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CM003-T形垫片冲孔－落料复合冲裁模具设计【优秀含6张CAD图纸+冷冲压模具全套毕业设计】

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凸模.dwg

凹凸模.dwg

凹模.dwg

推杆.dwg

装配图.dwg

零件图.dwg

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关键词：: cm003 垫片冲孔复合模具设计优秀优良 cad 图纸冲压模具全套毕业设计

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总装配图.dwg

报表.doc

摘要.doc

零件图02.dwg

零件图03.dwg

零件图04.dwg

零件图05.dwg

零件图06.dwg

零件图3.dwg

零件图4.dwg

零件图5.dwg

零件图6.dwg

零件图7.dwg

零件图8.dwg

零件简图1-1.dwg

绪言3

1冲裁件的工艺分析4

2冲压工艺方案的确定5

3排样设计5

3.1 排样方法5

3.2.1 搭边值的确定6

3.2.2 条料宽度的确定7

3.3材料利用率8

4冲裁力相关的计算9

4.1计算冲裁力的公式9

4.2总冲裁力、推料力、卸料力、顶件力和总冲压力11

4.3压力机公称压力的选取13

5模具压力中心的确定14

6冲裁间隙15

7凸模与凹模刃口尺寸的计算17

7.1 刃口尺寸计算的基本原则17

7.2 刃口尺寸计算方法18

7.3 刃口尺寸计算21

8 模具总体设计22

8.1 模具类型的选择22

8.2定位方式的选择22

8.2.1 送进导料方式的选择22

8.2.2 送料定距方式的选用23

8.3 卸料、出件方式的选择23

9主要零部件的设计23

9.1工作零件的结构设计24

9.1.1凸凹模的设计24

9.1.2 冲孔凸模的设计24

9.1.3 落料凹模的设计25

9.2 卸料板的设计27

9.3 定位零件的设计27

9.4 模架及其它零件的设计28

10模具总装图29

11压力机设备的选定29

结论31

致谢32

参考文献33

绪言

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。

1冲裁件的工艺分析

由零件图1—1可知，该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成。冲裁件内外形所能达到的精度要求不高为IT12。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲裁落料复合模进行加工，且一次冲压成形。

材料：08钢具有良好的塑性、焊接性、可锻性及良好的冲压性能，常用来制造焊接结构件和冲压件。

工件结构形状：冲裁件外形应尽量避免有尖角，为了提高模具寿命，在所有60°清角改为R2的倒角。

零件精度的选择：

本文所设计的冲裁零件是板件如图1-1，该冲裁件的材料为08钢，具有较好的可冲压性能。该冲裁件的结构较简单，比较适合冲裁，零件图上所有尺寸均未注公差，属于自由尺寸，可参考《极限配合与技术测量》确定冲裁件公差等级，根据查表，该零件的公差等级取IT12级确定零件的尺寸公差。

参考文献

[1] 曾欣、刘光虎.冲压模具及工艺.宜宾职业技术学院.2007.9

[2] 王甫茂、李正峰.机械设计基础[M].上海.上海交通大学出版社.2005.1

[3] 刘力.机械制图. 北京.高等教育出版社.第二版.2004.7

[4] 翁其金.冲压工艺与冲模设计.北京.机械工业出版社.1999.5

[5] 李奇、朱江峰、江莹编. 模具构造与制造 [M].北京：清华大学出版社，2004.9.

[6] 成虹主编. 冷冲压工艺与模具设计 [M].北京：高等教育出版社，2002.7.

[7] 李云程主编. 模具制造工艺学 [M].北京：机械工业出版社，2001.3.

[8]许发樾.模具设计应用实例.北京.机械工业出版社.1999,5

[9] 史铁梁.冷冲模设计指导.机械工业出版社.1996.7

[10] 欧圣雅主编. 冷冲压与塑料成型机械 [M].北京：机械工业出版社，1999.12.

[11] 张鼎承.冲模设计手册.北京.机械工业出版社.1999.5

QQ截图20150804110118.jpg

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工件图.jpg

零件图03.jpg

零件图3.jpg

零件图04.jpg

零件图4.jpg

零件图05.jpg

零件图5.jpg

零件图06.jpg

零件图6.jpg

零件图7.jpg

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图2.jpg

内容简介：: 1 目录 1 冲裁件的工艺分析 .1 1.1 冲裁件的结构与尺寸 .2 1.2 冲裁件的精度 .2 1.3 冲裁件的材料 .3 2 冲裁间隙 .3 2.1 间隙对冲裁力的影响 .4 2.2 间隙对模具寿命的影响 .4 2.3 冲裁间隙值的确定 .4 3 凸、凹模刃口尺寸的确定 .5 3.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 .5 3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 .5 3.2.1 凸、凹模分别加工时的计算法 .5 3.2.2 凸、凹模配作加工时的计算法 .6 3.3 计算凸、凹模刃口及公差 .8 4 排样 .9 4.1 搭边的确定 .10 4.2 材料的合理利用 . 11 大批量生产中，材料费用约占冲裁件成本的 60以上。因此，合理利用材料，提高材料的利用率，是排样设计主要考虑的因素之一。 . 11 4.2.1 材料利用率 . 11 4.2.2 提高材料利用率的措施 .12 4.3 排样图 .12 5 冲压力与压力中心的计算 .13 5.1 冲压力的计算 .13 5.1.1 冲裁力 .13 5.1.2 卸料力、推件力和顶件力的计算 .13 5.1.3 压力机公称压力的确定 .14 5.2 压力机规格参数 .15 5.3 压力机的选用要点 .15 5.4 压力中心确定 .15 6 模具零部件的设计与选用 .17 6.1 凸模、凹模设计 .17 6.1.1 凸模设计 .17 6.1.2 凹模设计 .18 6.2 凸凹模设计 .18 6.3 凸模固定板设计 .19 6.3.1 固定板的主要作用 .19 6.3.2 凸模的固定方法 .19 6.4 卸料及推件装置设计 .20 6.4.1 卸料装置设计 .20 6.6.1 上下模座选择， .22 6.6.2 标准冲压模架的分类 .22 6.7 模柄设计 .24 nts 2 6.8 导套和导柱选择 .24 6.9 紧固零件选择 .25 6.10 倒装复合模结构总图 .26 致谢 .29 参考文献 .30 nts 1 摘要 : 冲压生产是当代金属加工领域的重要手段，冷冲模是冲压生产中不可少的主要工艺设备。本课题是针对倒装复合冲裁模的设计，其主要设计过程如下：首先，对冲压件工艺分析，从而确定冲裁间隙及凸、凹模和凸凹模刃口尺寸。其次，通过对冲裁件的排样来实现对材料的利用率。再次，通过对冲裁力的计算来选择压力机和确定压力中心。最后，进行模具零部件的设计及选用，运用 AutoCAD绘制模具装配图和零部件图。关键词 :倒装复合冲裁模；凸模；凹模 nts 1 引言模具是工业生产中使用极为广阔的工艺装备。采用模具生产零部件，具有高效、节省材料、成本低廉、保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。模具设计是制造模具的依据和基础，因此进行模具设计时，设计者不仅要有较高的模具设计理论知识，还要有一定的模具制造及使用实践经验，才能设计出结构合理、成本低廉、使用方便、寿命较长的优质模具来。在一般情况下，进行模具设计应按设计程序和步骤进行。冲裁是利用冲模将板料的一部分沿一定轮廓形状与另一部分分离的工序。经过冲裁以后，板料被分成带孔部分和冲落部分。若冲裁的目的在于获得一定形状和尺寸的内孔，这种冲才被称为冲孔。若冲裁的目的在于获得具有一定外形轮廓和尺寸的零件，这种冲裁成为落料。冲裁工序所需要的模具称为冲裁模。冲裁模是从条料、带料或半成品上沿规定轮廓分离板料使用的模具，通常指落料模和冲孔模。本设计是典型的倒装复合冲裁模设计。复合模是指在压力机的一次行程中，在模具的同一个工位上同时完成两道或两道以上不同的冲模。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上的主要特征是有一个或几个具有双重作用的工作零件凸凹模。根据凸凹模在模具中的装配位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种。凸凹模装在上模的称为正装式复合模，凸凹模装在下模的称为倒装式复合模。从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出，两者各有优缺点。正装式复合模较适用于冲裁材料较软或料厚较薄、平直度较高的冲件，还可以冲制孔边距较小的冲件。而倒装式复合模结构简单（省去了顶出装置），便于操作，并为机械化出件提供了条件，故应用非常广泛。 1 冲裁件的工艺分析冲裁件的工艺分析是指冲裁件对冲压加工工艺的适合性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级等是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。 nts 2 1.1 冲裁件的结构与尺寸该零件结构较简单，形状对称，由圆和直线组成。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形状所组成，使排样式废料最少。冲裁件零件简图如下图 1-1所示。图 1-1 冲裁件零件简图冲裁件的外形或内形的转角处，要避免尖角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。表 1-1 冲裁减的凸出悬臂和凹槽最小宽度 B(mm) 材料 B 硬钢（ 1.5-2.0） t 黄铜、软钢（ 1.0-1.2） t 铝（ 0.8-0.9） t 冲孔时，由于受到冲孔凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲裁件的孔与孔之间、孔御边缘之间的距离，受模具强度和冲裁件质量的制约，其之不宜过小，一般要求 c (1 一 1 5)t,c (1 5 2)t，如图 1-2所示。图 1-2 冲件上的孔距及孔边距 1.2 冲裁件的精度 440 -0.5422 0 . 6 2 26+ 0 . 2 40R 1 012045nts 3 由表 1-2、 1-3 可查出，冲裁件内外形所能达到的经济精度为 IT12 IT13，孔中心与边缘距离尺寸公差为 0.6 。将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可知该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其他尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲孔落料复合冲裁模进行加工，且一次冲压成形。表 1-2 冲裁件内、外形所能达到的经济精度材料厚度 t/ mm 基本尺寸 / mm 3 3 6 6 10 10 18 18 500 1 IT12 IT13 IT11 1 2 IT14 IT12 IT13 IT11 2 3 IT14 IT12 IT13 3 5 IT14 IT12 IT13 表 1-3 冲裁件孔中心与边缘距离尺寸公差（）材料厚度 t/ mm 孔中心与边缘距离尺寸 50 50 120 120 220 220 230 2 0.5 0.6 0.7 0.8 2 4 0.6 0.7 0.8 1.0 4 0.7 0.8 1.0 1.2 1.3 冲裁件的材料冲裁件所用的材料，不仅要满足其产品使用性能的技术要求，还应满足冲裁工艺对材料的基本要求。特别在大批量生产中，为满足制件使用要求，组织均衡生产，冲压工艺对所用材料提出更严格的要求，虽然通过提高冲压件结构工艺可以改善冲压过程中的变形条件，但主要是靠提高和稳定材料的质量，以适应冲压过程的变形要求而生产出优质的冲压件。该零件选用 10 钢，带料，其抗剪强度b=260 340MPa, 抗拉强度b =300440MPa，断后伸长率10=29%，此材料冲裁加工性较好。选用带钢的优点是有足够的长度，可以提高材料的利用率，适合于大批量生产的自动送料，符合本设计要求。 2 冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口部分尺寸之差。凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用 Z/2表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用 Z表示。如无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。冲裁件间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的差值，冲裁间隙对冲裁过程和模具寿命也有着较大的影响。如图 2-1所示。即： nts 4 Z=Dd-dp 式中 D d 凹模刃口尺寸； d p 凸模刃口尺寸。图 2-1 冲裁间隙 2.1 间隙对冲裁力的影响间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小。但试验表明，当单面间隙介于材料厚度的 5一 20范围内时，冲裁力降低不多，不超过 5一 10。因此，在正常情况下间隙对冲裁力的影响不很大。间隙对卸料力、顶件力、推件力的影响比较显著。由于间隙的增大，使冲裁件的光面变窄，材料弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸 ,冲孔件尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的 15一 25左右时，卸料力几乎降为零。但间隙继续增大时会增大毛刺，引起卸料力、顶件力的迅速增大，反而对减少冲裁力不利。 2.2 间隙对模具寿命的影响模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹模的胀裂产生较大影响。在冲裁过程中，由于材料的弯曲变形、材料对模具的反作用力主要集中在凸、凹模刃口部分。如果间隙小于垂直冲裁力，则侧向挤压力将增大，摩擦力也增大，且间隙小时，光而变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使凸、凹模刃口磨损加剧，甚至使模具与材料之间产核结现象，严重的还会产生崩刃。另外，小间隙因落料件堵塞在凹模洞口的胀力也大，容易产生凹模胀裂。小间隙还易产生小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等异常现象。凸、凹模磨损后，其刃口处形成圆角，冲裁件上就会出现不正常的毛刺，且因刃口尺寸发生变化，冲裁件的尺寸精度也降低，模具寿命减小。因此，为了减少模具的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下，应当选用较大的间隙值。 2.3 冲裁间隙值的确定 Z2Z2 d TD Ants 5 在冲压实际生产中，冲压实际生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力和保证模具有一定的寿命，我们给间隙值规定一个范围，这个间隙值范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙 (Zmin)，最大值称为最大合理间隙 (Zmax)。考虑到冲模在使用过程中会逐渐磨损，间隙会增大，故在设计和制造新模具时，应采用最小合理间隙。 Z2d TD A图 2-2 合理间隙的确定确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种。由于理论计算法在生产中使用不方便，主要用来分析间隙与上述几个因素之间的关系。因此，实际生产中广泛采用经验数据来确定间隙值。经验确定法是根据经验数据来确定间隙值。有关间隙值的经验数据值，可在一般冲压手册中查到，表 3-5冲裁模初始双面间隙 Z（） 12。本设计合理间隙的确定也采用经验确定法，根据经验数据来确定间隙值。有查表可得 Zmax=0.380 ， Zmin=0.260 。 3 凸、凹模刃口尺寸的确定 3.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺为基准。又因落料时尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到一定程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸，落料凸模的基本尺寸则是在凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。冲孔时，因孔的光面尺寸与只模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凸模刃口尺寸，即以凸模刃口尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，凸模基本尺寸应取冲件尺寸公差范围内的放大尺才。冲孔凹模的基本尺寸则是在凸模基本尺寸上加上最小合理间隙。凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模加工方法确定，既要保证冲裁间隙要求和冲出合格零件，又要便于模具加工。 3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法凸、凹模刃口尺寸的计算与加工方法有关，基本上可分为两类。 3.2.1 凸、凹模分别加工时的计算法 nts 6 凸、凹模分别加工是指凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙由凸、凹模刃口尺寸及公差保证。这种方法要求分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标注在凸、凹模设计图样上。其优点是凸、凹模具有互换性，便于成批制造。但受冲裁间隙的限制，要求凸、凹模的制造公差要小，主要适用于简单规则形状(圆形、方形或矩形 )的冲件。 3.2.2 凸、凹模配作加工时的计算法凸、凹模配作加工是指先按图样设计尺寸加工好凸模或凹模中的一件作为基准件(一般落料时以凹模为基准件，冲孔时以凸模为基准件 )，然后根据基准件的实际尺寸按间隙要求配作另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配作保证，工艺比较简单，不必校核，并且还可以放大基准件的制造公差 (一般可取冲件公差的 l 4)，使制造容易，因此是目前一般工厂常常采用的方法，特别适用于冲裁簿板件和复杂形状件的冲模加工。采用凸、凹模配作法加工时，只需计算基准件的刃口尺寸及公差，并详细标注在设计图样上。而另一非基准件不需计算，且设计图样上只标注基本尺寸 (与基准件基本尺寸对应一致 )，不标注公差，但要在技术要求中注明：“凸 (凹 )模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配作，保证双面间隙值为 Zmin Zmax”。其计算方法如下：落料时以凹模为基准，配作凸模。设落料件的形状与尺寸如下图所示。 3-1(a)为落料凹模刃口的轮廓图，图中虚线表示凹模磨损后尺寸的变化情况。从图 3-1(b)可看出，凹模磨损后刃口尺寸的变化有增大、减小和不变三种情况，故凹模刃口尺寸也应分三种情况进行计算：凹模磨损后变大的尺寸 (如图中 A 类尺寸 )，按一般落料凹模尺寸公式计算；凹模磨损后变小的尺寸 (如图中 B 类尺寸 )，因它在凹模上相当于冲孔凸模尺寸，故按一般冲孔凸模尺寸公式计算：凹模磨损后不变的尺寸 (如图中 C 类尺寸 )，可按凹模型孔中心距尺寸公式计算。图 3-1 落料件与落料凹模 (a) 落料件 ;(b) 落料凹模落料设零件尺寸为 D ，则计算公式为 nts 7 dDDd 0式 3-1 式中dD 落料凹模刃口尺寸（）； pD 凸模刃口尺寸（），按凹模实际尺寸配制，留双边间隙 Zmin； d 落料凹模制造公差，取值为 4/ ；零件公差（）摩损系数。冲孔设零件尺寸为 d ，则计算公式为 0pdd p 式 3-2 式中pd 冲孔凸模刃口尺寸（）； dd 冲孔凹模刃口尺寸（），按凸模实际尺寸配制，留双边间隙 Zmin； p 落料凹模制造公差，取值为 4/ ；零件公差（）摩损系数。对于本设计课题由于材料薄，模具间隙小，故凸、凹模采用配作加工法为宜。表 3-1 配合加工法凸、凹模配制时刃口尺寸和公差的计算公式工序性质工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料 0A 按凹模尺寸配制，保证单面间隙minC maxC 。 dAA d 0 0B 0 dBB d C 0C dd CC 210C dd CC 21C dd CC 冲孔 0A PAA p 0 按凸模尺寸配制，保证单面间隙minC maxC 。 0B 0 PBB p C 0C Pp CC 21nts 8 0C Pp CC 21C Pp CC 3.3 计算凸、凹模刃口及公差对冲孔 26 采用凸、凹模分开的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：表 3-7规则形状（圆形、方形件）冲裁时凸、凹模的制造公差表得凸、凹模制造公差 12： p=-0.014 ，d=+0.020 校核： maxZ minZ =0.12 式 3-3 p d =0.034 满足 maxZ minZ p d 条件。查参考文献 12表 3-8磨损系数表可知，按工件精度等级取 x =0.75，按公式得： pd=（ d x ） 0p=（ 26 0.750.24） 002.0=26.18002.0（） d=（pd minZ ） d0=（ 26.18 0.26） 025.00=26.44 025.00（）对外轮廓的落料，由于形状较复杂，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大。零件图中未注公差的尺寸，由冲压设计资料中查出其极限偏差： 1200 87.0， R10036.0。表 3-2磨损系数表 12可知：当 0.50 时， x =0.5；当 0.5 时， x =0.75；按公式： dA=（ A x ） 40 d45=（ 45 0.50.56） 456.00 =44.72 14.00（） d44=（ 44 0.50.54） 454.00 =43.73 14.00（） d120=（ 120 0.50.87） 487.00 =119.57 22.00（） R d10 =（ 10 0.750.36） 436.00 =9.73 09.00 （） nts 9 表 3-2 磨损系数表材料 th/0 退火硬化退火硬化软铜、紫铜、软黄铜中硬钢、硬铜硬钢、硬青铜 0.5 0.3 0.2 0.35 0.2 0.1 6 5 4 5 4 4 4 排样排样是指冲裁件在条料 ,带料或板料上的布置方法。排样是否合理，将直接影响到材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命等。因此，排样是冲压工艺中一项重要的、技术性很强的工作。排样的原则如下： a) 在冲压生产中，材料的费用约占制件成本的 60以上，贵重金属占 80以上。提高材料利用率具有重要的意义，为此，必须尽量减少废料面积。冲裁中的废料可分为结构废料和工艺废料两种，结构废料是由制件的形状尺寸而决定的，工艺废料是由冲裁排样方式所决定的，如条料上的料头、料尾及边缘部分均为工艺废料。要提高材料的利用率主要从减少工艺废料入手，设计出合理的排样方。 b) 在考虑提高材料的利用率的同时，应使模具结构简单、模具寿命高、操作方便安全。为此应尽可能减少条料的翻动，在材料利用率相近时，尽可能选择条料宽、进距小的排样方法。 c)在不影响制件使用性能的前提下，可适当修改冲裁件尺寸和形状，以提高材料的利用率，同时使模具结构简单，操作方便安全。排样方法排样方法按有无废料可分为三种： a)有废料排样沿制件的全部外形冲裁，制件与制件之间、制件与条料侧边之间都存在有搭边废料。有搭边排样，材料利用率低，冲裁件质量及模具寿命高，用于冲裁形状复杂、尺寸精度要求较高的冲裁件。 b)少废料排样沿制件的部分外形切断或冲裁。只在制件与制件之间或制件与条料侧边之间留有搭边。这种排样，材料利用率较高，用与尺寸要求不高的冲裁件排样。 c)无废料排样 nts 10 制件与制件之间或制件与条料侧边之间均无搭边废料。制件与制件之间沿直线或曲线的切断而分开。这种排样，材料利用率较高，但对冲裁件的结构形状有要求，设计冲裁件时，应考虑这方面的工艺性。图 4-1 排样方式图 4-1 为几种常见的排样方式。其中 a、 b、 c、 d 分别为直排、斜排、直对排和混合排。这些属于有废料排样，模具沿工件全部外形进行冲裁，工件周边都六留有搭边。图 e、 f 分别为少废料排样和无废料排样。 4.1 搭边的确定搭边是指排样时冲件之间以及冲件与条料边缘之间留下的工艺废料。搭边虽然是废料，但在冲裁工艺中却有很大的作用。 (1)补偿条料的剪裁误差、送料布距误差，补偿由于条料与导料板之间有间隙所造成的送料歪料误差。若没有搭边则可能出现制件缺角、缺边或尺寸超差等废料。 (2)使凸、凹模刃口能沿封闭轮廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏。模具寿命与制件断面质量都能提高。 (3)对于利用搭边拉条料的自动送料模具，搭边使条料有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边值的大小要合理。搭边值过大时，材料利用率低；搭边值过小时，达不到在冲裁工艺中的作用。在实际确定搭边值时，主要考虑以下因素。 nts 11 (1)材料的机械性能软材料、脆材料的搭边值取大一些。 (2)材料的厚度。材料越厚，搭边值也越大。 (3)冲件的形状与尺寸零件的形状越复杂，搭边值也越大。 (4)送料及挡料方式。用侧刃定距比用挡料销定距的搭边值小一些。 (5)卸料方式弹性卸料比固定卸料的搭边值要小一些。一般搭边值是由经验确定的其数值查表 3-13 搭边数值（）表 12。结合本设计课题材料厚度 2.2 ，自动送料方式，可查其搭边值为 3 。图 4-2 搭边值的确定 4.2 材料的合理利用大批量生产中，材料费用约占冲裁件成本的 60以上。因此，合理利用材料，提高材料的利用率，是排样设计主要考虑的因素之一。 4.2.1 材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量材料合理利用的一项重要经济指标。一个进距内的材料利用率 V 为 bns/ h 100 式 4 1 h 一个进距内冲裁件的数目； s 冲压件毛坯面积， mm2； b 条料宽度， mm； h 进距 (冲裁时条料在模具上每次送进的距离间距 )， mm。计算冲压件毛坯面积： S=4445 662021102=3457（ 2）条料宽度： b=120 33 44=173（）进距： h=45 3=48（） nts 12 一个进距的材料利用率：0000200 8310048173 3 4 5 72100 bhns4.2.2 提高材料利用率的措施要提高材料利用率，主要从减少废料着手。冲裁所产生的废料分为两类：一类是工艺废料，是由于冲件之间和冲件与条料边缘之间存在余料 (即搭边 )，以及料头、料尾和边余料而产生的废料；另一类是结构废料，是由冲件结构形状特点所产生的废料，如冲件因内孔存在产生的废料。显然，要减少废料，主要是减少工艺废料。但特殊情况下，也可利用结构废料。提高材料利用率的措施主要有以下几种。 (1)采用合理的排样方法同一形状和尺寸的冲裁件，排样方法不同，材料的利用率也会不同。在实际确定排样时，通常可先根据冲件的形状和尺寸列出几种可能的排样方案 (形状复杂的冲件可以用纸片剪成 3 5 个样件，再用样件摆出各种不同的排样方案 )。然后再综合考虑因素，最后决定出最合理的排样方法。决定排样方案时应遵循的原则是：保证在最低的材料消耗和最高劳动生产率条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作，使冲模结构简单、寿命长，并适应车间生产条件和原材料供应等情况。 (2)选用合适的板料规格和合理的裁板方法在排样方法确定以后，可确定条料的宽度，再根据条料宽度和进矩大小选用合适的板料规格和合理的裁板方法，以尽量减少料头、料尾和裁板后剩余的边料，从而提高材料的利用率。综上所述，结合本设计采用合理的排样方法（直对排的排样方案）来提高材料利用率。 4.3 排样图该零件材料厚度较薄，尺寸小，近似 T 形，因此采用直对排的排样方案，如图 4-3所示。图 4-3 排样图 17333348nts 13 5 冲压力与压力中心的计算在冲裁过程中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。冲压力是选择压力机、设计冲裁模和校核模具强度的重要依据。 5.1 冲压力的计算 5.1.1 冲裁力平刃口模具冲裁时，其理论冲裁力（ N） ,可按下式计算 : LtF 式 5 1 式中 F 冲裁力， (N) L 冲裁件周边长度， (mm), t 材料厚度， (mm) 材料抗剪强度，（ MPa）。图 5-1 冲压力计算选择设备吨位时，考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁力可能增大，所以应取， bLtLtF 3.1式中b 材料抗拉强度，（ MPa）。该模具采用弹性卸料和下出料方式。落料力： 1F =Ltb=321.42.2300=212103（ N）冲孔力： 2F =Ltb=81.642.2300=53.9103（ N） 5.1.2 卸料力、推件力和顶件力的计算在实际计算中，常用下列经验公式 nts 14 Fx=KxF 式 5 2 FT=nKTF 式 5 3 FD=KDF 式 5 4 Kx、 KT、 KD分别是卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，其值见表 5 1 F 平刃冲裁力，（ N）； n 同时卡在凹模孔内的冲件数目。落料时的卸料力： Fx=KxF 查 5 1 表取： Kx=0.05，故 XF =0.05212103=10.6103（ N）冲孔时的推件力 FT=nKTF 根据材料厚度取凹模刃口直壁高度 h=5mm,故 n=h/t=5/2.2 2(个 )。查表 5-1 取； XK =0.055，故 5 9 2 9109.530 5 5.02 3 TF （ N）表 5-1 卸料力、推件力及顶件力系数材料厚度 t/ mm KX KT KD 钢 1 0.06 0.09 0.1 0.14 0.1 0.5 0.04 0.07 0.065 0.08 0.5 2.5 0.025 0.06 0.05 0.06 2.5 6.5 0.02 0.05 0.045 0.05 6.5 0.015 0.04 0.025 0.03 铝、钢 0.03 0.08 0.03 0.07 纯铜、黄铜 0.02 0.06 0.03 0.09 5.1.3 压力机公称压力的确定对于冲裁工序，压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的 1.1 1.3 倍，即 P (1.1 1.3)F 式中 P 压力机的公称压力； F 冲裁时总冲压力。当采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模时， F=F+ Fx + FT 总冲压力： F= 1F + 2F + Fx + FT=212103+53.9103+10.6103+5929 282.43KN 应选取的压力机公称压力 P0 (1.11.3) 282.43=310367KN,因此可选公称压力：nts 15 400 KN。即选用开式双柱可倾压力机 J23-40。 5.2 压力机规格参数压力机的主要技术参数是反映一台压力机的工艺能力、所能加工零件的尺寸范围以及生产率的指标，也是设计中选择压力机的重要依据。 1）公称压力 PN：指压力机曲柄旋转离下止点前某一特定点上所允许的最大工作压力，是压力机规格的主要参数。 2）滑块每分钟冲压次数 n：滑块从上止点到下止点又回到上止点往复一次为一个行程数，即一次冲压。 3）滑块行程 S：是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。 4）闭合高度 H：滑块在下止点时，滑块的下底面到工作台上平面的距离。（将连杆调节到最短时的闭合高度叫最大闭合高度；反之叫最小

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