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嘉兴南洋职业技术学院毕业论文（设计） 嘉 兴 南 洋 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文（设 计） 论文题目 系 部 机械系 学生姓名 专业名称 机械制造与自动化 班级/学号 05312/0521081 指导教师 嘉兴南洋职业技术学院教务处印制冲压模具工艺分析摘要本设计进行了冲压模具的工艺流程。文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件。模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。并从模具设计和模具制造两个方面探讨提高模具寿命的措施。影响模具寿命的因素较多, 涉及面广, 模具设计是模具寿命的基础。模具设计环节是指模具的结构设计、成形模腔设计和确定模具钢种、模具硬度等, 是提高模具寿命的重要措施。关键词冲压 模具 工艺分析 CAD技术 模具寿命目 录前言11 冲压的认识31.1 冲压的概念、特点及应用31.2 冲压的基本工序及模具41.3 冲压技术的现状及发展方向52 国内模具在世界的地位62.1 中国成为世界模具产业新中心62.2 国内冲压模具业在澳洲市场大有作为73 冲裁模结构设计示范83.1 排样论证的基本思路8 3.2 选择压力机及确定压力中心示范94 基于 CAXA的压力中心计算举例1压力中心的计算原理2用 CAXA软件确定压力中心的步骤2、2多凸模冲裁压力中心的确定2、2多凸模冲裁压力中心的确定5 冲压模具设计制造与模具寿命的关系5.1合理的模具结构设计5.2合理选择模具材料6 结语9致谢 20参考文献 21附录 22前 言我国考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模具被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了温长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元（未包括港、澳、台的统计数字，下同。）各类冲压模具的生产能力。 我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国发经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竟争激烈。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元,约合6.2亿元. 根据我国海关统计资料,2004年我国共进口冲压模具5.61亿美联社元,约合46.6亿元.从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元.其中国内市场需求为260.4亿元,总供应约为213.8亿元,市场满足率为82%.在上述供求总体情况中,有几个具体情况必须说明:一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技术含量较低中的中低档模具,因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率;二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多,具有一定的竟争力,因此其在国际市场前景看好;三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。 提高模具寿命有极大的经济效益, 一般在试生产阶段模具工装费用占生产成本的25%左右, 而定型生产时仅为10%。模具的早期失效形式。影响模具寿命的因素较多, 涉及面广, 模具设计是模具寿命的基础。模具设计环节是指模具的结构设计、成形模腔设计和确定模具钢种、模具硬度等。模具制造环节是指制模工艺、热处理规范和表面处理技术等。本文仅从模具设计和模具制造两个方面探讨提高模具寿命的措施。1 冲压的认识1.1 冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。当前冲压模具技术发展呈现三大特点 模具与压力机是决定冲压质量、精度和生产效率的两个关键因素。先进的压力机只有配备先进的模具，才能充分发挥作用，取得良好效益。模具的发展方向为：a.充分运用IT技术发展模具设计、制造。 用户对压力机速度、精度、换模效率等方面不断提高的要求，促进了模具的发展。外形车身和发动机是汽车的两个关键部件，汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具，其技术密集，体现当代模具技术水平，是车身制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期三之二的时间、成为汽车换型的主要制约因素。目前，世界上汽车的改型换代般约需 48个月，而美国仅需30个月，这车要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外，网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。同时，虚拟制造等IT技术的应用，也将推动模具工业的发展。b.缩短金属成形模具的试模时间。当前，主要发展液压高速试验压力机和拉伸机械压力机，特别是在机械压力机上的模具试验时间可减少80%、具有巨大的节省潜力。这种试模机械压力机的发展趋势是采用多连杆拉伸压力机，它配备数控液压拉伸垫，具有参数设置和状态记忆功能。c.车身制造中的级进冲模发展迅速。 在自动冲床上用级进冲裁模或组合冲模加工转子、定子板，或者应用于插接件作业，都是众所周知的冲压技术，近些年来，级进组合冲裁模在车身制造中开始得到越来越广泛的应用，用级进模直接把卷材加工为成型零件和拉伸件。加工的零件也越来越大，省去了用多工位压力机和成套模具生产所必需串接的板材剪切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用，其优点是生产率高，模具成本低，不需要板料剪切，与多工位压力机上使用的阶梯模相比，节约30%。但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的带材边缘材料表面硬化的限制，主要用于拉伸深度比较浅的简单零件，因此不能完全替代多工位压力机，绝大多数零件应优生考虑在多工位压力机上加工。术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。 创新网论坛（/html/bbs.html）冲压地、在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造=铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。1.2 冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合-级进和复合-级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合-级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。1.3 冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。1.3.1 冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。1.3.2 冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。1.3.3 冲压设备和冲压生产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，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械乃至机器人的大量使用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速自动压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；公称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。1.3.4 冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达70%80%，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。2 国内模具在世界的地位2.1 中国成为世界模具产业新中心我国模具行业加快了体制改革和机制转换步伐，产业结构日趋合理。越来越多的外资企业看到日益发展的中国模具市场，纷纷进入到中国模具市场，很多国际知名的汽车模具企业、注塑模具企业也都陆续进入中国，且进入中国市场的力度非常迅猛，速度也非常快，例如日本丰田在天津设厂，从策划、建厂和生产总共花费不到一年的时间，美国的SEKELY公司在北美是一个大型的冲压模具工厂，06年在上海建厂，第二期工程主要是冲压模具，北美的马格纳06年在天津的空港已经建成了一定规模的冲压工厂，而在华南地区广东、深圳一带，港资、台资和外资企业比比皆是，模具的销售总量成为中国最多的地区。外资企业进入中国市场，不仅将资金带到中国市场，而且带来了先进的技术、设备和工厂管理。此外，民营模具企业的崛起也是整个中国模具产业结构中的重大调整，民营模具企业在整个模具市场中已占绝对的主导地位。在前几年，人们提到汽车模具企业，可能就会想到一汽、天汽、东风等企业，但是现在这种格局已被打破，越来越多的民营汽车模具企业开始进入行业的前端，他们踩着时代的步伐，踏着国际模具先进发展水平的脚印，在中国的模具市场中掀起一股又一股热潮。很多新兴的民营模具企业善于总结整个中国模具行业发展历程，从中吸取有价值的经验教训，并将其消化吸收在企业的设计规划和发展战略中。民营模具企业在资金使用方面更自由，促使其在市场方面走得也较国营企业快。很多民营模具企业还很注重企业的品牌建设，注重企业的信息化建设，注重企业的国际化市场的开拓，并实现了模具的专业化生产。伴随着模具工业在国民经济中的作用和地位的日益增强与提高，国家制造行业把模具工业列为中国制造业之母，将模具制造业列为支撑中国制造业发展的一个最基本的基石，要振兴装备制业，要节能节材，要改变生产增长方式及改变结构，都需要发展模具。自1997年起，国家对国内部分模具企业实行增值税先征后返70的优惠政策，2006年，国家财政部和税务总局又明确了230家模具企业自2006年1月1日起至2008年12月31日享受模具产品增值税先征后退50的优惠政策。优惠的政策支持为模具工业的发展提供了良好的社会环境和政策保障，提高了模具行业从业者的积极性和主动性，正确的产业政策产生了正确的引导作用，促进了我国模具工业技术水平的提高和骨干模具企业队伍的形成。国家和各个地方产业政策的支持促进了国内模具市场的繁荣，也吸引了越来越多的国际资本向国内转移，这里面有两个内涵。一是国际资本看到了中国市场，中国有丰富的劳动力资源、自然资源和技术资源，中国已成为世界第二大汽车生产大国，成为世界制造业基地。二是跨国公司纷纷到中国采购模具，尤其是中低端模具，采购量非常大，客观上带动了我国模具的出口，也降低了国际市场模具价格。2.2 国内冲压模具业在澳洲市场大有作为澳大利亚近年来经济发展较快，而且今后几年还有继续增长的势头。但是作为基础工业的模具制造业，尤其是冲压模具的制造能力赶不上经济发展的需要，为此急需从国外进口冲压模具制造技术和能力，而中国模具业在这方面恰好有较大的优势，市场前景看好。具体分析如下： 澳大利亚汽车模具设计制造所用的软件多为UG、PRO-E、CATIA和EUCLID，与中国模具企业用的软件基本相同，可以共享，CAE分析软件和模拟成型分析软件都有相似之处。这为我们开展中外合作提供了良好的条件。澳大利亚模具协会、阿德莱德模办、墨尔本模协都对中国模具市场和制造企业寄予很大希望。这将为中国向澳大利亚出口模具创造有利条件。3 冲裁模结构设计示范3.1 排样论证的基本思路 排样论证的目的是为了画出正确的模具排样图。一个较佳的排样方案必须兼顾冲压件的公差等级、冲压件的生产批量、模具结构和材料利用率等方面的因素。3.1.1 保证冲压件的尺寸精度图3.1所示冲压件，材料为10钢板，料厚1mm，其未注公差尺寸精度等级为IT12，属一般冲裁模能达到的公差等级，不需采用精冲或整修等特殊冲裁方式。从该冲压件的形状来看，完全可以实现少、无废料排样法。但该冲压件的尺度精度等级决定了应采用有废料排样法。3.1.2 考虑冲压件的生产批量该冲压件的月生产批量为3000件，属于中等批量的生产类型，因此不考虑多排、或一模多件的方案(该方案较适宜大批量生产，约几十万件以上)；也不考虑采用简易冲裁模常用的单、直排方案，根据成批生产的特点，再结合该冲压的形状特点，以单斜排、一模一件、级进排样方案为宜。图3.1 冲压件及排样图3.1.3提高原材料利用率 在绘制排样图的过程中，应注意提高冲压原材料的利用率。但提高原材料的利用率，不能以大幅提高冲裁模结构的复杂程度为代价。图2所示是垫圈冲压件及其冲裁排样图。如果单纯为了提高原材料的利用率而采用三排或三排以上、一模多件的冲载方案，虽然确实有助于提高原材料的利用率，但模具制造成本却随之大幅提高，其结果往往得不偿失。排样图上搭边值设计是否合理，直接影响到原材料的利用率和模具制造的难易程度。总是采用最小许用搭边值amin、a1min往往人为地提高了模具的制造难度，而在通常情况下却并不能提高原材料的利用率。以一条长1000mm的料条为例，若对图3.2所示的垫圈冲压件以amin=0.8mm进行排样，可排(1000-0.8)/(34+0.8)=28.7个，实际为28个；若以a=1.5mm进行排样，则可排(1000-1.5)/(34+1.5)=28.1个。可见每个步距上省下0.7mm长的料，最终整张条料上并不能多排一个工件，两者的利用率是完全相同的。除使用卷料进行冲压外，一般搭边值均应在amin的基础上圆整(料宽尺寸也须圆整)，以降低模具制造难度。 图3.2 垫圈冲压件及冲裁排样图3.1.4 模具结构论证在保证产品尺寸公差等级的前提下，应尽量简化模具结构复杂程度，降低模具制造费用，这是设计模具的铁则。图2所示的垫圈冲压件，因外形比较简单，且壁厚较大，所以采用复合模冲裁排样方案就比采用级进模冲裁的方案好。倒装复合模的结构比顺装复合模简单，所以应优先考虑采用倒装复合模。最终能否采用复合模冲裁方案以及采用何种复合模结构的关键是验算冲压件的最小壁厚。经验算垫圈冲压件的最小壁厚，可用倒装复合模冲裁方案。3.2 选择压力机及确定压力中心示范根据图3.2复合模冲裁排样图，经计算模具工艺总力P=10.32(tf)，可初步选择J23-16F压力机。记录有关技术参数供今后校核用。最大封闭高度：205mm；封闭高度调节量：45mm；工作台尺寸前后：300mm、左右：450mm；垫板尺寸厚度：40mm；孔径：210mm；模柄孔尺寸直径：40mm；模柄孔深度：60mm。 计算压力中心的方法教材上已有详尽的介绍。要计算出压力中心的精确位置既繁锁又无必要。除了少数几种情况，例如：精密冲裁模具、多工位自动级进模和一些造价昂贵的模具为保险起见需要精确计算外，一般情况下，可以根据对称原理把压力中心大致定在条料宽向的中心线和送料方向上最远的两个凸模(有侧刃时，侧刃也算作凸模)距离的中线的交合点”O”上，只要这个0点与实际压力中心之间的偏距小于模柄半径(已知模柄直径为40mm)，就能达到模具平稳工作要求；而一旦0点与实际压力中心之间的偏距超出模柄半径的范围，就要调整各凹模洞口在凹模板上的位置，使实际压力中心进入模柄半径范围内。4 基于 CAXA的压力中心计算举例在材料冲压成形加工行业, 冲模设计一定要保证模具的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则,冲压成形时冲模会与压力机的滑块歪斜产生偏载, 引起凸、凹模之间的间隙不均, 影响成形零件的质量和模具刃口的破坏, 也造成压力机滑块与导轨的急剧磨损。其后果是降低模具和压力机的使用寿命, 严重时甚至损坏模具和设备, 造成冲压事故。因此, 精确地计算、准确地确定冲模的压力中心, 在模具设计中起着及其重要的作用。但在传统的模具设计过程中, 如果不是采用专门的模具设计软件, 设计人员只能靠作图法和解析几何等方法手工完成。如果冲压件形状复杂, 那么计算将非常繁琐或不准确。随着电子制图软件的普及使用, 笔者探索在采用 CAXA制图过程中,巧妙地利用计算机计算模具的压力中心, 该方法计算的位置准确、效率高, 在实际模具设计中发挥了重要作用。4.1压力中心的计算原理冲模的压力中心是模具冲裁工艺力的合力中心,与其重心不一定重合。压力中心只与冲裁力的大小有关, 而与其质量无关, 它的具体位置由模具刃口的轮廓周长决定。而冲模的重心则决定于其形状及质量的分布, 当模具刃口的形状与中心对称时, 其压力中心才与重心重合, 这种情况只要计算重心就可确定压力中心, 而重心的计算办法多而且过程简单。当模具刃口的形状与中心不对称时, 冲模的压力中心与重心不重合, 就存在单独计算模具的压力中心的问题。为了能够顺利采用计算机软件直接计算压力中心, 下面用解析法来求解推导公式。图 4.1是一副模具的凸模投影图, 我们将凸模的投影图置于 X-Y坐标平面内, 如图 4.2所示。根据此凸模的形状, 可以把刃口轮廓线分成 9条单独的直线, 即凸模的 9个基本刃口。为了绘图的方便, 此处把凸模的刃口轮廓线都画为直线, 其实基本刃口也可以是圆弧或曲线, 不影响公式的推导。 图4.1 凸模投影图 图4.2 凸模在X-Y平面内的投影如果 9个刃口的长度分别为 L1, L2 , L3 , L4 , L 5, L6，L7，L8，L9。按照冲压工艺力的计算理论, 冲裁力与冲裁刃口的长度成正比, 设比例系数为 A, 就可得到各刃口的冲裁力为:P1 =AL1 , P2 =AL2 , P3 =AL3 , P 4 =AL4 , P5=AL5 , P6 =AL6 , P7 =AL7 , P8 =AL8 , P9 =AL9，对于这 9个基本刃口来说, 其压力中心和重心是重合的, 因此可以用计算重心的办法, 计算确定各刃口的压力中心分别为:(X1, Y1) , (X2, Y2) , (X3, Y3) , (X4, Y4) ,(X5 , Y5) , (X6 , Y6) , (X7 , Y7) , (X8 , Y8 ) , (X9,Y9)由此类推, 如果凸模有 n个单独的基本刃口, 则其冲裁力为:P1=AL1 , P2 =AL2 , P3=AL3, P4 =AL4 , P5 =AL5,，Pn=ALn对应各基本刃口的压力中心坐标分别为:(X1, Y1) , (X2, Y2) , (X3, Y3) , (X4, Y4) ,(X5 , Y5) ,， (Xn, Yn)由力学原理可知, 相对与同一轴线的分力之间的力矩等于各分力矩之和, 因此整个凸模的压力中心坐标(X, Y)可按下式计算得到:将冲裁力与冲裁刃口长度的关系代入式（1）、（2） , 即可得到:4.2 用 CAXA软件确定压力中心的步骤从上述推导的公式 3 、 4 可以看出, 我们已经将求冲模的压力中心坐标转化为求其凸模刃口轮廓线的重心坐标, 只要得到刃口的重心即可。众所周知, 电子图版 CAXA是一种通用绘图软件, 不能直接用来确定冲模的压力中心, 但是这种软件具有查询封闭区域重心的功能, 必须巧妙地运用此项功能。因为计算机上认为线是不具有质量的, 即不具有重心, 只有封闭区域才能查询重心坐标, 所以还是不能直接得到刃口轮廓线的重心位置。为此, 要将凸模刃口轮廓线转化为一个无限小的封闭环, 再利用 CAXA软件查询该封闭环的重心坐标, 就可以得到凸模刃口轮廓线的重心位置, 该位置就是冲模的压力中心。4.2.1多凸模冲裁压力中心的确定对于单凸模冲裁, 采用 CAXA软件确定压力中心的具体方法和步骤为:(1)利用 CAXA画出凸模工作刃口的轮廓投影图(图 4.1); (2)选定工作刃口的轮廓投影 X2Y 坐标系(图 4.2);(3)以凸模的刃口轮廓线为中心线, 将其转换成为一个具有无限小的线封闭环(图 3); (4)选取菜单中的 【查询】, 在出现的下拉菜单中选择【重心】, 拾取凸模刃口轮廓线封闭环, 点击鼠标右键, 可以弹出查询重心坐标结果的窗口，其坐标值即为冲模压力中心的坐标值。 图4.3刃口轮廓线无限小封闭环4.2.2 多凸模冲裁压力中心的确定多凸模冲裁压力中心坐标的计算原理与单凸模冲裁相同。只要先确定各个单凸模的压力中心位置, 再把各单凸模作为整个模具的基本刃口, 再次重复上述步骤, 即可求得整个模具的压力中心。5 冲压模具设计制造与模具寿命的关系汽车工业一天天在加大轻、微、轿车的产量, 因而对模具和锻件等的精度提出了更高的要求。在生产过程中, 提高模具寿命是一个复杂的综合性问题。所有锻压工艺, 特别是净形和近似净形加工工艺, 在很大程度上取决于模具的精度和品质, 取决于模具的技术水平。模具技术反映在模具设计和制造上, 而模具寿命除与上述两个环节有关外, 还与使用环节有关。5.1 合理的模具结构设计模具结构设计主要考虑导向精度合理、冲裁间隙恰当、刚性好, 还要考虑尽量采用组合式模具。模架应有良好的刚性, 不要仅仅满足强度要求, 模板不宜太薄, 在可能的情况下尽量增厚,甚至增厚50%。多工位模具不宜仅用2 根导柱导向, 应尽量做到 根导柱导向, 这样导向性能好。因为增加了刚度, 保证了凸、凹模间隙均匀, 确保凸模和凹模不会发生碰切现象。浮动模柄可避免压力机对模具导向精度的不良影响。凸模应夹紧可靠, 装配时要检查凸模或凹模的轴线对水平面的垂直度以及上下底面之间的平行度。在冷挤压时, 凸模和凹模的硬度要合适, 要充分发挥强韧化处理对延长寿命的潜力。如W6 Mo5 Cr4V2钢冷挤压凸模, 当硬度60 时可正常使用, 寿命为3000 3500 件。但如果凭经验认为硬度低、塑性好, 寿命一定延长时就会大失所望, 当硬度为57 58 HRC挤压工件时, 凸模的工作带会镦粗。某厂检测挤压第 1 件以后凸模的工作带尺寸发现, 镦粗增大量为 0.01104mm。 对于热挤凹模就不能套用冷挤摸的经验，当把3Cr2W8V钢热挤凹模的硬度值从40 HRC降到3738HRC时, 使用寿命从1000 2000 次提高到60008000 次。根据经验, 不同的锻压设备上的模锻对锻模的硬度要求不尽相同, 即使在同一种锻压设备上的模锻, 锻不同的产品对模具的硬度要求也不相同。在锻件飞边切除时, 凸模底要尽量与锻件的上侧表面相吻合。如钢丝钳模锻件热切飞边时, 切飞边凸模底部的凹形要与钢丝钳柄部的弧形相吻合, 否则在切飞边过程中, 切飞边凸模易使锻件向一侧翻转, 使凸模和凹模损坏。一般情况下, 冲裁间隙放大可以延长切飞边模寿命。5.2合理选择模具材料根据模具的工作条件、生产批量以及材料本身的强韧性能来选择模具用材, 应尽可能选用品质好的钢材。据有关资料介绍, 模具的制造费较高, 而材料费用一般仅是模具价格的6%20%。对模具材料要进行质量检测, 模块要符合供货协议要求, 模块的化学成份要符合国际上的有关规定。只有在确信模块合格的情况下, 才能锻造。大型模块(100 kg以上)采用电渣重熔钢H13时要确保内部质量, 避免可能出现的成份偏析、杂质超标等内部缺陷。要采用超声波探伤等无损检测技术检查, 确保每件锻件内部质量良好, 避免可能出现的冶金缺陷, 将废品及早剔除。总之, 冲压模具设计制造与模具的寿命是有很多密切关系的。合理的模具结构设计，合理选择模具材料是关键。6 结语模具的生产工艺水平及科技含量高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞