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。冷冲压具有生产率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、加工成本低、材料利用率高、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合于大量生产。
本文主要是根据零件的生产技术要求，设计了落料拉深和冲孔复合模具。因为板料、设备和模具是构成冲压加工的三个必要因素，此三要素是冲压所必要的硬件条件，再通过人们的对他们在有机地协调 ，包括进行合理的工艺性设计、计算以有效的组织管理。有在整个设计过程中，分析零件加工工艺和模具的设计是同样的重要，同时模具是为实际生产所服务，所以，设计出来的模具结构不但要可行，即达到预期目的，而且要让工人操作起来简单方便，另外还要尽量少花钱，即经济性。
关键词 冷冲压，落料，拉深，冲孔,切边
1.1 模具行业发展的现状及未来发展趋势
1.1.1 模具行业发展现状及技术趋势现状
近年来,我国模具业发展相当快，目前，模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件
我国模具工业起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。
尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
近年来，模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
我国模具工业和技术今后的主要发展方向将包括:
1. 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。
2. 在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。
3. 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。
4. 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。
5. 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。
6. 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。
7. 随着中国当前的经济形势的日趋好转，中国的制造业也日趋蓬勃发
展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金”。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。
表1-1国内外塑料模具技术比较
项目 国外 国内
注塑模型腔精度 0.005～0.01mm 0.02～0.05mm
型腔表面粗糙度 Ra0.01～0.05μm Ra0.20μm
非淬火钢模具寿命 10～60万次 10～30万次
淬火钢模具寿命 160～300万次 50～100万次
热流道模具使用率 80%以上 总体不足10%
标准化程度 70～80% 小于30%
中型塑料模生产周期 一个月左右 2～4个月
在模具行业中的占有量 30～40% 25～30%
1.1.2 我国及国外模具行业的发展状况及发展趋势
1．我国模具的发展状况及趋势
我国具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产34"、48"大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸 模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。
模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展快国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。
1.1.3 未来冲压模具制造技术发展趋势
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。
1.冲压成形理论及冲压工艺方面
冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。
研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。
2.冲模是实现冲压生产的基本条件.
在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。
精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2? ~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000~40000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm /min,加工精度可达±1.5微米，表面粗糙度达Ra=01~0.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的"M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系统"是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于"模块化技术集成"之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。
1.2 课题研究的目的意义及主要内容
1.2.1 课题研究的目的及意义
通过此次毕业设计，我们要掌握冲压模具与负荷模具的设计步骤，以及需要进行的计算与查表等方法，掌握并熟悉主要零件的加工制造过程与加工工艺过程。
本课题的主要研究内容如下：
1．工艺分析；
2．模具结构设计；
3．模具个零部件设计。
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 - 1 -
1.1 模具行业发展的现状及未来发展趋势 - 1 -
1.1.1 模具行业发展现状及技术趋势现状 - 1 -
1.1.2 我国及国外模具行业的发展状况及发展趋势 - 2 -
1.1.3 未来冲压模具制造技术发展趋势 - 3 -
1.2 课题研究的目的意义及主要内容 - 5 -
1.2.1 课题研究的目的及意义 - 5 -
1.2.2 设计题目 - 6 -
第2章 零件的工艺性分析 - 7 -
2.1 零件的工艺性分析 - 7 -
2.1.1 冲裁件的精度与粗糙度 - 7 -
2.1.2 冲裁件的材料 - 7 -
2.2 工艺方案的确定 - 7 -
2.2.1 工艺方案 - 7 -
2.2.2 排样的确定 - 8 -
2.2.3 冲裁件的排样 - 8 -
2.2.4 材料利用率 - 8 -
2.2.5 搭边 - 8 -
2.3 本章小节 - 9 -
第3章 冲压模具总体结构设计 - 10 -
3.1 模具总体结构设计 - 10 -
3.1.1 模具形式 - 10 -
3.1.2 操作与定位方式 - 10 -
3.1.3 送料卸料方式 - 10 -
3.1.4 模架类型及精度 - 10 -
3.2 本章小结 - 11 -
第4章 冲压模具工艺与设计计算 - 12 -
4.1 计算冲压力、压力中心、初选压力机 - 12 -
4.1.1 计算毛坯尺寸 - 12 -
4.1.2 计算落料力 - 12 -
4.1.3 计算冲孔力 - 12 -
4.1.4 计算拉深力 - 12 -
4.1.5 推件力的计算 - 13 -
4.1.6 压力机选择 - 13 -
4.1.7 确定压力中心 - 13 -
4.2 凸模与凹模刃口尺寸的确定 - 13 -
4.2.1 凸、凹模刃口尺寸的计算 - 13 -
4.2.2 落料凹模 - 14 -
4.2.3 冲孔凸模 - 15 -
4.2.4 落料拉深凸凹模 - 16 -
4.2.5 冲孔切边凸凹模 - 16 -
4.2.6 计算冲裁间隙 - 16 -
4.3 本章小节 - 17 -
第5章 冲压模具的零件选用 - 17 -
5.1 模架的确定 - 17 -
5.1.1 上模座 - 18 -
5.1.2 下模座 - 18 -
5.1.3 导柱、导套 - 19 -
5.2 模具的闭合高度的计算 - 20 -
5.3 模柄的确定 - 21 -
5.4 垫板、卸料板的确定 - 21 -
5.4.1 垫板 (GB2865.2-81) - 21 -
5.4.2 卸料板 - 21 -
5.5 挡料方式 - 22 -
5.6 推件装置 - 22 -
5.7 连接件与坚固件的选取 - 22 -
5.8 弹性元件 - 23 -
5.9 确定装配基准 - 23 -
5.10 本章小结 - 23 -
结论 - 25 -
致谢 - 26 -
参考文献 - 27 -
