(论文)支架冲压工艺分析及多工位级进模设计设计说明书(2013年优秀毕业设计论文)

湖南大学毕业设计(论文) 第 页 毕业设计(论文)设计论文题目：支架冲压工艺分析及多工位级进模计 学生姓名： 学生学号： 专业班级： 学院名称： 指导老师： 学院院长：材料成型材料科学与工程学院 湖南大学毕业设计(论文) 第 页支架冲压工艺分析及多工位级进模设计摘 要冲裁弯曲级进模广泛用于金属成形零件的生产。本文介绍了支架零件多工位级进模的设计，分析了支架的冲压工艺和冲压工序的组成，对载体和排样设计方案作了比较与选择，分析了产品外形合理的接边工艺，确定了条料的送进与导料方式及定距结构形式，并对模具的主要部件设计作了详细地说明。同时也包含了冲裁力计算，定距方法，冲裁间隙选择，压力中心计算的设计要点。模具上、下固定板具有高精度和长寿命，可快速更换凹模镶块，且重复装配精度高，简化了弯曲工艺，卸料板上安装了弯曲凹模，卸料板既可弹性压料又可刚性卸料。模具结构合理简单、制作容易、节省开支。使模具生产成本降低，提高经济效益，对此类零件的级进模设计有参考价值。关键词：支架，冲裁弯曲，多工位级进模，工艺分析，排样图 大学毕业设计(论文) 第 页 湖南大学毕业设计(论文) 第 页Design of Blanking-Bending multi-position progressive die for SupportAbstractBlanking-Bending multi-position progressive die were widely used in metal parts production. Though this paper, we could get the method of support design. And the technological process for stamping the part is analyzed and the layout designs are compared, rational joint-edge process of products outline, decided the guiding of the bar stock and the form of the fixed distance , describes the key die parts in detail. At the same time, includes the main design point of stamping force calculation , fixed distance method, the selection of stamping clearance, compress force center an so on . The die plate are of high precision long service life. The die inserts can be replaced rapidly and the repeat assembling accuracy is high. The bending punch is installed on the stripping plate, which can clamp the work pieces flexibly and later strip them from the punch rigidly, The die structure is flexible and reliable and product quality can be guaranteed . It has an important reference value to this kinds of parts.Keywords：Support, Blanking Bending , Multi-Position Progressive die，Forming Process analysis, Layout Design 大学毕业设计(论文) 第 页目 录1 绪 论11.1 课题简介11.2 选题背景11.3 设计现状以及发展趋势21.4设计任务、目的和要求61.4.1任务61.4.2目的61.4.3要求62 对零件的综合分析62.1工艺分析72.2排样方案72.3模具结构形式的确定82.4工艺设计82.4.1毛坯尺寸计算82.4.2确定搭边92.4.3确定条料宽度92.4.4步距的计算102.4.5材料的利用率的计算112.4.6压力中心的计算112.4.7冲压力计算12A区冲裁力及卸料力的计算14B区冲裁力及卸料力的计算14C区冲裁力及卸料力的计算14D区冲裁力及卸料力的计算14E区冲裁力及卸料力的计算15H区冲裁力及卸料力的计算15I区冲裁力及卸料力的计算15弯曲力的计算152.4.8压力机标称压力的确定162.5凸凹模刃口尺寸计算17A区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算17B区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算17C区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算18D区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算19E区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算20H区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算21I区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算22F，G区弯曲凸、凹刃口尺寸的计算232.6凸凹模结构设计252.6.1凹模板尺寸252.6.2 刃口形式252.6.3 确定凹模厚度H和周界值252.6.4垫板尺寸262.6.5模架尺寸262.6.6凸模固定板尺寸272.6.7卸料板尺寸282.6.8凸模尺寸292.6.9凹模镶件尺寸292.6.10 模柄的确定292.6.11 级进模中小孔与细小凸模冲裁结构设计302.6.12 卸料装置312.6.13 镶件312.6.14 弹簧固定312.6.15 凸模固定312.7 其他零件的设计312.7.1导正销的确定312.7.2托料板的确定322.7.3浮顶块和顶杆的设计332.7.4卸料螺钉的确定332.7.5小导柱、导套的确定332.7.6螺钉和销的确定332.8出件的设计343 绘制总装图与非标准零件图353.1绘制装配图353.2 绘制零件图364 结论375 致谢386 参考文献397 附录 工艺卡片40 大学毕业设计(论文) 第 41 页1 绪 论1.1 课题简介冲压是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也叫板料冲压。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料的某一部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定的形状、尺寸和性能的零件。冲压工艺的材料利用率高，便于自动化生产，适应于新时代的要求，因而其具有很强的生命力。1.2 选题背景模具作为一种特定结构的机械产品，进行模块化设计时，既与传统模块化机械产品设计有许多共同之处，又具有自身的特殊性。模块的正确划分是模板制作的关键，要兼顾两个方面：一是模具的结构，二是是否有利于实现参数化。从结构上看，模具结构分为二个模块：上模、下模。从是否有利于实现参数化的角度看，模具可分为模架模块和专用型面模块。模架模块是指结构相对规则的上下模架部分，主要起定位和支撑等作用。专用型面模块是指型面结构变化部分，不易实现设计参数化，是覆盖件成形的关键部分。考虑到模具要固定在机床上，专用型面模块的外形直接受型面的控制，所以将模板分成6个模块：上模基座、下模基座、上模型体、下模型体、机床和型面。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现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企业的生存空间。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈。模具工业是国民经济的基础工业，工业发达国家称之为“工业之母”。模具成形具有效率高、质量好、节省原材料、降低产品成本等优点，采用模具制造产品零件已成为当今工业的重要生产手段。模具在机械、电子、轻工、纺织、航空、航天等工业领域里，已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%-80%产品零件、组件和部件的加工生产。“模具就是产品质量”，“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。目前，模具设计与制造水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。按总产值来计算，冲压模约占50左右，塑料成型模约占33，压铸模约占8，其它各类模具约占9。我国冲压模大多为单工序模和复合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到35，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平。不过，近年来，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外，CAD/CAM/CAE技术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高1。1.3 设计现状以及发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。(1).冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(2.)冲模是实现冲压生产的基本条件.在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面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，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达1.5微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(3) 冲压设备和冲压生产自动化方面良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(4)冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。1.4设计任务、目的和要求1.4.1任务完成所给工件的冲压工艺设计与模具设计任务。提交模具的全套图纸（总装图与非标零件图）和相应的模具设计说明书。完成与专业有关的外文文献的翻译工作。1.4.2目的培养学生综合运用冲压工艺理论知识，分析解决冲压过程实际问题的能力；提高学生正确确定模具总体结构及设计模具各种机构的能力；提高学生使用冲压和机械设计手册、正确迅速查找与选择相关设计参数的能力，同时熟悉相关国家标准和技术规范。1.4.3要求按时完成开题报告，并按要求完成学校规定的与毕业设计有关的其它任务，接受检查；至少完整阅读冲压手册一本；每周至少主动与指导教师见一次面，报告设计进度与问题。2 对零件的综合分析制件如图2.1所示，材料为08F钢，料厚1mm，制件尺寸精度为IT14级，大批量生产。 图2.1 支架零件图2.1工艺分析此零件的成型工艺包括冲裁、弯曲、切断等工序。一是采用单工序模，二是采用复合模，三是采用复合模。此零件为小件，大批量生产，采用单工序模虽然模具简单，但模具较多，所需设备也较多，生产效率低，采用复合模虽然可以减小单工序模中的一些缺点，但综合仍不理想。级进模适用于小件，大批量生产，虽然模具结构复杂，但对小件大批量生产的情况可以降低模具成本，提高生产率。故此零件采用级进模生产。2.2排样方案 排样正确与否将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等。考虑到排样的选择原则：1、 冲裁小工件或某种工件需要窄带料时，应沿板料顺长方向进行排样，符合材料规格及工艺要求。2、 冲裁弯曲毛坯时，应考虑板料的轧制方向。3、 冲件在条料上的排样，应考虑冲压生产率，冲模耐用度、冲模结构是否简单和操作的方便及安全等。4、 条料宽度的选择与在板料的排样应考虑选用条料宽度较大而步距较小的方案，可将板料切成条料，并减少冲制时间。5、 在可能情况下，要求产品的设计修正产品零件的结构形状和尺寸，以减少和消除设计废料的形成，并有可能采取少无废料方式。结合以上分析，本零件成型的排样图如图2.2所示图2.2 第1工位：冲工艺孔，冲mm导正孔。第2工位：对B区，C区进行冲裁。第3工位：对D区，E区进行冲裁。第4工位：对F区进行向下90度弯曲。第5工位：对G区进行向上90度弯曲。第6工位：对H区进行冲裁。第7工位：对I区冲裁使零件与条料分离。2.3模具结构形式的确定因制件材料较薄，为保证制件的平整度，采用弹性卸料装置，它还可以对冲孔小凸模起导向和保护作用，为方便操作和取件，选用双柱可倾压力机，纵向送料，采用对角导柱滑动导向模架，此为级进模机构。2.4工艺设计2.4.1毛坯尺寸计算由于毛坯有两处弯曲，角度都为90，其中一个弯曲半径r0.5t，另一个r0.5t，所以应该按照两个公式来计算毛坯展开尺寸。当r0.5t时这类变薄不严重而且断面畸变教轻，可以按应变中性层长度等于毛坯长度的原则来计算，由文献1 3.3.12 当零件的弯曲角为时，则毛坯的展开长度为 式中x应变中性层位移系数; r 弯曲半径（mm）; t 料厚（mm）; 制件各直线段长度（i=1、2 、3；mm）; L毛坯的展开长度（mm）; 由文献1 查表3.3.3得，当r/t=2时，=0.38，则由式3.3.13得， 当r0.5t时，L=l+0.785t所以有 L=5.2+18.5+0.7851=24.49mm所以 L=14.67+24.49=39.16mm2.4.2确定搭边本模具采用自动送料机构送料，且自动送料机构具有粗定位作用，但是定位不够精确，由其控制的送料步距仍有0.05mm0.1mm的误差，所以需在模具上设置导正孔，实现对条料的精确定位。在该工件的上部有一个冲孔，为不规则圆形，不宜作为导正孔。现设计为在需冲孔的中间部位先冲一直径为3mm孔作为导正孔，在第五个工位时再在导正孔的基础上冲成所需型孔。设计如下：在第一工位冲出导正孔，在第二，第三，第四，第五工位设置导正销。2.4.3确定条料宽度条料宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板之间送进，并与导料板之间有一定的间隙。因此，在确定条料宽度时必须考虑到模具的结构中是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构分别进行计算。采用自动送料，无侧压，条料宽度按下式计算： B=(D+2a1+2+b0) 式中 D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸b0条料与导料板之间的间隙；a1冲裁件与条料侧边之间的搭边；板料剪裁时的下偏差由文献1表2.5.2，2.5.3得a=2, =0.5，所以 B=（39.16+22+20.5+0.5）=44.66取其宽度为46mm2.4.4步距的计算级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响冲件的精度。设计级进模、尤其是多工位级进模时，要合理地确定步距的基本尺寸和步距精度。并根据冲件的要求、冲压车间的设备条件、操作工人的习惯等确定定距方式。所谓步距的基本尺寸，就是模具中两相邻工位的距离尺寸。级进模任何相邻两工位的距离都必须相等。步距基本尺寸决定于冲件的外形轮廓尺寸和两冲件间的搭边宽度。因为此制件采用的是单排纵排，的排样步距，由所以对于单排列得基本尺寸为公式为：步距的计算公式 A=C+a式中A步距C与送料方向平行的制件外形尺寸a制件间搭边值其值分别为C=20.4mma=1.5mm所以 A=20.4+1.5=21.9mm 所以多工位级进模的步距初定为22mm。2.4.5材料的利用率的计算冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。由文献1其计算公式如下：一个进距内的材料利用率 为 式中 F工件的实际面积（包括冲出的小孔在内）（mm）; A送料进距（mm）； B条料宽度（mm）;计算得 所以一个进距内的材料利用率为58.87%2.4.6压力中心的计算冲压力合力的作用点称为压力中心。为了保证压力机和冲模正常平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心重合，对于带模柄的中小型冲模就要使压力中心与模柄轴心线重合。否则冲裁过程中压力机滑块和冲模会承受偏心载荷，使滑块导轨和冲模导向部分产生不正常磨损，合理间隙得不到保证，刃口迅速变钝，从而降低冲件质量和模具寿命甚至损坏模具。因此设计冲模时，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。由于零件为对称图形，故采用解析法求压力中心较为方便。由文献1 根据力学定理，诸分力对某轴力矩之和等于其合力对同轴之矩，则有 上式中各冲裁力可由各冲裁周边长度代替，所以 式中、各图形的冲裁力（N）； 、 各图形冲裁力的轴坐标（mm）; 、各图形冲裁力的轴坐标（mm）; 、各图形冲裁周边长度（mm）;根据公式算得：A区压力中心为（141.6，-2） B取为（130.7，2） C区为（130.7，14.1） D区为（97.8，25） E区为（97.8，12.5） F区（75.9，20.8） G区（75.9，0.74） H区（32.1，-2） I区（21.2，5.3）综上利用公式 计算得到整体压力中心值X=87.5 同理y=2.7所以压力中心为（87.5，2.7）在实际生产中，可能出现冲模压力中心在加工过程中发生变化的情况，或者由于零件的形状特殊，从模具结构考虑不宜使压力中心与压力机滑块中心一致的情况，这时应注意使压力中心的偏差不致超出所选用压力机允许的范围 2.4.7冲压力计算冲裁力： 而考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料力学性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还须增加30,故 式中F0冲裁力（N）t材料厚度(mm) 材料抗剪切强度(MPa) 材料抗拉强度（MPa） L冲裁周长(mm)本设计中由于采用弹性卸料装置和下出料方式,由文献5中式(3-18，3-19)得：推件力： 卸料力： 式中F冲裁力(N) t材料厚度(mm),本设计中t=1.5mm h凹模刃口有效高度(mm),本设计中取h=6mm n同时梗塞在凹模内的零件(或废料)数，本设计中：n=h/t=6/1.5=4 K,推件力、卸料力系数，其值由文献4表19.1-12查得故总冲裁力： 本工件所用材料为08F钢。查文献5表2-3得其相关的力学性能如表2.1中所示。 表2.1 相关力学性能 力学性能牌名 材料的状态 抗剪强度（MP） 抗拉强度(MP) 屈服点(MP) 伸长率（%）08F 已退火 216304 275383 177 32综合考虑，最后取工艺排样图如图2.3所示图2.3A区冲裁力及卸料力的计算 冲裁力 ： 推件力： F=nF=10.054.29=0.21 KN卸料力： F =KF=0.064.29=0.28 KN总冲裁力： F=F+ F+ F=4.29+0.21+0.28=4.78 KNB区冲裁力及卸料力的计算冲裁力 ： F=1.3推件力： F=卸料力： F =0.0633.31=2.0KN总冲裁力：F=F+ F+ F=33.31+1.67+2=36.98KNC区冲裁力及卸料力的计算冲裁力 ： F=推件力： F=10.0515.93=0.80KN卸料力： F=0.0615.93=0.96KN总冲裁力： F= F+ F+ F=15.93+0.80+0.96=17.69KND区冲裁力及卸料力的计算冲裁力 ： F=1.32(4+6.38)1350=9.45KN推件力： F=0.059.45=0.47KN卸料力： F-0.069.45=0.57KN总冲裁力：F= F+ F+ F=9.45+0.47+0.57=10.49KNE区冲裁力及卸料力的计算冲裁力 ： F=1.3(4.4+7.65+8.5+7.85+21.4+7.85+8.5+7.65) 1350=33.57KN推件力： F=0.0533.57=1.68KN卸料力： F=0.0633.57=2.01KN总冲裁力：F= F+ F+ F=33.57+1.68+2.01=37.26KNH区冲裁力及卸料力的计算冲裁力 ： F=1.3(0.82+4.43.14) 1350=7.02KN推件力： F=0.057.02=0.35KN卸料力： F=0.067.02=0.42KN总冲裁力：F= F+ F+ F=7.02+0.35+0.42=7.79KNI区冲裁力及卸料力的计算冲裁力 ： F=1.3（17.5+82+3.146+7.922+1.5）1350=31.7KN推件力： F=0.0531.7=1.59KN卸料力： F=0.0631.7=1.90KN总冲裁力：F= F+ F+ F=31.70+1.59+1.90=35.19KN弯曲力的计算查文献4第19部分第四章第2节得弯曲力的计算公式为：对型弯曲件： 对型弯曲件： 压弯时的顶件力和卸料力FQ值可近似取。式中自由弯曲力(N) B弯曲件宽度(mm) t弯曲件材料厚度(mm),本设计中：t=1mm R弯曲内半径(mm) 材料的抗拉强度(MPa)，在本设计中，抗拉强度 =350MPa K安全系数，一般取K=1.3D区弯曲力计算本部分弯曲为V型弯曲，零件宽度B=1mm弯曲内半径R=2mm所以其弯曲力F=G区弯曲力计算本部分弯曲为U型弯曲，零件宽度B=1mm，弯曲内半径R=。所以其弯曲力F=2.4.8压力机标称压力的确定对于高速冲压的级进模而言，不仅仅对工称压力有要求外，还需对冲速有要求，不同的级进模冲速也不一样，对于纯冲裁级进模冲速可以高一点，而对弯曲级进模冲速要相对小一点，对纯冲裁的极进模而言，冲速越高，凸模受力就越小，而且有利于生产效率提高，但是速度高会产生热量，也是一个弊端，而且还要保证制件的质量。本模具在起初试模时要精调，并保证弯曲的质量。P (1.1 1.3)F=1.3(F 总冲+F 卸)=135.27KN所以由文献5表1-2选用开式可倾压力机。型号:J23-25。公称压力:250KN；滑块行程:65mm；滑块行程次数:55次/min；最大闭合高度:270mm；闭合高度调节量:55mm；工作台尺寸:370mm560mm。2.5凸凹模刃口尺寸计算A区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算 冲圆形导正孔,形状简单, 凸、凹模按分开加工的方法计算。材料的厚度为1mm，该工艺为定位孔，精度要求较高，所以孔的尺寸公差按IT12级处理，由文献6表11.5查得3时尺寸为。图2.4 A区孔的形状由文献5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,则有：-=0.140-0.100=0.04由文献5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文献5表3-5查得 x=0.75 = mm mm 相应凸模尺寸按凹模尺寸配作，保证双面间隙在0.100mm0.140mm。B区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算B区冲裁图样如图2.5所示图2.5由于形状简单可采用分别加工方法获得由文献5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,则有：-=0.140-0.100=0.04由文献5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文献5表3-5查得 x=0.75因为公式dd（8.75+0.30.75）=18.98d=（17.53+0.30.75）=17.76又因为d代入公式计算得d=19.08=17.86C区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算C区冲裁图样如图2.6所示图2.6由于形状简单可采用分别加工方法获得由文献5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,则有：-=0.140-0.100=0.04由文献5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文献5表3-5查得 x=0.75d又因为d所以代入上述公式计算得=1.58=16.08=1.68=16.18D区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算D区冲裁图样如图2.7所示图2.7由于形状简单可采用分别加工方法获得由文献5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,则有：-=0.140-0.100=0.04由文献5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文献5表3-5查得 x=0.5,=0.4d又因为d所以代入上述公式计算得=4=6.38=4.1=6.48E区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算E区冲裁图样如图2.8所示图2.8由于形状不规则，应采用单配法制造凸凹模单配法计算公式第一类尺寸（冲裁件尺寸的最大极限尺寸x）第二类尺寸（冲裁件尺寸的最小极限尺寸x）第三类尺寸 冲裁件尺寸的中间尺寸(1/8)其中第二类尺寸有4.4，7.85，21.4，第三类尺寸有7.65，8.5分别代入上述公式计算得：=4.48mm=7.85mm=21.4mm=7.65mm=8.50mm相应的凹模的基本尺寸与凸模相同，以0.1400.100mm间隙与凸模配制H区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算H区冲裁图样如图2.9所示图2.9由于形状简单可采用分别加工方法获得由文献5表3-3查得：=0.140mm,=0.100mm,则有：-=0.140-0.100=0.04由文献5表3-6查得凸、凹模的制造公差：=+0.02mm,=-0.02mm 由文献5表3-5查得 x=0.75,=0.2d又因为d所以代入上述公式计算得=2.25=0.85=2.35=0.95I区冲裁凸、凹刃口尺寸的计算I区冲裁图样如图2.10所示图2.10由于形状不规则，应采用单配法制造凸凹模单配法计算公式第一类尺寸（冲裁件尺寸的最大极限尺寸x）第二类尺寸（冲裁件尺寸的最小极限尺寸x）第三类尺寸 冲裁件尺寸的中间尺寸(1/8)其中第二类尺寸有17.5，8，7.92，1.5, 第三类尺寸有6分别代入上述公式计算得：=17.55mm=8.08mm=7.97mm=1.55mm=6mm相应的凹模的基本尺寸与凸模相同，以0.1400.100mm间隙与凸模配制F，G区弯曲凸、凹刃口尺寸的计算F , G区弯曲图样如图2.11，2.12所示 F区 G区 图2.11 图2.12弯曲凸、凹模尺寸计算在本设计中，弯曲仅仅是直角折弯，不存在凸凹模的尺寸计算问题，仅仅需查找相关文献，找出凸凹模部分的刃口倒圆角的半径和凸凹模间隙，凸凹模圆角半径文献3第134 页第一段有如下叙述：当弯曲件的相对弯曲半径r/t 较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径。若r/t小于最小相对弯曲半径，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形。而在本设计中的弯曲最大弯曲半径等于是2mm，最小弯曲半径也是0.25，这样可以直接取弯曲件的弯曲半径为弯曲凸模的圆角半径，凹模的圆角半径参见文献3第134 页有：表3.2。弯曲凸凹模之间的间隙计算公式见文献3第135 页，为：Z =tmax+ct=t+ct式中 Z-弯曲模凸模和凹模的单边间隙t-材料厚度基本尺寸-材料厚度的上偏差C-材料厚度的上偏差C-间隙系数表2 .2 可以看出，在这几个值中未知的仅仅是间隙系数，查文献2表2-10有：C=0.05mmt=1mm所以 Z=1.025mm2.6凸凹模结构设计2.6.1凹模板尺寸根据制件要求及排样的设计，凹模采用完全镶拼式，凹模整体采用T8 钢热处理5862HRC。凹模镶件采用进口DC53 热处理5862HRC。凹模的整体尺寸根据排样的尺寸，及螺钉销钉的安置，确定凹模板的尺寸160mmx125mmx15mm。2.6.2 刃口形式凹模刃口设计6料上浮和堵塞漏料孔是造成模具受损甚至报废的主要原因之一，结合防比废料上浮和堵塞漏料孔的措施及上述因素，选择双锥面式的凹模结构，其结构如图2.13所示。该制件材料为25钢，料厚0.5mm，工作过程中形成力和摩擦力均较小，对凹模的强度要求不高，采用锥形的刃口形式对模具精度和寿命的影响不大。图2.13 凹模结构2.6.3 确定凹模厚度H和周界值所以选择的凹模板至少要能装下此条料，并且厚度要大于上述数值，由于凹模板是标准件，其厚度及周界已经有国家标准，所以查文献5247页表1-251（JB/T7643.2-1994），适合本设计的最小凹模板尺寸只能是16012515mm该凹模板的尺寸较大，根据实际经验，这样的尺寸不用计算校核，肯定能达到强度要求。如图2.14所示：凹模版 图2.142.6.4垫板尺寸根据凸模、凹模以及冲压力合理选用下垫板，本模具下垫板采用Crl2 材质，这种材料具有抗冲击韧性很高，其尺寸为外形尺寸长宽与凹模固定板相同，故垫板尺寸160mmx125mm垫板的周界尺寸固定了，由此查文献可以由此得出其厚度值，查文献7表22.5-17 矩形垫板（JB/T 7643.3-1994），得：H=8mm故垫板尺寸为160mmx125mmx8mm。2.6.5模架尺寸本模具的要求上下模座采用45 钢锻件并经调质处理。根据凹模板、凸模固定板的周界尺