目录
1绪论1
1.1冷冲压模具在工业生产的地位1
1.2冷冲压的特点1
1.3冷冲压的基本工序和冲压工艺要求2
1.3.1基本工序2
1.3.2冲压工艺要求2
1.4冲压工艺新技术的发展3
2模具尺寸设计6
2.1冲压件的工艺分析6
2.2工序分析与计算7
2.2.1工艺分析7
2.2.2落料工艺分析与计算7
2.2.3拉深工序的工艺分析与计算10
2.2.4冲孔工序的工艺分析与计算11
3模具结构总体设计15
3.1凸模和凹模的结构设计与标准化15
3.2固定挡料销的设计与标准化17
3.3卸料装置的设计与标准化18
3.4标准模架的选用19
3.5联接件的选用与标准化20
3.6压力机的校核20
4模具的装配与调试21
4.1模具总装图21
4.2模具的装配22
总结23
致谢24
参考文献25
1绪论
冷冲模设计，是在冷冲模设计理论教学之后进行的实践性教学环节。其目的在于巩固所学知识，熟悉有关资料，树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养学生的实际工作能力。通过冲模结构设计，使学生在冲压工艺性分析，冲压工艺方案论证，冲压工艺计算，冲模零件结构设计，编写技术文件和查阅技术文献等方面受到一次综合训练。
冷冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对板料施加压力使其变形和分离，从而获得一定形状、尺寸的零件的加工方法。因为它主要用于加工板料零件，所以也称板料冲压。
在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有先进的模具技术，先进的冲压工艺就无法实现。
1.1冷冲压模具在工业生产的地位
冲压加工在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表和日用品的生产中，已占据十分重要的地位。冲压加工的应用范围十分广泛，不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属材料，在汽车、拖拉机、电机、电器、仪表、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。另外，在国防工业生产中，如飞机、导弹、各种枪弹与炮弹的生产，冲压加工也占有很大的比例。
目前世界上模具工业的年产值约为680亿美元。我国2004年模具产值为530亿元，模具出口4.91亿美元，同时还进口18.13亿美元。我国已成为世界上净出口模具最多的国家。但大型多工位级进模、精密冲压模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距。
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15右的增长速度快速发展，模具工业企业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。到目前，中国约有模具生产厂家2万多家，从业人员有50多万人，全年模具产值高达450亿元人民币以上。
随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计表明，美、日等国的模具工业年产值已超过机床工业年产值的612冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比例最大。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的60上。因此冲压工艺在我国现代化建设中有着非常广阔的发展前景。
1.2冷冲压的特点
(1)能冲压出其他加工工艺难以加工或无法加工的形状复杂的制件。如汽车覆盖件等。
(2)冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达到IT10～14级，最高可达到IT16级，有的制件不需再机械加工，便可满足装配和使用要求。
(3)冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。
(4)生产效率高，如汽车覆盖件这样的大型件的生产效率，可达每分钟数件。
(5)材料利用率高，一般为7085因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。
(6)操作简单，便于组织加工生产。
(7)易于机械化与自动化生产。
(8)冷冲压的缺点就是模具制造周期长、制造成本高，故不适合单件小批量生产。另外，冷冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。
1.3冷冲压的基本工序和冲压工艺要求
1.3.1基本工序
冷冲压基本工序按板料的变形特点，可分为分离工序和变形工序两大类。
金属板料在冲压力的作用下，其应力超过强度极限而沿一定的轮廓线断裂，称为分离工序。分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。
金属板料在冲压力的作用下，其应力超过屈服极限（但低于强度极限）而产生塑性变形，从而获得一定形状和尺寸要求的制件，称为变形工序。变形工序又可分为弯曲、拉深、翻边、胀形和旋压等。
1.3.2冲压工艺要求
冲压过程中，冲模是对金属板料进行冲压加工以获得合格产品的工具，冲模的凸模与凹模直接接触被加工材料并相对运动使其产生塑性变形来得到预期的零件。因此要求冲模：
（1）应具有足够的强度、刚度和相应的形状和尺寸精度；
（2）主要零件应有足够的耐磨性及使用寿命；
（3）结构应确保操作安全，便于使用和维修；
（4）应有使材料顺利送进、工件方便取出、定位可靠的装置，以保证生产的工件质量稳定；
（5）要有导向装置以使冲模上下运动准确；
（6）零件的加工和装配应尽可能简单，尽量采用标准件、普通件，以缩短模具的制造周期，降低成本；
（7）结构应与冲压设备的主要技术参数相适应，以便牢固的安装在冲压设备上；
（8）应具有与冲压设备连接的部位和搬运吊装部位，以适应安装和管理的需要。
1.4冲压工艺新技术的发展
改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15右的增长速度快速发展，模具工业企业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。到目前，中国约有模具生产厂家2万多家，从业人员有50多万人，全年模具产值高达450亿元人民币以上。
而在模具制造领域中占有重要地位的冲压模具生产技术与工业发达国家相比还相当落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备方面与工业发达国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。
随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快等变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向计算机辅助设计、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造技术转变。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术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做出了贡献。未来冲压模具制造技术发展趋势：模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：
(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。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,进一步扩大CAE技术的应用范围。模具的计算机辅助设计和辅助制造技术（模具CAD/CAM）采用该技术，模具设计和制造的效率一般可提高2～3倍，模具生产周期可缩短1/2～2/3。目前已达到CAD/CAM一体化，模具图纸只是作为检验模具之用。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可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。
(2)高速铣削加工
国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高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。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。
(3)模具扫描及数字化系统
高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。为了满足大批量生产的需要，冲压设备已由单工位的低速压力机发展到多工位的高速压力机；在高速压力机上采用多工位的级进模进行冲压加工，使冷冲压生产达到高度自动化。
(4)电火花铣削加工
电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型
电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。
(5)提高模具标准化程度
我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30右。国外发达国家一般为80右。
(6)优质材料及先进表面处理技术
选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
(7)模具研磨抛光将自动化、智能化
模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。
（8）快速模具制造技术的发展
将快速成型技术与各种常规的铸造、粉末烧结工艺相结合而发展起来的快速模具制造技术，以及低熔点合金模具、树脂模具都可用于冷冲压成型。其模具的制造周期仅为常规模具切削制造的1/5～1/3，而成本仅为后者的1/4～1/2，在精度和寿命方面又能满足生产上的使用要求，非常适合于新产品的开发、工艺验证或中、小批量生产的需要。
（9）采用冲压新工艺
精密冲裁、液压成型、冲压-焊接复合工艺等特种冲压工艺的采用，使冲压工艺的应用范围进一步扩大，冲压制件的质量和生产效率大大提高，从而使生产成本进一步降低。
(10)模具自动加工系统的发展
这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。
