目 录
摘要
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
第一章：引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1课题的研究背景和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.2课题研究的理论依据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.3模具行业的发展现状及市场前景„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.4 冲压工艺介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.5冲压工艺的种类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.6 冲压行业阻力和障碍与突破„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
第二章：电源片的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.1 设计题目设计一电源片„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.2外形及形状尺寸分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.2.1确定生产工件的基本工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
2.2.2了解形成工件过程中的制造难点„„„„„„„„„„„„„„„10
2.2.3尺寸和形成公差的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
2.3工艺方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
2.3.1方案种类的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
2.3.2方案优缺点的比较„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
2.3.3方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
2.4模具结构形式的确„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.1确定工位数和工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.2初步确定模具的定位形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.3初步确定模具的卸料方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.4初步确定模具导向装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.5初步确定模架的形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
2.5必要的尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
2.5.1排样设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
2.5.2条料的利用率„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
2.5.3冲裁压力的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
2.6压力机公称压力的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.6.1冲压设备的选择依据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.6.2压力机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.7冲裁压力机中心的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.8刃口尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
2.8.1刃口尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
2.8.2落料凹模板尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
2.8.3冲孔凸模尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
2.8.4冲孔刃口尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
2.9模具总体结构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
2.9.1其他模具零件结构尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
2.9.2模具的零件设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
2.9.3卸料设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22
第三章：工艺制作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
3.1冲压工艺规程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
3.2模具制造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26
设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34
前 言
（电源片设计）
毕业设计是大学三年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，大专学生的毕业设计不能完全等同于本科生，应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现职高的特点。
在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。
第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。
选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。
但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。
第二，反复论证，确定产品设计方案。
明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。
第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。
我们高职学生基础理论知识不够扎实，设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。
第四，完善设计，准备毕业设计答辩
完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.
应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套冲裁模的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。
2010年12月10日
第一章 引言
本次毕业设计目的是通过设计，培养自己综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力。使我们获得计算机辅助绘图和手册查阅等方面的初步训练，掌握资料收集及整理的方法。掌握模具设计的一般方法及规律，培养实际工程设计能力。
1.1课题的研究背景和意义
冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。
由于板料零件重量轻，有足够的强度和刚度，可以根据不同用途，采用不同钢材闸工成各种形状尺寸的零件，以满足产品要求。因此，现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等轻重工业生产中，都大量使用冷冲压零件。国防方面，如飞机，导弹等产品中，采用冷冲压加工的零件比例也是相当大的[1]。
1.2课题研究的理论依据
冲压大致可分为分离工序与成形工序两个类。分离工序又可分为落料、冲孔切割等。成形工序则可分为弯曲、拉深、胀形、扩口、等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对板料毛坯进行加工。
1) 冲裁过程
冲裁即是分离工序，冲裁即是分离工序，工件受力时必须从弹、塑性变形开始，以断裂告终[2]。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，由于力矩的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上翘起。随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，不同的凸模行程，其变形程度不同，且凹模刃口附近变形大于凸模刃口附近的变形。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到板料的整个厚度方向上塑性变形，板料的一部分相对另一部分移动。力矩将板料压向整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。力矩将板料压向切刃的侧表面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面平压，在切口表面上形成光亮带。当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿着大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。
2) 剪切断面分析
由于冲裁件的变形特点，使冲出的工件断面明显地分成三个特征区，即圆角带、光亮带、断裂带[3]。圆角带是冲裁刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。影响圆角带大小的因素除材料性质外，还有工件轮廓形状，凸模与凹模的间隙等。光亮带是材料变形时，在毛坯 一部分相对另一部分移动过程中，模具侧 压力将毛坯压平面形成的光亮垂直的断面。通常光亮带占全断面的二分之一到三分之一。塑性好的材料，其光亮带大，同时还与凸、凹模间隙及模具刃口的磨损程
度等加工条件有关。要想牛市冲裁件切断面的光洁和度与尺寸精度，可通过增加光亮带的高度或采用整个工序来实现。增加光亮带高度的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂纹的产生。这可以通过增加金属塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。
3) 模具间隙
模具间隙是指凸、凹模刃口之间缝隙的距离，用符号c表示，俗称单面间隙。而双面间隙用Z来表示[4]。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的极其重要的问题。
a) 间隙对工件质量的影响
冲裁件质量是指切断面质量、尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷[5]。零件表面应尽可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超出图纸规定的公差范围。影响冲裁件质量的因素有：凸凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口状态、模具结构与制造精度材料特性等，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。 b) 间隙对冲裁力的影响
间隙Z减小，则冲裁力增大。其原因是间隙小，材料所受拉应力减小，压应力增大，材料不易产生撕裂，故使冲裁力增大
c) 间隙对模具寿命的影响
冲裁凸、凹模的损坏有磨损、崩刃和折断等形式[6]。模具寿命系以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总的寿命。当凸、凹模刃口磨钝后，材料内裂纹的发生点就由刃口尖端向侧面移动，所以随着刃口的磨损，毛刺高度增加。 d) 凸凹模间隙的确定
凸、凹模间隙对冲裁件的质量、冲裁力、模具寿命都有很大影响[7]。为此设计模具时一定要选择合理的间隙，便冲裁件的断面质量较好、所需冲裁力小，模具寿命高。但分别从质量、精度、冲裁力等方面的要求各自确定的合理间隙值不相同。生产过程中通常选择一个适当的范围和为合理的间隙
1.3 模具行业的发展现状及市场前景
现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。
1.4 冲压工艺介绍
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。
冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。
冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。
1.5冲压工艺的种类
冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。
冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。
在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。
模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。
模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。
冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。
在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。
1.6 冲压行业阻力和障碍与突破
阻力一：机械化、自动化程度低
美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的5~10倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。
突破点：加速技术改造
要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。
阻力二：生产集中度低
许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。
突破点：走专业化道路
迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。
阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套
目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。
突破点：所用的材料应与行业协调发展
汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。 阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢
在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。
突破点：走产、学、研联合之路
我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。
阻力五：大、精模具依赖进口
当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%~45%，而国际上一般在70%左右。
突破点：提升信息化、标准化水平
必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。
阻力六：专业人才缺乏
业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。
突破点：提高行业人员素质
这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。
兰州工业高等专科学校2011届
第二章 电源片的设计
2.1题目设计——电源件。
零件图如下:、
图1所示冲裁件，材料为20F,厚度为2mm，大批量生产。试制定工件冲压工 艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程.
零件名称:电源片
生产批量:大批
材料:20F
t=2mm
零件名称：电源片
2.2外形及形状尺寸分析，
2.2.1确定生产工件的基本工序
冲裁是利用模具板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序冲截包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等，综合分析该工件的外形尺寸及基本结构可知生产该工件所需基本工序有落料、冲孔。
①材料:该冲裁件的材料20F是优质碳素钢，属低碳钢,具有良好的抗脆裂性,良好的冷成型性能.
②零件结构:该冲裁件结构简单，并在转角有四处有圆角，避免了尖角的存在，该零件包括冲孔和落料两个工序,且形状规则,比较适合冲裁.
③冲裁变形过程分析：当凸凹模间隙正常时，其冲裁过程可分为三个阶段；即弹性变形阶段，塑性变形阶段和断裂分离阶段
对于普通冲裁零件的断面做出进一步分析，我们可以发现这样的规律，零件的断面与零件的表面并非完全垂直，是有一定的锥度。除光亮带以外，其余均粗糙，并带有毛刺和蹋角，而角高的质量的冲裁件断面应该是：光亮带较宽，约占整个断面的1/3以上，蹋角﹑断裂带﹑毛刺和锥度都很小，整个冲裁件表面无折弯现象。冲裁断面质量随之减小，且断面大部分是断裂带，塑性好的材料与其相反，其光亮带所占比例较大。
蹋角毛刺越大而断面带较小，对于同一种材料而言，光亮带 ﹑断裂带﹑蹋角﹑毛刺四部分在断面上所占的比例也不是固定的。与材料本身的厚度冲裁间隙模具结构冲裁速度刃口锋利程度等等因素有关，其中影响最大的是冲裁间隙。
④冲裁间隙:是指冲裁凸模与凹模刃口之间的间隙，凸模与凹模多一侧的间隙成为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙，冲裁间隙的数值等于凹模刃口尺寸与凸模刃口尺寸之差。 当冲裁间隙合理时，能够使材料在凸凹模刃口处产生上下裂纹相互重合与同一位置，冲裁质量较为满意；
间隙过小时，光亮带增加，蹋角和毛刺会减少，但过小则会在凸模刃口处产生裂纹与在凹模入口处产生下裂纹向外错开一段距离。
此外，冲裁间隙对冲裁件尺寸，冲裁力，模具的寿命都影响。
由《模具专业毕业设计手册》附表1冲模初始双面间隙查得Zmin=0.120;Zmax=0.160;所以由此可得出凹模尺寸，间隙选择原则。
除冲裁间隙之外，在冲裁过程中，凸凹模的刃口尺寸及制造公差直接影响冲裁件的尺寸精度，并且合理的冲裁间隙也要依靠凸凹模刃口尺寸的准确性来保证，在确定刃口尺寸及制造公差时遵循以下原则：
1. 落料尺寸决定凹模尺寸，冲孔尺寸决定于凸模尺寸；
2. 根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取之间尺寸公差范围内的最小值设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件尺寸公差范围内的较大尺寸；
3. 不管是落料还是冲孔，在初始设计模具时，冲裁间隙一般应采用最小的合理间隙值；
4. 冲裁模刃口尺寸的制造偏差方向，原则上是单项“人体”原则，即凹模（内表面）刃口尺寸制造偏差取正值，凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取负值； 5. 根据加工方法的不同，可分为互换加工方法和配合加工方法。 2.2.2了解形成工件过程中的制造难点
表2-1 自由凸模冲孔的最小尺寸《简明手册》p⒈
该工件尺寸的公差. 查上表，表1-1得凸模冲孔的最小直径为d≥3，而零件中d=4 ≥3.最小圆角半径查表1-7，查《模具设计与制造手册》普通冲裁件的最小圆角半径得查表1-6得，普通冲裁最小孔边距b>1.5t得b>3，而零件的孔边距是b=4.5，所以冲孔边缘离外形的距离不是零件形成过程的制造难点，也不会影响制件的质量甚至模具的寿命。
2.2.3尺寸和形状公差的分析
尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按T14级确定工 件尺寸的公差..查公差表可得各零件外形:
73-0.87mm 120-0.87mm 77mm R3000.52 mm R20.25mm
0.36
零件内形: 100 mm
0.31孔中心距370.31mm 结论:适合冲裁.
表2—2 冲裁件的合理精度等级（SJ1628-80）
2.3工艺方案的确定
2.3.1.方案种类的确定：
冲裁工艺方案可分为单工序冲裁、复合模冲裁、级进模冲裁, 单工序冲裁是指在 压力机一次形成类只完成一种冲压工序;复合模冲裁是指在压力机的一次行程中,在模具的同一工作位置同时完成两个或两个以上的冲压工序;级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序排列成一定的顺序,在压力机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上分别完成工件所需的工序,在完成所有要求的工序后,以后每次冲程都可以得到一个完整的冲裁件.此三种方案都可以完成落料、冲孔工序.
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案 ①先落料，再冲孔，采用单工序模生产. ②落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产. ③冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产. 2.3.2方案优缺点的比较：
方案①适合冲裁小批量和试制,工件尺寸等级较低、成本低、生产效率低、制造简 单,操作简便,但需要两道工序、 两套模具才能完成零件的加工，
难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。
方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽
管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困 难，但安全性较差。
方案③也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。 欲保证冲压件的形位精度，模具加工难度大，装配精度要求高，安全性好。 通过以上三种方案的分析比较，对该工件冲压生产以采用方案③为佳。 2.3.3方案的确定
方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效
较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，
采用复合冲裁或级进冲裁方式。但从生产安全性考虑，最后考虑采用级进模具
最合适。而方案③又可以根据工序分为①冲孔—落料；②落料—冲孔；由于孔边距小，冲孔边缘离外形距离对形成过程有一定的影响。根据上述分析最后确定方案③的冲孔—落料最为合适。
2.4模具结构形式的确定
2.4.1 确定工位数和工序
该工件采用的是冲孔-落料级进模，工件的外形尺寸，故排样图可有：
2.4.2初步确定模具的定位形式
因为该模具采用的是板料，控制板料的送进方向采用导料板，控制条料的送进步距采用侧刃定距。
2.4.3初步确定模具的卸料方式
因为工料料厚2mm，材料20F，精度要求不高，较厚，故可以采用刚性卸料。又因为是级进模具生产，所以采用下出件比较便于操作和提高生产效率。 2.4.4初步确定模具导向装置
导向方式的选择：为了提高模具寿命和工作质量，方便安装调整，该级进模具采用后侧导柱的导向方式导向。
2.4.5初步确定模架的形式
查《模具设计与简明手册》采用滑动式后侧导柱Ｐ２９９
2.5必要的尺寸计算
2.5.1排样设计与计算
（一）排样方法的确定
排样方法有：无废料、少废料和有废料排样。
有废料排样：沿制件的全部外形轮廓冲裁，在制件之间及之间与条料侧边之间，都
有工艺余料存在。因留有搭边，所以制件质量和寿命较高，但材料利用率低。
少废料排样：沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只有制件之间留有搭边，材料利
用率提高。
无废料排样：就是无工艺搭边的排样，制件直接由切断材料获得。
该冲裁件结构简单，并具有对称性，最小孔边距4.5㎜，比较小，考虑到保证制件质量的问题，应采用有废料排样。
（二） 确定搭边值
查查《冲压模具设计与制造》表1—79,按矩形确定搭边值: 两工件间的搭边:a=1.5㎜; 工件边缘搭边:a 1=1.2㎜;
（三）确定条料的步距
步距为:78.2㎜
条料宽度与是否有侧压装置有关. 有侧压装置时条料的宽度: B=(D+2×a+▽)-▽ =（120+2×1.5+0.7） =123.7
无侧压装置时条料的宽度： B=〔D+2×(a+▽)+c〕
=〔120+2×（1.5+0.7+0.3）〕 =124.7
综合分析工件的结构形状，选无侧压装的。 确定后排样图如图2所示
.
2.5.2条料的利用率
一个步距内的材料利用率η为.
裁单件材料的利用率按[2]式计算,即
nA
100%=1550÷（70×32.2）×100%=68.8% (3-3) bh
式中 A—冲裁面积(包括内形结构废料)；
n— 一个冲距内冲冲裁件数目； b—条料宽度； h—进距。
查板材标准，宜选900mmX 1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(70 looomm)，每张条料可冲378个工件，则η总为：
nA1η总=×100%
LB
37851550 =×100%
9001000 = 65.1%
2.5.3冲裁压力的计算 （一）冲裁力
冲裁力Fp= F1=1.3Lt (3-4)
=1.3×2×654×340=577941N≈578 (KN) 式中：
Fp—冲裁力（N）；
L—工件外轮廓周长， 落料周长L1=270㎜ 、 圆孔周长L2=84.78㎜ 、 方孔
周长L3=299㎜，L=L1+L2+L3+270+84.78+299=654（㎜）总周长L＝654mm； t—材料厚度；
，查得[2]＝340Mpa。 —材料的抗剪强度（Mpa）
（二）卸料力 FQ FQ1nK1FP (3-5)
式中：
KP—卸料力因数，其值由[2]表2-15查得KP＝0.04。 则卸料力：
FQ=0.04×577941=23118N≈23 (KN) （三）推件力
推件力计算按[2]式2-11：
F推=Nk1FP (3-7)
式中：
K1—推件力因数，其值由[2]表2-15查得Ｋ1＝0.06；
n—梗塞在凹模内的制件或废料的数量， n=h／t,h为刃口部分的高， mm;t为材料的厚.h=8mm t=2mm n=h／t=8／2=4(mm) 推件力则为：
F推＝16×0.06×578 =554.88 (KN)
其中n=16是因有十二个孔.
（四）模具总冲压力为：
F总＝ F落＋F卸＋F压
＝578+23+544.8=1156(KN)
2.6压力机公称压力的确定
2.6.1冲压设备的选择依据：
1．所选压力机的公称压力必须大于总冲压力，即F压＞F总
2．压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁，弯曲等模具，其行程不于过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成行零件的取出。
3．所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于
压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。 4．压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受里条件也是不利的。 2.6.2压力机的选择
根据总冲压力 F总=1156KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备, 用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：
公称压力： 125KN
滑块行程：145mm
行程次数：38次∕分 根据总冲压力 F总=1156KN,模具闭合高度,冲床工作 台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-125开式双分 最大闭合高度： 480mm 模柄尺寸：Φ60×80 工作台尺寸（前后×左右）：710×1080mm
2.7冲裁压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。 如图3所表示
由于工件x方向对称，
故压力中心X0=60mm LYL2Y2 L9Y9 yc＝=11
L1L2 L3
24x12+60x0+24x12+14.5x24+38.61x27.97+14.5x24+31.4x12+31.4x12＝
24+ 60+ 24 +14.5 +38.61+14.5 +31.4+ 31.4
3105.52 ＝
238.41＝13.026
计算时，忽略边缘4-R2圆角.
2.8刃口尺寸计算，
落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。
2.8.1刃口尺寸计算.
对于孔φ10的凸凹模的制造公差由[2]表2-12查得Ｓ凹=0.025mm, Ｓ凸=0.020mm
由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Zmax－Zmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。 因数由[2]表2-13查得，X＝0.5 D R d R
凸2.5
= (d+x)
凸2.5
0S凸
=（10+0.5*0.4）
00.09
0.02=10.2
00.09
mm
凸1.25
=1/2d=5.1mm
0.020
0.09
凸凹2.5
=(10+0.4×0.5+0.132)=1/2d
A1
=10.3
mm
凸凹1.25凸凹2.5
=5.15
0.020
mm
0.020
冲孔：d=（10.2+0.132）
A
=10.332
0.020
0.020
mm
0.020
落料：D
2.8.2落料凹模板尺寸:
=（125-47.98）=77.02mm
凹模厚度: H=Kb(≥15mm)
H=O. 28 ×X 65=60.2 mm
凹模边壁厚c≥(1.5-2)H
= (1. 5-2)× 18.2
=(27.3-36.4)mm 实取c=30mm
凹模板边长: L=b+2c
=420+2 X 30 =480mm
查标准JB/T一6743.1-94:凹模板宽B=480mm
故确定凹模板外形为:480×480×46(mm)凹棋板作成薄型形式并加空心垫板后实取为:480×480×46(mm)
2.8.3冲孔凸模尺寸:
凸模长度:L凸=h1+h2+h3
=34+62+18 =112mm
其中:hl-凸模固定板厚 h2一空心垫板厚
h3-凹模板厚
凸模强度校核:该凸模不属于细长杆，强度足够.
2.8.4冲孔刃口尺寸计算
对于孔φ30的凸凹模的制造公差由[2]表2-12查得Ｓ凹=0.025mm, Ｓ凸=0.020mm
由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Zmax－Zmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。 因数由[2]表2-13查得，X＝0.5
则
(3-11)
＝10.18
00.025
d
凸
＝(d+X)
0S凸
＝(10+0.5*0.52)
00.025
mm
mm
D凹按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.04～ 0.06mm. 其工作部分结构尺寸如图3-8
图3-7落料力刃口尺寸
图3-8 冲孔刃口尺寸
2.9模具总体结构的设计
2.9.1其它模具零件结构尺寸
根据级进模形式特点: 凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于 表
2.9.2模具的零件设计与计算
1凸模的外形尺寸
计算冲裁时所受的应力，有平均应力σ和刃口的接触应力σk两种 因为孔径d=30mm，材料厚度t=2mm d＞t, 凸模强度按[1]式14-1
2
σk＝[σ] (3-15)
t10.5
d式中：
t—冲件材料的厚度（mm），t=2mm； d—凸模或冲孔直径（mm），d=30mm；
，＝310Mpa； —冲件材料抗剪强度（Mpa）
σk—凸模刃口的接触应力(Mpa)；
[σk]－凸模刃口的许用接触应力Mpa。
2310
σk =≈625Mpa1800Mpa
0.5
10.5
30
凸模在中心轴向心压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。
卸料板导向凸模 最大允许长度Lmax按[1] 14-4式计算：
1Ed3
Lmax= (3-16)
8t
式中：
Lmax—凸模最大允许长度（mm）；
E—凸模材料弹性模量，对于钢材可取E＝21000Mpa
其余符号见前式：
3
12100030
Lmax ＝3.=2373.9mm
82.5310
2 凹模尺寸结构
凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定
凹模的厚度确定见[1]式
H＝Kb (3-17)
凹模壁厚（指凹模刃口与外缘的距离）的确定式[1]
(1) 冲￠4小凹模 C＝(1.5～2)H (3-18)
(2) 冲￠5.5大凹模C＝(2～3)H 式中：
b—凹模孔的最大宽度（mm）；
[1]
K—因数,按表2-51 K￠30=0.3，K￠
147=0.15 ； H—凹模厚度； C—凹模壁厚； 则
(1)￠4凹模厚度：H＝0.3×30=9mm 壁厚：C=1.5×9=13.5mm
(2)￠5.5凹模厚度：H＝0.15×147=9mm 壁厚：C=2×22.05=44.1mm
(3)凸凹模最小壁厚：m=1.5t=1.5×0.5
图3-12凹模的固定结构形式
=0.75mm
凹模的结构形式[1] 冲裁凹模的刃壁形式： (1) ￠4凹模见图3-11，定结构
形式见图3-12参考[1]表14-8 h=3～5mm
a=5′～30′3-11
(2)冲裁￠5.5凹模见图3-13参考[1]表14-8
2.9.3 卸料设计与计算 1 卸料板结构形式
卸料板结构形式采用[1]B1表14-9序号5图：无导向弹压卸料板,见图3-14
图3-13 ￠5.5凹模的刃壁形式
适用范围：广泛应用于薄材料和零件要求平整的落料冲孔复合模，卸料效果好，操作方便。
2 卸料螺钉
卸料螺钉结构形式
采用标准卸料螺钉结构，
凸模刃磨后须在卸料螺钉头下加垫圈调节。
3 卸料螺钉尺寸关系
为保持装配后卸料板的平行度， 同一付模具中各卸料螺钉的长度L 及孔深Ｈ见如下图3-15， [1] 各尺寸关系如下
H=(卸料板行程)+(模具刃磨量)+h1+(5～
(3-19)
模具刃磨量＝5mm，h1=6 则H＝21+5+6+8＝40mm d1＝d+(0.3～0.5)mm ＝16＋0.4
＝16.4mm
e＝0.5～1.0mm取e＝1.0mm
图3-14卸料板
图3-15卸料螺钉尺寸关系 1－卸料螺钉 2－凸模
第三章 工艺制作
3.2模具制造
主要模具零件加工工艺过程
（一）落料凸模加工工艺过程 材料：Gr12硬度：58～62HRC
（三）凸模固定板加工工艺过程 材料：45#硬度：24～28HRC
（四）卸料板加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
（五）垫板加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
（六）导料板加工工艺过程 材料：Q235 硬度：43～48HRC
（七）上模座加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
（八）下模座加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
设 计 总 结
到今天为止,两个多月的毕业设计终于可以画上一个句号。在自己努力和指导老师的指导下，我比较好地完成了这次毕业设计的任务，通过这次毕业设计，我对模具设计过程有了一定了解，学到了很好有用的本领。毕业设计不仅是对前面所学知识检验，而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下：
第一 .学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动的过程，产品的设计应按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。
第二．提高了综合应用各门知识的能力。以前课程设计接触课程知识比较窄。这次毕业设计是设计一台完整的模具。要把模具和每个零件设计出来,需要制造工艺和电气方面的知识。
第三．巩固了计算机绘图能力。以前用CAD绘图，仅仅是知道主要指令的操作，通过这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出完整正确的零件图样。
第四．提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做毕业设计的前期准备工作，资料是否全面、可靠，关系到整个毕业设计的进程。查阅手册是设计过程中随时要做的事情。只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。
第五．明确了设计必须与生产实际相结合，产品才有生命力。因此在设计过程中，一定下企业调查，要虚心听取老师和工程技术售货员的意见，不断发行设计，完善设计。 第六．培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假，在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，每一个错误都会造成经济损失，因此，在设计过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。
总之，对我们专科学生来说，经历了这次毕业设计，为今后从事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。
参考文献
[1]《冲模设计手册》编写组.模具设计手册[M].北京:机械工业出版社,1999
[2]模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例[M].北京:机械工业出版社,1999
[3]王芳.冷冲模具指导书[M].北京:机械工业出版社,1998
[4]王以真.实用扬器技术手册[M].北京:国防工业出版社,2003
[5]王新华,袁联富.冲模结构图册[M].北京:机械工业出版社,2003
[6]廖念钉,古莹奄等.互换性与技术测量[M].北京:中国计量出版社,2001
[7]陈锦昌,刘就女等.计算机工程制图[M].广州:华南理工大学出版社,1999
[8]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,1999
[9]王焕庭,李茅华、徐善国.工机械工程材料[M].大连：大连理工大学出版社,2002
[10]党根茂,骆志斌等.模具设计与制造[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001
[11]黄毅宏,李明辉.模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社，1999
致 谢
我即将毕业于兰州工业高等专科学校机械工程系模具制造与设计专业。本次设计将是我在母校完成的最后一个作业，也是我这三年来所学知识的综合展现。我很庆幸我在工专三年来的学习和生活，在这里我学到了知识，学会了怎样为人处事，学会了怎样与人沟通，最重要的是我学会了工专人特有的不屈不挠的精神。
在这个机遇与挑战并从的时代，我们面临很大的困难，是我们的老师不辞辛苦带我们到外校实习，是她们指导我们不断的实践，不断的创新。特别是我们在临近毕业找工作的时候，脸上少了些天真，更多的是惆怅和迷茫，而就是在我们最迷茫不知该何去何从时，我们的老师，我们的系书记，我们的辅导员给我们指明了方向。仔细、耐心的给我们讲解在就业过程中遇到的问题，指导我们正确就业，在这里我要感谢她们！我还要感谢我的同学们，是你们陪我走过了大学三年的生活！
感谢我最敬爱的老师，感谢张书记，感谢我的同学们。我不会辜负老师对我的谆谆教诲，现在我会因为我在兰州工专学习而感到骄傲，可是十几二十年以后兰州工专会因为我而感到骄傲。我相信我自己，我会做好的。
谢谢全体老师，谢谢你们！
此致
敬礼
兰州工业高等专科学校2011届
兰州工业高等专科学校2011届
目 录
摘要
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
第一章：引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.1课题的研究背景和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.2课题研究的理论依据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.3模具行业的发展现状及市场前景„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.4 冲压工艺介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.5冲压工艺的种类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.6 冲压行业阻力和障碍与突破„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
第二章：电源片的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.1 设计题目设计一电源片„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.2外形及形状尺寸分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.2.1确定生产工件的基本工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
2.2.2了解形成工件过程中的制造难点„„„„„„„„„„„„„„„10
2.2.3尺寸和形成公差的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
2.3工艺方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
2.3.1方案种类的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
2.3.2方案优缺点的比较„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
2.3.3方案的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
2.4模具结构形式的确„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.1确定工位数和工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.2初步确定模具的定位形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.3初步确定模具的卸料方式„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.4初步确定模具导向装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13
2.4.5初步确定模架的形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
2.5必要的尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
2.5.1排样设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
2.5.2条料的利用率„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
2.5.3冲裁压力的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16
2.6压力机公称压力的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.6.1冲压设备的选择依据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.6.2压力机的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.7冲裁压力机中心的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
2.8刃口尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
2.8.1刃口尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
2.8.2落料凹模板尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
2.8.3冲孔凸模尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
2.8.4冲孔刃口尺寸计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
2.9模具总体结构的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
2.9.1其他模具零件结构尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
2.9.2模具的零件设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
2.9.3卸料设计与计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22
第三章：工艺制作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
3.1冲压工艺规程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
3.2模具制造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26
设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„34
前 言
（电源片设计）
毕业设计是大学三年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，大专学生的毕业设计不能完全等同于本科生，应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现职高的特点。
在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。
第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。
选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。
但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，装配成机器，并能满足使用要求，也是不容易的。
第二，反复论证，确定产品设计方案。
明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我们参与设计方案的讨论，使我们对课题设计方案心中有数。
第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。
我们高职学生基础理论知识不够扎实，设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。
第四，完善设计，准备毕业设计答辩
完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.
应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套冲裁模的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。
2010年12月10日
第一章 引言
本次毕业设计目的是通过设计，培养自己综合运用所学理论知识分析和解决实际问题的能力。使我们获得计算机辅助绘图和手册查阅等方面的初步训练，掌握资料收集及整理的方法。掌握模具设计的一般方法及规律，培养实际工程设计能力。
1.1课题的研究背景和意义
冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料金属进行加工，以获得所需要的零件形状和尺寸。
由于板料零件重量轻，有足够的强度和刚度，可以根据不同用途，采用不同钢材闸工成各种形状尺寸的零件，以满足产品要求。因此，现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表等轻重工业生产中，都大量使用冷冲压零件。国防方面，如飞机，导弹等产品中，采用冷冲压加工的零件比例也是相当大的[1]。
1.2课题研究的理论依据
冲压大致可分为分离工序与成形工序两个类。分离工序又可分为落料、冲孔切割等。成形工序则可分为弯曲、拉深、胀形、扩口、等。根据产品零件的形状、尺寸精度和其他技术要求，可分别采用各种工序对板料毛坯进行加工。
1) 冲裁过程
冲裁即是分离工序，冲裁即是分离工序，工件受力时必须从弹、塑性变形开始，以断裂告终[2]。当凸模下降接触板料，板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，由于力矩的存在，使板料产生弯曲，即从模具表面上翘起。随着凸模下压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性条件时，产生塑性变形，不同的凸模行程，其变形程度不同，且凹模刃口附近变形大于凸模刃口附近的变形。由此可知，塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到板料的整个厚度方向上塑性变形，板料的一部分相对另一部分移动。力矩将板料压向整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。力矩将板料压向切刃的侧表面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面平压，在切口表面上形成光亮带。当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿着大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。
2) 剪切断面分析
由于冲裁件的变形特点，使冲出的工件断面明显地分成三个特征区，即圆角带、光亮带、断裂带[3]。圆角带是冲裁刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。影响圆角带大小的因素除材料性质外，还有工件轮廓形状，凸模与凹模的间隙等。光亮带是材料变形时，在毛坯 一部分相对另一部分移动过程中，模具侧 压力将毛坯压平面形成的光亮垂直的断面。通常光亮带占全断面的二分之一到三分之一。塑性好的材料，其光亮带大，同时还与凸、凹模间隙及模具刃口的磨损程
度等加工条件有关。要想牛市冲裁件切断面的光洁和度与尺寸精度，可通过增加光亮带的高度或采用整个工序来实现。增加光亮带高度的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂纹的产生。这可以通过增加金属塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。
3) 模具间隙
模具间隙是指凸、凹模刃口之间缝隙的距离，用符号c表示，俗称单面间隙。而双面间隙用Z来表示[4]。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的极其重要的问题。
a) 间隙对工件质量的影响
冲裁件质量是指切断面质量、尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷[5]。零件表面应尽可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超出图纸规定的公差范围。影响冲裁件质量的因素有：凸凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口状态、模具结构与制造精度材料特性等，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。 b) 间隙对冲裁力的影响
间隙Z减小，则冲裁力增大。其原因是间隙小，材料所受拉应力减小，压应力增大，材料不易产生撕裂，故使冲裁力增大
c) 间隙对模具寿命的影响
冲裁凸、凹模的损坏有磨损、崩刃和折断等形式[6]。模具寿命系以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总的寿命。当凸、凹模刃口磨钝后，材料内裂纹的发生点就由刃口尖端向侧面移动，所以随着刃口的磨损，毛刺高度增加。 d) 凸凹模间隙的确定
凸、凹模间隙对冲裁件的质量、冲裁力、模具寿命都有很大影响[7]。为此设计模具时一定要选择合理的间隙，便冲裁件的断面质量较好、所需冲裁力小，模具寿命高。但分别从质量、精度、冲裁力等方面的要求各自确定的合理间隙值不相同。生产过程中通常选择一个适当的范围和为合理的间隙
1.3 模具行业的发展现状及市场前景
现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。
1.4 冲压工艺介绍
冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。
冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。
冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。
1.5冲压工艺的种类
冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。
冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。
在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。
模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。
模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。
冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。
在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。
1.6 冲压行业阻力和障碍与突破
阻力一：机械化、自动化程度低
美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的5~10倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。
突破点：加速技术改造
要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。
阻力二：生产集中度低
许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。
突破点：走专业化道路
迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。
阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套
目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。
突破点：所用的材料应与行业协调发展
汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。 阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢
在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。
突破点：走产、学、研联合之路
我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。
阻力五：大、精模具依赖进口
当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%~45%，而国际上一般在70%左右。
突破点：提升信息化、标准化水平
必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。
阻力六：专业人才缺乏
业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。
突破点：提高行业人员素质
这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。
兰州工业高等专科学校2011届
第二章 电源片的设计
2.1题目设计——电源件。
零件图如下:、
图1所示冲裁件，材料为20F,厚度为2mm，大批量生产。试制定工件冲压工 艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程.
零件名称:电源片
生产批量:大批
材料:20F
t=2mm
零件名称：电源片
2.2外形及形状尺寸分析，
2.2.1确定生产工件的基本工序
冲裁是利用模具板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序冲截包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等，综合分析该工件的外形尺寸及基本结构可知生产该工件所需基本工序有落料、冲孔。
①材料:该冲裁件的材料20F是优质碳素钢，属低碳钢,具有良好的抗脆裂性,良好的冷成型性能.
②零件结构:该冲裁件结构简单，并在转角有四处有圆角，避免了尖角的存在，该零件包括冲孔和落料两个工序,且形状规则,比较适合冲裁.
③冲裁变形过程分析：当凸凹模间隙正常时，其冲裁过程可分为三个阶段；即弹性变形阶段，塑性变形阶段和断裂分离阶段
对于普通冲裁零件的断面做出进一步分析，我们可以发现这样的规律，零件的断面与零件的表面并非完全垂直，是有一定的锥度。除光亮带以外，其余均粗糙，并带有毛刺和蹋角，而角高的质量的冲裁件断面应该是：光亮带较宽，约占整个断面的1/3以上，蹋角﹑断裂带﹑毛刺和锥度都很小，整个冲裁件表面无折弯现象。冲裁断面质量随之减小，且断面大部分是断裂带，塑性好的材料与其相反，其光亮带所占比例较大。
蹋角毛刺越大而断面带较小，对于同一种材料而言，光亮带 ﹑断裂带﹑蹋角﹑毛刺四部分在断面上所占的比例也不是固定的。与材料本身的厚度冲裁间隙模具结构冲裁速度刃口锋利程度等等因素有关，其中影响最大的是冲裁间隙。
④冲裁间隙:是指冲裁凸模与凹模刃口之间的间隙，凸模与凹模多一侧的间隙成为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙，冲裁间隙的数值等于凹模刃口尺寸与凸模刃口尺寸之差。 当冲裁间隙合理时，能够使材料在凸凹模刃口处产生上下裂纹相互重合与同一位置，冲裁质量较为满意；
间隙过小时，光亮带增加，蹋角和毛刺会减少，但过小则会在凸模刃口处产生裂纹与在凹模入口处产生下裂纹向外错开一段距离。
此外，冲裁间隙对冲裁件尺寸，冲裁力，模具的寿命都影响。
由《模具专业毕业设计手册》附表1冲模初始双面间隙查得Zmin=0.120;Zmax=0.160;所以由此可得出凹模尺寸，间隙选择原则。
除冲裁间隙之外，在冲裁过程中，凸凹模的刃口尺寸及制造公差直接影响冲裁件的尺寸精度，并且合理的冲裁间隙也要依靠凸凹模刃口尺寸的准确性来保证，在确定刃口尺寸及制造公差时遵循以下原则：
1. 落料尺寸决定凹模尺寸，冲孔尺寸决定于凸模尺寸；
2. 根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取之间尺寸公差范围内的最小值设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件尺寸公差范围内的较大尺寸；
3. 不管是落料还是冲孔，在初始设计模具时，冲裁间隙一般应采用最小的合理间隙值；
4. 冲裁模刃口尺寸的制造偏差方向，原则上是单项“人体”原则，即凹模（内表面）刃口尺寸制造偏差取正值，凸模（外表面）刃口尺寸制造偏差取负值； 5. 根据加工方法的不同，可分为互换加工方法和配合加工方法。 2.2.2了解形成工件过程中的制造难点
表2-1 自由凸模冲孔的最小尺寸《简明手册》p⒈
该工件尺寸的公差. 查上表，表1-1得凸模冲孔的最小直径为d≥3，而零件中d=4 ≥3.最小圆角半径查表1-7，查《模具设计与制造手册》普通冲裁件的最小圆角半径得查表1-6得，普通冲裁最小孔边距b>1.5t得b>3，而零件的孔边距是b=4.5，所以冲孔边缘离外形的距离不是零件形成过程的制造难点，也不会影响制件的质量甚至模具的寿命。
2.2.3尺寸和形状公差的分析
尺寸精度:零件图上所有未注公差的尺寸，属自由尺寸，可按T14级确定工 件尺寸的公差..查公差表可得各零件外形:
73-0.87mm 120-0.87mm 77mm R3000.52 mm R20.25mm
0.36
零件内形: 100 mm
0.31孔中心距370.31mm 结论:适合冲裁.
表2—2 冲裁件的合理精度等级（SJ1628-80）
2.3工艺方案的确定
2.3.1.方案种类的确定：
冲裁工艺方案可分为单工序冲裁、复合模冲裁、级进模冲裁, 单工序冲裁是指在 压力机一次形成类只完成一种冲压工序;复合模冲裁是指在压力机的一次行程中,在模具的同一工作位置同时完成两个或两个以上的冲压工序;级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序排列成一定的顺序,在压力机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上分别完成工件所需的工序,在完成所有要求的工序后,以后每次冲程都可以得到一个完整的冲裁件.此三种方案都可以完成落料、冲孔工序.
该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案 ①先落料，再冲孔，采用单工序模生产. ②落料一冲孔复合冲压，采用复合模生产. ③冲孔一落料连续冲压，采用级进模生产. 2.3.2方案优缺点的比较：
方案①适合冲裁小批量和试制,工件尺寸等级较低、成本低、生产效率低、制造简 单,操作简便,但需要两道工序、 两套模具才能完成零件的加工，
难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。
方案②只需要一套模具，冲压件的形位精度和尺寸易于保证，且生产效率也高。尽
管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困 难，但安全性较差。
方案③也只需要一套模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度较复合模的低。 欲保证冲压件的形位精度，模具加工难度大，装配精度要求高，安全性好。 通过以上三种方案的分析比较，对该工件冲压生产以采用方案③为佳。 2.3.3方案的确定
方案①模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效
较低，难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单，为提高生产效率，
采用复合冲裁或级进冲裁方式。但从生产安全性考虑，最后考虑采用级进模具
最合适。而方案③又可以根据工序分为①冲孔—落料；②落料—冲孔；由于孔边距小，冲孔边缘离外形距离对形成过程有一定的影响。根据上述分析最后确定方案③的冲孔—落料最为合适。
2.4模具结构形式的确定
2.4.1 确定工位数和工序
该工件采用的是冲孔-落料级进模，工件的外形尺寸，故排样图可有：
2.4.2初步确定模具的定位形式
因为该模具采用的是板料，控制板料的送进方向采用导料板，控制条料的送进步距采用侧刃定距。
2.4.3初步确定模具的卸料方式
因为工料料厚2mm，材料20F，精度要求不高，较厚，故可以采用刚性卸料。又因为是级进模具生产，所以采用下出件比较便于操作和提高生产效率。 2.4.4初步确定模具导向装置
导向方式的选择：为了提高模具寿命和工作质量，方便安装调整，该级进模具采用后侧导柱的导向方式导向。
2.4.5初步确定模架的形式
查《模具设计与简明手册》采用滑动式后侧导柱Ｐ２９９
2.5必要的尺寸计算
2.5.1排样设计与计算
（一）排样方法的确定
排样方法有：无废料、少废料和有废料排样。
有废料排样：沿制件的全部外形轮廓冲裁，在制件之间及之间与条料侧边之间，都
有工艺余料存在。因留有搭边，所以制件质量和寿命较高，但材料利用率低。
少废料排样：沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只有制件之间留有搭边，材料利
用率提高。
无废料排样：就是无工艺搭边的排样，制件直接由切断材料获得。
该冲裁件结构简单，并具有对称性，最小孔边距4.5㎜，比较小，考虑到保证制件质量的问题，应采用有废料排样。
（二） 确定搭边值
查查《冲压模具设计与制造》表1—79,按矩形确定搭边值: 两工件间的搭边:a=1.5㎜; 工件边缘搭边:a 1=1.2㎜;
（三）确定条料的步距
步距为:78.2㎜
条料宽度与是否有侧压装置有关. 有侧压装置时条料的宽度: B=(D+2×a+▽)-▽ =（120+2×1.5+0.7） =123.7
无侧压装置时条料的宽度： B=〔D+2×(a+▽)+c〕
=〔120+2×（1.5+0.7+0.3）〕 =124.7
综合分析工件的结构形状，选无侧压装的。 确定后排样图如图2所示
.
2.5.2条料的利用率
一个步距内的材料利用率η为.
裁单件材料的利用率按[2]式计算,即
nA
100%=1550÷（70×32.2）×100%=68.8% (3-3) bh
式中 A—冲裁面积(包括内形结构废料)；
n— 一个冲距内冲冲裁件数目； b—条料宽度； h—进距。
查板材标准，宜选900mmX 1000mm的钢板，每张钢板可剪裁为14张条料(70 looomm)，每张条料可冲378个工件，则η总为：
nA1η总=×100%
LB
37851550 =×100%
9001000 = 65.1%
2.5.3冲裁压力的计算 （一）冲裁力
冲裁力Fp= F1=1.3Lt (3-4)
=1.3×2×654×340=577941N≈578 (KN) 式中：
Fp—冲裁力（N）；
L—工件外轮廓周长， 落料周长L1=270㎜ 、 圆孔周长L2=84.78㎜ 、 方孔
周长L3=299㎜，L=L1+L2+L3+270+84.78+299=654（㎜）总周长L＝654mm； t—材料厚度；
，查得[2]＝340Mpa。 —材料的抗剪强度（Mpa）
（二）卸料力 FQ FQ1nK1FP (3-5)
式中：
KP—卸料力因数，其值由[2]表2-15查得KP＝0.04。 则卸料力：
FQ=0.04×577941=23118N≈23 (KN) （三）推件力
推件力计算按[2]式2-11：
F推=Nk1FP (3-7)
式中：
K1—推件力因数，其值由[2]表2-15查得Ｋ1＝0.06；
n—梗塞在凹模内的制件或废料的数量， n=h／t,h为刃口部分的高， mm;t为材料的厚.h=8mm t=2mm n=h／t=8／2=4(mm) 推件力则为：
F推＝16×0.06×578 =554.88 (KN)
其中n=16是因有十二个孔.
（四）模具总冲压力为：
F总＝ F落＋F卸＋F压
＝578+23+544.8=1156(KN)
2.6压力机公称压力的确定
2.6.1冲压设备的选择依据：
1．所选压力机的公称压力必须大于总冲压力，即F压＞F总
2．压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁，弯曲等模具，其行程不于过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的放进和成行零件的取出。
3．所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于
压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。 4．压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受里条件也是不利的。 2.6.2压力机的选择
根据总冲压力 F总=1156KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备, 用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块。其主要工艺参数如下：
公称压力： 125KN
滑块行程：145mm
行程次数：38次∕分 根据总冲压力 F总=1156KN,模具闭合高度,冲床工作 台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-125开式双分 最大闭合高度： 480mm 模柄尺寸：Φ60×80 工作台尺寸（前后×左右）：710×1080mm
2.7冲裁压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，的按下述原则确定：
（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。 如图3所表示
由于工件x方向对称，
故压力中心X0=60mm LYL2Y2 L9Y9 yc＝=11
L1L2 L3
24x12+60x0+24x12+14.5x24+38.61x27.97+14.5x24+31.4x12+31.4x12＝
24+ 60+ 24 +14.5 +38.61+14.5 +31.4+ 31.4
3105.52 ＝
238.41＝13.026
计算时，忽略边缘4-R2圆角.
2.8刃口尺寸计算，
落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分明中孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制。
2.8.1刃口尺寸计算.
对于孔φ10的凸凹模的制造公差由[2]表2-12查得Ｓ凹=0.025mm, Ｓ凸=0.020mm
由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Zmax－Zmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。 因数由[2]表2-13查得，X＝0.5 D R d R
凸2.5
= (d+x)
凸2.5
0S凸
=（10+0.5*0.4）
00.09
0.02=10.2
00.09
mm
凸1.25
=1/2d=5.1mm
0.020
0.09
凸凹2.5
=(10+0.4×0.5+0.132)=1/2d
A1
=10.3
mm
凸凹1.25凸凹2.5
=5.15
0.020
mm
0.020
冲孔：d=（10.2+0.132）
A
=10.332
0.020
0.020
mm
0.020
落料：D
2.8.2落料凹模板尺寸:
=（125-47.98）=77.02mm
凹模厚度: H=Kb(≥15mm)
H=O. 28 ×X 65=60.2 mm
凹模边壁厚c≥(1.5-2)H
= (1. 5-2)× 18.2
=(27.3-36.4)mm 实取c=30mm
凹模板边长: L=b+2c
=420+2 X 30 =480mm
查标准JB/T一6743.1-94:凹模板宽B=480mm
故确定凹模板外形为:480×480×46(mm)凹棋板作成薄型形式并加空心垫板后实取为:480×480×46(mm)
2.8.3冲孔凸模尺寸:
凸模长度:L凸=h1+h2+h3
=34+62+18 =112mm
其中:hl-凸模固定板厚 h2一空心垫板厚
h3-凹模板厚
凸模强度校核:该凸模不属于细长杆，强度足够.
2.8.4冲孔刃口尺寸计算
对于孔φ30的凸凹模的制造公差由[2]表2-12查得Ｓ凹=0.025mm, Ｓ凸=0.020mm
由于Ｓ凹＋Ｓ凸＞Zmax－Zmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。 因数由[2]表2-13查得，X＝0.5
则
(3-11)
＝10.18
00.025
d
凸
＝(d+X)
0S凸
＝(10+0.5*0.52)
00.025
mm
mm
D凹按凸模尺寸配制，其双面间隙为0.04～ 0.06mm. 其工作部分结构尺寸如图3-8
图3-7落料力刃口尺寸
图3-8 冲孔刃口尺寸
2.9模具总体结构的设计
2.9.1其它模具零件结构尺寸
根据级进模形式特点: 凹模板尺寸并查标准JB/T-6743.1-94，确定其它模具模板尺寸列于 表
2.9.2模具的零件设计与计算
1凸模的外形尺寸
计算冲裁时所受的应力，有平均应力σ和刃口的接触应力σk两种 因为孔径d=30mm，材料厚度t=2mm d＞t, 凸模强度按[1]式14-1
2
σk＝[σ] (3-15)
t10.5
d式中：
t—冲件材料的厚度（mm），t=2mm； d—凸模或冲孔直径（mm），d=30mm；
，＝310Mpa； —冲件材料抗剪强度（Mpa）
σk—凸模刃口的接触应力(Mpa)；
[σk]－凸模刃口的许用接触应力Mpa。
2310
σk =≈625Mpa1800Mpa
0.5
10.5
30
凸模在中心轴向心压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。
卸料板导向凸模 最大允许长度Lmax按[1] 14-4式计算：
1Ed3
Lmax= (3-16)
8t
式中：
Lmax—凸模最大允许长度（mm）；
E—凸模材料弹性模量，对于钢材可取E＝21000Mpa
其余符号见前式：
3
12100030
Lmax ＝3.=2373.9mm
82.5310
2 凹模尺寸结构
凹模的外形尺寸常用下列经验公式确定
凹模的厚度确定见[1]式
H＝Kb (3-17)
凹模壁厚（指凹模刃口与外缘的距离）的确定式[1]
(1) 冲￠4小凹模 C＝(1.5～2)H (3-18)
(2) 冲￠5.5大凹模C＝(2～3)H 式中：
b—凹模孔的最大宽度（mm）；
[1]
K—因数,按表2-51 K￠30=0.3，K￠
147=0.15 ； H—凹模厚度； C—凹模壁厚； 则
(1)￠4凹模厚度：H＝0.3×30=9mm 壁厚：C=1.5×9=13.5mm
(2)￠5.5凹模厚度：H＝0.15×147=9mm 壁厚：C=2×22.05=44.1mm
(3)凸凹模最小壁厚：m=1.5t=1.5×0.5
图3-12凹模的固定结构形式
=0.75mm
凹模的结构形式[1] 冲裁凹模的刃壁形式： (1) ￠4凹模见图3-11，定结构
形式见图3-12参考[1]表14-8 h=3～5mm
a=5′～30′3-11
(2)冲裁￠5.5凹模见图3-13参考[1]表14-8
2.9.3 卸料设计与计算 1 卸料板结构形式
卸料板结构形式采用[1]B1表14-9序号5图：无导向弹压卸料板,见图3-14
图3-13 ￠5.5凹模的刃壁形式
适用范围：广泛应用于薄材料和零件要求平整的落料冲孔复合模，卸料效果好，操作方便。
2 卸料螺钉
卸料螺钉结构形式
采用标准卸料螺钉结构，
凸模刃磨后须在卸料螺钉头下加垫圈调节。
3 卸料螺钉尺寸关系
为保持装配后卸料板的平行度， 同一付模具中各卸料螺钉的长度L 及孔深Ｈ见如下图3-15， [1] 各尺寸关系如下
H=(卸料板行程)+(模具刃磨量)+h1+(5～
(3-19)
模具刃磨量＝5mm，h1=6 则H＝21+5+6+8＝40mm d1＝d+(0.3～0.5)mm ＝16＋0.4
＝16.4mm
e＝0.5～1.0mm取e＝1.0mm
图3-14卸料板
图3-15卸料螺钉尺寸关系 1－卸料螺钉 2－凸模
第三章 工艺制作
3.2模具制造
主要模具零件加工工艺过程
（一）落料凸模加工工艺过程 材料：Gr12硬度：58～62HRC
（三）凸模固定板加工工艺过程 材料：45#硬度：24～28HRC
（四）卸料板加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
（五）垫板加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
（六）导料板加工工艺过程 材料：Q235 硬度：43～48HRC
（七）上模座加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
（八）下模座加工工艺过程 材料：45钢 硬度：43～48HRC
设 计 总 结
到今天为止,两个多月的毕业设计终于可以画上一个句号。在自己努力和指导老师的指导下，我比较好地完成了这次毕业设计的任务，通过这次毕业设计，我对模具设计过程有了一定了解，学到了很好有用的本领。毕业设计不仅是对前面所学知识检验，而且也是对自己能力提高。主要收获和体会如下：
第一 .学到了产品设计的方法。产品设计过程是创造性劳动的过程，产品的设计应按科学程序进行，一般包括课题调研、拟定设计方案，总体设计，零部件设计、技术资料整理、产品试制、改进设计等过程，一个产品须经过多次改进，才能完善和成熟。
第二．提高了综合应用各门知识的能力。以前课程设计接触课程知识比较窄。这次毕业设计是设计一台完整的模具。要把模具和每个零件设计出来,需要制造工艺和电气方面的知识。
第三．巩固了计算机绘图能力。以前用CAD绘图，仅仅是知道主要指令的操作，通过这次绘图大量的图样，更加熟悉了机械制图中常用指令的操作方法，用简便快速方法画出完整正确的零件图样。
第四．提高了收集资料和查阅手册的能力。收集资料是做毕业设计的前期准备工作，资料是否全面、可靠，关系到整个毕业设计的进程。查阅手册是设计过程中随时要做的事情。只有广泛收集有用的资料才能设计出比较好的产品。
第五．明确了设计必须与生产实际相结合，产品才有生命力。因此在设计过程中，一定下企业调查，要虚心听取老师和工程技术售货员的意见，不断发行设计，完善设计。 第六．培养了严谨的科学作风。科学工作来不得半点虚假，在设计过程中每一个结构、零件、材料、尺寸、公差都反映在图纸上，每一个错误都会造成经济损失，因此，在设计过程中必须要有高度的责任心，要有严肃认真的工作态度。
总之，对我们专科学生来说，经历了这次毕业设计，为今后从事生产第一线的技术发行工作、技术管理工作将有非常大的帮助。
参考文献
[1]《冲模设计手册》编写组.模具设计手册[M].北京:机械工业出版社,1999
[2]模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例[M].北京:机械工业出版社,1999
[3]王芳.冷冲模具指导书[M].北京:机械工业出版社,1998
[4]王以真.实用扬器技术手册[M].北京:国防工业出版社,2003
[5]王新华,袁联富.冲模结构图册[M].北京:机械工业出版社,2003
[6]廖念钉,古莹奄等.互换性与技术测量[M].北京:中国计量出版社,2001
[7]陈锦昌,刘就女等.计算机工程制图[M].广州:华南理工大学出版社,1999
[8]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,1999
[9]王焕庭,李茅华、徐善国.工机械工程材料[M].大连：大连理工大学出版社,2002
[10]党根茂,骆志斌等.模具设计与制造[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001
[11]黄毅宏,李明辉.模具制造工艺[M].北京:机械工业出版社，1999
致 谢
我即将毕业于兰州工业高等专科学校机械工程系模具制造与设计专业。本次设计将是我在母校完成的最后一个作业，也是我这三年来所学知识的综合展现。我很庆幸我在工专三年来的学习和生活，在这里我学到了知识，学会了怎样为人处事，学会了怎样与人沟通，最重要的是我学会了工专人特有的不屈不挠的精神。
在这个机遇与挑战并从的时代，我们面临很大的困难，是我们的老师不辞辛苦带我们到外校实习，是她们指导我们不断的实践，不断的创新。特别是我们在临近毕业找工作的时候，脸上少了些天真，更多的是惆怅和迷茫，而就是在我们最迷茫不知该何去何从时，我们的老师，我们的系书记，我们的辅导员给我们指明了方向。仔细、耐心的给我们讲解在就业过程中遇到的问题，指导我们正确就业，在这里我要感谢她们！我还要感谢我的同学们，是你们陪我走过了大学三年的生活！
感谢我最敬爱的老师，感谢张书记，感谢我的同学们。我不会辜负老师对我的谆谆教诲，现在我会因为我在兰州工专学习而感到骄傲，可是十几二十年以后兰州工专会因为我而感到骄傲。我相信我自己，我会做好的。
谢谢全体老师，谢谢你们！
此致
敬礼
兰州工业高等专科学校2011届
兰州工业高等专科学校2011届