第1章 绪论1.1.1模具的概念所谓模具，其实质就是一种加工零部件的一种工具，同时也是一种工艺设备，它有复杂的，也有简单的。在模具制造行业中有各式各样的模具。比如用于生活中的各种不锈钢制品的冲压模、用于摩托车变速箱的压铸模、生产各种塑料制品的注塑模、还有用于生产管道、线槽、薄膜等的挤压模等。总之，模具有简单又复杂的、有大有小、有轻有重，并且多种多样、形式各异。1.1.2模具的分类从广义上讲，模具可分为两大类（1）无型腔模具，一般有纺型模、木模模型。有型腔模具，一般有冲裁模、注射模模具。无型腔模具是通过它制造出型腔，然后再制造出产品，或者是直接仿型复制出产品；有型腔模具是通过型腔制造出产品。我们通常讲的模具是指第二种有型腔的模具。而把第一种无型腔的模具称为模型。模具的实质意义或者说最重要的标志就是具有“重复使用性”。在实际生产中，常根据模具的结构，生产工艺条件，产品的属性等，从多方面对模具进行分类，如压铸模、冲压模、塑料模等等。1.2 冲压的概念冷冲压是在室温状态下，利用安装在压力机上的模具对材料（金属或非金属）施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需冲件的一种压力加工方法。它属于属性的加工法之一，故这种方法又称为冷冲压或板料冲压。冲压模具的设计是实现冲压工艺的核心。冲压成形是一种先进的制造方法，它与其他机械加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都具有许多独特的有点。主要有：1） 冷冲压是少、无切屑加工方法之一，是一种省能、低耗、高效的加工方法，因而冲件的成本较低。2） 冷冲压件的尺寸精度主要由由冲压模具保证，加工出的冲压件质量稳定，具有“一模一样”的特征。3） 冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件。4） 冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程，其生产率高、操作简便、易于机械化与自动化。5） 模具生产成本低，使用寿命长 6）冷冲压能加工其他加工方法无法加工的零件，并且零件的互换性好。当然 ，冲压成形也存在一些缺点，如噪声大、振动大；冲压模具设计制造精度要求高；对于精度要求很高的冲件，冲压难以完成等。1.3 冲压工序的分类概括起来可分为分离工序和成形工序两类。分离工序是指坯料在模具刃口作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法。主要有冲孔、落料、切断等。成形工序是指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑形变形，而获得具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、胀形等。1.4 冲压模具的分类冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：按照变性特征可分为两类1. 根据工艺性质分类（1） 冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。（2） 弯曲模 使平板坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状工具的模具。（3） 拉深模 是把平板坯料制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4） 成型模 是将坯料或工序件按凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑形变形的模具。2.根据工序组合程度分类（1） 单工序模 一般只有一对凸、凹模，在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。（2） 复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上工序的模具。（3） 连续模 在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上工序的模具。连续模又称级进模。1.5冷冲模制造特点一般说来，冲模是专用的工艺装备，冲模制造属于单件生产。其制造工艺具有以下特点：1） 形状复杂、加工精度高，因此需应用各种先进的加工方法才能保证加工质量。2） 模具材料性能优异、硬度高、加工难度大，需要先进加工设备和合理安排加工工艺。3） 模具生产批量小，大多具有单件生产的特点。应多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用专用设备加工。1.5冲压模具的发展趋势目前冲压模具行业正在飞速发展，我们生活和工作中所用到的产品，几乎都离不开模具，使用模具已经成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向，所以，在未来冲压模具的发展趋势应该会朝着以下一个发展方向发展：1. 模具制造和冲压生产向专业化生产方向发展。2. 板材成形设备向自动化、机械化、精密化、柔性化方向发展。3. 冲裁产品中，重点发展方向是向不等厚板和高强度板的冲压模具、大型多工位级进模；多功能、多工位级进模中重点发展高精度、多功能、高效率、高寿命级进模；精冲模中重点发展厚模板精冲模和大型精冲模。4. 大力推广和发展CAD/CAE/CAM技术，特别是板材成形过程的计算机模拟分析技术在模具设计中的应用。CAD、CAM技术像集成化、宜人化、网络化和智能化方向发展，并且提高模具CAD/CAM系统专用化程度。5. 模具加工重点发展方向在于高精度加工和高速加工。高精度加工主要是发展模具零件精度1um以下和表面粗造度Ra=0.1um的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应。高速加工主要是发展高速铣削、高速电加工、高速研抛及快速制模技术。高精度加工主要是发展模具零件精度1um以下和表面粗造度Ra小于或等于0.1um的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应。6. 重点发展模具表面的各种强化超硬处理技术，并提高模具使用寿命。7. 对于模具数字化制造、逆向工程、系统集成、快速原型/模具制造及其计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具工程服务与开发，全面提高模具质量和企业水平。8. 自改革开放以来，我国的冲压模具水平已经取得了举世瞩目的发张。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。但是许多方面与工业发达国家相比仍有很大的差距。例如，冲压板材自给率不足，品种规格不配套，汽车薄板只能一半左右，冲压生产集中度低、自动化程度低、冲压生产的机械化、自动化程度低、冲压生产集中度低、先进生产工艺应用不多，所还有很长的一条路要走。第2章 零件工艺性分析及工艺方案的确定2.1 产品的冲压工艺性分析冲压工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，亦即冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及所用材料等方面是否符合冲压加工的工艺要求。图2-1为本次毕业设计零件图.图2-1零件图 材料是10号钢 材料厚度是1.5mm 零件要求大批量生产 2.1.1结构工艺性从零件产品图可知，产品为圆片冲孔，圆片落料。该零件结构相对简单并且还对称，无形状复杂的曲线。圆尺寸、孔径、孔间距、孔边距等尺寸均适合进行冲裁加工。2.1.2精度和粗糙度根据任务书的要求:零件有精度要求，所有公差尺寸均按IT14级处理。由于产品零件图没有粗糙度的要求，所以粗糙度按Ra12.5um进行加工。查参考文献5可得各尺寸公差值，这里写按照某某表格或标准5查的标注文献用上标的形式，不用特意说那个文献，文献的顺序要按使用过程中的顺序安排。进行入体原则标注。即零件外形尺寸：mm零件内形尺寸：mm孔的中心距:25mm2.1.3零件材料分析对于零件材料分析：本论题冲裁件的材料选用10号钢，。查参考文献1可知该材料状态是已退火，抗剪切强度=260340MPa，抗拉强度b=300440MPa；伸缩率=29%；该材料属于优质碳素结构钢，具有良好的机械性能，有利于冲裁加工。2.2 冲压工艺方案的制定2.2.1 工艺方案的制定方法1. 冲裁工序的组合 冲裁工序可分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。冲裁方式一般根据下列因素确定：（1） 根据生产批量来确定 一般来说小批量与试制生产采用单工序冲裁，中批量和大批量生产采用复合冲裁或连续冲裁。（2） 根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 冲裁件的尺寸较小时，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，常采用复合冲裁或连续冲裁。对于尺寸中等的冲裁件，由于制造多副单工序模具的费用比复合模昂贵，则采用复合冲裁；当冲裁件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用符合冲裁或单工序冲裁，宜采用连续冲裁。（3） 根据冲裁件精度和尺寸等级来确定 复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，避免了多次单工序冲裁的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，冲裁件较平整。连续冲裁比复合冲裁的冲裁件尺寸精度等级高。（4） 根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定 冲裁件的尺寸较小时，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，常采用复合冲裁或连续冲裁。对于尺寸中等的冲裁件，由于制造多副单工序模具的费用比复合模昂贵，则采用复合冲裁；当冲裁件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用符合冲裁或单工序冲裁，宜采用连续冲裁。（5）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定 对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用连续冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整较容易，且成本较低。（6）根据操作是否方便与安全来确定 复合冲裁其出件或清除废料较困难，工作安全性较差，连续冲裁较全。2. 冲裁顺序的安排（1） 连续冲裁顺序的安排1） 先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。首先冲出的孔可作后续工序的定位孔。当定位也要求较高时，则可冲裁专供定位用的工艺孔（一般为两个）。2） 采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。采用两个定距侧刃时，可以安排成一前一后。（2） 多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排1） 先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。后继工序的定位基准要一致，以避免定位误差和尺寸链换算。2） 冲裁大小不同相距较劲的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。根据冲裁件的生产批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形状复杂程度、材料厚薄、冲模制造条件与冲压设备条件、操作方便与否等多方面因素，拟定出多种可能的不同工艺方案进行全面分析和研究，从中选择出技术可行、经济合理、满足产量和质量要求的最佳冲裁工艺方案。2.2.2 冲压工艺方案确定与选择经过分析该论题零件主要包括冲孔、落料两个基本工序，可以采用以下三种工艺方案进行加工：(1)先落料，再冲孔，采用单工序模生产。(2)冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。(3)落料-冲孔复合加工，采用复合模生产。方案（1）制造精度不高，生产效率低，相对于其他方案多用了一个模具，其模具结构简单，制造周期缩短可以降低模具费用。方案（2）冲孔-落料连续冲压加工，模具制造、安装较复杂，要使用导正销定位方案（3）落料-冲孔复合加工，结构紧凑，生产率高，冲件精度高，特别是冲裁件孔对外形的位置度容易保证。故结任务书的要求本本论题选择方案（3）进行冲压模具设计。复合冲裁指在压力机一次工作中，板料同时完成落料和冲孔等多个工序的冲裁模。该模具中既是冲孔凹模有是落料凸模的凸凹模。复合模又可以分为倒装复合模和正装复合模。其中，倒装式复合模指凸凹模安装在上模，落料凹模安装在下模部分的结构形式；正装式复合模指凸凹模安装在下模，落料凹模安装在上模部分的结构形式。倒装式复合模结构简单，且最小壁厚合适，故本论题中采用倒装复合模。第3章 主要工序设计及相关计算3.1 冲裁变形分析冲裁变形分析的目的是通过分析板料在冲裁时的受力情况，掌握冲裁变形机理和变形特点，用于指导