摘 要

级进模又称多工位级进模、连续模和跳模, 级进模冲压由几个独立的工作站组成，每个工作站对零件执行一个或多个不同的操作。该零件由料带从一个站点运送到另一个站点，并在最终操作中从料带中切出在级进模或转移模中生产零件的决定取决于尺寸、复杂度和生产量。级进模冲压是用来生产大量零件并使成本尽可能低。必须满足精度和耐久性方面的最高要求。本文对给定的带孔冲裁件进行了级进模的设计计算，给出了较好的设计方案。

论文主要对带孔冲裁件的工艺进行了分析，并根据工件的尺寸精度和技术要求设计计算了冲裁该工件的级进模。

关键词：冲裁；级进模；工艺设计；模具装配

Abstract

Progressive die, also known as multi position progressive die, continuous die and skip die, is to set one or several basic stamping processes on each working position according to the number of equidistant working positions of the processed workpiece, so as to complete the processing of a certain part of the stamping workpiece. The materials to be processed are processed into strips of a certain width in advance, and a certain feeding method is adopted, one step at a time. After punching one by one, a complete stamping part or semi-finished product can be obtained. In a pair of progressive die, the processes of punching, bending, drawing and forming can be completed continuously. Generally speaking, no matter how complex the shape of stamping parts and how many stamping processes are, a pair of progressive die can be used to complete stamping. In this paper, the design and calculation of progressive die for given punching parts with holes are carried out, and a better design scheme is given.

This paper mainly analyzes the process of punching with holes, and designs and calculates the progressive die according to the dimensional accuracy and technical requirements of the workpiece.

Key Words：blanking; progressive die; process design; die assembly

目 录

第1章、绪论 1

1.1、课题的提出 1

1.2、国内外研究现状 1

1.2.1、国外现状 1

1.2.2、国内现状 2

1.2.3、设计内容 2

1.3小结 2

第2章、冲裁相关设计计算 4

2.1、冲压件工艺设计 4

2.1.1冲压件工艺性分析 4

2.2、 排样方式的确定及相关计算 6

2.2.1、排样方式的设计 6

2.2.2、搭边 6

2.2.3、计算材料利用率 7

2.3、 压力中心的确定和冲压力计算 8

2.3.1、压力中心的确定 8

2.3.2、冲裁力的计算 9

2.3.3、降低冲裁力的方法 10

2.4、 工作零件刃口尺寸计算 11

2.5、小结 12

第3章、 模具总体结构设计 13

3.1、模具类型的选择 13

3.2、定位方式的确定 13

3.3、确定送料方式 13

3.4、确定卸料、出件方式 13

3.5、模架形式确定 13

3.6、小结 14

第4章、 主要零部件的设计计算 15

4.1、工作零件的结构设计 15

4.1.1、落料凸模 15

4.1.2、冲孔凸模 16

4.1.3、凹模 16

4.2、定位零件设计 17

4.2.1、导正销 17

4.2.2、导料板的设计 18

4.2.3、挡料销 19

4.3、卸料装置设计 19

4.4、模架及其他零件设计 20

4.4.1、模架的选用 20

4.4.2、模柄 20

4.4.3、主要板类零件的尺寸选取 20

4.4.4、校核模具闭合高度 20

4.5、小结 21

第5章、 模具总装图及冲压设备选择 22

5.1、绘制模具总装图 22

5.2、 选择冲压设备 23

5.3、小结 23

第6章、 零件的制造工艺及装配 25

6.1、工艺路线的制定 25

6.1.1、表面加工方法的选择 25

6.1.2、定位基准的选择 25

6.1.3、加工顺序的安排 25

6.2、主要零件的加工工艺 26

6.3、 模具的装配 26

6.4、小结 27

第7章、总结 29

第1章、绪论

1.1、课题的提出

从工件上生产级进模要经过许多步骤。在每一阶段，许多模具工艺，即穿孔、开槽、下料、压印、刨削、拉拔和成形，都是在金属板条上进行的。每冲程的输出是一个完整的工件。在大规模生产中，用于制造金属薄板部分的先进模具由于其可行的效率和成就，被广泛应用于航空航天、电子、机床、汽车和制冷等各个行业。如今，金属冲压工业对新技术的研究和开发产生了重大影响，要求更大、更先进。金属压印是一种工艺，熟练的生产批量生产的零件，在尺寸大小，质量和外观一致。模具的工位或级数取决于产品的复杂程度，如果产品更复杂，工位数也会增加。根据需要的产品和工艺工位，采用上、中、下三块板组成的复杂的模具总成生产。级进模冲压是用来生产大量零件并使成本尽可能低。必须满足精度和耐久性方面的最高要求。由于级进模的复杂性，必须解决所有有助于达到所需零件质量水平的因素，包括坯料位置、导模、坯料边界和拉伸腹板变形。

其中导模在级进模冲压中扮演着重要的角色——他们将板料固定在适当的位置并保持对其的控制。此外，在转移模的闭刀和拉拔操作中，它们对于精确定位板材至关重要。其他需要考虑的因素是载体、衬垫和上下刀具的时间和相互作用。级进模冲压的好处是提高了生产率，显著降低了大批量生产的成本。

1.2、国内外研究现状

1.2.1、国外现状

与人类工具的发展相比，现代金属加工和压铸技术的发展是相对现代化的。在金属工人兴起之前，大多数人类制造的工具是由骨头、木头和岩石制成的。一旦人类发现了火与岩石之间的联系，金属就成为生命的重要组成部分。从那时起，冶金学领域开始试验模具，最终创造了一个硬币的双模具系统。在一台机器上“确保冲模对准”的第一个指南记录是在15世纪，一个德国铰链制造商在他的生产过程中使用了它。直到1796年，一位法国发明家发布了“冲压和拉伸金属板的模具”的官方专利，级进模才诞生。

20世纪上半叶，公司开始生产自己的单压模系统，主要用于制造电动机部件。工业革命和第二次世界大战后对生产的需求增加了。速度成为首要目标，但工人安全也成为一个重要问题，给模具行业的发展带来了挑战。而当前，级进模冲压作为一种金属成形工艺，已经广泛应用于汽车、电子、家电等行业的零件生产。

1.2.2、国内现状

近年来，中国已经成为一个真正的模具生产大国。有许多高技术的精密冲压模具和新技术应运而生，且国内相当一部分高端优质模具的整体水平已经达到或接近国际同类模具水平。比如部分企业生产的空调翅片级进模使用寿命达5亿次，在生产规模和技术发展上处于国内领先地位。一些精密冲模的整体水平相当于国际先进水平，不仅完全替代进口，而且相当一部分冲模出口到美国、日本等工业发达国家和地区^[1]。但从整体模具生产和需求来看，虽然中低档模具已经完全实现了自给自足，但以大、精、高效、高性能模具为代表的高端精密模具有很大一部分仍依赖进口。因此，提升整体技术水平，增强企业核心竞争力，促进模具产业结构优化，仍然是我国模具产业的重中之重。

1.2.3、设计内容

本设计模具用于加工带孔冲裁件。主要内容如下：

1、查阅相关资料，分析级进模各个零部件的工艺性，拆分加工工序，确保恰当的工艺方案

2、对带料进行排样图设计，主要有定距、导正、导料方式

3、模具的整体结构设计和总体结构图主要包括冲模压力计算，压力中心位置确定，压机类型选择，冲模冲头的设计，上下模座，上下底板的设计等。
4、根据多工位级进模设计资料、机械制图标准、极限配合与公差、表面粗糙度等绘制模具零件图。

5、出图

1.3小结

第一章首先是分析本课题的实际意义和理论价值，可以说现在在大规模生产中，用于制造金属薄板部分的先进模具由于其可行的效率和成就，被广泛应用于航空航天、电子、机床、汽车和制冷等各个行业。并且金属冲压工业对新技术的研究和开发产生了重大影响，要求更大、更先进。其次主要是对国内外模具产业的现状的了解，国外的模具行业经过不同阶段的发展，也已经在各种不同的工业领域发挥着很大的作用和影响力。虽然这几年，我国的模具产业也在飞速的发展，并且已经可以在国际上称得上是模具大国了，但主要的模具产品还都只集中在中低端的模具制造，在一些高端的精密模具制造领域，我国相对于其他欧美发达国家还存在着不小的差距。最后我也是再次明确了我本次课题的设计内容，主要是分析级进模各个零部件的工艺性、对带料进行排样图设计、模具的整体结构设计和总体结构图绘制以及绘制各零件图等等。

第2章、冲裁相关设计计算

2.1、冲压件工艺设计

对冲裁件的工艺分析和冲裁工件时的工艺方案的制定组成了冲压件的工艺设计。工艺性好坏和工艺方案是否合理对冲裁加工所需的材料、冲裁过程的工序数数量和工作时间都有很大的影响,并决定了模具结构的复杂程度、寿命长短,甚至是冲压出的零件是否稳定合格以及成本的高低。下料工序设计的合理与否,主要取决于下料的劳动量和成本。

本课题为按带孔冲裁件(如图2.1所示)尺寸设计其模具，并完成对模具结构中的重要零部件的加工工艺规程的编写制定。

材料：Q235

图2.1

2.1.1冲压件工艺性分析

冲压件的工艺性，也叫工件的可加工性，顾名思义，对冲压成形部件的冲压加工的适应性，即设计的冲压部件在公差、基准、尺寸、形状等方面是否能够满足冲压工序的要求^[2]。因此，在冲压件设计中，必须要熟练掌握冲压工艺的应用与特点，了解冲压工艺对冲压件的设计有哪些特殊要求。

一般我们设计冲压件时需要遵循的一定的规则比如设计出来的冲压件最基本的是要使用性能和技术指标要达到要求，方便之后的组装及修理；要尽可能在满足基本使用性能以及确保强度刚度的情况下采用价格比较低的材料来降低模具制造成本等等

该冲裁件的工艺性可从以下几个方面进行分析：

（1）、材料：该冲裁件的材料为Q235，属于普通碳素钢，韧性较好，且具有一定的伸长率和强度，很适于冲压成形。

（2）、零件结构：该零件结构较简单，有1个半径6mm的孔，有2个直径8mm的孔，孔与孔，孔与边缘之间的距离满足要求，且外轮廓边缘为圆弧和直线，适合冲裁

（3）、尺寸精度：从结构图中可以看出，该零件公差较小，精度较高，上下两孔的精度要求高，中心孔精度要求稍低。边缘轮廓未标注公差，按照IT14进行设计。

该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案如表2.1：

表2.1 工艺方案表

对上述三个方案进行比较：

模具结构简单，但需要批量生产打孔零件，所以第一种方式需要两个工序和两套模具，制造成本高，效率低。另外，零件的构造也很简单，为了提高生产效率，必须采用复合型的模具或级进模。

对于第二种方式，高加工精度，高生产效率，复合模具只需要一个凹模。但是，考虑到凸模和凹模的模具强度，正复合模具的凸模和凹模的最小壁厚是金属板等硬质材料的金属板厚度的倍，但最小值是0.7mm以上。对于有色金属等软材料，基本上等同于板厚，但最小值为0.5mm以上。逆复合模具的凸模和凹模的最小壁厚可以由金属板的厚度的2～3倍来决定。板料厚度越小,数值越大,反之,数值越小。由于该零件上有许多孔,为便于下料,有必要使用倒置复合模。根据材料厚度4.5毫米,最小壁厚为9m,从零件图可以看出,工件的最小壁厚为4mm比最小壁厚小,因此复合模的凸凹模强度不够,不应选用复合模。