毕业设计（论文）-窗户锁扣冲裁模设计

窗户锁扣冲裁模设计 摘 要 本文主要介绍的是窗户锁扣倒装复合模设计的全过程，首先对窗户锁扣零件进行工艺分析、确定冲压工艺方案及模具结构形式，然后进行模具总体设计，接下来对模具设计基本参数进行计算，如排样设计、计算压力中心、计算冲裁力、计算工作零件的刃口尺寸等，最后根据设计数据选择典型模具零件、模具组合、以及压力机。模具中所设计的图型和图纸，采用 UG 三维造型，先建立文件，再画草图，再成型； AutoCAD 绘制窗户锁扣倒装复合模的零件图和装配图，先画图框标题栏，其次画图形，再标注尺寸、形位公差、粗糙度、技术要求 ；最后完成毕业设计说明书。 关键词： 冲压模具；窗户锁扣；倒装复合模； UG 造型； CAD 制图 Lock windows flip Compound Die Tutor:Zeng Xin Author:Liu Yu ABSTRACT In this paper, the window lock flip compound die design process, the first lock on the window components for process analysis to determine the stamping process and die structure the program, and then the mold design, mold design and the next is calculate the basic parameters, such as layout design, calculating center of pressure, calculated blanking force, the working parts of the edge size calculation, the final choice is based on design data, typical mold parts, mold mix, and the press. Mold in the design drawings, using UG, AutoCAD software to Lock windows compound die assembly flip chart and non-standard parts diagram, and finally completed graduate design specifications. Key words: stamping die; window lock; flip compound 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 I 目 录 1 绪 论 . 1 1.1 冷冲压的发展史 . 1 1.1.1 概述 . 1 1.1.2 冷冲压的历经阶段 . 1 1.2 常用的冲压模具材料 . 2 2 冲裁件的结构工艺性分析 . 5 3 确定工艺方案及模具的结构形式 . 7 4 模具总体结构设计 . 8 4.1 模具类型的选择 . 8 4.2 定位方式的选择 . 8 4.3 卸料、出件方式的选择 . 8 4.4 标准模架和导向零件的选择 . 8 5 模具设计工艺计算 . 10 5.1 计算毛坯尺寸 . 10 5.2 排样、计算条料宽度及步距的确定 . 10 5.2.1 搭边值的确定 . 10 5.2.2 条料宽度的确定 . 11 5.2.3 导料销的选用 . 11 5.2.4 排样方法 . 12 5.2.5 材料利用率 . 13 6 冲裁力相关的计算 . 16 6.1 计算冲裁力的公式 . 16 6.2 总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力 . 16 6.2.1 总冲裁力 PF . 16 6.2.2 计算卸料力QF. 17 6.2.3 计算推料力1QF. 18 6.2.4 计算总冲压力 F. 18 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 II 7 模具压力中心与计算 . 19 8 冲裁间隙 . 21 9 刃口尺寸的计算 . 23 9.1 刃口尺寸计算的基本原则 . 23 9.2 刃口尺寸的计算方法 . 24 9.3 计算凸凹模刃口的尺寸 . 24 9.3.1 对落料的刃口尺寸进行计算 . 26 9.3.2 对冲孔的刃口尺寸进行计算 . 27 9.4 冲裁刃口高度 . 28 10 主要零部件的设计 . 29 10.1 工作零件的结构设计 . 29 10.1.1 凹模的设计 . 29 10.1.2 凸凹模的设计 . 31 10.1.3 圆形凸模的设计 . 31 10.1.4 非圆凸模和复杂非圆凸模设计 . 32 10.2 卸料部分的设计 . 32 10.2.1 卸料板的设计 . 32 10.2.2 卸料橡胶的设计 . 32 10.3 定位零件的设计 . 34 10.4 模架及其它零件的设计 . 35 10.4.1 上下模座 . 35 10.4.2 模柄 . 36 10.4.3 推件块和打杆的设计 . 36 10.4.4 模具的闭合高度 . 37 11 模具总装图 . 38 12 压力机的选择 . 39 13 UG 造型 . 40 13.1 建立 ao mo.prt 文件 . 40 13.2 绘制草图 . 38 优秀毕业设计，全套设计需要图纸加 QQ97666224 III 13.3 拉伸实体 . 39 13.4 其它 UG 造型图 . 40 结 论 . 46 致 谢 . 47 参考文 献 . 48 附 录 . 49 1 1 绪 论 1.1 冷冲压的发展史 1.1.1 概述 模具材料是模具加工业的基础。随着我国国民经济发展和人民生活水平的提高，人们对产品的审美观，价值观也不断提高，从而对各类模具产品，无论是内在质量还是外表美观等方面均要求日益精臻，困此势必对工模具材料在数量上、系列上和质量上提出更高的要求。中国的模 具材料从无到有，从小到大，从少到多，直到现在，无论是从钢种还是从规格、标准化、系列化等方面，都是伴随着模具制造发展而发展的。 1.1.2 冷冲压的历经阶段 （ 1）五十至七十年代（空白阶段） 在这三十年中，由于我国推行计划经济的模式和产业结构上依照前苏联的生产方式，模具制造纯属依附于企业的一个配件加工车间。再则由于工业发展的缓慢和经济封闭，以及人民的生活水平处于很低的消费水平等诸多因素，抑制了模具制造的产业化、社会化和商品化。由此而带来了模具制造业对其所采用的材料要求不高甚至没有要求，供需关系处于有什么用什么 的不合理的混乱状态。 （ 2）八十年代（发展阶段） 随着改革开放和国民经济的增长，很大程度上推动了模具制造业的发展。模具制造业已走出企业禁锢的状态，十年中，我国的仿制国外新钢种的同时，还在高校、科研院所和各钢厂的配合下，自行研制开发了一批适合我国国情的模具新钢种。不仅改善了加工性能，而且还大大提高了模具的使用寿命。仿制 D2 钢代替 Cr12MoV 制造冲压模，用 P20 钢代替 45 号钢制造塑料模型芯、型腔，使模具的光洁度和寿命都有了较大的提高。用 H13 钢代替国外已淘汰的 3CW8V 制造锻模和压铸模。在冷作模具钢方面，自行 开发了 65Nb、 O12A、 CG-2、 LM1-2、LD、 GD、 GM、 DS 钢等品种。其中 65Nb、 LD、 GD 及 DS 钢因具有良好的抗冲击性而更适合于作冷墩及原料冲裁凸模。 GM 钢因有良好的耐磨性特别适合于作螺纹滚丝轮，与 Cr12MoV 相比，寿命可提高十多倍。除上述合金钢外，还开 2 发了 GT35 及 DT 等牌号的钢结硬质合金和 YG 系列的钨钴类硬硬合金以满足高寿命的要求，制造高速冲床用的模具。在塑料模具钢方面，自行开发了易切削类的 5NiCa、 06Ni、 SM1、 SM2 以及 PMS、 CPR、 PCY 等钢，都是一些具有良好加工、使用性能 的优良钢种，并在使用上得到用户的认可。在热作模具钢方面Y4、 Y10、 HM-1、 GR、 ER8 等新品种的开发和应用彻底改变了热作模具几十年来由 3Cr2W8V 一统天下的局面。 （ 3）九十年代（竞争阶段） 随着我国国民经济的发展和产品的更新换代，我国已成为模具和模具材料的生产大国。据 1997 年统计，我国年耗模具材料 13 万吨，其中普钢 4.5 吨。这说明模具这个特殊的产品在近十年中从计划经济条件下的备件逐步发展成市场经济条件下的商品，并日益被模具制造商在其质量和品牌上得到重视。而作为一个工业日趋发展，产品交替更新节奏很快 的国家，其对模具的发展也更进一步地被产品生产商重视。因此，一批过去已被研制成功的系列的能适应不同工况条件和产品制造要求的模具材料的开发、试制和生产成为各大特钢厂竞争相推出和竞争的市场热点。但是，模具材料由于其规格繁多，同规格单次需求量少，市场即时采购等特点，使得各大钢厂规模性生产装备无法适应。因此纷纷寻找合适的代理商以求得规模效应。可是，众多的代理商虽然手中握有厚资，但是对于模具工况条件，材料特性以及相关热处理等问题的了解不够，都停留于普钢类方面的激列竞争。另外，国外的资深代理机构和各著名钢厂近几年来组织重 兵力图挤入中国的模具材料市场。如：瑞典的 NUDDEHOLM、 ASSAB，以及德国的蒂森、萨斯特，日本的大同等公司都在上海乃至全国各地树起了优特钢的旗帜，但由于他们的价格过高，已逐渐显得无法展开规模销售，就连目前在国内较有名气的外资公司都在中国寻找价格低廉，品质优良的模具材料。 1.2 常用的冲压模具材料 冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的冲压模具部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等。 （ 1）碳素工具钢 3 加工性能好，价格便宜。但 淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。冲压模具中应用较多的碳素工具钢为 T8A、 T10A 等。 （ 2）低合金工具钢 低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造冲压模具的低合金钢有 CrWMn、 9Mn2V、 7CrSiMnMoV(代号 CH-1)、 6CrNiSiMnMoV(代号 GD)等。 （ 3）高碳高铬工具钢 具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。常用的高碳高铬工具钢有 Cr12 和 Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号 D2）。 （ 4）高碳中铬工具钢 含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。用于模具的高碳中铬工具钢有 Cr4W2MoV、 Cr6WV、Cr5MoV 等。 （ 5）高速钢 高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V（代号 8-4-1）和含钨量较少的 W6Mo5Cr4V2。 （ 6）基体钢 在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。具有一定 的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有 6Cr4W3Mo2VNb（代号 65Nb）、 7Cr7Mo2V2Si（代号 LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号 012AL）等。 4 （ 7）硬质合金和钢结硬质合金 硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用含钴量较高的硬质合金。 钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合 金元素粉末（如铬、钼、钨、钒等）做粘合剂，以碳化钛或碳化钨为硬质相，用粉末冶金方法烧结而成。 5 2 冲裁件的结构工艺性分析 图 2-1 工件图 （ 1）结构：零件大小适中，外形简单，对称；制件需要进行冲孔、落料二道基本工序。 （ 2）材料： 08 钢属于优质碳素结构钢、质量较好、含碳量波动小、性能较稳定，并可通过热处理进行强化；该钢属于低碳钢、强度低、塑性好、具有良好的冷冲压性能和焊接性能，宜于制作各种冷冲压件。 （ 3）公差：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。亦无其他特殊要求，利用普通冲裁既可达到零件图纸要求。经查公差表各尺寸公差为： 0 52.07.25 、 0 25.02R 、 30.004 、 15.005 、 0 62.02.46 、 0 52.02.24 、30.004 、 36.005.9 、 36.002.6 、 52.0028 、 0 62.038 、 18.002.8 、 36.008 、 25.002R 、 15.006 、 18.0010 。 （ 4）两个孔的位置公差为： 26.0020 、 15.005 。 （ 5）生产批量：大批量。 6 表 2-1 年 产 量 与 生 产类 型的 关 系 生产类型 同类零件的年产量（件） 轻型零件（零件质量 100kg） 中型零件（零件质 量 100 2000kg） 重型零件（零件 质量 2000kg） 单件生产 100 10 5 成批 生产 小批 100 500 10 200 5 100 中批 500 5000 200 500 100 300 大批 5000 50000 500 5000 300 1000 大量生产 50000 5000 1000 结论：由表 2-1 可得出零件是轻型零件 ，制件可以进行冲裁，制件要大批量生产，应重视模具材料和结构，保证模具的复杂程度和寿命。 7 3 确定工艺方案及模具的结构形式 根据制件的工艺分析，该工件包括冲孔、落料二个基本工序，按其先后顺序组合，可以有以下三种工艺方案： 方案一：落料 -冲孔，采用单工序模生产； 方案二：冲孔 -落料，采用级进模生产； 方案三：冲孔 -落料，采用复合模生产； 方案一单工序模是在压力机一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。优点：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；缺点：工序分散，模具及操作人员 多，劳动量大。 方案二级进模（又称为连续模、跳步模）是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的冲模。优点：效率高、操作安全、模具寿命长，易于实现自动化；缺点：结构复杂、制造精度高、周期长、成本高，材料利用率较其它低。 方案三复合模是只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。优点：结构紧凑，生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高；缺点：结构复杂，制造精度要求高，成本高。 通过对上述三种方案的的分析比较，由于该制件属于多异形孔，冲裁较 困难，所以该制件的冲压生产采用方案三为佳。 8 4 模具总体结构设计 4.1 模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，该模具采用复合冲压模。复合模采用倒装式复合模，因其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件、卸料可靠、便于操作、并为机械化出件提供了有利条件，所以模具类型为倒装式复合模。 4.2 定位方式的选择 为保证冲裁出外形完整的合格零件，毛坯在模具中应该有正确的位置，正确位置是依靠定位零件来保证的。由于毛坯形式和模具结构不同，所以定位零件的种类很多，设计时应根据毛坯形式、模具结构、零件公 差大小、生产效率等进行选择。 因为该模具采用的是条料，控制条料的送进方向采用导料销。控制条料的送进步距采用固定挡料销。 4.3 卸料、出件方式的选择 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用在冲裁料厚在 1.5 mm 以下的板料，由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件 (弹簧或橡皮 )、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间单边间隙选择（ 0.1 0.2）t， 若弹压卸料板还需对凸模起导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。弹性元件的选择，应满足卸料力和冲模 结构的要求。为使卸料可靠，卸料板应高出模具刃口工作面 0.3 0.5mm ，材料采用 45 钢，热处理淬火硬度 43 48HRC。 因为工件料厚 1mm ，相对较薄，卸料力不大，由此可知卸料、出件方式的选择可采用弹性卸料装置卸料。 4.4 标准模架和导向零件的选择 模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定其上，并承受冲压过程的全部载荷。上下模间的精确位置，由导柱、导套的导向实现。 方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角 线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复 9 合模。 方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但是不能使用浮动模柄。 方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件及大量生产用的自动冲压模架。 方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。只能一个方向送料。 根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模 具寿命和工件质量，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即方案二最佳。 10 5 模具设计工艺计算 5.1 计算毛坯尺寸 根据图 2-1 得：工件的尺寸 2.4638 （ mm ）。 5.2 排样、计算条料宽度及步距的确定 5.2.1 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。 搭边值通常由经验确定，表 5-1 所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。 表 5-1 搭 边 a和 a1 数值 材料厚度 圆件及 r 2t 的工件 矩形工件边长 L 50mm 矩形工件边长 L 50mm 或 r 2t 的工件 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a 0.25 0.25 0.5 0.5 0.8 0.8 1.2 1.2 1.6 1.6 2.0 2.0 2.5 2.5 3.0 3.0 3.5 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 12 1.8 1.2 1.0 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 3.0 0.6t 2.0 1.5 1.2 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.5 2.8 3.5 0.7t 2.2 1.8 1.5 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.5 3.5 0.7t 2.5 2.0 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 2.8 2.2 1.8 1.5 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 4.0 0.8t 3.0 2.5 2.0 1.8 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 4.5 0.9t 根据制件厚度与制件的排样方法可以查表 5-1 得，搭边值工件间 a1 为1.5mm ，沿边 a 为 1.8mm 。 11 5.2.2 条料宽度的确定 条料宽度公式： 0)a2( DB （ 5-1） 式中： D -条料宽度方向冲裁件的最大尺寸， mmD 38 ； a -侧搭边值， mm8.1a ； 其中条料宽度偏差上偏差为 0，下偏差为 ，见表 5-2 条料宽度偏差。 表 5-2 条 料 宽 度偏差 条料宽度 B/ mm 材料厚度 0.5 0.5 1 1 2 20 0.05 0.08 0.10 20 30 0.08 0.10 0.15 30 50 0.10 0.15 0.20 查 表 5-2 可得条料宽度偏差的下偏差（ ）为 mm15.0 。 根据公式（ 5-1）得： 0 15.06.41 B mm 5.2.3 导料销的选用 设计导料销时，应注意以下几点： （ 1）工件外形简单时，应以外形定位，外形复杂时以内孔定位。 （ 2）定位要可靠，放置毛坯和取出工件要方便，确保操作安全。 （ 3）若工件需要经过几道工序完成时，各套冲模应尽可能利用工件上同一 位基准，避免累积误 差。 查模具设计手册该模具导料销的直径为 mmD 12 。 标记 1012 88699 GB 45 热处理 43 48HRC 导料销距离公式： RBA 2/ （ 5-2） 式中： R -导料销工作部位的 半径（ mm ），得 R =6mm ； 12 根据公式（ 5-2）得： 0 15.08.26 A mm 图 5-2 导料销 5.2.4 排样方法 排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响制件的质量、模具的寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。 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，排样又可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。 根据设计的零件的形状、厚度、材料等方面的全面考虑，排样方法采用有废料直排法。 13 5.2.5 材料利用率 本设计中将冲裁零件的面积分成上、下两部分 ：上部为梯形，下部为矩形。 25.92.61828282.2438 2 rV 下 4.312 1 5.02 2 472.16.9 1 9 2495.725 mm 2422/113829 222 rrrV 上 204.669 mm 下上 VVV 2535.1394 mm查模具设计手册 钢板毛坯规格为： mm3000750 送料步 距为： mmDh 7.475.12.46a1 材料利用率通常以一个步距内制件的实际面积与所用毛坯面积的百分率 表示： %1 00)( 1 LBnV （ 5-3） 式中： -材料利用率（ % ）； n -冲裁件的数目（ n =1）； 1V -冲裁件的实际面积（ 1V = 2535.1394 mm ）； B -板料宽度（ B =41.6mm ）； L -步距（ l =47.7mm ）。 根据公式（ 5-3）得： %28.70 由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，废料越少。工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 横裁时的条料数为： 6.41/30001 N 14 16.72 （条） 可冲 72 条 每条的件数为： 7.47/5.175 02 N 69.15 （件） 可冲 15 件 板料可冲总件数为： 10 80157221 NNN （件） 板料利用率： %1003000750/535.1395108012 %94.66 纵裁时的条料数为： 6.41/7501 N 03.18 （条） 可冲 18 条 每条的件数为： 7.47/5.130002 N 87.62 （件） 可冲 62 件 板料可冲总件数为： 11166271821 NNN （件） 板料利用率： %10 0)30 0075 0/()53 5.13 9511 16(12 %16.69 因纵裁的利用率高一点 ,所以该零件采用纵裁法。如图 5-3 所示： 15 图 5-3 排 样 图 16 6 冲裁力相关的计算 6.1 计算冲裁力的公式 计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其 冲裁力pF一般可以按下式计算： tLKF pp （ 6-1） 式中： -材料抗剪强度 MPa ； L -冲裁周边总长（ mm ）； t -材料厚度（ mm ）； 系数pK是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数pK，一般取pK=1.3。 根据常用金属冲压材料的力学性能查出 08 钢抗剪强度 为 255 333MPa ,取 =300MPa 。 6.2 总冲裁力、推料力、卸料力和总冲压力 由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括： （ 1） F -总冲压力 （ 2）pF-总冲裁力 （ 3）QF-卸料力 （ 4）1QF-推料力 6.2.1 总冲裁力 PF )( 2121 LLtKFFF pp （ 6-2） 17 式中： 1F-落料时的冲裁力； 2F-冲孔时的冲裁力； 1L-落料周长（ mm ）； 2L-冲孔周长（ mm ）。 计算其冲裁周边的长（ mm ）： 落料周长为： 45.222322.247.25341 L mm42.158 冲孔周长为： 14.332 5.422.65L mm17.126 根据公式（ 6-2）得： pF 65.108表 6-1 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mm Kx Kt Kd 钢 0.1 0.1 0.5 0.5 2.5 2.5 6.5 6.5 0.065 0.075 0.045 0.055 0.04 0.05 0.03 0.04 0.02 0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜、黄铜 0.025 0.08 0.02 0.06 0.03 0.07 0.03 0.09 注：对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值。 6.2.2 计算卸料力QFPXQ FKF （ 6-3） 查表 6-1 得： 05.0XK 根据公式（ 6-3）得： 18 577.8305.0 QF 421.5 6.2.3 计算推料力1QFptQ FnKF 1（ 6-4） 查表 6-1 得： 055.0tKn-根塞在凹模内的制件或度料数量（ thn / ） 根据公式（ 6-4）得： KNFQ 98.51 6.2.4 计算总冲压力 F 1QQp FFFF （ 6-5） 98.5421.565.108 051.120 根据总冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机 J23-16（参数见附录 4）。 19 7 模具压力中心与计算 模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则，会使冲模和压力机滑块产 生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可按以下原则来确定： （ 1）对称零件的单个冲裁件，冲裁的压力中心为冲裁件的几何中心。 （ 2）工件形状相同且分布对称时，冲裁的压力中心与零件的对称中心重合。 （ 3）各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置 0， 0（ x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。 nnno LLLXLXLXLX 212211 / （ 7-1） nnno LLLYLYLYLY 212211 /（ 7-2） 零件属于多形孔冲裁、冲压模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。 下面用解析法确定与计算模具的压力中心： 图 7-1 压力中心图 把刃口轮廓分为 25 段，并确定各段长度，具体数值列于下表 7-1 中。 20 表 7-1 落料件的压力中心计算数据 线段长度（ mm ） 压力中心位置 压力中心坐标 x y L1=14.5 L2=22.45 L3=24.2 L4=19 L5=19 L6=24.2 L7=22.45 L8=14.5 L9=6.28 L10=6.28 L11=6.28 L12=6.28 L13=6.28 L14=6 L15=6.28 L16=6 L17=14 L18=8 L19=9.25 L20=4.325 L21=6.2 L22=4.325 L23=9.25 L24=8 L25=14 C1=0.514.5=7.25 C2=0.522.45=11.225 C3=0.524.2=12.1 C4=0.519=9.5 C5=0.519=9.5 C6=0.524.2=12.1 C7=0.522.45=11.225 C8=0.514.5=7.25 C9=0.56.28=3.14 C10=0.56.28=3.145 C11=0.56.28=3.14 C12=0.56.28=3.14 C13=0.56.28=3.14 C14=0.56=3 C15=0.56.28=13.14 C16=0.56=3 C17=0.514=7 C18=0.58=4 C19=0.59.25=4.625 C20=0.54.325=2.1625 C21=0.56.2=3.1 C22=0.514.325=2.1625 C23=0.59.25=4.625 C24=0.58=4 C25=0.514=7 0 11 34.1 46.2 46.2 34.1 11 0 3 7 3 7 8 13 18 13 30 34 38 36 34 36 38 34 30 7.25 9.5 19 9.5 -9.5 -19 -9.5 -7.25 10 10 -10 -10 0 2 0 -2 7 -14 9.375 7.025 0 -7.025 -9.375 -14 -7 由于该零件是 一个对称图形 y 轴可不计算落料凸模的压力中心坐标： 根据公式（ 7-1）得： nnnn LLLXLXLXLX 212211 /)301 1 1 445.221.342.242.46191.342.241145.2205.14( )1445.222.2419192.245.225.14( 2.24 故求得模具压力中心的坐标值 )02.24( ， ，在模柄投影范围内，设计合理。 21 8 冲裁间隙 冲裁单面间隙是指凸模与凹模刃口横向尺寸差值的一半，间隙值的大小不但影响上、下裂纹的会合，而且影响变形应力 的性质和大小。因此，设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙minC，最大值称为最大合理间隙maxC。考虑到模具在使用过程中的磨损 使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值 minC 。 冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非 常重要的工艺参数。 根据间隙表 8-1 查得： 材料 08 的最小双面间隙： mmC 10.02 min 最大双面间隙： mmC 14.02 max 22 表 8-1 冲裁模初始用间隙 2C（ mm ） 材料 厚度 08、 10、 35、 09Mn、 Q235 16Mn 40、 50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于0.5 极小间隙 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0 2.1 2.5 2.75 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.400 0.460 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 注：冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙取 08 钢的 25%。 23 9 刃口尺寸的计算 9.1 刃口尺寸计算的基本原则 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度 ，模具合理的间隙值是依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其制造公差，是设计冲裁模的主要任务之一。从生产实践中可以发现： （ 1） 由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料 和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 （ 2） 在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 （ 3） 冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。 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： （