摘要
我的毕业设计是落料冲孔复合模的设计，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到
制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。
其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，采用倒装复合
模，凸凹模的外形和内型孔、凹模型孔采用数控线切割机床加工，在设计中我要考虑到很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、外观要求等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以在设计要不断的改进直到符合要求。
关键词 ：落料；工艺性；凸凹模；复合模；
Abstract
My graduation project is the blanking piercing die, stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece. Because molds are mainly high volume production, and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality, mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece, can process a qualified parts, and, later, maintenance and storage is reasonable. In this design, not only to consider making the parts to make to meet the job requirements, but also to ensure its service life.
Second, the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task, using inverse compound die, the shape of main punch the holes, die hole model used CNC Cutting Machine, I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design, including its use of occasions, appearance requirements, from here you can know that mold is a very complex task, so to continuous improvement in the design until it meets the requirements.
Keyword: blanking; Technological efficiency;main punch;compound die;
前 言
随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。
毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的
运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。
本书是落料冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位
人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。
本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心
的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。
目 录
摘要 ..................................................................................................................................... I ABSTRACT ..................................................................................................................... II 前 言 ........................................................................................................................... III
1、绪 论 .......................................................................................................................... 1
1.1、冲压工艺与模具的发展方向 ............................................................................... 1
1.2、我国模具技术的发展趋势 ................................................................................... 1
1.3、PRO/ENGINEER WILDFIRE野火版的优点 ............................................................. 4
1.4、 本设计采用的设计思路和技术路线 ................................................................. 5
2 冲压工艺分析及工艺方案的制定 ................................................................................ 6
2.1 工艺分析 ................................................................................................................ 6
2.2 工艺方案的制定 .................................................................................................... 8
3 排样设计与计算 ............................................................................................................ 9
3.1 排样方法与原则 .................................................................................................... 9
3.2 确定搭边值 ............................................................................................................ 9
3.3 送料步距与条料宽度的计算 ................................................................................ 9
3.4 材料利用率的计算 .............................................................................................. 11
4 冲裁力计算 .................................................................................................................. 12
4.1落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 ....................................................... 12
4.2压力机的选择 ....................................................................................................... 14
5 凸凹模的设计 .............................................................................................................. 15
5.1 尺寸计算原则 ...................................................................................................... 15
5.2 落料凸、凹模刃口尺寸计算 .............................................................................. 15
5.3 凹模的高度与强度校核 ...................................................................................... 18
5.4 凸模、凸凹模的强度校核 .................................................................................. 20
6 模具主要零部件设计 .................................................................................................. 21
6.1定位方式的选择 ................................................................................................... 21
6.2卸料﹑出件方式的选择 ....................................................................................... 22
6.4模架的选择 ........................................................................................................... 22
7 模具的装配、调试和检测 .......................................................................................... 23
7.1模具的装配 ........................................................................................................... 23
7.2冲裁模具的调试 ................................................................................................... 24
7.3模具的检测 ........................................................................................................... 25
8 模具材料的选用要求和选择原则 .............................................................................. 27
8.1冷冲模材料的选用要求 ....................................................................................... 27
8.2材料的选择原则 ................................................................................................... 28
总结 .................................................................................................................................. 29
致谢 .................................................................................................................................. 30
参考文献 .......................................................................................................................... 31
1、绪 论
1.1、冲压工艺与模具的发展方向
1.1.1、成形工艺与理论的研究
近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、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新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为5~8mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对σb >900MPa的高强度合金材料进行精冲。
由于引入了CAE，冲压成形已从原来的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过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。
此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。
1.1.2、为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势
发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。
1.2、我国模具技术的发展趋势
当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展
的趋势是非常明显的。
1.2.1、 模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化
模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。
随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。
1.2.2、多功能复合模具将进一步发展
新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。
1.2.3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高
由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。
1.2.4、模具标准件的应用将日渐广泛
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。
1.2.5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视
在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳
化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。
模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
1.2.6、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。
加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了 模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。
1.2.7、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展
快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。
RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属
的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。
RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。
1.3、Pro/Engineer Wildfire野火版的优点
Pro/Engineer Wildfire野火版是第一套将产品开发和企业商业过程无缝连接起来的产品，它兼顾了组织内部和整个广义的价值链。Wildfire 具有以下无可比拟的优点：
(一) 易学易用 用户只需要花少量的时间就可以学会这个软件而且快速上手。目前Pro/Engineer Wildfire 野火版具有全新的用户界面和柔性工作流程。无论对于希望快速完成工作的经验丰富的老客户，还是需要指导的新手，它都真正具备了易学易用的特点
(二)功能强大 无论零件/几何图形的复杂性，还是产品部件的大小如何，在整个过程中，客户完全有能力开发自己的产品。通过借助全面的建模功能，自始至终完善的全相关性，以及安全的数据交换能力， Pro/Engineer Wildfire 野火版可以让公司全面控制产品从概念到生产的整个过程。
(三)互连互通 通过将Web服务与Pro/Engineer的基础结构相结合，用户能够更加高小地与同事，顾客和供应商进行沟通。Pro/Engineer Wildfire 野火版提供了快捷，简单和安全的设计写作工具包括安全集成的Web技术，从而能让用户轻松访问全球产品信息。在Pro/E中进行三维造型设计时，首先需要建立零件的基本实体，然后通过减材（孔，倒角等）或者增材（拉伸，筋、旋转等）来添加实体的特征，最终完成造型设计。在这个过程中，我们首先需要绘制二维剖面，然后通过拉伸，旋转，扫描和混合来创建三维实体。由此可以看出，二维剖面起到了非常重要的作用，它是三维造型的基础。所谓二维剖面，就是石头在某个方向是截面形状。它包括3个基本要素：几何图形，尺寸，定位。而绘制二维剖面的基本步骤：绘制粗略几何图形，标注尺寸，重新生成，修改尺寸，重新生成。接着真正进入三维造型的世界，特征是参数化设计的基础，在Pro/E，所有
零件都有许多个特征组成，每个特征的体会改变零件的几何形状，并在零件 实体模型中加入一些设计信息。特征包括基准，拉伸，孔，倒角，曲面特征，切口，阵列扫描等。
1.4、 本设计采用的设计思路和技术路线
采用CAD／CAM一体化技术和现在比较先进的铸造技术，使设计、制造过程形成一个有机的整体，通过信息的集成，在经济上、技术上给企业带来综合效益。在设计时，充分考虑零件的批量和用户的要求。在本零件为大批量生产，而当月产量大于10000件（卡车）或30000件（轿车），且小于100000件时，属于大批量生产。生产处理长期稳定状态，形状改变可能性小，工艺难易程度困难，工艺方案要为流水线提供保证，每道工序都要使用冲模，拉延、修边冲孔和翻边模同时安装在一条冲压线上，工序间的流转，在冲压生产线上，配有送料装置、翻转装置、废料排除装置和传送带。所选择的压力机以单次行程规范工作，由自动化系统控制着生产线上各台压力机在什么时候冲压和各工序间的工件运动。从整条生产线上传出的工件是按一定的节拍连续不断地运动，从而明显地提高了生产产量。大批量生产的冲模结构要求功能齐全，对于容易损坏的模具，不但要求快速更，而且要制造备模，以使模具修复时冲压生产线照常运转。
本设计是某车型的连接件件模具，由于得到的零件为UG格式的曲面，所以在用PRO/E设计前要把UG格式的曲面转换到PRO/E格式，在PRO/E下进行补面和模具三维图的工作。在设计过程中，严格按照自己的设计计划进行设计，保证设计的顺利结束。再利用补好的面来生成凸模、凹模和压料板。在PRO/E上装配好后，导出加工所需要的零件图纸，导出的时候要注意视图的投影方向。在设计的时候秉着严格按照设计要求来和制图要求的思想来进行设计，充分考虑模具加工的可行性和模具的经济性，努力做到模具设计的科学性，尽量节约成本，本设计的路线如图1-1:
图1-1 设计路线图
2 冲压工艺分析及工艺方案的制定
2.1 工艺分析
在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几何形状、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及设备选用等都用很大的影响。良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本，节省材料，减少成形工序，提高产品寿命和产品质量. 工件如图2-1所示：
图 2-1
对课题应解决的主要问题，课题为落料冲孔模,材料为Q235AF,厚度为3mm精度为IT12级,符合冲裁条件,可采用一般冲裁就能满足要求 。选择复合模比较好, 从总体来看，由于大批量生产，零件的要求比较高， 冲压工件尺寸精度较高，工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小，在一次行程内可完成两个以上工序，大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。外形有直线和圆弧组成,用冲裁方法速度快,质量好,比其它加工方法(如铣削,切削)成本要低,效率要高,排样也较为方便。由于大批量生产,在保证质量的情况下,可以采用冲裁,对冲裁的凸,凹模要求就要提高,特别是凸模,要进行热处理,渗碳,淬火加回火等来提高强度和耐磨性,当凸模磨损产生误差时，要及时更換，来保证工件精度要求.对于冲压过程中产品的开裂、起皱等问题，利用理论知识计算分析。模具材料在保证质量的情况下，采用性能低的材料来节约成本。模具自动化程度高，操作方便，劳动强度低。对凸模的安裝和拆卸要方便，直接关系到凸模的更换。模具结构要设计合理，防止冲压时小孔的开裂。
2.2 工艺方案的制定
通过对该工件的冲压工艺性进行分析，考虑到制件生产批量和产品的质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作方便安全等因素，由冲压制件外观形状分析，该制件有落料、冲孔两道工序，所以确定此连接板的生产中可以采用下面的几套方案：
方案一：先落料模 后冲孔模 方案二：先冲孔模 后落料模 方案三：采用落料冲孔复合模 分析：
方案一，定位不方便，操作起来非常的麻烦，此方案不可取；
方案三，定位简单可靠，但要用手钳放置毛坯，多次进出危险区域，很不安全。。所以此方案不可取；
方案三，冲裁的孔与外形的位置精度较高，工件较平整，具有校形的作用，模具制造复杂，可适用大批量生产，从以上比较多來看，在保证冲裁件质量的情况下，应尽可能降低成本，提高经济效益，工人操作方便、安全的情况下考虑，选择复合模比较合适。
结论：经过全面分析、综合考虑，以零件质量、生产效益及经济性几个方面衡量，认为三种方案中方案三为最佳的方案，即采用落料冲孔复合模完成此制件的成品。
3 排样设计与计算
3.1 排样方法与原则
由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。
3.2 确定搭边值
搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。表3-10 搭边a和a1数值。低碳钢，搭边值通常是由经验确定的，材料厚度3.0-3.6 圆件工件间a=3mm 侧面a1=3.5mm
3.3 送料步距与条料宽度的计算
送料步距Ａ 送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，每次只冲一个零件的步距按式： Ａ＝Ｄ＋a Ａ＝103＋3＝106mm
条料宽度Ｂ 当导料板之间有侧压装置时或用手将条料紧贴单边导料板（或两个单边导料销）时，条料宽度按式：B=(D+2a1+∆)0 计算 表3-11 -∆
剪板机剪料的下偏差∆ 条料厚度>3-4时，条料宽度>200-300时，∆＝1.3mm
.3
条料宽度 Ｂ＝(289+2x3.5+1.3)0=2970mm -0.7-1
排样图如图3-1所示：
图 3-1
3.4 材料利用率的计算
通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示 按式(3-27)
η=
S1S0
⨯100%=
S1AB
⨯100%
式中 S1—— 一个步距内零件的实际面积
S0——
一个步距内所需毛坯面积
A —— 送料步距 B —— 条料宽度 有图计算测量得： S总≈25756 mm2 S孔= 3πr2=339.12 mm2 S= S总- S孔=25416.88 mm2
η
=
SAB
⨯100%=
25416.88297⨯106
⨯
100%=80.7%
准确的利用率还应考虑料头、料尾以至裁板时边料消耗情况，此时可用条料的总利用率η0表示
按式(3-28) η0=
nS
2
LB
⨯100%
式中 n ___ 条料上实际冲裁的零件数 L ___ 条料(或板料)长度 B ___ 条料(或板料)宽度 S2___ 一个零件的实际面积 得 η0
=
5⨯23⨯25416.881500⨯2500
=77.95%
4 冲裁力计算
4.1落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算
计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算：
Fp =KLtτ
式中 FP-------冲裁力（N）； L--------冲裁周边长度（mm）； t--------冲裁料厚(mm)； τ
b---------------
b
抗剪强度（MPa）；
K--------修正系数（取K=1.3）。 （1）落料力计算 按上式： F落
=1.3Ltτ
式中 F落――落料力（N）； L――工件外轮廓周长（mm）； T――材料厚度（mm），t=1.2mm； τ――材料抗剪强度（MPa）。由查表，τ
=300MPa
。
根据零件图可算轮廓长度L =715.25（mm）
则 F落
（2）冲孔力
F冲孔=1.3Ltτ
=1.3⨯715.25mm⨯3mm⨯300MPa≈836.84kN
式中 F冲孔――冲孔力（N）； L――工件外轮廓周长（mm）； T――材料厚度（mm），t=3mm；
τ――材料抗剪强度（MPa）。由查表，τ
=300MPa
。
根据零件图可算轮廓长度L =113.04（mm）
则 F冲孔
2. 卸料力的计算
F卸
=1.3⨯113.04mm⨯3mm⨯300MPa≈132.26kN
=KX F落
式中 F卸
F落
-----------
卸料力（N）； 落料力（N）
-----------
KX ------卸料系数，查《冲压模具简明设计手册》表3-11，P57其值为0.03～
0.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.04。
则
F卸
=KX F落
=0.04×836.84 =33.47（KN） 3. 推料力的计算
F推 =nkTF落
式中 F推-------------推料力（N）；
K1------推料系数，查《冲压模具简明设计手册》表3-11，P57
其值为0.045；
n------ 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为刃口部分的高（mm），
t为材料厚度（mm），其中，h=20mm，t=3mm，n=h/t=6.667mm，取n=6， 则
F推 =nkTF落
=6×0.045×836.84 =225.95(KN)
冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和
F总= F落 +F冲孔 +F卸+F推
式中：冲裁力 F落=836.84 KN，F冲孔=132.26 KN，卸料力F卸=33.47 KN，推料力
F推
=225.95 KN，则
F总= F落
+F冲孔 +F卸+F推
=836.84+132.26+33.47+225.95 =1228.52（KN）
4.2压力机的选择
根据以上分析，选择用开式固定工作台压力机，压力机型号为JH21-125。（锻压机械类别型号见《冷冲压与弯曲机模具》 P2，表1-1）
表4-1为压力机JH21-110技术参数：（《冲压模具简明设计手册》表13.10，P389）
表4-1
因为冲裁件尺寸较不算太大，厚度一般，要求精度不高，且选用导向平稳、准确的三导柱式模架，压力中心不会超出模柄的范围，故不必详细计算压力中心的位置。
5 凸凹模的设计
冲裁件的尺寸精度取决于凸，凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸来实现的保证。正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。
5.1 尺寸计算原则
1）落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
2）考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，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，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，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) 确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级
5.2 落料凸、凹模刃口尺寸计算
冲裁刃口采用配作加工的计算方法。
⑴ 落料尺寸计算选用凸模作基准件。工件图中未注公差尺寸精度为IT14级，尺寸偏差数值如下：
289mm→103mm→215mm→230mm→
289
0-1.3
mm 为磨损后增大尺寸 mm 为磨损后增大尺寸 mm 为磨损后增大尺寸 mm 为磨损后增大尺寸
103
0-0.87
215
0-1.15
230
0-1.15
查表：IT14级精度时，磨损系数为x=0.5。 取δ
=14∆
0-1.3
尺寸a1
=289
A1凸=（a1-x∆-Zmi）n-δ
凸
冲裁间隙的选取：
查附表,厚3mm的Q235AF工件的冲裁模初始双面间隙为
Zmin=0.33mm
,
Zmax=0.39mm
，
代入上式可得：A1凸
=（a1-x∆-Zmin）-δ
凸
（289 =
-0.5⨯1.3-0.33） -0.25⨯1.3
0.02-0.30
=288 尺寸a2
=103
0-0.87
A2凸=（a2-x∆-Zmi）n-δ
=（a2-x∆-Zmin）-δ
凸
代入上式可得：A2凸
凸
（103 =
-0.5⨯0.87-0.33）-0.25⨯0.87
0.240.02
=102尺寸a3
=215
0-1.15
A3凸=（a3-x∆-Zmi）n-δ
凸
代入上式可得：A3凸
=（a3-x∆-Zmin）-δ
凸
（215 =
-0.5⨯1.15-0.33）-0.25⨯1.15
0.10-0.20
=214
尺寸a4
=230
0-1.15
A4凸=（a4-x∆-Zmi）n-δ
凸
代入上式可得：A4凸
=（a4-x∆-Zmin）-δ
凸
（230 =
-0.5⨯1.15-0.33）-0.25⨯1.15
0.10-0.20
=229
落料凹模尺寸按上述凸模尺寸配作，保证双面间隙0.33～0.39mm
⑵对内轮廓的冲孔，由于形状较复杂故采用单配加工方法计算，当以凸模为基准件时，根据凸模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸进行分类：
第一类： 凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸 18.50 -0.30
+0.21
第二类： 凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸 120
0.31第二类： 凸模或凹模在磨损后会不变的尺寸 115+ -0.31
查表2-10 落料、冲孔模刃口始用间隙 Zmax =0.39 Zmin=0.33 当工件公差为IT12时， 取x=0.75 按式 Aj=
(Aman-x∆)04
+1∆
+14⨯0.3
18.5凸＝(18.5-0.75
⨯0.3)0
=18
+0.34-0.27
按式
Aj=(Am
a
+x∆)x
0-14∆
12凸＝(12按式 Aj
+0.75⨯0.21)-1
4
⨯0.21
=12
+0.20+0.15
=A±0.5⨯0.25∆
115凸=115
±0.78
冲孔凹模尺寸按上述凸模尺寸配作，保证双面间隙0.33～0.39mm
凸模、凹模、凸凹模三个零件的平面图如图5-1、图5-2、图5-3所示：
图5-1
图
5-2
图5-3
5.3 凹模的高度与强度校核
凹模的外形尺寸应保证凹模朋足够的强度与刚度，凹模的厚度还应考虑修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的
按式 凹模厚度 H＝kb
式中 b ＿＿冲裁件的最大外形尺寸 k ＿＿系数 查表2-17 k=0.25
H=0.25⨯289=72.25 取 H＝75
按式 c=(1.5-2)H=75(1.5-2)=113-150 取 c=125
按上式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度。一般可不再进行强度校核
5.4 凸模、凸凹模的强度校核
在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度计算。但是对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯压力的校核。检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。
压应力的校核 圆形凸模按工（2-19）进行校核 dmin
≥4tτ
[σ压]
＝
4⨯3.5⨯350
1400
＝3.5mm
实际12≥3.5 合格
式中 dmin ＿＿ 凸模最小直径 （mm） t ____ 料厚 （mm）
τ ＿＿ 材料的抗剪强度 （Mpa）
[σ压] ＿＿ 凸模材料的许用应用 （Mpa） 工具钢取1000-1600Mpa 弯曲应力的校核：
无导向装置的圆形凸模按式（2-23）
2
Lmax
95
d
F
式中 Lmax＿＿ 允许的凸模最大自由长度 （mm） d _____ 凸模的最小直径 （mm） F ＿＿＿ 冲裁力 （N）
该模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然还有一个凸凹模。所示椡核
凸凹模的强度：按式得凸凹模的最小壁厚m=1.5t=4.5mm,而实际最小壁厚为13.15mm
帮符合强度要求，凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保证双面间隙0.33-0.39
6 模具主要零部件设计
6.1定位方式的选择
定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。
定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。
因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来确定。
6.2卸料﹑出件方式的选择
卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。
卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置﹑弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定卸料装置 , 固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或弹簧）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或弹簧的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。
出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我通常把超过上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。
综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为3mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。
6.4模架的选择
模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成，模架是整副模具
的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模
座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面。上、下模之间靠
模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。模架
柱、导套磨损均匀，但是只能一个方向送料。 上模座： L/mm⨯B/mm
⨯H/mm
=630⨯418
⨯80
下模座： L/mm⨯B/mm
⨯H/mm
＝630⨯418
⨯80
导柱： d/mm⨯L/mm=40⨯220
导套： d/mm⨯L/mm⨯D/mm=40⨯100⨯58 凹模的厚度定为： 75mm 卸料板厚度取： 30mm 模具的闭合高度： H模＝320mm
7 模具的装配、调试和检测
7.1模具的装配
根据复合模装配要点，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7.1。
表7.1 复合模的装配表
7.2冲裁模具的调试
模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。
冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。
在模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本
厂产品要求和工艺水平，编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法，严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中，除了进行工序间的检验和装配后的验收外，还加强各工序实际操作的检查，以督促执行工艺规定，防止废品的产生。
7.3模具的检测
模具的检验与验收和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。模具的检测主要是检查在设计、制造或装配中出现的缺陷，并在交付客户前做最后的验证，保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品，模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。
加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。其具体方法可详细查7.2所示。
表7.2 模具中常见缺陷和调整方法表
8 模具材料的选用要求和选择原则
利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精
度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重
要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模
具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。
8.1冷冲模材料的选用要求
冷冲模材料应具有的性能：
冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受
冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃
伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。
1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其
中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件
热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。
2. 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断
裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。
其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模
易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。
3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高
耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢
的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。
4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透
性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止
热处理后变形等。
8.2材料的选择原则
1.要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作
要求的最佳综合性能的材料；
2.要针对模具的失效形式选用钢材，钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括：
⑴为防模具开裂，要选用韧性好的材料；
⑵为防磨损，应选用合金元素高的材料；
⑶对于大型冲模应选用淬透性好的材料；
⑷为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；
⑸为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料。
3.要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用；
对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降
低成本。
4．要根据冲模零件的作用选择；
凸模凹模钢材选用，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属，而对
于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。
5．要根据冲模精密程度选用。
在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、
精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。
总结
通过这次设计，使我懂得了很多关于模具的知识，更让我对模具的设计到制造，以
及开发有了一个系统的认识，虽然我设计的并不是一个很复杂模具，但是对我这些刚学
完模具课程就要做出属于自己的模具来说还是有很大的难度的，从刚开始任务书的下达
到今天的成果，这其中的问题都是我以前从没有遇见的很陌生的问题，根本不知道从什
么地方下手，在指导老师和同学们的帮助下，在加上我的独自钻研，每个问题都在我的
面前被解决了，看来我在以后的工作和学习中都不能满足现在所掌握的知识，因为科技
是不断向前发展的，我只有不断的充实自己才能设计出自己满意的产品来。
我这次设计的是大家都很熟悉的自行车的脚蹬内板冲孔翻边落料模，它的使用场合
我可以知道是一个不断的受到冲击和磨损的地方，所以在选择材料的时候我必须考虑到
这一点，达到零件的使用性能要求，和外观美观要求，我采用的是复合模来进行该零件
的生产，因为复合模具有生产率高，精度高，自动化高等优点，越来越受到很多模具设
计者的厚爱。在导向方式的选择上，我采用导柱和导套配合的方式，因为该导向方式在
复合模的应用中有很大的市场潜力，因为其导向精度高，且不容易损坏，目前已有专门
的厂家来进行生产。已形成了标准件的生产。模架的选择采用对角型模架进行装配，这
样不但可以提高模具的设计速度而且还可以提高模具的设计质量，这样对制造商和客户
都有很大好处，所以它的发展速度现在很快。
在此次设计中使我对中国目前的模具市场以及怎样才能更快的更好的设计出符合
要求的模具，这就要求我在设计模具的时候要更多的考虑到它的使用性，虽然我所设计
出的模具可能有很多不足的地方，也许从一开始就是个错，但是它毕竟是我所设计的第
一套模具，所以它会一直影响我的工作和学习，它要求我在以后的工作中不但要做好自
己的本职工作，在任何时候都不能忘记学习，因为很多先进的技术是不断向前发展的，
只有这样才能设计出符合现代工业所需的模具，也会有助于提高我的设计能力和知识水
平。
致谢
经过一个月的时间我的毕业设计终于完成了。在这其中不仅是我的工作，更是对我
三年来我所学习课程的的一次总结，从一开始接到设计任务书到完成，我无不感谢帮助
我的老师和同学们，他们不仅帮我查找资料而且帮我查找我在设计中出现的错误，及时
的提醒我要时刻要注意的问题。如果没有他们的帮助和支持我的这份毕业设计是不可能
完成的，更不可能在怎么短的时间内完成的，在此再次对他们表示衷心的感谢！
三年来老师的教导在这次毕业设计中充分表现了出来，没有老师们日日夜夜的辛苦
工作，我是不可能掌握那么多的知识和做人的道理的，老师对我的恩惠我是永远不能忘
记的，它将陪伴着我走过我的人生长途。因为这是在其他地方学不到的东西是用金钱无
法比拟的。在生活中老师们教了许多课堂上学不到的知识，这不仅增加了我的知识面更
激发了我要创造梦想，实现梦想的激情。
此次毕业设计的顺利完成,我要感谢我的指导教师张九强,从一开始耐心细致的讲
解,以及给我提供一些相关的材料,可以说,没有张老师这位负责的指导老师,我的毕业
设计也不可能这样顺利的完成, 张老师非常关注我的设计,而且在他很忙的情况下还对
我进行指导,不时地给我提出修改的意见。同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位
老师,没有他们的培养也不可能有今天的我。通过三年课程的认真学习，使我在此基础
上利用所学东西顺利进行并完成了设计。
在大学生活快要过完的时候，真是有太多的话要讲了，三年的时间很快就要过去了
有太多的故事让人留恋，在此非常的感谢张老师在百忙中抽出时间对我的毕业设计进行
指导和修改，也感谢三年来所有的任科老师。由于时间仓促，加上我个人能力有限，设
计中难免有不足之处还请各位指导老师进行批评指正，最后祝愿各位老师：全家欢乐！
工作顺利！
参考文献
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京：科大电子出版社 2004.8
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北京：机械工业出版社 2003.9
［8］王芳.冷冲压模具设计指导. 北京：机械工业出版社 1998.10 ［9］李奇，江莹．模具构造与制造. 北京：青华大学出版社.2004.8
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[14] 徐政坤.冲压模具及设备. 北京：机械工业出版社2005.1
摘要
我的毕业设计是落料冲孔复合模的设计，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到
制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。
其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，采用倒装复合
模，凸凹模的外形和内型孔、凹模型孔采用数控线切割机床加工，在设计中我要考虑到很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、外观要求等，从这里可以知道模具设计是一项很复杂的工作，所以在设计要不断的改进直到符合要求。
关键词 ：落料；工艺性；凸凹模；复合模；
Abstract
My graduation project is the blanking piercing die, stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece. Because molds are mainly high volume production, and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality, mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece, can process a qualified parts, and, later, maintenance and storage is reasonable. In this design, not only to consider making the parts to make to meet the job requirements, but also to ensure its service life.
Second, the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task, using inverse compound die, the shape of main punch the holes, die hole model used CNC Cutting Machine, I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design, including its use of occasions, appearance requirements, from here you can know that mold is a very complex task, so to continuous improvement in the design until it meets the requirements.
Keyword: blanking; Technological efficiency;main punch;compound die;
前 言
随着科学技术的发展需要，模具已成为现代化不可缺少的工艺装备，模具设计是机械专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。
毕业设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的
运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。
本书是落料冲孔复合模设计说明书，结合模具的设计和制作，广泛听取各位
人士的意见，经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性，本人通过查阅多方面的资料文献，力求内容简单扼要，文字顺通，层次分明，论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。
本书在编写过程中得到了老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心
的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限，实践经验不足，书中难免有不当和错误的地方，敬请各位老师与广大读者批评指正。
目 录
摘要 ..................................................................................................................................... I ABSTRACT ..................................................................................................................... II 前 言 ........................................................................................................................... III
1、绪 论 .......................................................................................................................... 1
1.1、冲压工艺与模具的发展方向 ............................................................................... 1
1.2、我国模具技术的发展趋势 ................................................................................... 1
1.3、PRO/ENGINEER WILDFIRE野火版的优点 ............................................................. 4
1.4、 本设计采用的设计思路和技术路线 ................................................................. 5
2 冲压工艺分析及工艺方案的制定 ................................................................................ 6
2.1 工艺分析 ................................................................................................................ 6
2.2 工艺方案的制定 .................................................................................................... 8
3 排样设计与计算 ............................................................................................................ 9
3.1 排样方法与原则 .................................................................................................... 9
3.2 确定搭边值 ............................................................................................................ 9
3.3 送料步距与条料宽度的计算 ................................................................................ 9
3.4 材料利用率的计算 .............................................................................................. 11
4 冲裁力计算 .................................................................................................................. 12
4.1落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 ....................................................... 12
4.2压力机的选择 ....................................................................................................... 14
5 凸凹模的设计 .............................................................................................................. 15
5.1 尺寸计算原则 ...................................................................................................... 15
5.2 落料凸、凹模刃口尺寸计算 .............................................................................. 15
5.3 凹模的高度与强度校核 ...................................................................................... 18
5.4 凸模、凸凹模的强度校核 .................................................................................. 20
6 模具主要零部件设计 .................................................................................................. 21
6.1定位方式的选择 ................................................................................................... 21
6.2卸料﹑出件方式的选择 ....................................................................................... 22
6.4模架的选择 ........................................................................................................... 22
7 模具的装配、调试和检测 .......................................................................................... 23
7.1模具的装配 ........................................................................................................... 23
7.2冲裁模具的调试 ................................................................................................... 24
7.3模具的检测 ........................................................................................................... 25
8 模具材料的选用要求和选择原则 .............................................................................. 27
8.1冷冲模材料的选用要求 ....................................................................................... 27
8.2材料的选择原则 ................................................................................................... 28
总结 .................................................................................................................................. 29
致谢 .................................................................................................................................. 30
参考文献 .......................................................................................................................... 31
1、绪 论
1.1、冲压工艺与模具的发展方向
1.1.1、成形工艺与理论的研究
近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、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新工艺日新月异，冲压件的精度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还可兼有精密弯曲、拉深、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲裁只能对厚度为5~8mm以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达25mm 的厚板实现精密冲裁，并可对σb >900MPa的高强度合金材料进行精冲。
由于引入了CAE，冲压成形已从原来的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过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或拉深毛坯进行优化设计。
此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。
1.1.2、为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势
发展了一些新的成形工艺(如高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。
1.2、我国模具技术的发展趋势
当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展
的趋势是非常明显的。
1.2.1、 模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化
模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。
随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。
1.2.2、多功能复合模具将进一步发展
新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。
1.2.3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高
由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。
1.2.4、模具标准件的应用将日渐广泛
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。
1.2.5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视
在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳
化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。
模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
1.2.6、在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。
加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大CAE技术的应用范围。对于已普及了 模具CAD/CAM技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具CAD/CAM技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。
1.2.7、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展
快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。
RPM技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属
的低寿命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右。因此，快速制模技术与快速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。
RPM技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)/RPM的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。
1.3、Pro/Engineer Wildfire野火版的优点
Pro/Engineer Wildfire野火版是第一套将产品开发和企业商业过程无缝连接起来的产品，它兼顾了组织内部和整个广义的价值链。Wildfire 具有以下无可比拟的优点：
(一) 易学易用 用户只需要花少量的时间就可以学会这个软件而且快速上手。目前Pro/Engineer Wildfire 野火版具有全新的用户界面和柔性工作流程。无论对于希望快速完成工作的经验丰富的老客户，还是需要指导的新手，它都真正具备了易学易用的特点
(二)功能强大 无论零件/几何图形的复杂性，还是产品部件的大小如何，在整个过程中，客户完全有能力开发自己的产品。通过借助全面的建模功能，自始至终完善的全相关性，以及安全的数据交换能力， Pro/Engineer Wildfire 野火版可以让公司全面控制产品从概念到生产的整个过程。
(三)互连互通 通过将Web服务与Pro/Engineer的基础结构相结合，用户能够更加高小地与同事，顾客和供应商进行沟通。Pro/Engineer Wildfire 野火版提供了快捷，简单和安全的设计写作工具包括安全集成的Web技术，从而能让用户轻松访问全球产品信息。在Pro/E中进行三维造型设计时，首先需要建立零件的基本实体，然后通过减材（孔，倒角等）或者增材（拉伸，筋、旋转等）来添加实体的特征，最终完成造型设计。在这个过程中，我们首先需要绘制二维剖面，然后通过拉伸，旋转，扫描和混合来创建三维实体。由此可以看出，二维剖面起到了非常重要的作用，它是三维造型的基础。所谓二维剖面，就是石头在某个方向是截面形状。它包括3个基本要素：几何图形，尺寸，定位。而绘制二维剖面的基本步骤：绘制粗略几何图形，标注尺寸，重新生成，修改尺寸，重新生成。接着真正进入三维造型的世界，特征是参数化设计的基础，在Pro/E，所有
零件都有许多个特征组成，每个特征的体会改变零件的几何形状，并在零件 实体模型中加入一些设计信息。特征包括基准，拉伸，孔，倒角，曲面特征，切口，阵列扫描等。
1.4、 本设计采用的设计思路和技术路线
采用CAD／CAM一体化技术和现在比较先进的铸造技术，使设计、制造过程形成一个有机的整体，通过信息的集成，在经济上、技术上给企业带来综合效益。在设计时，充分考虑零件的批量和用户的要求。在本零件为大批量生产，而当月产量大于10000件（卡车）或30000件（轿车），且小于100000件时，属于大批量生产。生产处理长期稳定状态，形状改变可能性小，工艺难易程度困难，工艺方案要为流水线提供保证，每道工序都要使用冲模，拉延、修边冲孔和翻边模同时安装在一条冲压线上，工序间的流转，在冲压生产线上，配有送料装置、翻转装置、废料排除装置和传送带。所选择的压力机以单次行程规范工作，由自动化系统控制着生产线上各台压力机在什么时候冲压和各工序间的工件运动。从整条生产线上传出的工件是按一定的节拍连续不断地运动，从而明显地提高了生产产量。大批量生产的冲模结构要求功能齐全，对于容易损坏的模具，不但要求快速更，而且要制造备模，以使模具修复时冲压生产线照常运转。
本设计是某车型的连接件件模具，由于得到的零件为UG格式的曲面，所以在用PRO/E设计前要把UG格式的曲面转换到PRO/E格式，在PRO/E下进行补面和模具三维图的工作。在设计过程中，严格按照自己的设计计划进行设计，保证设计的顺利结束。再利用补好的面来生成凸模、凹模和压料板。在PRO/E上装配好后，导出加工所需要的零件图纸，导出的时候要注意视图的投影方向。在设计的时候秉着严格按照设计要求来和制图要求的思想来进行设计，充分考虑模具加工的可行性和模具的经济性，努力做到模具设计的科学性，尽量节约成本，本设计的路线如图1-1:
图1-1 设计路线图
2 冲压工艺分析及工艺方案的制定
2.1 工艺分析
在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几何形状、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及设备选用等都用很大的影响。良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件的制造成本，节省材料，减少成形工序，提高产品寿命和产品质量. 工件如图2-1所示：
图 2-1
对课题应解决的主要问题，课题为落料冲孔模,材料为Q235AF,厚度为3mm精度为IT12级,符合冲裁条件,可采用一般冲裁就能满足要求 。选择复合模比较好, 从总体来看，由于大批量生产，零件的要求比较高， 冲压工件尺寸精度较高，工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小，在一次行程内可完成两个以上工序，大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。外形有直线和圆弧组成,用冲裁方法速度快,质量好,比其它加工方法(如铣削,切削)成本要低,效率要高,排样也较为方便。由于大批量生产,在保证质量的情况下,可以采用冲裁,对冲裁的凸,凹模要求就要提高,特别是凸模,要进行热处理,渗碳,淬火加回火等来提高强度和耐磨性,当凸模磨损产生误差时，要及时更換，来保证工件精度要求.对于冲压过程中产品的开裂、起皱等问题，利用理论知识计算分析。模具材料在保证质量的情况下，采用性能低的材料来节约成本。模具自动化程度高，操作方便，劳动强度低。对凸模的安裝和拆卸要方便，直接关系到凸模的更换。模具结构要设计合理，防止冲压时小孔的开裂。
2.2 工艺方案的制定
通过对该工件的冲压工艺性进行分析，考虑到制件生产批量和产品的质量、生产效率、模具寿命、材料消耗及操作方便安全等因素，由冲压制件外观形状分析，该制件有落料、冲孔两道工序，所以确定此连接板的生产中可以采用下面的几套方案：
方案一：先落料模 后冲孔模 方案二：先冲孔模 后落料模 方案三：采用落料冲孔复合模 分析：
方案一，定位不方便，操作起来非常的麻烦，此方案不可取；
方案三，定位简单可靠，但要用手钳放置毛坯，多次进出危险区域，很不安全。。所以此方案不可取；
方案三，冲裁的孔与外形的位置精度较高，工件较平整，具有校形的作用，模具制造复杂，可适用大批量生产，从以上比较多來看，在保证冲裁件质量的情况下，应尽可能降低成本，提高经济效益，工人操作方便、安全的情况下考虑，选择复合模比较合适。
结论：经过全面分析、综合考虑，以零件质量、生产效益及经济性几个方面衡量，认为三种方案中方案三为最佳的方案，即采用落料冲孔复合模完成此制件的成品。
3 排样设计与计算
3.1 排样方法与原则
由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料的直排法，比较方便、合理。
3.2 确定搭边值
搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。表3-10 搭边a和a1数值。低碳钢，搭边值通常是由经验确定的，材料厚度3.0-3.6 圆件工件间a=3mm 侧面a1=3.5mm
3.3 送料步距与条料宽度的计算
送料步距Ａ 送料步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离，每次只冲一个零件的步距按式： Ａ＝Ｄ＋a Ａ＝103＋3＝106mm
条料宽度Ｂ 当导料板之间有侧压装置时或用手将条料紧贴单边导料板（或两个单边导料销）时，条料宽度按式：B=(D+2a1+∆)0 计算 表3-11 -∆
剪板机剪料的下偏差∆ 条料厚度>3-4时，条料宽度>200-300时，∆＝1.3mm
.3
条料宽度 Ｂ＝(289+2x3.5+1.3)0=2970mm -0.7-1
排样图如图3-1所示：
图 3-1
3.4 材料利用率的计算
通常是以一个步距内零件的实际面积与所用毛坯面积的百分率來表示 按式(3-27)
η=
S1S0
⨯100%=
S1AB
⨯100%
式中 S1—— 一个步距内零件的实际面积
S0——
一个步距内所需毛坯面积
A —— 送料步距 B —— 条料宽度 有图计算测量得： S总≈25756 mm2 S孔= 3πr2=339.12 mm2 S= S总- S孔=25416.88 mm2
η
=
SAB
⨯100%=
25416.88297⨯106
⨯
100%=80.7%
准确的利用率还应考虑料头、料尾以至裁板时边料消耗情况，此时可用条料的总利用率η0表示
按式(3-28) η0=
nS
2
LB
⨯100%
式中 n ___ 条料上实际冲裁的零件数 L ___ 条料(或板料)长度 B ___ 条料(或板料)宽度 S2___ 一个零件的实际面积 得 η0
=
5⨯23⨯25416.881500⨯2500
=77.95%
4 冲裁力计算
4.1落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算
计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算：
Fp =KLtτ
式中 FP-------冲裁力（N）； L--------冲裁周边长度（mm）； t--------冲裁料厚(mm)； τ
b---------------
b
抗剪强度（MPa）；
K--------修正系数（取K=1.3）。 （1）落料力计算 按上式： F落
=1.3Ltτ
式中 F落――落料力（N）； L――工件外轮廓周长（mm）； T――材料厚度（mm），t=1.2mm； τ――材料抗剪强度（MPa）。由查表，τ
=300MPa
。
根据零件图可算轮廓长度L =715.25（mm）
则 F落
（2）冲孔力
F冲孔=1.3Ltτ
=1.3⨯715.25mm⨯3mm⨯300MPa≈836.84kN
式中 F冲孔――冲孔力（N）； L――工件外轮廓周长（mm）； T――材料厚度（mm），t=3mm；
τ――材料抗剪强度（MPa）。由查表，τ
=300MPa
。
根据零件图可算轮廓长度L =113.04（mm）
则 F冲孔
2. 卸料力的计算
F卸
=1.3⨯113.04mm⨯3mm⨯300MPa≈132.26kN
=KX F落
式中 F卸
F落
-----------
卸料力（N）； 落料力（N）
-----------
KX ------卸料系数，查《冲压模具简明设计手册》表3-11，P57其值为0.03～
0.04（薄料取大值，厚料取小值），取K=0.04。
则
F卸
=KX F落
=0.04×836.84 =33.47（KN） 3. 推料力的计算
F推 =nkTF落
式中 F推-------------推料力（N）；
K1------推料系数，查《冲压模具简明设计手册》表3-11，P57
其值为0.045；
n------ 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h为刃口部分的高（mm），
t为材料厚度（mm），其中，h=20mm，t=3mm，n=h/t=6.667mm，取n=6， 则
F推 =nkTF落
=6×0.045×836.84 =225.95(KN)
冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和
F总= F落 +F冲孔 +F卸+F推
式中：冲裁力 F落=836.84 KN，F冲孔=132.26 KN，卸料力F卸=33.47 KN，推料力
F推
=225.95 KN，则
F总= F落
+F冲孔 +F卸+F推
=836.84+132.26+33.47+225.95 =1228.52（KN）
4.2压力机的选择
根据以上分析，选择用开式固定工作台压力机，压力机型号为JH21-125。（锻压机械类别型号见《冷冲压与弯曲机模具》 P2，表1-1）
表4-1为压力机JH21-110技术参数：（《冲压模具简明设计手册》表13.10，P389）
表4-1
因为冲裁件尺寸较不算太大，厚度一般，要求精度不高，且选用导向平稳、准确的三导柱式模架，压力中心不会超出模柄的范围，故不必详细计算压力中心的位置。
5 凸凹模的设计
冲裁件的尺寸精度取决于凸，凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸，凹模刃口部分的尺寸来实现的保证。正确地确定刃口部分尺寸是相当重要的。
5.1 尺寸计算原则
1）落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
2）考虑到冲裁时凸，凹模的磨损，在设计凸，凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，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，应取工件尺寸公差范围内较大的数值，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) 确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高3-4级
5.2 落料凸、凹模刃口尺寸计算
冲裁刃口采用配作加工的计算方法。
⑴ 落料尺寸计算选用凸模作基准件。工件图中未注公差尺寸精度为IT14级，尺寸偏差数值如下：
289mm→103mm→215mm→230mm→
289
0-1.3
mm 为磨损后增大尺寸 mm 为磨损后增大尺寸 mm 为磨损后增大尺寸 mm 为磨损后增大尺寸
103
0-0.87
215
0-1.15
230
0-1.15
查表：IT14级精度时，磨损系数为x=0.5。 取δ
=14∆
0-1.3
尺寸a1
=289
A1凸=（a1-x∆-Zmi）n-δ
凸
冲裁间隙的选取：
查附表,厚3mm的Q235AF工件的冲裁模初始双面间隙为
Zmin=0.33mm
,
Zmax=0.39mm
，
代入上式可得：A1凸
=（a1-x∆-Zmin）-δ
凸
（289 =
-0.5⨯1.3-0.33） -0.25⨯1.3
0.02-0.30
=288 尺寸a2
=103
0-0.87
A2凸=（a2-x∆-Zmi）n-δ
=（a2-x∆-Zmin）-δ
凸
代入上式可得：A2凸
凸
（103 =
-0.5⨯0.87-0.33）-0.25⨯0.87
0.240.02
=102尺寸a3
=215
0-1.15
A3凸=（a3-x∆-Zmi）n-δ
凸
代入上式可得：A3凸
=（a3-x∆-Zmin）-δ
凸
（215 =
-0.5⨯1.15-0.33）-0.25⨯1.15
0.10-0.20
=214
尺寸a4
=230
0-1.15
A4凸=（a4-x∆-Zmi）n-δ
凸
代入上式可得：A4凸
=（a4-x∆-Zmin）-δ
凸
（230 =
-0.5⨯1.15-0.33）-0.25⨯1.15
0.10-0.20
=229
落料凹模尺寸按上述凸模尺寸配作，保证双面间隙0.33～0.39mm
⑵对内轮廓的冲孔，由于形状较复杂故采用单配加工方法计算，当以凸模为基准件时，根据凸模磨损后的尺寸变化情况，将零件图中各尺寸进行分类：
第一类： 凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸 18.50 -0.30
+0.21
第二类： 凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸 120
0.31第二类： 凸模或凹模在磨损后会不变的尺寸 115+ -0.31
查表2-10 落料、冲孔模刃口始用间隙 Zmax =0.39 Zmin=0.33 当工件公差为IT12时， 取x=0.75 按式 Aj=
(Aman-x∆)04
+1∆
+14⨯0.3
18.5凸＝(18.5-0.75
⨯0.3)0
=18
+0.34-0.27
按式
Aj=(Am
a
+x∆)x
0-14∆
12凸＝(12按式 Aj
+0.75⨯0.21)-1
4
⨯0.21
=12
+0.20+0.15
=A±0.5⨯0.25∆
115凸=115
±0.78
冲孔凹模尺寸按上述凸模尺寸配作，保证双面间隙0.33～0.39mm
凸模、凹模、凸凹模三个零件的平面图如图5-1、图5-2、图5-3所示：
图5-1
图
5-2
图5-3
5.3 凹模的高度与强度校核
凹模的外形尺寸应保证凹模朋足够的强度与刚度，凹模的厚度还应考虑修磨量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的
按式 凹模厚度 H＝kb
式中 b ＿＿冲裁件的最大外形尺寸 k ＿＿系数 查表2-17 k=0.25
H=0.25⨯289=72.25 取 H＝75
按式 c=(1.5-2)H=75(1.5-2)=113-150 取 c=125
按上式计算的凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度。一般可不再进行强度校核
5.4 凸模、凸凹模的强度校核
在一般情况下，凸模的强度是足够的，所以不用进行强度计算。但是对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况下，应进行压应力和弯压力的校核。检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。
压应力的校核 圆形凸模按工（2-19）进行校核 dmin
≥4tτ
[σ压]
＝
4⨯3.5⨯350
1400
＝3.5mm
实际12≥3.5 合格
式中 dmin ＿＿ 凸模最小直径 （mm） t ____ 料厚 （mm）
τ ＿＿ 材料的抗剪强度 （Mpa）
[σ压] ＿＿ 凸模材料的许用应用 （Mpa） 工具钢取1000-1600Mpa 弯曲应力的校核：
无导向装置的圆形凸模按式（2-23）
2
Lmax
95
d
F
式中 Lmax＿＿ 允许的凸模最大自由长度 （mm） d _____ 凸模的最小直径 （mm） F ＿＿＿ 冲裁力 （N）
该模具为复合冲裁模，因此除冲孔凸模和落料凹模外，必然还有一个凸凹模。所示椡核
凸凹模的强度：按式得凸凹模的最小壁厚m=1.5t=4.5mm,而实际最小壁厚为13.15mm
帮符合强度要求，凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配制，并保证双面间隙0.33-0.39
6 模具主要零部件设计
6.1定位方式的选择
定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定位零件有定位销、定位板等。
定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结构形式与生产效率要求等选用相应的标准。
因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来确定。
6.2卸料﹑出件方式的选择
卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。
卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置﹑弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定卸料装置 , 固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或弹簧）组成；弹性卸料装置可安装于上模或下模，依靠弹簧或弹簧的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用，故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。
出件装置的作用是从凹模内卸下冲件或废料。我通常把超过上模内的出件装置称为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。
综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为3mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。
6.4模架的选择
模架是由上、下模座、模柄及导向装置（最常用的是导柱、导套）组成，模架是整副模具
的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部载荷。模架的上模
座通过模柄与压力机滑块相连，下模座用螺钉压板固定在压力机工作台面。上、下模之间靠
模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。模架
柱、导套磨损均匀，但是只能一个方向送料。 上模座： L/mm⨯B/mm
⨯H/mm
=630⨯418
⨯80
下模座： L/mm⨯B/mm
⨯H/mm
＝630⨯418
⨯80
导柱： d/mm⨯L/mm=40⨯220
导套： d/mm⨯L/mm⨯D/mm=40⨯100⨯58 凹模的厚度定为： 75mm 卸料板厚度取： 30mm 模具的闭合高度： H模＝320mm
7 模具的装配、调试和检测
7.1模具的装配
根据复合模装配要点，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7.1。
表7.1 复合模的装配表
7.2冲裁模具的调试
模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。
冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。
在模具制造中，模具零件的检验与模具装配试模后的验收是模具加工过程中的重要工艺环节。模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。即根据本
厂产品要求和工艺水平，编制切合实际的质量检验规程。实行以检验人员专职检验与生产工人自检互检相互结合的检验方法，严格按图样技术条件和有关工艺文件进行必要的检查。在检验中，除了进行工序间的检验和装配后的验收外，还加强各工序实际操作的检查，以督促执行工艺规定，防止废品的产生。
7.3模具的检测
模具的检验与验收和设计、制造一样是模具制造中不可分割的部分，在模具生产中起着积极的作用，是满足现代模具制造业发展的需要。同时，在检测技术对于模具制造质量的提高、延长模具的寿命和能生产出高效、优质制品零件，有着十分重要的意义。模具的检测主要是检查在设计、制造或装配中出现的缺陷，并在交付客户前做最后的验证，保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品，模具零件加工及装配质量好坏，对模具的使用寿命有着较大的影响。
加强模具装配后及模具零件加工各工序间质量检验，是确保模具质量的重要手段。因此，模具生产单位在生产过程中，要健全模具零件及模具装配前后的检验与验收制度。只有这样才能保证模具的合格性和安全性并能生产出合格的产品。其具体方法可详细查7.2所示。
表7.2 模具中常见缺陷和调整方法表
8 模具材料的选用要求和选择原则
利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精
度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重
要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模
具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。
8.1冷冲模材料的选用要求
冷冲模材料应具有的性能：
冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受
冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃
伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的性能。
1. 应具有较高的变形抗力：主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其
中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件
热处理后的硬度在60HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。
2. 应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度 断
裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。
其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模
易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。
3. 应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能：对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高
耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物 相同硬度下，提高钢
的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等。
4. 应具有较好的冷、热加工工艺性：钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透
性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止
热处理后变形等。
8.2材料的选择原则
1.要选择满足模具零件工作要求的最佳综合性能的材料：要选择满足模具零件工作
要求的最佳综合性能的材料；
2.要针对模具的失效形式选用钢材，钢材的失效是影响模具寿命的主要因素包括：
⑴为防模具开裂，要选用韧性好的材料；
⑵为防磨损，应选用合金元素高的材料；
⑶对于大型冲模应选用淬透性好的材料；
⑷为保持钢材硬度能力，要选用耐回火性高的含铬、钼合金钢；
⑸为防热处理变形，对于形杂的零件应选用含碳量高、淬透性好的高合金材料。
3.要根据制品批量大小，以最低的成本的选材原则选用；
对于需冲压数量较多模具，一般采用优质合金钢，而数量少的则采用碳素钢，以降
低成本。
4．要根据冲模零件的作用选择；
凸模凹模钢材选用，对于数量不多或厚度不大的可采用有色金属或黑色金属，而对
于支撑板、卸料零件、导向件应选用一般钢材。
5．要根据冲模精密程度选用。
在制造小型精密模具而又复杂时可选用优质合金钢制作，而对于比较简单，形状、
精度有要求不高的模具应选用比较便宜的碳钢或低合金钢。
总结
通过这次设计，使我懂得了很多关于模具的知识，更让我对模具的设计到制造，以
及开发有了一个系统的认识，虽然我设计的并不是一个很复杂模具，但是对我这些刚学
完模具课程就要做出属于自己的模具来说还是有很大的难度的，从刚开始任务书的下达
到今天的成果，这其中的问题都是我以前从没有遇见的很陌生的问题，根本不知道从什
么地方下手，在指导老师和同学们的帮助下，在加上我的独自钻研，每个问题都在我的
面前被解决了，看来我在以后的工作和学习中都不能满足现在所掌握的知识，因为科技
是不断向前发展的，我只有不断的充实自己才能设计出自己满意的产品来。
我这次设计的是大家都很熟悉的自行车的脚蹬内板冲孔翻边落料模，它的使用场合
我可以知道是一个不断的受到冲击和磨损的地方，所以在选择材料的时候我必须考虑到
这一点，达到零件的使用性能要求，和外观美观要求，我采用的是复合模来进行该零件
的生产，因为复合模具有生产率高，精度高，自动化高等优点，越来越受到很多模具设
计者的厚爱。在导向方式的选择上，我采用导柱和导套配合的方式，因为该导向方式在
复合模的应用中有很大的市场潜力，因为其导向精度高，且不容易损坏，目前已有专门
的厂家来进行生产。已形成了标准件的生产。模架的选择采用对角型模架进行装配，这
样不但可以提高模具的设计速度而且还可以提高模具的设计质量，这样对制造商和客户
都有很大好处，所以它的发展速度现在很快。
在此次设计中使我对中国目前的模具市场以及怎样才能更快的更好的设计出符合
要求的模具，这就要求我在设计模具的时候要更多的考虑到它的使用性，虽然我所设计
出的模具可能有很多不足的地方，也许从一开始就是个错，但是它毕竟是我所设计的第
一套模具，所以它会一直影响我的工作和学习，它要求我在以后的工作中不但要做好自
己的本职工作，在任何时候都不能忘记学习，因为很多先进的技术是不断向前发展的，
只有这样才能设计出符合现代工业所需的模具，也会有助于提高我的设计能力和知识水
平。
致谢
经过一个月的时间我的毕业设计终于完成了。在这其中不仅是我的工作，更是对我
三年来我所学习课程的的一次总结，从一开始接到设计任务书到完成，我无不感谢帮助
我的老师和同学们，他们不仅帮我查找资料而且帮我查找我在设计中出现的错误，及时
的提醒我要时刻要注意的问题。如果没有他们的帮助和支持我的这份毕业设计是不可能
完成的，更不可能在怎么短的时间内完成的，在此再次对他们表示衷心的感谢！
三年来老师的教导在这次毕业设计中充分表现了出来，没有老师们日日夜夜的辛苦
工作，我是不可能掌握那么多的知识和做人的道理的，老师对我的恩惠我是永远不能忘
记的，它将陪伴着我走过我的人生长途。因为这是在其他地方学不到的东西是用金钱无
法比拟的。在生活中老师们教了许多课堂上学不到的知识，这不仅增加了我的知识面更
激发了我要创造梦想，实现梦想的激情。
此次毕业设计的顺利完成,我要感谢我的指导教师张九强,从一开始耐心细致的讲
解,以及给我提供一些相关的材料,可以说,没有张老师这位负责的指导老师,我的毕业
设计也不可能这样顺利的完成, 张老师非常关注我的设计,而且在他很忙的情况下还对
我进行指导,不时地给我提出修改的意见。同时还要感谢三年当中对我进行教育的各位
老师,没有他们的培养也不可能有今天的我。通过三年课程的认真学习，使我在此基础
上利用所学东西顺利进行并完成了设计。
在大学生活快要过完的时候，真是有太多的话要讲了，三年的时间很快就要过去了
有太多的故事让人留恋，在此非常的感谢张老师在百忙中抽出时间对我的毕业设计进行
指导和修改，也感谢三年来所有的任科老师。由于时间仓促，加上我个人能力有限，设
计中难免有不足之处还请各位指导老师进行批评指正，最后祝愿各位老师：全家欢乐！
工作顺利！
参考文献
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