底座冲压成形模具设计

来源：好兔宠物网

毕业设计（论文）任务书

系部：材料工程系专业：模具设计与制造学生姓名: 学号:

设计(论文)题目：底座冲压成形模具设计

起迄日期: 年3月23日~5月6日指导教师:

发任务书日期

毕业设计（论文）任务书

1．本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的：本设计的课题为底座冲压成形，是老师从用于实际生产的众多课题中筛选出来的，具有一定的代表性和可学习性。通过对本设计的完成可使我们对模具的设计有一个初步的了解，以便使我们把所学习的理论知识能够和实际生产相结合，使我们在即将走上的工作岗位上更快的进入角色。 2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：设计题目：底座材料：20钢料厚：1.2mm 内容：（1）设计说明书（2）底座模具装配图

（3）模具各主要零件图（4）典型零件的加工工艺卡

毕业设计/论文说明书目录

绪论 1 一零件工艺性分析 5

1.1 冲压件的结构工艺性分析 5 1.2 冲压件的尺寸精度和表面粗糙度 5 1.3 冲裁件的材料分析 5

二拟订冲压件的工艺方案 6 三工艺计算 7

3.1 毛坯尺寸及相对弯曲半径的计算 7 3.2 排样及相关计算 7 3.3 冲压力计算 8 3.4 初选压力中心 10 四工作部分尺寸计算设计

4.1 弯曲模工作部分尺寸计算 11 4.2 落料模刃口尺寸计算 12 4.3 冲孔刃口尺寸计算 13

五模具总体设计

5.1 模具类型的选择 14 5.2 定位方式的选择 14 5.3 卸料、出件方式的选择 14 5.4 导向方式的选择 14

六主要零部件设计

6.1 工作零件设计 15 6.2 定位零件设计 15 6.3 导料板设计 15 6.4 卸料部件设计 16

七模架及其他零部件设计

7.1 模架设计 17 7.2 模柄设计 17

7.3 固定板设计 17 7.4 垫板设计 17 7.5 螺钉与销钉设计 18

八冲压设备选用 19 九模具的装配 20 设计总结 21 机械加工工艺过程卡 22 致谢 24 参考文献 25

绪论

此次设计的课题为底座的模具设计，所用材料为20钢，是一种力学性能和好的中碳钢。此次设计是对大学三年所学知识的一个实践，主要的设计意义在于要认真掌握冲压模具设计的设计要点、设计的具体思路和步骤，知道如何运用资料进行设计，然后自己寻找出一条具体的设计思路完成此次的模具设计，并能够用与实际的生产。在完成大学三年的课程学习，生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。

在我国，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15％左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并且成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已经取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计周期等方面作出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模具、汽车覆盖件模具合乎级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲压模具和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比还有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛

等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。

未来冲压模具的发展趋势

模具行业在今后的发展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧的跟着市场的需求发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90％以上的零部件，都要依赖模具成型，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40％左右。而模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。

其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓；四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。

第三，要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。

第四，用信息技术带动和提升模具工业的制造水平，是推动模具工业技术的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也、大量用于加工。

我们期待模具行业的明天更加迅速发展！

1 零件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。对于本工件的冲裁工艺性本章主要从以下几个方面进行分析。

1.1 冲裁件的结构工艺性

该零件为弯曲件，尺寸较大，厚度适中，两边结构对称，不但排料方便，也可使凸凹模在弯曲时受力均匀。此工件的内形和外形有R1.5mm的圆角，避免了尖角冲裁带来的不便，便于模具设计和加工，减少了热处理开裂以及冲裁时尖角处的崩刃和快速磨损。零件低部的8个孔与直壁之间满足关系式LR0.5t。

1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度

该

零

件

的

图中对表面

粗糙度未做特殊要求，故在冲裁时只要求工件表面无明显的划痕即可，断面粗糙度

Ra取1.253.2m。分析适合冲压加工。

1.3 冲裁件的材料分析

冲压生产中冲压件材料的质量直接影响到冲压工艺设计和冲压件的质量。此工件所用材料为20钢，具有好的冲压性能和力学性能，很适合制作底座类零件。

2 工艺方案的确定

在冲裁工艺性分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。确定工艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数，冲裁工序的组合以及冲裁工序顺序的安排。

冲压该零件所需的基本工序为冲孔、落料、弯曲；按先后顺序组合，可有以下几种初选方案：

方案一：落料——弯曲——冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料——冲孔——弯曲，单工序模生产；

方案

具，工序比较集中，占用设备和人员少，生产率高，尽管模具结构较方案一复杂，但是由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难，所加工的工件精度也较高。

方案四也只需要一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之本工件的尺寸较大，所生产的制件精度低。

通过对以上四种方案比较，选用方案三最适合此工件的加工——复合模生产。

3 工艺计算

3.1 毛坯尺寸及相对弯曲半径的计算

R1.51.250.5t1.2 mm 式中：R=弯曲半径（）；

t=料厚（mm）；

由R0.5t可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲中性层曲率半径(mm)由中性层的位置计算公式：Rxt

查文献[模具设计与制造简明设计手册]，应变中性层位移系数x=0.429 则(1.50.4291.2)mm2.0148mm。

由圆角半径较大（R0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式：

l0直弯

l弯（rxt)180

 式中：

l0——弯曲件毛坯展开长度（mm）；

直

所以

l043.212.65355.853mm

3.2 排样及相关计算

冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料利用

率、降低成本，保证冲件质量用模具寿命的有效措施。

根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：有废料排样，少废料排样，无废料排样。

由于该工件尺寸较大，外形简单，所以采用有废料直排的排样方式，查表可得：

3.2.1 条料宽度

在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离，由于侧面搭边值a已经考虑了剪料公差所引起的减小值，所以条料宽度的计算一般采用下列公式：

B2a168173mm

a12mma2.5mm；；

查有关文献可得，选板料规格为3000mm1000mm1.2mm，每块可按规格为

1000mm173mm1.2mm剪条料17条，材料利用率可达98。

图3.1.01 冲裁件排样

3.2.2 计算材料利用率

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利

用材料的经济性指标。

一个步距内的材料利用率可用下式表示：

由材料利用率通过计算公式：式中：

A0100A

2A0——得到制件的总面积（mm）；

A——一个步距的条料面积（l/mmB/mm）；

得

(16855.853)8(d32)1009057.853173

3.3 冲压力计算

完成本制件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力以及卸料力、推件力组成，不需要

计算弯曲时顶料力和压料力。即

F机F校F冲

3.3.1 冲裁力

冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加压力，它是随凸模进入材料的深度（凸

模行程）而变化的，通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。

为了计算方便，可按下式估算冲裁力：

F冲LtbF冲

式中： ——冲裁力；

L——冲裁周边长度；

t ——材料厚度；

b——材料的抗拉强度；

2m5m2；.4

416855.853 L16 查表可得计算得 3.3.2 弯曲力

b510MP；

F冲252.4131.251015N447

F弯

为有效控制回弹，采用校正弯曲。校正弯曲力

F弯的计算公式：

F弯Ap；

式中：A——变形区投影面积； P——单位校正力（MP);

查表得单位校正力P取值 P=90MP;

3.3.3 卸料力

卸料力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的，所以在选择设备的公称压力或设计冲模时，应分别予以考虑。影响这些力的因素较多，主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。生产中常用下列公式：

F弯2Ap250490907N2

FxkxF

查表得

kx0.04

FxkxF0.04154476.7566179.07N

所以 3.3.4 卸料力

FTnkTF

式中：n——同时卡在凹模内的冲裁件数，一般取3~5，本工件取n=5 查表得：所以

kT0.55

FTnkTF50.55154476.756424811.079N3.3.5 冲裁件工艺总力

此冲裁件的工艺总力是冲裁力、弯曲力和卸料力之和

FzFFF154476.76xFT弯6179.07424811.0799k0N7

3.4 初选压力中心

冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲压力中心。要使模具正常的工作，

必须使压力中心与模柄的中心线重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将产生弯矩使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀磨损。因为该制件是轴对称零件，所以重心在对称中心线上，计算压力中心时仅考虑如图所示 x方向的值，具体表示如下图所示。

图3.4.01 压力中心图

由计算

结果可看出压力中心偏移坐标原点数值不小，需要考虑，在模具装配时需要使压力中心与模柄中心线重合。

4 工作部分尺寸计算

4.1 弯曲模工作部分尺寸计算

4.1.1 弯曲凸模的圆角半径

r由于弯曲件的相对弯曲半径t较小，所以凸模的圆角半径等于弯曲件的弯曲半

r径，即r1.5mm，t越小，则回弹越小。

4.1.2 弯曲凹模的圆角半径

凹模圆角半径r不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑进时阻

力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面察伤。

由于该零件属于对称压弯件，则其两边的凹模圆角半径应一致，否则压弯时毛坯产生偏移。

r凹4t41.24.8mm

4.1.3 弯曲凸模和凹模之间的间隙

该制件为几字形件，凸模和凹模间隙对弯曲件回弹，表面质量和弯曲力均有很大的影响，间隙越大，工件的误差越大，间隙过小，又会使零件边部壁厚减薄，降低凹模寿命。

凸、凹模的单边间隙Z，按下式计算：

zmaxcttct

查表得 0.09 c0.1

9 z1.20.0

0.11.2mm1 .

式中： z——弯曲凸模和凹模的单边间隙 t——材料厚度基本尺寸 ——材料厚度的上偏差 c——间隙系数

4.1.4 弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算

由于该工件没有标外形尺寸公差，查表得公差标注如下：

图

5.01

工

件

尺

寸

标

注

模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上制造。

凹0.0620.062L凹1(lmax0.75)0(360.750.62)035.540 凹0.0520.052L凹2(lmax0.75)0(250.750.52)024.610

00L凸1(L凹2z)0凸(35.5421.31)0.06232.920.06200L凸2(L凹2z)0凸(24.6121.41)0.05221.790.052

式中：

lmaxL凸——弯曲件宽度的最大尺寸；

——凸模宽度；

——弯曲件宽度的尺寸公差；

凸、凹——凸模和凹模的制造偏差，一般按IT9级选用。

4.2 落料模刃口尺寸计算

此零件的落料件为简单的矩形件，冲裁此工件的凸、凹模相对简单，精度容易

保证，所以采用分别制造法加工。

图5.02 落料凹模刃口尺寸

由表查得

zmin0.072mm，

zmax0.096mm

由公差表查得工件的尺寸公差如上图所示。对于边长168，取x0.5；尺寸55.853，取x1。

查表得，

00DT2(DA2zmin)0T(55.1130.072)0.07455.0410.074

模具制造公差是查表所得，校核满足

AT(zmaxzmin)。

4.3 冲孔刃口尺寸计算

该工件冲孔时，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。

由于工件的孔为异形孔，则计算如下：

00dT1(dminx)0T(40.50.3)0.034.150.03

A0.030.03dA2(dT2zmin)0(4.150.072)012.28700dT1(d)minxT0(120.50.4.3)3004012152.0 .043A0.0430.043dA2(dT2zmin)0(12.2150.072)012.2870

孔心距：

合适。

5 模具总体设计

5.1 模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，此工件采用复合模冲压，所以模具为复合模。

5.2 定位方式的选择

因为到模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，有侧压装置。控制条料送进步距采用固定挡料销定位。

5.3 卸料、出件方式的选择

因为工件厚度为1.2mm，相对较厚，工件尺寸较大，卸料力也比较大，故采用固定卸料板，有因为是复合模，采用刚性打件装置，并利用装在压力机台下的标准缓冲器提压边力。

5.4 导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，以及考虑到送料，模具安装，该复合模具采用后侧导柱的导向方式。

6 主要零部件设计

6.1 工作零件设计

此模具中的工作零件主要有：冲孔凸模、落料凹模、落料凸模和弯曲凹模，作成凸、凹模以及冲孔凹模和弯曲凸模，也做成凸、凹模。 6.1.1 冲孔凸模设计

根据所冲的孔的形状，结合加工的方便，冲孔凸模设计成如下形式 6.1.2 凸凹模设计（弯曲凸模、冲孔凹模）

此模具结合工件外形并考虑加工的方便，凸凹模可设计成如下的结构：

6.1.3 落料凹模设计

落料凹模可采用整体结构，可用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时应考虑到所计算的压力中心的数据，将压力中心与模柄中心线重合。其轮廓尺寸如下所示。

查表得：凹模厚度 H28mm；凹模壁厚 c45mm；

凹模宽度 B=b+2c=58.5+2?45 凹模长度 L取250mm（送料方向）；

148.5mm,圆整到160mm;

250mm 凹模轮廓尺寸为 160mm创28mm，具体结构如下所示。

6.2 定位零件设计

本套模具采用固定挡料销定位，定位可靠，挡料销的结构形式采用A型。

6.3 导料板设计

导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取

1mm，这样确定了导料板的宽度为37.5mm，导料板的厚度可查表取t6mm，导

料板采用45刚制造，热处理硬度为40~45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上，导料板的进料端安装有承料板。

6.4 卸料部件设计

6.4.1 卸料板的设计

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为t16mm，卸料板采用45刚制造，淬火硬度为40~45HRC。 6.4.2 卸料螺钉的设计

卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M1010mm，

卸料

7 模架及其他零部件设计

7.1 模架设计

该模具采用后侧导柱模架，此模具的导柱安装在模具的后侧，有利于安排送料和模具装配。以凹模的周界尺寸为依据，选择模架规格如下：导柱d/mm´L/mm32210，拼35210；分别为，拼导套

=50+8+20+64+16+28+6+60=252mm

7.2 模柄设计

本套模具冲压力较大，模具结构在纵向上较宽，且有导柱，故选择凸缘模柄，

H7用4个螺钉固定在上模座，模柄凸缘与上模座的窝孔采用js6的过渡配合。模柄的

60mm。安装端直径为Æ7.3 固定板设计

固定板采用矩形结构，其平面尺寸与凹模外形尺寸相同，厚度为20mm，在其上钻有相应的螺钉孔及销钉孔，材料为45钢。

7.4 垫板设计

本套模具的冲压力较大，为了防止工作时压坏模座，故需要设置垫板，垫板

设计总结

本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。

通过这次毕业设计使我再次复习所学知识的同时，也学到了许多新知识，对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。

在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等队要设计的问题进行查询，我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计，使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。

通过对底座零件的设计，使我对复合模有了深刻的认识，特别是这种带有刚性打件卸料装置的设计。复合模的主要零件的加工一般比较复杂，多采用线切割进行加工，不容易从纯理论的角度精确的计算出来，多需要在试模后再进行调整。在模具的设计过程中也遇到了一些难以处理的问题，虽然设计中对它们做出了解决，但还是感觉这些方案中还是不能尽如人意，如压力计算时的公式的选用、凸凹模间隙的计算、卸件顶件装置选用、模架的选用与调整，都可以进行进一步的调整，使生产效率提高。因为工件的形状规则对压力的计算可以直接用公式直接计算，然而对各个方面的设计都需要更近一步的学习和查阅更多的资料。

在此设计过程中，凸，凹模的设计是一个难点,但是通过我的努力以及在老师的指导下完成了。本模具设计的并非是完美的，但是这对我以后的工作产生了很大的影响，使我掌握了一些模具设计的方法，由于能力有限，设计中难免有疏漏之处，恳请老师给予指正。

机械加工工艺过程卡

机械加工工艺过程卡片毛坯种类锻造毛坯产品型号产品名称每个毛坯可制件数 1 每台件数零（部）件图号 0 1 零（部）件名称凹共（）页第（）页模备注 9M材料牌n2号 V 毛坯外型尺寸工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准单终件 1 3 4 5 6 7 8

2 下料退火检验刨磨划线加工各下料:12080 备料车间锯床锻造模具车间立钻Z525 各个螺钉、销钉孔与下模座配钻孔配铰平行夹头 23

孔 9 热处理检验硬度硬度为60~62HRC 热处理车间致谢

光阴使箭，转眼三年的大学生活一晃而过，而我也即将离开可敬的老师和熟悉的同学踏入繁芜的社会中去。在这毕业之际，作为一名工科类学校的学生，做毕业设计是一件必不可少的事情。

毕业设计是一项非常繁杂的工作，它涉及的知识非常广泛，很多都是书上没有的东西，这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料；还有很多设计计算，这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决，可以说，没有一定的毅力和耐心是很难完成这样复杂的工作。

在学校中，我们主要学的是理论性的知识，而实践性很欠缺，而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来，使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识；这不但提高了我们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。

在设计中遇到很多难题，由于有了课程设计的经验及老师的不时指导和同学的热心帮助下，克服了一个又一个的困难，使我的毕业设计日趋完善。毕业设计虽然很辛苦，但是在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独立设计的能力，使我受益匪浅，我相信这些经验对我以后的工作一定大有益处。最后，再次感谢各位老师特别是我的指导老师于杜伟老师在这一段时间给予无私的帮助和指导，并向他们致意深深的敬意，以后到社会上我一定努力工作，不辜负他们给予我的知识。

参考文献

【1】《实用模具技术手册》陈锡栋、周小玉主编机械工业出版社【2】《实用模具设计与制造》许发樾主编机械工业出版社【3】《中国模具设计大典》中国机械工程学会、中国模具设计大典编委会

江西科学技术出版社

【4】《模具材料应用手册》林慧国、火树鹏、马绍弥主编机械工业出版社【5】《模具制造工艺与设备》模具设计与制造技术教育丛书编委会编

机械工业出版社

【6】《模具设计与制造简明手册》（第二版）冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编，丁战生审上海科学技术出版社【7】《模具制造手册》（第二版）模具制造手册编写组编写机械工业出版社【8】《冲压模具简明设计手册》郝滨海编化学工业出版社【9】《冲压模具图册》〉杨占尧编高等教育出版社【10】《冲压模具设计与制造》刘建超、张宝忠编高等教育出版社

绪论

在我国，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15％左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的

乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比还有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。

未来冲压模具的发展趋势

第四，用信息技术带动和提升模具工业的制造水平，是推动模具工业技术的关键环节。CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还

有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也、大量用于加工。

我们期待模具行业的明天更加迅速发展！

1 零件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。对于本工件的冲裁工艺性本章主要从以下几个方面进行分析。

1.1 冲裁件的结构工艺性

1.2 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度

该零件的经济公差等级在IT13以下，角度公差大于15，各个孔之间的距离也符合冲孔最小的距离。零件图中对表面粗糙度未做特殊要求，故在冲裁时只要求工件表面无明显的划痕即可，断面粗糙度

'Ra取1.253.2m。分析适合冲压加工。

1.3 冲裁件的材料分析

2 工艺方案的确定

冲压该零件所需的基本工序为冲孔、落料、弯曲；按先后顺序组合，可有以下几种初选方案：

方案一：落料——弯曲——冲孔，采用单工序模生产；方案二：落料——冲孔——弯曲，单工序模生产；

方案三：落料、冲孔、弯曲，复合冲压，采用复合模生产；方案四：冲孔、落料、弯曲级进冲压，采用级进模生产。

方案一、二属于单工序冲压，由于此制件生产批量较大，尺寸又较大，采用这两种方案，模具结构简单，寿命长，但是工序分散，生产率低，操作不安全，需要模具、压力机和操作人员较多，劳动量大，占用设备多。

方案三只需一副模具，工序比较集中，占用设备和人员少，生产率高，尽管模具结构较方案一复杂，但是由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难，所加工的工件精度也较高。

方案四也只需要一副模具，生产效率高，但模具结构比较复杂，送进操作不方便，加之本工件的尺寸较大，所生产的制件精度低。

通过对以上四种方案比较，选用方案三最适合此工件的加工——复合模生产。

3 工艺计算

3.1 毛坯尺寸及相对弯曲半径的计算

R1.51.250.5t1.2 mm 式中：R=弯曲半径（）；

t=料厚（mm）；

由R0.5t可见，制件属于圆角半径较大的弯曲件，应先求弯曲中性层曲率半径(mm)由中性层的位置计算公式：Rxt 查文献[1]，应变中性层位移系数x=0.429 则(1.50.4291.2)mm2.0148mm。

由圆角半径较大（R0.5t）的弯曲件毛坯长度计算公式：

l0直弯

l弯（rxt)180

 式中：由图可知所以

l0——弯曲件毛坯展开长度（mm）；

直——弯曲件各直线段长度总和（mm）； ——弯曲件各弯曲部分中性层展开长度之和；

（5.53.6）22543.2mm弯直

弯4（rxt)12.653mm180

l043.212.65355.853mm

3.2 排样及相关计算

由于该工件尺寸较大，外形简单，所以采用有废料直排的排样方式，查表可

得：

3.2.1 条料宽度

B2a168173mm

a12mma2.5mm；；

查有关文献[2]可得，选板料规格为3000mm1000mm1.2mm，每块可按规格

为1000mm173mm1.2mm剪条料17条，材料利用率可达98。

图3.1.01 冲裁件排样

3.2.2 计算材料利用率

A0100A

2 由材料利用率通过计算公式：

A0 式中：

——得到制件的总面积（mm）；

A——一个步距的条料面积（l/mmB/mm）；

得

(16855.853)8(d32)1009057.853173

3.3 冲压力计算

完成本制件所需的冲压力由冲裁力、弯曲力以及卸料力、推件力组成，不需要

计算弯曲时顶料力和压料力。即

F机F校F冲

3.3.1 冲裁力

F冲LtbF冲式中： ——冲裁力；

L——冲裁周边长度；

t ——材料厚度；

b——材料的抗拉强度；

2m5m2；.4

416855.853 L16 查表[3]可得计算得 3.3.2 弯曲力

F弯b510MP；

15N447

F冲252.4131.2510

为有效控制回弹，采用校正弯曲。校正弯曲力

F弯的计算公式：

F弯Ap；

式中：A——变形区投影面积； P——单位校正力（MP);

查表[4]得单位校正力P取值 P=90MP;

3.3.3 卸料力

F弯2Ap250490907N2

FxkxF

查表[5]得

kx0.04

FxkxF0.04154476.7566179.07N

所以 3.3.4 卸料力

FTnkTF

式中：n——同时卡在凹模内的冲裁件数，一般取3~5，本工件取n=5 查表得：所以

kT0.55

FTnkTF50.55154476.756424811.079N3.3.5 冲裁件工艺总力

此冲裁件的工艺总力是冲裁力、弯曲力和卸料力之和

FzFFF154476.76xFT弯6179.07424811.0799k0N7

3.4 初选压力中心

冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲压力中心。要使模具正常的工作，

图3.4.01 压力中心图

xc

由计算结果可看出压力中心偏移坐标原点数值不小，需要考虑，在模具装配时需要使压力中心与模柄中心线重合。

l1x1l2x2l3x3l40x404816825.51682111686.2815887.8mml1l2l3l40416825.52116.28

4 工作部分尺寸计算

4.1 弯曲模工作部分尺寸计算

4.1.1 弯曲凸模的圆角半径

r由于弯曲件的相对弯曲半径t较小，所以凸模的圆角半径等于弯曲件的弯曲半

r径，即r1.5mm，t越小，则回弹越小。

4.1.2 弯曲凹模的圆角半径

凹模圆角半径r不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模圆角滑进时阻

力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面察伤。

由于该零件属于对称压弯件，则其两边的凹模圆角半径应一致，否则压弯时毛坯产生偏移。

生产中，按照材料的厚度决定凹模半径

t2mm时，r凹(3~6)t 在此取r凹4t

该制件t1.2mm，则

r凹4t41.24.8mm

4.1.3 弯曲凸模和凹模之间的间隙

凸、凹模的单边间隙Z，按下式计算：

zmaxcttct

查表[6]得 0.09 c0.1

90.11.2mm1 z1.20.0 . 式中： z——弯曲凸模和凹模的单边间隙 t——材料厚度基本尺寸

——材料厚度的上偏差 c——间隙系数

4.1.4 弯曲凸模和凹模宽度尺寸计算

由于该工件没有标外形尺寸公差，查表得公差标注如下：

图5.01 工件尺寸标注

模具以凹模为基准件，间隙取在凸模上制造。

凹0.0620.062L凹1(lmax0.75)0(360.750.62)035.540 凹0.0520.052L凹2(lmax0.75)0(250.750.52)024.610

00L凸1(L凹2z)0凸(35.5421.31)0.06232.920.062

00L凸2(L凹2z)0凸(24.6121.41)0.05221.790.052

式中：

lmaxL凸——弯曲件宽度的最大尺寸；

——凸模宽度；

——弯曲件宽度的尺寸公差；

凸、凹——凸模和凹模的制造偏差，一般按IT9级选用。

4.2 落料模刃口尺寸计算

此零件的落料件为简单的矩形件，冲裁此工件的凸、凹模相对简单，精度容易

保证，所以采用分别制造法加工。

图5.02 落料凹模刃口尺寸

由表查[7]得

zmin0.072mm，

zmax0.096mm

由公差表查得工件的尺寸公差如上图所示。对于边长168，取x0.5；尺寸55.853，取x1。

查表[8]得，尺寸偏差与磨损系数：制造偏差：

11，

20.74，

x10.5，

x21。

10.1，20.074

A0.10.1DA1(Dmaxx)0(16810.5)0167.50A.074DA2(Dx)53100.4)max0(55.80700DT1(DA1zmin)0T(167.50.072)0.1167.4780.1

0.074505.113

00DT2(DA2zmin)0(55.1130.072)55.041T0.0740.07435

模具制造公差是查表[9]所得，校核满足

AT(zmaxzmin)。

4.3 冲孔刃口尺寸计算

该工件冲孔时，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。

由于工件的孔为异形孔，则计算如下：

00dT1(dminx)0T(40.50.3)0.034.150.03

A0.030.03dA2(dT2zmin)0(4.150.072)012.28700dT1(dx)minT0(120.50.4.3)3004012152.0 .043A0.0430.043dA2(dT2zmin)0(12.2150.072)012.2870

11LdL200.320.038mm88 孔心距：

校核：

TAzmaxzmin合适。

5 模具总体设计

5.1 模具类型的选择

由冲压工艺分析可知，此工件采用复合模冲压，所以模具为复合模。

5.2 定位方式的选择

因为此模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。

控制条料送进步距采用固定挡料销定位。

5.3 卸料、出件方式的选择

因为工件厚度为1.2mm，相对较厚，工件尺寸较大，卸料力也比较大，故采用固定卸料板，又因为是复合模，采用弹性打件装置，并利用装在压力机台下的标准缓冲器提供压边力。

5.4 导向方式的选择

为了提高模具寿命和工件质量，以及考虑到送料，模具安装，该复合模具采用后侧导柱的导向方式。

6 主要零部件设计

6.1 工作零件设计

根据所冲的孔的形状，结合加工的方便，冲孔凸模设计成如下形式 6.1.2 凸凹模设计（弯曲凸模、冲孔凹模）

此模具结合工件外形并考虑加工的方便，凸凹模可设计成如下的结构：

6.1.3 落料凹模设计

查表[10]得：凹模厚度 H28mm；凹模壁厚 c45mm；

凹模宽度B=b+2c=58.5+2×45=148.5,圆整到160mm; 凹模长度 L取250mm（送料方向）；

凹模轮廓尺寸为160mm×250mm×28mm，具体结构如下所示。

6.2 定位零件设计

本套模具采用固定挡料销定位，定位可靠，挡料销的结构形式采用A型。

6.3 导料板设计

导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取

1mm，这样确定了导料板的宽度为37.5mm，导料板的厚度可查表取t6mm，导

料板采用45刚制造，热处理硬度为40~45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上，导料板的进料端安装有承料板。

6.4 卸料部件设计

6.4.1 卸料板的设计

卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为t16mm，卸料板采用45刚制造，淬火硬度为40~45HRC。 6.4.2 卸料螺钉的设计

卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M1010mm，卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间，卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时，可通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

7 模架及其他零部件设计

7.1 模架设计

该模具采用后侧导柱模架，此模具的导柱安装在模具的后侧，有利于安排送料和模具装配。以凹模的周界尺寸为依据，选择模架规格如下：导柱d/mm×L/mm分别为32×210, 35×210;

导套d/mm×L/mm×D/mm分别为32mm×115mm×48mm, 35mm×115mm×

48mm;

上模座尺寸：250mm×140mm×50mm; 下模座尺寸：250mm×140mm×60mm; 模具的闭和高度：

H闭=H上+H垫板+H固定板+H落凸+H卸+H凹+H导+H下模座

=50+8+20+64+16+28+6+60=252mm

7.2 模柄设计

本套模具冲压力较大，模具结构在纵向上较宽，且有导柱，故选择凸缘模柄，

H7用4个螺钉固定在上模座，模柄凸缘与上模座的窝孔采用js6的过渡配合。模柄的

60mm。安装端直径为Æ7.3 固定板设计

固定板采用矩形结构，其平面尺寸与凹模外形尺寸相同，厚度为20mm，在其上钻有相应的螺钉孔及销钉孔，材料为45钢。

7.4 垫板设计

本套模具的冲压力较大，为了防止工作时压坏模座，故需要设置垫板，垫板

的外形尺寸与固定板相同，也要考虑螺钉及销钉孔，具体形状可见零件图。

7.5 螺钉与销钉设计

螺钉与销钉可不另行设计，可在标准中选取使用，根据凹模的厚度，可选螺钉M8，形状为内六角，长度根据具体使用情况选用，销钉也是。

8 冲压设备选用

通过校核，选择开式可倾压力机J23--80可符合本模具压力要求。公称压力：800kN 滑块行程：80mm 最大闭和高度：380mm 封闭高度调节量：90mm

滑块中心到床身距离：290mm 工作台尺寸：左右 800mm 前后 540mm 垫板厚度：100mm

6075 模柄孔尺寸（直径´深度）/mm：拼工作台板尺寸：100mm 最大倾斜角：30

9 模具的装配

根据复合模具装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并

调整间隙、试冲、返修。具体装配见表8.1.01.

表9.1.01 底座模具的装配

序号工序凸凹模预配工艺说明 ①装配前仔细检查各凸模形状及尺寸以及凹模形孔，是否符合图纸要求尺寸精度、形状。 ②将各凸模分别与相应的凹模相配，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。 42

2 凸模装配以凸模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中，并拧紧牢固 ①在下模座上划中心线，按中心线预装凹模，导料板等； ②在下模座上用已加工好的的凹模分别确定其螺钉孔位置，并分别钻装配下模孔，攻丝： ③将下模座，凹模，初始挡料销，固定挡料销，弹簧装在一起，并用螺钉紧固，打入销钉 ①在已装好的下模上放等高垫铁，再在凹模中放入0.12mm的纸片，然后将凸模与固定板组合装入凹模； ②预装上模座，划出与凸模固定板相应的螺孔、销孔位置并钻铰螺孔、销孔；装配上模 ③用螺钉将固定板组合、垫板、上模座连接在一起，但不要拧紧； ④将卸料板装在已装入固定在下模座的凹模上。 ⑤复查凸、凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉； ⑥切纸检查，合适打入销钉试冲与调整装机试冲并根据试冲结果作相应调整 3 4 5

设计总结

通过这次毕业设计使我再次复习所学知识的同时，也学到了许多新知识，对一些原来一知半解的理论也有了进一步的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。

在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等重要设计的问题进行查询，我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计，使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。

通过对底座零件的设计，使我对复合模有了深刻的认识，特别是这种带有刚性打件卸料装置的设计。复合模的主要零件的加工一般比较复杂，多采用线切割进行加工，不容易从纯理论的角度精确的计算出来，多需要在试模后再进行调整。在模具的设计过程中也遇到了一些难以处理的问题，虽然设计中对它们做出了解决，但还是感觉这些方案中还是不尽如人意，如压力计算时的公式的选用、凸凹模间隙的计算、卸件顶件装置选用、模架的选用与调整，都可以进行进一步的调整，使生产效率提高。因为工件的形状规则对压力的计算可以直接用公式直接计算，然而对各个方面的设计都需要更近一步的学习和查阅更多的资料。

机械加工工艺过程卡

机械加工工艺过程卡片毛坯种类锻造毛坯产品型号产品名称每个毛坯可制件数 1 每台件数零（部）件图号 0 1 零（部）件名称凹共（）页第（）页模备注 9M材料牌n2号 V 毛坯外型尺寸 44

工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准单终件 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

2 下料退火检验刨磨划线加工各孔热处理磨电加工修整下料:12080 备料车间锯床空气锤C41—250 加热炉加热炉刨床磨床 M7120 立钻Z525 划线平台锻造锻成：尺寸公差为2 锻造车间退火检验粗、精加工六个面，单边余量0.3~0.5mm 磨上、下平面、两基准面至图样尺寸锻造车间锻造车间模具车间模具车间虎钳划中心线、各螺孔、销孔、模具形孔轮廓线车间各个螺钉、销钉孔与下模座配钻孔配铰检验硬度硬度为60~62HRC 精磨上下面至要求尺寸模具车间平行夹头热处理车间模具车间模具车间模具车间磨床 M7120 电加工落料孔与冲孔修整型腔电机抛光机 45

13 检验按照图纸检验模具车间设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处数更该文件号

致谢

在学校中，我们主要学的是理论性的知识，而实践性很欠缺，而毕业设计就

相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来，使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识；这不但提高了我们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。

参考文献

江西科学技术出版社

【4】《模具材料应用手册》林慧国、火树鹏、马绍弥主编机械工业出版社【5】《模具制造工艺与设备》模具设计与制造技术教育丛书编委会编

机械工业出版社

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