托扳冲压工艺与模具设计-大学本科毕业论文.doc

目 录
引言 3
1 工艺分析和工艺方案确定 5
1.1冲压模的分类和结构型式 5
1.2冲模设计的步骤和内容 6
1.3设计任务 7
1.4工艺性分析 8
1.5工艺方案的分析和确定 9
1.6模具类型 9
2 级进模总体结构设计 10
2.1级进模总体结构方案 10
2.2排样设计 10
2.3冲裁力和压力中心计算 13
2.4确定模具压力中心 15
2.5压力机选择 16
2.6冲模刃口尺寸及公差计算 16
3 模具总体结构设计 21
3.1选择坚固件及定位零件 21
3.2出件和卸料方式的选择 22
3.3模架类型的选择 23
3.4模柄的选择 23
3.5导向零件和紧固件的选择 25
4 级进模零件设计 26
4.1工作零件的结构设计 26
4.2导向零件和紧固件的选择 27
4.3选择坚固件及定位零件 28
5 模具主要零件加工工艺规程的编制 30
5.1凸模加工工艺规程的编制 30
5.2落料凹模加工工艺规程的编制 30
6 三维建模研究 31
6.1 建模软件CAD介绍 31
6.2三维建模 32
结论 33
致谢 34
参考文献 35

摘 要
模具在当代工业的发展进程中有着举足轻重的地位，我们目前的生活之所以能够衣食无忧，和模具工业有着密切的联系。因为模具工业有助于整个工业的进步与发展。通过本次对该模具零件的设计，进一步培养了我要灵活运用各学科的知识、虚心学习、及运用之前所学过的理论知识解决生活中遇到的实际问题的能力。
冲压是用压力机上对板料强加外力，使它能够分离开来，最终得到所需要的工件的一种加工方法。
本次毕业设计的是托扳冲压工艺与模具设计，材料为08F，设计需要落料、冲孔两道工序，二个工序均采用冲孔落料连续模。这两道工序解决了通常所用的冲压工艺设计中存在的一些缺点；（例如：经济成本比较高、所用的模具数量较多、生产效率还不高）同时对生产有很好的指引作用。
本课题的内容包括级进模和弯曲模的排样设计、凸模设计、凹模设计、冲裁力计算、冲压机构的选择、压力中心的确定等，并且认真计算各个部分和检验各个部分是否满足要求。最终确保了工件的尺寸和精密度，并用CAD画出了模具的零件图和装配图。

关键词：
模具设计；冲压工艺；级进模

Abstract
Mould in the development of modern industry has a pivotal position, we present the reason to fullness, and mould industry has a close contact. Because the mould industry contributes to the progress and development of the whole industry. By the time of the mould design and further develop and I want flexibility in the use of various disciplines of knowledge, with an open mind to learn an apply the theoretical knowledge to solve the practical problems encountered in the life.
Punching is a kind of pressure process method that punching dies are used in press sheet to put pressure on the plastic deformation or separation, for a certain shape and size of components.
The design of this course is plate stamping process and mould design, whose material is number 08 F, .two working procedures are carried out to achieve it. Procedure one is to cutting the working material; procedure two is to punch holes. two procedure adopt punched hole and cutting the working material. a good solution to the conventional stamp out the process design molds in its roots, the cost of production and high efficiency is lower, the actual production of a guiding role.
The contents of this paper include progressive die and bending die row sample design, mould design , cutting force calculation , selection of punching mechanism , a pressure center, and carefully calculated whether or not to meet the requirements of the various parts and test each part. Finally, it ensures the size and precision of the work , and uses CAD to draw the mould parts and assembly drawings.

Keywords:
Mould design, Stamping process, progressive die

引 言
对于一名马上就要毕业的机械设计制造及自动化专业的我来说，本次的毕业设计真的很难，但我相信这应该还是一个提高自己的机会。本次设计我的题目是托板冲压工艺与模具设计。此次的毕业设计把我以前所学过的一些专业知识和基础知识连接在了一起。同时也给我提供了一个很好的平台。为我以后在机械工作的职场中打下了坚实的基础。
冲压作为一种比较好金属加工方法，它的工艺通常情况下是通过冲模实现的。为了确保能得到我们所需要的零件，我们就应该熟练的掌握冲模的结构设计并且能够合理的设计冲模。
冲裁是一种先进行落料，然后冲孔，切断多余的工件，最后分离废料的冲压工艺方法。通常情况下，冲裁时都会产生毛刺现象，但毛刺会随着凹凸模两者之间刃口的距离的减小而减少。
由于冲压在生产加工过程中操作也比较方便、所需要的成本也比较低、比较复杂的零件也能加工出来、同时尺寸范围比较大的零件也能够加工出来。冲压又能加工出其他方法不能加工的工件。所以，我们在日常生活中能够随时见到冲压产品。例如：自行车、摄像机、不锈钢餐具等里边都有80%以上的冲压件。就连我们最常用的手机、电脑硬件中都有冲压件。
因为板料零件重量不重，又有很好的刚度和强度，可以按照各式各样的用途和各式各样的钢材加工成不同形状尺寸的零件，用来达到产品的要求。所以，现代电器、金属结构、电机、铁牛、卡车、机械设备制造等轻重工业生产中，都成批的使用冷冲压零件。另外在我国国防金属方面，火箭、飞机等产品中，都运用了冷冲压加工的零件。
中国模具产业既要调整行业内部结构，又要着重提高生产能力和技术发展水平。在结构调整方面，主要是调整企业结构的标准化。因为就目前来看，模具还有很大的市场等待开发，世界各国都在研究更为新型的模具设计技术，随着现代化工业的发展，模具工业在未来的国民经济中担当重要的角色。

1 工艺分析和工艺方案确定
1.1冲压模的分类和结构型式
模具设计在冲压生产过程中起到了一定的重要作用。因此，如果我们要做模具设计，首先就要了解模具结构的各项技术指标。
冲模的结构形式很多，可以根据以下特征进行分类：
依据冲压工序的重组方式，可分为简单工序的简单模、级进模和复杂工序的合成模。
依据卸料装置，可分为定位卸料板和可变性卸料板冲模。
依据挡料法，可分为定位挡料钉、不固定挡料钉、导正销等。
冲模的结构形式和特点：
(1) 单冲模
单冲膜是指在压力机的作用下，每完成一次途程便只能形成一个冲压工艺的工序。一般情况下，模是按照完成的冲压工艺工序的名来取名。例如：仅能完成冲孔的叫冲孔模；仅能完成弯曲的叫弯曲模。
(2) 级进模（亦称多工序连续模）
在压力机的作用下，模具在各个工位上，能一起做完不少于2个冲压工序的叫级进模。级进模有多工位冲裁模和多工位合成模两种。
(3) 合成模
合成膜有且只有一个工位。在压力机的作用下，每次途程中至少能完成一个冲压工步且只有一个工位的冲模称为合成模。合成膜按照完成的冲压工步可分为两大类。这两大类分别是：冲裁式合成模、综合式合成模。
1.2冲模设计的步骤和内容
按照冲压件图并利用该图编制的所有的工艺文件、实地冲压装备使用说明书等慢慢的来做完冲模设计，在此过程中，需要完成的工作步骤及内容如下：
(1) 模具设计在保证冲件质量和模具高寿命的前提下，要掌握冲件的冲压结构的工艺性，还要掌握其他的技术要求。
(2) 查看与冲模设计有关的工艺文件是否齐全。
(3) 分析冲压工艺是否合理。排样图及冲模结构选型是否先进、恰当、经济合理。
(4) 核算冲压力，其中包含了冲压过程中的额外压力。可根据冲模装夹的合理性、压力机的闭合长度以及压力的行程曲线能否满足工艺的施工要求。
若冲裁力过，就必须采用一些方法使冲裁力下降。一般采用的方法如下：　
1) 材料加热红冲
材料加热后，其冲裁力会随着抗剪强度的下降而下降。但是经加热后，会出现氧化层。因此，只有工件的表面质量不高并且精密度要求很低的情况下才使用该种方法。
2) 使凸模作阶梯形布置
凸模的高度不等时，会使冲裁力下降。同时，还能更好的预防较小直径的凸模断裂。
3）最后确定冲模类型
制定冲模的整体结构。按照规定选择成套的冷冲模标准化元件。
4）冲模的细部设计与计算
(1) 送出料装置的配置及操作方式的确定。
(2) 压料与卸料系统的设计。
(3) 顶件系统与卸料装置的设计。
(4) 进位限位装置设计。根据排样图确定挡料销的位置及尺寸。
(5) 选中冲模制造精度等级，最重要的依据事冲件图要求的冲压精度，一般要提高1—2级精度，作为冲模制造精度的等级。
(6) 计算并确定冲模的压力中心。
1.3设计任务
⑴设计参数：
零件名字：托扳（如下图1所示）
生产批量：大批量
材料：08F t=2mm

图1 托板零件
1.4工艺性分析
工艺分析主要包含经济和技术两个方面。其中，在经济方面，主要是根据冲压件所需的成本以及生产的批量，来表明所获得的利润。另外，在技术方面，可参照图纸，分析并研究零件的精密度、大小、形状等 是否能达到所需的要求。
(1) 冲压件大小和形状
若冲压件的大小和形状不同时，那么所需的工艺要求就会有所不同。冲裁件的轮廓外形大多都是简单且对称的。为了防止冲裁件上悬臂过长，宽度大于料厚的2倍。
大多数的情况下，冲裁件的外形应该用圆角，而不允许有尖角。这样就对模具的制造和寿命的提高有着非常大的好处。
通常情况下，冲孔的尺寸选的不要太小。这样就可以很好的预防凸模折断。其中，两孔之间的距离和孔与轮廓的边界之间的距离都不要太小。一般情况下取值为：t≤b1,1.5t≤b。
(2) 冲裁精度
影响冲压件精度的因素有：模具的结构、制造精密度等。
一般情况下，冲裁件的经济公差等级不高于IT15级，落料公差等级低于IT11级,冲孔件公差等级低于IT10级。因为冲裁件在断面粗糙度上没有要求,所以我们不用考虑。该制件为大批量生产、尺寸比较大、形状比较简单、厚度比较小、未注公差是IT14级，而且还没有特殊的要求，所以适用于冲压生产。
1.5工艺方案的分析和确定
1.5.1确定冲压工序数量和顺序
该弯曲件的成形加工有两种工序：落料和冲孔。按照结构的特点，所使用的材料的不同。可分为以下四种工艺方案：
方案一：先冲孔后落料。
方案二：先落料后冲孔。
方案三：冲孔、落料一次复合冲裁。
方案四：冲孔、落料连续冲裁模。
若用方案一或者是方案二，工序都不会集中，生产效率也会随之降低，工件尺寸的积累误差也会随之增大，另外到孔的定位精度也会有一定的影响。
若采用方案三，结构会比较紧凑，生产效率会有所提高，冲出的件的精密度也会有所提高。但是，这种方案所需的成本比较高、操作过程中也比较危险。
若采用方案四，工序会比较集中，生产率会更高，而且还可以确保孔的定位精度。以此同时，也可以减少模具的数量，操作起来也比较方便。
1.6模具类型
由于工件为大批量生产、尺寸精度要求比较低、形状较小，厚度（2㎜）等特点。同时也为了保证冲模的生产效率。因此将上述的四种方案进行了对比。对比的结果就是采用方案四。最后根据方案四决定使用冲孔、落料连续冲裁模的布局形式。

2级进模总体结构设计
2.1级进模总体结构方案
根据材料厚度和冲压件质量要求，采取利用导正销进行定位，卸料装置，的布局形式。
2.2排样设计
在冲压零件的过程中，材料费用占总费用的一半以上，因此要合理的利用材料费用。
排样方法有以下几种：
(1) 有废料排样
工件的外边廓都留有搭边，这样的话就可以保证工件的质量并且还能保证冲模的寿命。但这种方法也有弊端，那就是会降低材料的利用率。
(2) 少废料排样
只有少部分搭边或余料。
(3) 无废料排样
无搭边。这种方法可以节省材料，与此同时也就可以提高生产效率。另外，因为减少了冲切周边，所以材料的利用率也比较高。
少废料排样方法的材料利用率能达到70%以上。但同时也有不足之处：工件的精度和质量也会因为材料本身的公差和定向所产生的误差会降低。而且，模具的寿命也会因为单边剪切受到影响。
之所以采用有废料排样的方法。是因为工件的大量生产，对模寿命有着特殊的要求。
搭边就是在排样时工件之间以及工件与条料侧面之间剩下的余料。搭边值应该适中，通常情况下，搭边的最小值可约等于毛坯的厚度。搭边值大小的影响因素有：
1）材料的机械性能
材料的软硬可与搭边值的大小成反比。
2）工件的形状与尺寸
工件的形状越复杂，尺寸越大，选用的搭边值就应该大些。
3）材料厚度
工件的厚度越大，所选用的搭边值也会大一些。
4）送料及挡料方式
用手工送料的，所选用的搭边值可以小一些。
搭边在补偿定位误差时起到一定的作用，还能使条料有一定的刚度，除此之外还保证冲出的工件是满足需要的。因为材料的利用率会根据排样方法的不同而不同。所以要对排样进行合理的安排。零件外廓尺寸是58㎜×30㎜，为了让我们的操作更简单，并且还能保证制出我们所需要的件。所以，最后我们运用的是单排有废料排样。
计算条料宽度并且确定步距
搭边值也会影响冲裁工艺的，搭边值可以补偿条料进入时的定位误差，还能确保条料的刚性，还能防止冲裁时在模具间隙中进入毛刺，最终能把模具的使用寿命提高。
查表4-12可明确它的搭边值，长方形取搭边值是2mm。侧边按圆形取搭边值1.5mm。
所以，连续模的步距=30+2=32㎜
该冲裁件用的是有侧压装置，查表4-13 可以知道条料宽度B的计算公式：查表
（2-1）
=(58+2×1.5)
=61
由此可画出排样图 ，如下图:

图2 排样图
选用板料规格为，采用纵裁，
剪切条料尺寸为
一块板可裁的条数：
=1800/61=29条，余50㎜ （2-2）
每条可冲零件的总个数：
=900/32=28个，余12.5㎜ （2-3）
每板可冲零件的总个数
=29×28=812个 （2-4）
托扳面积
= （2-5）
=
材料利用率：
（2-6）
式中 ： ——零件的面积；
——步距内胚料的面积

2. 3冲裁力和压力中心计算
在冲裁过程中凸模对板料强加的力叫冲裁力，冲裁力是随着凸模进程而改变的。一般情况下说的冲裁力指的是冲裁力的最大值。材料的性质和冲件离开时外廓的长短与冲裁力的大小有着密不可分的关系。
总的冲压力为：
（2-7）
（2-8）

式中： ——落料时的冲裁力；
——冲孔时的冲裁力
按推料力公式计算冲裁力：
（2-9）
查表得 τ=300MPa
=
=

按卸料力公式计算推料力：
（2-10）
查表取，查表2-10，=0.055

计算总冲压力：
（2-11）

根据压力总力选J23-25开式双柱可倾压力机。
2.4确定模具压力中心
冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。在冲压过程中，如果模具的压力中心线与冲床滑块的中心不在一条线上时，模具就会随之产生倾斜，最终会使模具和冲床的寿命降低。所以要保证模具的压力中心。
分析图3：由于工件外形对称，所以落料时P1的压力中心与O1重合；冲孔时P2的压力中心与O2重合。
设冲模压力中心到O1点的长度为X，按力矩平衡公理得：
（2-12）
由此算得

图3 压力中心

2.5压力机选择
冲压设备的选择需要考虑下述几个因素：
1.冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；
2.冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；
3.冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；
4.冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。
由表2-7查得标称压力为1000kN的开式可倾压力机J23-25参数如表1。
表1压力机参数
型号
公称压力/KN
滑块行程/mm
滑块行程次数/n˙min-1
J23-25
250
65
55
最大闭合长/mm
滑块调试量/mm
工作台大小/mm 长×宽
270
55
左右560×前后370

2.6冲模刃口尺寸及公差计算
2.6.1刃口尺寸计算的一般原则
刃口尺寸要确保冲出的零件合格:在落料时一定要先计算凹模的刃口尺寸，这样就可以知道合理的冲裁间隙值。因为凸模刃口的尺寸约等于冲孔时孔的实际尺寸，所以应该对凸模刃口尺寸进行计算，另外可以通过改变凹模刃口尺寸来确定合理的冲裁间隙值。
刃口有些少量的磨损并不会影响冲出的工件的合格性:冲裁件数量越大，凸模与凹模的刃口的磨损程度与会越大，刃口尺寸也会随之改变的。所以只要磨损量不太大，在一定的范围之内，都不会影响冲出的工件的合格性。
在设计的过程中，应选取合理冲裁间隙值中最小的值：凸模与凹模刃口的磨损量与冲裁间隙成正比。所以在设计模具过程中，冲裁间隙应该选取其合理值中的最小值。
值得引起注意的是，冲裁间隙的大小受凸模与凹模刃口尺寸的制造公差的影响。所以，在确保既能冲出合格的工件又能确保合理的冲裁间隙值的前提下，才能计算和处理刃口尺寸。刃口尺寸的计算结果将写在表1中。
在冲模刃尺寸计算的过程中应注意以下几点：
第一，在工件外形落料的计算过程中，选取的基准模应为凹模。
第二，在确保双面间隙为0.25mm—0.36mm的前提下，根据凹模实际尺寸来配制相应的凸模尺寸。
第三，为了确保尺寸为16的轮廓线与φ16相切，16的凹模尺寸和公差的都是φ16的凹模尺寸和公差的两倍。
在冲孔模刃口尺寸计算的工程中也应该注意几点：
第一， 在冲孔模刃口尺寸计算的工程中，选取的基准模应以凸模。
第二， 在确保双面间隙为0.25mm—0.36mm的前提下，要配制相应的凹模尺寸可根据凸模实际尺寸。

表2 计算凸凹模刃口尺寸

冲裁性质

工作尺寸

计算公式

凹模尺寸注法

凸模尺寸注法

落料

58-0.74
38-0.62
30-0.52
16-0.44
R8

=

57.6+0.18
37.7+0.16
29.7+0.13
16.8+0.11
R7.9+0.06

在保证双边间隙 0.25~0.36mm的前提下，按实际尺寸来配制凸模尺寸

冲孔

φ3.5+0.3

在确保双边间隙0.25~0.36mm的前提下，根据凸模实际尺寸来配制相应的凹模尺寸。

3.65-0.08

在模具中心距尺寸的计算过程中，工件公差值是制造偏差值的8倍。所以，冲孔凹模固定板孔和凸模固定板孔之间的中心距的制造尺寸为：
（2-13）
（2-14）
2.6.2 确定各主要零件结构尺寸
(1) 确定凹模外形尺寸
确定凹模厚度H：
（2-15）
P取总压力

确定凹模长度L：
W1=2.1，H=31，工件b=58
（2-16）

确定凹模宽度B：
B= 步距+工件宽+2W2
取：步距=32；工件=30；W2=1.5H
（2-17）
(2) 凸模长度L1的确定
凸模长度计算为：
（2-18）
其间凸模定位板厚h3=18；导料板厚h1=8；卸料板厚h2=12；凸模磨修量Y=18那么：

(3) 卸料板
卸料板之所以不用设计出件零件是因为卸料的方式为固定板卸料,出件的时候直接是以凸模往下冲就可以了。凹模板的尺寸与固定卸料板外形尺寸几乎相同，通常情况下，固定卸料板的厚度是凹模厚度的0.4～1倍。因此卸料板的厚度是12，卸料板在此过程中的作用比较单一，只起卸料作用。卸料板与凸模之间的距离一般取0.2～0.5mm，这里取0.5mm。
(4) 凸模固定板:
凸模固定板的外廓尺寸无异于凹模的外廓尺寸, 凸模的厚度是凹模的厚度的1.2～1.4倍，这里取的是1.2倍,即。根据核准选择的板的规格为;凸模固定板与凸模之间的配合是,装配时就可以通过这个销钉进行定位,各形孔的位置尺寸无异于凹模尺寸, 凸模和顶部铆接在一起,所以一定要有倒角。
(5) 垫板: 垫板可以对凸模传递的压力给予承受并扩散,以避免模座受到挤压损伤,所以在与模座相交面之间加上一块垫板（垫板是需要磨平的）。垫板的外形尺寸和凸模固定板的尺寸相同即可，厚度取值范围：即可，因为这个设计时，压力比较大，所以厚度取。

3 模具总体结构设计
3.1选择坚固件及定位零件
螺钉规格的选用:
按表3-36,根据凹模板的厚度，可选用M16的螺钉,在根据具体的要求,查国家标准选择GB 70-85 M12X70,需要4个该螺钉；承料板的螺钉需要选择GB 70-85 M5X20,同样也需要4个该螺钉；按表8-3,所选用的材料是45钢.
销钉规格的选用:
销钉最大直径的选用可以和螺钉大径相同或者是比螺钉大径小一个规格的,所以按国家标准选择GB 119-86 A10X70, 按表8-3,所选用的材料为45钢。最后，要选择恰当的标准定位零件就要依据定位方式和毛坯料的大小和形状。
挡料销规格的选用:
开始用挡料销 查表3-32可知,挡料销的高度h=5, 按表8-3,所选用的材料是45钢，1个,按标准GB2866.11-81,固定挡料销图如下（图4所示）

图4 挡料销

3.2出件和卸料方式的选择
卸料是指把废料或冲件在凸模上卸下来的过程。出件是指把冲件在凹模上卸下来的过程。出件和卸料装置就是在冲模每完成一次冲压后，在磨具零件上卸下废料，避免耽误冲压工作的继续进行。
3.3模架类型的选择
根据模架的导向方式可将模架分为两类：滚动导向模架和滑动导向模架。滑动导向之所以有一定的限制是因为模架的导套与导柱之间存在一定的间隙配合。滚动导向的配合方式是过盈配合，但导向精度仍然很高。
按导柱的分布，可分为中间、后侧、对角及四导柱模架。其中对角模架的各项适应性好。
由于工件精度不高，所以采用滑动导向。
由凹模的周界尺寸
可选对角模架JB/T8070-1995

闭合高度，
最大行程120，
导柱（）（2个）
导套（）（2个）
3.4模柄的选择
按照压力机的型号J23-25可知模柄孔的半径为25mm，深为100mm。模柄孔与模柄之间的配合是H7/m6，同时为了防止转动需要加销钉,模柄孔的深度比模柄的长度要大左右。本次使用的是固定卸料，上模座在回程过程中承受的压力比较大，故使用压入式模柄，因此按GB2862.1-81可得图7:

图7 模柄

3.5导向零件和紧固件的选择
1.模具导向可分为多种方式，例如导板、滚珠导柱、导柱、导套等，其中导柱和导套的形状都是圆柱形的，加工简单，容易操作。因此会选用导柱导套导向。
当模具在关闭的状态下，导柱上模座的上平面与上端面之间的距离应该保持在10～15mm左右，导柱下模座下平面与小端面之间的距离应该保持在2～5mm左右。导柱上模座的上平面与导套之间的距离应该大于或等于3mm。
2.紧固件的选用
在模具设计过程中，在选择螺钉和销钉的时候应注意：在一个组合中，至少需要3个螺钉，当被联接件时圆形时，应选用3～6个螺钉，若长方形时应选用4～8个螺钉,还应尽最大可能沿被联接件的边缘均分分布。通常情况下，都用两个销钉，但两个销钉之间的距离要尽量远一些，这样可以确保定位安全可靠。
通过凹模的厚度和冲压工艺力的大小能确定销钉和螺钉的规格，按表4-36可以选择螺钉的规格，销钉的最大直径可以等于的螺钉大径，或比螺钉的大径小一规格。销钉的配合长度与螺钉的旋入长度要适中，既不能太浅，也不能太深，一通常情况下是公称直径的1.5～2倍。为了避免降低模板的强度，销钉到凹模刃口和外廓之间的距离应该大一些。为了保证位置精度，各个被联接件的销孔都应该配合加工。销与销孔之间的配合采用H7/n6或H7/m6。

4 级进模零件设计
4.1工作零件的结构设计
凹模结构设计包括以下几方面的内容：
﹙1﹚确定凹模板的厚度和凹模的外轮廓的尺寸；
﹙2﹚确定凹模形孔侧壁的轮廓；
﹙3﹚安排凹模板各个孔的位置和各个孔的标注尺寸等等。
4.1.1凹模
此次之所以选用整体式长方形凹模是因为制件形状简单，总体尺寸不是很大。
凹模的固定方法也是经常被用到的固定方法—凹模与下模座用螺钉和销钉固定。
凹模刃口型式：选择直筒型刃口凹模，此种型式刃口强度较高，刃磨后工作部分尺寸不变。该凹模型式可在凹模刃口内安装压料板，有利于提高冲压质量，适用于形状复杂的冲压件。
4.1.2凸模
凸模的布局型式：选用图的固定方式，通常情况下这类结构一般不用于大直径冲孔或大件落料。为了使凸模的强度变大可以做成阶梯形。固定板与凸模之间的配合属于过渡配合。
凸模长度计算：通过模具的布局可以确定凸模的长度。通常要考虑在冲压过程中凸模进入凹模的深度、凸模固定板的高度、以及卸料板到凸模固定板之间的距离是否安全等因素。
凸模强度计算：对于细长的或冲厚料的凸模，需要校核承压能力和抗弯能力。
在检验凸模是否能满足承载能力时，凸模材料的许用压应力应该不小于凸模最小断面的压应力即：

（4-1）
查得Q235的抗剪截面系数，。凸模最小直径需满足
(4-2)
冲孔凸模强度满足要求。
凸模的刚度需满足：
（4-3）
经过校核两凸模均满足要求。
凸模是装在凸模的固定板上，并且二者之间要有一定的间隙。这样凸模就可以在上边摇动了，最后与凹模配合。
4.1.3卸料结构设计
最常见的卸料方式就是用料板卸料。带导向的弹压卸料板之所以在小孔冲模中更好地使用是因为该卸料板的运动比较平稳，除此之外还能保护较小的凸模。
4.2导向零件和紧固件的选择
(1) 模具导向有多种方式，例如导筒、导柱、滚珠导柱等。之所以选用导柱导套导向是因为加工比较简单、形状又是圆柱形、装配时比较容易。
当模具处于处于关闭状态时，上模座的上平面与导柱上端面之间的距离因该保持在10～15mm左右，导柱的下模座下平面与小端面之间的距离应保持在2～5mm左右。导套与上模座的上平面之间的距离应该大于或等于3mm。
(2) 紧固件的选用在模具设计过程中，在选择螺钉和销钉的时候应注意：在一个组合中，至少需要3个螺钉，当被联接件时圆形时，应选用3～6个螺钉，若长方形时应选用4～8个螺钉,还应尽最大可能沿被联接件的边缘均分分布。通常情况下，都用两个销钉，但两个销钉之间的距离要尽量远一些，这样可以确保定位安全可靠。
通过凹模的厚度和冲压工艺力的大小能确定销钉和螺钉的规格，按表4-36可以选择螺钉的规格，销钉的最大直径可以等于的螺钉大径，或比螺钉的大径小一规格。销钉的配合长度与螺钉的旋入长度要适中，既不能太浅，也不能太深，一通常情况下是公称直径的1.5～2倍。
为了避免降低模板的强度，销钉到凹模刃口和外廓之间的距离应该大一些。为了保证位置精度，各个被联接件的销孔都应该配合加工。销与销孔之间的配合采用H7/n6或H7/m6。
4.3选择坚固件及定位零件
螺钉规格的选用:
依据凹模板的厚度，可以用M12的螺钉，可按照所需的要求,查国家标准选择GB 70-85 M12X70,需要4个该螺钉；承料板的螺钉需要选择GB 70-85 M12.5X70，这时需要2该螺钉。选用的材料是45钢。
销钉规格的选用:
销钉最大直径的选用可以等于螺钉大径，也可以比比其小一个规格。因此依据国家标准选择GB 119-86 A10X70, 按表8-3,所选用的材料为45钢。最后，要选择恰当的标准定位零件就要依据定位方式和毛坯料的大小和形状。

5模具主要零件加工工艺规程的编制
5.1凸模加工工艺规程的编制
表3 凸模加工工艺规程
工序号
工序名称
工序内容
1
下料

2
锻造
锻成65mm×65mm×40mm
3
热处理
退火
4
刨或铣
刨或铣六面达尺寸58.5mm×58.5mm×30.5 mm
5
平磨
磨六面，一对垂直侧基面对角尺
6
钳工
画穿丝孔中心位置线（3），钻穿丝孔㎜。
导正销安装孔扩孔至深38㎜
7
热处理
淬火，回火达硬度58～62HRC
8
平磨
磨六面达58mm×58 mm×30 mm，一对垂直侧基面对角尺
9
退磁

5.2落料凹模加工工艺规程的编制
表4 落料凹模加工工艺规程
工序号
工序名称
工序内容
1
下料

2
锻造
锻成130mm×110mm×28mm
3
热处理
退火
4
刨或铣
刨或铣六面达尺寸120.2mm×100.2mm×25.2mm
5
平磨
磨上下大平面，留精磨余量0.2㎜ 与卸料板，
凸模固定板叠加磨一对垂直侧基面，并对角尺。
6
钳工
画销孔，钻绞销钉孔48 ，钻螺钉过孔
7
立铣
铣各漏料孔
8
坐标镗
先以侧基面为定位面，再钻穿丝孔，最后安装
9
热处理
淬火，回火
10
平磨
磨上下平面达图，磨一对垂直，侧基面对角尺
11
退磁

6 三维建模研究
6.1 建模软件CAD介绍
CAD技术是新世纪发明的一项重大科技之一。CAD技术起初只能绘制平面图形，后来慢慢地开始向空间化、三维化、网络化方向发展。随着CAD在三维技术上的发展，使CAD成为了企业或个人的重要的绘图工具。它还能使企业在产品设计中更加主观，更容易检查设计中的错误及不及之处。CAD之所以能这么普遍的使用是因为他的功能很强大、也很容易让初学者接受。
基本体建模 它提供了多种基本实心体素，如长方体、球体、正方体、圆柱体、圆环体等。这些基本建模可以执行相应的命令来完成。
(1) 拉伸建模
用Extrude 命令可以将很多平面对象拉伸实体。如封闭曲线平面线等。如果要将非多义线的平面图形拉伸为实体，注意一定要先将它作成面域。
(2) 旋转建模
用Revolve 命令可以将很多平面对象绕指定的轴旋转生成实体，如圆、椭圆、封闭的平面多义线等。如果要将非多义线的平面旋转为实体，同样注意一定要先将作成面域。
(3) 复杂实体建模
实心体的布尔运算。布尔运算是一种实心体的逻辑运算，是三维实体建模使用极其频繁的、非常重要的编辑功能。在基本实体、拉伸实心体、旋转实心体等的基础上，可以运用并集、差集、交集三种布尔运算方法对这些模型进行组合，增添或去除模型的材料，像实际加工零件一样建立零件的三维模型，十分方便直观。
(4) 实体建模辅助命令
由于实体建模是在三维空间中完成的，所以在计算机二维的显示器上，如果仍然使