目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在汽车覆盖件模；
（2）精密冲模；
（3）大型及精密塑料模；
（4）主要模具标准件；
（5）其它高技术含量的模具。
目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的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，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距[2-3][2] [2]（1）：。
1.4 模具CAD/CAE/CAM技术
冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。
20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。
模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。 模具CAD/CAE/CAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快，应用范围更广。
在级进模CAD/CAE/CAM发展应用方面，本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM系统。
[4]
L=h+（0.05～0.10） （3-1）
式中，L—成形侧刃断面沿送料方向的长度（mm），这里
h—步距（mm）
精确定位由导正销29与条料上的导正孔φ5来实现，该模具装有2件导正销，结构形式如图3-1所示，条料宽度方向由左、右导料板28导向，承料板22承料。 ；
3.2 出料装置
采用弹性卸料板7卸料，弹性卸料板由弹簧6产生的弹性实现卸料，并穿过卸料螺钉3杆部安装在凸模固定板与卸料板之间。导正销与导正孔之间存在一定的间隙，一般可以避免导正销卡在导正孔内，若为了防止导正销卡在导正孔内，可以采用在局部设计卸料块与弹簧，靠弹簧产生的弹性实现卸料。冲孔、切边废料和切断废料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具终端沿斜面自动落下。
3.3 模具结构特点
采用双成形侧刃对称布置，切边定距，冲出工件部分外形，充分利用料头和料尾。为了便于送料，在冲切外形时工件之间留有一定的搭边连接，在冲弯后再切去，工件成形后由凹模11终端的斜面滑出。
3.4 模具工作过程
将裁剪好的宽度为50mm的条料放在下模上，并依靠成形侧刃定位。
第一步：上模下行卸料板在弹簧作用下压住坯料，切边凸、凹模完成切废料工序；
第二步：上模上行条料靠手动向前送一步，上模下行冲孔凸、凹模完成冲孔工序，废料从下模的下漏料孔排出；
第三步：上模上行条料靠手动向前送一步，上模下行由导正销精确定位，弯曲凸、凹模完成弯曲工序；
第四步：上模上行条料靠手动继续向前送一步，上模下行由切断凸、凹模完成切断工序，废料从下模的下漏料孔排出，同时有四个制件从模具终端落下，完成整个冲压过程。
凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。
根据模具设计结构形式，凸模的长度为
（4-8）
式中，
—凸模的长度（mm）；
—凸模固定板的厚度（mm），它取决于冲件的厚度t，一般在冲制t
；
料时，取15～20mm；当t=1.5～2.5mm时，取20～25mm；这里取
—卸料板的厚度（mm），取—导料板的厚度（mm），取
； ；
—附加长度（mm）。主要考虑凸模进入凹模的深度（对于冲裁凸模取1mm，对于
压弯凸模根据零件弯曲高度取5.2mm）以及模具闭合状态下卸料板的到凸模固定板间的安全距离（取20mm）
将各数据代入式（4-8）中得： 冲裁凸模长度 压弯凸模长度
4.2.3 凸模的强度计算
冲裁时凸模因承受了全部的压力，所以它承受了相当大的压应力。而
在卸料时，又承受有拉应力。因此，在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般情况下，凸模的强度是足够的，因此没有必要作强度的校核。但针对本过电片零件特点，其中有的凸模断面尺寸很小，因此必须对相应凸模的强度—包括凸模的最小断面（危险断面）的承压能力和抗弯能力进行校核。 （1）凸模承受能力的校核
对凸模最小断面上的承受能力进行计算时，必须使冲裁力小于或等于危险断面所允许的最大压应力。由表2-9查得，对于材料为黄铜的冲件，最小的允许凸模相对直径（0.61～0.85，而该模具中凸模刃口最小壁厚1.2mm，能力满足要求。
（2）失稳弯曲应力的校核
[9]
[9]
）为
,故凸模承受
凹模的厚度和外形尺寸，对于其承受的冲裁力，必须具有不引起破损和变形的足够强度。冲裁时，凹模承受冲裁力和水平方向的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，特别是对于复杂形状的冲件，其凹模的强度计算就相当的复杂。因而，在目前一般的生产实际情况下，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等来进行概略的估算及经验修正的。结构尺寸计算如下： （1）凹模壁厚
凹模壁厚b按文献[10]表14-5选择。
从排样图2-3知冲件料宽50 mm（>40-50 mm），料厚0.5 mm（≤0.8 mm），由文献[10]表14-5取b=30mm。
（2）凹模厚度：凹模厚度h根据冲裁力F按文献[10]图14-15选择。 先算冲裁力：
式中，L— 冲裁件周边长度（mm）； t— 材料厚度（mm），t=0.5mm； t— 材料抗剪强度（MPa），τ=240MPa；
K— 系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
算得整个冲压工序中冲裁周边长度L=388mm，代入式（4-10）得：
F=1.3×388×240×0.5≈60KN
由文献[10]图14-15中取凹模厚度h=20mm。 （3）凹模外形尺寸
根据排样图2-3所注尺寸和上述凹模厚度h与壁厚b，可以得出： 凹模长L=124 mm； 凹模宽B=110 mm；
故初步有了凹模外形尺寸L×B×h=124×112×20 mm。
根据要求，上述凹模外形尺寸须向国家标准靠拢，对照文献[10]表14-6（摘自GB2858-81），将上述尺寸改为125×125×20 mm。 （4） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列规则计算冲件料厚t≤3 mm，h0=3 mm； 冲件料厚t>3 mm，h0=t； 所以，这里取h0=3 mm。 （5） 凹模镶块尺寸设计
对于凹模镶块的尺寸，可以参见相关零件图纸。
[10]
[9]
（4-10）
：
4.3 模板的设计
标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是关键的三块模板，也是级进模比不可少的
[11]
。该模具中固定板起着固定凸
模的作用，卸料板主要起卸料、压料同时还具有一定的导向作用；凹模板前面已经提到，既充当凹模刃口，又可以在其上镶拼凹模镶块。
另外，在进行级进模设计时，有一项很重要，就是设计让位，一般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态让位
[11]
。本
设计中在凹模板上直接开槽让位，工件成形后由凹模终端的斜面滑出，保证了送料的顺畅。 凹模外形尺寸前面已述，该级进模其它模板的外形尺寸设计如下： 凸模固定板 上垫板 下垫板 导料板 卸料板
； ； ； ；
；卸料板凸台高度根据导向装置导料板厚度来确
定，取h =H-(0.1～0. 3)t=3-0.2×0.5=2.9 mm，所以卸料板整体高度为14.9 mm； 上模板 下模板 故：模具闭合高度
（标准件）； （标准件）；
4.4 卸料弹簧的选用
先算卸料力，查文献[8]表2-15得卸料力系数
，则：
（1）根据模具的结构初定8根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：
（2）查文献[12]表10-1，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为：弹簧钢丝直径d=2mm，弹簧中径D2=12mm，节距t=4.28mm，工作极限负荷Fj=188N，自由高度h0=40mm，有效圈数n=8.5，工作极限负荷下变形量hj=17.3mm，展开长度L=396mm。[规格标记为：弹簧2×12×40]
（3）弹簧预压量。由Fj=188N，hj=17.3mm，考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h1时就应有150N的压力，故：
（4）检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件：冲裁时卸料板的工作行程h2=6.2mm;考虑凸模的修模量h3=4mm;弹簧的预压量为h1=14.4mm；故弹簧总压缩量为 h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mm hj=17.3mm
所以，改选弹簧钢丝直径d=3.0mm，弹簧中径D2=18mm，节距t=6.13mm，工作极限负荷Fj=388N，自由高度h0=45mm，有效圈数n=6.5，工作极限负荷下变形量hj=18.2mm，展开长度L=481mm。[规格标记为：弹簧3×18×45] 计算弹簧预压量：
故弹簧总压缩量为：h1+h2+h3=7.0mm+6.2mm+4mm=17.2mm hj=18.2mm>17.2mm，所以该规格的弹簧满足要求。
4.5 其它零件的设计
在级进模中，一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。针对该级进模，这里主要介绍导正销的设计。
本级进模设计当中，通过导正削与在前一个工位上冲了的两个
的孔实现精确定位，保证
产品的精度。进行导正销设计时注意到控制导正销的长度，保证当模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度要小于产品的一个料厚，这样就可以有效地避免带料现象模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度为0.3mm。
[11]
。
5 冲压设备的选用
根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。
开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。
闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型件的生产。 双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。 综合考虑，采用开式曲柄压力机。
5.1 冲压力的计算
该级进模采用弹性卸料和下出料方式。
由4.2节及4.4节计算知：；
，则：
计算推件力，查文献[8]表2-15得推件力系数
（5-1）
式中，—卡在凹模孔口中的工件个数，取
计算弯曲力，应该是自由弯曲力与校正弯曲力之和。即
（5-2）
由于校正弯曲时，校正弯曲力比自由弯曲力大得多，故于压力即的调整，根据相关经验计算初定为所以，
所选压力机的公称压力
必须大于
。
可以忽略，而
的大小取决
，故
5.2 选择压力机
根据上述冲压力的计算，初步选用型号为J23-16开式双柱可倾压力机。该型号压力机主要技术规格如下： 公称压力 160KN; 滑块行程 55mm; 最大闭合高度 220mm; 最大装模高度 180mm; 连杆调节量 45mm;
工作台尺寸（前后mm左右mm） 垫板尺寸（厚度mm孔径mm） 模柄孔尺寸（直径mm深度mm） 滑块中心至床身中心距离 160mm; 最大倾斜角 35°
由4.3节计算知：模具闭合高度
; ; ;
[8]
故，所选压力机装模高度与模具闭合高度满足下式
还可以看出
取在：
，这样可以避免连杆调节过长，螺
纹接触面积过小而被压坏。
6 压力中心的计算
冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的寿命。因此，设计时应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合；若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围，以下通过解析法确定模具的压力中心。
6.1 计算步骤
（1）建立平面直角坐标系
；
（2）计算出各单一图形的压力中心到坐标轴的距离x1、x2、x3、„xn和y1、 y2、 y3、„ yn ； （3）将计算数据分别代入式（6-1a）和（6-1b），即可求得压力中心坐标 （x0, y0）。
（6-1a）
（6-1b）
6.2 计算压力中心
根据排样图设计及各工位在模具上的相对位置，建立直角坐标系， 如图6-1所示：
致谢
本次设计是在指导老师×××博士的悉心指导下完成的，其间得到了×××老师的指导。导师敏锐的学术思想，严谨的治学态度，认真的工作作风使学生受益非浅。值此成文之际，特向老师致以忠心的感谢和诚挚的敬意。
作者在设计过程当中，得到同窗好友×××、×××、×××、×××、×××的支持以及在AutoCAD2004软件应用、参考资料提供等方面的具体性指导和帮助，在此作者向他们表示深深的谢意。非常感谢他们同我一起学习和生活，在美丽的昌航留下我们真挚的友谊。 特别感谢我的父母，是他们对我的支持和无私的奉献，使得我能够顺利完成学业。 最后，谨以此文献给所有关心和帮助过我的人们！
作者：×××
×××年×××月于×××
参考文献
[1] 李硕本等编著.冲压工艺理论与新技术[M].北京：机械工业出版社，2002.11
[2] 中国模具工业协会.模具行业“十一五”规划[J].模具工业，2005（7）：3-8
[3] 李大鑫，张秀锦.模具技术现状与发展趋势综述[J].模具制造，2005 （2）：1-4
[4] 李德群，肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的发展概况及趋势[J].模具工业，2005（7）：9-12
[5] 杜继涛，甘屹.支架精密多工位级进模设计[J].模具工业，2005（9）：15-17
[6] 姜奎华主编.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，1998.5
[7] 薛啓翔等编著.冲压模具设计制造难点与窍门[M].北京：机械工业出版社，2003.7
[8] 模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例[M].北京：机械工业出版社，1999.6
[9] 郑家贤遍著.冲压工艺与模具设计实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.1
[10] 《冲模设计手册》编写组编著.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.6
[11] 窦智.级进模设计中的要点及生产中的故障排除[J].冲模技术，2005（3）： 27-29
[12] 王孝培主编.冲压手册（修订本）[M].北京：机械工业出版社，1990
[13] Yazheng Liu, Jinghong Sun, et al. Experiment investigation of deep-drawing
sheet texture evolution. Journal of Materials processing Technology
，
140(2003):509-513
[14] 周岁华.汽车冲压材料的合理选择[J].汽车工艺与材料，2005（12）：25-28
[15] 刘占军，张凌云.弹力支座多工位级进模设计[J].模具工业，2006（3）：42-43
[16] Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria. Journal of engineering materials and technology，2004(7): 314-324
[17] 谢建.侧刃在级进模中的合理使用[J].模具工业，2005（7）：31-34
[18] 田福祥.引出脚弯曲挤扁切断自动送料级进模设计[J].冲模技术，2005（5）： 17-19
[19] 田福祥.自动送料压扁切断弯曲级进模[J].模具工业，2005（2）：27-29
[20] 丁鹏，王林红.多工位传递式级进模设计[J].冲模技术，2005（6）：3-5
[21] 冯开平，左宗义主编. 画法几何与机械制图[M].广州：华南理工大学出版,2001.9
[22] 李天佑主编.冲模图册[M].北京：机械工业出版社, 1994
目前我国模具工业的发展步伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在汽车覆盖件模；
（2）精密冲模；
（3）大型及精密塑料模；
（4）主要模具标准件；
（5）其它高技术含量的模具。
目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%以上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，以国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的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，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比，存在一定差距[2-3][2] [2]（1）：。
1.4 模具CAD/CAE/CAM技术
冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成形技术的中心和关键。
20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。
模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。 模具CAD/CAE/CAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快，应用范围更广。
在级进模CAD/CAE/CAM发展应用方面，本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM系统。
[4]
L=h+（0.05～0.10） （3-1）
式中，L—成形侧刃断面沿送料方向的长度（mm），这里
h—步距（mm）
精确定位由导正销29与条料上的导正孔φ5来实现，该模具装有2件导正销，结构形式如图3-1所示，条料宽度方向由左、右导料板28导向，承料板22承料。 ；
3.2 出料装置
采用弹性卸料板7卸料，弹性卸料板由弹簧6产生的弹性实现卸料，并穿过卸料螺钉3杆部安装在凸模固定板与卸料板之间。导正销与导正孔之间存在一定的间隙，一般可以避免导正销卡在导正孔内，若为了防止导正销卡在导正孔内，可以采用在局部设计卸料块与弹簧，靠弹簧产生的弹性实现卸料。冲孔、切边废料和切断废料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具终端沿斜面自动落下。
3.3 模具结构特点
采用双成形侧刃对称布置，切边定距，冲出工件部分外形，充分利用料头和料尾。为了便于送料，在冲切外形时工件之间留有一定的搭边连接，在冲弯后再切去，工件成形后由凹模11终端的斜面滑出。
3.4 模具工作过程
将裁剪好的宽度为50mm的条料放在下模上，并依靠成形侧刃定位。
第一步：上模下行卸料板在弹簧作用下压住坯料，切边凸、凹模完成切废料工序；
第二步：上模上行条料靠手动向前送一步，上模下行冲孔凸、凹模完成冲孔工序，废料从下模的下漏料孔排出；
第三步：上模上行条料靠手动向前送一步，上模下行由导正销精确定位，弯曲凸、凹模完成弯曲工序；
第四步：上模上行条料靠手动继续向前送一步，上模下行由切断凸、凹模完成切断工序，废料从下模的下漏料孔排出，同时有四个制件从模具终端落下，完成整个冲压过程。
凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。
根据模具设计结构形式，凸模的长度为
（4-8）
式中，
—凸模的长度（mm）；
—凸模固定板的厚度（mm），它取决于冲件的厚度t，一般在冲制t
；
料时，取15～20mm；当t=1.5～2.5mm时，取20～25mm；这里取
—卸料板的厚度（mm），取—导料板的厚度（mm），取
； ；
—附加长度（mm）。主要考虑凸模进入凹模的深度（对于冲裁凸模取1mm，对于
压弯凸模根据零件弯曲高度取5.2mm）以及模具闭合状态下卸料板的到凸模固定板间的安全距离（取20mm）
将各数据代入式（4-8）中得： 冲裁凸模长度 压弯凸模长度
4.2.3 凸模的强度计算
冲裁时凸模因承受了全部的压力，所以它承受了相当大的压应力。而
在卸料时，又承受有拉应力。因此，在一次冲裁的过程中，其应力为拉伸和压缩交变反复作用。在一般情况下，凸模的强度是足够的，因此没有必要作强度的校核。但针对本过电片零件特点，其中有的凸模断面尺寸很小，因此必须对相应凸模的强度—包括凸模的最小断面（危险断面）的承压能力和抗弯能力进行校核。 （1）凸模承受能力的校核
对凸模最小断面上的承受能力进行计算时，必须使冲裁力小于或等于危险断面所允许的最大压应力。由表2-9查得，对于材料为黄铜的冲件，最小的允许凸模相对直径（0.61～0.85，而该模具中凸模刃口最小壁厚1.2mm，能力满足要求。
（2）失稳弯曲应力的校核
[9]
[9]
）为
,故凸模承受
凹模的厚度和外形尺寸，对于其承受的冲裁力，必须具有不引起破损和变形的足够强度。冲裁时，凹模承受冲裁力和水平方向的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，特别是对于复杂形状的冲件，其凹模的强度计算就相当的复杂。因而，在目前一般的生产实际情况下，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小等来进行概略的估算及经验修正的。结构尺寸计算如下： （1）凹模壁厚
凹模壁厚b按文献[10]表14-5选择。
从排样图2-3知冲件料宽50 mm（>40-50 mm），料厚0.5 mm（≤0.8 mm），由文献[10]表14-5取b=30mm。
（2）凹模厚度：凹模厚度h根据冲裁力F按文献[10]图14-15选择。 先算冲裁力：
式中，L— 冲裁件周边长度（mm）； t— 材料厚度（mm），t=0.5mm； t— 材料抗剪强度（MPa），τ=240MPa；
K— 系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
算得整个冲压工序中冲裁周边长度L=388mm，代入式（4-10）得：
F=1.3×388×240×0.5≈60KN
由文献[10]图14-15中取凹模厚度h=20mm。 （3）凹模外形尺寸
根据排样图2-3所注尺寸和上述凹模厚度h与壁厚b，可以得出： 凹模长L=124 mm； 凹模宽B=110 mm；
故初步有了凹模外形尺寸L×B×h=124×112×20 mm。
根据要求，上述凹模外形尺寸须向国家标准靠拢，对照文献[10]表14-6（摘自GB2858-81），将上述尺寸改为125×125×20 mm。 （4） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列规则计算冲件料厚t≤3 mm，h0=3 mm； 冲件料厚t>3 mm，h0=t； 所以，这里取h0=3 mm。 （5） 凹模镶块尺寸设计
对于凹模镶块的尺寸，可以参见相关零件图纸。
[10]
[9]
（4-10）
：
4.3 模板的设计
标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是关键的三块模板，也是级进模比不可少的
[11]
。该模具中固定板起着固定凸
模的作用，卸料板主要起卸料、压料同时还具有一定的导向作用；凹模板前面已经提到，既充当凹模刃口，又可以在其上镶拼凹模镶块。
另外，在进行级进模设计时，有一项很重要，就是设计让位，一般弯曲或成形等工位的所有后续工位都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态让位
[11]
。本
设计中在凹模板上直接开槽让位，工件成形后由凹模终端的斜面滑出，保证了送料的顺畅。 凹模外形尺寸前面已述，该级进模其它模板的外形尺寸设计如下： 凸模固定板 上垫板 下垫板 导料板 卸料板
； ； ； ；
；卸料板凸台高度根据导向装置导料板厚度来确
定，取h =H-(0.1～0. 3)t=3-0.2×0.5=2.9 mm，所以卸料板整体高度为14.9 mm； 上模板 下模板 故：模具闭合高度
（标准件）； （标准件）；
4.4 卸料弹簧的选用
先算卸料力，查文献[8]表2-15得卸料力系数
，则：
（1）根据模具的结构初定8根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：
（2）查文献[12]表10-1，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为：弹簧钢丝直径d=2mm，弹簧中径D2=12mm，节距t=4.28mm，工作极限负荷Fj=188N，自由高度h0=40mm，有效圈数n=8.5，工作极限负荷下变形量hj=17.3mm，展开长度L=396mm。[规格标记为：弹簧2×12×40]
（3）弹簧预压量。由Fj=188N，hj=17.3mm，考虑卸料的可靠性，取弹簧在预压量为h1时就应有150N的压力，故：
（4）检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件：冲裁时卸料板的工作行程h2=6.2mm;考虑凸模的修模量h3=4mm;弹簧的预压量为h1=14.4mm；故弹簧总压缩量为 h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mm hj=17.3mm
所以，改选弹簧钢丝直径d=3.0mm，弹簧中径D2=18mm，节距t=6.13mm，工作极限负荷Fj=388N，自由高度h0=45mm，有效圈数n=6.5，工作极限负荷下变形量hj=18.2mm，展开长度L=481mm。[规格标记为：弹簧3×18×45] 计算弹簧预压量：
故弹簧总压缩量为：h1+h2+h3=7.0mm+6.2mm+4mm=17.2mm hj=18.2mm>17.2mm，所以该规格的弹簧满足要求。
4.5 其它零件的设计
在级进模中，一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。针对该级进模，这里主要介绍导正销的设计。
本级进模设计当中，通过导正削与在前一个工位上冲了的两个
的孔实现精确定位，保证
产品的精度。进行导正销设计时注意到控制导正销的长度，保证当模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度要小于产品的一个料厚，这样就可以有效地避免带料现象模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度为0.3mm。
[11]
。
5 冲压设备的选用
根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。
开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲裁件、弯曲件、拉深件的生产中。
闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型件的生产。 双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。 综合考虑，采用开式曲柄压力机。
5.1 冲压力的计算
该级进模采用弹性卸料和下出料方式。
由4.2节及4.4节计算知：；
，则：
计算推件力，查文献[8]表2-15得推件力系数
（5-1）
式中，—卡在凹模孔口中的工件个数，取
计算弯曲力，应该是自由弯曲力与校正弯曲力之和。即
（5-2）
由于校正弯曲时，校正弯曲力比自由弯曲力大得多，故于压力即的调整，根据相关经验计算初定为所以，
所选压力机的公称压力
必须大于
。
可以忽略，而
的大小取决
，故
5.2 选择压力机
根据上述冲压力的计算，初步选用型号为J23-16开式双柱可倾压力机。该型号压力机主要技术规格如下： 公称压力 160KN; 滑块行程 55mm; 最大闭合高度 220mm; 最大装模高度 180mm; 连杆调节量 45mm;
工作台尺寸（前后mm左右mm） 垫板尺寸（厚度mm孔径mm） 模柄孔尺寸（直径mm深度mm） 滑块中心至床身中心距离 160mm; 最大倾斜角 35°
由4.3节计算知：模具闭合高度
; ; ;
[8]
故，所选压力机装模高度与模具闭合高度满足下式
还可以看出
取在：
，这样可以避免连杆调节过长，螺
纹接触面积过小而被压坏。
6 压力中心的计算
冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的寿命。因此，设计时应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合；若因冲件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围，以下通过解析法确定模具的压力中心。
6.1 计算步骤
（1）建立平面直角坐标系
；
（2）计算出各单一图形的压力中心到坐标轴的距离x1、x2、x3、„xn和y1、 y2、 y3、„ yn ； （3）将计算数据分别代入式（6-1a）和（6-1b），即可求得压力中心坐标 （x0, y0）。
（6-1a）
（6-1b）
6.2 计算压力中心
根据排样图设计及各工位在模具上的相对位置，建立直角坐标系， 如图6-1所示：
致谢
本次设计是在指导老师×××博士的悉心指导下完成的，其间得到了×××老师的指导。导师敏锐的学术思想，严谨的治学态度，认真的工作作风使学生受益非浅。值此成文之际，特向老师致以忠心的感谢和诚挚的敬意。
作者在设计过程当中，得到同窗好友×××、×××、×××、×××、×××的支持以及在AutoCAD2004软件应用、参考资料提供等方面的具体性指导和帮助，在此作者向他们表示深深的谢意。非常感谢他们同我一起学习和生活，在美丽的昌航留下我们真挚的友谊。 特别感谢我的父母，是他们对我的支持和无私的奉献，使得我能够顺利完成学业。 最后，谨以此文献给所有关心和帮助过我的人们！
作者：×××
×××年×××月于×××
参考文献
[1] 李硕本等编著.冲压工艺理论与新技术[M].北京：机械工业出版社，2002.11
[2] 中国模具工业协会.模具行业“十一五”规划[J].模具工业，2005（7）：3-8
[3] 李大鑫，张秀锦.模具技术现状与发展趋势综述[J].模具制造，2005 （2）：1-4
[4] 李德群，肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的发展概况及趋势[J].模具工业，2005（7）：9-12
[5] 杜继涛，甘屹.支架精密多工位级进模设计[J].模具工业，2005（9）：15-17
[6] 姜奎华主编.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，1998.5
[7] 薛啓翔等编著.冲压模具设计制造难点与窍门[M].北京：机械工业出版社，2003.7
[8] 模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例[M].北京：机械工业出版社，1999.6
[9] 郑家贤遍著.冲压工艺与模具设计实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.1
[10] 《冲模设计手册》编写组编著.冲模设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.6
[11] 窦智.级进模设计中的要点及生产中的故障排除[J].冲模技术，2005（3）： 27-29
[12] 王孝培主编.冲压手册（修订本）[M].北京：机械工业出版社，1990
[13] Yazheng Liu, Jinghong Sun, et al. Experiment investigation of deep-drawing
sheet texture evolution. Journal of Materials processing Technology
，
140(2003):509-513
[14] 周岁华.汽车冲压材料的合理选择[J].汽车工艺与材料，2005（12）：25-28
[15] 刘占军，张凌云.弹力支座多工位级进模设计[J].模具工业，2006（3）：42-43
[16] Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria. Journal of engineering materials and technology，2004(7): 314-324
[17] 谢建.侧刃在级进模中的合理使用[J].模具工业，2005（7）：31-34
[18] 田福祥.引出脚弯曲挤扁切断自动送料级进模设计[J].冲模技术，2005（5）： 17-19
[19] 田福祥.自动送料压扁切断弯曲级进模[J].模具工业，2005（2）：27-29
[20] 丁鹏，王林红.多工位传递式级进模设计[J].冲模技术，2005（6）：3-5
[21] 冯开平，左宗义主编. 画法几何与机械制图[M].广州：华南理工大学出版,2001.9
[22] 李天佑主编.冲模图册[M].北京：机械工业出版社, 1994