冲压课程设计-空心铆钉冲压工艺课程设计.doc

目录摘摘要要第一章第一章概述概述.11.1冲压的特点及应用.11.2冲压的现状和发展趋势.11.3本设计的目的与意义.2第二章第二章冲压件工艺分析与生产方案选择冲压件工艺分析与生产方案选择.32.1设计任务.32.2产品拉深工艺性分析.32.3生产方案的选择.4第三章第三章拉深工艺设计与计算拉深工艺设计与计算.63.1拉深毛坯尺寸计算.63.2拉深次数的确定.73.3拉深模的刃口尺寸.123.4拉深工艺力计算与压力机的选择.13第四章第四章冲裁工艺设计与计算冲裁工艺设计与计算.164.1冲裁模具结构的选择.164.2排样.174.3压力中心的计算.204.4落料凸、凹模刃口尺寸计算.204.5冲压力计算与压力机的选择.22总总结结.24参考文献参考文献.25致致谢谢.26附表附表I标准公差数值（摘自标准公差数值（摘自GBT1800.31998）.27附表附表II冲裁模初始双面间隙冲裁模初始双面间隙Z.28空心铆钉冲压工艺课程设计空心铆钉冲压工艺课程设计摘摘要要空心铆钉重量轻，钉头弱，用于随载荷不大的非金属材料的铆接场合。本课题的设计在于研究空心铆钉在小型结构件以及塑料或纤维等更软的材料连接，以及在服饰，鞋类等行业的应用，还可以用于铜铁工人用的铁式钳子和牧羊毛剪子等。此次冷冲压模具设计的内容为窄凸缘圆形筒形件工艺分析与模具设计，材料为纯铜，料厚0.6mm，小批量生产。本次课程设计主要完成对制件的工艺性分析、工艺方案的确定、拉深工艺的设计与计算以及冲裁工艺的设计与计算和对本课题的总结。本次设计的主要结论有（1）选择先落料，后拉深单工序进行，采用单工序模加工；（2）采用四次拉深，各次拉深高度分别为mm，mm，mm，mm；（3）通过计算不需要采用压54.61h586.72h009.93h114h边圈，所以没有压边力；（4）送料方式采用手动送料；（5）采用固定卸料板卸料，出料采用下出料方式；（6）横向定位采用导料板进行，纵向定位固定挡料销进行；（7）选择无导向开式模；（8）采用直排排样；（9）压力中心坐标为（0，0）；（10）冲压力为N；（11）拉深力N，N，8494.46FTLFF99.47641F97.12482FN，N（12）选择开式双柱可倾压力机J23-25能满足使用要求。28.7943F47.2244F通过空心铆钉模具的设计，了解空心铆钉在拉深过程中有许多需要注意的问题，是经过一次拉深，还是需要几次拉深才能完成所设计课题任务的要求，在设计计算方面需要严格仔细的遵循各项原则、公式、方法等。通过设计，使自己综合运用和巩固冲压工艺等有关课程的基础理论，了解和掌握冲压工艺的设计过程和计算方法，培养了自己的正确的设计思想、计算、分析问题和解决问题的能力，通过设计，使自己学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养了自己独立自主设计的基本技能。关键词关键词：空心铆钉；拉深；冲裁；落料；直排；单工序模；工艺设计-1-第一章第一章概述概述1.1冲压的特点及应用冷冲压是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件(俗称冲压件或冲件)的一种压力加工方法。因为它通常是在室温下进行加工，所以俗称冷冲压。1.1.1冲压工艺的主要特点冲压生产过程的主要特点如下:（1）借助压力机的压力利用模具能获得壁薄、质量轻、刚度好，形状复杂的零件，这些零件用其他的加工方法难以加工甚至无法加工；（2）冲压加工的零件精度高，尺寸稳定，具有良好的互换性；（3）冲压加工是少、无切削加工的一种，部分零件冲压直接成形，大部分无需任何再加工，材料利用率高；（4）生产效率高，生产过程易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产；（5）操作简单，便于组织生产和管理。冲压加工的缺点是模具制造周期长，制造成本高，不适合单件小批量生产；其次，冲压加工多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，大量手工操作，劳动强度较大，易于发生事故，安全生产与管理要求高，须采用必要的安全技术措施来保证。1.1.2冲压工艺的应用冲压加工的应用范围十分广泛。不仅可以加工金属材料，而且也可以加工非金属材料，在现代制造业如汽车、拖拉机、农业机械、电机、电器、仪表、化工容器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。1.2冲压的现状和发展趋势随着现代科学技术的不断进步和工业生产的迅猛发展，冲压技术及模具技术不断发展，主要表现在以下几个方面。1.2.1工艺分析计算方法的现代化近几年来，国外已经开始采用有限变形的弹塑性的有限员法，对覆盖件成形过程进行应力应变分析和计算模拟，以预测某一工艺方案对成形的可能性和将会发生的问题，将结果显示在图形终端上，供设计人员进行修改和选择。这样，不仅可以节省昂贵的模具试验费用，而且还可以缩短新产品的试用周期。1.2.2模具设计制造技术现代化为了加快机电产品的更新换代，缩短工艺装备设计、制造周期，许多先进国家大力发展计算机辅助设计和制造（CADCAM）的研究，并在生产中广泛应用。模具CADCAM技术应用的较早的领域就是冲模的设计与制造。1.2.3冲压生产的机械化和自动化为了满足大批量生产的需要，冲压设备已由单工位低速压力机发展多工位高速压力机。一般中小型冲压件，既可在多工位压力机上生产，也可以在高速压力机上采用多工-2-位级进模加工，使冲压生产达到高度自动化。1.3本设计的目的与意义本次冲压模具设计的内容为窄凸缘圆形筒形件工艺分析与模具设计，材料为纯铜，料厚0.6mm，小批量生产。由于空心铆钉重量轻，钉头弱，其设计的目的在于研究空心铆钉在随载荷不大的非金属材料的铆接场合，其可广泛用于电子线路板、电气设备、家用电器、办公用品等小型结构件以及塑料或纤维等更软的材料连接，以及在服饰，鞋类等行业的应用，还可以用于铜铁工人用的铁式钳子和牧羊毛剪子等，为我们的日常生活以及经济发展提供重要的作用。通过空心铆钉模具的设计，使自己综合运用和巩固了冲压工艺等有关课程的基础理论，了解和掌握冲压工艺的设计过程和计算方法，培养了自己的正确的设计思想、计算、分析问题和解决问题的能力，通过设计，使自己学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养了自己独立自主设计的基本技能。-3-第二章第二章冲压件工艺分析冲压件工艺分析与生产方案选择与生产方案选择2.1设计任务空心铆钉模具设计零件名称：空心铆钉材料：纯铜料厚：0.6mm批量：小批量图2-1零件图2.2产品拉深工艺性分析2.2.1零件材料分析该零件为纯铜，纯铜呈紫红色，又称紫铜。纯铜密度为8.96，熔点为1083，具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机、母线、电缆、开关装置、变压器等电工器材和热交换器、管道、太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。2.2.2零件结构形状该零件结构简单，为圆形落料、筒形有凸缘拉深件，产品规则对称，无狭槽、尖角，外形尺寸的直径为5.1mm，料厚t=0.6mm，因此，零件具有良好的结构，满足冲裁、拉深要求。本设计属于有凸缘拉深件，拉深件凸缘与侧壁间的圆角半径应满足，并应满足tR2凹模半径，凸模半径，而在本设计中，r=0.5mm，mm，料厚trd2trp2.0R-4-t=0.6mm，所以不满足要求，故拉深后须增加整形工序。其次本设计为圆筒形拉深件，一次拉深成形的条件为dH7.05.0式中H拉深件高度，mm；d拉深件直径（中径），mm而本设计中H=11mm，d=4.5mm，不满足要求，即不能一次拉深。2.2.3冲压件粗糙度和尺寸精度分析2.2.3.1冲压件粗糙度分析冲压件的断面质量主要指塌角的大小、光面约占板厚的比例、毛面的斜角大小及毛刺等。因为一般普通冲裁方式冲2mm以下的金属板料时，由表2-1可知断面粗糙度Ra=3.2m毛刺允许高度为0.050.1mm；本产品在断面粗糙度上没有太严格的要求，所以模具精度达到一定的要求，在冲裁后加修正工序，冲裁件的断面质量就可以保证。表2-1一般冲裁件的剪断面表面粗糙度材料厚度t(mm)112233445剪断面表面粗糙度Ra(m)3.26.312.525502.2.3.2尺寸精度分析一般情况下，拉深件的精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级，本工件的精度等级由附表I可知拉深件高度尺寸mm和拉伸件直径尺寸mm分别为IT13级和2.01.0113.005.7IT14级，其余尺寸未注公差，故均定为IT14级，满足拉深工艺对精度等级的要求。所以零件基本尺寸公差分别为拉深件外径mm，拉深件高度尺寸mm，拉伸3.001.52.01.011件直径尺寸mm。3.005.72.3生产方案的选择在对冲压件进行工艺分析的基础上，考虑冲压工序的性质、数量、顺序、组合方式以及其他辅助工序的安排，拟定最佳工艺方案。由零件图可分析出该工件包括落料、拉深、切边三个基本工序，有以下三种方案：方案一：先落料，后拉深，采用级进工序生产；方案二：落料+首次拉深复合，再切边，采用复合工序生产；方案三：先落料，后拉深，切边，采用单工序生产。-5-表2-2各类模具结构及特点比较单工序模模具种类比较项目无导向有导向级进模复合模零件公差等级低一般可达IT13IT10级可达IT10IT8级零件特点尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度较厚小零件厚度0.26mm可加工复杂零件，如宽度极小的异形件形状与尺寸受模具结构与强度限制，尺寸可以较大，厚度可达3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高质量制件需较平由于压料冲件的同时得到了较平的制件，制件平直度好且具有良好的剪切断面生产效率低较低工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率较低安全性不安全，需采取安全措施比较安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比无导向的稍高冲裁简单的零件时，比复合模低冲裁较复杂零件时，比级进模低适用场合料厚精度要求低的小批量冲件的生产大批量小型冲压件的生产形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产结合表2-2综合分析可得：方案一生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，并且只能用于大批量零件生产。方案二比方案一和方案三都节省了一副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求。但形状与尺寸受模具结构与强度限制，且适合于形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产。方案三模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。适合于料厚精度要求低的小批量冲件的生产。综上，考虑到本设计为小批量生产，并且制件尺寸精度要求不高，所以本设计采用方案三生产。-6-第三章第三章拉深工艺设计与计算拉深工艺设计与计算3.1拉深毛坯尺寸计算3.1.1确定修边余量Dd=7.55.1=1.47表3-1有凸缘圆筒形件的修边余量凸缘的相对直径ddF凸缘直径(mm)Fd1.5以下1.5222.52.5252550501001001501502002002502501.82.53.54.35.05.561.62.03.03.64.24.651.41.82.53.03.53.841.21.62.22.52.72.83查表3-1得到修边余量为1.8，故实际凸缘直径d=7.5+1.82=11.1mm3.1.2毛坯直径由3-1中公式知(3-1)232422212156.428.64828.6ddRRddhrrddD式中:圆角中心距=（5.1-0.62-0.52）=2.9mm；1d凹缘中性层直径=5.1-0.6=4.5mm；2d圆柱的高度=11-0.6-（0.5+0.62）-（0.2+0.62）=9.1mm；h凹缘半径=0.5+0.62=0.8mm；r凸缘半径=0.2+0.62=0.5mm；R凸缘直径=7.5mm。3d由3-1中公式知，毛坯直径为222225.71.115.056.45.45.028.61.95.448.089.28.028.69.2D96.662.213-7-mm74.163.2拉深次数的确定3.2.1判断可否一次拉深根据，18.21.511dh%584.374.166.0Dt47.25.41.112ddt表3-2凸缘圆筒形件首次拉深极限相对高度11dh毛坯相对厚度（）1000Dt凸缘的相对直径ddF0.060.20.20.50.51.01.01.51.51.11.11.31.31.51.51.81.82.02.02.22.22.52.52.82.83.00.450.520.400.470.350.420.290.350.250.300.220.260.170.210.130.160.100.130.500.620.450.530.400.480.340.390.290.340.250.290.200.230.150.180.120.150.570.700.500.600.450.530.370.440.320.380.270.330.220.270.170.210.170.170.600.800.560.720.500.630.420.530.360.460.310.400.250.320.190.240.160.200.750.900.650.800.580.700.480.580.420.510.350.450.280.350.220.270.180.22由表3-2可知的取值范围是0.280.35，取其值0.3，远小于=2.18，故零件需经过多11dhdh次拉深，按总拉深系数初选4次拉深进行计算。3047.074.161.5Ddmz3.2.2确定拉深工序件尺寸用逼近法确定第一次拉伸直径，见表3-3表3-3第一次拉深直径确定相对凸缘直径假定值1ddN凸毛坯相对厚度(mm)%100Dt第一次拉深直径(mm)Ndd凸1时间拉深系数Ddm11极限拉深系数1m拉深系数相差值11mmm1.283.58467.828.11.111d0.5180.50+0.0181.303.58454.830.11.111d0.5100.50+0.0101.323.58441.832.11.111d0.5020.50-0.002-8-1.343.58428.834.11.111d0.4950.50-0.0051.363.58416.836.11.111d0.4870.50-0.013选取时间拉深系数稍大于极限拉深系数的数值，故暂定第一次拉深直径，mmd6.81再确定以后各道次拉深直径。表3-4其他部分材料拉深系数表材料牌号首次拉深系数1m以后各次拉深系数nm紫铜T2、T3、T455.050.080.072.0无氧铜58.050.082.075.0镍、镁镍、硅镍53.048.075.070.0铜镍合金56.050.084.074.0查表3-4可得到纯铜的各次拉深系数为。82.075.0可确定以后各次拉深直径，见表3-5表3-5各次拉深直径表极限拉深系数1m实际拉深系数nm各次拉深直径(mm)nd拉深系数相差值nnmmm50.01m0.5404.954.074.1611mDd+0.04755.02m0.7687.675.004.9212mdd+0.005797.03m0.80496.58.087.6323mdd+0.003819.04m0.8251.482.0496.5434mdd+0.0013.2.3计算各工序圆角半径工序的圆角半径与拉深模的寿命息息相关，当圆角半径较小时，材料对凹模的压dr力增加，摩擦力增大，磨损加剧，使模具的寿命降低。因此在生产上一般尽量避免采用过小的凹模圆角半径，在保证工件质量的前提下尽量取大值，以满足模具寿命的要求。通常按以下经验公式公式3-2进行计算：-9-(3-2)tdDrdd08.0式中：D毛坯直径或上道工序拉深直径（mm）凹模内径（mm）；ddt板料厚度（mm）表3-4可得mm，且t=0.6mm，所以可得第一次拉深后凹模圆角44.86.004.91dd半径为：mm8.16.044.874.168.01dr以后各次拉深，可由公式3-3决定：dr(3-3)18.06.0nddnrr所以得到以后各次拉深凹模圆角半径分别为：mm，mm，mm08.16.08.12dr648.06.008.13dr389.06.0648.04dr除末次外各次拉深凸模圆角也即拉深中间件底部圆角可由公式(3-4)dprr17.0末次拉深凸模圆角等于拉深件的底部圆角，所以计算得到：mm，mm，mm，44.18.18.01pr864.044.18.02pr518.0864.08.03prmm5.04pr3.2.4计算第一次拉深高度根据“为了保证以后拉深时凸缘不参加变形，宽凸缘拉深件首次拉人凹模的材料应比零件最后拉深部分的实际所需材料多3-10这个原则，设第一次拉入凹模的材料比零件最后拉深部分实际所需材料多5。这样，毛坯直径应修正为mm05.1796.6605.12.213D根据公式3-5可得：(3-5)2121111221114.043.025.0RrdRrdDdh凸222274.11.244.814.074.11.243.01.1105.1744.825.0=6.54mm3.2.5校核第一次拉深相对高度-10-查表3-2可得，当，时，许可最大相对29.1607.81.111dd凸%519.305.176.0%100Dt高度，由此可知，第一次拉深是安全的。76.0607.854.68.065.01111dhdh3.2.6计算以后各次拉深高度设第二次拉深时多拉入3%的材料(其余2%的材料返回到凸缘上).为了计算方便，先求出假想的毛坯直径为mm93.1696.6603.15.2131D(3-6)22222222212214.043.025.0RrdRrdDdh凸222217.139.127.614.017.139.143.01.1193.1627.625.0mm586.7设第三次拉深时多拉入1.5%的材料(另外的1.5%的材料返回到凸缘上)，则假想的毛坯直径为：mm83.1696.66015.15.2132D(3-7)23233332223314.043.025.0RrdRrdDdh凸222282.095.089.414.082.095.043.01.1183.1689.425.0mm009.9设第四次拉深时多拉入1.5%的材料(另外的1.5%的材料返回到凸缘上)，则假想的毛坯直径为：83.1696.66015.15.2133D(3-8)24244442234414.043.025.0RrdRrdDdh凸22228.0689.091.314.0689.08.043.01.1183.1691.325.0mm，接近11mm964.10综上，所以本设计需要采用四次拉深。3.2.7、画出各工序简图将上述按中线尺寸计算的工序件尺寸换算成与零件图相同的标注形式后，所得各工序的尺寸如下图所示:-11-图3-1拉深图工序3第三次拉深工序4第四次拉深工序2第二次拉深工序1首次拉深-12-3.3拉深模的刃口尺寸3.3.1拉深凸、凹间隙表3-5平端面凹模是否采用压边圈的条件第一次以后各次拉深次数（）1000Dt1m（）1001ndtnm采用压边圈可用可不用不要压边圈1.51.5220.60.60.6110.50.80.80.8查表3-5，由于，随着拉深次数增加，直径越来越小，258.3%10074.166.00Dt越来越大，所以可知本设计平端面不需要采用压边圈，故凸模与凹模单边间隙前三次ndt拉深时，(3-9)max1.11tZ最后一道拉深时，由于拉深直径的尺寸精度为IT13级，所以第四次拉深间隙为：Z=0.95t(3-10)即前三次拉深后凸、凹模单边间隙都可为：mm63.06.005.1Z第四次拉深后凸、凹模单边间隙为：mm57.06.095.04Z式中：Z单边间隙（mm）；t材料厚度（mm）3.3.2拉深凸、凹模刃口尺寸确定凸模和凹模工作部分尺寸时，应考虑模具的磨损和拉深件的回弹，只在最后一道工序标注公差。由于本设计拉深件尺寸标注在外形，所以由公式3-11和3-12可得：(3-11)dDDd0max75.0(3-12)0max275.0PZDdp式中：凹模的基本尺寸（mm）；dD凸模的基本尺寸（mm）；pd拉深件外径最大极限尺寸（mm）；maxD-13-拉深件公差（mm）；、凸模和凹模的制造公差（mm）；pdZ拉深模间隙（mm）查表3-6可得凸、凹模制造公差分别为=0.02mm，=0.04mm。且由前可知pd=0.3mm，第一次拉深过程中Z=0.63mm，=17.05mm，所以可得第一次拉深凸、凹maxD模刃口尺寸为：mm04.0004.000max415.93.075.064.975.01dDDd表3-6凸模和凹模的制造公差（mm）拉深件直径2020100100材料厚度dpdpdp0.50.51.51.50.020.040.060.010.020.040.030.050.080.020.030.050.080.100.050.06以后各次拉深的凸、凹模刃口尺寸可记于下列表3-7中：表3-7各次拉深凸、凹模刃口尺寸（mm）拉深工序参数maxDZdDpd第一次拉深9.640.639.4157.63第二次拉深7.470.637.285.495第三次拉深6.090.635.834.045第四次拉深5.10.574.8753.213.4拉深工艺力计算与压力机的选择3.4.1、拉深力-14-由于拉深件第一次拉深，第二次拉深，519.310005.176.0100Dt97.6%1001dt查表3-5可知本设计不需要采用压边圈。由公式3-13可得，首次拉深力为：(3-13)btdDF1025.1以后各次拉深力为：（i=123，n）(3-14)biitddF13.1式中：d拉深件中性层直径（mm）；t料厚（mm）；材料抗拉强度（MPa）b所以，由前面计算可知拉深力为：N99.47642356.044.805.1714.325.125.1101btdDFN97.12482356.027.644.814.33.13.1212btddFN28.7942356.089.427.614.33.13.1323btddFN47.2242356.05.489.414.33.13.1434btddF由于不需要采用压边圈，所以不考虑压边力。3.4.2压力机的选择确定机械式拉深压力机时必须注意：当拉深工作行程较大，特别是采用落料拉深符合工序时由于滑块的受力行程大于压力机的标压力行程(即曲柄开始受力时的工作转角大于标称压力角)，必须使落料拉深力曲线位于压力机滑块的许用负荷曲线之下，而不能简单地按压力机标称力大于拉深压力(或拉深力与压料力之和)的原则去确定规格。实际生产中可以按下式初步确定拉深工序所需压力供称压力：(3-15)YLgFFF0.28.1因此有N63.841057.46728.1gF由于此复合模工作时落料工序与拉深工序是先后进行的，并未产生落料力与拉深力的叠加。本设计中拉深模的滑块行程mm，所以压力机的公称8.0134.5622工件HS压力小于1000KN，选择压力机型号为J23-3.15型开式双柱可倾式儿力机。其基本参数：公称压力(KN)31.5-15-滑块行程(mm)25行程次数(不小于)(次min)200封闭高度(mm)120最大装模高度(mm)95连杆调节长度(mm)25工作台尺寸(左右前后)(mm)160250垫板尺寸(厚度孔径)(mm)25110模柄孔尺寸(直径深度)(mm)2545总重量(kg)194倾斜角(不小于)()45外形尺寸（前后左右高）(mm)6754781310电动机功率(kw)0.55-16-第四章第四章冲裁工艺设计与计算冲裁工艺设计与计算4.1冲裁模具结构的选择4.1.1操作方式由于生产方案选择使用单工序模，冲裁零件为小批量生产，为满足生产要求，提高效率，采用手动送料方式。4.1.2卸料方式卸料是指把冲裁件或者废料从凸模上卸下来。其卸料方式固定卸料板卸料、弹压卸料方式。固定卸料板卸料与弹压卸料方式对比如下：固定卸料板方式，常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（0.20.5）t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大、材料厚度大于2mm且模具结构为倒装的场合。弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，卸料力小，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有压料作用，冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（0.10.2）t若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。对于料厚0.6mm，且平直度要求不是很高，所以采用固定卸料板卸料。4.1.3出件方式因采用单工序模生产，故采用下出料方式，在下模座中开设通槽，使废料从空洞中落下。4.1.3定位方式为了保证模具正常工作和冲出合格冲裁件，必须保证坯料或工序件对模具的工作刃口处于正确的相对位置，即必须定位。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是在与送料方向垂直的方向上限位，保证条料沿正确的方向送进，称为条料横向定位或送进导向；二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距），称为条料纵向定位或送料定距。对于工序件的定位，基本上也是在两个方向上的限位。（1）条料横向定位方案一：采用导料板，在固定卸料式冲模和单工序冲裁模中，条料的横向定位采用导料板。方案二：采用导料销，在复合冲裁模上通常采用导料销进行导料，使用的优点是对条料的宽度没有严格要求，且可以使用边角料。方案三：采用测压装置，在一侧导料板上装有两个横向弹顶元件，组成测压装置。在级进模上设置测压装置后将迫使条料在送进时，始终紧贴基准导料板，可减小送料误差，提高工件的内形与外形的位置尺寸精度。-17-由上述三种方案进行对比可知，又本设计只需一次落料，故选用方案三采用导料板即可。（2）条料纵向定位方案一：采用固定挡料销，固定挡料销主要用于落料模与顺装复合模上，在23个工位的简单级进模上有时也选用。方案二：活动挡料销，它是一种可以伸缩的挡料销，其通常安装在倒装落料模或者复合模的弹压卸料板上。方案三：导正销，导正就是用装于上模的导正销插入条料上的导料孔，以矫正条料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之间具有正确的相对位置。当内形与外形的位置精度要求较高时，可设置导料销提高定距精度，其可以用于级进模上对条料工艺孔的导正。由以上三种方案综合分析可选得方案一固定挡料销为最佳。4.1.4导向方式导向方式可分为无导向开式模、导板模、导柱模，其中无导向开式模结构简单，制造和调整比较容易，适应于精度要求不高的冲压件；导板模采用导板导向，适用于生产批量大、精度要求较高的大、中型冲压件；导柱模采用导柱导套导向，适用于生产批量大、制件精度较高、模具寿命要求较长的模具。由于本设计属于小批量生产并且尺寸精度要求不高，可知应选择无导向开式模。4.2排样冲裁件在条料、带料或者板料上的布置方法叫做排样。排样是冲裁模设计中的一项极其重要的工作。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、模具结构与寿命等都有重要影响。根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。方案一：有废料排样：沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样：因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样：冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。因该零件外形为圆形，可采用方案一有废料排样方式比较合理。4.2.1直排方案的计算圆形件可以用于直排和多排两种方案，其中多排适合于大批量生产，由于该零件属于小批量生产，所以本设计排样方案为直排。4.2.2搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。-18-搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。-19-表4-1搭边值和侧边值（mm）圆件及r2t圆角矩形边长l50矩形边长l50或圆角r2材料厚度t工件间1a侧边a工件间a侧边1a工件间1a侧边a0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.51.01.21.51.81.92.01.62.01.21.52.02.22.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.8由于需要冲裁的部分为圆形件，且厚度t=0.6mm由表4-1查得该零件搭边值和侧边值分别为=1.0mm，a=1.2mm1a4.2.1.2步距(4-1)1aDS式中：D平行于送料方向的冲裁件宽度冲裁件之间搭边值，查表3-11a根据公式4-1得：=16.74+1.0=17.74mm1aDS4.2.1.3条料规格本设计采用的是有侧压装置的模具。(1)条料宽度：工件最大极限尺寸加上侧搭边值。因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值。条料宽度公式:(4-2)0max02aDB式中：B条料宽度基本尺寸；a侧搭边值，查表3-1；条料宽度的单向（负向）偏差；表4-2条料宽度的单向（负向）偏差值（mm）条料宽度条料厚度505010010020020010.50.50.71.0130.51.01.01.0341.01.01.01.5461.01.01.02.0-20-查表3-2确定条料宽度的单向（负向）偏差=0.5。根据公式：mm05.005.00max014.19)2.1274.16()2(aDB(2)条料长度：假设一条料冲裁出50个工件，则：mm8880.1)150(5074.16L(3)条料的送料方向：模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如：LB时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。因本模具LB故采用横向送料方式。（注：L为送料方向的凹模长度；B为垂直于送料方向的凹模宽度）。(4)材料利用率：在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率。一个步距内的材料利用率：(4-3)%100BSA式中A一个步距内冲裁件的实际面积（）；B条料宽度（mm）；S步距（mm）。计算冲压件毛坯的面积：222mm98.21937.8RA根据公式得：%8.64%10074.1714.1998.219%100BSA总的材料利用率：(4-4)%1001BLnA总式中n一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数目；一个冲裁的实际面积（）；1A2mmB板料（或带料、条料）宽度（mm）；L板料（或带料、条料）长度（mm）。根据公式：%71.64%10088814.1937.850%10021BLnA可绘制排样图为：-21-图4-1排样图4.3压力中心的计算冲裁礼合力的作用点称为冲模的压力中心。设计冲裁模时，应该使冲裁模的压力中心与压力机滑块的中心想重合，即冲裁模的模柄中心应该与冲裁模的压力中心一致，以保证冲裁模在压力机上正常、平衡地进行重制工作。若无法使压力中心与滑块中心线完全重合，则设计中考虑采取平衡偏心载荷的措施，但偏载力要控制在尽可能小的范围内，且偏心距离不应该超过冲裁模的模柄尺寸。由于本设计零件为圆形，所以压力中心在圆形冲裁件的几何中心，即圆点（00）处。4.4落料凸、凹模刃口尺寸计算4.4.1尺寸计算原则在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，需考虑下述原则：（1）落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，一凸模为基准，间隙取在凹模上。（2）考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件范围内的较小尺寸，设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取工件的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，凸、凹模虽磨损到一定程度，仍能冲出合格零件。（3）由于凸、凹模均要与冲裁件或废料发生摩擦，从而导致模具磨损，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使模具间隙愈用愈大，因此在设计新模具是，凸、凹模间隙应取最小合理间隙值。-22-（4）确定凸、凹模制造公差时，应考虑到制件的精度要求。如果对凸、凹模刃口精度要求过高会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期；如果精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或使模具寿命下降。4.4.2凸、凹模刃口尺寸计算圆形凸模和凹模可采用分开加工。采用凸。凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸，凹模刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值，应满足下列关系式：(4-5)maxminZZdpmm为IT14级，所以x=0.5。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造。043.0-74.16查公差表2-1得：mm，mm011.0p018.0d查附表II可得mm，mm，030.0minZ042.0maxZ校核间隙：mmmm029.0018.0011.0dp012.0minmaxZZ说明所取凸、凹模公差不满足条件，但相差不大，可调整如下：maxminZZdpmm0048.0030.0042.04.04.0minmaxZZpmm0072.0030.0042.06.06.0minmaxZZd由表4-4可得冲裁件制造公差=0.3，再查公式3-23-3查得落料件凸、凹模刃口尺寸分别用公式(4-6)dxDDd0max(4-7)0minpZDDdp式中：、落料凹模和凸模的基本尺寸；dDpD落料件的最大极限尺寸；maxD冲裁件的公差；磨损系数，其值应在0.51之间，与冲裁件精度有关。可直接按冲裁件的公差值由x查取或按冲裁件的公差等级选取，当制件公差为IT10以上，取x=1；当制件公差为IT11IT13，取x=0.75；当制件公差为IT14，则取x=0.5。公差等级为IT13级，取x=0.75由已知可得该工件的公差等级为IT14级，所以x=0.5，由表4-4可得=0.3。-23-表4-4系数x非圆形圆形10.750.50.750.5料厚t(mm)工件公差mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30所以落料凸、凹模刃口尺寸为：mm0072.000072.000max515.163.075.074.16dxDDdmm00048.000048.00min485.16030.0515.16pZDDdp4.5冲压力计算与压力机的选择4.4.1冲裁力的计算冲裁时，凸模给材料施加压力，同时，材料也对凸模产生反作用力，通常我们把这种反作用力称为抗力。材料对凸模的最大抗力就是冲财力，它是选择压力机和设计模具的重要依据之一，为了正确选择压力机和设计模具，就必须计算冲裁力用一般平刃冲裁时，其冲裁力F一般按公式3-24可得：(5-1)bLKLtF式中：F落料力（N）；L落料件周边长度（mm）；t材料