汽车加强板的成形工艺模具设计说明书.pdf

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1、1/52 摘 要 本论文主要是分析汽车加强板的成形工艺，介绍了冲孔，修边，翻边，落料级进模的排样设计和级进模设计。经工艺分析与计算，确定好设计工艺流程和模具的结构形式。模具可实现自动化，生产效率很高，操作简单，工艺性能好，冲件质量高。模具用 CATIA 进行三维设计，CAD 处理装配图和零件图。设计过程中首要的是对零件进行工艺分析，然后通过分析和对比，确定适合的工艺方案，完成料带的排样设计；接着对冲裁力，拉延力和翻边力进行计算，再确定零件生产时总的冲压力，完成对压力机的选择；最后根据料带图设计，完成模具的装配和校对。关键词:加强板；排样；冲裁；级进模 2/52 Abstract In this

2、 thesis is to analyze the forming process of the cars reinforcing plate,introduced punching,trimming,flanging,blanking progressive die strip layout and die design.Process analysis and and calculations to determine the structure of the design process and mold.Mold can be automated,high production eff

3、iciency,simple operation,process performance,high quality stamping.Mold CATIA 3D design,CAD the processing assembly drawing and parts Figure.The design process first and foremost is the part for process analysis,and then analyzed and pared to determine the appropriate process plan,plete with nesting

4、 material design And then blanking force,drawing and flanging force is calculated,and then determine the total.Pressforce parts production,the pletion of the choice of the press;Finally,according to the strip drawing design,plete mold assembly and proofreading.Key words:reinforcing plate；nesting；pun

5、ching;progressive die.3/52 目录 摘要.1 1 绪论 1.1 多工位级进模简介.5 1.2 冲压模具分类.8 1.3 冲压模具在国民经济中的地位.9 2 零件分析及工艺方案确定 2.1 确定零件的基本冲压工序.9 2.2 排样设计.12 2.3 排样方法.13 2.4 排样的具体方案和设计分析.16 3 成型设备的选择 3.1 冲裁力的计算.18 3.2 拉深力及弯曲力的计算.20 3.3 卸料力及推件力的计算.22 3.4 总冲压力的计算.23 3.5 冲压设备的选定.23 4 模具结构的详细设计分析 4.1 凸凹模结构设计 4.1.1 凸凹模的尺寸标准.25 4.

6、1.2 冲裁工位凸凹模设计.26 4.1.3 弯曲工位凸凹模设计.29 4.2 定距及导料结构设计 4.2.1 定距结构设计.30 4.2.2 导料结构设计.31 4.3 卸料结构设计.31 4.4 限位装置设计 4.4.1 墩死块.32 4.4.2 模具存放限制器.33 4/52 4.4.3 限位挂钩.34 4.5 辅助零部件设计.34 5 模具装配.35 总结.38 致谢.39 参考文献.40 附录 装配图选录 附录 零件图选录 5/52 1 绪论 1.1 多工位级进模简介 多工位级进模是在级进模基础上发展起来的一种高效模具。多工位级进模一般都配置有自动送料、自动出件、自动检测与保护装置，

7、以实现高速和自动化生产。它适用与大批量生产板料较薄的中小型冲压件。精密级进模技术水准的高低，是衡量一个国家产品制造水平的重要标志。一个工业发达的国家在精密级进模的发展也更加成熟，所以，应该加大对精密级进模的研究。1.1.1 按级进模所包含的工序性质分 多工位级进模不仅能完成所有的冷冲压工序，而且能进行装配等，但冲裁是最基本的工序。按工序的性质，它可以分为冲裁多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模、冲裁弯曲多工位级进模、冲裁成形（胀形、翻边、缩口、校形等）多工位级进模、冲裁拉拉深弯曲成形多工位级进模等。如下图（1-1）就是一副多工位级进模。图 1-1 6/52 1.1.2 按冲压件成形方法分（1）封

8、闭形孔级进模 这种级进模的各个工作形孔（除侧刃外）与被冲零件的各个形孔及外形（或展开外形）的形状完全一样，并分别设置在一定的工位上，材料沿各工位经过连续冲压，最后获得成品或工序件。如图（1-2）：图 1-2 （2）切除余料级进模 这种级进模是对冲压件较为复杂的外形和形孔，采取逐步切除余料的方法（对于简单的形孔，模具上相应形孔与之完全一样），经过逐个工位的连续冲压，获得成品或工序件。显然，这种级进模工位一般比封闭的形孔级进模多。如图（1-3）经过8个工位冲压，获得一个完整的零件。图 1-3 7/52 以上两种级进模的设计方法是截然不同的，有时也可以把两种结合起来设计，即既有封闭形孔又有切除余料的

9、级进模，以便科学的解决实际问题。1.1.3 发展现状 目前，国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺如精密冲压、柔性模成形、冷挤压等等，这些技术在实际生产中取得了良好的经济效果。高效、精密、多功能、长寿命多工位级进模喝汽车覆盖件冲模的设计水平代表现代冲模的技术水平。我国能够设计制造出机电一体化的达到国际先进水平的高效、精密、长寿命多工位级进模，工件精度达到 2-5 微米，步距达到 2-3 微米，总寿命达到 1 亿次以上。虽然我国这些年发展的很快，但是与发达国家还是有很大的差距，所以还需不断学习先进技术，是我国的模具行业得到长远的发展。1.1.4 与国际先进水平的差距 近年来，我国模具行业发展迅速

10、，但远远不能适应国民经济发展的需要。最主要的问题是低档模具过剩，高档模具却供不应求，甚至必须依靠进口。因此，模具企业必须找准自己的弱点。差距主要表现在以下方面：（1）原材料 国产模具多采用2Cr13和3Cr13作精密热处理，而国外则采用专用模具材料 DINI、2316，其综合机械性能，耐磨、乃腐蚀性及抛光亮度均明显优于国产材料。这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命。（2）制造工艺 国内模具生产厂家，工艺条件参差不齐，差距很大。不少厂家由于设备不配套很多工作依靠手工完成，严重影响了精度和质量。（3）模具设计体系 国内一些厂家虽然采用了计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造技术（CAM）

11、，但依旧停留在引进、消化和吸收阶段，难以形成具有成熟的理论指导和设计体系。因此，规 X 模具设计软件系统的开发是当务之急。（4）调试水平 模具就起本质而言属于工装，生产出合格品才是最终的目的。因此，模具的质量、性能依赖试模结果检验。国内模具厂因交货期短，试模设备局限，往往把质量检验工作放在用户试模，易给用户造成大量的损失和浪费。而且由于修模受时间，场地限制，往往难以调试出最佳状态。而国外一些发展较好8/52 的企业都拥有自己的试模场所和设备，可以模拟用户工作条件试模，所以能在最短时限达到最好的效果。（5）配套体系 我国模具生产企业习惯埋头搞生产研究，而忽视与其他设备供应商、原料供应商合作。无形

12、中使用户走了许多弯路。我们的模具厂必须和其他厂家及各大科研院所共同合作，为用户创造最佳的制品，创造更大的利润，才能为自己营造更好的发展空间。形成差距的主要原因 国内设计制造的模具与国际先进水平相比，存在差距的主要原因有以下方面：（1）人才相当缺乏。尤其是高素质高水平的设计人才、工艺人才、制造人才和高级管理人才等更加匮乏。（2）先进制造设备的技术掌握与功能发挥不够。（3）设计制造的自主创新能力薄弱和精细化不够，并对国际先进模具的设计制造基础理论和核心技术的研究等掌握不够。（4）企业信息化管理程度不高。（5）标准件品种规格少和质量还不高。生产供应跟不上模具生产的发展，以高精度模具为例，高质量标准件

13、还是主要依靠进口。（6）模具材料发展滞后更为明显。正是由于以上因素，制约了中国模具行业和模具技术水平的提高。1.2 冲压模具分类 冲压模具的形式很多，一般可按下列不同特征分类：（1）按工序性质分类 可分为落料模、冲孔模、切断模、切舌模、剖切模、整修模、精冲模等。（2）按工序组合程度分类 可分为单工序模（俗称简单模）、复合模和级进模（俗称连续模）。（3）按模具导向方式分类 可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模等。（4）按卸料与出件方式分类 可分为固定卸料式与弹压卸料式模具、顺出件与逆出件式模具。9/52 （5）按挡料或定距方式分类 分为挡料销式、导正销式、侧刃式等模具 （6）按凸、凹模所

14、用材料不同分类 可分为钢模、硬质合金模、钢带冲模、锌基合金模、塑胶冲模等 （7）按自动化程度分类 可分为手动模、半自动模和自动模。1.3 模具工业在国民经济中的地位 在现代工业生产中，模具是生产各种产品的重要工艺准备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。采用模具成产零部件，具有生产效率高、质量好、成本低、节省能源和原材料等一系列优点，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛的应用，成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具工业对国民经济和社会的发展，起着越来越重要的作用。在汽车、仪表、电子、电机、家电、电器和通讯等产品中，60%-80%的零部件

15、都要靠模具成形。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍或几百倍。模具生产水平的高低已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志和象征。也决定着产品的质量、效益和对新产品的开发的能力。近年来，我国的模具制造技术也有较大的发展，从过去的只能制造简单的模具，发展到今天可以利用现代制造技术生产一些大型、精密、复杂、长寿命的模具。目前，全国已有模具生产厂家数千个，职工数十万人，每年能生产上百万套模具。为了尽快发展我国的模具行业，国家已采取了许多具体措施，如给专业模具厂投资以供进行技术改造；将模具列为国家规划重点科研攻关项；派有关工程技术人员出国考察学习；引进国外模具先

16、进技术；制定有关的模具标准等。通过这一系列的措施的实施，使得我国模具工业有了很大的发展，并在某些技术上取得了突破。2 模具的工艺分析及方案的确定 2.1 确定基本冲压工序 材料：HE360D，料厚:6.0mm，模具精度为精密的，抗剪强度:364N/mm2。10/52 图 2-1.汽车加强板零件图 11/52 2.1.1 零件结构特点分析 汽车加强板是一个通过修边、成形、弯曲、冲孔等工序获得的零件，如图 2所示。图 2-2.汽车加强板工艺 12/52 通过分析，该零件按照 1.修边，2.向下弯曲，3.成形，4.冲孔，5.切断的顺序加工最为合理，由于材料很厚，屈服强度达380MPa，抗拉强度 52

17、0MPa。并且在向下弯曲的过程中弯曲角度较大且弯曲半径较小，快速的弯曲过程可能导致零件拐角处变形不均匀甚至被拉裂，使得到零件的尺寸出现误差，因此向下弯曲应设计为二次弯曲。冲孔一般都是在成形和弯曲之后，过早地冲孔会导致后面成形或弯曲被拉以至于无法保证孔的尺寸。2.1.2 工序的确定 经分析后有如下几套工序法案可供选用：方案 1 以单工序进行制造。设计并制造五套（至少五套）单工序模具进行：修边向下弯曲成形成形及冲孔侧面冲孔和修边冲孔切边来完成零件生产。方案 2 设计并制造一副多工位级进模，完成对零件的批量生产。方案 1 的优点是模具设计简单，易于设计和制造，但考虑到为大批量生产，如果设计为单工序模

18、，这样生产效率极低，需要大量的人力而且需要占用很大面积，对定位也要求很严格，否则极易出现误差。所以排除这种方案。方案 2 生产效率高，适合大量生产，操作安全，自动化程度高并且模具寿命也长，由于定位精准所以冲压件质量也很好，冲压成本低，但设计制造难度大。综合上述两种种方案，方案二较方案一精度高，生产效率高，综合以上所述，故选择方案二。2.2 排样设计 在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样是冲裁模设计中的一项极其重要的工作。排样方案对材料的利用率、冲件质量、生产率、模具结构与寿命都有着重要的影响。冲裁件的

19、实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。可用下式计算：F/F0100F/AB100%(2.2.1)式中 材料利用率；13/52 F工件的实际面积；F0所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A送料进距(相邻两个制件对应点的距离)；B条料宽度。从上式可看出，若能减少废料面积，则材料利用率高。废料可分为工艺废料与结构废料两种(图2-3）。搭边、料头、料尾和边余料属工艺废料，要提高材料的利用率，主要应从减少工艺废料着手。减少工艺废料的有力措施是：设计合理的排样方案，选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料），利用废料作小零件如下图 图2-3 废

20、料分类 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标等。因此，排样时应考虑如下原则：(1)提高材料利用率(不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。(2)排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。(3)模具结构简单、寿命高。(4)保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。2.3排样方法 根据材料经济利用程度，排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多种形式。14/52 图2-4 排样方法分类(1)有废料排样法：如图2-4a 所示，沿冲件全部外形

21、冲裁，在冲件周边都留有搭边，因此材料的利用率低，但是冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度很高，模具的寿命也很高，生产中绝大多数冲裁件都是采用有废料排样。(2)少废料排样法：如图2-4b 所示。沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在冲件之间(或冲件与条料侧边之间)留有搭边，材料利用率有所提高，但是受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲裁件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料的利用率稍高，冲模结构简单。(3)无废料排样法：沿直线或曲线切断条料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差些，但是材料的利用率最高。图 2-4c 是步距为两倍制件宽度的一模两件的无废料排样。采用少、无

22、废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力(单边切断时)，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。为此排样时必须统筹兼顾、全面考虑。表 2-1为排样形式分类示例。表 2-1排样方法 排样形式 有废料排样 少、无废料排样 应用 X 围 直排 用于简单的几何形状（方形、矩形、圆形）的冲件 斜排 椭圆形、L 形、T 形、S 形、十字形冲件 15/52 直对排 梯形、三角形、半圆形、T 形、形冲件 混合排 材料与厚度相

23、同的两种以上的冲件 多行排 批量较大、尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形冲件 整裁搭边 大批生产中用于小的窄冲件或带料的连续拉深 分次裁搭边 2.4 排样的具体方案设计分析（1）绘制零件展开图，如图 2-5 所示 图 2-5 零件展开图 16/52（2）条料排样图方案比较 图2-6 零件2D图 绘制过程：参考已绘制的零件图，查询得知材料的屈服强度达到210MPa，且厚度达到6mm，并且还有侧边冲孔和修边，综合这些因素，设计为单个冲件（每次冲压出一个零件）。根据估计的工位数，以基准线为准划一排零件的展开形状图，由于零件展开后的长度是 282mm，宽度是 172.9mm，在料带中需要设计导正销进行

24、定位，由于是单个冲件，所以设计料带宽度为 282mm，步距为 185mm（设计中应尽量设计为整数）。按零件图的形状，分析零件的弯曲、成形部分，分解加工工序。设计排样图如图 2-7 所示 17/52 图 2-7 排样图 图 2-8 料带 3D 图（3）材料利用率 本次设计的级进模由自动送料机送料，不予考虑料头、料尾和边余料。由18/52 CAD 软件分析可以的得到零件展开图的实际面积为 32226.895mm2，所以 A=32226.895mm2。由公式 2.2.1 可计算得材料的利用率 F/F0100F/AB100%=61.77%。3 成型设备的选择 3.1冲裁力的计算 冲裁力是指冲裁时凸模所

25、承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦阻力。它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。冲裁力的计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的总的冲压力。（材料HE360D的抗剪强度为364MPa）冲裁力计算公式：F=TRmL 式中，F冲裁力（单位：N）；T材料厚度（单位：mm）；Ra材料抗拉强度（单位：MPa）；Rm材料抗剪强度（单位：MPa）L冲裁周边长度（单位：mm）。（1）冲导正销孔冲裁力（第1工位）冲裁周边长度：L1=16.2=50.89mm；冲裁力：F1=T Rm L1=636450.89=111143.76N；具体冲裁如图 3-1 所示 1

26、9/52 图 3-1 冲导正销位置示意图 （2）修边凸模冲裁力（第 2、3、7，10 工位）冲裁总周长：L2=239.55+231.50+127.65+145+96.6+107.6+113.45=1061.35；冲裁力：F2=T Rm L2=6x364x1061.35=2317988.4N；具体修边图如图3-2所示 图 3-2 修边位置示意图 20/52（3）冲孔凸模冲裁力（第 9 工位）冲裁总周长：L3=267.04+42.414+32.04+39.92=548.52;冲裁力：F3=T Rm L3=6x364x548.52=1197967.68N；冲孔图如图 3-3 所示 图 3-3 冲孔位

27、置示意图 （4）切断分离冲裁力（第 11 工位）冲裁总周长：L4=195.27mm；冲裁力：F4=T Rm L4=6x364x195.27=426469.68N；切断图如图 3-4 所示 图 3-4 切断分离位置示意图 3.2拉深力和弯曲力的计算 拉深力和弯曲力计算公式：F=KLT（简化公式）式中，K拉深或弯曲系数；（该处取0.6）L弯曲或拉深件横断面周长；（单位：mm）21/52 T材料厚度；（单位mm）材料抗拉强度。（该处取=0.8Rm=291.4MPa;）（5）成型力（第5工步）F5=KL5T=251246N,成型图如图3-5所示 图3-5 成型示意图 （6）向下弯曲（第6工步）F6=K

28、L6T=251246N，弯曲图如图3-6所示 图3-6 弯曲示意图 3.3卸料力和推件力的计算 板料经冲裁后，由于弹性变形恢复的作用，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称为卸料22/52 力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称为推件力。卸料力的计算公式：F=KXF；推件力的计算公式：F=nKTF;式中，F计算的冲裁力；（单位：N）KX脱卸系数，取0.035；KT推出系数，取0.055；（见表3-1）n凹模内含工件或废料的个数，本设计n取1。表3-1 料厚系

29、数 由此可计算卸料力为：F卸=KX*F=0.035x(111143.76+2317988.4+1197967.68+426469.68+251246+251246)=159462.1N F推=nKTF =1x0.05x(111143.76+2317988.4+1197967.68+426469.68+251246+251246)=227803.1N 3.4总冲压力的计算 总冲压力：总冲压力为上述压力之和。F总=F1+F2+F3+F4+F5+F6+F推+F卸=4943326.774943KN 3.5冲压设备的确定 冲压加工中，要求加工压力不大于冲压设备公称压力的1/3，故选用的设备公称压力W3/

30、2的总冲压力742T。对液压机与机械压力机进行比较：液压机在工作行程终点时，可以对材料进行保压，对材料的塑性变形、减小回弹有利，23/52 适合工艺有拉延、弯曲、型材弯曲、冷挤、整形校平。而压力机可分曲轴传动压力机、偏心压力机、摩擦压力机三种。其中曲轴压力机可获较大行程，承受负荷较均匀，应用较广；偏心压力机具有行程可调整的特点，有利提高生产率，适用冲裁、弯曲和浅拉伸等工序；摩擦压力机在工作超负荷时，会打滑致损坏机件，适用中小尺寸工件的校正、压印和成形工序。从模具方面看，液压机适合用于生产大型，复杂，精密的汽车薄板零件，特别是有“拉伸”功能的零件。适合汽车等的大型覆盖件，车门件等。它的特点相对机

31、械压力机的确致密性，产品结构尺寸的稳定性上更好。维护比机械压力机方便，因为液压件的标准化，理论的成熟化很高。所以考虑到本次设计产品的工艺性和精度要求，决定选用四柱式液压机。最后结合模具外形尺寸及闭合高度的要求，经校核后选用 JG39-800G型液压机，其主要技术参数见表3-2。表3-2 JG39-800G技术参数 XX 二机 JG39-800G 闭式机械压力机主要技术参数 序号 名称 单位 数值 备注 1 公称压力 KN 8000 2 公称压力行程（下死点前）mm 13 3 滑块行程长度 mm 800 4 滑块行程次数（空运转时）spm 7-20 5 滑块单次行程次数 spm 14 6 微速调

32、整次数 spm 36 7 最大装模高度 mm 1500 8 装模高度调节量 mm 400 9 导轨间距离 左右 mm 4100 10 滑块底面尺寸 左右 mm 4000 前后 mm 2000 11 工作台板尺寸 左右 mm 4000 前后 mm 2000 12 工作台板厚度 mm 270 13 移动工作台 移动方式 左右单向 数量 个 2 移动工作台高度 mm 750 承载重量 kg 40000 14 平衡器平衡力（0.5MPa 气压时）kg 20000 24/52 15 进气气源压力 Mpa 0.6 16 主传动电机 功率 KW 110 额定功率 转速 r.p.m 985 额定转速 17 装

33、模高度调整电机 功率 KW 15 转速 r.p.m 1460 18 气垫行程调节电机 功率 KW 4 转速 r.p.m 960 19 飞轮释放能量 单次（14spm）KJ 270 速度连续20spm 20 地面至工作台上平面高度 mm 750 21 压力机地面以上高度 mm 9400 22 压力机地面以上外形尺寸 左右 mm 5950 前后 mm 5100 23 压力机地面以下深度 mm 5500 局部7000 24 压力机总重 吨 311 25 使用要求：使用电源 50HZ，380V10%国内 电源容量 KVA 环境温度 5-40 环境湿度 45-95%气源压力 MPa 0.6 4模具结构详

34、细设计 4.1凸凹模结构设计 4.1.1凸凹模尺寸标准 冲模零件中凸、凹模属于工作零件，直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用。凸、凹模间隙对冲裁件断面的质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响，所以在设计模具时必须选择合理的间隙。设计中所用材料为冷成型热轧酸洗汽车结构钢，根据经验来取，一般凸、凹模间隙取（0.050.1）t。所以，得Zmin=0.05 6=0.3mm，Zmax=0.1 6=0.6mm。确定凸、凹模刃口尺寸的原则：（1）落料 落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致），故应以凹模尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度

35、仍能冲出合格的零件，故落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差X围内较小尺寸。25/52 而落料凸模基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小的初始间隙。（2）冲孔 工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致），故应以凸模尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸应取工件孔尺寸公差X围内较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。（3）孔心距 当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。（4）冲模刃口制造公差 凸、凹模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凸、凹模间隙值，保证模具一定的使用寿命。图4-1 凸凹模配合图 4.1.2冲裁工位凸

36、凹模设计 26/52 在多工位级进模中会有很多冲小孔的凸模（如图4-2所示）、修边凸模（如图4-3所示）等。一般都是标准件或者标准件的改制，这些凸模是根据具体的冲裁要求，根据材料的厚度，冲裁间隙和等因素来考虑凸模的结构及其凸模的固定方法（一般都会由凸模固定座）。图4-2 冲孔凸模 27/52 图4-3 修边凸模 对于冲小孔凸模，一般会加大固定部分直径，缩小刃口部分长度，用这样的方式保证小凸模的强度和刚度。如果工作部分和固定部分的直径相差很大，则可设计为多台阶结构。但是各个台阶过渡部分必须用圆弧光滑连接，否则会有刀痕。而对于尺寸较大的窄长槽凸模和异形凸模，由于它们的强度容易得到保证，所以通常不设

37、置台阶结构，采用直通式凸模，用凸模固定座将其固定在上模上。上述类型的凸模分为两种形式：镶拼式凸模和整体式凸模。整体式凸模将固定座和凸模刃口设为一体，其加工方便，受力后稳定性强，安装也比较方便，但是后期修模时需将凸模和固定座一起换掉，材料浪费较多。而镶拼式凸模是将凸模镶拼在固定座中，用销钉定位，螺钉固定，但是其稳定性和生产效率都不如整体式凸模，因此在本次设计中全部采用整体式凸模。在冲裁工位中，在凸模设计完成后，根据冲裁间隙值，很容易设计出与其相匹配的凹模（如图 4-4所示）28/52 图4-4 冲裁凹模 4.1.3弯曲工位凸凹模设计 多工位级进弯曲工位的设计要点 本次设计凸凹模的材料分别为Cr1

38、2MoV，Cr12MoV的技术参数如表4-1：表4-1 Cr12MoV的化学成分 C%Si%Mn%Cr%Mo%V%(P,S)%1.45-1.70=0.40=0.40 11.0-12.5 0.40-0.60 0.15-0.30 0.03 特点：晶粒较细，具有良好的淬透性，淬火回火后的硬度强度韧性较高，淬火变形小。主要用途：多用于制造截面较大，形状复杂，工作负荷较重的各种模具和工具，如汽车覆盖件模具，冲孔凹模，切边模，压印模，标准工具和量具等。29/52 热处理工艺：淬火：第一次预热300-500摄氏度，第二次预热840-860摄氏度；淬火温度1020-1040摄氏度，冷却介质为油，介质温度20-

39、60摄氏度，冷却至油温，随后空冷，HRC=60-63 回火：经过以上淬火工艺，回火加热温度 400-425摄氏度，HRC57-59.在多工位级进模中，如果工件要求向不同方向弯曲，则会给级进加工造成困难。在本模具中，材料是向下弯曲，故应设计为向下弯曲，通过导板的导滑来完成弯曲成形（如图4-5和4-6所示）。图4-5 成形凹模 30/52 图4-6 向下弯曲整体结构示意图 4.2定距和导料结构设计 4.2.1定距结构设计 本模具工位数较多，冲压精度要求较高，设置有一个导向（导正销导正），这样可以提高送料精度。导正销采用是标准件，用导正销固定座将其固定在压料板上（如图4-6所示）。条料的定位精度直接

40、影响到工件的加工精度。在第一工位冲导正工艺孔，紧接着在接下来工位设置导正销导正，以导正销矫正自动送料的步距误差。图4-7 导正销 31/52 4.2.2导料结构设计 导料板是对条料进行导向的装置之一，沿条料送进方向，安装在抬料板的两侧，并与模具中心线平行，主要作用是在板料送进过程中为其左右导向，同时也可保证板料的上下浮动距离不至于过大而脱离抬料板。在导料板的前端，有一开口的翘起，目的是方便送料（如图4-7所示）。图4-8 导料板 4.3卸料机构设计 卸料装置是起卸料作用，在模具工作前，卸料板把条料压住，防止条料在冲压过程发生位移和塑性变形；同时卸料装置必须对各凸模起导向和保护作用。（如图4-1

41、3所示）。图4-9 压料板与凸模的位置关系 除上述卸料板的整体卸料外，在设计中还有另外一种卸料方式。在上图中可以看出，每个凸模上都会有顶料销，其也是卸料的作用，冲孔后的废料若随着凸模回程贴在凸模端面上带出模具，并掉在凹模表面，不及时清除将会使模具损坏。因此在设计中对2.0mm以上的凸模上设置弹性顶料销，利用弹性顶料销使废料脱离凸模端面（如图4-9所示）。32/52 图4-9 顶料销 4.4限位装置设计 4.4.1墩死块 墩死块的作用是在上下模座合模过程中，在机床到达下死点的位置时，保证模具的闭合高度在安全X围内。同时也可起到检测模具闭合高度的作用，如图4-10和4-11所示。图4-10墩死块在

42、模具中示意图 33/52 图4-11 墩死块 4.4.2模具存放限制器 模具在运输和存放的过程中，为防止上模下行量过多，造成对凸、凹模的挤压破坏，这个时候需使用存限制器来保证上下模的间隙，从而保护模具内部的零件不被损坏(如图4-12所示)。当模具在工作状态时，将存放限制器倒下，模具正常工作；当模具不需要工作时，将存放限制器推上，起存放模具作用。图4-12 存放限制器 4.4.3限位挂钩 在模具开模的过程中，需设置限位挂钩。其作用主要是为了限制压料板与上34/52 底板的相对移动距离，即压料板的行程,如图4-13所示。图4-13 限位挂钩 4.5辅助零部件设计 4.5.1键 键主要有两点作用，第

43、一就是可以比较精确的定位，第二就是可以传递侧向力。键有着精确定位作用，所以自身的精度也比较高，即键的两个侧面。在键的中间，一般会设计一个或两个M6的螺钉用于固定。在装模和试模是时候，很容易便可取出，操作方便。像一般比较大的镶块，定位要求又非常高，这个时候仅靠两个销钉是无法完成定位，就必须全部依靠键的定位。键定位一般采用“L”型定位。即镶块的4个面全部磨光，将镶块的两个面分别靠在底板上，在镶块的另外两个面根据长度布置键。如图4-14和4-15所示。35/52 图4-14 键在模具中的示意图 图4-15 键 4.5.2字模 在冲件的生产过程中，需将其生产日期编号等信息标记在零件上面，在设计模具时，

44、应设计类似成型凸凹模功能的字模，将产品的信息通过字模标记在零件上。图4-16 字模 5模具装配 模具装配属单件小批装配生产类型，特点是工艺灵活性大，工序集中，工艺文件不详细，设备、工具尽量选通用的。组织形式以固定式为多，手工操作比重大，要求工人有较高的技术水平和多方面的工艺知识。模具装配的内容有：选择装配基准、组件装配、调整、修配、总装、研磨抛36/52 光、检验和试模等环节，通过装配达到模具的各项指标和技术要求。通过模具装配和试模也将考核制件的成形工艺、模具设计方案和模具制造工艺编制等工作的正确性和合理性。在模具装配阶段发现的各种技术质量问题，必须采取有效措施解决，以满足试制成形的需要。模具

45、各零部件的设计完成后，要进行装配，以进行干涉、安全性、可行性等相关检查与模具校对。在对整套模具进行装配检验后，其各项参数均符合设计要求。在本次设计的过程中，所有的3D图纸均用CATIA（V5R19）绘制，2D图纸由CAD（2010）完成，其3D总装图及四大部件装配图分别如图5-1、5-2、5-3、5-4、5-5所示。其2D装配图祥见附录I，2D零件图纸祥见附录II。图5-1 模具总装图 37/52 图5-2 下模装配图 图5-3上模装配图 38/52 图5-4 压料板 图5-5 抬料板 总 结 通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，让理论与实际充分的结合，同时在查找资料的过程中也了解了许多课

46、外知识，开拓了自己的视野，让我对所学的知识有了更深的认识，同时也认识了将来模具的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。这次毕业设计与机械制图、公差配合、材料学、模具制造工艺、冲压模具设计与制造等课程紧密相连，是他们内容的综合应用。他培养我们的设计能力，尤其是冲压模具的设计能力，提高解决实际问题的能力。为以后的工作也有着不可估量的作用。39/52 毕业设计是我作为一名学生的最后一次作业，它是对我在整个大学学习的一个总结，同时也为今后走向社会铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学理论知识的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力。毕业的时间一天一天的临近，通过不

47、断的努力下我的毕业设计终于完成了。之前一直觉得毕业设计就是对专业课程的最后一次检验，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。只有自己掌握了各方面的知识才能更好的去制造去设计，使我更加明白不论做什么都要认真，一点一滴去积累，踏踏实实去做才能慢慢走向成功。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过实践才能实现其价值！有些东西以为学会了，

48、但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了，所以我还有很长的一段路要走。致谢 在此要感谢我的指导老师余老师对我悉心的指导，感谢老师给予我的帮助，同时也对斯摩摩（XX）汽车模具公司表示感谢，给我一个良好的实习环境，同时在毕业设计阶段，不论车间师傅还是技术部的师傅都给予了我很多的帮助，在此一并感谢。在设计过程中，我去图书馆收集了大量的资料，同时也在网上了解了很多关于设计的知识，还与同学交流经验，并向老师请教，使自己学到了不少知识，虽然也经历了不少艰辛，但收获巨大。在整个模具设计中我懂得了许多东西，也锻炼了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的

49、工作和生活有很大的帮助。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在设计过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但在这次设计过40/52 程中我成长了很多学会了很多，使我终身受益。参考文献 1王孝培.冲压手册.机械工业 1988 2童幸生.材料成形工艺基础.华中科技大学 2010 3邱永成.多工位级进模设计.国防工业 1987 4付建军.模具制造工艺.机械工业 2004 5王芳.冷冲压模具设计指导.机械工业 1998 6模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例.机械工业 2000 7金涤尘.现代模具制造技术.机械工业 2001 8卢险峰.冲压工艺模具学.机械工业 2006 9

50、李贵胜.模具机械制图.电子工业 2005 41/52 10周大隽.冲模结构设计要领与 X 例.机械工业 2005.11 11X 正修.多工位连续冲压技术及应用.机械工业 2010.1 12李尧.金属塑性成形原理.机械工业 2004 13陈炎嗣.多工位级进模设计与制造.机械工业 2006.9 14陈锡栋、周小玉.实用模具设计手册.机械工业 2001.7 15田嘉生.冲模设计基础.航空工业 1994 16Duffey,M.R.and Sun,Q.Knowledge-baseddesign of progressive stampin dies.Journal ofMaterials Process