2凸模设计

凸模的长度应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量以及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。本模具设计采用弹性卸料板，凸模的长度计算可按下式：

L=h1h2th

(6.3)

所以凸模长L=20+21+16+1+1=59mm 式中h1——凸模固定板的厚度mm;

h2——卸料板的厚度mm;

t——材料的厚度mm;

h——附加长度mm。包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度(0.5~1mm)，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等。一般取h=15~20mm。，

本次级进模具设计的凸模长度设计是以第六工位拉伸凸模高度h为基准，其余的凸模长度以此为基准进行必要的加长或缩短，凸模的尺寸按凹模配做。

6.2定位零件

模具上定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够置于正确的位置根据毛坯形状、尺寸及模具的结构形式，可以选用不同的定位方式。常见的定位零件有挡料销、导正销、侧刃、导料板、导料销和侧压装置等。挡料销用于限定条料送进距离、抵住条料的搭边或工作轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销. 固定挡料销分圆形与钩形两种,一般装在凹模上。圆形挡料销结构简单，制造容易，本模具采用圆形挡料销。

6.3出料零件

6.3.1卸料零件

卸料装置有固定卸料装置和弹压卸料装置两种，弹性卸料装置由卸料板、弹性元件(弹簧和橡胶)和卸料螺钉组成。弹性卸料既起卸料作用又起压料作用，所以冲裁零件质量较好，平直度较高，因此，质量要求较高的冲裁或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。

本模具采用了弹性卸料装置，零件的厚度为1mm，考虑卸料力的问题在前面算过20

云母片冲压工艺及模具设计

了，厚度为30mm的橡胶，具体计算如下 (1) 确定橡胶的自由高度HIh工作h修磨

h工作t1mm，t为材料厚度

h修磨取5~10mm HI0.3156.3mm

所以H0(3.5~4)6.325.2mm (2)确定橡胶的横截面积A AF卸/P

查表6-9得P=1.05，所以A3032mm

2(3)橡胶的安装高度

H预(10%~15%)H05mm H装=H0-H预=25.2﹣5=20.0mm 在本副模具中，采用弹性卸料装置卸料，弹顶器推动推杆，推杆推动零件，然后进行卸料。如图6.3所示

图6.3 橡胶图

6.3.2顶件零件

在设计模具时，一般均采用卸料橡胶作为弹性元件，是模具中广泛使用的弹性元件，主要为弹性卸料、压料及出件装置等提供所要求的作用力和行程，采用橡胶作为弹性元件的优点是：橡胶允许承受的负荷比弹簧较大，而且安装方便、调整方便。

卸料螺钉属于标准件，在此次毕业设计冲压模具中选用。主要的选用数量如下：卸料螺钉个数n=4。

6.4 导向零件

导套、导柱都是圆柱形的，加工方便，容易装配，是模具行业应用最广泛的导向装

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1737544646 置，本模具采用滑动式导柱、导套，并导柱导套配合选用H7/h6配合：

导柱为：导柱D28×150 材料为20钢 导套为：导套D38×100材料为20钢 数量为2对，热处理：渗碳加表面淬火

6.5 其他零件

1、模架选用的是：后侧导柱模架形式，导向装置在后侧，横向或纵向送料都比较方便，而且导向平稳，一般用于较小的冲模。

2、凸模固定板是将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同但还要考虑紧固螺钉(及销钉)的位置。固定板的凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/m

6、H7/n6，压装后将凸模端面与固定板一起磨平。凸模固定板形式有圆形和矩形两种，本模具采用矩形形式，其规格是：160mm×160mm×20mm 材料选用45钢,如图6.4所示

图6.4 凸模固定板图

3、垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止过大的冲裁力模座被局部压陷，影响模具正常工作。其厚度一般取4~12mm，规格是：160mm×160mm×10mm 材料选用T8A，热处理之后硬度达到58～62HRC,如图6.5所示

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云母片冲压工艺及模具设计

图6.5垫板图

4、中小型模具一般通过模柄将模具固定在压力机滑块上。对于大型模具则用螺钉、压板直接将上模座固定在滑块上。常用的模柄有旋入式模柄、压入式模柄、凸缘模柄、槽型模柄、通用模柄、浮动模柄和推入式模柄等，本模具采用的是压入式模柄，如图6.6所示

图6.6 模柄结构

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1737544646 压入式模柄的优点是，它与上模座孔连接，采用过渡配合H7/m6，并加销钉防转。这种模柄可较好地保证轴线与上模座的垂直度，使得压力中心线重合，提高了模具生产精度，提高了模具的运动精度和使用寿命。模柄支撑面应垂直于模柄轴线(垂直度不应超过0.02:100)。压入式模柄配合面的表面粗糙度Ra应达到1.6~o.8μm，模柄压入模座后，应将底面磨平。

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云母片冲压工艺及模具设计

7设备选择

7.1设备吨位确定

冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要的内容。压力机的主要技术参数是反应一台压力机的工艺能力、能加工零件的尺寸范围以及有关生产率的指标。这些参数也是模具设计中选择冲压设备、确定模具结构的重要依据。必须根据冲压工序的性质、冲压力、变形功、模具结构型式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合单位现有设备条件进行。

7.1.1设备类型的选择

设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。

由参考文献[5]，初步选择开式通用机械式压力机。

7.1.2设备规格的选择

设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力来进行。从模具设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个。

1)行程 压力机行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。例如：对于拉深工序所用的压力机行程，至少应保证：压力机的行程S>2h(h为零件的高度)。

2)装配模具的相关尺寸 压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸，还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台受力不利;工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利的安装模具顶出料装置;大吨位压力机滑块上应加工出燕尾槽，用于固定模具，而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸，为两件哈夫式夹紧模柄用。

3)闭合高度 压力机的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块底面至工作台上表面之间的距离。压力机的闭合高度是可通过连杆丝杠在一定范围内调节的。当连杆调至最短，滑块处于下止点时，滑块底面到工作台上表面之间的距离称为压力机的最大闭合高度，，相反，连杆调至最长时，两者之间的距离称为最小闭合高度。由于缩短连杆对其刚度有利，同时在修模后模具的闭合高度可能要减小，因此一般模具的闭合高度要接近于压力机的最大装模高度，在实用上为：

Hmax-H1-5mm≥H≥Hmin-H1+10mm

(7.1)

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1737544646 Hmax、Hmin、H

1、H分别为压力机的最大闭合高度、压力机的最小闭合高度、垫板厚度和模具闭合高度

如果模具的闭合高度H大于压力机的最大闭合高度，冲模将不能在该压力机上工作。反之，H小于压力机的最小闭合高度时，可加垫板。

设备吨位 设备吨位的选择，首先要以冲压工艺的所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且，还要有一定的力量储备。

查参考文献[3]表1.5(开式压力机技术参数)，初选择160kN的开式压力机J23-16，其技术参数如下:

公称压力：160kN

滑块行程：55mm

滑块行程次数：120次/min 最大闭合高度：220mm 封闭高度调节量：60mm 工模柄尺寸：φ40×50mm 作台尺寸：前后300mm、左右450mm 7.2设备校核

7.2.1压力行程

该模具的闭合高度有178mm，选择的压力机的滑块行程为55mm,压力机的行程满足要求。

7.2.2压力机工作台面尺寸

由于模具外形尺寸为：前后250mm，左右215mm，而压力机工作台面尺寸为：前后300mm、左右450mm，所以满足条件。主要参数均符合条件因此最终160kN的压力机。压力机的选择也是至关重要的，压力机提供的压力过大，会把冲压件冲坏，甚至损坏整一副模具和压力机在选择之后必须要校核才能使用。

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云母片冲压工艺及模具设计

结 论

在落料模设计中，采用二维的画法，从对工件的分析,再对其加工工艺的选择与对比,然后选择最佳的成形工艺方案;然后进行条料宽度，再到对模具加工方法的构思和模具形状的设计以及冲压工艺的计算。通过对本套落料模的设计、计算，使我对落料模的设计流程有了更深一层的了解，包括落料件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。

在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大的增加。在这次设计中，我感觉要完成好一次设计不仅要有扎实的专业知识，使用CAD、UG等绘图软件绘图，这就要有过硬的计算机基础，并且善于查阅资料,与别人多交流，才能完成本次设计。

通过这次自己设计冲压模具，让我对冲压模有了更加深刻的了解，使我能够综合运用各种冲压模具设计资料上的知识，懂得了在遇到难题时该如何去查找资料来解决问题，进一步巩固、加深和拓宽所学知识。同时也发现自己的不足，专业知识不够扎实，所以在今后的学习中不仅要学好应该所学的，还要尽可能多的去拓展我们在其它方面的领域，只有更好地充实自己,拓宽自己的视线,才能更好地把握和发挥自己所学过的知识,就更好地应用于实践当中。

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1737544646

参考文献

[1] 郝滨海.冲压模具简明设计手册[G]. 北京：化学工业出版社,2005.1 [2] 杨玉杰.钣金入门捷径[M]. 北京机械工业出版社,2005.4 [3] 熊志卿.冲压工艺与模具设计. 高等教育出版社,2011.6

[4] 高锦张.塑性成形工艺与模具设计[M]. 北京：机械工业出版社,2006.5 [5] 史铁梁.模具设计指导[M]. 北京：机械工业出版社,2003.8 [6] 钟翔山.冲压模具精选88例设计分析.化学工业出版社，2010.1 [7] 李志刚.模具大典[G]. 江西科学技术出版社,2003.1 [8] 高雪强.机械制图. 机械工业出版社,2008.8

[9] 梁炳文.实用板金冲压图集[M].第2集.北京：机械工业出版社,1999.8 [10]杨玉英.实用冲压工艺及模具设计手册[M]. 北京：机械工业出版社,2004.7 [11]王新华.冲模设计与制造实用计算手册[M]. 北京：机械工业出版社,2003.7 [12]李名望.冲压模具设计与制造技术指南.化学工业出版社，2008.6

[13]林承全.胡绍平.冲压模具课程设计指导与范例.北京：化学工业出版社，2008.1 [14]Sang B. Park. An expert system of progressive die design for electron gun grid parts. Journal of Materials Processing Technology 88 (1999) 216–221 [15]J.Magee, L.J.De Vin, Process planning for laser-assisted forming, Journal of Materials Processing Technology 120(2002):322-326 [16]A.T.Male, Y.W.Chen, C.Pan, Y.M.Zhang, Rapid prototyping of sheet metal components by plasma-jet forming, Journal of Materials Processing Technology 135 (2003):340-346

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云母片冲压工艺及模具设计

致谢

本论文(设计)是在指导老师悉心教导、严格要求和大力支持下完成的。从论文的选题、方案论证到论文的撰写和修改过程中，都倾注了雷敏娟老师的大量心血。

通过对本套落料模的设计、计算，使我对落料模的设计流程有了更深一层的了解，包括落料件的工艺分析、工艺方案的确定、模具结构形式的选择、必要的工艺计算、主要零部件的设计、压力机型号的选择、总装图及零件图的绘制。

在设计过程中，有些数据、尺寸是一点也马虎不得，只要一个数据有误，就得全部改动，使设计难度大大的增加。在这次设计中，我感觉要完成好一次设计不仅要有扎实的专业知识，还要有过硬的计算机基础作保障，因为其中涉及很多绘图的地方，并且善于查阅资料,与别人多交流,才能取长补短,很好的完成这次设计。

所以说我们今后的学习中不仅要学好应该所学的，还要尽可能多的去拓展我们在其它方面的领域，只有更好地充实自己,拓宽自己的视线,才能更好地把握和发挥自己所学过的知识,就更好地应用于实践当中。

第一次进行冲压模具设计，由于理论知识粗浅和实际经验有限，难免存在不足、错误的地方，敬请批评指正。在设计过程中参考了部分相关的文献资料，在此对其作者和对在设计过程中提供帮助与支持的同学们表示由衷的感谢。

同时，对我们设计过程中的指导老师雷敏娟老师表示衷心的感谢，感谢她对此次设计过程中提供大量指导性意见和建议。

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第五篇：冲压工艺及模具设计 课程教案（第9讲）

授课类型

理论课

授课时间

2 节

授课题目(教学章节或主题)：

第三章 弯曲工艺及模具设计

5、弯曲力矩与弯曲力的计算;

6、影响回弹角的因素;

7、提高弯曲件精度的技术措施;

8、弯曲极限变形程度——最小许用弯曲半径及其影响因素;

9、弯曲模工作部分尺寸的确定。 本授课单元教学目标或要求：

1. 掌握回弹量的计算;

2. 了解减小回弹的措施、掌握弯曲件(圈圆、圆杆)展开长度计算;

3. 了解弯曲工艺及工序安排、掌握凸模与凹模的圆角半径、凹模深度、凸、凹模间隙、U形件凸、凹模工作尺寸。

本授课单元教学内容(包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等)： 基本内容：

1、弯曲力矩与弯曲力的计算原则、目的和方法;

2、影响回弹角的因素：㈠、材料的力学性能：㈡、相对弯曲半径r/t：㈢、弯曲中心角a：㈣、弯曲件的形状;减小回弹的措施

4、提高弯曲件精度的技术措施;

5、弯曲极限变形程度——最小许用弯曲半径及其影响因素;

6、弯曲模工作部分尺寸包括：凸、凹模圆角半径、凹模深度、模具间隙、制造公差。 重点：凸模与凹模的圆角半径，、凹模深度、凸、凹模间隙、U形件凸、凹模工作尺寸。 难点：凸模与凹模的圆角半径，、凹模深度、凸、凹模间隙。 本授课单元教学手段与方法：

自主开发的冲裁工艺与模具设计软件(光盘版)、冲压工艺及模具设计专题网站并结合实物(冲压零件)及加工过程的录像等多媒体手段进行教学 本授课单元思考题、讨论题、作业：

作业 P.119 t1，t2 本授课单元参考资料(含参考书、文献等，必要时可列出)

[1]姜奎华主编，冲压工艺与模具设计，机械工业出版社，2006.第八次印刷; [2] 李硕本主编.冲压工艺学.北京：机械工业出版社.1989.11 [3] 汪大年主编.金属塑性成形原理.北京：机械工业出版社.1993.11 [4] 王仲仁等编著.塑性加工力学基础.北京：国防工业出版社.1989.10 [5] 俞汉清，陈金德主编.金属塑性成形原理.北京：机械工业出版社.2001.7