接插片冲压模设计
摘要：本文的目的是在实践中研究和设计冲压模具，以满足当今生产的需要。文章首先深入分析了模具的基本结构，包括其原理和制造工艺;其次，介绍了模具设计的详细步骤，以及重要的模具制造工艺和技术。最后，将重点放在模具生产的管理和控制上，以确保模具质量和可靠性。模具是制造金属零件的工具，包括两个基本组成部分：模具结构、工艺和加工。模具的结构由设计和制造决定，用于将金属成型为具有指定形状的零件。不同的工艺可以改变金属的物理性能，提高模具的可用性，提高零件的精度和表面质量。
在模具设计的早期阶段，需要根据设计要求对工件进行分析，确定模具的结构和尺寸，然后使用CAD设计模具图纸和原型模具。在模具原型的制造过程中，还需要确定材料选择，表面处理，冷压铸，加工工艺和测试方案，以确保模具的完整性和可靠性。模具生产的管理和控制是确保模具质量和可靠性的关键因素。在模具交付之前，必须严格检查模具，以确保正确的模具结构和质量可靠性。此外，还必须制定合理的模具维护计划，以确保模具正常使用，及时发现并更换老化的模具零件，以确保模具的准确性和可靠性。
关键词：金属材料；冲压模具；CAD；工艺性分析；模具结构设计
Patch tab stamping die design
Abstract:the purpose of this article is to study and design stamping dies in practice to meet the needs of today's production. This paper first analyzes the basic structure of the mold in depth, including its principle and manufacturing process; Secondly, the detailed steps of mold design are introduced, as well as important mold manufacturing processes and technologies. Finally, focus on the management and control of mold production to ensure mold quality and reliability. A mold is a tool for manufacturing metal parts, including two basic components: mold structure, process and machining. The structure of the mold is determined by design and manufacturing and is used to form the metal into a part with a specified shape. Different processes can change the physical properties of metals, improve the usability of molds, and improve the accuracy and surface quality of parts.
In the early stages of mold design, it is necessary to analyze the workpiece according to the design requirements, determine the structure and size of the mold, and then use CAD to design the mold drawings and prototype molds. During the manufacturing process of mold prototypes, it is also necessary to determine material selection, surface treatment, cold die casting, processing technology and testing schemes to ensure the integrity and reliability of the mold. The management and control of mold production is a key factor in ensuring mold quality and reliability. Before the mold is delivered, the mold must be strictly inspected to ensure the correct mold structure and quality reliability. In addition, a reasonable mold maintenance plan must be developed to ensure the normal use of the mold, and the aging mold parts must be found and replaced in time to ensure the accuracy and reliability of the mold.
Keywords:metal materials; stamping dies; CAD； Processability analysis; Mold structure design.
目 录
第一章 绪论 1
1.1 模具综述 1
1.2 模具发展现状 1
1.2.1 国内发展现状 1
1.2.2 国外发展现状 3
1.3 模具发展趋势 3
第二章 工艺分析 5
2.1 制件分析 5
2.2 材料分析 6
2.3 模具冲裁方案分析及选择 7
第三章 模具结构选定 8
3.1 模架选择 8
3.2 定位机构 8
3.3 送料机构 9
3.4 卸料机构 10
第四章 排样设计和工艺计算 11
4.1 展开尺寸计算 11
4.2 排样设计 13
4.2.1 搭边值选定 14
4.2.2 载体形式选定 15
4.2.3 送料步距及料宽 15
4.2.4 材料利用率 15
4.2.5 排样图绘制 16
4.3 压力中心计算 17
4.4 冲压力计算 18
4.4.1 冲裁力计算 18
4.4.2 卸料力计算 19
4.4.3 推料力计算 19
4.4.4 弯曲力计算 20
4.4.5 总冲裁力计算 21
4.5 凸凹模刃口尺寸计算 21
4.5.1 冲裁间隙 21
4.5.2 冲裁刃口计算 21
4.5.3 成型刃口计算 24
第五章 初选压力机 25
第六章 模具结构设计 27
6.1 凸模设计 27
6.2 凹模设计 28
6.3 卸料板设计 29
6.4 凸模固定板设计 30
6.5 垫板设计 31
6.6 模架型号 32
6.7 螺钉及销钉选用 33
6.8 总装配图 34
第七章 压力机校核 35
7.1 公称压力 35
7.2 行程次数 35
7.3 滑块模柄孔尺寸 35
7.4 闭合高度 35
结 论 36
致 谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1模具综述
模具是一种用于制造工业产品的工具，它通常由金属或塑料等材料制成，并且可以被重复使用。模具制造是现代工业生产中不可或缺的一环，因为它可以大量生产高质量、高精度和规格统一的产品。
模具行业是制造业中的一个重要领域，它的优势包括：
（1）可定制化：模具制作可以根据客户的需求进行定制，满足不同形状、尺寸和材料的要求，提高了生产效率和产品的多样性。
（2）低成本：一旦模具制作完成后，大批量生产同种产品时成本相对较低，且长期使用可降低维修和更换费用，从而降低整个生产过程的成本。
（3）提高效率：通过模具的使用，可以实现自动化生产和高效率生产，减少人力资源的浪费和人为因素对产品质量的影响。
（4）改善生产环境：模具生产过程中会产生噪音、粉尘等有害物质，但相对于其他制造业，模具行业产生的污染相对较小，对环境的影响较小。
（5）提高产品质量：冲压模具的制造精度非常高，可以精确控制零件的尺寸和形状，从而保证产品的一致性和质量[3]。
综上所述，模具行业在提高产品质量、增强生产效率、降低成本、改善生产环境等方面具有明显的优势[3]。
1.2模具发展现状
1.2.1国内发展现状
近年来，中国模具行业取得了长足的发展。目前，中国已经成为全球最大的模具生产和消费市场之一。以下是中国模具行业的主要发展现状[1]：
（1）规模和数量：中国模具产业规模不断扩大，数量也在逐年增加。据统计，截至2023年，中国模具企业数量超过5000家，年产值达到750亿元人民币以上[4]。
（2）技术水平：中国模具制造技术水平逐步提高，部分企业甚至达到国际先进水平。随着数字化、智能化和自动化技术的应用，模具制造效率和精度有了大幅提升。
（3）行业结构：中国模具行业的结构正在发生变化，高端定制化模具的需求逐渐增加，同时中小企业市场也依然广阔。
（4）产品种类：中国模具生产的产品种类越来越多样化，如塑料模具、压铸模具、冲压模具等，同时还有汽车模具、电子模具、医疗器械模具等高端产品。
（5）市场需求：随着制造业转型升级和新兴产业的崛起，对于模具技术和品质的要求越来越高，中国模具市场的需求持续稳定增长[1]。
中国模具工业的发展始于20世纪50年代，经过多年的发展，已经成为全球最大的模具生产国之一。
上世纪50年代，中国开始在模具制造方面进行研究和探索。到了60年代，随着国民经济建设的加速和对模具需求的增长，中国的模具工业得到了迅速发展。70年代初期，中国先后建立了天津、广州等地的几个模具制造厂，并引进了一些先进技术和设备。80年代初期，中国的模具工业进入了高速发展阶段，出现了大批新兴企业，同时不断提升模具制造技术水平[3]。
进入21世纪，随着中国制造业的崛起和技术水平的提升，中国模具行业也逐渐向高端化、智能化、精益化发展。中国的模具产品不仅在国内市场得到了广泛应用，在国际市场也开始走向世界。目前，中国的模具工业已经形成了完整的产业链，包括原材料、生产设备、加工技术、研发设计等各个环节，相关企业在技术创新上也取得了不少成果。
总体来看，中国模具行业的发展历程是一个由小到大、由弱到强、由进口到自主创新的过程。未来，中国模具行业将继续朝着高质量、高效率、高附加值的方向发展[5]。
级进模（也称为渐进模或逐级模）是一种多工位模具，能够在一次模具封闭中完成多个工序，提高生产效率和产品质量。以下是国内级进模的发展情况：级进模加工技术起步较晚，20世纪90年代初期才开始引进和开展应用。最初，中国的级进模加工技术主要靠进口外国先进设备和技术来实现。但是这种情况随着经济发展和技术成熟而逐渐改变。从2000年开始，中国的级进模行业逐渐走上自主创新之路。一些企业开始研发并生产出具有自主知识产权的高精度级进模，并在国内市场上获得了良好的回应。同时，一些大型企业也开始加大对级进模领域的投入，建立了专门的研发中心和生产基地。这些措施为中国级进模的发展奠定了基础。在过去的二十多年里，中国的级进模行业不断发展壮大，取得了显著的成就。中国的级进模制造技术已经达到了国际先进水平，许多级进模产品可以满足国内外客户的需求。同时，在制造工艺、模具设计等方面，中国的级进模也不断进行技术创新和升级，为各行各业提供更加高效、精准的模具产品[12]。
1.2.2国外发展现状
模具行业是工业生产中的重要组成部分，广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。下面是国外模具行业的发展历史：
20世纪初期，欧美国家在模具制造方面已经有了较为先进的技术和设备，开始大规模地生产各种模具产品。
二战后，日本通过引进欧美的技术和设备，迅速发展起了模具行业，并成为了全球最大的出口国之一。
20世纪60年代，德国在金属切削技术上的突破，推动了模具行业向高精度、高效率方向发展。
1980年代以后，亚洲地区的经济快速崛起，尤其是中国、韩国、印度等国家的模具行业得到了快速发展，成为全球模具制造业的主要力量之一[27]。
国外模具行业一直处于快速发展的状态，其主要特点包括：
技术水平高：国外模具制造企业在技术上较为先进，可以生产高精度、高质量的模具产品，以满足各种领域的需求。
市场需求广泛：模具行业应用范围广泛，可用于汽车、电子、医疗设备、家电等领域。随着人们对产品质量的不断提高，对模具产品的需求也在不断增加。
国际竞争激烈：全球范围内，模具行业已成为一个重要的产业链，各国企业间的竞争日益激烈，推动了行业向数字化、智能化、高效化方向转型[2]。
企业规模大：国外模具制造企业通常规模较大，生产线条配备齐全，投入到技术研发和生产制造方面的资源丰富。
总体来说，国外模具行业在技术水平、市场需求、国际竞争和企业规模等方面都呈现出快速发展的态势[10]。
1.3模具发展趋势
未来模具行业的发展趋势主要体现在以下几个方面：
智能化、数字化：随着物联网、云计算、大数据等新一代信息技术的应用，模具制造将向智能化、数字化方向发展。通过实现模具设计、加工、检测等环节的数字化和智能化，提升生产效率和产品质量。
高精度、高效率：未来模具制造将更加注重产品的精度和效率，不断推进先进的材料、工艺、设备的研发和使用，以满足高端需求。
多功能化、复合化：面对市场多元化、产品个性化的需求，模具行业也将逐步实现多功能化和复合化，例如一些模具产品可以同时完成多种加工操作，从而提高生产效率。
环保、可持续：未来模具行业将更加注重环境保护和可持续发展。采取低碳、节能、环保的生产方式和生产材料，同时实现可回收再利用，达到经济效益和环境效益的双赢。
总之，模具行业的未来发展趋势是数字化、智能化、高精度、高效率、多功能化、复合化、环保可持续。
第二章
工艺分析
冲压部件通常由一块薄板材料制成，通常使用冲压机进行处理。在冲压过程中，模具对片材施加压力，使其沿模具轮廓变成零件形状。
该冲压件的分析可以从以下几个方面考虑：
（1）材料的选择：这部分一般采用钢板材料，如低碳钢，不锈钢等。材料的选择要考虑诸如工件用途，负载要求，模具设计的生产成本等。
（2）模具设计：冲压工艺需要使用模具，模具设计必须考虑形状、尺寸、材料等因素。模具的精度和质量对模具的成型质量和生产效率有重要影响。
（3）冲压工艺：冲压工艺包括冲压割、成型等环节。过程的框架参数应根据工件要求进行调整，如冲压强度、模具压力、冲压速度等。
（4）质量控制：冲压件的质量与冲压工艺和模具的精度密切相关。质量控制应包括材料质量调整，成品质量检查等。确保零件的尺寸精度、外观质量、机械性能等指标符合要求。
2.1制件分析
（1）结构分析：从产品图的外形分析，接插片零件的外形过渡平滑
（2）尺寸分析：90°的折弯角度，折弯半径是R0.5mm，料厚0.6mm,中间上半部分有一个φ4mm的圆孔,最大边长为12.6mm。
（3）工艺分析：该制件的形状简单，零件的尺寸较小，厚度适中，大批量生产，是普通的冲压件。注意φ4mm的圆孔壁距及周边距。有90°的折弯角度，需要控制会弹。要采取适当的取件方式从安全考虑。此零件包含的工序有：落料、冲孔、弯曲，冲裁。根据零件图的尺寸分析出其冲孔与成型的最小边距已经超过了1.5t，所以是前成型冲孔或后成型冲孔对零件的孔精度影响不是很大。
（4）制件精度等级：制件的精度等级是指制造过程中所能达到的精度水平。它通常由不同的等级来表示，精度等级对于产品的质量和性能至关重要。高精度等级可以确保制件的尺寸和形状非常精确，从而提高产品的可靠性和稳定性。但是，高精度等级也会增加制造成本和周期，并可能需要使用更高精度的设备和工艺。通常情况下，如果工件并未注明详细的精度等级要求，设计时，可按照常规的普通冲裁进行，即IT14，此次设计中即未注公差精度等级，因此此次设计将直接按照IT14进行。
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