毕业论文（设计）

题目：冲压模具设计中对机械运动的控制和运用

姓 名 ： 张传润

学 号 ： 2007307311 专 业 ： 模具设计与制造 班 级 ： 07模具三班 指导教师： 黄学政

摘要 在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理，这种运动是与模具密切相关的，各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动，直接影响到冲压件的品质，所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。

关键词

冲压模具机械运动控制 灵活运用

目 录

1、前言????????????????????????????????1

2、冲压过程中机械运动的概述??????????????????????2

3、冲裁模具中机械运动的控制和运用???????????????????2

4、弯曲模具中机械运动的控制和运用???????????????????3

5、拉深模具中机械运动的控制和运用???????????????????3

6、连续模具中机械运动的控制和运用???????????????????4

7、结论????????????????????????????????5

8、参考文献??????????????????????????????6

9、致谢????????????????????????????????7

前 言

本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

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2.冲压过程中机械运动的概述

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。

既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并3.冲裁模具中机械运动的控制和运用 继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变 2

形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。 有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。

对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。

4.弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。

值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。

5.拉深模具中机械运动的控制和运用

3

拉深工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。

卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。

拉深复合模设计合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。

另外，有些装饰品和日用品的拉深件需要有卷边（或滚边）工序，模具设计中也用到了滚轴结构，所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小，不容易擦伤工件表面。 对那些需要在马达中旋转的拉深结构件,切边的高度、跳动度等要求相当高，需要在模具中设计特别的旋切结构，利用旋转（切）运动修边，不仅能保证切边的尺寸精度高，甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是，此旋切结构在实际设计改良后，已经非常易于模具加工制作，并且已运用于连续拉深模具当中。

6.连续模具中机械运动的控制和运用

连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺，因而其冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式，对连续模具中运动的控制，应分成各基本工艺分别进行控制。

通常连续模具要求不断加快冲压速度，提高生产效率，有些形状较复杂、较特别的冲压件，其冲压运动较费时，在连续模具设计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如，工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90度圆弧弯曲～中间60度圆弧弯曲～整体抱圆～圆度校正四个工序，不仅提高效率，亦能保证冲压件圆度。

需要特别指出的是，连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等，在设计中应充分考虑到这些因素，让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好，连续模具才能真正顺利生产。

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7.结论

尽管各种工艺的基本运动原理是不同的，但是也有共同点，就是卸料板（或滑块）的运动是重要的控制因素。实际上，在模具设计当中，产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单，应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析，再据此作进一步的设计。

在对产品工艺运动作分析时，应主要考虑其必要性、时间性、可行性，还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺；时间性是指所需各项运动的先后顺序；可行性是指能否通过结构设计和力学设计来实现所需运动；创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下，要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺，也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。

冲压过程存在多种多样的机械运动，而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同，因而在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。

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参考文献

[1] 郭铁良．模具制造工艺学．北京：高等教育出版社，２００２年

[2] 范有发．冲压与塑料成型设备．北京：机械工业出版社，２００１年

[3] 陈长生．霍振生．机械基础．北京：机械工业出版社，２００３年

[4] 宋昭祥．机械制造基础．北京：机械工业出版社，１９９８年

[5] 成虹．冲压工艺与模具设计．北京：高等教育出版社，２００６年

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致 谢

非常感谢黄学政老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指

导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，他放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向他表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！

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毕业论文（设计）成绩考核表

注：凡未参加答辩的论文（设计），“答辩小组评语”栏不填。

注：凡未参加答辩的论文（设计），“答辩小组评语”栏不填。

第二篇：电器卡槽内连接片冲压模具毕业设计

连接板冲压模具毕业设计

摘    要

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，从而获得所需零件的一种压力加工方法。弯曲是将板料、棒料、管材和型材弯曲成一定角度和形状的冲压成形工序。

本文主要研究工作：

利用连接板特征之间的关系建立级进模排样设计模型，引如冲压排样设计原则；进一步将连接板的形状特征应用于模具结构设计中，建立模具模型，进行模具工艺设计和结构设计，从而确定总体的模具形式；模具投入制造后，可能在制造和生产调试过程中表现出设计的不足和错误，通过总结概括这些问题，可以进行修正工艺设计和模具结构设计，或增加新的工艺规则，为以后的模具设计提供宝贵的经验。

基于以上的研究工作，可以建立一套可行的、适合于小型连接板的冲压级进模的设计方法，并在实际生产中应用。

关键词：连接板  ;  级进模   ； 排样设计

Steel parts of the stamping process and die design

Abstract

Stamping is installed in the use of stamping equipment (mainly press) on the mold to exert pressure on the materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components of a pressure processing methods. Sheet metal bending is, bar, pipe-bending and profiles some perspective and shape of the stamping process.
    This paper studies:
    The use of steel parts to establish the relationship between the characteristics of the Progressive Die layout design models, such as punching with layout design principles; further steel components used in the shape of die structure design, create a model die, die design and technology Structural design, to determine the overall form of the mold; Die in manufacturing, may be in the manufacturing and production process of debugging demonstrated the inadequacies and errors in design, through the speech summed up these problems, that can process design and die structure design, new or increased Technology rules, the die design for the future provide a valuable experience.
Based on the above studies, the establishment of a viable, suitable for small steel parts stamping progressive die design and application in production.

Key Words：Steel Parts；Progressive Die；Layout Design

目    录

摘    要... II

Abstract III

第一章　绪论... 1

1.1  冲压特点... 1

1.2  冲压加工的作用和地位... 2

1.3  冲压技术的发展趋势... 2

第二章 零件的工艺性分析... 4

2.1工件的冲压工艺性分析... 4

2.2 10钢材料的化学成分和机械性能... 4

第三章  方案的确定和毛坯尺寸的确定... 5

3.1弯曲件展开尺寸的计算... 5

3.2方案设计... 5

第四章 模具设计... 7

4.1模具类型及结构形式的选用... 7

4.2主要工艺计算... 7

4.2.1. 冲裁力... 7

4.2.2  弯曲力... 7

4.2.3  推件力... 8

4.3  模具主要零部件的结构设计... 8

4.3.1  凸、凹模结构设计... 8

4.3.2  卸料板的结构设计... 12

4.3.3  导料系统的设计... 12

4.3.4  导正装置的设计... 13

4.3.5  定位装置的设计... 14

4.3.6  辅助装置的设计... 14

第五章 压力机的选择... 16

第六章 结论... 17

参 考 文 献... 18

致  谢... 19

第一章　绪论

模具工业的发展标志一个国家工业水平及产品开发能力。

冲压加工作为一个国家的基础行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。根据统计，冲压件在各个行业中均占有相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，所以具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。而且冲压加工是一种商生产率、高材料利用率的加工方法。

当然，冲压加工和其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如，冲模的结构比较复杂，模具价格又偏高。因此，对小批量，多品种生产时采用昂贵的冲蕈，经济上不合算。目前为了解决这个问题，正在努力发展某些简易冲模。采用冲压与焊接或胶接等复合工艺，可以使零件结构更趋合理，加工更为方便，成本更易降低，这是制造复杂形状结构件的发展方向之一。

模具心脏冲压设备等正随着科学技术的发展而不断发展，从总体看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为几个方面：1、冲压成型工艺与理论研究；2、冲压加工自动化和柔性化；3、冲模CAD/CAM；最后，关于冲模的破损机理和寿命分析，以及新型模具材料方面，近年来也有不少新的进展。

从其发展方向可以看出冲压工艺和模具课程的理论性和实用性均很强，故研究时应从理论和实践相结合的角度来研究、探讨，并侧重加强工程实践能力。

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，先进的冲压工艺就难以实现。

1.1  冲压特点

冲压加工与其他加工方法相比，具有以下特点：

（1）    操作简单，易于实现自动化，并且具有较高的生产效率。

（2）    冲压加工可以获得其他加工方法不能或难以制造的形状复杂，精度一至的制件，而且可以保证互换性。

（3）    冲压过程耗能少，材料利用率高，加工成本低。冲压加工不像切削加工呢样需要消耗很多能量，把大量金属切成碎屑后获得零件，材料的利用律一般可达70%-85%。

（4）    冲压件刚性好，强度高，重量轻，表面质量好。冲压加工过程中，材料边面不易遭受破坏，而且通过塑料变形还可以使制件的机械性能有所提高。

（5）    冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，制造周期长，生产成本高，因此在小批量生产中受到限制。

（6）    冲压件的精度主要取决于模具精度，如果零件的精度要求过高，用冲压生产的方法就难于达到。

1.2  冲压加工的作用和地位

    由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件，仪表针到汽车的覆盖件，高压容器封头以及航空航天器的蒙皮，机身等均许冲压加工。据粗略统计，在汽车制造业中，有60%-70%的零件是采用冲压工艺制成的。在机电及仪表生产中有60%-70%的零件是用冲压工艺完成的。在电子产品中，冲压件的数量约占总数的85%以上。在飞机，导弹。各中枪弹与炮弹生产中。冲压件所占的比例也相当大。占世界钢产量60%-70%以上的板材，管材及型材，其中大部分是通过冲压制成成品。随着工业长品的不断发展和生产技术水平的不断提高，不少过去用铸造，切削加工的方法制造的零件啊，已被质量轻，刚度好的冲压件所代替。可以说，冲压加工已成为现代工业生产的重要手段和发展方向，是提高生产效率，提高产品质量，降低产品成本，进行产品更新换代的重要保证。

1.3  冲压技术的发展趋势

  1. 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与进步。其主要表现在以下几个方面：

1）、随着各种加工工艺和多种设计软件的应用使模具的设计和应用更为方便。计算机技术与模具技术完美结合，模具计算机机辅助技术（CAD、CAM、辅助工程（CAE）是20世纪70年代迅速发展起来的，到80年代已进入了实用化，大大减少了模具设计与制造人员的重复劳动，使设计人员可以把主要精力放在创新和开发上。特别是pro/E、UG等软件的应用，数控技术的发展，以及电火花和线切割技术的推广更一步推动了模具产业的发展。

2）、简易制模工艺的研究，为了及时的更新产品的花色品种，降低成本和适应小批量产品生产的要求，开展了简易制模工艺。

3）、模具标准化，目前发达国家模具标准化程度达到模具加工工作量的30％以上，并且有完美的标准化体系列，包括零件标准和模架标准，国际化组织已制定了国际模具系列标准，标准件品种多，规格全，质量高，而且均已商品化，特别是对一些通用件的使用越来越多，其大大提高了他们的互换性，加强了各个地区的合作。对整个模具行业水平的提高也起到了重要作用。

 2.冲压技术一直在不断发展。国内、外21世纪的发展方向和动向主要有以下几点：

（1）                冲压成型工艺与理论研究

    计算机辅助工程（CAE）的引人，使虫牙成型已从原来对应力应变进行有限元等分析而逐步发展到采用计算机进行工艺工程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。

    对冲压成型性能极限的研究，冲压件成型难度的判断以及成型预报等技术的发展，均标志着冲压成型走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。

（2）                新一代冲模设计软件技术

    新一代冲模设计软件是建立在从模具设计实践总共归纳总结出大量知识

上，具有智能化意义的软件。

    新一代冲模设计软件以立体的思想，直观的感觉来设计模具结构，所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，既可对多方案进行筛选，又可对模具设计过程中的合理性和经济性评估，并为模具设计者提供修改依据。

    新一代冲模设计软件还具有面向装配的功能，因为模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。

（3）          在模具设计制造中广泛运用CAD/CAE/CAM/技术

    模具设计制造是一个多环节的复杂过程，从处始设计到最后的装配检测，实际上是将产品设计信息在生产环节间不断传送，处理并反馈的过程。正确的模具设计制造方法应该是采用并行工程的方法，要实现模具CAD/CAE/CAM等各个模具见信息的提取，交换和处理的集成化，必须建立模具集成化的产品信息模型。采用基于他正变量化设计，工程数据库管理系统等技术已成为目前研究的热门。

    利用和集成各种计算机技术，以网络为通讯手段，协调企业的各种行为以获得最好的经济效益为目标来制造产品。模具工业为一种特殊的工业无疑要向集成制造方向发展这是未来模具设计制造总的发展趋势。

（4）          冲压加工自动化，精密化和柔性化

    为了适应大批量，高效生产需要，在冲压模具和设备上广泛运用了各种自动化的进、出料机构。近年来，集成制造系统（CIMS）也正在被引入冲压加工系统，出项了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检查以及生产管理等全面实现自动化。

    （5）冲模新材料及模具热处理新技术的研制、开发以及推广运用

我国模具的使用寿命与国外模具的使用寿命仍存在着较大的差距，究其原因，很大程度在于模具材料和热处理、表面处理技术上。使用进口模具材料，虽然对提高模具寿命有利，但价格昂贵，增加了模具成本。因此，必须努力提高国产模具材料的质量，研究和推广先进的热处理、表面处理技术，充分发挥模具材料的潜力。

（6）提高冲模标准化水平和模具标准件的使用率

 实现模具零件标准化和专业化是缩短模具制造周期、降低模具成本的行之有效的途径，同时也会为计算机辅助设计与制造创造有利条件。因此，也必须加快模具制造的产业调整以满足市场的需要，走出一条降低成本、高效益的发展之路。

第二章 零件的工艺性分析

2.1工件的冲压工艺性分析

图  2.1

如图2.1所示，该工件厚0.5，形状较不复杂，图形对称。主要工序有冲裁、弯曲。弯曲时考虑最小弯曲半径，查表4-1《冲压工艺与模具设计》取最小弯曲半径。若采用单工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位难以达到精度，生产效率低，误差较大，质量难以保证。该工件属于大批量生产，因而适宜采用多工位级进模制造，采用多工位级进模制造提高了劳动生产率和设备利用率、降低了生产成本、提高了操作的安全性。

2.2 10钢材料的化学成分和机械性能

10钢主要机械性能如下：

抗剪强度（/MPa）：255

抗拉强度（/ MPa）：330～600

伸长率（/%）：49

屈服强度（/ MPa）：110～500

第三章  方案的确定和毛坯尺寸的确定

3.1弯曲件展开尺寸的计算

弯曲件毛坯展开长度是根据应变中性层弯曲前后长度不变以及变形区在弯曲前后体积不变的原则来计算的。

弯曲属于90°角弯曲，取圆角半径r = 0.1t =0.05，r ? 0.5。查《冲压设计资料》表3-8可知弯曲件毛坯长度按下式计算：

L = l + l + l + 0.6 = 2.5+ 16 + 2.5+ 0.60.5 = 21.3

3.2方案设计

1.模具方案选定

（1）先落料再冲孔，最后弯曲。          采用单工序模生产

（2）落料—冲孔—弯曲复合冲压。        采用复合模生产

（3）冲孔—落料—弯曲连续冲压。        采用级进模生产

方案比较与分析：

方案（1）模具结构简单，但是需要三道工序，两套模具才能完成零件的加工，且生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求，且更重要的是在第一道工序完成后，进入第二道工序和第三道工序必然会增大误差，使工件精度和质量大打折扣，达不到所需的要求，难以满足生产需求。故不选择此方案。由于零件结构对称，为提高效率，主要可以应用以下两种方案即采用复合冲压或级进冲压，又由于复合模具结构相对复杂，制造精度要求高，制造难度大，为了便于工艺加工及节省昂贵的模具材料，本模具采用级进连续冲压的方式进行生产，且结构紧凑，效率高。

     2.排样方案

由零件图可以看出，展开后形状采用直排有废料的方法比较合理。由于大批量生产，考虑精度以及模具设计过程中的难易程度排样方案如下：

方案一

查《冲压设计资料》表2-14 搭边值  

材料利用率

方案二

材料利用率

两种方案比较，材料利用率基本相同，从模具设计和冲孔的精度考虑，方案一更好。为保证零件的精度和每个工位顺利,条料的宽度略大一点 取26mm不影响材料利用率。所以最后确定方案一的排样方式。

排样图分为5个工位，各工位的工序内容如下：

第1工位：冲中间孔；

第2工位：导正

第3工位：切断两端余料；

第4工位：导正

第5工位：切断弯曲落料

第四章 模具设计

4.1模具类型及结构形式的选用

条料采用导正销进行精确定位。在第1工位冲出导正销孔后，在第2、4工位设置导正销，用以对第1工位后面的各工位进行定位。从根本上保证了工件冲压加工精度的稳定性。条料依靠在模具两侧设置的带台式导料板导向，为了使条料紧靠导料板一侧正确送进，采用簧片压块式的侧压装置。采用刚性卸料装置和下出料方式的冲模。

模具采用四导柱模架。上模部分有卸料板、凸模固定板、垫板和各个凸模组成；模具下模部分有凹模和垫板及导料板等组成。

4.2主要工艺计算

4.2.1. 冲裁力  

模具共有3个冲裁区，冲裁力由下式计算。

    式中：—冲裁力（N）；—冲裁件周边长度（）；—材料厚度（），；—材料抗剪长度（MPa），。

各冲裁区只是冲裁线的长度不同，材料抗剪长度和材料厚度均相同，用上式可分别计算各冲裁区的冲裁线长度和冲裁力，见表4-1。

表4.1冲裁线长度和冲裁力

4.2.2  弯曲力

该零件弯曲属于V形件弯曲。弯曲力有公式（3-3）《冲模设计应用实例》模具实用技术丛书编委会 编，确定

式中  —自由弯曲力（）；

       —弯曲件宽度（），

       —弯曲件材料厚度（）

        —弯曲件内半径（），

        —材料抗拉强度，

        —安全因数，

（）

4.2.3  推件力

查《冲压设计资料》     

n-同时卡在凹模里的工件数目 （h-圆柱形凹模腔口高度，t-材料厚度）

查2-38得

对零件图中未注公差的尺寸，查附录D1《冲模设计应用实例》模具实用技术丛书编委会 编，确定其极限偏差为：

、、、、、

4.3  模具主要零部件的结构设计

4.3.1  凸、凹模结构设计

1.凸、凹模设计的原则

1.1凸模和凹模要有足够的刚性与强度

由于在高速连续作业的条件下，振动极大，就是在普通机床上冲制，由于连续作业，凸模、凹模的磨损也比一般模具大的多；在多工位级进模中的许多凸模、凹模的受力状态是不均匀、不对称、不垂直的，模具的损坏可能性也较大。所以在允许的条件下，应当适当增加其强度。在多工位级进模设计中，一般采用强度较好的合金工具钢制造，并要选择合适的硬度，合理地安排热处理。

1.2凸模和凹模必须便于稳定安装和更换

多工位级进模的凸摸、凹模必须要求安装后具有稳定性，这不仅能保证冲制精度，可以提高冲压次数，从而扩大了经济效果。

对于各种不同冲压工序的凸模、凹模之间都要保持稳定的间隙，而且间隙应当均匀一致。

1.3多工位级进模的凸模、凹模要有统一的基准，各种不同冲压性质的凸模、凹模必须谐调一致。

1.4便于排料方便及时

多工位级进模的连续冲制过程中，绝不允许把余料带在凸模上，或留在凹模工作面上，以免损坏模具。

1.5便于制造、测量和组装

2.凸、凹模结构设计

2.1冲裁凸模的结构设计

凸模材料选用Cr12MoV，凸模刃口淬火硬度为HRC58～60，尾部回火至40～50HRC。

图4.1

1)压应力的校核：压应力的校核按公式（3-29）《冲压工艺与模具设计》，确定。

式中：—凸模最小截面的截面积（）；

  —冲裁力（）；

  —凸模材料的许用压应力（MPa），=1500 MPa

=  

，满足压应力的要求。

2)凸凹模间隙  查《冲压设计资料》表2-25 冲裁模刃口双面间隙Z：

   

由于冲此孔属于简单规则形状冲裁体，所以采用凸凹模分开加工。

查表2-30       

与分别凸凹模的制造公差

0.004+0.006=0.01

查表2-31得 x=0.75   x为磨损系数

由表2-28得凸凹模工作部分尺寸和公差计算公式：

2.2落料弯曲凸模结构设计

1）弯曲凸凹模间隙  对V型件 Z=t=0.5

2）凸模圆角半径    查《冲压设计资料》表3-15 凹模工作部分尺寸

       （采用IT8）

3）材料同冲孔凸模

2.3 冲裁切断凸模设计

1)压应力的校核：压应力的校核按公式（3-29）《冲压工艺与模具设计》，确定。

式中：—凸模最小截面的截面积（）；

  —冲裁力（）；F=4642

  —凸模材料的许用压应力（MPa），=1500 MPa

，满足压应力的要求。

2)凸凹模间隙  查《冲压设计资料》表2-25 冲裁模刃口双面间隙Z：

   

由于冲此孔属于非简单规则形状冲裁体，所以采用凸凹模配合加工。

凹模工作中会有一定的磨损，磨损后尺寸变化有二种情况。

查《冲压设计资料》表2-33

第一类：尺寸增大的，

第二类：尺寸不变的，

2.4凹模的结构设计

（1）凹模的刃口形式：查《冲压设计资料》表2-39冲孔凹模采用形刃口形式。锥角a=，如图4.5

图4.2

（2）凹模的外形尺寸：查《冲压设计资料》表2-40

图4.3

c=26  H=20

表2-43查得凸凹模最小壁厚a=1.6mm  最小直径D=15mm

4.3.2  卸料板的结构设计

卸料装置是起卸料作用，在多工位级进模工作前，弹压卸料装置把条料压住，防止条料在冲压过程产生位移和塑性变形；卸料装置必须对各凸模起导向和保护作用。

对于不同的冲压工序卸料装置有不同的作用：在冲裁工序中，它起卸料与压料作用；在弯曲工序中，它不仅是卸料，也可以起到局部成型的作用；在拉深工序中还要起到压边圈的作用。

卸料板分为固定卸料板和弹压卸料板两种。固定卸料板属于硬性卸料，卸料力大，稳固而可靠。

此模具选择固顶卸料板。

4.3.3  导料系统的设计

由于多工位级进模除纯冲裁件冲压属于平面加工以外，对于带有弯曲、成型、拉深的冲制件均属于立体加工。因此对于条料在分断切除余料加工过程中，条料不能受到任何障碍。条料的送进，必须浮离下模平面，并给予严格控制，导料系统决不能影响侧冲与倒冲机构的工作。

多工位级进模导料系统一般包括：左右导料板、承压板；条料侧压机构；条料浮顶机构；除尘装置和障碍检出机构等。

多工位级进模的导料系统直接影响模具冲制的效率和精度。因此，设计多工位级进模的导料系统时必须根据以下因素考虑各项机构的选用。

1.                  根据冲件的特点、排样图上各工位的安排决定导料板式样、长短、高矮，决定浮顶器式样、种类及浮顶高度等。

2.                  根据冲床速度选择合适的导料系统。

3.                  根据送料方式不同、对导料系统的要求也不同。

4.                  结合已确定的模具结构考虑导料系统的选用。

5.                  卸料装置与导料系统必须结合起来考虑。

一、导料板

导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在凹模形孔的两侧，并与模具中心线平行。

一般导料板分平直式和带凸台式两种。平直式多用于低速，手工送料的极进模；带台式多用于高速、自动送料的级进模。

在多工位级进模中，导料板设计成带凸台结构是为了使条料在浮动送料中，浮顶器对条料的弹顶作用，仍能控制条料自始至终保持在导料板内运动。

二、条料侧压装置

要使条料在导料板内连续送进，导料板内必有微小的间隙。由于这种间隙存在，在条料送进过程中，难免左右摆动，虽然有导正销进行位置导正，但也会影响冲制精度。因此在设计多工位级进模的导料系统时，考虑在一侧导板上安装侧压力适当的侧压装置，使条料沿着主导板的基面直线送进。

使用条料侧压装置需满足的条件是：  式中为料厚，为料宽。

满足使用条料侧压装置的条件。

条料侧压装置采用簧片压块侧压装置。

4.3.4  导正装置的设计

导正销导正材料的位置方式采用间接导正，结构上采用螺塞紧定导正销。导正销工作部位直径为，导正销制造偏差为（按JB/T7647.2—1994制造）。导正销设在第4工位，导正销直接装在凸模固定板上。制造卸料板时，导正销的位置偏差不应大于0.005。

4.3.5  定位装置的设计

     挡料销的作用是保证条料或带料有准确的送料进距。查《冲压设计资料》表2-56 选择圆柱头式挡料销。挡料销与定位销中心线的距离为C

（D-弯曲凸模直径，d-挡料销头直径）

4.3.6  辅助装置的设计

一、凸模固定板

模具中的固定板，又称为安装板，它的主要任务是对凸模固定，并通过它安装在模座上。

对凸模固定板的要求：

1.      固定板必须能够安装全部凸模及其它的零部件并使之正常稳定工作。这样，就要求固定板有足够的刚性和强度。一般固定板的厚度相当于工作凸模总长度的或更大一些。

2.      固定板的耐磨性要好。固定板可选用45钢或T10A钢，淬火硬度应在HRC42～45。

3.      对于较大的凸模或有较大侧向力的凸模应用过盈配合装配，要有较大的过盈量。

4.      各型孔位置精度应当与卸料板保持同心。行之有效的办法是给定凹模各孔位置精度，固定板与卸料板只标注孔距公称尺寸和具体要求，由制造工艺来保证精度。

凸模固定板的结构形式：固定板采用整体型结构，材料选用45钢，淬火硬度为HRC42～45，取凸模固定板的厚度为16。

二、垫板

垫板主要是防止凸模和凹模中的镶件在冲压过程中，由于冲压力的集中而把模座的接触面压坏。在高速冲压时，最容易损伤凸模，所以一般在固定板与模座之间增设垫板。垫板需淬火处理HRC52～56，且两面平行光洁。

垫板尺寸的确定：垫板尺寸通过查表《模具设计制造简明手册》表1-163，确定为垫板厚度为6。

三、模架

模架用来保证凸模与凹模的相对位置，对模具进行导向。模架要有足够的强度和刚性。查《模具设计与制造简明手册》表1-163

模架选用对角导柱模架，模架的具体结构尺寸如下：

上模座：（GB/T2851.1—1990）

下模座：（GB/T2851.1—1990）

模架的闭合高度：140～170（GB/T2851.1—1990）

导料板厚度：10

上垫板厚度：6

下垫板厚度：6

凹模厚度：20

卸料板厚度：12

凸模固定板厚度：16

凹模固定板厚度：20

模具的闭合高度：35+6+6+20.+16+12+10+20+40=165

导柱：（GB/T2861.1—1990）

导套：（GB/T2861.6—1990）

导柱和导套的材料均选用20钢，淬火至58～62HRC。导柱安装在下模座上，导套安装在上模座上。分别采用过盈配合。

四、模柄

模柄的作用是把上模部分与压力机的滑块相连接，并将作用力由压力机传给模具。

模柄选用压入式模柄。材料为，与上模座孔采用过度配合，并加销钉以防止转动。基本尺寸（JB/T7646.2—1994）。

模具装配图如图4.4所示：

图4.4

第五章 压力机的选择

压力机的类型选用开式双柱可倾压力机。确定选用J23—10

公称压力/KN：100

滑块行程/mm：45

滑块行程次数/（）：145

最大闭合高度/mm：180

封闭高度调节量/mm：35

滑块中心至床身距离/mm：130

立柱间距离/mm：180

工作台尺寸/mm：前后240 左右370

垫板尺寸/mm：厚度35 

模柄孔尺寸/mm：直径30 深度55

最大倾斜角度/（°）35

可知压力机做功能力足够。压力机最大闭合高度180，最小闭合高度145，模具闭合高度165。

模具闭合高度校核：模具闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间：

可知所选压力机J23—10完全适合。

第六章 结论

这套关于连接板冲压工艺与模具设计的毕业设计，通过对连接板的工艺性分析，进一步确定排样方案，设计模具结构，最终完成模具装配图。

近三个月的毕业设计结束了，我对自己的设计比较满意，在规定的时间内完成了设计任务，达到了老师的要求。通过这次设计，巩固了冲压工艺方面的知识，在冲压工艺及模具设计等方面提高了自己的认识，在设计过程中查阅了大量的参考书巩固了专业知识。这次设计所得使我终身受益。该设计可能在实践中有许多不合理的地方，但在理论上是成立的。由于时间仓促，个人能力有限，设计中难免存在问题，敬请各位老师批评指正。

通过三个多月的奋斗，在老师、同学的帮助下我顺利完成了这次毕业设计。我非常感谢大家，谢谢一起奋斗过的同学、谢谢我的导师王鹏飞老师。

参 考 文 献

[1]  王孝培.冲压设计资料.北京：机械工业出版社，1983.12

[2]  模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例. 北京：机械工业出版社，1999.6

[3]  李天佑主编.冲模图册.北京：机械工业出版社。1985.9

[4]  邱永成.多工位级进模设计. 北京：国防工业出版社，1987.4

[5]  王卫卫主编.材料成型设备. 北京：机械工业出版社，2004.8

[6] 《冲模设计手册》编写组编著.冲模设计手册. 北京：机械工业出版社，1999.6

[7]  何忠保，陈晓华，王秀英编.典型零件模具图册. 北京：机械工业出版社，2000.11

[8]  王孝培主编.冲压设计资料. 北京：机械工业出版社，1983.12

[9]  徐政坤主编.冲压模具设计与制造. 北京：化学工业出版社，2003.7

[10]  冯炳尧等编.模具设计与制造简明手册. 北京：上海科学技术出版社，1985.6

[11]  胡世光.板料冷压成形原理. 北京：国防工业出版社，1979

[12]  国家标准《冷冲模》GB/T2851—1990，GB/T2861—1990

[13]  王孝培.冲压手册. 北京：机械工业出版社，1992

[14]  王芳.冷冲压模具设计指导. 北京：机械工业出版社，1998

致  谢

我的论文是在王鹏飞老师的精心指导和严格要求下完成的。不管是在收集资料阶段，还是在模具设计阶段，原老师都给予了我大量的帮助和指导，使我在设计中克服了很多困难，学到了很多有用的知识，我向我的指导老师原涛表示诚挚的感谢！

在模具的设计过程中，同学们之间的相互交流，使我的设计更加完美，同时加深了我们之间的友谊。

这次设计是大学四年来我所接触的最为正规、要求最为严格的设计。通过这次设计，提高了我的自学能力，培养了严谨、认真的学习态度，增强了多种方式查找和检索资料的能力。更重要的是通过这次设计检验了我大学四年的学习成果。

由于本人的水平有限，尚缺乏经验，难免有一些不足和错误之处。我诚挚的希望评阅老师和答辩的老师以及同行能多多指教，以使本设计更加完善！