黄山工学院机械系本科毕业设计本文概述了精密冲裁模的设计思路和重要技术关键词精冲压力机设计理念精冲压力机上的精剪设备将根据所需产品的形状进行精准定位和精确切削详细设计1结构选择采用双刃刀片，以降低工件表面粗糙度和降低加工成本2压缩机型号选择使用先进的压缩机，提升工作效率并减少功耗3高温下工作采用超低温工艺，确保材料达到高硬度和高强度总体结论精密冲裁模设计的重点是保证产品质量和高效加工性能通过合理的设计和优化工艺，可以大幅度提高生产效

  本课题的名字叫精密冲裁模设计，本设计在学习了普通冲压知识的基础上，设计了

  在精冲压力机上进行工作的落料冲孔复合精冲模具。分析了垫片的工艺性，对几种不同

  工艺方案做多元化的分析，从而确定最佳方案，设计了垫片复合模的的排样方案。在把普通冲

  裁和精密冲裁做简单比较，介绍了精密冲裁模的设计要点：由于精冲件尺寸精度高、断

  面垂直度良好，为使制件质量得到保证，重点设计了凸凹模、凹模、冲孔凸模、反压板，

  其提供的压边力和反压力与冲裁力为材料的塑性变形状态；此外，小间隙也是精密冲裁

  精冲技术是冲压技术发展的一个新领域，是先进的工艺方法之一。它的出现，从根

  本上改变了金属板料加工的工艺链。精冲不仅是一种部分和全部代替铸、锻、粉末冶金

  精密冲裁技术是自20世纪20年代在欧洲发明以来，已经历了80多年的历程，是

  我国的精冲模具技术在十一五期间取得了长足的进步,并在精冲工艺、材料、精冲

  但是，我国的精冲模具与国际领先水平相比，仍然有很大的差据：目前精冲企业普

  遍规模小、资源分散、生产率较低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方面具

  备了一定的开发能力，但在复杂精冲模具，特别是精冲复合成形模具的开发方面仍然缺

  我的这次毕业设计的课题是精密冲裁模设计，毕业设计不仅是大学四年所学知识的

  总结，同时也是我们能力的一次考验，这对我们以后的学习、工作和生活均有很大的帮

  助。本次毕业设计的最大的目的是巩固平时学习的理论知识，加深对模具设计方面知识的

  理解，同时独立系统的完成一项设计工作，熟悉模具设计的一般步骤，熟悉相关的设计

  本次设计从冲压工艺性分析到模具设计是一个完整的设计过程，通过毕业设计巩固

  了以前所学知识，熟悉运用机械设计规范和零件标准，初步掌握模具设计的基本方法与

  步骤，了解模具的具体结构，进一步提升和训练绘图技巧，包括使用计算机绘制机械图

  在设计过程中应注意的问题是模具结构的设计及各种标准件的选用。落料、冲孔复

  合模的设计主要解决以下问题：工艺计算，凸、凹模和凸凹模设计，模具闭合高度，各

  在本次毕业设计中我的指导老师在百忙之中，倾注了大量时间和精力，给予了莫大

  由于毕业设计时间较仓促，工作量较大，涉及的知识面较广，加之设计经验有限，

  本课题要求对给定零件进行精密冲裁模设计：包括对给定零件进行工艺分析并确定

  工艺方案；模具的结构设计及相关工艺计算；模具零部件的设计；绘制模具装配图和非

  标准件的零件图和编写设计说明书等。通过该课题的训练，可让我们巩固平时所学的理

  论知识，同时加深对模具设计方面知识的理解，熟悉模具设计的一般步骤，能让我们掌

  握中等复杂程度零件冲压模具设计的一般方法、精密冲裁与普通冲裁的区别，并学会对

  已有设计资料的使用，把我们所学的知识和现实实际有机合理的联系起来，可对其以后

  近年来，我国的模具工业一直以15%左右的上涨的速度加快速度进行发展，模具工业公司的所

  有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到

  了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡

  镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独

  精密冲裁技术是自20世纪20年代在欧洲发明以来，已经历了80多年的历程，是

  为厚板制造领域最重要的精密塑性成形方式之一。精密冲裁属于无屑加工技术，是在普

  通冲压技术基础上发展起来的一种精密冲裁方法，简称精冲。它能在一次冲压行程中

  获得比普通冲裁零件尺寸精度高、冲裁面光洁翘曲小且互换性好的优质精冲零件，并

  我国的精冲模具技术在十一五期间取得了长足的进步,并在精冲工艺、材料、精冲

  压力机、模架、模具和润滑等方面取得了一系列的科研成果。除了国有专业模具厂外，

  截至到目前为止，我国有二十多个省市都拥有专业精冲生产设备，并且已有若干个省市

  形成了自主精冲模具开发示范基地：广东的中外合资和外商独资模具企业现有很多，乡

  镇企业也快速崛起；江苏昆山建成了模具工业群；浙江黄岩被誉为模具之乡等等。中

  国模具的珠江三角洲、长江三角洲和以成都和重庆为代表的西部模具三足鼎立局面也

  已然形成。并且金属材料从有色金属冲裁扩展到黑色金属冲裁。另外，自主开发的级进

  复合精冲模、传递模和模块化模具在国内精冲模具中的比例明显提高，特别是面向汽车

  传动系统的复杂零件的级进复合精冲模，基本实现国产化。针对精冲成形过程的有限元

  数值技术、精冲模具结构优化技术、精冲模具智能设计与知识库技术等研究、开发和应

  但是，我国的精冲模具与国际领先水平相比，仍然有很大的差据：目前精冲企业普

  遍规模小、资源分散、生产率较低、人才短缺且配套不全。虽然在精冲模具开发方面具

  备了一定的开发能力，但在复杂精冲模具，特别是精冲复合成形模具的开发方面仍然缺

  随着我们国家的经济的加快速度进行发展，在未来的模具发展中，模具技术的发展应该为适应模具

  模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展趋势。随着微机软件的发展

  和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM

  技术培训和技术服务的力度；逐步扩大CAE技术的应用场景范围。计算机和网络的

  发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为

  速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。

  加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加

  第一类是材料受外力后应力超过其强度极限，使材料发生剪裂或局部剪裂。诸如：

  板料的剪裂、剪截、冲孔、落料、切口、整修、裁切、冲口等多种作业形式，但均属于

  分离工序；第二类是材料收到外部作用力应力超过其屈服极限，使材料经塑性变形后成一定的

  形状。诸如：弯曲、缩口、卷边、扭转、拉伸、起伏成形、体积冲压等变形方式，但均

  属于变形工序。将上述两个以上的单工序连续冲压与复合在一套模具上冲压便构成连续

  上述各种冲压变形工序所用的模具，虽然结构千变万化，但仍然可按冲压过程的动

  这种冲模是在压力机的一次行程中只完成一次冲压工艺工序。一般均以其完成的冲

  压工艺工序的名称来命名：如只进行冲孔的称之为冲孔模；只进行一次弯曲的称为弯曲

  这种模具是在压力机一次行程中，在模具的不同工位上，能同时完成两个或两个以

  上冲压工序。根据连续完成的冲压工序的工艺作业类别又将连续模分为：多工位连续冲

  裁模、多工位连续复合模两种。连续模只有冲裁工位的，即只进行切口、落料等属于冲

  裁作业的工位，称为多工位连续冲裁模。如果连续模诸工位中，除了冲裁作业外，还有

  该类模具仅一个工位，在压力机的一次行程中能完成两个或两个以上冲压工步，根

  据这类模具完成的冲压工步的类别，可将其分为：冲裁式复合模、综合式复合模两种。

  只完成冲裁作业的复合模，最常见的是冲孔-落料复合模。如果连续诸工位中，除了冲

  裁作业外，还有拉深或弯曲、成形任意或一个以上变形工步的复合模，通常称其为综合

  冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。而所谓冲裁工艺性好是指能用普

  通冲裁的方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。

  工件材料为20钢，属于优质碳素结构钢。20钢的主要化学成分为（%）为C：

  材料的屈服强度和抗拉强度查表1-1得为：抗拉强度为360~510MPa；屈服强度不

  垫片零件图如图1-1所示。材料：20钢，零件厚度：2mm，模具精度：未注公差尺

  从零件图结构分析，冲裁件内形及外形的转角处要尽可能的避免尖角，应以圆弧过渡，

  以便于模具的加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。而圆角半

  径R最小值由表1-2知：落料时20钢的最小圆角半径为0.25t，即0.5mm，而由图可知

  同时，冲裁件要尽可能的避免过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽的宽度也不宜过小，

  应使它们的最小宽度b1.5t；故对于该零件来说，即b1.523mm，而图中凹槽宽

  度为1.8mm，故此零件是不适宜用普通冲裁进行冲压。而在精密冲裁中，凹槽的最小宽

  均满足要求，符合精冲条件，而由于该零件技术方面的要求为未注公差均按IT14级精度制造，

  精度要求不是很高，精密冲裁可完全满足精度要求，故此零件可以用精冲完成。

  1、根据工件的形状，尺寸精度及表面粗糙度要求，可知精冲模各工序的精度均能

  2、工序顺序，由于该工件的特点，可以作出下列顺序：落料、冲孔。根据以上工

  方案一，分别在二副精冲模具中完成落料和冲孔，有利于降低冲裁力和提高模具寿

  命，同时模具结构最简单，制造的周期短，价格低，较易实现自动化，但冲压的精度

  方案二，落料、冲孔只需一副精冲模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，

  同时冲压精度较高，但是模具结构较方案一复杂，模具制造也相对较困难，但生产率高，

  方案三，落料、冲孔也只需一副精冲模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差。

  欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置精确的定位装置，故模具制造、安装较复

  通过以上的方案分析及零件图上的技术方面的要求，能够准确的看出，在大批量生产条件下，选

  用方案二是是合理的的。采用这种冲压方案，从模具的结构和寿命考虑，有利于降低冲

  裁力，提高模具的常规使用的寿命，而且效率高，此种方案最合适。方案一只适合于小批量生

  产故不符合技术方面的要求条件；方案三虽然也适合大批量生产，但在复合模与级进模均符合

  生产条件的情况下，一般都会采用复合模，因为与复合模相比，级进模增加了工序，同时也

  增加了模具的整体长度，还要设计精确的定位装置，故方案二较合理，选用方案二。

  冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫做排样。同一零件能够使用不同的排样

  排样形式，排样方法不一样，材料利用率不同。大批量生产时，在冲裁件的成本中，材料

  费用一般占60%以上，因此，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有色金属。

  同时排样要考虑方便生产操作、冲模结构相对比较简单、寿命长以用车间生产条件和原材料状况

  总之，排样是冲裁模设计中的一项非常非常重要的工作。排样方案对材料利用率、冲裁

  冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率。它是衡量合理规划利用材料

  根据条料的合理利用情况，排样的形式可分为3种，即有废料排样、少废料排样和

  1、有废料排样。沿冲裁件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存

  在有搭料废边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用

  2、少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之

  间留有搭边。因此，受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛

  3、无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线

  切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高中。另外，

  当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。

  排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的主要

  1、材料的力学性能：硬材料的搭边值可小一些，软、脆材料的搭边值要大一些；

  5、送料及挡料方式：用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃定距

  由文献[3]知：两工件间的最小搭边值a4.5mm；工件侧面最小搭边值a3mm。

  由以上四种排样方案分析比较得：排样方案二较合理。材料利用率相对来说较高，

  精冲是在三向受压状态下进行冲裁的，所以必须对各个压力分别进行计算，在求出

  冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随着凸模进入材料的深度。冲裁

  力的大小取决于零件内外周边的总长度、材料的厚度和材料的强度极限。可按经验公

  齿圈压板压力的大小对于保证工件剪切面质量，降低冲压力和提高模具寿命都有密

  顶也器的反压力过小会影响工件的尺寸精度、平面度、剪切面的质量，加大工件的

  塌角，反压力过大会增加凸模的负载，降低凸模的常规使用的寿命。一般反压力可按经验公

  精冲完毕，在滑块回程过程中要完成卸料和顶件。压边圈将废料从凸模上卸下，反

  精冲间隙主要根据材料厚度，同时也和工件外形、材料有关，软材料应该选取略

  大值，硬材料选略小的值，由表4-1知：当材料厚度为2mm时，内形孔径d10mm，

  精冲模刃口尺寸的计算与普通冲裁刃口尺寸计算基本相同。落料件以凹模为基准，

  冲孔件以凸模为基准，采用修配法加工，不同的是精冲后工件外形和内孔一般约有

  0.005~0.01mm的收缩量。因此，落料凹模和冲孔凸模应比工件要求的尺寸大

  设计模具刃口尺寸时，应考虑模具磨损对零件尺寸的影响。模具磨损对零件尺寸的

  为了提高模具寿命，确定模具刃口尺寸时，应考虑在保证精冲件尺寸公差的前提下，

  使模具刃口具有较多的磨损储备量。为此，对于上述第一类情况，应使新模具的刃口尺

  对于上述第二类情况，应使新模具的刃口尺寸接近零件的上限尺寸，即取刃口的名

  对于上述第三类情况，应使新模具的刃口尺寸等于零件的平均尺寸，即取刃口的名

  精冲件的外观尺寸取决于凹模，此时间隙应该取在凸模上。随着凹模的磨损零件尺

  如果零件外形上有内凹的部分，则该处零件尺寸将随着凹模的磨损而慢慢地减少，属

  精冲件的内形尺寸取决于凸模，此时间隙应取在凹模上。随着凸模的磨损零件尺寸

  如果零件内形上有凸出的部分，则该处零件尺寸将随着凸模的磨损而增大，属于第

  由图1-1可知：落料时，图中所标尺寸除了1.8mm的尺寸为随着模具刃口的磨损零

  件尺寸逐渐减小外，其于尺寸均为随着模具刃口的磨损零件尺寸逐渐增大。故各落料刃

  由于精冲后工件外形和内孔一般约有0.005mm~0.01mm的收缩量，故落料凹模和冲

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