目
录 摘
要 .................................................................................................................... I Abstract..................................................................................................................... II 引
言 ................................................................................................................... 1 1 简易冲压模具 ....................................................................................................... 2 1.1 简易冲压模具的研究目的与意义 .............................................................. 2 1.2 冲压模具及当前形势的介绍 ...................................................................... 2 1.3 冲压模具研究现状 ...................................................................................... 2 1.3.1 国内研究现状 ..................................................................................... 2 1.3.2 国外研究现状 ..................................................................................... 3 1.4 未来发展趋势 .............................................................................................. 3 1.5 主要研究内容 ............................................................................................... 3 1.6 本章小结 ...................................................................................................... 4 2 简易模具的组成及基本原理 ............................................................................... 5 2.1 简易模具的组成 .......................................................................................... 5 2.2 冲压模具的工作原理 .................................................................................. 5 2.3 本章小结 ...................................................................................................... 6 3 简易模具设计方案 ................................................................................................ 7 3.1 简易模具设计原则 ...................................................................................... 7 3.2 设计分析 ....................................................................................................... 7 3.2.1 冲裁件工艺性分析 ............................................................................. 7 3.2.2 模具材料的选定 ................................................................................. 8 3.3 冲压模具总体结构设计 .............................................................................. 8 3.3.1 挡料和导正装置 ................................................................................. 8 3.3.2 定位装置 ............................................................................................. 9 3.3.3 卸料及退料 ....................................................................................... 10 3.3.4 模架确定 ........................................................................................... 11 3.4 本章小结 ..................................................................................................... 12 4 冲压工艺与设计计算 ......................................................................................... 13
4.1 排样设计与计算 ........................................................................................ 13 4.1.1 计算拉伸深度和翻遍次数 ............................................................... 13 4.1.2 确定搭边值 ....................................................................................... 13 4.1.2 确定利用率 ....................................................................................... 13 4.2 冲压力计算 ................................................................................................. 14 4.3 冲裁力、压力中心、压力机的初步选定 ................................................ 15 4.3.1 冲裁力 ............................................................................................... 15 4.3.2 压力中心 ........................................................................................... 16 4.3.3 计算刃口尺寸及公差 ....................................................................... 16 4.4 本章小结 ..................................................................................................... 17 5 压力机选择计算 ................................................................................................. 18 5.1 压力机运动计算 ........................................................................................ 18 5.1.1 滑块和力臂计算 ............................................................................... 18 5.1.2 惯量计算 ............................................................................................ 22 5.1.3 齿轮强度 ............................................................................................ 23 5.2 皮带轮传动计算 ........................................................................................ 27 5.3 压力机参数确定 ........................................................................................ 29 5.4 本章小结 .................................................................................................... 29 6 模具的总体零件设计与图纸 ............................................................................. 30 6.1 冲压零件的模型 ........................................................................................ 30 6.2 模具 1 整体的装配展示 ............................................................................ 30 6.3 模具 2 的装配渲染图展示 ......................................................................... 30 6.4 模具 3 的截面图展示 ................................................................................ 31 6.5 本章小结 .................................................................................................... 31 结
论 ........................................................................................................... 32 参考文献 ........................................................................................................... 33 致
谢 ........................................................................................................... 34
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摘
要
本次设计是秉承着自身对于模具的一些想法进行的一篇有关模具的研究。目前国内的模具厂商很多已经走在了比较靠前的位置上，但是，就目前而言我国模具的某些方面还是不能够和国外一些国家相提并论。这些都是由于我们国家的发展现状造成的。我国目前就模具单方面看并不比国外其他的模具厂商弱的。但是，由于我国在制造模具的技术上面还是和其它国家的厂商有一定的差距的。于此同时，我国的商品产业链不断地对模具产业进行带动。这就导致了我国模具产业的发展的到了很大的提升。正因为这些产品的出现对模具的需求日益增加。模具在设计的过程中首先要考虑的就是产品的需求。只有纯在一个确定的产品，才能够针对此产品进行模具的设计，模具的设计是需要进行许多相关计算的。
在本次设计中我对所提供的三维模型进行了研究，并通过这些模型进行了相关计算。进行了相关模具的设计，并确定了用什么样的压力机进行生产。通过本次的研究有了一些收获。在此非常感谢学院，学校以及各位老师给我的这次机会和悉心指导。
关键词：冲压工序；冲压模具；模具工艺；模具计算；压力机选择；压力机相关计算
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Abstract
This design is taking its own for mold some of the ideas in an article about mold research. At present domestic mold manufacturers many has walked in the front of the position, but, for now our country certain aspects of the mold or not can be compared with foreign countries. All of these are due to the development of our country. At present just die unilaterally is not weaker than the other mold manufacturers abroad. But, because our country on the technology of mold manufacturing or manufacturers and other countries have a certain gap. At the same time, our country"s commodity chain continuously to drive die industry. This leads to the development of die industry in China to a lot of ascension. Because of the appearance of the products increased demand for mold. The die in the process of design the first thing to consider is the demand of the product. Only pure over a certain product, can the product for the design of the die, the design of the die is the need for many of the relevant calculation. I"m in the design provided by the 3 d model was studied, and related calculation by the model. The related die design, and determine what the press on to the production. Through this research had some gains. Thank you very much in this school, the school and teachers give me this opportunity and guidance.
Keywords: stamping process; stamping die; die process; press selection; relevant calculation
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引
言
模具是我国经济基础的产业，同时是制造产业的基础工艺设备，在如今这个社会中随着社会的不断发展、不断进步、经济水平的不断提高，各种各样的商品也来到的现代的社会。在这些商品当中的绝大多数商品的生产都是依赖与模具的，只不过是不同种类的模具罢了，有的是浇筑模具，有的是冲压模具。在这些模具中冲压模具是各种模具当中运用的比较广泛的一种模具了。在我国的汽车行业领域里面，冲压模具起着重要的作用。在汽车当中 70%以上的零部件是需要依赖于模具的加工生产的，虽然，模具的种类会有些许不同。从此能够看出模具在汽车领域的重要性。
模具现阶段在各个制造领域里面都起着重要的环，比如汽车、电子、石油开发等等，需要大规模，大批量生产的商品中有 90%以上都是需要用到模具的，其他哪些没有用到的，是被各种原因所限制。直到现阶段模具做到了有着高精度，寿命长、高效的生产效率甚至模具的结构也变得复杂了。
目前我国在这方面做的并不是很好，有一定的不足之处。我国各项机械发展不平衡，工艺装备落后，组织协调能力并不出众，以上这些缺点严重的影响了我国模具产业的发展。这些问题应该贝类为我国模具产业发展的首要问题随着各种产业的涌现，各种小零件小部件也逐渐走向了模具生产的环节，越来越多的厂家会去使用小型的模具。
我的课题是对于简易模具组的研究及设计，但仍可能会有些许不足之处，通过将简易模具成组化，从而来提升模具的统一性。由于模具的统一化，从而对模具的生产进行改进，使用与之相适应的加工工艺来提高生产效率。
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1 简易冲压模具 1.1 简易冲压模具的研究目的与意义 随着社会的发展日新月异，我国模具产业得到了很大的提升。目前商品大多都依赖于模具的生产才能够快速并且低成本的进行生产的。所以模具会有新的机遇等待着我们去发现。
由于市场的需求日益增大，提高模具的生产技术水平，降低模具生产成本，以及模具统一化制造的发展趋势是不可避免的。
我的课题是对于简易模具组的研究及设计。通过将简易模具成组化，从而来提升模具的统一性。由于模具的统一化，从而对模具的生产进行改进，使用与之相适应的加工工艺来提高生产效率。
这样做的意义是能够减少模具在加工生产的过程中出现损坏或故障所造成的损失。通过统一的制式来进行临时的替代，从而避免了维修甚至是重制所造成的时间损耗，提高了加工生产的效率。同时，因为模具组中每个模具的部分零件的统一化，所以，也就能够提高生产模具的效率。
1.2 冲压模具及当前形势的介绍 模具当前的形势可以说是相当的严峻了，在这个发展高速的时代很多东西都是通过模具的生产来完成的这样会导致很多的产品都会依赖于模具产业，同时在很多时候都是通过模具的生产才能够降低成本，造成现在一个简单的冲压零件才几毛钱的状况。但是，有一些比较精密的零件是不能够通过简单的模具进行生产的，有的是因为精度不够，有的是因为太过于苛刻的粗糙度要求。所以现阶段应该更加的注重模具制造业的发展，但是也不能够只关注于模具制造业的发展，现在制约着中国模具产业的不是模具本身，而是生产模具的产业。在这方面我国的模具制造也是有短板的。所以，现在的模具制造业的发展状况还是相当严峻的。
1.3 冲压模具研究现状 1.3.1 国内研究现状 我国在近些年出现了一些比较好的模具产业的龙头企业。在如今的国际市场上也能够占据一席之地。像中国的海尔、华威、群达行等汽车制造产业的合作伙伴，以及国盛、华富等精密零件冲压的模具厂商也是属于一流的产业。还有很多一流的制造商也能够在不同的领域发挥其自身的价值。能够
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起一个龙头企业应有的作用。
我国的模具行业中很多的企业都得到了应有的荣誉。得到了“中国重点骨干模具企业”称号，这个称号每年都会由企业达到这个标准，这说明我国的模具产业也是在进行着飞速的发展。这就使得我国的模具有很大的提升空间，以及有很好的后起之秀，不会产生后继无力的情况。
很长时间，中国的模具产业的发展是集中在南方，这就导致了发展不平衡。这样不仅能够进行技术上的交流，还可以起到一个竞争的效果。这样有助于我国新技术的研发象征着技术的革新会变得更加的快速。起到一个互相促进的作用。
1.3.2 国外研究现状 国外目前的冲裁模具行业经过一百多年的更新迭代，到现在为止已经是非常强大的存在了，他们各项技术已经发展到了一个可以说是很强大的地步。现阶段的各种新技术在欧美的模具企业得到了广泛的应用。同时，他们的许多模具厂商在国际上也是很强大的厂商，具有一流的水平。
1.4 未来发展趋势 未来的发展趋势首先是在 (1) CAD/CAM/CAE 技术。
(2)高速铣削。
(3)模具扫描及数字化系统。
(4)电火花铣削加工。
(5)提高模具标准化程度。
(6)优质材料及先进表面处理技术。
(7)模具研磨抛光将自动化、智能化。
(8)模具自动加工系统的发展。
1.5 主要研究内容 本次课题主要设计一套简易冲压模具组。是对于简易模具组的研究及设计。通过将简易模具成组化，从而来提升模具的统一性。由于模具的统一化，从而对模具的生产进行改进，使用与之相适应的加工工艺来提高生产效率。
通过工件确定冲压工艺方案及加工工序。通过工件确定拉伸的深度和
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翻边次数，通过计算取得搭边值。通过料片确定排样图。利用率计算。计算各工序冲压力等。
本次的设计和学习，可以完成一套明确的简易冲压模设计，包括用 UG设计的三维图和 CAD 绘制的二维图纸一套。
1.6 本章小结 本章主要论述了简易模具的重要意义。并且，能够获得冲压模具在国内外目前研究的现状。能够起到一个初步的了解的目的。并能够对模具现阶段的发展情况做出一定的判断。同时能够完美的体现出本课题研究的目的。
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2 简易模具的组成及基本原理 2.1 简易模具的组成 简易模具由以下部件组成 [1] ：1、下模座 2、上模座 3、导柱 4、凸模 5、凸模固定板 6、导套 7、凹模固定板 8、凹模 9、定位销 10、导向销 11、垫板 12、弹簧 13、卸料板等等
图 2.1 模具组成 2.2 冲压模具的工作原理 冲压模具是在室温下进行的，通过压力机固定模板进行上下往复运动。这样就能够和下模板上的凹模或凸模进行配合。同时能够给予有效的压力。通过巨大的压力作用在凸模和凹模刃口上。利用刃口的剪力来进行材料的剪裁。之后，材料会由于摩檫力等原因卡在凹模里里面。这个时候就需要进行打料，如果是反模，则需要通过预先放在凹模洞口的弹簧卸料器来进行打料。如果是正模，可以通过固定在压力机上面的打料器进行刚性打料。在用这个打料器的时候需要进行连接上模板上的打料装置，才能实现应有的效果。然而，废料则有可能卡在凸模的外面。如果是正模，则需要通过预先放在凹模洞口的弹簧卸料器来进行打料。如果是反模，可以通过固定在压力机上面的打料器进行刚性打料。然后再输送条料进行下一次的加工。
[2]
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图 2.2 模具工作原理解析 2.3 本章小结 本章主要写了模具的组成以及冲压模具的基本原理。能够了解其各项的组成部分，能够初步理解模具的工作原理以及工作过程。
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3 简易模具设计方案 3.1 简易模具设计原则 在设计模具的时候是需要进行结构的设计，使用寿命的考虑。所以，在设计的时候要尽量提高模具的使用寿命，结构能简单就简单不需要很复杂，操作的时候要遵循安全为唯一宗旨，在安全的基础之上也要考虑简单原则，要操作方便，减少不必要的工序。节省生产所需要的材料，提高经济效益。要做到适合加工生产，下面这种方案最适合。
[3]
1)不能够在使用的时候让操作人员存在不可靠，不安全的感觉。
2)在模具的调试过程、安装过程、修理过程、搬运过程要保证方便且安全。不能够因为模具的结构产生意外事故。
[4]
3)材料在满足安全的前提下选择经济实惠，模具不应该出现与其性能不相关的外部凸起。导柱导套应该远离操作者。模具的压力中心因该在中心线上，起导向、定位作用的装置应该使操作者能够看清楚。
4)在模具设计的时候，应该考虑安装的时候所需要的相关装置安装的位置，方便使用机械化或者自动化装置代替手工操作。
5)顶料杆和打料器以及卸料板等相关结构必须可靠。
3.2 设计分析
3.2.1 冲裁件工艺性分析 1）方案选择
（1）落料模具、冲孔模具、拉深模具、翻边单工序生产。
（2）落料模具、冲孔复合模，拉深模具、翻边复合模具生产。
（3）落料模具、冲孔连续进行采用级进模生产，拉深模具、翻边复合模具生产。
（4）落料模具、冲孔模具、拉深模具、翻边模具生产。
[5] 方案一：结构非常简单，但是需要四道工序才能够完成零件的加工生产，这样会出现一个问题，那就是成本高。
方案二：这道工艺的加工工序进行了减少，能够有效的节省加工时所需要的时间，制造精度也变高了，其成本也做到了相应的减少，并且还提高了生产率。
方案三：它是在方案二的基础上进行的改进，但是却在方案二上提高了
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加工成本，这样就产生了一种不经济实惠的现象，在小型的简易模具中并不适用。
方案四：其在方案二的原样上进行更改，这样虽然没有减少加工工序。但是生产效率上会相较于之前的设计方案变得更加的高。这样做还能够起到一个节省加工时间的目的，制造精度高，又提高了劳动生产率。
综合分析，采用方案 4。
2）各加工工序次数的确定 [6]
根据工件的形状和尺寸及极限变形程度可进行以下决定：落料、冲孔、拉深、翻边各一次。
3）加工顺序决定的原则 [7]
（1）因为，如果在成型之后进行孔的加工会变得非常麻烦，如果要是零件的外形比较复杂的话，甚至需要进行胎的制作，会使成本变得非常高。
（2）如果要是这个空的位置或者外形会受到之后的某一序加工影响的话，这样就需要在此工序之后进行加工。
（3）如果在一个工件上有多个孔的时候，如果两个空靠的比较要一起出来。如果不能满足同时冲孔的条件的话，先大后小。或者最后冲孔把误差减少到最小，以及尺寸精度提高到最大。
[8]
4）最终确定为此方案。
3.2.2 模具材料的选定 模具材料的选用上我们遵循着模具材料的选取原则。因为其要进行长期的，高强度剧烈的工作环境。决定了其材质必须要有的几种属性硬度、强度、耐磨性。
[9]
Cr12MoV 其特性主要是高强度、高耐磨性、高硬度都成了它的属性。甚至，它还有适当韧性，不是非常脆的属性也正是我选用他的关键点。
既然其有这么多的属性都符合模具材质的要求，所以在此次的模具设计中的材料选择中选用 Cr12MoV。
[10]
3.3 冲压模具总体结构设计 3.3.1 挡料和导正装置 材料需要一个导向来完成精准定位。这样就需要一组导料销或者导料板进行导正。导料装置不仅可用于与人工的送料，同时也可以用于自动进给
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的复合模中的自动送料。由于本次课题是针对简易的冲压模具进行设计。所以，在最简易的情况下，选用最合理导向装置落料模具采用的是需要定位的以及保持一个平行输送的简易装置，所以落料模具在这里拆用导向销。挡料装置在落料的单工序或复合模中，作用是要保证搭边值的一致性。根据不同模具的结构形式不同，其结构形式如图 4.2 所示。
经过查找《misum 标准件》获得：
挡料销 A15×8×3
JB/T7646.1-1994，材料为 Q235； 导料销 A15×8×6
JB/T7646.2-1994，材料为 Q235。
图 3.1 挡料销 3.3.2 定位装置 在模具的运行过程当中定位装置是必不可少的一个装置，它能够保证在冲压的工程当中能够使其完成理想的排样去进行冲压。这样保证了零件的形状不会发生和预先设置的搭边值相互违背。同时，也能够更加完美的按照预先设计好的排样来落料。能够保证模具内的位置正确。常用的定位装置有定位销和定位板两种类型。定位销是需要沿着工件外形进行布置的。
[11]
经过查找《misum 标准件》获得如图 3.2 所示。
图 3.2 销
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3.3.3 卸料及退料 1）卸料板尺寸 卸料在模具当中是不可缺少的一点。选用的时候要根据凹模的边界以及模具的具体的结构来进行相关设计或者选择。本次的设计中卸料板为方形的且内部为不规则形状，尺寸为 240×256×20，又因为卸料板与凸模的单边间隙一般为 0.1～0.5mm，在此取 0.5mm，那么卸料板中间孔的面积约为6500 平方毫米，材料选用 Q345。形状如图 3.1 所示。
[12]
图 3.3 卸料板 2）卸料的选择 经过查相关数据最终确定选用 M10 的卸料螺钉，热处理硬度为35~40HRC [13] 。但由于长度过长，属于细长杆，需进行校核。由于总的受力分别作用在 6 个螺杆上，那么
F =P x6=52378.206= 8729.7N
(3-1)
对于每一根杆，
L ≤ 270d√F= 270 ×8√8729.7= 23.11mm
(3-2)
经过计算满足需求。
3）卸料弹簧 它是将冲压之后的工件肥料冲凹模或凸模上面顶下来，所需要的力量并不是很大。然而，有时候会因为一些特殊的情况，会设计一些反模，这个弹簧卸料装置的作用就变成了成品零件或者是半成品零件。这个时候就需
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要有足够的力量，并且在能够顶出零件的同时还能够不损伤零件这个时候所需要的力量就会涉及到大量的计算。本文所采用的是正模，由于成型高度不是很高。选用卸料螺栓进行稍微的固定。选用的标准件，在模具当中均采用这种方式进行卸料。根据模具的结构可以放置 8 个弹簧，则每一个弹簧所承受的卸料力就会变得少一些。预计压力 F 0 ≥ 32.38/4 ，取 8.729KN。取凸凹模刃磨量为 6mm，则弹簧工作的时候的压缩量为：ℎ + ℎ ‘ = （