汽车支架模具设计冲压模毕业设计说明书.doc

分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)汽车支架冲压模具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文汽车支架冲压模具设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要本设计主要围绕冲压模具设计展开，设计宗旨为降低生产成本，提高生产效率，提高模具寿命，而且要求操作方便，维修简单。本次设计的课题是冲压成形，其形状比较简单，精度要求不高，精度等级使用IT14即可，整个设计过程中包括模具的结构分析与主要零件的计算。根据模具尺寸选择安装相应的模架，在设计时对模具的质量、模具的寿命、生产周期及生产成本等因素进行了全面仔细的分析。总的设计过程为从零件工艺的分析到确定工艺方案然后到模具的设计和装配。通过本次设计，灵活运用所学知识，加深对模具设计、机械加工、公差、热处理等内容的掌握，提高了独立解决问题的能力。关键词：冲压成形，模具设计,机械加工V宁波大红鹰学院本科毕业设计AbstractThe main contents of this design is about the design of the stamping dies , its aim at lower the production cost , increasing production efficiency ,lift the molding tool life span and request for operate convenience , fix briefly and easily .This design is stamping forming, its shape is quite simple, the precision request is not high, the precision class uses IT14 is may,the whole design process include the calculation of the structure analytical and main spare parts of molding tool . According to the molding tool size , choice install an accordingly homologous mold, while designing the life span of the molding , the economy of the molding tool, produce period and production cost etc.are should carried on under overall careful analysis.Total design process for analyze part process then arrive sure the process program and finally the design and assembly of the molding.Through this design, nimble utilization the knowledge of studies, deepen understand the content of the mold design, the machine-finishing, the tolerance, the heat treatment and exercise the ability of solve the question independently .Key Words: Stamping forming,Mold design,Machining目 录摘 要IAbstractII目 录III1前言61.1 模具的简介71.2 冲压的概念及其优点71.3课题国内外现状81.4未来冲压模具制造技术发展趋势102 冲压件工艺分析112.1冲压件材料分析112.2 冲压件结构工艺性及分析122.3 确定工艺方案模具结构类型132.3.1 定位装置152.3.2卸料装置152.3.3 导向装置153 工艺计算153.1 冲压件展开尺寸计算153.1.1弯曲中性层位置的确定163.1.2弯曲件坯料尺寸的计算163.2材料的规格选择173.3排样图的设计与利用率的计算183.3.1排样图的设计183.3.2排样图的利用率的计算213.4冲压工艺力的计算223.41冲压力223.4.2翻边部分的翻边力计算：224 冲孔落料模的主要零部件设计234.1孔凸模的设计234.1.1凸模长度计算254.1.2承压应力校验254.2 落料凸模设计265.2.1凸模承压力校核：265.2.2 抗纵向弯曲应力的校核：275.2.3 切断凸模固定端面的压力274.2 凸、凹模间隙284.4 凹模的结构形式284.5 凸模的设计295 冲孔落料模辅助零件设计325.1 挡料销325.2导料板325.3卸料板325.4 导向零件335.5 连接与固定零件346 冲孔落料模压力机的选择357 压筋切舌模设计计算367.1.1 弯曲力的计算367.2 压筋切舌模压力机的选择378 压筋切舌模成形件尺寸的确定378.1 凸、凹模圆角半径378.2 凸、凹模间隙388.3 弯曲模零件总体尺寸的确定388.4 模具自制零件的材料及热处理要求399 模具的安装调试409.1 冲孔落料模的安装调试409.2 压筋切舌模的安装调试4110 结束语42参 考 文 献432郝滨海.冲压模具简明设计手册M.北京：化学工业出版社，2004.11434万战胜.冲压工艺与模具设计M.北京：中国铁道出版社，1995.1439柳晖，孙昌佑.互换性与技术测量基础M.上海：华东理工大学出版社，2006.14311沈言锦，周美容，袁凯峰.冲压工艺与冲压模设计M.北京：中国农业出版社，2008.943致 谢43 1 前言毕业设计是一种综合性的训练，也是一个重要的专业实训环节，它综合性强，应用知识面宽。随着社会主义市场经济的不断发展，工业产品增多，产品更新换代加快，市场竞争激烈。模具作为一种工具已广泛地应用在各行各业之中。模具是现代化工业生产的重要工艺装备。在国民经济的各个工业部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。模具已成为国民经济的基础工业。模具已成为当代工业的重要手段和工艺发展方向之一。现代工业产品的品种和生产效益的提高，在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。为了更进一步加强我们的设计能力，巩固所学的专业知识，在毕业之际，特安排了此次的毕业设计。毕业计也是我们专业在学完基础理论课，技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。本次设计的目的：一、综合运用本专业所学的理论与生产实际知识，进行一次冲压模设计的实际训练，从而提高我们独立工作能力。二、巩固复习四年以来所学的各门学科的知识，以致能融贯通，进一步了解从模具设计到模具制造整个工艺流程。三、掌握模具设计的基本技能，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。 由于本人设计水平有限，经验不足，错误难免，敬请老师批评、指导，不胜感激。 1.1 模具的简介目前我国模具工业的发展步伐日益加快，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本的发达国家相比还存在相当大的差距。存在的问题和差距主要表现在下列5个方面：（1）总量供不应求。（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不合理。（3）模具产品水平低很多，生产周期长。（4）开发能力较差，经济效益较差。（5）与国际水平相比，模具企业的管理落后。近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅速发展壮大，因此，模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成为我国国内具有优势的热门专业之一。在日常生活中我们的许多制品都是由模具来生产制造出来的，所以，越来越多的人开始从事模具行业的设计，因此，我国的模具设计水平有了进一步的提高和发展的空间。随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长，模具工业快速发展，必然会带来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。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，模具制造技术现在已经逐渐的成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。1.2 冲压的概念及其优点1.2.1冲压的概念冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。它是一种压力加工方法，是机械制造中的先进加工方法之一。冲压模具是一个特殊的，一次性的一类精密工具，通过切割与塑形的方式使金属成为一个理想的形状或外形。大多数模具构造有几个基本组成部分，包括模板，防磨装置，模套，导向销，轴衬，垫块，垫板，螺钉，销钉，和螺栓。模具还需要冲孔模板，压力和冲压成型板，以及可用来保护它们-转子，肩螺栓，衔铁，保持架;和气体，线圈，或聚氨酯弹簧的工具。1.2.2冲压的优点冷冲压和线切割相比较，具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单容易实现机械化和自动化等一系列有点，特别适合于大批量生产。冲压模具成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件,具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。现代冲压模具生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压模具生产的发展方向。日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的，例如不锈钢饭缸，它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可以看出，冷冲压是一种在常温（冷态）下利用冲模在压床上对各种金属（或非金属）板料施加压力使其分离或者变形而得到一定形状零件的金属压力加工方法。近几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃。1.3课题国内外现状近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1.3.1模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。 模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。 1.3.2 模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和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，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、制造周期等方面，与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。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。 1.3.3 专业化程度及分布状况 我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。1.4未来冲压模具制造技术发展趋势全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。2 冲压件工艺分析冲压件的工艺性，是指冲压件对冲压工艺的适应性,即冲压件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲压工艺的要求。冲压件的工艺性对冲压工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲压件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲压件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲压件的制造成本。图2.1冲压件2.1冲压件材料分析该零件的材料为Q235，该钢种是普通碳素钢,材料状态:未淬火;抗剪强度=320MPa,抗拉强度b=440MPa;屈服点s=253MPa;伸长率 10=20%;从它的力学性能可知它的冲裁性较好.具有良好的冲压、拉伸、弯曲、焊接性能，故广泛用于制造冷冲压零件。（参考文献7 表84）2.2 冲压件结构工艺性及分析冲压件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲压件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。冲压件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。此工件形状比较复杂,但精度要求不高只有IT14 级,主要工序有冲孔、落料、翻边、弯曲。工件图如图2.2所示：图2.2冲压工件图冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。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，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量，工件尺寸公差等级，对工件尺寸、形状的适应性，模具制造、安装调整和成本，操作方便与安全来决定。综上分析，要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。其具体要求为：对冲裁件形状与尺寸的要求1.冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。2.冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。3.冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 4.冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。5.冲裁件上孔与孔之间，孔至边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。冲裁件对尺寸精度的要求 一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在IT10IT11级以内。本工件材料为Q235，厚度为2mm。具有良好的冲压性能,且冲裁件结构形状简单，所以精度按照IT14级制造。取磨损系数X=0.5。结论（1） 材料：Q235钢板是普通碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。（2） 工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有90清角改为R1的圆角。（3） 尺寸精度：零件图上所有尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。2.3 确定工艺方案模具结构类型因该工件属大批量生产，根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下两种模具结构方案：方案一：采用复合冲裁模结构。即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和落料。复合模有如下特点：1、冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。2、冲件表面较为平整。3、适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。4、冲模面积较少。方案二：采用级进冲裁模结构。即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。级进模有如下特点：1、材料利用率较高。2、凸模形状简单，提高模具使用寿命。3、工作效率比较高。该工件材料为Q235，厚度为2mm。大批量生产，精度要求不高，IT14级即可，对比以上两种方案决定采用级进模冲裁结构。通过到工厂的调研，了解到其工件包括下料、落料、冲孔、弯曲、翻边几个工序。经过研究可采用以下几个方案来实施:1、下料弯曲冲孔翻边落料2、下料冲孔翻边弯曲落料3、下料冲孔弯曲落料翻边4、下料冲孔弯曲落料翻边5、冲小孔、定位孔下料翻边弯曲冲大孔弯曲、切边落料6、下料翻边冲孔弯曲落料第一、二、三种方案是工厂采用的一般方案，主要是用来小批量生产，生产效率不高，模具设计比较简单。第四种方案是把落料、切舌和冲孔有一副连续模来做。采用此方案则要求设计的模具精度比较高。成本较大。第六种方案把落料、冲孔、压筋和切舌分成两副模具，可以满足大批量生产的要求，同时也可以节省模具成本，对模具的要求不是很高。设计的模具的结构比较简单。第五种方案相对第六种方案来说，主要考虑模具和工件的定位和压一般成形规律，与尺寸精度的影响。通过和老师讨论第五种方案较好。2.3.1 定位装置为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度t=2mm,属于较厚的板材,且制件尺寸不大,固采用侧面两个始用挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用固定销定位。2.3.2 卸料装置连续模冲裁时，条料将卡在凸凹模外缘，因此需要在下模设置卸料装置。在下模的卸料装置一般有三种形式：第一种刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料，主要用于大中型零件冲裁或成形见切边。由于该零件的条料较厚，故采用第一种刚性卸料结构。2.3.3 导向装置采用二导柱式模架。3 工艺计算3.1 冲压件展开尺寸计算图3.1弯曲件3.1.1弯曲中性层位置的确定中性层位置以曲率半径表示，通常用下面的经验公式确定：=r+xt式中：r零件的内弯曲半径 t材料的厚度 x中性层位移系数，见表4-5（参考文献11 159页）由表4-5查得x=0.22=r+xt =0.5+0.22*2 =0.94mm3.1.2弯曲件坯料尺寸的计算由于r小于0.5t，则按表4-6计算公式计算（参考文献11 160页）Lz= l1+l2+0.4t Lz= l1+l2+ l3+0.6t由图3.1弯曲件可得： L1=15+6+0.45*2=21.9mm L2=30+8+5+0.6*2=44.2mmD=d+2b=46+2*6=58mm图3.2零件弯曲件由图3.2弯曲件可得：L=l1+l2+ l31/180+2/180=133mm图3.3毛配展开形状图3.2材料的规格选择冲压生产中使用的材料相当广泛。有金属材料和非金属材料，大部分都是各种规格的板料、带料、条料和块料。板料是冲压生产中应用最广的材料，适合于成批生产。其尺寸规格按国家标准定，采用标准规格板料可能会增加余料，使材料利用率降低。 带料（卷料）用于大批量生产。带料的宽度一般在300mm以下，根据材料的不同，有不同的宽度尺寸，长度可达几米到几十米，有的薄材料可达数百米。条料是根据冲压件的需要，由板料剪切而成，用于中小型零件的冲压。块料适用于单件小批量生产和价值昂贵的有色金属的冲压。根据生产要求和工艺性，选择切边带料。（参考文献4 ）3.3排样图的设计与利用率的计算3.3.1排样图的设计冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法称为排样，冲件的合理布置与冲件的外形有很大的关系。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。按零件在条料上的布置形式，排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。无废料排样是指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指沿工件的部分外形切断或冲裁，而废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边。无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。（一）排样分析排样指冲压件在板料、条料或带料上的布置方式。排样是否合理，对材料利用率的大小有直接影响。还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲压工艺与模具设计中一项很重要的工作。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利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲压过程中所产生的废料，可分为两种情况：（1）结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。（2）工艺废料 工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定于冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：（1）有废料排样沿工件的全部外形冲压，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲压后搭边成为废料，如图3-3a所示。（2）少废料排样 沿工件的部分外形轮廓切断或冲压，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图3-3b所示。（3）无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。如图3.4所示。图3.4 a) 有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%95%，少废料排样法也可达70%90%。少、无废料排样法有利于一次冲压多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲压力。但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。有废料、少废料或无废料排样。按工件的外形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排和压搭边等。对于简单形状的工件，可以用就算方法选择合理的排样方式，而对于形状复杂的工件要作出正确判断则比较困难，通常用放样的方法，即用厚纸片剪35个样件，摆出各种可能的排样方案，从中选择一个比较合理的方案。合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。考虑到该工件的外形特征和材料的利用情况，可采用有废料直排的排样方式。（参考文献1 ）（二）搭边数值的选取 排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以保证条料有一定刚度，便于送料。搭边数值取决于以下因素：(1)冲件的尺寸和形状；(2)材料的硬度和厚度；(3)排样的形式(直排、斜排、对排等)；(4)条料的送料方法(是否有侧压板)；(5)挡料装置的形式(包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式)。当采用级进模冲压时，排样设计除了要考虑提高材料利用率以外，还必须注意以几点：(1)公差要求较严的零件排样时工步不宜太多，否则累积误差大，零件公差要求不易保证；(2)对孔壁较小的冲压件，其孔可以分步冲出以保证凹模孔壁的强度；(3)零件孔距公差要求较严时，应尽量在同一工步冲出或在相邻工步冲出；(4)当凹模壁厚太小时，应增设空步以提高凹模孔壁的强度；(5)尽量避免复杂型孔，对复杂外形零件的冲压，可分步冲出，以减小模具制造难度；(6)当零件小而批量大时，应尽可能采用多工位级进模成形的排样法；(7)在零件较大的大量生产中，为了缩短模具的长度可采用连续复合成形的排样法；(8)对于要求较高或工步较多的冲件，为了减小定位误差，排样时可在条料两侧设置工艺，用导正销定位； (9)在级进模的连续成形排样中，如有切口翘脚、起伏成形、翻边等成形工时，一般应安排在落料前完成；(10)当材料塑性较差时在有弯曲工步的连续成形排样中，必须使弯曲线与材料纹向成一定夹角。（参考文献1 ）搭边值根据工件宽、材料厚度和工件需要翻边，选工件间搭边值a=7.0mm。（参考文献5 ）搭边值根据工件宽和材料厚度，选工件间搭边值a=32.0mm。（参考文献5 ）首先查有关表确定搭边值。根据零件形状，侧边按圆形取搭边值a=0mm,条料与导料板间的间隙，垂直于送料方向的工件尺寸为133m。连续模进料步距为65.0mm。条料宽度按相应的公式计算：B=280mm如图3.5排样图：图3.5排样图3.3.2排样图的利用率的计算一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。材料利用率 =A/（SB）100 （3.1）A一个步距内工件的有效面积mmS送料步距mmB条料宽度mmA=10731.78mm=10731.78/(65280)100%= 58.966%3.4冲压工艺力的计算3.41冲压力冲压力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料厚度、工件周边长度、材料的力学性能等参数有关。冲压模设计时为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲压力。压力机吨位必须大于计算的冲压力。以适应冲压的要求。冲压力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲压件分离的轮廓长度有关。考虑到成本和冲压件的质量要求，平刃口模具冲压时，其理论冲压力F(N)可按下式计算： （3.2）式中 L冲压件周边长度(mm)； t 材料厚度(mm)； 材料抗剪强度(MPa)； 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。 选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素实际冲压力可能增大，所以应取 F （3.3）式中 F最大可能冲压力(称冲压力)；N 材料抗拉强度(MPa) 。 （参考文献1 ）Q235钢的抗剪强度：320N/，强度极限：400N/ （参考文献2 ）圆孔的冲压力的计算： F1=2 =1.3212mm2mm320N/=125399（N） F2=2 =1.322.842mm320N/=38005.76（N）切断部分的冲压力计算： F3=1.3719.04mm2mm320N/=598241.28（N）3.4.2翻边部分的翻边力计算：用凸模翻孔所需的压力，可按1式计算： F=1.3719.04mm2mm320N/=598241.28（N）式中 F 翻边力（N）； 材料的屈服点（MPa） ； D 翻孔直径（mm）； d 毛坯预制孔直径（mm）； t 毛坯厚度（mm）。查4表1-1， ；D = 30.5mm，d = 15.87mm，t = 1.5mm。则4 冲孔落料模的主要零部件设计4.1冲10孔和冲24孔凸模的设计图4.1孔凸模图图4.2孔凸模尺寸图基本尺寸D极限偏差：凸模材料用Crl2MoV,刀口部分热处理硬度为6062HRC尾部回火至4050HRC。凸模的固定方法采用台阶式凸模，将凸模压入固定板内，采用H7/m6配合装配后磨平。图4.3孔凸模装配图4.1.1凸模长度计算凸模的长度应根据冲模的具体结构确定，应留有修磨余量，并且模具在闭合态下。卸料板至凸模固定板间应留有避免压手的安全距离。 一般按图5-3所示的结构计算，凸模长度应为： L=H1+H2+H3+a （4.1）式中 H1凸模固定板厚度； H2卸料板厚度； H3导尺(导板)或坯料厚度； a附加长度主要考虑 冲头总修量及模具闭合状态下卸料板到冲头固定板间的安全距离。一般取1020mm。根据设计可知，H1=20mm, H2=20mm,H3=0.75mm, a=1mm, 凸模进入凹模取2mm,所以小孔凸模总长度为：L1=60mm。大孔在弯曲后冲压成型故L2=100mm 图4.4凸模在一般情况下不必进行强度校验，但对于特别细长的凸模或凸模断面尺寸小而板料厚度大时则应进行强度校验。4.1.2承压应力校验冲压时，凸模承受的最小断面压应力，必须小于凸模材料强度允许的压应。即： （4.2）对圆形凸模，由上式可得 （4.3） 即： 式中 凸模最小断面压应力（MPa）； 凸模纵向总压力（MPa）； 凸模最小截面的面积（）； 圆形凸模最小截面的直径（mm）； t 冲压材料厚度（mm）； 冲压材料抗剪强度（MPa）。 凸模材料的许用压应力，对于Crl2MoV，可取=（1.01.6） MPa，凸模有特殊导向时，可取=（23） MPa。 =1.28mm 对于大小冲孔凸模均能满足要求。4.2 落料凸模设计 此凸模为非标准件，为保证冲压质量，避免毛刺的产生，故模具宽度要比冲压工件宽度宽一些，一般比冲压材料宽。采用线切割或成形磨削加工，固定部分应和工作部分尺寸一致。所以设计凸模结构如下图5-4所示： 图5-4切断凸模高度设计为与圆形凸模一样高。凸模固定方式也才用台阶式（见图5-2），将凸模压入固定板内，采用H7/m6配合装配后磨平。5.2.1凸模承压力校核： 冲压时，凸模承受的最小断面压应力，必须小于凸模材料强度允许的压应力。即： 式中 凸模最小断面压应力（MPa）； 凸模纵向总压力（MPa）； 凸模最小截面的面积（）。 = 149.5（MPa） 5.2.2 抗纵向弯曲应力的校核： 无导向装置的一般形状凸模 （5-7） 有导向装置的一般形状凸模 （5-8） 式中 凸模允许的最大自由长度（mm）； 冲压力（N）； I凸模最小截面惯性矩（）。从俯视图可以看：凸模形状类似为工字形，可按工字形截面求其近似惯性矩I，则 （5-9） 可以导出 式中 中性轴静矩，=；（5-10） 最大剪应力。= =16177.2 故 =21mm=657.3mm 满足要求 5.2.3 切断凸模固定端面的压力 切断凸模固定端面的单位压力按下式计算，即 q= 式中 q凸模固定端面的压力，MPa； A凸模固定部分最大剖面积，； F落料或冲孔的冲压力，N； 模座铸铁材料的许用压应力，MPa。q=149.5MPa=所以也需加垫板。 （5.2参考文献2 ）4.2 凸、凹模间隙查冲压工艺及模具设计中表2.3,知=0.06mm,=0.02mm，则=+=0.08mm 冲孔凸模、落料凹模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边最小间隙为0.06mm，间隙最大不得超过0.08mm。大批量生产、且工作精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。4.4 凹模的结构形式凹模的材料选用T10A，查冲压工艺及模具设计可选用如下图所示的类型：图4.3凹模结构图查表得，凹模外形尺寸的确定凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，在实用中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式计算。凹模板的厚度一般应不小于15，随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。按照下面的公式进行计算。凹模厚度：（mm） 式中 K系数，考虑板料厚度的影响=0.28； b冲裁件的最大外形尺寸。所以落料凹模厚度为：落料凹模尺寸为：4.5 凸模的设计凸模的结构形式通过对该工件的工艺性分析可知，该模具冲孔时需采用圆形凸模，落料时需采用非圆形凸模两种。查冲压工艺及模具设计可选用（b）型为该圆形凸模结构，d=3.030.2mm，正符合该工件，其结构如下图：图4.4 冲孔凸模结构凸模长度为： 其中凸模固定板厚， 取=20mm卸料板厚，导料板厚，,其中包括凸模进入凹模的深度 、总修磨量以及模具闭合状态下卸料板到凸模固定板间的安全距离，取。则冲孔凸模：，落料凸模：。对于非圆形凸模可固定部分做成长方形，这样就改善了它和凸模固定板之间的配合。如上该圆形小凸模比较细长，且工件厚度较大，必须进行承压能力校验。承压能力校验：冲裁时,凸模承受的压应力必须小于凸模材料强度允许的压应力:，对圆形凸模，代入上式可得式中 冲裁力，N；凸模最小断面面积，mm2；凸模直径，mm；材料厚度，mm；毛料材料抗剪强度，MPa；凸模材料的许用压应力，MPa。查冲压模具与制造表知，取， ，所以 成立，即该冲孔凸模承压能力足够。凸模的固定方式如图所示，冲孔凸模采用压入法的固定方式。图4.5凸模安装形式用凸模固定板将凸模固定在模座上。固定板与凸模一般采用过渡配合。适用于冲裁板厚的冲裁凸模与各类模具零件，利用台阶结构限制轴向移动，注意台阶结构的尺寸，应该使，。它的特点是连接可靠，对配合孔的精度要求较高。装配时，将凸模固定板型孔台阶朝上，放在两个等高垫铁上，将凸模工作端朝下放入型孔对正，用压入机分多次压入，要边压入边检查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，导入圆角和导入斜度。压入后台阶面要接触，然后将凸模尾端磨平。压入时最好在手动压力机上进行，首次压入时不要超过3mm。而落料凸模由于其外形复杂.采用低熔点合金法进行固定。低熔点合金在冷凝时有体积膨胀的特点，利用这个特点在模具装配时固定零件。采用这种方法的优点是工艺简单、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，减少加工工时，有较高的连接强度。且低熔点合金可重