冲压课程设计及实例.doc

前言
1、课程设计目的、要求
课程设计是学生在学习了《冲压工艺与模具设计》、《塑性成型设备》、《模具制造技术》等专业课程之后，紧接着进行的一个重要应用性教学环节。它对学生巩固、充实、加深对所学专业课的理解和掌握，具有重要意义。
课程设计要求学生在四周时间里完成一个中等复杂程度零件的冲压工艺制定及模具设计，模具设计任务一般为二至三副模具。要求冲压工艺设计合理，模具结构正确、模具零件设计能满足课题的基本要求，经教师审查该设计能冲出符合图纸要求的零件。同时在设计中尽量能考虑模具维修、安装问题，注意工人操作方便，工作要安全可靠，并有一定经济性。编写设计说明书20页左右。
2、毕业设计目的、要求
毕业设计是大学阶段的最后一个教学环节。它是学生四年来掌握知识、应用知识、分析问题和解决问题的能力的综合训练和检验，也为学生走上工作岗位打下良好的基础。
毕业设计要达到的最终目的是：①学生能熟练地运用专业课中所学的基本理论、基本方法以及在毕业实习中所学到的实践知识，对一个较复杂的冲压零件进行工艺分析，制订出合理的冲压工艺路线，并作出必要的工艺计算。②对模具结构、模具零件的设计，能满足工艺方案和冲件图纸要求，要求所设计模具高效、经济。同时须考虑模具维修、安装问题，要求工人操作方便，工作安全可靠。③学会使用手册和查阅有关书籍及图表资料。
其具体要求有：
(1) 查阅与课题相关的文献15篇以上,写出文献综述（4500字以上）；
(2) 翻译与课题有关的外文资料,译文字数不少于5000汉字以上；
(3) 按要求写出开题报告；
(4) 工作量要求：
①模具设计类
设计说明书30页左右，字数不少于2.5万（学校要求1.5万）；工程绘图量不少于折合成图幅为A0号的图纸4张（学校要求3张）——3～6副模具装配图，至少3副模具零件设计图；尽量引导应用计算机进行设计、计算与绘图。
②工程技术研究类
实验、测试报告或生产、模拟性试验报告及论文正文的撰写字数不少于3万字（2万字）;工程绘图量一般不少于折合成图幅为AO号的图纸1张；并应用计算机进行实验数据处理与实验结果的分析、绘图。

第一章 冲压设计内容
冲压件的生产过程一般是从原材料剪切下料开始，经过各种冲压工序和其它必要的辅助工序（如酸洗、退火，表面处理等)制造出按图纸所要求的零件。这一过程的正确实施，与具体的生产条件、生产组织有着密切的联系，要得到较高的经济效益，必须考虑工艺制订和模具设计的合理性。
制订冲压件的工艺过程和设计模具是冲压设计的主要内容，也是冲压生产前十分重要的技术准备工作。
1.1 冲压工艺分析
1.1.1 分析冲压零件图
产品零件图是分析和制定冲压工艺方案的重要依据，设计冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手。分析零件图包括技术和经济两个方面。
（1）冲压加工的经济性分析
冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。由于模具费用高，生产批量的大小对冲压加工的经济性起着决定性作用，批量越大，冲压加工的单件成本就越低，批量小时，冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。例如在零件上加工孔，批量小时采用钻孔比冲孔要经济；有些旋转体零件，采用旋压比拉深会有更好的经济效果。所以，要根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。同时经济性还包括制定冲压工艺及模具设计的合理性。
（2）冲压件的工艺性分析
冲压件的工艺性是指该零件在冲压加工中的难易程度。工艺设计时，首先要了解零件形状结构特点，使用的材料，尺寸大小，精度要求以及它的用途等基本情况，并根据各种冲压工艺的特点来分析该零件的冲压工艺性，作为制订工艺方案的依据。在技术方面，主要分析该零件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，且寿命长，产品质量稳定，操作简单、方便等。在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的是冲压件的结构尺寸和精度要求，如果发现零件工艺性不好，则应在不影响产品使用要求的前提下，征得有关人员的同意对零件设计进行修改。
1) 冲压件形状和尺寸
对于冲裁件，要求外形简单对称，最好是由圆弧和直线组成。应该避免冲裁件上过长的
图 1-1 图 1-2
悬臂和狭槽，最小宽度一般不小于1.5t，若冲裁材料为高碳钢时，b≥2t，L≤5b，当材料厚度t<1mm时，按t=1mm计算，如图1-1。一般情况下，冲裁件外形不能有尖角，应采用r>O.5t的圆角。这有利于模具制造和提高模具寿命，冲孔时由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能、材料的厚度等有关。冲孔的最小尺寸见表1，表2。冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离a（图1-2）受模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，一般孔边距取：对圆孔为a=(1～1.5)t，对矩形孔为a=(1.5～2)t(t<lmm时按t=lmm计算)，并不得小于3—4mm。在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之间的距离不能小于图1-3所示。如距离过小，孔边进入工件底部的圆角半径，冲孔时凸模将受到水平推力。
图 1-3

　图 1-4
对于弯曲件，直边长度L、Ll不宜过小。一般其值应大于2t(图1-4)弯曲角的弯曲半径不能小于最小弯曲半径。弯曲件应尽量对称，以避免压弯时的毛坯偏移。如形状不对称或弯曲时毛坯容易发生移动，则应考虑工艺孔定位。
对于拉深件，圆角半径不能过小。底部与壁部之间的圆角半径，一般取材料厚度的3～5倍；壁部与凸缘之间的圆角半径，取材料厚度的5～10倍；当圆角半径小于上述规定时，需增加整形工序。拉深件形状应尽可能对称，避免急剧转角或凸台。拉深高度应尽可能小，以减少拉深次数，提高冲压件质量。
2) 冲压件精度
冲压件精度与模具结构型式及其制造精度等因素有关。
冲压件的经济精度等见表4～13、16。
任意冲件允许的毛刺高度见表3。
3) 生产批量
模具制造费用约占冲压件成本的10～30％。生产量小时采用其他加工方法可能比冲压方法更为经济，只有在大批量生产条件下，冲压加工才能取得明显的经济效益，生产批量大小同时也决定模具设计方案。
4) 冲压件材料
冲压件材料除要保证制件的最好使用性能外，同时还必须考虑冲压工艺要求，以保证冲压生产的合理性。
分析零件图时还要明确该零件的冲压难点所在，对于零件图上的极限尺寸，设计基准以及零件成形过程中的变薄量，翘曲，回弹，毛刺大小和方向等都要在设计中特别注意，因为这些因素对所设计工序的性质，数量和顺序的确定，对工件定位方法，模具制造精度和模具结构形式的选择，都有较大影响。
1.1.2 拟定冲压件的工艺方案
(1) 计算毛坯尺寸
根据零件图确定毛坯尺寸。如弯曲零件的毛坯展开尺寸，拉深零件的毛坯形状与尺寸等。
(2) 进行必要的工艺计算
根据各种冲压工序的成形极限，进行相应的尺寸计算。如弯曲件的最小弯曲半径；拉深件所需的拉深次数；一次翻边的高度及缩口、胀形变形程度的计算等。
(3) 对不同的工艺方案进行分析、比较，确定一合理方案。
1) 工序性质的确定
工序性质应根据制件的结构形状，按各种工序的变形性质和应用范围予以确定。如平板件采用冲裁工序，弯曲件采用弯曲工序；空心件采用拉深工序；深度较大的筒形件可采用拉深冲孔，翻边等复合工序。一般产品的形状可直观地反映出所需工序的性质，但是某些冲压件的工序性质，必须经过分析和计算才能确定。如图1-5所示，D、d、h不同，冲压工序性质不同。如图1-6，D／d>4时，大致属于局部成形。D／d<4时，大致属于拉深变形。当然这不是绝对划分，生产中常有两者的结合。

　　图 1-5 图 1-6
2) 冲压次数和冲压顺序的确定
　对于形状复杂的冲裁件，由于受模具结构或强度的限制，常常将其内外轮廓分成几个部分，用几套模具冲裁，或者采用连续模进行分段冲裁，非常靠近的孔不能同时冲裁；对于弯曲件，其工序数目决定于弯角的多少、弯角的相对位置和弯曲方向；拉深件可根据它的材料性能、阶梯数目和高度与直径的比值计算出拉延次数。
工序先后顺序的安排主要由工序性质、材料变形规律、制件精度及定位要求决定的。安排工序顺序时，要注意前后工序不要互相妨碍，保证制件的最后质量要求。具体地说，前次冲压的半成品形状不要使后次冲压时定位发生困难，后次冲压不应引起已成形部分发生变形。当工序顺序的改变不影响制件质量时，就要考虑不同顺序的经济性。
一般可按下列原则进行：
(a) 对于带孔的或带有缺口的冲裁件。如选用简单模，一般应先落料，再冲孔或切口。使用连续模，则应先冲孔或切口，后落料。
(b) 对于带孔的弯曲件，孔边与弯曲区的间距较大，可以先冲孔后弯曲．如果孔边在弯曲区附近，必须在零件弯后再冲孔。孔与基准面的间距有严格要求时，也应先压弯后冲孔。
(c) 对于带孔的拉深件，一般来说，都是先拉深后冲孔。但是孔的位置在零件底部，且孔径尺寸要求不高时，也可以先在毛坯上冲孔，后拉深。
(d) 多角弯曲件，应从材料变形和弯曲时材料移动两方面安排弯曲的先后顺序。一般情况下，先弯外角，后弯内角。
(e) 对于形状复杂的拉深件，为便于材料流动，应先成形内部形状，再拉深外部形状。
(f) 整形或校平工序，应在冲压件基本成形后进行。
3) 工序的组合方式
工序合并往往会使生产率提高、成本降低、操作方便和安全可靠。在冲压很小的制件时，采用复合工序就可以克服单工序的送料不便，生产率低等问题。同样，对于冲压较大制件时，采用复合工序时也是较便宜的。因为一个大的复合模比同样大的两个单工序模造价要低。
工序组合有两种方式；复合冲压与连续冲压。复合冲压制件平整精度高，而连续冲压的制件不平，有拱曲或扭曲，精度较低。因此，高精度和大型零件应当采用复合模进行冲压。但应考虑凸凹模强度问题，可参照表22。而小型和低精度的零件则应采用连续模冲压比较合适。
根据实践经验，集中到一副模具上的工序数量不能太多，对于复合模，一般为2～3个工序，最多4个工序。续模的工序也不能太多，否则模具制造、调整和维修都有较大困难，而且由于送进误差积累，制件精度大为降低。较大制件一般以2～3个工序为宜，较小制件可达十几个工序。
4) 其它辅助工序
如钻孔、铰孔、车削等机械加工，焊接、铆合、热处理，拉深工作中的润滑、退火、酸洗、清理和去毛刺等工序。这些辅助工序可根据冲压件结构特点和使用要求选用，安排在各冲压工序之间，也可置于冲压工序前、后。拉深工作中的辅助工序选用见表15、17、18、19、20、21。
5) 经济核算
将各基本工序做各种可能的排列与组合，可得出多种工艺方案，对其进行综合分析和比较。除技术上合理、可能以外，还必须考虑各方案的经济效益，进行成本核算。冲压件生产成本，主要包括：原材料费用，模具费用、工时费用、设备折旧和其它生产费用。
根据以上技术和经济分析，才能确定出一套最佳工艺方案。
（4）由所定工艺方案计算并确定各中间工序的工件形状和尺寸，绘出各工序的工件图。并绘出各工序的模具结构示意简图。
1.1.3 确定排样形式、裁板方法，并计算材料利用率
1.1.4 计算各工序压力、冲模压力中心，并初选压力机
计算工序压力时，要使其最大压力不超过压力机的允许压力曲线。必要时还要审核压力机的电机功率。
（1）冲裁力计算：冲裁力 F0 =Ltσb
　　　　　　　　　　 推件力 Fl=nK1F0
　　　　　　 顶件力 F2=K2F0
　　　　　　 卸料力 F3=K3F0
采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲裁力为：F=F0+F2+F3
采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲裁力为：F=F0+Fl
采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力为：F=F0+Fl+F3 F压机≥F
F——冲裁力 N
L——冲裁周长 mm
t——料厚 mm
σb——材料抗拉强度表14、23～26 MPa
n——同时梗塞在凹模内的零件(或废料)数，n=h／t
h——凹模腔口高度 mm
K1、K2、K3——推件力、顶件力、卸料力系数
（2）弯曲力计算：
V形件最大自由弯曲力： F自=0.6kbt2·σb/r+t
U形件最大自由弯曲力： F自=0.7kbt2·σb/r+t
校正弯曲力： F校=A·p
顶件力、压料力： Q=(0.3~0.8)F自
对自由弯曲： F压机≥F自+Q
对校正弯曲： F压机≥F校
F——弯曲力 N
K——安全系数—般取1.3
b——弯曲件宽度 mm
r——弯曲角半径 mm
A——弯曲件校正部分的投影面积mm²
p——单位校正力 MPa／mm²
（3）压边力、拉深力、拉深功的计算
第一次拉深力： F1=dltσbk1
第二次及n次拉深力： Fn=dntσbk２
压边力： Q=F·q
选择压床总压力： F０=Fn+Q
当拉深行程较大时，特别是采用落料拉深复合时，不能简单地将落料力和拉深力迭加去选择压床，因为压床的公称压力是指接近下死点时的压床压力。因此应该注意压床的允许压力曲线。如果不注意压力曲线，很可能由于过早地出现最大冲压力而使压床超载损坏。
一般可作概略计算：
浅拉深时： ∑F≤(0.7～0.8)F压机
深拉深时： ∑F≤(0.5～0.6)F压机
（4）计算冲模压力中心
冲裁时对冲裁力合力的作用点或舵工畜牧各工序冲裁力的合力作用点称为冲模的压力中心。冲裁过程中，作用在冲件轮廓各单元线段上的力可以分解成垂直作用力（Z向）和水平侧向压力（包括X向和Y向）两大部分。这三组分力又各自有力矩中心。其各自的力矩中心分别称为冲件垂直向及水平向的压力中心。
冲件的形状千变万化，但他们的几何图形周边都可以分解成单元线段，最常见的就只有直线和圆弧两种。可以通过解析法或作图法来求解冲件的压力中心。
（5）压机的电动机功率按下式审查计算：
Ｎ＝
Ａ＝
对上出件模具结构的拉深，要求压床的行程大于2.5倍拉探行程，才能方便取出工件。
Fn——拉深力 N
dn——n次拉深半成品尺寸 mm
K１、K２——系数 查表
Q——压边力 N
F——压边面积mm2
Q——单位压边力 N／mm’
∑F——拉深力和压边力的总和N 在复合模冲裁时，还包括其他变形力。
K——不均衡系数 　k=1.2～1.4
ηl——压床效率 　ηl＝0．6～0.8
η２——电动机效率 η２=0.9～0.95
N——所需电机功率 KW
n——压床每分钟行程次数
A——拉深功N·m
C——F平均／Fmax C取0.6～0.8
Fmax——最大拉深力 N
H——拉深行程　mm
1.1.5 填写工艺过程卡片
根据上述工艺设计，将所需的工序及原材料、使用的设备、模具、工时定额等项内容填入到一定格式的工艺卡片中，可参照太原重型机械学院李天佑主编的《冲模图册》中的“冲压工艺卡”。
1.2 设计模具的一般程序
1.2.1 模具类型及结构型式的确定
根据确定的工艺方案、冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具的制造和维修条件、操作与安全，以及上料、出件的方式、使用设备等方面的情况，确定冲模类型与结构。
（1）冲模种类很多，其选用原则如下：
1）根据制件的生产批量确定采用简易模或复杂模具结构。考虑工艺方案时也应确定模具种类。一般来说，简易模寿命低，成本低；而复杂冲模寿命长、成本高。冲压批量与模具结构、生产方式的关系见表27。
2) 根据制件的尺寸要求确定冲模的精度等级。制件的尺寸精度及断面质量要求较高，应采用精密冲模结构，对于一般精度要求的制件，可采用普通冲模。复合模冲出制件精度高于级模，而级模高于简单模。
3) 根据设备能力选择冲模的类型。例如接探加工在有双动压力机情况下，选用双动冲模结构比选用单动冲模结构好得多。
4) 根据制作的形状大小、复杂程度，选择结构形式。一般情况下，大型制件，为便于制造模具并简化模具结构，采用简单模，小型制件，而且形状复杂，为便于生产，常用复合模式级进模。
5) 根据模具制造力量和经济性选择模具类型。在没有能力制造高水平模具时，应尽量设计切实可行的比较简单的模具结构：而在有相当设备和技术力量的条件下，为了提高模具寿命和适应大量生产，则选择较为复杂的精密冲模结构。
不同加工方法可能达到的加工零件的表面粗糙度与尺寸公差等级见表28～29，各类模具的特点比较见表30。
模具类型确定之后，就要确定模具结构形式．在满足冲压件质量前提下，对小批量生产，模具结构力求简单，制造周期短、成本低；对大批量生产，模具结构力求完善，生产效率高、寿命长。
（2）确定模具结构形式的内容包括以下几个方面：
1) 根据冲压件的形状和尺寸，确定凸、凹模的结构型式和固定方式；
2) 根据毛坯特点，冲压件精度和生产批量，确定定位、导料和档料方式；
3) 根据工件和废料的形状大小，确定出件和排除废料的方式；
4) 根据板料厚度和冲压件的精度要求，确定压料与卸料方式：压料或不压料，弹性卸料或刚性卸料；
5) 根据生产批量，确定操作方式；手工操作、自动或半自动操作；
6) 根据冲压件精度和对模具寿命的要求，确定导向方式；
7) 根据所使用的设备，确定模具的安装与固定方式．
（3）其它注意事项
在设计冲模时，还必须对加工、维修、操作安全等方面予以充分的注意，以下举例说明。
1) 大型复杂的模具零件加工困难时，应考虑采用镶拼结构，以利于加工。
2) 模具结构应保证磨损后修模方便；尽量做到不拆卸即可修磨工作零件，影响修磨而必须去掉的零件(如模柄等)，可做成易拆卸的结构等。
3) 冲模的工作零件较多，而且使用寿命相差较大时，应将易损坏及易磨损的工作零件做成快换结构的形式，而且尽量做到可以分别调整和补偿易磨损件的高度尺寸。
4) 需要经常修磨和调整的部分尽量放在模具的下部．
5) 质量较大的模具应有方便的起运孔或钩环等。
6) 模具的结构应保证操作者的手不必进入危险区，而且各活动零件(如卸料等)的结构尺寸，在其运动范围内不致压伤操作者的手指等。
1.2.2 模具零件的选用、设计、计算
模具的工作零件、定位零件、压料、卸料及出件零件、导向零件、固定零件、紧固及其它零件。若能按“冷冲模标准”选用时，要尽量选用标准件，若无标准可选时再进行设计。
（1）模具工作零件、定位零件、导向零件、固定零件的设计、计算可参照教材及《冲压设计资料》(王考培主编)。
（2）卸料及出件装置
卸料及出件装置分为刚性和弹性两类。固定卸料板结构简单、力大。弹性卸料装置卸料力较小兼有压料作用，冲裁件质量较好，一般用于料厚小于1.5mm的冲裁。对于大型零件冲裁或成形件切边时，一般采用废料切刀如图1-7。废料切刀夹角一般为78º～80º，其刃口应比废料宽一些，高度低于模具切边刃口3t。图1-7(a)型用于小型模具和切断薄料；(b)型适用于大型模具和切断厚材料。

图1-7
弹性推件装置除有推出工件的作用外，还有压平工件的作用，一般装于下模。这种装置还可用于卸料。刚性推件装置一般装在上模，其推件是靠压力机滑块中的横梁作用，推件力大且可靠。推杆长度应高出压力机滑块模柄孔5～1Omm；推件器高出凹模刃口平面0.5～1mm。
（3）弹簧与橡皮的选用、设计
生产中常用橡皮作弹性元件，因为橡皮使用方便，允许承受的负荷较弹簧大。但橡皮易老化，使用寿命不如弹簧长。
1）橡皮的选用和计算
常用牌号为1140、1250、1260以及聚胺脂橡胶。
选用原则与方法：
(a) 为保证橡皮不致过早失去弹性面损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的45%，一般取总压缩量：
h总＝(0.35～0.45)h自由
h预＝(0.10～0.15)h自由
h工作＝h总－h预＝(0.25～0.30)h自由
(b) 橡皮所产生压力
F=Ap
F——压力(N)
A——橡皮横截面积(mm2)
p——与橡皮压缩量、形状有关的压力(pa)，查(冲模设计手册》
由所需的工作压力(F)及橡皮的预压缩量，求出橡皮的横截面积(A)，然后由横截面积确
定其平面尺寸。
(c) 对橡皮高度与直径(D)之比按下式进行计算：
0.5≤h自由／Ｄ≤1.5
如h自由／D>1.5，应将橡皮分成若干块在其间加以钢垫圈，使每块橡皮的h自由／D值满足上式。若h自由／D<O.5，则应重新确定其尺寸。
2）弹簧的选用、计算
主要有圆钢丝蠕旋弹簧，扁钢丝螺旋弹簧和碟形弹簧等。圆钢丝螺旋弹簧应用最广，扁钢丝螺旋弹簧和碟形弹簧所能产生的压力比圆钢丝螺旋弹簧大，主要用于卸料力和压力较大的模具。这些弹簧都已形成标准。表31为圆柱螺旋弹簧的部分规格。
例：冲压垫圈零件及其所用冲模结构如图1-8所示。工件在落科时的卸料力Px=1500N，试选用模具的卸料弹簧（设板料厚度t=0.8mm）。
解：①根据模具的安装位置，拟选用6个弹簧，则每个弹簧的预压力，P预=Px/n=1500/6=250N
②查表31，考虑模具结构尺寸，初选弹簧参数：d=3.5、D2＝18、t=5.93、Pj=557、H0=50、
n=7.5、Fj=16.2、[规格标记为弹簧3.5*18*50]
③所选弹簧特性曲线如图1-9所示
Pj=557N
Fj=16.2mm
h预===7.3mm
④弹簧总压缩量
h=h预+h工+h修磨
h工——卸料板工作行程，常取h工=(t+1)mm
h修磨——凸、凹模修磨量及调整量，一般取5～10mm。
h=7.3+1.8+6=15.1mm
⑤检查弹簧最大允许压缩量是满足Fj≥h
Fj=16.2>15.1=h
经检查所选弹簧是合适的。

图1-8　垫圈及冲模结构 图1-9　弹簧特性曲线
1.2.3 模具总体设计
在上述分析、计算的基础上，即可进行模具总体设计。一般先画结构草图。通过对各部件的结构设计，画出模具的方案来，概略定出模具的外形尺寸，初步算出模具闭合高度以适应相应的压力机尺寸。应该说明的是模具总体设计与部件、零件设计及计算的步骤是紧密相连的、相互结合、相互补充，以最终确定最佳方案。
1.2.4 冲模零件的材料
可按下列原则造材：
1) 根据冲压件生产批量的大小选材
对于大量生产的零件，其模具材料应采用质量较高，能保证耐用度的材料。反之，应采用较便宜、耐用较差的材料。
2) 根据冲压材料种类、冲压工序性质及冲模零件的工作条件来选材。
如冲裁模的工作零件是在高的工作压力、强烈的应力集中和冲击性负荷的条件下工作的，因而它们应具有高的强度和硬度、高的耐磨性和足够的韧性，必须采用工具钢或硬质合金。在拉深不锈钢零件时，可采用铝青铜凹模，因为它具有较好的抗粘合性。
3) 根据冲压件的尺寸、形状和精度要求来选材。
一般说来，对于形状简单，冲压件尺寸大的模具，其工作零件常用高碳工具钢制造；形状较复杂，冲压件尺寸较大的模具，其工作零件选用热处理变形较小的合金钢制造；而冲压件精度很高的精密冲模的工作零件，通常选用耐磨性极好的硬质合金，钢质硬质合金等材料制造。冲模常用材料及热处理要求见表32，表33。
1.2.5 冲模零件的配合要求和表面粗糙度
设计时可参照《冲模设计手册》701页
1.2.6 绘制模具总装配图
绘制模具总图时，—般先绘制冲模下模和上模的俯视图，通过俯视图借以反映冲模零件的平面布置、送料和定位方式及凹模的分布位置。然后再以剖视的形式画出模具闭合时的工作位置主视图。从主视图可以较清楚地反映出模具各零件的结构和它们之间的装配关系。在必要时，还应画出侧视图或局部剖视图。如果工件是形状简单的轴对称件，也可先画主视图，再画俯视图，这要看具体情况。
在总图的右上角要画出排样图和工件图，右下角则画出标题栏并列出模具零件明细表。最后在总图的空白处注明必要的技术要求。如图10所示。图中俯视图上下模可一起投影画在下模部分俯视图处，上、下模各占一半投影，也可照图10画，以表达清楚为原则。

图1-10
画图时应先用铅笔(HB)画底图，线条画的轻、细一点，待零件图画完后检查无异，才用铅笔描深。注意图面清洁。
在总装图上应标明闭合高度、轮廓尺寸，以及靠装配保证的有关尺寸和精度。
模具主俯视图的具体画法是：“先画里面，再画外面，先画中部，再画四周”。即通常先用双点划线画出毛坯和工件的轮廓，再画凸、凹模工作部分轮廓，进一步再画定位档料、导料零件，然后再画凸、凹模的固定部分及卸料、顶件零件，最后面出导向零件、模板的轮廓尺寸和模柄的结构。
模具设计与工艺设计应相互照应，如发现模具不能保证工艺实现，则必须更改工艺设计。
1.2.7 绘制模具零件图
按设计的模具总图，拆绘模具零件图。零件图的主视图应按模具总图上的工作位置来画，
零件图也应有足够的投影图和必要的剖视、剖面图，以便将零件结构表达清楚。另外还要注出零件的详细尺寸、制造公差、材料及热处理、技术要求等。
1.3 编写设计说明
说明书应包括的内容如下：
(1) 目录；
(2) 设计任务书及产品图；
(3) 序言；
(4) 零件的工艺性分析；
(5) 冲压零件工艺方案的拟定；
(6) 排样形式和裁板方法，材料利用率计算；
(7) 工序压力计算、压力中心确定、压力枫的选择；
(8) 模具类型及结构形式的选择；
(9) 模具零件的选用、设计以及必要的计算；
(10) 模具工作零件刃口尺寸及公差的计算；
(11) 对本设计在技术上和经济上的分析；
(12) 其它需要说明的内容；
(13) 参考资料。

第二章 设计冲模的有关规定及注意事项
2.1 图样幅面及比例
模具总图和零件图的图纸幅面，按照机械制图国家标准GB4457.1—84的规定，选择适当的图幅。绘图比例尽量采用1：1，这样直观性好，特殊情况下可以采用放大或缩小比例。
2.2 模具总装配图
总装配图的一般布置见图1-10所示。
(1) 视图
一般情况下，用主视图和俯视图表示模具结构，若还不能表达清楚时，再增加其它视图。
剖视图的画法一般应按GB4458.1—84规定执行。但在冲模图中，为了减少局部剖视图，在不影响剖视图表达剖面迹线通过部分结构的情况下，可将剖面迹线以外部分旋转或平移到剖视图上，如螺钉、圆柱销、推杆，见《冲模图册》。
下模俯视图，是假设将上模去掉以后的投影图。上模俯视图，是假设将下模去掉以后的投影图。对称的模具是上模和下模的俯视图各画一半。
(2) 工件图和排样图
工件图是经模具冲压后所得到的冲压件图形，画在总图的右上角。若图面位置不够，或工件较大时，可另立一页。工件图应按比例画出，一般与模具图的比例一致，特殊情况可缩小或放大，工件图的方向应与冲压方向一致(即与工件在模具图中的位置一样)。
有落料工序的模具，还应画出排样图，一般也布置在总图右上角。
在模具视图中，工件图和排样图的轮廓线用双点划表示，断面涂红。毛坯在模具视图中的初始位置用间隔红色表示。见《冲模图册》图40，41。
(3) 标题栏和明细表
标题栏和明细表一般放在总图的右下角如图1-10。若图面位置不够时，可另立一页。见图2-1标题栏和明细表的格式及内容。模具图中的所有零件都要详细填写在明细表中。
在图2-1中“设计单位”指学院名称及班级名称，“模具名称”填写时注意是总装图要写明总装图第几副。例如“消声器落料拉深复合模〈Ⅰ〉、总装图”表示产品名称消声器，第一副模具总装图。如画的是这副模具的零件图，此处只需去掉总装图三个字，其余不变。图号是指一副模具中你所设计的图纸编号。例如“I—02”表示第一副模具第二张零件图。“共张、第张”表示你所画的这副模具共有多少张图，你所画的是第几张，总装图算第一张。前后顺序应与图号前后顺序一致。

图2-1

图2-2
注：总装图明细表在此标题栏上部延伸。
2.3 模具零件图
拆绘模具零件图时，应尽量按该零件在总图中的装配位置画出，不要任意旋转和颠倒，以防画错，影响装配。模具图中的非标准件均要画出零件图。有些标准零件需加工处较多时，也应画出，如上模座和下模座，虽选用标准，但在上面要加工多处，因此仍需画出。一般如导柱、导套、模柄、定位销、推杆、弹簧、螺钉、圆柱销等标准件均不再绘零件图。注意零件图标题栏中的件号和代号应与总装配图中的件号和代号相对应。
2.4 技术要求
冲模零件和模架的技术要求，可按SJ2652-1985《冷冲模 冷冲模零件技术条件》和SJ2620-1985《冷冲模模架技术条件》中的规定执行。在模具总装图中或零件图中，只简明注明对本模具的要求和应注意的事项即可。当有特殊要求时，要详细注明技术要求。
2.5 冲模图的一些习惯画法
模具图的画法主要按机械制图的国家标准规定。考虑到模具的特点，允许采用一些常用画法。
(1) 内六角螺钉和圆柱销的画法
同一规格、尺寸的内六角螺钉和圆柱销，在剖视图中可各画出一个，各引一个件号。当剖视图中不易表达时，也可从俯视图中引出件号。内六角螺钉和圆柱销在俯视图中分别用双圆(螺钉头外径和窝孔)及单圆表示。当剖视位置比较小时，螺钉和圆柱销可各画一半。
在总装配图中，螺钉过孔一般情况下要画出。为了简化画图，可以不画过孔，但在同一套模具中应当一致。
(2) 圆柱螺旋压缩弹簧的画法
在冲模图中，弹簧可采用简易画法，用双点划线表示。当弹簧个数多时，在俯视图中可画出一个弹簧，其余只画窝座。如图2-3。

图2-3
(3) 弹顶器
装在下模座下面的弹顶器起压料或卸料作用。目前很多工厂均有通用弹顶器可供选用，但有些模具的弹顶嚣也需专门设计，故在画图时可以全都画出，也可不画，只在下模座上面出连接的螺孔。见《冲模图册》图54。
(4) 绘制零件图时的习惯画法
1）直径尺寸大小不同的各组孔可用涂色，符号，阴影线区别（图2-4）。

图 2-4
2）圆柱销孔尺寸标注（图2-5）

图 2-5
3）推杆长度按尺寸计算后，加10--15使成整数。

第三章 冲压模课程设计指导实例
冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序，下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例，介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。
3.1 设计实例1：垫圈冲裁模设计
零件简图：如图3-1所示．　
名称：垫圈； 生产批量：大批量；
材料：Q235钢； 材料厚度：2mm。

图3-1 零件图
（一）冲压件工艺分析                                 
　　该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的．由表2-10、2-11查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.2mm．将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工.
　　方案一采用复合模加工。复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
　　方案二采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高，减少了模具和设备的数量，工件精度较高，便于操作和实现生产自动化。对于特别复杂或孔边距较小的冲压件，用简单模或复合模冲制有困难时，可用级进模逐步冲出。但级进模轮廓尺寸较大，制造较复杂，成本较高，一般适用于大批量生产小型冲压件。
　比较方案一与方案二，对于所给零件，由于两小孔比较接近边缘，复合模冲裁零件时受到壁厚的限制，模具结构与强度方面相对较难实现和保证，所以根据零件性质故采用级进模加工。
（二）模具设计计算
1、排样、计算条料宽度及确定步距　
　　采用单排方案，如图3-2。由表2-18确定搭边值，根据零件形状两式件间按矩形取搭边值b=2.0mm，侧边取搭边值a=2.2mm。
则进距：h=22.65+2≈25mm 
条料宽度：   
　　　 　 　 Δ=0.7

图3-2 
2、计算冲压力
该模具采用钢性卸料和下出料方式。
1）落料力　 τ=300MPa 　　　 　
F落=KLtτ

=53920N
2）冲孔力
中心孔：F孔1=KLtτ=1.3×11×π×2×300=26941N
2个小孔： F孔2= KLtτ=1.3×（4.1×π×2）×2×300=20083N
3）冲裁时的推件力：K推=0.055
　　序号1的凹模刃口形式，h=4mm，则n=h/t=4/2=2个，故：
F推落=nK推F落=2×0.055×53920=5931N
F推孔1=2×0.055×26941=2964N
F推孔2=2×0.055×20083=2209N
　　为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图3-3

图3-3
则最大冲压力：F总=F落+F孔1+F推落+F推孔1=53920+26941+5931+2964=89756N
3、确定模具压力中心
如图3-4，根据图形分析，因为工件图形对称，故落料时F落的压力中心在上O1；冲孔时F孔1、F孔2的压力中心在O2上。

图3-4
设冲模压力中心离O1点的距离为x，根据力矩平衡原理得：
F落∙x=（25-x）∙（F孔1+F孔2）
由此算得： x=11.65mm
4、冲模刃口尺寸及公差的计算
1）冲孔部分
对冲孔f11和f4.1采用凸、凹模分开的加工方法
得：Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm；
Zmax -Zmin=0.360-0.246=0.114