目录 1绪论……………………………………………………………………………1 1.1冷冲压模具在工业生产上的地位………………………………………………………1 1.2冷冲压模具的历史发展与现状…………………………………………………………1 1.3冷冲压模具的分类………………………………………………………………………3 1.3.1按冲压工艺进行分类……………………………………………………………3 1.3.2按工序组合程度进行分类………………………………………………………4 1.3.3按上下模的导向方式分类………………………………………………………4 1.3.4按导料或定位形式分类…………………………………………………………5 1.3.5按使用模具材料分类……………………………………………………………5 1.3.6按生产适应性分类………………………………………………………………5 1.4垫片的模具设计………………………………………………………………………5 1.4.1垫片模具设计的设计思路………………………………………………………5 1.4.2垫片模具设计的预进度…………………………………………………………5 2垫片冲孔落料级进模具………………………………………………………6 2.1制件工艺分析…………………………………………………………………………6 2.1.1冲压件的工艺分析………………………………………………………………7 2.1.2冲压工艺方案的确定……………………………………………………………7 2.2典型零件的工艺计算…………………………………………………………………7 2.2.1排样设计与计算…………………………………………………………………7 2.2.2凸、凹模刃口尺寸的计算………………………………………………………9 2.2.2.1冲孔凸、凹模刃口尺寸的计算……………………………………………9 2.2.2.2外形落料凸、凹模刃口尺寸的计算………………………………………10 2.2.3冲裁力的计算……………………………………………………………………11 2.2.4压力中心的确定…………………………………………………………………12 2.2.5初选压力机………………………………………………………………………13 2.2.5卸料橡胶的计算…………………………………………………………………13 2.3模具总体设计…………………………………………………………………………14 2.4模具主要零部件的结构设计…………………………………………………………14 2.4.1工作零部件的结构设计…………………………………………………………14 2.4.1.1落料凹模的结构设计………………………………………………………14 2.4.1.2冲孔凸模的结构设计……………………………………………………15 2.4.1.3凹模的结构设计…………………………………………………………16 2.4.2定位装置的设计与标准化………………………………………………………17 2.4.2.1始用挡料块的设计与标准化………………………………………………17 2.4.2.2固定挡料销的设计与标准化………………………………………………18 2.4.2.3导正销的设计与标准化…………………………………………………18 2.4.2.4导料板的设计与标准化……………………………………………………19 2.4.3卸料装置的设计与标准化……………………………………………………19 2.4.3.1卸料板的结构设计………………………………………………………19 2.4.3.2卸料螺钉的选用……………………………………………………………19 2.4.4模架及其它零部件的设计……………………………………………………19 2.4.4.1模架的选用………………………………………………………………20 2.4.4.2其它零部件的选用…………………………………………………………23 3典型零件的加工工艺………………………………………………………24 3.1凹模的加工工艺……………………………………………………………………24 3.2冲孔凸模的加工工艺………………………………………………………………24 4模具总装……………………………………………………………………25 4.1模具总装图…………………………………………………………………………25 4.2模具工作原理………………………………………………………………………26 4.3冲压设备的选定……………………………………………………………………26 4.4模具的装配…………………………………………………………………………26 总结……………………………………………………………………………………29 致谢……………………………………………………………………………………30 参考文献……………………………………………………………………………31 第一章绪论 1.1冷冲压模具在工业生产中的地位 模具是大批生产同形产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度,使产品质量稳定,而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零部件可以采用冶金厂大量生产的廉价的轧制钢板或钢带为坯料，且在生产中不需加热，具有生产效率高、质量好、重量轻、成本低且节约能源和原材料等一系列优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。 目前，工业生产中普遍采用模具成形工艺方法，以提高产品的生产率和质量。一般压力机加工，一台普通压力机设备每分钟可生产零件几件到几十件，高速压力机的生产率已达到每分钟数百件甚至上千件。据不完全统计，飞机、汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等产品，有60右的零件是用模具加工出来的；而自行车、手表、洗衣机、电冰箱及电风扇等轻工产品，有90右的零件是用模具加工出来的；至于日用五金、餐具等物品的大批量生产基本上完全靠模具来进行。显而易见，模具作为一种专用的工艺装备，在生产中的决定性作用和重要地位逐渐为人们所共识。 1.2冷冲压模具的历史发展与现状 模具的出现可以追溯到几千年前的陶器烧制和青铜器铸造，但其大规模应用却是随着现代工业的崛起而发展起来的。模具是高新技术产业的一个组成部分,是工业生产的重要基础装备，用模具生产的产品,其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用，是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点,这是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。 冷冲压加工工艺在我国已有悠久的历史。据文献记载：我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能，到了战国时代（公元前403一前22年）已经能炼剑淬火我们的祖先在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期，我国劳动人民在金、银、铜装饰品和日用品的制作中，更是显示出了精巧的工艺技术和高超的艺术水平，令人叹为观止。 近代，从上个世纪20年代开始，金属制品、玩具和小五金等行业就开始使用冲床、压力机等简易机械设备及相应的模具加工产品的毛坯或某些零部件，其中的“刀口模子”专门用于落料、冲孔，“坞工模子”可用于金属拉伸。由于生产力较为低下，技术水平不够．当时各厂使用的冲压设备功率都不大，甚至大多还是手扳脚踏。模具加工业以手工为主，故而模具的精度不高，损坏率大。直到20世纪40年代初，出现水压机冷冲模具。50年代公私合营后，增添了磨床、铣床和锯床等设备，又配上硬度计、外径内径测定器和块规等较为精密的测量设备，冷冲模具的精度得以提高。六七十年代，随着产品生产大量使用冲压机床，冷冲模具已从原来单冲落料、单冲孔模具发展为落料、冲孔复合模。同时由于冷冲模架标准件的出现，使模具设计结构形式多样化,精度也由此提高。与此同时，随着热处理技术的进步和检测手段的完善，冷冲模具使用寿命提高5～7倍。这一时期，还由于成型磨削、电脉冲和线切割机等机床相继使用，又采用硬质合金为模具材料，冷冲模具的制作工艺有了新的发展。设计人员改进制模工艺，具有自动送料、自动理片和接料装置的复合模具大量问世。靠模铣床引进后，用石膏、术模或实物即可翻制出相同形状的模芯，使复合托深模具的制作方便了许多，确保了精度。70年代以后，使用斜度线切割机加工冷冲模具。其凸模（冲头）和凹模可先淬火处理再切割装配，取代了原来冷冲模具制作需要热处理一装配一变形修正的繁琐工艺,模具的精度可达到0.01mm，可以说这段时间我国的模具行业发展日新月异。 到了21世纪,随着计算机软件的发展和进步CAD/CAE/CAM技术日臻成熟,其现代模具中的应用越来越广泛。 目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具。目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模，则已供过于求，市场竞争非常激烈。根据中国模具工业协会的统计数据，2009年中国模具进出口总额为38.07亿美元，比上年下降3.03％。其中进口总额为19.64亿美元，同比减2％；出口总额为18.43亿美元，同比减少4.11％。 按模具种类,进出口最高的仍是塑料橡胶模具，分别占了进出口额的50.12％和70.26％；其次是冲压模具，分别占了进出口额的42.42％和22.07％。 按进口货源地分,进口模具主要来自日本、韩国、德国，其次是中国台湾、美国、加拿大、意大利、新加坡、丹麦和法国；按出口目的地分，中国出口模具的市场主要是香港、美国和日本．其次是德国、印度、中国台湾、法国、巴西、韩国和越南；按出口货源地分，出口模具主要来自广东、浙江和江苏。 从进出口模具价格方面分析．2009年出口冲压模具平均每吨价8894.5美元．比上年上升13.5％；出口塑料橡胶模具平均每套价963美元，比上年上升15.6％。如果与进口价相比较。则冲压模具平均每吨进出口之比为1.8:1；塑料橡胶模具平均每套进出口之比为2.5:1，与上年相比，差距明显缩校 中国模具工业协会的分析指出，从上述价格可看出，中国出口模具的技术含量和附加值比上年又有了上升，与进口模具相比，技术和价格差距也在不断缩小， 充分体现出了2009年中国模具产业的技术进步。 发展模具工业的关键是制造模具的技术、相关人才以及模具材料。模具技术的发展是模具工业发展最关键的个因素，其发展方向应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、质量好”和“价格低”的要求服务。为此，急需发展如下几项： 1．全面推广模具CAD/CAE/CAM技术：随着微机软件发展和进步，普及绘图软件CAD/CAE/CAM技术的条件已基本成熟，各企业需要加大CAD/CAE技术培训和技术服务的力度，同时进一步扩大CAM技术的应用范围。计算机和网络的发展可以促进软件CAD/CAE/CAM技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广，实现技术资源重新整合。使虚拟制造成为可能。 2．模具扫描及数字化系统：高速扫描机和模具扫描系统具备从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，这样可以大大缩短模具研制制造周期。将快速扫描系统安装在已有的数控铣床及加工中心上，可以实现快速数据采集、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”。 3．电火花加工：电火花加工(EDM)虽然已受到高速铣削的严峻挑战，但其固有特性和独特的加工方法是高速铣削所不能完全替代的。例如对模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、沟槽、深坑等处的加工，EDM有其无可比拟的优点。复杂、精密小型腔及微细型腔和去除刀痕、完成尖角、窄缝、沟槽、深坑加工及花纹加工等，将是今后EDM应用的重点。为了在模具加工中进一步发挥其独特的作用，今后将不断提高EDM的效率、自动化程度、加工的表面完整性和设备的精密化和大型化，作为可持续发展战略，绿色EDM新技术是未来重要发展趋势。 4．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。 5．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，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，提高模具表面质量是重要的发展趋势。 模具的失效原因有很多,材料方面的原因占较大的比重，据资料统计，因选材和用材不当，致使模具过早失效。大约占失效模具的45％以上。另一方面，在整个模具价格构成中，材料所占比重不大。一般在20％～30％。因此，十分有必要选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命。模具用钢要采用电渣重熔工艺。如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。目前，模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是模具行业的重要发展趋势。 1.3冷冲压模具的分类 冷冲压模具的种类很多，按其工作特点和结构形式不同，可作如下不同的分类。 1.3.1按冲压工艺进行分类 （1）冲裁模具 冲裁模具又可分为冲孔模具、落料模具、切口模具、切断模具、剖切模具等。 （2）弯曲模具 弯曲模具又可分为自由弯曲模具、矫正弯曲模具、V型弯曲模具、U型弯曲模具等。 （3）拉伸模具拉伸模具又可分为无凸缘筒形件拉伸模具、有凸缘筒形件拉伸模具、锥形件拉伸模具、阶梯形件拉伸模具、球面件拉伸模具、抛物面件拉伸模具、盒形件拉伸模具等。 （4）成形模具成形模具又可分为胀形模具、翻边模具、缩口模具、校形模具等。 1.3.2按工序组合程度进行分类 A、单工序冲模单工序冲模是在一副模具中只完成一个冲压工序的，如落料模、冲孔模、弯曲模等，单工序冲模的结构相对简单，又称简单冲模，一般适用在生产批量小或新产品试制的场合，以及大型冲压件的冲压，如大型覆盖件拉深成形用毛坯的切口、切槽、下料等。 单工序冲模由于结构简单，加工相对方便，制造周期短，工艺成本相对较低。 B、复合模复合模是指在模具的一次冲压中能顺序完成几个冲压工序的模具。其结构的主要特点是：具有复合型式的凸凹模，它既是落料的凸模，又是冲孔的凹模。其结构复杂，造价高，生产率适中，形位精度高。 C、级进模级进模又称连续模、跳步模。 连续模是在模具的一次冲压中，在不同部位，按一定顺序依次完成两个或两个以上工序的模具。 1.3.3按上下模的导向方式分类 A、无导向冲模无导向冲模又称敝开模，多用于单工序冲压、生产批量较小或冲压件精度要求低的情况。上、下模的相对位置由压力机滑块导向精度来保证。 B、导柱模导柱模是上、下模之间用导柱和导模来保证其相对位置精度的。一般有二导柱和四导柱的布排方式。 导向形式又分滑动导向和滚动导向两种方式，使用滚动导向的模架可比滑动导向模架提供更高的导向精度。滚动导向框架适用于精冲模具、薄料冲模和多工位级进模等精密模具中。 导柱、导套导向的模架制造技术的成熟和标准冲压模架供应的市场商品化，使导柱模得到广泛的应用。大批量冲压生产现场使用导柱模，有利于生产组织和操作安全。 C、导板模用导板导向的模具有两种形式，一种是用导板（兼作卸料板）直接为凸模导向，对小孔冲模，可以同时保护小凸模。导板孔与凸模之间配合为H7/H6或H8/H7。导板模在工作时，凸模不应脱开导板。 固定导板模一般适用于料厚大于0.5mm的单工序落料、冲孔或多工序跳步冲孔、落料和连续拉深等冲压工序。 导板导向可与导柱导向联用，与导柱联用的有导向卸料板，可保护冲小孔凸模，减小小凸模折断的可能。 使用导板导向的另一种形式多用于大型覆盖件拉深模、整形模等。 1.3.4按导料或定位形式分类 分为固定导料销模具、活动导料销模具、导正销模具、侧刃定距模具等。 1.3.5按使用模具材料分类 按使用模具材料的不同，可分为金属冲模和非金属冲模两类。 金属冲模包括钢制冲模、低熔点合金冲模和锌基合金模具等。选用碳素工具钢、合金工具钢制作凸、凹模的钢制冲模，是冲压件生产用工装模具的主要方式，适用于不同生产批量。 非金属冲模主要有橡胶冲模和塑料（树脂）冲模。 1.3.6按生产适应性分类 根据不同生产规模的需求，可分为通用冲模和专用冲模两种形式。 通用冲模有组合冲模、通用弯曲模等，前者适用于少批量、多品种生产形式。 一般生产中使用的冲模多为专用模个，即一副模具只冲压某一种或几种零件。 1.4垫片模具设计 1.4.1垫片模具设计的设计思路 冲裁是冲压工艺的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切边、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的两种工序。冲裁在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件，还可以对已成形的工件进行再加工。普通冲裁加工出来的制件的精度不高，一般情况下，冲裁件的尺寸精度应在IT12级以下，不宜高于IT10级。 只有加强冲裁变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冲裁变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。 垫片是典型的冲压件，该模具工作过程很简单就是冲孔和落料，根据零件图的结构和尺寸精度以及材料的性能确定完成该冲件所需要的模具类型.因此，综合考虑各种因素后采用复合模。根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次冲裁能不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度,改变导柱和导套的高度的同时,还要注意保证导柱和导套的强度.导柱和导套的高度可根据冲裁凸凹模与落料凹模工作配合长度决定．设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。 2.1制件工艺分析 2.1.1冲压件的工艺分析 图示零件材料为A3（即Q235碳素结构钢），适合一般的冲压加工。该零件形状对称、简单，为长方形结构，结构相对比较简单，只有一个φ8.5与四个φ3.2的孔。此工件只有落料和冲孔两个工序，图示零件的尺寸全部为未注公差的一般尺寸，一般按IT14级取，尺寸精度较低，可认为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，也符合冲裁的工艺要求，普通冲裁完全可以满足要求。 由以上分析可知，图示零件具有比较好的冲压工艺性，适合冲压生产。 2.1.2冲压工艺方案的确定 该工件包括落料和冲孔两道基本工序，可以有以下三中方案： 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、落料级进冲压，采用级进模生产。 方案一的模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而且生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二只需要一副模具，工件的精度及生产效率都高，由于查表2.9.6可知材料厚度为1mm时凸、凹模的许用的最小壁厚为2.7mm,由图形可知孔边距小于凸、凹模许用最小壁厚，用方案二模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压的速度，操作不方便。 方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求，且安全性高。通过对比以上方案可知，该工件的冲压生产采用方案三较好。 2.2典型零件的工艺计算 2.2.1排样设计与计算 设计模具时，首先要设计条料排样图。垫片零件外形是矩形只有冲孔，所以结构比较简单，只需要直排就可以。直排（图2所示）的排样方案材料的利用率已经很高。