偏心轮课程设计 已修改.doc

铜陵学院课程设计目 录摘 要第一章 绪 论11.1冲压概述1 1.2冲压技术的现状和发展趋势11.3本课程设计的目的与意义3第二章 冲压工艺分析及工艺方案的制定42.1设计任务42.2冲压工艺性分析42.2.1冲压件结构分析4 2.2.2尺寸精度与粗糙度4 2.2.3冲压材料分析5 2.3生产工艺方案的选择制定与确定5 2.4模具结构的确定5 2.4.1模具类型的确定5 2.4.2送料方式5 2.4.3卸料方式5 2.4.4定位方式6 2.4.5导向方式7 第三章 冲压工艺设计与计算8 3.1排样设计8 3.1.1排样方式的确定8 3.1.2搭边的确定8 3.1.3步距的计算9 3.1.4条料宽度和导板间距的计算10 3.1.5材料利用率10 3.2冲压力的计算11 3.2.1冲裁力的计算11 3.2.2卸料力的计算11 3.2.3出件力的计算12 3.2.4总冲压力的计算12 3.2.5压力机的选择12 3.3压力中心的计算与确定13 3.4刃口尺寸的计算14 3.4.1间隙的选择14 3.4.2刃口尺寸计算原则15 3.4.3落料模刃口尺寸计算15 3.4.4冲孔模刃口尺寸计算16 总 结17 致 谢18 参考文献19 附表 标准公差数值（摘自GB/T 1800.3-1998）部分20- 19 -调节偏心轮冲压工艺设计摘 要本设计为调节偏心轮冲压工艺设计，根据设计题目零件的尺寸、材料、大批量生产等要求，首先分析冲压零件成形的结构工艺性，分析冲压件的形状、特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过设计计算毛坯尺寸，材料利用率等工艺计算，确定排样，计算冲压力和确定压力中心，确定模具间隙，计算模具刃口尺寸和公差，并绘出模具刃口尺寸图，计算冲压工艺力，选择冲压设备，确定压力机的各种类型、型号、规格。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备等进行了分析和选择。通过设计，学会运用标准、手册、图册和查阅有关技术资料，培养了工艺设计的基本技能，综合运用和巩固了冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识，最终才完成这篇课程设计。在本次设计中工件按按IT14级选取公差值。该工件的断面粗糙度近似为12.5m。该设计的冲裁料为Q235钢。Q235钢的性能参数：抗剪切强度=303372MPa，屈服强度=235MPa，抗拉强度=375460MPa，伸长率为26%31%。调节偏心轮大批量生产产用级进模。采用自动化送料弹性卸料的方式。条料横向定位采用导料板，纵向定位采用导正销与挡料销，使用导柱导向式装置，选择对角导柱模架。采用有废料直排方式。工件之间搭边值=1.2mm, 工件与侧边之间搭边值取 =1.5mm；步距为53.2mm一个步距内的材料利用率为60.52%。工件间最小搭边值为=1.0mm，侧边=1.2mm。冲裁力=136.87KN，卸料力=1.6KN，出件力=6.66KN选择设备为开式机械固定台压力机型号为JH21250。 在国家产业政策的正确引导下，经过多年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。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。冲压加工具有生产率高、操作简单的特点。高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。一般无需进行切削加工，节约原料、节省能源。冲压件的尺寸公差由冲模来保证，产品尺寸稳定、互换性好。“一模一样”冲压产品壁薄、量轻、刚度好，可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。冲压加工的局限性：由于冲模制造是单件小批量生产，精度高，是技术密集型产品，制造成本高。因此，冲压生产只适应大批量生产。本次设计的指导思想是面向经济建设，面向生产实际，设计工艺分析严谨，方案选择恰当，所选模具制造简单，节省开支。对模具生产成本降低，提高企业效益具有参考价值。关键词：凸模，凹模，排样，级进模，压力中心，落料，冲孔，冲压设备。第一章 绪 论1.1冲压概述冲压：在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。因为通常使用的材料为板料，故也常称为板料冲压。冷冲压的应用：由于冷冲压在技术上和经济上的特别之处，因而在现代工业生产中占有重要的地位。在汽车、拖拉机、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品。如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门板，电子电器上的金属零件，枪炮弹壳等等。据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中约占60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中占到约90%。如一辆新型轿车投产需配套2000副以上各类专用模具；一台冰箱投产需配套350副以上各类专用模具；一台洗衣机投产需配套200副以各类专用模具。1.2冲压技术的现状和发展趋势可以这么说，一个国家模具工业发展的水平能反映出这个国家现代化工业化发展的程度。对于一个地区来说也是如此。目前世界各主要工业国，其锻压机床的产量和拥有量都已超过机床总数的50%以上，美国、日本等国的模具产值也已超过机床工业的产值，在我国，近年来锻压机床的增长速度已超过了金属切削机床的增长速度，板带材的需求也逐年增长，据专家预测，今后各种机器零件中粗加工的75%，精加工有50%以上要采用压力加工，其中冷冲压占有相当的比例。 冲压技术的现状：据考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明我国古代冲压成型和冲压模具方面的成就已处于世界领先。 但是，由于众所周知的原因，近代工业水平一直处于落后状态。1949年新中国成立后，在前苏联的帮助下，我国的近代工业才开始起步。1953年，长春第一汽车制造厂首次建立了冲模车间，于1958年开始制造汽车覆盖件模具，60年代开始生产精冲模具。在国家产业政策的正确引导下（退税），经过多年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，已形成了300多亿元各类冲压模具的生产能力。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。但是，与发达国家相比，我国模具设计、制造能力仍有较大差距。差距主要表现在： 在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模的模具结构与生产周期方面存在一定差距。在标志冲模技术先进水平的多工位级进模的制造精度、使用寿命、模具结构和功能上存在一定差距。冲压技术的发展趋势：（1）冲压工艺方面为了提高生产率和产品质量，降低成本和扩大冲压工艺的应用范围，研究和推广各种冲压新工艺是冲压技术发展的重要趋势。目前，国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有：精密冲压、柔性模（软模）成形、超塑性成形、无模多点成形、爆炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术以及冷挤压技术等。（2）冲模设计与制造方面在冲模设计与制造上，有两种趋向应给予足够的重视。模具结构与精度正朝着两个方向发展一方面为了适用高速、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。另一方面，为适用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迅速发展。模具设计与制造的现代化计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，使得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。在这个方面，国际上已有许多应用成熟的计算机软件。我国不但能消化、应用国外的软件，不少单位还自行开发了模具CAD/CAE/CAM软件，如CAXA。模具的加工方法迅速现代化。各种加工中心、高速铣削、精密磨削、电火花铣削加工、慢走丝线切割、现代检测技术等已全面走向数控（NC）或计算机数控化（CNC）。在模具材料及热处理、模具表面处理等方面，国内外都进行了不少研制工作，并取得了很好的实际效果。冲模材料的发展方向是研制高强韧性冷作模具钢，如65Nb、LD1、LM1、LM2等就是我国研制的性能优良的冲模材料。模具的标准化和专业化生产，已得到模具行业的广泛重视。模具标准化是组织模具专业化生产的前提，模具专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键（先进国家模具标准化已达到7080%）。（3）冲压设备及冲压自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件。高效率、高精度、长寿命的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备与之相匹配；为了满足新产品小批量生产的需要，冲压设备朝多功能、数控方向发展；为了提高生产效率和安全生产，应用各种自动化装置、机械手乃至机器人的冲压自动生产线和高速压力机纷纷投入使用。（4）冲压基本原理的研究冲压工艺、冲模设计与制造方面的发展，均与冲压变形基本原理的研究进展密不可分。例如，板料冲压工艺性能的研究，冲压成形过程应力应变分析和计算机模拟，板料变形规律的研究，从坯料变形规律出发进行坯料与冲模之间相互作用的研究，在冲压变形条件下的摩擦、润滑机理方面的研究等，这都为逐步建立起紧密结合生产实际的先进冲压工艺及模具设计方法打下了基础。冲压加工的特点：（1）生产率高、操作简单。高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。（2）一般无需进行切削加工，节约原料、节省能源。（3）冲压件的尺寸公差由冲模来保证，产品尺寸稳定、互换性好。“一模一样”（4）冲压产品壁薄、量轻、刚度好，可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。局限性：由于冲模制造是单件小批量生产，精度高，是技术密集型产品，制造成本高。因此，冲压生产只适应大批量生产。1.3本课程设计的目的与意义本冲压课程设计的目的是设计可大量生产可要求的落料冲孔件的方案，根据所给材料的实际情况确定冲压方案，选择模具形式结构和送料方式，选择合理的导向方式，选择材料利用率高的进行排样，确定压力中心，使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。根据冲裁各工艺力的总和来确定冲压设备的选型。 本次课程设计具有重要的意义。首先好的冲压工艺能够保证产品的质量，提高生产效率，降低生产成本，并增加产品的使用寿命，所以本次课程十分重要；其次，通过本次课程设计使自己掌握了常用模具整体设计，零部件的设计和计算方法，加深了自己对专业知识的理解和掌握，培养了自己查阅资料，运用软件制图以及团队协作等各方面的能力；最后，此次课程设计让我发现了自己的不足，是自己在以后学习生活中，有机会完善自己，为以后的学习和工作打下了坚实的基础。第二章 冲压工艺分析及工艺方案的制定 2.1设计任务零件名称：调节偏心轮 材料：Q235钢 料厚：1.5mm批量：大批量图2-1调节偏心轮示意图2.2冲压工艺性分析冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性，即设计的冲压件在材料、结构、形状、尺寸大小及公差和尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。冲压件的工艺性好坏，直接影响到加工的难易程度。工艺性差的冲压件，材料损耗和废品率会大量增加，甚至于无法正常生产出合格的产品。产品零件图是编制和分析冲压工艺方案的重要依据。首先可以根据产品的零件图纸，分析研究冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求，以及所用材料的机械性能、冲压成形性能和使用性能等对冲压加工难易程度的影响，分析产生回弹、畸变、翘曲、歪扭、偏移等质量问题的可能性。特别要注意零件的极限尺寸(如最小孔间距和孔边距、窄槽的最小宽度、冲孔的最小尺寸、最小弯曲半径、最小拉深圆角半径等)，以及尺寸公差、设计基准等是否适合冲压工艺的要求。若发现冲压件的工艺性很差，则应会同产品的设计人员协商，提出建议。在不影响产品使用要求的前提下，可对产品图纸做出适合冲压工艺性的修改。工件调节偏心轮是落料冲孔件，材料为Q235钢，料厚1.5mm,大批量生产。2.2.1冲压件结构分析 调节偏心轮外部是直径为52mm的圆，孔是由不完整的直径为22mm的圆组成。结构较小，形状对称，尺寸较小。2.2.2尺寸精度与粗糙度 零件图中未标注尺寸精度和位置精度，粗糙度也无要求，设计时一般按IT14级选取公差值。普通冲裁的冲孔精度一般在IT13级以下，所以精度满足要求。表2-1一般冲裁件断面的近似粗糙度材料厚度（mm）112233445粗糙度Ra（m）6.312.52550100因为该冲裁件的厚度为1.5mm,所以该工件的粗糙度为12.5m。2.2.3冲压材料分析 本工件材料为Q235钢，属于碳素结构钢，根据所查资料,Q235钢的性能参数：抗剪切强度=303372MPa，屈服强度=235MPa，抗拉强度=375460MPa，伸长率为26%31%。具有良好的塑性，焊接性以及压力加工性，适合冲裁加工。主要用于制作冲压件，紧固件。2.3生产工艺方案的选择制定与确定该零件包括冲料和冲孔两个基本工序，可采用的冲裁方案有单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁三种：方案一单工序冲裁工艺方案：单工序冲裁一般先落料后冲孔，采用单工序模进行生产。方案二复合模冲裁工艺方案：落料冲孔复合冲压。采用复合模生产。方案三级进模冲裁工艺方案：冲孔落料级进冲压。采用级进模生产。方案一冲压精度较低，对原材料的要求不高，冲压生产率低，适合于中小批量生产以及大型件的大量生产，结构简单，生产周期短，价格低，生产安全性较差。需要两道工序，两套模具，工件积累误差大。方案二复合模生产在三种方案中精度最高，模具制造难度大，成本高。而且不安全，需要安全装置。生产率高适合高精度，大批量生产。方案三冲压简单形状工件的级进模比复合模制造难度低，成本低。精度较高。精度能满足普通冲压件要求。适合大规模生产。在三种方案中，级进模生产效率最高，生产比较安全。综合比较三种方案，选择方案三，级进模进行冲压制造。2.4模具结构的确定2.4.1模具类型的确定由2.3生产方案的分析选择可知，采用级进冲压，所以模具类型为级进模。2.4.2送料方式 因为本次的课程设计是大批量生产，需要很高的生产效率，所以采用自动化送料方式。2.4.3卸料方式 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。弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，冲压后又使冲压件平稳卸料，所以使所得冲压件平直度比较高。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。经上述比较，对厚度为1.5mm的工件选用弹性卸料的方式。2.4.4定位方式（1）条料横向定位方案一：采用导料板，在固定卸料式冲模和级进冲裁模中，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：采用侧压装置，在一侧导料板上装有两个横向弹顶元件，组成侧压装置。在复合模上设置侧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。自动送料的模具不宜采用侧压装置。对比三种方案，选择方案一采用导料板。（2）条料纵向定位（1）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。如果模具为弹性卸料方式，卸料板上要开避让孔。以防止卸料板与挡料销碰撞。（2）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。（3）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。（4）回带式挡料装置，它是一种装在固定卸料板上的挡料装置。使用回带式挡料装置，由于每次送料须用搭边撞击挡料销，因此板料不能太薄，一般不小于0.8mm。（5）始用挡料装置。在级进模中为解决首件定位问题，须设置始用挡料装置。每增加一个工位就需要增加一个始用挡料装置，使操作很不方便变。因此，工位多的级进模不适合采用挡料销定距。（6）侧刃与侧韧挡块 经分析比较，将导正销与挡料销配合使用。2.4.5导向方式导向方式供有三种。第一种导板式，第二种导柱导套式，第三种滚珠导向式。导板式导向对外形复杂的工件，导板加工和热处理都困难，所以在实际生产中，导板式使用很少。导柱导向式装置，容易导致导柱和导套的轴线垂直于模座平面，使模架的导向精度只决定于加工精度，而容易制成精密模架。滚珠导向是一种无间隙导向，其精度高，寿命长，适用于精密冲裁模，硬质合金模，高速冲模及其他精密模具。经比较分析采用导柱导向式装置。2.4.6出料方式为了方便操作，提高零件生产率，采用下出料。2.4.7导柱模架 第一种中间导柱模架，导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与上模装错而发生肯模事故。适用于单工序模和工位少的级进模。 第二种后侧导柱模架，导柱分布在模座的后侧，且直径相同。其优点是工作面敞开，适于大件边缘冲裁；缺点是刚性与安全性最差，工作不够平稳，常用于小型冲模。 第三种对角导柱模架，导柱分布在矩形凹模的对角线上，既可以横向送料，又可以纵向送料。适合于各种冲裁模使用，特别适合于级进冲裁模使用。 第四种四导柱模架，四个导柱分布在矩形凹模的两对角上。模架的刚性很好，导向非常平稳，准确可靠，但价格较高、一般用于大型冲模和要求模具刚性与精度都很高的精密冲裁模，以及同时要求模具寿命很高的多工位自动级进模。 经对四种方案的比较分析，考虑到该工件尺寸较小和普通的加工精度，所以选择对角导柱模架。第三章 冲压工艺设计与计算3.1排样设计3.1.1排样方式的确定冲裁件在条料、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。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为：一：有废料排样 沿冲件全部外形冲裁，在冲件周边都留有搭边，因此材料利用率低，但冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命也长。二：少废料排样 沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙会影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。三：无废料排样 沿直线或曲线切断面料而获得冲件，无任何搭边。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。对于有废料排样和少废料、无废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置方式可以分为：直排、斜排、直对排、混合排、多排、冲裁搭边等。由于所给冲裁零件为调节偏心轮，结合其自身结构，故考虑选择直排或多排。但根据所查资料显示，多排材料利用率会会随行数的增加而大大提高。但会使模具结构更加复杂。由于模具结构的限制，同时冲相邻两件是不可能的，另外，由于增加了行数，是模具在送料方向上也要增加。短的板料，每块都会产生残件或不能再冲料头等问题，所以综合考虑，选择直排方式。图31级进模排样示意图3.1.2搭边的确定搭边是指冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料。第一搭边能补偿送料时的定位误差和下料误差，防止由于条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪误差等原因而冲出残缺的废品，从而确保之间的切口表面质量，冲制出合格的制件。第二，保持条料一定的强度和刚度，方便送进，提高生产率。第三，避免冲裁时条料边缘的毛刺被带入模具间隙，从而可以提高模具寿命。搭边值如果过大，则材料的利用率低。减小搭边宽度可以减小工艺废料的损耗。但搭边值过小，则这部分材料的强度和刚度不够，在冲裁时易被拉断，使冲压件产生毛刺甚至有可能是单边的材料拉入凸模和凹模的间隙中，使作用在凸模侧表面上的法向应力沿着冲压件的周长分布不均匀，以致损坏模具的刃口，使模具寿命显著降低，并降低冲压件的精度。该冲裁件查表确定搭边值表3-1 最小搭边值 （mm）料厚t（mm）圆形或圆角r2t的工件矩形件边长l50 矩形边长L50mm或圆角r2t工件间侧边a工件间侧边a工件间侧边a0.252.02.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.02.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.83.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t由表3-1可得该工件料厚为1.5mm，所以工件间=1.0mm，侧边=1.2mm3.1.3步距的计算送料步距S：条料在模具上每次送进的距离称为送料步距，每个步距可冲一个或多个零件。进距与排样方式有关，是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。进距确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。级进模送料步距 ： （3-1）式中 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸,mm；工件之间搭边值,mm；则：S=（52+1.0）mm=53.0mm3.1.4条料宽度和导板间距的计算该设计采用无侧压装置的导向方式，可使条料始终沿着导料板送进，故可按下式计算： （3-2）式中，条料宽度方向冲裁件的最大尺寸，mm；a工件与侧边之间搭边值取，mm；Z导尺与最宽条料之间的单面小间隙，由表3-3可知Z=0.5mm；条料宽度的单面偏差，mm，由表3-2知=-0.6mm。则：B= 导板间距：A=B+Z=54.9+0.5=55.4mm表3-2 条料宽度偏差值（mm）条料宽度B材料厚度011223350500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3表3-3 导料板与最宽条料间的的最小间隙Z （mm）材料厚度t无侧压装置条料宽度B100以下100200200300 0 0.50.50.510.510.50.51120.511230.511340.511450.5113.1.5材料利用率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，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。一个步距内的材料利用率 （3-3）式中，A一个步距内冲裁件的实际面积，mm2；B条料宽度，mm；S步距,mm；由此可知，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，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。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：（1）提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状）。（2）排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。（3）模具结构简单、寿命高。对该工件，A=1761 mm2 B=54.9mm 53mm所以材料利用率该材料利用率为60.52。图32排样图3.2冲压力的计算冲压力主要包括冲裁力、出件力、卸料力。冲裁力是指冲裁时凸模所承受的最大压力，包括施加给板料的正压力和摩擦阻力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称出件力；从凸模上卸下箍着的料所需要的力称为卸料力。3.2.1冲裁力的计算通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。 （3-4） 式中， F冲裁力，KN；L冲裁周边长度，mm；t材料厚度，mm；材料抗剪强度，MPa；K系数，一般取1.3。系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀，刃口的磨损，板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。在中可得落料周长为mm，冲孔周长mm。抗剪强度=303 MPa所以冲裁力3.2.2卸料力的计算板料经冲裁后，由于弹性变形恢复的作用，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料将紧箍在凸模上 。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下 ,将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的材料所需的力，称为卸料力。表3-4 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t（）K xKtK d钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09查表3-4，因为工件厚度为1.5mm，取=0.04所以卸料力3.2.3出件力的计算将梗塞在凹模内料顺冲裁方向推出所需要的力称为出件力。 （3-5）n=h/t （3-6）式中 F冲裁力，KN； n同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数； h凹模洞口的直壁高度，mm； t材料厚度，mm；推件力系数。由表3-4 Kt取0.055表3-5 刃口h的值 （mm）材料厚度t刃口高度h0.540.51512.562.56610由表3-5可知因为料厚为1.5mm，所以h=6。则n=6/1.5=4所以3.2.4总冲压力的计算因为采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模，所以3.2.5压力机的选择根据总冲压力选择压力机的标称压力，因为145.13KN初选设备为开式机械固定台压力机型号为JH21250，其主要技术参数如下：公称压力：250KN 标称行程：3.2 mm 行程次数：100p/min 滑块行程：80mm最大闭合高度：180 mm 闭合高度调节量：70mm滑块中心线到机身距离：190mm 工作台尺寸：560 mm360 mm工作台孔尺寸直径：180 mm 模柄孔尺寸：50 mm70 mm垫板厚度：50mm 电动机功率：25KW3.3压力中心的计算与确定冲压时冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。为使模具能平衡工作，在设计和加工模具时，应该根据冲件的技术要求及冲件的形状尺寸分析冲压过程中的受力状态及其对模具的作用于影响，选取相适应的模具压力中心。并使之与冲床的滑块中心（亦即模具的模柄中心）和模具导向部分的对称中心相重合。否则在冲压过程中产生偏心力矩，从而致使冲压时合理的间隙得不到保证。从而影响制件的质量和降低模具的寿命。在实际生产过程中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲件的形状特殊，从模具结构考虑，不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。 如图，以O为坐标原点，建立平面直角坐标系，落料的压力中心为（0,0）= =163.36mm（310360）59.5mm12.6mm =-9，根据以上计算和对坐标系图像的分析可知，= = = 根据公式 (3-7) (3-8)15.3-1.06所以压力中心坐标（15.3，-1.06）3.4刃口尺寸的计算3.4.1间隙的选择冲裁间隙是指凸、凹模刃口间缝隙的距离。冲裁间隙有双面间隙和单面间隙之分，未注明单面间隙的即为双面间隙。确定间隙值的方法有理论法和查表法两种。由于理论法在实际生产中使用不方便，常用查表法来确定间隙值。对于尺寸精度、断面垂直度要求高的工件应选用较小间隙值。对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的工件，以提高模具寿命为主，可采用大间隙值。间隙值对冲压有很大影响。间隙适中，由凸模刃口和凹模刃口边缘产生的两条裂缝基本重合于一线。冲件的毛刺并不大，并且模具的寿命比较长，可以满足一般冲压的要求。间隙过小时，由凸模刃口和凹模刃口边缘伸展出来的裂缝要向外错开一段距离，这样上下两裂缝之间的材料随着冲裁过程的进行将被第二次剪切，使得冲件的切断面出现双重（或多重）截面，即在断面上形成第二个光亮带，并且形成伸长的毛刺。因而使冲件切口断面的质量反而下降。此外还会降低模具的使用寿命。间隙过大时，由凸模刃口和凹模刃口边缘伸展出来的裂缝要向里错开一段距离。这是切口断面的下部要出现较大的塌角，而且其塑剪带较小，切口的锥度则较大。从上述的冲裁分析中可以看出，找不到一个固定的间隙值能同时满足冲裁件断面质量最佳，尺寸精度最高，翘曲变形最小，冲模寿命最长，冲裁力，卸料力，出料力最小等各方面的要求。因此，在冲压实际生产过程中，主要根据冲裁件断面质量，尺寸精度和模具寿命这几个因素给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围称为最大合理间隙。设计和制造时应考虑到凸 凹模在使用中会因磨损而使间隙增大，故应按最小合理间隙值确定模具间隙。表3-6为冲裁模初始双面间隙表，由表可知，。表3-6 冲裁模初始双面间隙Z (mm) 材料厚度黄铜、纯铜Q23540、50ZminZmaxZminZmaxZminZmax1.01.21.52.02.12.50.0500.1260.1320.1200.2600.2600.0700.1800.2400.1600.3800.5000.1000.1260.1320.2460.2600.3600.1400.1800.2400.3600.3800.5000.1000.1320.1700.2600.2800.3800.1400.1800.2400.3800.4000.5403.4.2刃口尺寸计算原则在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，要考虑下述原则：（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。（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。因为零件没有标注公差，则公差数值按IT14精度处理，冲模按IT6IT7精度来制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件下偏差为零，上偏差为正。 3.4.3落料模刃口尺寸计算设工件的尺寸为，根据计算原则，落料时以凹模为设计标准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。 (3-9) (3-10)式中，、落料凹、凸模尺寸，mm；、凸凹模的制造公差，mm；最小初始双面间隙，mm；最大初始双面间隙，mm；落料件的上极限尺寸，mm；冲裁件制造公差；x磨损系数。 因为0.240mm, 0.132mm所以- 0.108mm表3-7规则形状（圆形、方形）冲裁时凸、凹模的制造偏差（mm）基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d180.0200.0201802600.0300.45018300.0200.0252603600.0350.05030800.0200.0203605000.0400.060 801200.0250.0355000.0500.0701201800.0300.040-表3-8磨损系数x料厚t（mm）非圆形圆形10.750.50.750.5工件公差（mm）10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20230.240.250.490.500.240.24由表3-7，表3-8选取mm，mm x=0.5，校核间隙：=（0.020+0.020）mm=0.040mm0.108mm符合条件。3.4.4冲孔模刃口尺寸计算 (3-11) (3-12)式中，、冲孔凸、凹模尺寸，mm； 、凸凹模的制造公差，mm；最小初始双面间隙，mm； 冲孔件的最小极限尺寸，mm；冲裁件制造公差；x磨损系数。由表3-7，表3-8选取mm，mm，x=0.5，=总 结本次设计是对大批量生产调节偏心轮的冲压生产工艺，经过本次设计，使我对冲压工艺模具设计有了更多的了解和认识。在设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。通过本次的课程设计我学到了很多比如：（1）Q235钢，属于碳素结构钢，根据所查资料,Q235钢的性能参数：抗剪切强度=303372MPa，屈服强度s=235MPa，抗拉强度b=375460MPa，伸长率为26%31%。具有良好的塑性，焊接性以及压力加工性，适合冲裁加工。主要用于制作冲压件，紧固件。（2）调节偏心轮大批量生产产用级进模。采用自动化送料弹性卸料的方式。条料横向定位采用导料板，纵向定位采用导正销与挡料销，使用导柱导向式装置，选择对角导柱模架。（3）采用有废料直排方式。工件之间搭边值=1.2mm, 工件与侧边之间搭边值取 =1.5mm；步距为53.2mm一个步距内的材料利用率为60.52%（4）还有冲裁力，卸料力，出件力的计算。落料冲孔刃口尺寸的计算。冲裁力=136.87KN，卸料力=1.6KN，出件力=6.66KN处理数据要有耐心，从课本，图书的表格中仔细核对选取数据。（5）为了完成材料有效利用率的计算，确定冲裁件几何中心。掌握了在CAD中图形长度，面积的计算。压力中心坐标（X,Y）为（0，-0.82） 通过本次对调节偏心轮的冲压工艺设计，对教材和资料中理论知识进行实践应用，深化了对冲压工艺的理解，也发现了平时一些学习上的不足之处。在本次课程设计中，通过请教老师