冷冲压模具设计课程设计说明书

目录
第一章绪论 (2)
§1.1 冲压模具的现状与发展趋势 (2)
§1.2冲压模具与技术经济性指标 (3)
1.2.1 精度 (3)
1.2.2 刚度 (4)
1.2.3 模具生产周期 (4)
1.2.4模具寿命 (5)
§1.3冲压模具工艺特点分析 (6)
第二章零件结构工艺性分析和工艺方案的确定 (7)
§2.1零件材料尺寸公差要求及工艺分析 (7)
§2.2 工艺方案及模具类型的确定 (8)
§2.3 排样设计及有关计算 (8)
第三章拉深工艺设计及有关计算 (10)
§3.1拉深系数及拉深次数的确定 (11)
§3.2拉深力与压边力的确定 (11)
§3.3拉深模工作部分结构参数确定 (12)
3.3.1 凸、凹模圆角半径的确定 (11)
3.3.2 拉深凸、凹模间隙的确定 (12)
3.3.3 拉深凸、凹模工作部分尺寸计算 (12)
第四章冲裁工艺设计及有关计算 (13)
§4.1冲裁力及压力中心的计算 (13)
4.1.1 冲裁力的确定 (13)
4.1.2 压力机公称压力的确定 (14)
4.1.3压力中心的确定 (14)
§4.2工作零件刃口尺寸的计算 (16)
4.2.1 冲裁凹、凸模间隙的确定 (15)
4.2.2工作零件及刃口尺寸计算 (16)
第五章模具总体设计及各标准件的选用 (18)
§5.1主要结构件的形式与标准的确定 (19)
5.1.1落料凹模模板尺寸设计 (19)
5.1.2冲孔凸模的长度计算 (19)
5.1.3 落料凸模（拉深凹模）长度计算 (20)
§5.2卸料、推件机构的确定 (21)
§5.3导向零件的种类和标准确定 (22)
§5.4其它支撑零件的选用 (22)
§5.5模架与冲压设备的选用 (24)
附录 (25)
总结 (27)
参考文献 (28)
第一章绪论
模具是现代化工业生产的重要工艺装备。

在国民经济的各个生产部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。

在产品生产的各个阶段，无论是大量生产，批量生产，还是产品试制阶段，也都越来越地依赖于模具。

因此模具工业已是国民经济的基础工业。

现代工业产品的品种发展和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。

目前，模具已成为衡量一个国家，一个地区，一家企业制造水平的重要标志之一。

我国模具制造技术是随着现代工业建设而发展的。

在50年代以前，当国内需要少数模具，只有少数企事业可以仿制，主要依靠模具钳工凭着个人技艺制造一些间单的模具，如电话机听筒之类的模具。

50年代以后，随着国民经济建设高潮的到来，随着国际经济技术合作交流的发展，国外的模具技术书刊，模具设计手册，模具制造资料等逐渐介绍到我国，对指导和促进模具技术的发展起了重要的作用。

自1959年起，电火花成型加工机床开始应用于模具生产，采用成形磨削方法加工凸模和电极，用电火花成型加工凹模，卸料板型孔，使模具制造水平又有一个较大的提高。

随后，由于模具制造技术的不断改进，模具技术的研究，模具标准化工作的开展和模具新材料的开发也得到进一步的发展。

这时我国的模具工业开始形成，出现了一些模具专业厂。

近年来，改革开放和国民经济的高速发展，推动了模具技术和模具工业的新发展，模具的品种。

精度和数量有了很大的发展，模具对工业产品的影响也越来越大，模具也更加引起人们的关注，很多科研院所和高等院校在模具技术的基本理论，模具的设计与结构，模具制造加工技术，模具材料以及模具加工设备等方面都取得了可喜的实用性成果。

这个时期是模具技术发展最快最迅速的时期。

模具标准化工作是代表模具工业和模具技术发展的重要标志。

特种加工工艺设备的改进和提高，使模具加工的自动化程度和效率都大大提高。

模具新材料的应用，以及热处理技术和表面处理技术的开发和应用，使模具寿命大幅度地提高。

我国模具制造技术水平，从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型，精密，复杂，长寿命模具。

而模具领域最重要的组成部分就是冷冲压模具，约占模具总比例的40%。

冷冲压是利用安装在压力机上上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需要零件的一种加工方法。

冷冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料和复合材料。

冲压模具是将材料加工成所需冲件的一种工艺装备，冲压模具在冷冲压中至关重要，一般来说，不具备符合要求的冲压模具冷冲压就无法进行；先进的冲压工艺也必须依靠相应的冲模来实现。

§1.1 冲压模具的现状与发展趋势
随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品的品种增多，产品更新换代加快，市场竞争日益激烈。

因此模具制造质量的提高和生产周期的缩短显得尤为重要，谁占有优势，谁就将占领市场，促使模具制造技术的发展出现以下趋势。

(1)模具粗加工技术向高速加工发展
以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发展的方向。

高速铣削可以大大改善模具表面质量状况，并大大提高加工效率和降低加工成本。

另外，毛坯下料设备出现高速锯床。

阳极切割和激光切割等高效率加工设备。

还出现了高速磨削设备和强力磨削设备。

(2)成型表面的加工精度
自动化发展，成型表面的精加工数控，数显和计算机控制等方向发展，使模具加工设备的CNC水平不断提高。

推广应用数控电火花成型加工设备，连续轨迹计算机控制坐标磨床和配有CNC修整装备和精密测量装置的成型磨削加工设备等先进设备，是提高模具制造水平的关键。

(3)光整加工技术向自动化发展
在当前，模具成型表面的研磨，抛光等光整加工仍然以手工作业为主，不仅花费工时多，而且劳动强度大和表面质量低。

目前工业发达的国家正在研制由计算机控制，带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，它大大提高了光整加工的质量和效率。

(4)快速成型加工模具技术
快速成型制造技术是本世纪80年代以来，制造技术上的又一次重大发展，它对模具制造具有重大的影响。

特别适用于多品种，少批量用模具。

预测本世纪末多品种，少批量生产方式将占工业生产的75%左右，因此快速成型制模技术必将有极大的发展前途。

(5)模具CAD/CAM技术将有更快地发展
模具CAD/CAM技术在模具设计和制造上的优势越来越明显，它是模具技术的又一次革命，普及和提高模具CAD/CAM技术的应用是历史发展的必然趋势。

综上所述，在模具结构与精度方面正朝几个方面发展。

首先为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多工能方向发展。

其次为了适应市场上产品更新换代速度的要求，快速成形方法、简易经济冲模也得到迅速的发展。

再次模具正向着设计与制造现代化发展。

§1.2冲压模具与技术经济性指标
1.2.1 精度
机械产品的精度包括：尺寸精度，形状精度，位置精度和表面粗糙度。

模具的精度主要体现在模具工作零件和相关部位的配合精度。

影响模具精度的主要因素有：
(1)产品制件精度
产品制件精度越高，模具工作零件的精度就越高。

模具精度的高低不仅对产品制件的精度有直接影响，而且对模具生产周期，生产成本都有很大的影响。

(2)模具加工技术手段的水平
模具加工设备的加工精度如何，设备的自动化程度如何，是保证模具精度的基本条件。

今后模具精度更大地依赖于模具加工技术手段的高低。

(3)模具装配钳工的技术水平
模具的最终精度很大程度依赖装配调试来完成，模具光整表面的粗糙度数值主要依赖模具钳工来完成，因此模具钳工技术水平如何是影响模具精度的重要因素。

(4)模具制造的生产水平和管理方式
模具工作刃口尺寸在模具设计和生产时，是采用“实配法”，还是“分别制造法”是影响模具精度的重要方面。

对于高精度模具只有采用“分别制造法”才能满足高精度的要求和实现互换性生产。

1.2.2 刚度
刚度对于机械行业来说非常重要，如果没有高的刚度就没有安全性对于高速冲压模，大型件冲压成型模，不仅要求具有精度高，还应有良好的刚度。

刚度是保证设备安全性的重要指标，如果没有足够的刚度的话就安全性能来说就是一句空话。

提高刚度的方法有：
1、材料的选择，尽量选用强度大的材料；
2、结构的尺寸，基本结构尺寸要进行校核，刚度不够的话则需要加大尺寸；
3、结构构架，选用合理的构架。

1.2.3 模具生产周期
模具的生产周期是从接受模具订货任务开始到模具试模鉴定后交付合格模具所用的时间。

模具生产周期长短是衡量模具企业生产能力和技术水平的综合标志之一，也关系到一个模具企业在激烈的市场竞争中有无立足之地。

同时模具的生产周期长短也是衡量一个国家模具技术管理水平高低的标志。

影响模具生产周期的主要因素有：
(1)模具技术和生产的标准化程度
模具标准化程度是一个国家模具技术和生产发展到一定水平的产物。

(2)模具企业的专门化程度
目前，我国模具企事业的专门化程度还较低，只有各模具企业生产自己最擅长的模具类型，有明确和固定的服务范围，同时各模具企业互相配合搞协作生产，才能缩短模具生产周期。

A.模具生产技术手段的现代化
模具设计，生产，检测手段现代化也是影响模具生产周期的因素之一。

只有大力推广和普及模具CAD/CAM技术，粗加工向高效率发展，毛坯下料采用高速锯床，阳极切削和砂轮切割等高效设备，粗加工要采用高速铣床，强力高速磨床。

精密加工采用高精度的数控机床，如数控仿型铣床，数控光学曲线磨床，高精度数控电火花切割机床，数控连续轨迹坐标磨床等等。

B.模具生产的经营和管理水平
从管理上要效率，研究模具企业生产的规律和特点，采用现代化的管理手段
和制度管理企业，也是影响模具生产周期的重要因素。

1.2.4模具寿命
模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数来表示，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。

影响模具的主要因素有：
(1)模具结构
合理的模具结构有助于提高模具的承载能力，减轻模具承受的热-机械负荷水平。

(2)模具材料
应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料。

生产的批量越大，对模具的寿命要求也越高，应选择承载能力强，服役寿命长的高性能模具材料。

另外应注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷及工作时的承载能力的影响，采取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高模具寿命。

(3)模具加工质量
模具表面粗糙度，残存的刀痕，电火花加工的显微裂纹，热处理时的表层增碳和脱碳等缺陷都对模具的承载能力和寿命带来影响。

(4)模具工作状态
模具工作时，使用设备的精度与刚度，润滑条件，被加工材料的预热和冷却条件都对模具寿命产生影响。

(5)模具零件状况
被加工零件材料的表面质量状态，材料硬度，伸长率等力学性能，被加工零件的尺寸精度都对模具寿命有直接的关系。

模具的技术经济指标：精度和刚度，生产周期，模具生产成本以及模具寿命，他们之间是互相影响和互相制约的，而且影响因素也是多方面的。

在实际生产过程中要根据产品零件和客观需要综合平衡，抓住主要矛盾，求得最佳的经济效益，以满足生产的需要。

提高模具使用寿命途径从以下几个方面考虑:
(1)模具结构的合理化；
(2)模具用材的合理选用与新材料应用；
(3)提高模具寿命的新的热处理技术：
中碳模具钢的高温淬火,高温回火
高碳钢低温,快速,短时加热淬火
积极利用残余奥氏体的淬火工艺
碳化物细化淬火
循环相变细化奥氏休晶粒的快速加热淬火
预冷等温淬火
预淬等温淬火
模具的表面强化处理工艺与基体强韧化工艺的协调。

§1.3冲压模具工艺特点分析
与机械加工及塑性加工的其他方法相比，模具冲压加工无论在技术方面还是经济方面都有许多独特的优点。

主要表现如下：
1、冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。

这是因为冲压是依靠冲模（冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模）和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟几十次，高速压力机每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。

2、冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样大量切削金属，所以它不但能节能而且能节约金属。

3、冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般比较长，所以冲压件的质量稳定互换性好，具有“一模一样”的特征。

4、冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒钟，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压件的强度和刚度均较高。

5、由于利用模具加工，所以可获得其他加工方法所不能或难以制造的壁薄、质量轻、刚性好、表面质量高、形状复杂的零件。

但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。

所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。

同时，冲压也存在缺点，主要表现在冲压加工时噪声、震动两种公害。

这些问题并不完全是冲压工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备落后造成的。

随着科学技术的进步，这两种公害一定会得到解决。

模具要求高、制造复杂、周期长、制造费用高，因而在小批量生产中受到限制。

为了解决这方面的问题，正在努力发展某些简易冲模，如聚氨酯橡胶冲模，低熔点合金冲模以及采用通用的组合冲模等，同时也在进行冲压加工中心等新型设备与工艺的研究。

今年来随着快速原型制造、反求工程、并行工程等技术的发展，以及他们在模具设计与制造中的应用，这种限制也逐渐的得到了改观。

另外，冲压件的精度决定了模具的精度，如零件的精度要求过高，用冷冲压就难已达到。

由此可见，冲压制得的零件具有表面质量好、重量轻、成本低的优点，它是
一种经济的加工方法。

冲压工艺在制造业中得到了广泛的运用，在现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表以及飞机、导弹、枪弹、炮弹和各种民用轻工等行业中已成为主要的生产工艺之一。

课程设计计算书
序号 设计计算程序及过程
主要数据
§2.1零件材料尺寸公差要求及工艺分析
第二章 零件结构工艺性分析和工艺方案的确定
2-1 零件产品图 2-2 零件图
零件名称：轴套 生产批量：大批 材 料：08F 材料厚度：1mm
零件的工艺性分析：
零件的工艺性是指零件的材料、形状、尺寸精度等方面是否适应冲裁、拉深加工的工艺要求。

影响零件工艺性的因素很多，主要有以下两个方面:零件的公差等级、断面粗糙度、结构形状与尺寸。

下面对该冲裁件进行分析：
(1)对于零件材料分析:该冲裁件的材料08F 是碳素结构钢,已退火，具有良好的可冲压性能和拉深性能； (2)对于零件结构分析:从零件产品图可知，该零件结构简单对称，比较适合进行冲裁和拉深加工；
(3)对于尺寸精度分析:零件图上所有未注公差的尺寸都看作IT14级来确定工件尺寸的公差。

查公差表【附1】可得各尺寸公差，进行入体原则标注为：
零件外形： 0.52
030+ 00.6239- 零件内形： 0.0368- 00.251.5-
结论：虽然在精度上工件没有做要求，但为了能够达到工件的效果自行设计了精度标准，并考虑了工件的成形工序各种要求。

模具一般可分为以下几种类型: (1)单工序模：
附录
基准件标准公差数值表【附1】
圆筒件拉深模凸、凹模制造公差表【附2】
（单位：mm）
总结
课程设计是大学阶段一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。

它既是对所学的所有知识的一次全面考查，同时又是我们从学习知识到运用知识的一个过渡。

在设计当中，我们不但需要把以往学到过的所有专业知识再复习巩固一次，而且还要将所有的知识串联起来，充分调动它们为毕业设计服务，完成一份优秀的课程设计。

在这次课程设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请教了老师xxx有关冷冲模具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。

经过一段时间的努力，课程设计已圆满完成。

我的设计课题自选为机械中常用零件轴套的落料、拉深、冲孔复合模设计。

在设计过程中遇到过很多的困难，但在尹小定老师的精心指导和讲解下困难都一个个的解决。

我们在设计期间参考了大量文献、资料，而且设计从结构和各项计算分析上也已基本达到设计要求，但由于我们实践经验的欠缺，许多方面仍有尚待完善之处，不妥之处还望各位老师同学批评指正。

在这次课程设计过程中得到了专业老师的悉心指导以及许多同学的帮助。

我从指导老师尹小定老师身上学到了很多东西。

她们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢她们耐心的辅导在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢。

参考文献
【1】冷冲模设计及制造机械工业教育协会机械工业出版社2008.2 【2】冷冲模设计资料与指导杨关全大连理工大学出版社2008.2 【3】模具设计与制造谢昱北北京大学出版社2005.8 【4】冷冲压模具图集余林齐卫东北京理工大学工业出版2007.2 【5】机械制图虞洪述俆伯康西安交通大学出版社2000 【6】Pro/E辅助设计标准教程余林李华北京理工大学出版社2007 【7】AutoCAD2008 中文版张梅陈艳华清华大学出版社2008.1 【8】实用模具设计简明手册邓明机械工业出版社2006.1 【9】冲压工艺及模具设计吴诗淳西北工业大学出版社2002。