活结叉弯曲件冲压工艺分析及模具设计-材料成型及控制工程毕业论文

毕 业毕 业 设 计设 计 活结叉弯曲件冲压工艺分析及模具设计 学生姓名学生姓名：学号学号： 系系部：部： 专专业：业： 指导教师：指导教师： 二零一四年六月 * 机械工程系 材料成型及控制工程 诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师 的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已 在参考文献中列出。 本人签名： 年月日 毕业设计任务书 设计题目：活结叉弯曲件冲压工艺分析及模具设计 系部：机械工程系专业：材料成型及控制工程学号： * 学生：指导教师（含职称） ：专业负责人： 1设计（论文）的主要任务及目标 （1）通过毕业设计能够巩固所学的各类基础知识、初步掌握冲压模具设计的 流程,熟练掌握使用各类工具书籍。 （2）通过毕业设计使学生初步达到工程师所具备的基本素质。 2设计（论文）的基本要求和内容 （1）完成冲压件的工艺性分析（工艺分析、工艺方案确定、工艺计算） （2）进行冲压模具的结构设计和计算（主要零部件的结构设计、模具结构设 计及模具工作部分尺寸计算等） （3）制定模具典型零件加工的工艺规程 (4)完成模具总装配图及模具主要零部件图的绘制 （5）编写模具毕业设计论文 3主要参考文献 （1）冲压设计资料机械工业出版社王孝培主编 （2）冲模图册机械工业出版社李天佑主编 （3）冷冲压模具设计指导机械工业出版社王芳主编 （4）实用模具技术手册机械工业出版社陈锡栋、周小玉主编 （5）实用模具技术手册上海科学技术出版社李绍林、马长福主编 （6）冲模设计手册机械工业出版社冲模设计手册编写组 4进度安排 设计各阶段名称起止日期 1开题报告2014.3.12014.3.15 2工艺分析及计算2014.3.12014.4.15 3模具结构设计及计算2014.4.12014.5.15 4绘制图纸及编写设计说明书2014.5.12014.6.16 5毕业答辩2014 年 6 月中旬 材料：45厚度：3 活结叉弯曲件冲压工艺活结叉弯曲件冲压工艺 摘要摘要 冲压制品已在工业、农业、国防和日常生活中的方面得到广泛应用,特别是 在机械业中更为突出。 冷冲压冲裁模主要用于金属制品的成型， 它是冲压制品生产中十分重要的工 艺装置。冲压级进模的基本组成是：上下模座、模具垫板、下模固定板、凹模镶 块、侧刃、导料板、导柱导套、卸料板等。 本设计介绍了重要零件的工艺参数的选择与计算， 冲裁机构与送料挡料以及 其它结构的设计过程，并对着重对模具的设计部分作了详细介绍。 弯曲工艺的基本运动是定位板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接 触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯， 然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲件推出，完成弯曲运动。 定位板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先 控制定位板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯 曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲 件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注 意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。 关键词关键词 ：级进模、弯曲、凹模、凸模、顶杆 Afork bending stamping process Abstract Stamping products has been extensively applied in the industry, agriculture, national defense and in the daily lives of area, especially in the machinery industry. Cold-metal stamping die mainly used for the metal products, and it is very important in the production of stamping technology devices. The basic component of stamping progressive die molds is block model from top to bottom, backing strip， fixed-plate of mould, die inserts, raising nails,kicker, guide pillars and guide bushes,stripper plate and so on. This design introduced the mold the technological parameters choice and the computation of the important components, the blanking organization and the feeding keep off the material as well as other structure design process, and to has made the detailed introduction emphatically to molds design parts. Bending process is the gauge plate before the basic movement and the sheet metal contacts and crushed, reduced to the punch and the sheet metal contacts and to continue to fall into the matrix, convex and concave molds and sheet metal production relative motion, leading to deformation of folded sheet bend, then convex, concave mold to separate the mandrill bending matrix (or slider) to launch bending side to complete the bending movement. Stripper plate and kicker pin movements is critical in order to ensure the quality or production efficiency curve, we must first control the discharge plate movement, it preceded the punch and the sheet metal contacts, and press material force must be sufficient otherwise the bending part dimensional accuracy is poor, poor flatness; Second, should ensure adequate plunger force in order to make it a smooth introduction of the curved pieces, or bending pieces of deformation, low production efficiency. For high precision bending parts, special attention should be that the best bending movement, a movement to have dead spots that can touch all the relevant structural parts dead. Keywords:progressive die、bending 、die、punch、kicker pin I 目 录目 录 前 言 . 1 1 绪论.2 1.1 冲压工艺介绍.2 1.2 冲压模具的分类.3 1.3 冲压模具的发展现状.3 2 工件的工艺分析及计算.5 2.1 冲压的工艺分析.5 2.11 材料分析.5 2.12 结构分析.5 2.13 精度分析.6 2.14 分析结论.6 2.2 工艺方案的确定.6 2.3 排样的设计.7 2.31 排样原则.8 2.32 排样方法.8 2.33 排样方案的确定.8 3 工件的工艺计算.10 3.1 弯曲工艺计算.10 3.11 毛坯尺寸计算.10 3.12 弯曲力计算.10 3.2 落料的计算.11 3.21 刃口尺寸的计算.11 3.22 排样计算.13 3.3 冲裁力计算.14 3.4 压力中心计算.15 4 模具的零部件设计.16 4.1 冲孔落料连续模零部件设计.16 4.11 凹凸模的尺寸标准.16 4.12 模架和凹模的设计.16 II 4.13 模柄的设计.18 4.14 卸料板的设计.18 4.15 定位零件的设计.19 4.16 落料凸模和冲孔凸模的设计.19 4.2 弯曲模主要零部件设计.20 4.21 工作部分结构尺寸设计.20 4.22 弹顶装置中弹性元件的设计.21 5 模具设备的选用.24 5.1 冲孔落料连续模设备的选用.25 5.2 弯曲模设备的选用.25 5.3 压力机的校核.25 6 装配图和装配说明.27 6.1 冲孔落料级进模装配图.28 6.2 弯曲模装配图.29 结论.30 参考文献.31 致谢.32 太原工业学院毕业设计 1 前 言前 言 毕业设计是在修完所有课程之后， 我们走向社会之前在校最后所需要完成的 一次综合性设计。 回首大学四年我们学了许多关于机械相关的课程， 如机械制图、 冷冲模设计、互换性与测量等相关模具的设计的课程。在此次设计中，主要用到 所学的冲压设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副冲压模的一般流 程，即工件的工艺分析、压力机的选择及相关参数校核、模具的结构设计、冲压 模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图 和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是 难点，主要包括模具模架（上下模具）的选择、凹模的设计、定位零件的设计、 落料凸模和冲孔凸模的设计、弯曲模工作零件的结构设计（工作部分结构尺寸设 计、弹顶装置中弹性元件的设计） ，通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计 的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题， 这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。 本次毕业设计也得到了广大老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！由于实 践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳 请各位老师和同学批评指正。 在编写说明书过程中， 我参考了 冲压设计资料 、 实用模具技术手册 、 冷 冲压模具设计指导 、 冲模图册 、 冷冲模设计和冲模设计手册等有关教 材。引用了有关手册的公式及图表。但由于本人水平的有限，本说明书存在一些 缺点和错误，希望老师多加指正，以达到本次设计的目的。 太原工业学院毕业设计 2 1 1 绪论绪论 1.11.1 冲压工艺介绍冲压工艺介绍 冲压是在靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生 塑性形变或分离，从而获得一定形状和尺寸的工件（冲压件）的形成加工方法， 冲压和锻造属塑性加工（或称压力加工） ，合称锻压。冲压的胚料主要是热轧和 冷轧的钢板和钢带。借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受 到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。 板料，模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。 前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用 的冲压方法。它是金属塑性加工的主要方法之一，是机械制造中先进的加工方法 之一，也隶属于材料成型工程技术。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方 法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精 密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸 台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度 和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的 生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机（单工位或多工 位的）上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自 动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 全世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。汽车 的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包，容器的壳体，电机、电器的铁芯 硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿 等产品中，也有大量冲压件。 模具是现代工业的重要工艺设备，随着科学技术的不断进步，它在国民经济 中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔。模具工业是技术密集型、资本密 集型和投资密集型的产业，就冷冲模具而言，在冲模设计与制造上，模具结构与 精度正朝着两个方面发展：一是为了适应高速、自动、精密、安全等大批量自动 化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展；另一 太原工业学院毕业设计 3 方面， 为适应市场上产品更新换代迅速的要求，各种快速成形方法和简易经济冲 模的设计与制造也得到了迅速的发展。同时，计算机技术、信息技术等先进技术 在模具技术中得到广泛的应用， 使模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变 化。目前最为突出的是模具 CAD/CAE/CAM。在这方面，在这方面，国际上有许多 应用成熟的计算机软件，我们不但能消化，应用国外的有关软件，少数单位还能 自行开发或正在开发模具软件，尽管其总体水平与国际上的还有差距，但它代表 了我国模具技术的发展成果与发展方向。 1.21.2 冲压模具的分类冲压模具的分类 根据工艺性质冲压模具可分为：冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模。冲裁 模是指沿封闭或长空的轮廓线使材料产生分离的模具，如落料模、冲孔模、切断 模、切口模、切边模、剖切模等；弯曲模是指板料毛坯或其他坯料沿着直线或弯 曲线产生弯曲变形，从而获得一定角度或形状的工件的模具；拉深模是把板料毛 坯制成开口空心件进一步改变形状和尺寸的模具； 成型模具是指将毛坯或半成品 工件按凸凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。 根据工序组合程度分，可分为单工序模、复合模和级进模。单工序模是指在 压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具；复合模是指只有一个工位， 在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模 具；级进模又称连续模，是指在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在 压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模 具。 1.31.3 冲压模具的发展现状冲压模具的发展现状 （1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光 洁的断面和高的精度。 目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲 裁，精密冲裁工件的厚度可达到 2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量 切削加工，从而大大降低了生产成本。 太原工业学院毕业设计 4 （2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复 杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高 成型效能和实用性。 （3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机， 自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动 强度和保证操作安全的有效措施。 （4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具 结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短 生产准备周期。 （5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子 计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制 造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与 制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具 设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得 到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ；广东一些大集团公司和迅 速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心； 中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 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。近年许多模具企 业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。一些 国内模具企业已普 及了二维 CAD，并陆续开始使用 Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、 Mold Works 和 Top solid Progress 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用 于冲压模的设计中。 太原工业学院毕业设计 5 2 2 工件的工艺分析及计算工件的工艺分析及计算 2.12.1 冲压的工艺分析冲压的工艺分析 2.112.11 材料分材料分析 45 号钢为优质的碳素结构钢，强度较高，塑性和韧性尚好，属于综合力学 性能比较好的钢，用得非常广泛，主要用于制作承受负荷较大的小截面调质件和 应力较小的大型正火零件。具有良好的弯曲成型性能。 2.122.12 结构分析结构分析 图 2.1 为工件的向视图和立体图，其结构简单，左右对称，对弯曲成形较为 有利。可查表 3-1 得此材料所允许的最小弯曲半径mm5 . 15 . 0 min tr，而零件 弯曲半径mm5 . 1mm2r，故不会弯裂。另外，孔边距离 L2t16-8.5/2-52t, 零件上的孔位于弯曲变形区之外， 所以弯曲时不会影响到孔， 孔不会变形 （H2t） ， 可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径 r/t=0.675，卸载后弯曲件圆角半 径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回 弹。 图 2.1 活接叉弯曲件 太原工业学院毕业设计 6 2.132.13 精度分析精度分析 图 2.1 零件上只有 1 个尺寸有公差要求， 为-0.5 由公差表查得其公差要求属 于 IT14，其余未注公差尺寸也均按 IT14 选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零 件的精度要求。 2.142.14 分析结论分析结论 由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。 2.22.2 工艺方案的确定工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上根据冲裁件的特点确定冲裁工艺 方案。 冲裁工序的组合 冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁(连续冲裁） 复合冲裁是在压机一次行程中， 在模具的同一位置同时完成两个或两个以上 的冲压工序；级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压 机一次行程中条料在冲模的不同工序位置上，分别完成工件所要求的工序。除最 初几次冲程外，以后每次冲程都可以完成一个冲裁件。组合的冲裁工序比单工序 冲裁生产效率高，获得的制件精度等级高。 冲裁组合方式的确定应根据下列因素决定。 （1）生产批量一般来说，小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生 产采用复合冲裁或级进冲裁。 （2）工件尺寸公差等级复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高，因为它避 免了多次冲压的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，工件较平整。级进 冲裁所得到的工件尺寸公差等级较复合冲裁低， 在级进冲裁中采用导正销结构或 侧刃定距结构，可提高冲裁件精度。 （3）对工件尺寸、形状的适应性工件的尺寸较小时，考虑到单工序上料不 方便和生产率低，常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的工件，由于制造 多副单工序模的费用比复合模昂贵，也宜采用复合冲裁。但工件上孔与孔之间或 太原工业学院毕业设计 7 孔与边缘之间的距离过小时， 不宜采用复合冲裁和单工序冲裁， 宜采用级进冲裁。 所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件，且可冲裁的材料厚度比 复合冲裁时要大，但级进冲裁受压机台面尺寸与工序数的限制，冲裁工件尺寸不 宜太大。 （4）模具制造、安装调整和成本对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用 级进冲裁为宜。因模具制造、安装调整较易，成本较低。 （5）操作方便与安全复合冲裁出件或清除废料较困难，工作安全性较差。 级进冲裁较安全。 综合上述分析，对于一个工件，可以得出多种工艺方案。必须对这些方案进行比 较，选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方 便又安全的工艺方案 零件为 U 形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可 有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。 方案三：冲孔落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。 方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。 方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证， 生产效率较高。但由于该零件圆弧部分的狭边长度为 l=d=4.75mm，小于凸凹模 允许的最小壁厚 6.7mm，故不宜采用复合冲压工序。 （查表 2-44） 方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲 压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略 复杂。 通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。 2.32.3 排样的设计排样的设计 排样是指工作在条料、带料或拌料上布置的方法。工件的合理布置（即材料 的经济利用） ，与零件的形状有密切关系。 按零件的不同几何形状，可得出其相合适的排样类型，而根据排样类型又可 分为有搭边与无搭边两种 太原工业学院毕业设计 8 2.312.31 排样原则排样原则 1）提高材料利用率。对冲裁件来说，由于产量大，冲压的生产率高，所以材 料费用常会占冲裁件总成本的 60以上。材料利用率是一项很重要的经济指标， 要提高材料利用率，就必须减少废料面积。冲裁过程中所产生的废料可分为结构 废料与工艺废料两种。结构废料是由工件的形状决定的，而工艺废料则是由冲压 方式与排样方式所决定，而工艺废料则是由冲压方法与排样方式所决定的。 2）使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。条料在冲裁过程中翻动要少， 在材料利用率相同或相近时，应经可能选条料宽、近距小的排样方法。它还可以 减少板料裁切次数，节省剪裁备料时间。 3）使模具结构简单、模具寿命较高。 4）排样应保证冲裁件的质量。对于弯曲件的落料，在排样时还应该考虑板料的 纤维方向。 2.322.32 排样方法排样方法 1）有废料排样法 2）少废料排样法 3）无废料排样法 2.32.33 3 排样方案的确定排样方案的确定 分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图 2.4 所示两种。 排样图 a 太原工业学院毕业设计 9 排样图 b 图 2.4 可能的排样方式 比较方案 a 和方案 b，方案 a 是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料 本身的剪板公差以及条料的定位误差影响，工件精度不易保证，且模具寿命低， 操作不便，排样不适合连续模，所以选择方案 b。同时，考虑凹模刃口强度，其 中间还需留一空工位。 太原工业学院毕业设计 10 3 3 工件的工艺计算工件的工艺计算 3.13.1 弯曲工艺计算弯曲工艺计算 3.113.11 毛坯尺寸计算毛坯尺寸计算 对于tr5 . 0有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理， 坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和， 可查 3-6 得中性层位移 系数28. 0x，所以坯料展开长度为 64mm63.9)328. 02( 180 90 2)1025(2)5916( Z lbaL (l= 180 =xtr ) 由于零件宽度尺寸为 18mm，故毛坯尺寸应为 64mm18mm。弯曲件平面展 开图见图 3.1，两孔中心距为 46mm。 图 3.1 坯料展开图 3.123.12 弯曲力计算弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。特别是在弯曲板料较厚。弯 曲线较长。相对弯曲半径小、材料强度较大，而弯曲设备吨位与功率有限的情况 下，必须对弯曲力进行计算。 1）自由弯曲时的弯曲力 U 形件弯曲力： tr bt7 . 0 b 2 K F 自 太原工业学院毕业设计 11 式中 自 F冲压行程结束时的自由弯曲力（N）; K安全系数，一般取K=1.3; b弯曲件的宽度（） ； t弯曲材料的厚度（） ； r弯曲件的内弯曲半径（） ； b 材料的强度极限（MPa） 2）校正弯曲时弯曲力 校正弯曲时，校正力比压弯时大得多，而且两个力先后作用。因此，若采用 校正弯曲时，一般只计算正力。U 形件弯曲的校正力按下式计算： kN541201825 ApF校 式中 校 F校正弯曲时的弯曲力（N) A校正部分的垂直投影面积（ 2 mm） p单位面积上的校正力（MPa） 3)压弯时的顶件力和卸料力 顶件力 D F和卸料力 Q F值可近似取自由弯曲力的 3080 kN5 32 5503183 . 17 . 0 3 . 0 7 . 0 3 . 0 )8 . 03 . 0( 2 b 2 tr KBt FFQ 自 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般 D F可以忽略，即 压力机 F 校 F 生产中为安全，取 压力机 F1.8 校 F=1.854=97.2KN。初选压力机 J2325。 3.3.2 2 落料的计算落料的计算 3.213.21 刃口尺寸的计算刃口尺寸的计算 太原工业学院毕业设计 12 冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度， 模具的合理间隙也要 靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计 冲裁模主要任务之一。 由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模 时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙 去在凹模上。 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公 差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较 大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，人能冲出合格的制件。凸凹模 间隙则取最小合理间隙值。 确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过 高（即制造公差过小） ，会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对 刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不和格，会使模具的 寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件安国家“配合尺寸的公差数 值”IT14 级处理，冲模则可按 IT11 级制造；对于圆形工件可按 IT17IT9 级制 造模具。 冲压件的尺寸公差应按 “如体” 原则标注单项公差， 落料件上偏差为零， 下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。 根据零件形状特点， 冲裁模的凸、 凹模采用分开加工方法制造。 尺寸 18mm、 R9mm 由落料获得，28.5mm 和 460.31mm 由冲孔同时获得。查得凸、凹模最 小间隙mm48. 0 min Z，最大间隙 Zmax=0.54，所以 Z=0.54-0.48=0.06 按照模具制造精度高于冲裁件精度 34 级的原则，设凸、凹模按 IT8 制造， 落料尺寸mm180 43. 0 ，查表 2-9 凸、凹模制造公差凸=-0.020,凹=+0.025 校核不等式凹+凸Zmax-Zmin 0.0450.06 查表代入公式：D凹=（Dmax-x） 凹 0 =（18-0.50.43） 025. 0 0 =17.785 025. 0 0 D凸=（D凹-Z min） 0 凸 =（17.785-0.48） 0 020. 0 =17.305 0 020. 0 太原工业学院毕业设计 13 冲孔尺寸mm5 . 8 36. 0 0 ，凸、凹模制造公差凸=-0.020，凹=+0.020 校核不等式凹+凸Zmax-Zmin 0.004006 查表代入公式：d凸=（dmin+x） 0 凸 =(8.5+0.50.36) 0 020. 0 =8.68 0 020. 0 d凹= (d凸+zmin) 凹 0 =(8.68+0.48) 020. 0 0 =9.16 020. 0 0 3.223.22 排样计算排样计算 分析零件形状采用单直排的排样方式，现选用规格为 3mm1000mm1500mm 的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。 经查表 2-15 该零件与条料侧边之间的搭边值 a=2.8mm，零件与条料侧边之 间的搭边值 a1=3.2mm.条料与导料板之间的间隙值=0.5mm B=(Dmax+2a1+) 0 =(64+23.2+0.5) 0 5 . 0 =70.9 0 5 . 0 mm L=D+a=18+2.2=20.8mm n= 9 .70 1500 8 .20 8 . 21000 =2148=1008 个 每个零件的面积：s= 4 18 2 +4618-2 4 8.5 2 =968.9 2 材料利用率是指合格品中包含的材料数量在材料（原材料）总消耗量中所占 的比重， 即已被利用的材料与实际消耗的材料之比， 说明材料被有效利用的程度。 材料利用率越高，意味着用同样数量的材料可以生产更多的产品。 一个步距内的材料利用率计算可以用下式表示： =A/（BS）100% 式中，A一个步距内冲裁件的实际面积（单位：mm 2） ； B条料宽度（单位：mm） ； S步距（单位：mm） 。 若考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则每一张板料（或料带、条料）上总 的材料利用率总为 总=nA1/（BL）100% 式中，n一张板料（或料带、条料）上冲裁剪的总数目； 太原工业学院毕业设计 14 A1一个冲裁件的实际面积（单位：mm 2） ； B板料（或料带、条料）宽度（单位：mm） ； L板料（或料带、条料）的长度（单位：mm） 。 则本套模具的材料利用率为 = BB BL sn 100= 10001500 9 .9681008 100=65.1 3.33.3 冲裁力计算冲裁力计算 冲裁力是选择压力机的主要依据，也是设计模具所必需的数据。 此 例 中 零 件 的 落 料 周 长 为 462+2R=148.52mm ， 冲 孔 周 长 为 2R=26.69mm，材料厚度 3mm，45 钢的抗剪强度取 500MPa，冲裁力基本计算 公式KLtF 。 式中F冲裁力（N)； K安全系数，是考虑到刃口钝化。间隙不均与、材料力学性能与厚度 波动等因素增加的安全系数。常取K=1.3. L冲裁件周长（） ； t板料厚度（） ； 材料的抗剪强度（MPa） ； 则冲裁该零件所需落料力 kN6 .289N289614500352.1483 . 1 1 F 冲孔力 kN1 .104N104091500369.263 . 12 2 F 模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力 T F为 kN53kN) 1 .1046 .289(045. 0 3 9 )( 21TT FFnKF n梗塞在凹模内的冲件数（thn/） ；h凹模直壁洞口的高度。 计算零件所需总冲压力 kN7 .446kN)531 .1046 .289( T21 FFFF总 太原工业学院毕业设计 15 3.43.4 压力中心