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摘要：模具是生产各种工业产品和民用产品的重要工艺装备，本次研究的是螺母板冲压模具，不仅可以生产出高质量的零件，而且可以提高材料的利用率，也大幅提高了生产效率。
本套模具采用自动送料方式，既能够实现批量生产，又能降低模具采购成本;卸料时采用固定卸料方式，冲件和废料直接从凹模洞口推下的出件方式，这样既便于操作，也提高了生产效率。然后又进行了冲压工艺方案的确定，选取模具的技术要求及材料，模具总体设计与整体尺寸的计算，工作部分尺寸计算，模具的总装图和模具的零件图等一系列工作。力争达到所设计模具结构合理、工艺性好、装配维修方便和经济。
关键词：模具设计/冲压工艺/级进模/排样设计
绪论：在一副级进模内，可以包括冲裁，弯曲，成型，拉伸等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。有些复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。
级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好像是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高得多，因此在条件允许的情况下采用级进模往往是减低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至几十台冲床的工作。对提高生产效率，降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全的显著特点。对于工序复杂的工作应首先考虑采用级进模。
1、零件分析
如图一所示该零件材料为DC01冷板，厚度1.0mm，零件要求不能有毛刺、拉伤等缺陷。零件型状四周都向上翻起中间还有一个直径7mm小孔，该零件长、宽、高为51.7mm、40.7mm、5mm。
2、工艺确定
该零件难度在于零件四周翻起，级进模排料搭边在最后一道工序需要在成型和零件分离需有同时进行，所以该零件级进模方案为：冲孔-切边-翻边切断。
3、零件排样与设计
设计多工位级进模时，首先要设计排样图。因为 排样图设计是多工位级进模设计的重要依据。排样图设计得好坏及合理与否，直接影响到模具设计的成败，多工位级进模排样不同，则材料利用率，冲压出制 件的精度，生产率，模具制造的难易程度及模具的使用寿命也不同，因此排样设计主要应考虑以下几点。
（1）将复杂的型孔分解若干个简单的孔形，并分成多个工位进行冲裁，使模具制造简单，但同一尺寸或位置精度要求高的部位应尽量安排在同一工位上冲压。
（2）合理制定工位数，工位数为分解各单工序之和。合理设置空工位，在不影响凹模强度原则下，工位数越少越好，这样可以减小累积误差，使冲压出的制件精度高。
（3）在排样设计时，尽可能考虑材料的利用率，尽量按少，无废料排样，以便降低制件成本，提高经济效益 。
（4）为保证条料送进步距的精度，在排样设计时应设置导正销孔， 但导正销孔尽可能设置在废料上。
（5）多工位级进模中弯曲件排样与外形尺寸及变形程度有一定关系，一般以制件的宽度方向作为条料的送进方向。需要冲制的制件与载体连接应有足够的强度和刚度，以保证条料在冲压过程中连续送进的稳定性。
（ 6）如制件有冲裁、拉伸、弯曲等工序，各工序先后应按一定的次序而定，以有利于下道工序的进行为准。
（7）载体设计主要是为了消除或减少带料在各工位变形时所产生的相互影响，顺利地将制件运送到各工位进行冲裁、弯曲、拉伸、成形等，保证送料稳定、定位准确。 根据制件的形状，变形性质，材料厚度等情况考虑。
根据以上原则螺母板排样如下图2：
零件搭边为中间连接，连接搭边宽度为5mm这样材料利用率较高左右两边设置直径7mm冲裁导正孔保证冲裁精度，中间直接用零件直径7mm孔导正保证后续冲裁精度，在最后成型前先冲裁搭边这样就可以顺利成型。
二、级进模结构设计
1、结构设计原则
级进模结构设计应遵循以下几点原则：
1、尽量选用成熟的模具结构或标准结构。
2、模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求。
3、结构尽量简单、实用，要具有合理的经济性。
4、能方便的送料，操作要简便安全，出件容易。
5、模具零件之间定位准确可靠连接要牢固。
6、要有利于模具零件加工。
7、模具结构与现有冲压设备要协调。
8、模具容易安装，易损件更换方便。
模具设计要点在于零件的导正与板料顶出，还有就是零件在成型前必须分离零件，模具设计时候尽可能的采用模具标准件或采用标准件进行二次加工减少采购成本与生成成本。
2、结构设计细节
如上图五所示零件最后工序在零件成型前冲头先切断进入凹模2mm分离零件后才继续向下冲压成型。
考虑到材料利用率零件间步距不能过大，所以零件间间隙为5mm，如果用直杆型冲头侧冲头强度不够，冲头非工作部分需要加大如果全部自己生产成本较高，所以设计时候采用标准冲头再自己二次加工这样降低生产成本，且采购周期较短能实现快速更换。
每个工步都是分组的这样可以实现快速拆卸。上模螺杆向上锁冲头磨损时候可以直接在冲压机床上拆卸下来避免了和普通模具需要从机床拆卸下来才能更换的缺点。
结论
通过对级进模研究与改进使得原理必须要两套模具、两台冲压机床和两个生产个人才能生产的螺母板现只需要一台自动送料机和一台机床就能满足生产要求，降低了生产成本。
参考文献
[1] 马朝興主编. 冲压模具设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009，18-36.
[2] 刘靖岩. 模具设计与制造[M]. 北京：中国轻工业出版社，2005，57-60.
[3] Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria[M]. Journal of engineering materials and technology，2004，（7）： 314-324.
[4] 万战胜主编. 冲压工艺及模具设计[M]. 北京：中国铁道出版社，1994，20-49.
[5] 胡建国等. 外壳冲压工艺与模具设计[J]. 模具工业期刊，2009，21（3）：46-47.
[6] Yazheng Liu， Jinghong Sun， et al. Experiment investigation of deep-drawing sheet texture evolution[M]. Journal of Materials processing Technology. 2003，12（9）：509-513.
[7] 张正修主编. 冲模结构设计方法、要点及实例[M]. 北京：机械工业出版社，2007，43-48.
[8] 姜奎华主编. 冲压工艺与模具设计[M]. 北京：机械工业出版社，1998，126-145.
本套模具采用自动送料方式，既能够实现批量生产，又能降低模具采购成本;卸料时采用固定卸料方式，冲件和废料直接从凹模洞口推下的出件方式，这样既便于操作，也提高了生产效率。然后又进行了冲压工艺方案的确定，选取模具的技术要求及材料，模具总体设计与整体尺寸的计算，工作部分尺寸计算，模具的总装图和模具的零件图等一系列工作。力争达到所设计模具结构合理、工艺性好、装配维修方便和经济。
关键词：模具设计/冲压工艺/级进模/排样设计
绪论：在一副级进模内，可以包括冲裁，弯曲，成型，拉伸等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。有些复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。
级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好像是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高得多，因此在条件允许的情况下采用级进模往往是减低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至几十台冲床的工作。对提高生产效率，降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全的显著特点。对于工序复杂的工作应首先考虑采用级进模。
1、零件分析
如图一所示该零件材料为DC01冷板，厚度1.0mm，零件要求不能有毛刺、拉伤等缺陷。零件型状四周都向上翻起中间还有一个直径7mm小孔，该零件长、宽、高为51.7mm、40.7mm、5mm。
2、工艺确定
该零件难度在于零件四周翻起，级进模排料搭边在最后一道工序需要在成型和零件分离需有同时进行，所以该零件级进模方案为：冲孔-切边-翻边切断。
3、零件排样与设计
设计多工位级进模时，首先要设计排样图。因为 排样图设计是多工位级进模设计的重要依据。排样图设计得好坏及合理与否，直接影响到模具设计的成败，多工位级进模排样不同，则材料利用率，冲压出制 件的精度，生产率，模具制造的难易程度及模具的使用寿命也不同，因此排样设计主要应考虑以下几点。
（1）将复杂的型孔分解若干个简单的孔形，并分成多个工位进行冲裁，使模具制造简单，但同一尺寸或位置精度要求高的部位应尽量安排在同一工位上冲压。
（2）合理制定工位数，工位数为分解各单工序之和。合理设置空工位，在不影响凹模强度原则下，工位数越少越好，这样可以减小累积误差，使冲压出的制件精度高。
（3）在排样设计时，尽可能考虑材料的利用率，尽量按少，无废料排样，以便降低制件成本，提高经济效益 。
（4）为保证条料送进步距的精度，在排样设计时应设置导正销孔， 但导正销孔尽可能设置在废料上。
（5）多工位级进模中弯曲件排样与外形尺寸及变形程度有一定关系，一般以制件的宽度方向作为条料的送进方向。需要冲制的制件与载体连接应有足够的强度和刚度，以保证条料在冲压过程中连续送进的稳定性。
（ 6）如制件有冲裁、拉伸、弯曲等工序，各工序先后应按一定的次序而定，以有利于下道工序的进行为准。
（7）载体设计主要是为了消除或减少带料在各工位变形时所产生的相互影响，顺利地将制件运送到各工位进行冲裁、弯曲、拉伸、成形等，保证送料稳定、定位准确。 根据制件的形状，变形性质，材料厚度等情况考虑。
根据以上原则螺母板排样如下图2：
零件搭边为中间连接，连接搭边宽度为5mm这样材料利用率较高左右两边设置直径7mm冲裁导正孔保证冲裁精度，中间直接用零件直径7mm孔导正保证后续冲裁精度，在最后成型前先冲裁搭边这样就可以顺利成型。
二、级进模结构设计
1、结构设计原则
级进模结构设计应遵循以下几点原则：
1、尽量选用成熟的模具结构或标准结构。
2、模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求。
3、结构尽量简单、实用，要具有合理的经济性。
4、能方便的送料，操作要简便安全，出件容易。
5、模具零件之间定位准确可靠连接要牢固。
6、要有利于模具零件加工。
7、模具结构与现有冲压设备要协调。
8、模具容易安装，易损件更换方便。
模具设计要点在于零件的导正与板料顶出，还有就是零件在成型前必须分离零件，模具设计时候尽可能的采用模具标准件或采用标准件进行二次加工减少采购成本与生成成本。
2、结构设计细节
如上图五所示零件最后工序在零件成型前冲头先切断进入凹模2mm分离零件后才继续向下冲压成型。
考虑到材料利用率零件间步距不能过大，所以零件间间隙为5mm，如果用直杆型冲头侧冲头强度不够，冲头非工作部分需要加大如果全部自己生产成本较高，所以设计时候采用标准冲头再自己二次加工这样降低生产成本，且采购周期较短能实现快速更换。
每个工步都是分组的这样可以实现快速拆卸。上模螺杆向上锁冲头磨损时候可以直接在冲压机床上拆卸下来避免了和普通模具需要从机床拆卸下来才能更换的缺点。
结论
通过对级进模研究与改进使得原理必须要两套模具、两台冲压机床和两个生产个人才能生产的螺母板现只需要一台自动送料机和一台机床就能满足生产要求，降低了生产成本。
参考文献
[1] 马朝興主编. 冲压模具设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2009，18-36.
[2] 刘靖岩. 模具设计与制造[M]. 北京：中国轻工业出版社，2005，57-60.
[3] Yingbin Bao. A comparative study on various ductile crack formation criteria[M]. Journal of engineering materials and technology，2004，（7）： 314-324.
[4] 万战胜主编. 冲压工艺及模具设计[M]. 北京：中国铁道出版社，1994，20-49.
[5] 胡建国等. 外壳冲压工艺与模具设计[J]. 模具工业期刊，2009，21（3）：46-47.
[6] Yazheng Liu， Jinghong Sun， et al. Experiment investigation of deep-drawing sheet texture evolution[M]. Journal of Materials processing Technology. 2003，12（9）：509-513.
[7] 张正修主编. 冲模结构设计方法、要点及实例[M]. 北京：机械工业出版社，2007，43-48.
[8] 姜奎华主编. 冲压工艺与模具设计[M]. 北京：机械工业出版社，1998，126-145.