冲压实习报告

目录前言2第一章 中国模具工业和技术的发展3中国模具工业的发展现状3中国模具技术的进步4模具行业发展前景和趋势分析7第二章 冲压的基本工艺及过程12 冷冲压的概念12第三章 冲模结构设计14冲模结构类型和应用14冲模设计程序与要点14第四章 冲压常用材料17冲模材料的选用原则18第五章 冲压设备的选用23第六章 冲裁间隙25理论间隙（设计间隙）25静态间隙（装配间隙）25动态间隙（实际间隙）25冲裁间隙的影响26间隙的确定26间隙的选取原则27第七章冲裁29第八章模具加工31(一)模具零件的毛坯选择31（二）模具零件的机械加工32(三）模具零件的电加工34(四）模具零件常用精加工方法比较37前言这次实习是我们参与实践活动的很重要的一部分，也是大学里最后一次实习。在李章东、赵否峰、朱福顺、冀国良几位老师的带领下我们实地参观了焦作模具厂，可以说我们在这次实习中学到了很多在课堂没学到的知识，受益匪浅。实实在在的接触到了真实的模具及其加工的全过程。这次毕业实习是我们材控专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。第一章 中国模具工业和技术的发展中国模具工业的发展现状整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以 中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。 2007年，中国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。根据海关统计资料，2007年中国共进口塑料模具约10亿美元，约合83亿元人民币。由此可以得出，除自产自用外，市场销售方面，2007年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5。进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50以上就是一个很好的证明。 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2007年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13，而未达17。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20左右的水平。 近年来，港资、台资、外资企业在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。 中国模具技术的进步在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展，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。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。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等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。 (1)冲模技术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。在设计制造方法和技术手段方面不断改善，在轿车模具国产化方面迈出了可喜的步伐。多工位级进模和多功能模具是我国重点发展的精密模具品种。目前，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具。生产的电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达20m，寿命达到1亿次以上。其他的多工位级进模，如用于集成电路引线框架的2030工位的级进模，用于电子枪零件的硬质合金级进模和空调器散热片的级进模，也已达到较高的水平。 (2)塑料模具技术近年来，塑料模具发展很快，在国内模具工业产值中塑料模具所占比例不断扩大。电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。重量达1020吨的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具和多达600腔的塑封模具已可自行生产。在精度方面，塑料尺寸精度可达IT6-7级，型面的粗糙度达到Ra0.05-0.025m，塑料模使用寿命达100万次以上。在塑料模具的设计制造中，CAD/CAM技术得到较快的普及，CAE软件已经在部分厂家应用。热流道技术得到广泛应用，气辅注射技术和高效多色注射技术也开始成功应用。 (3)CAD/CAE/CAM技术目前，国内模具企业中已有相当多的厂家普及了计算机绘图，并陆续引进了高档CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等著名软件在中国模具工业应用已相当广泛。一些厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。 近年来，我国自主开发CAD/CAE/CAM系统有很大发展。例如，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件，北京机电研究所开发的锻模CAD/CAE/CAM软件，北航华正软件工程研究所开发CAXA软件，吉林汽车覆盖件成型技术所独立研制的商品化覆盖件冲压成型分析KMAS软件等在国内模具行业拥有不少的用户。 (4)快速成形/快速制模技术快速成形/快速制模技术在我国得到重视和发展，许多研究机构致力于这方面的研究开发，并不断取得新成果。清华大学、华中理工大学、西安交通大学和隆源自动成形系统公司等单位都自主研究开发了快速成形技术与设备，生产出分层物体(LOM)、立体光固化(SLA)、熔融沉积(FDM)和选择性烧结(SLS)等类型的快速成形设备。这些设备已在国内应用于新产品开发、精密铸造和快速制模等方面。 快速制模技术也在国内多家单位开展研究，目前研究较多的有电弧喷涂成形模具技术和等离子喷涂制模技术。中、低熔点合金模和树脂冲压模制造技术已获得成功应用，硅橡胶模也应用于新产品的开发中。 (5)其他相关技术近年来，国内一些钢铁企业相继引进和装备了一些先进的工艺设备，使模具钢的品种规格和质量都有较大的改善。在模具制造中已较广泛地采用新的钢材，如冷作模具钢D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等；热作模具钢H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等；塑料模具钢P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。这些模具材料的应用在提高质量和使用寿命方面取得了较好的效果。国内一些单位对多种模具抛光方法开展研究，并开发出专用抛光工具和机械。花纹蚀刻技术和工艺水平提高较快，在模具饰纹的制作中广泛应用。 高速铣削加工是近年来发展很快的模具加工技术。国内已有一些公司引进了高速铣床，并开始应用。国内机床厂陆续开发出一些准高速的铣床，并正开发高速加工机床。但是，高速铣削的应用面在国内尚不广泛。模具行业发展前景和趋势分析模具行业发展前景分析1、国际模具市场的广阔前景为我国模具行业提供了较大的发展空间模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年，市场总量一直在600650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8，“十一五”期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，因此加入WTO后，我国模具行业机遇大于挑战，“十一五”期间，国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。2、我国面临发达国家的技术优势和发展中国家价格优势的双重压力工业发达国家模具企业凭借其技术优势和实力，在中高档模具方面具有竞争优势，随着他们逐步进入我国，对我国的模具工业形成了巨大挑战；印度、泰国及东欧一些国家，近年来模具工业发展也很快，而且其模具的价格也具有很强的竞争优势，我国模具行业的成本和价格优势会逐步削弱并最终消失。因此，我们必须在技术、管理和人才培训方面下功夫，积极引进国外先进的模具制造技术，提升高端模具产品开发能力，调整模具产品结构，不断提高我国模具产品的国际竞争力。3、我国经济的高速增长为模具行业的发展提供了宏观支持我国国民经济在“十一五”期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持。汽车、电子信息、家电、办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套，加上与其配套的打印机，单台需模具20多副；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随着我国自行开发能力的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。可以预见“十一五”期间中国模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。4、宁波模具行业机遇和挑战并存一方面国际国内形势为宁波模具发展提供了前所未有的发展空间，而另一方面宁波模具也将面临更加激烈的竞争挑战，除了国际竞争外，在国内，萧山、上海、深圳等地都将大力发展模具工业，如萧山友成模具公司的年销售收入达到了2亿元，是日本专业模具厂友成机工的独资企业，主要从事汽车及家电用模具的生产，目前正在萧山市政府支持下计划在香港创业板上市；黄岩模具行业在管理、设备、技术上也已经走在全省前列；模具年产值30多亿元的温州市，正在酝酿模具工业的进一步发展，由5家模具龙头企业联合组建的恒田模具公司，投资2亿元建成设模具技术中心，获得政府的重点支持；曾是全国模具行业龙头老大的上海，欲重振昔日雄风，由市经委主抓的上海市模具中心正紧锣密鼓地建设，一个占地面积1500亩、现代化的模具工业园区不久也将展现在人们面前；苏州提出在高新区建设一个高水准的与国际接轨的现代化模具产业基地的构思，占地面积达2000亩；华南理工大学与广东方达集团签署协议，准备将东莞市模具重镇长安镇打造成华南地区重要的模具研发基地；深圳市在产业结构调整中，明确将模具列为先进制造业之首，投资约60亿元建模具工业园；重庆市投资50亿元，打造中国最大、标准最高的汽车、摩托车模具产业园，计划三五年后，年产值达30亿元；汕头塑料机械模具总年产值超100亿元，目前约有塑料、机械及相关的模具企业共3000家，大部分企业全套引进德国、法国、意大利以及台湾地区最新的数控模具加工设备，大大提高了产品技术性能和质量档次。国内还有其他不少省市（江西南昌、陕西西安、辽宁大连、山东烟台、河北泊头）纷纷抓住我国正在成为“世界工厂”的大好机遇，创建模具园区，酝酿模具工业进一步升级。发展趋势分析1、模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。2、模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。3、高速加工、硬铣削和复合加工技术将对模具生产产生重大影响随着模具向精密化和大型化方向发展，加工精度超过1m的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工在今后的模具制造中将有广阔的前景。高速加工使工件获得光滑表面，节省加工时间，典型的步进距仅有0.0254mm，而尖点只有0.001mm高，经过高速加工的工件表面大多数都非常光洁，无需钳工的进一步加工。目前，机加工工具制造商都热衷于生产为高速加工而专门设计的加工中心，在美国采用高速加工技术以减少或省去钳工工序是一种效益相当可观的措施，这种技术在欧洲和日本也颇受欢迎。另外，用充分硬化的材料加工模具的型腔是模具加工业发展的另一个重要趋势。高主轴转速及小的刀具半径所进行的轻度切削形成了足够的转矩，可以用来加工硬度高达64HRC的金属材料，由于不需要再进行热处理，常规热处理后的回火以及抵消由热处理引起的几何变形所进行的磨削加工也都不需要了，该技术在日本倍受青睐，如今在美国也受到了广泛的关注并正向欧洲传播。随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统，该系统由多台机床合理组合，配有随行定位夹具或定位盘，有完整的机具、刀具数控库和数控柔性同步系统，具有实时质量监测控制系统。 4、我国的模具产品将向大型、精密、标准化方向发展一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十一五”期间必将得到较大的发展。5、热流道、气辅模具及适应高压注塑成型工艺将得到进一步发展采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，国外许多塑料模具厂所生产的塑料模具50%以上采用了热流道技术，有的已经达到80以上，效果十分明显；气体辅助注射成形具有注射压力低、制品翘曲变形小、表面质量好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本；高压注射成形可强制树脂收缩率，增加塑料件尺寸的稳定性；另外注射压缩成形技术，可使成形件局部内应变小，能得到缩孔少的厚壁成形件，而对于塑件狭窄的部件也可注入树脂，并可用小注射力能得到优良制品，这些技术正在逐步推广使用。6、快速经济模具的前景十分广阔多品种小批量生产时代的到来，人们要求模具的生产周期越短越好，因此快速经济模具将有广阔的发展前景。预计21世纪，用各种超塑性材料来制作模具、用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具等生产方式占工业生产的比例将达到75%以上。快速经济模具主要包括快速原型制造技术、表面成形制模技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、KEVRON钢带冲裁落料制模技术、模具毛坯快速制造技术等。7、优质模具材料及先进表面处理技术将进一步受到重视因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45以上，因此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显得十分重要，提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或具特殊性能的模具钢，开发模具钢品种规格，扩大其他优质模具材料如硬质合金、陶瓷材料、复合材料等的应用范围是主要研究热点；用铝合金作模具材料以缩短制模周期、降低模具成本，将在快速经济模具中得到较快发展。模具表面处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展，由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展，可采用的镀膜有：TiC、TiN、TiCN、TiAlN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。目前激光强化、辉光离子氮化及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。第二章 冲压的基本工艺及过程 冷冲压的概念冷冲压是在常温下，利用冲压模在压力机上对板料或热料施加压力，使其产生塑性变形或分离，以而获得防需形状和尺寸的另件的一种压力加工方法。 冷冲压的基本工序分离工序：冲压工件与板料沿要求的轮廓线相互分离。成形工序：毛在不被坏的条件下发生塑性变形，获得防需形状，尺寸和精度的加工方法。第三章 冲模结构设计冲模结构类型和应用冲压件的品种、式样繁多，因此冲压模的种类很多。冲模一般按下列方法进行分类：1）按冲压工序性质 可分为落料模、冲孔模、切口模、剖切模、整修模、切边模、精冲模、压弯、卷圆模、扭曲模、拉深模、翻边模、胀形模、缩口模、冷挤模。2）按工序组合程度 可分为单工序模（简单模）、复合模、级进模等。单工序模：在冲床的一次行程内只能完成一个冲压工序。复合模：在一次冲压行程内，在模具的同一位置上完成两个或两个以上的冲压工序。级进模：又称级进模、跳步模。是指在冲床的一次行程中，在模具的不同位置同时完成两个或两个以上的冲压工序。3）按导向形式 可分为无导向模（敞开模）、导板模、导筒模等。此外还可以按送料方式、出料方式 与排除废料方式等进行分类。冲模设计程序与要点1）确定冲压工艺方案和模具结构形式工艺方案的制定是冲压生产中非常重要的一项工作，对于产品质量、劳动生产率、制件成本、减轻劳动强度和保证安全生产都有重要影响。制定工艺方案时，应以产品图样、现有生产条件为出发点，尽量采用国内外先进技术，并对各种可能采用的加工方案进行分析、比较，以制定出最合理的工艺方案。制定工艺方案的内容和步骤如下：分析制件的冲压工艺性 在确定工艺方案前，应根据产品图样，对冲压件的形状特点、尺寸大小、技术要求、所用材料等是否符合冲压工艺要求进行分析，必要时可对产品设计提出合理的修改意见。分析比较和确定工艺方案 根据制件的结构形状，按各工序的变形性质和应用范围确定工序的性质。在一般情况下，可以从零件图上直接看出所需工序的性质，有时还需通过计算才能确定。在此基础上充分考虑各类工序有无合并的可能性，以确定工序的数目，并根据材料的变形规律、制件的精度要求合理安排工序的顺序，要注意前后工序不应互相妨碍，以保证制件的质量要求。确定冲模类型及结构形式 根据确定的工艺方案及生产批量、生产条件、制件的形状特点等确定模具的类型及结构形式。选择冲压设备 根据制件的工艺性质和采用的方案，选择冲压设备的类型，并按照冲压加工所需的总冲压力和零件尺寸，选定冲压设备的吨位。2）工艺计算在确定工艺方案的过程中，应对毛坯展开尺寸、排样方法、材料利用率、各种冲压力、模具压力中心、凸、凹模的工作部分尺寸等进行计算，以合理确定模具的结构形式，并对某些模具进行必要的特殊工艺计算。3）模具总体设计在完成上述计算的基础上，进行模具结构的总体设计。在设计时应考虑到凸、凹模的结构形式、制件的定位方式、送料方式、卸料通讯顶件机结构，模具的导向方式等，并结合确定冲压设备、模具的闭合高度和模具的安装方式。综合上述设计结果绘制出模具总装图。总装图应有足够说明模具构造的投影图及必要的剖面图、剖视图。主要包括：主视图 绘制模具在工作位置（也可在开起状态）的剖视图，表达各零件间的相互关系。俯视图 一般是绘制上模从上到下（包括下模）的投影视图，另一半只绘制下模投影视图。侧视图 、仰视图、局部剖视图 这些视图只有在主、俯视图未表达清楚时才绘制。制件图 在绘制模具总装图时，一般在其右上角绘制制件图（或本工序的工序图），应标明尺寸、公差、材料、厚度及要求，以便试模时检查制件。排样图 对于落料模，尤其是级进模应绘制排样图。排样图一般绘制在制件图旁边或下面。在模具装配图中必须注明必要的尺寸，如模具闭合高度、轮廓尺寸、压力中心及靠装配保证的有关尺寸和精度、模具间隙等，说明所选用的冲压设备型号，填写详细的零件明细表和技术要求。4）非标准零件设计在模具总体方案确定以后，就要进行有关非标准零件的设计。主要有凸模、凹模的设计，卸料弹簧的选择，推杆长度、卸料螺钉长度和卸料螺钉窝的尺寸确定，垫板、凸模固定板等零件的尺寸计算等。在确定这些尺寸时，要注意使模具的闭合高度与所选的压力机的闭合高度相符。5）冲模标准模架和零件模架已有国家标准，一般不用自行设计，只要选用即可。模柄虽有国家标准，但在实际中选用的却不够多，一般需自行设计。第四章 冲压常用材料冲模材料的选用原则不同冲压方法，其模具类型不同，模具工作条件有差异，对模具材料的要求也有所不同。表1.4.1是不同模具工作条件及对模具工作零件材料的性能要求。 模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作,使凸、凹模受到强大压力和剧烈磨擦，工作条件极其恶劣。因此选择模具材料应遵循如下原则： (1）根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等； (2）根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料； (3）满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小； (4）满足经济性要求。模具材料的种类很多，应用也极为广泛。冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。冲压模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具钢，常用的模具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等（可参见GB/T6991999、GB/T12981986、GB/T12992000、JB/T58261991、JB/T58251981、JB/T58271991等）。 常用模具钢的性能比较见表1.4.2表1.4.3是常用冷作模具钢国内、外牌号对照模具工作零件的常用材料及热处理要求见表1.4.4模具一般零件的常用材料及热处理要求见表1.4.5模具零件加工常见热处理方法有退火、调质、淬火、回火、渗碳、氮化等，见表1.4.6凸模和凹模加工过程中热处理工序安排，见表1.4.7第五章 冲压设备的选用根据所要完成的冲压工艺的性质，生产批量的大小，冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择设备的类型。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应采用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，调整方便。在小批量生产当中，尤其是大型厚板冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力机相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有是因受到操作规程因素的影响而不十分稳定。磨擦压力机具有结构简单，造价低廉，不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中常用来完成弯曲，成形等冲压工作。但是，磨擦压力机的行程次数较少，生产效率低，而且操作也不太方便。在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸，模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：压力机的行程大小应适当。由于压力机的行程影响到模具的张开度，因此对于冲裁、弯曲等模具，其行程不宜过大，以免发生凸模与导板分离或滚珠导向装置脱开的不良后果。对于拉深模，压力机的行程至少应大于成品零件高度的两倍以上，以保证毛坯的度进和成形零件的取出。所选压力机的闭合高度应与模具的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间的要求。压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并还要留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。第六章 冲裁间隙所谓冲裁间隙，即指冲载凸模和凹模刃口之间的距离，也就是凸模工作部分和凹模工作部分之间的尺寸差。但是，对于模具设计、加工和实际冲裁时，冲裁间隙所反映的含义是不相同的。在不同的场合，冲裁间隙的概念将有不同的定义。理论间隙（设计间隙）当冲裁模具间隙值不同时，其冲裁件的质量及其整个的冲裁效果都是各不相同的。由于生产条件的多样性，以及实际的冲压生产对于冲件提出了各种不同的切口表面粗糙度与不同的尺寸精度要求，或是考虑到不同变形的力学特征，在设计模具时，就需要考虑到包括模具工作部分制造公差在内所给定的按不同冲裁件质量要求所指定的理论间隙值。这时的冲裁间隙即为凹模与凸模相应工作部分之间的尺寸差。它是设计过程中主要的理论依据。静态间隙（装配间隙）模具在装配过程中凹模与凸模相对应的刃口之间的距离。它是制造和装调模具时所反映的具体数值。动态间隙（实际间隙）在实际的冲裁过程中，模具间隙所反映的实质也正是在冲裁的具体过程之中，它所起到作用时，亦即是发生在冲裁受力状态下的某一运动瞬间。由于在冲裁过程中，受力后的压力机滑块和模具等都可能要产生一定的偏移，而此偏移量最后又恰好完全反映在模具工作时各部分间隙值的某些变化。因此，当发生最大冲裁力的瞬间直至材料分离阶段，模具的间隙值发生了某些偏移和变化后的间隙（即模具的动态间隙）才是冲裁在工作过程中反映真实情况的实际间隙值。对于一般冲裁来说，冲裁间隙是一个极其重要的工艺参数。它对冲裁件的断面质量、模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力以及冲载件的尺寸精度等都有一定的影响。冲裁间隙的影响冲裁间隙的大小对冲载件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，它是冲裁工艺与模具设计中的一个重要的工艺参数。冲裁是，产隙合适，可使上下裂纹与最大切应力方向重合，此时产生的冲裁断面比较平直、光洁、毛刺较小，制件的断面质量较好。间隙过小或过大将导致上、下裂纹不重合。当间隙过小时，上下裂纹中间部分被第二次剪切，在断面上产生撕裂面，并形成第二个光亮带，在端面出现挤长毛刺。一般认为，增大间隙可以降低冲裁力，而小间隙则使冲裁力增大。当间隙合理时，上下裂纹重合，最大剪切力较小。而小间隙地，材料所受力矩和拉应力减小，压应力增大，材料不易产生撕裂，上下裂纹不重合又产生第二次剪切，使冲裁力、冲裁功有所增大；增大间隙时材料所受力矩与拉应力增大，材料易于剪裂分离，故最大冲裁力有所减小，为降低冲裁力，减少模具磨损，倾向于取偏大的冲裁间隙。间隙的确定冲裁间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响，设计模具时应选用合理的间隙值。但分别符合这些要求的合理间隙值并不相同，只是彼此接近。生产中通常是选择一个适当的范围作为合理的间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称最大合理间隙。考虑到生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造模具时，通常采用最小合理间隙值。间隙的选取原则由于生产条件的多样性，以及实际冲压生产对于零件提出各种不同的切口表面粗糙度与不同的尺寸精度要求，或是考虑到不同的变形及力学物性，因此不可能建立一个统一的合理间隙值来同时满足冲裁件断面质量最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力、卸料力、推件力最小等各方面的要求。冲裁间隙对冲件切口断面的质量、毛刺大小、模具寿命、冲裁力、卸料力、推件力以及冲裁件尺寸精度的影响规律均不相同。因此，冲裁间隙的选取应该是根据生产实际的不同使用要求“按件取隙”合理地选取冲裁件的实用间隙。在设计和加工模具时，按照“分档归类”的原则从冲裁间隙对冲裁件质量的影响、对冲模寿命的影响、对力能消耗的影响等各方面的因素全面衡量和比较，将冲裁间隙分为：小间隙，较小间隙，中等间隙，较大间隙和大间隙等五类。初步确定间隙值范围，然后将实用间隙值范围作“酌情增减”，以适当调整。按件取隙的方法：根据冲裁时力能消耗来确定间隙对于冲裁时要求以冲裁力、冲裁功、推件力、卸料力等因素来考虑冲裁间隙时，应该采用中等间隙为宜。根据最佳的剪切面质量来确定间隙有些冲裁件，如作为装配轴销的孔，要求具有最整齐的平行于孔中心线的剪切表面，这时就应该选用小间隙来进行冲裁。根据剪切面边缘残余应力的大小及性质来确定间隙当要求有最小的残余应力以便获得最满意的再加工效果，如对于小圆角压弯零件的下料时，应该选择中等的冲裁间隙。而当需要进行弯曲或拉深的落料件切口边缘要求经受拉伸应力时，其冲裁所得的半成品切口边缘应具有压缩残余应力，这时就要选择较小的或小的冲裁间隙；反之，对于在再变形时将要经承压缩应力的毛坯边缘，在冲裁时，就应该使其边缘具有拉伸残余应力，这时就要选择较大的或大冲裁间隙。根据最小毛刺来确定间隙试验表明，当冲裁间隙从较小范围增加一倍值时，冲模的寿命就可以增加23倍，且对冲裁件质量无明显的影响。因此，为提高模具的寿命，这时可以采用较大的冲裁间隙。根据最高的加工经济性来确定间隙为了提高冲模加工的经济性，则应该尽可能地采用大的冲裁间隙。特别是当生产批量较大时，大间隙冲裁的优越性则更为显著。第七章冲裁冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切断、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的二种工序。 落料-若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料； 冲孔-若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，称为冲孔。图2.1.1所示的垫圈即由落料和冲孔二道工序完成。图2.1.1 垫圈的落料与冲孔冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件也可以为弯曲、拉深和挤压等其它工序准备坯料，还可以在已成形的工件进再加工（切边、切舌、冲孔等工序）。冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。图2.1.2为一副典型的落料冲孔复合模，冲模开始工作时，将条料放在卸料板19上，并由三个定位销定位。冲裁开始时，凹模和推件块首先接触条料。当压力机滑块下行时，凸凹模的外形与凹模7共同作用冲出制件外形。与此同时，冲孔凸模与凸凹模18的内孔共同作用冲出制件内孔。冲裁变形完成后，滑块回升时，在打杆作用下，打下推件块，将制件排除凹模外。而卸料板在橡胶反弹力作用下，将条料刮出凸凹模，从而完成冲裁全部过程。根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。图2.1.2 落料冲孔复合模1下模板 2卸料螺钉 3导柱 4固定板 5橡胶 6导料销 7落料凹模8推件块 9固定板 10导套 11垫板 12、20销钉 13上模板 14模柄15打杆 16、21螺钉 17冲孔凸模 18凸凹模 19卸料板 22挡料销第八章模具加工模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作,使凸、凹模受到强大压力和剧烈磨擦，工作条件极其恶劣。因此选择模具材料应遵循如下原则： (1）根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等； (2）根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料； (3）满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小； (4）满足经济性要求。在模具制造中，通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性，可将各种模具零件大致分为工作型面零件、板类零件、轴类零件、套类零件等。其加工方法主要有机械加工、特种加工二大类，机械加工方法主要包括各类金属切削机床的切削加工，采用普通及数控切削机床进行车、铣、刨、镗、钻、磨加工可以完成大部分模具零件加工，再配以钳工操作，可实现整套模具的制造。机械加工方法是模具零件的主要加工方法，即使是模具的工作零件采用特种加工方法加工，也需要用机械加工的方法进行预加工。 随着模具质量要求的不断提高，高强度、高硬度、高韧性等特殊性能的模具材料不断出现和复杂型面、型孔的不断增多，传统的机械加工方法已难以满足模具加工的要求。因而，直接利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能等特种加工的工艺方法相继得到了很快的发展，目前以电加工为主的特种加工方法在现代模具制造中已得到了广泛应用，它是对机械加工方法的重要补充。(一)模具零件的毛坯选择 模具零件的毛坯主要有锻件、铸件和型材（如热轧板、圆棒等）上的切割件等。毛坯类型的选择主要根据模具零件质量要求、结构尺寸和生产批量等因素来决定，通常凸、凹模等工作零件的毛坯采用锻件，模座、大型模具零件的毛坯采用铸件，垫板、固定板等零件的毛坯则采用型材上的切割件。不同方法得到的毛坯，其加工余量不同，必须合理确定毛坯的加工余量，加工余量过大，浪费材料和工时，而加工余量过小，则不能保证消除毛坯的表面缺陷，甚至造成废品。关于毛坯的加工余量可查阅相关工艺设计手册。（二）模具零件的机械加工 用机械加工方法加工模具零件，要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度和使用寿命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工艺路线。尽可能通过加工设备来保证模具零件的加工质量，减少钳工修配工作量，提高生产效率和降低成本。常用机械加工方法在模具零件加工中的应用如表1.5.1所示。 常用机械加工方法可能达到的尺寸精度和表面粗糙度如表1.5.2表1.5.3所示。(三）模具零件的电加工 1电火花加工 电火花加工是在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种工艺方法，它是不断放电蚀除金属的过程。其加工原理、特点及应用如表1.5.7所示。电火花加工质量主要受电极制造精度、脉冲放电参数（电规准）、放电间隙、电极损耗的影响，其中电极的设计与制造是关键。(1）电极材料 常用电极材料的种类和性能见表1.5.8所示。选择时应根据加工对象、工艺方法和加工设备条件等因素综合考虑，对大中型腔可采用石墨材料电极；中小型腔、窄槽等可采用纯铜电极。(2）电极设计与制造 电极必须根据模具结构和精度要求，考虑电极损耗和放电间隙等因素进行设计。电极结构可分为整体式电极、组合式电极和镶拼电极三种，应根据电极大小与复杂程度、电极的结构工艺性等因素进行选择。通常电极精度至少应达到IT7、Ra1.6m。电极加工主要采用切削加工，必要时可再采用电加工。尽管电火花加工有许多优点，但仍有一定的局限性：需要制作成形电极；只能用于加工金属等导电材料；加工速度一般较慢，为了提高加工速度，一般要事先用机械加工方法对零件进行预加工；存在电极损耗，影响加工精度；最小角部半径有限制，一般电火花加工加工能得到的最小角部半径等于放电间隙。 2电火花线切割加工 电火花线切割加工和电火花成形加工的原理是一样的，都是基于工具电极和工件之间脉冲放电时的腐蚀现象使金属熔化或气化，从而实现对各种形状金属零件的加工。不过在线切割加工时，是用连续移动的电极丝作为工具电极代替电火花加工中的成形电极，其加工原理、特点及应用如表1.5.11所示电火花线切割加工的工艺过程如表1.5.12所示。需要特别指出，电火花线切割加工时要注意工件内部残余应力对加工的影响，防止变形。对热处理后的毛坯进行电火花线切割加工时，由于大面积去除金属和切断加工，会使材料内部残余应力的相对平衡受到破坏从而产生变形，破坏了加工精度。在线切割过程中，由于内应力的作用，工件可能会突然开裂。为减少这些情况，应选择锻造性能好，淬透性好，热处理变形小的材料，如以线切割为主要加工工艺的冷冲模，应尽量选用CrWMn、Cr12MoV、GCr15等合金钢制造凸、凹模，并严格热处理规范；另一方面，也要合理安排电火花线切割工艺，如选择合理的线切割路线等。必要时切割孔类工件为减小变形，可采用二次切割法。 (四）模具零件常用精加工方法比较 模具制造技术是技术密集的综合加工技术，是先进制造技术的重要体现。现代模具制造一般要涉及多种先进加工方法，模具零件常用精加工方法比较如表1.5.13所示。