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!【包含文件如下】【冲压模具设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat
上垫板.dwg
上模座.dwg
下垫板.dwg
下模座.dwg
任务书.doc
全部图纸.dwg
凸模.dwg
凸模2.dwg
凸模3.dwg
凸模4.dwg
凸模5.dwg
凸模固定板.dwg
凹模板.dwg
卸料垫板.dwg
卸料板.dwg
导料板.dwg
开题报告.doc
弯曲凸模.dwg
弯曲凸模2.dwg
弯曲凹模.dwg
弯曲凹模2.dwg
级进模具设计说明书.doc
装配图.dwg
目 录
1 前言 1
1.1冷冲压模具概述和发展 1
1.2当前模具的技术水平 1
2 冲压件工艺分析 2
2.1 工件材料分析 2
2.2 工件结构形状分析 3
2.3 尺寸精度 3
3 冲压工艺方案确定 4
3.1 冲裁工艺方案的确定 4
3.2 冲裁工艺方法的选择 4
4 模具总体结构 5
4.2 定位方式的选择 5
4.3 送料方式的确定 5
4.4 出件方式的确定 5
4.5模架结构和导向装置的选择 5
5 工艺参数计算 7
5.1 弯曲展平尺寸计算 7
5.1.1 弯曲中性层确定 7
5.1.2弯曲件展平尺寸计算 7
5.2 排样方式的选择 8
5.1.1 搭边值的确定 8
5.1.2 材料利用率的计算 10
5.2 冲压力的计算 11
5.2.1 冲裁力的计算 11
5.2.2 卸料力计算 11
5.2.3 总冲压力的计算 12
5.2.4 总冲压力的计算 13
5.2.5 初选压力机 13
5.2.5 压力中心的确定 13
6 刃口尺寸的计算 15
6.1 冲裁间隙的确定 15
6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 16
7 主要零部件设计 20
7.1 凹模设计 20
7.1.1 凹模刃口结构形式的选择 20
7.1.2 凹模精度与材料的确定 20
7.1.3 凹模外形尺寸的确定 20
7.2 凸模的设计 22
7.2.1 凸模结构的确定 22
7.2.2 凸模高度、长度的确定 22
7.2.3 凸模材料的确定 23
7.2.4 凸模精度的确定 23
7.3 卸料装置的设计 23
7.3.1 卸料板的外形设计 23
7.3.2 卸料板材料的选择 24
7.3.3 卸料板的结构设计 24
7.3.4 卸料板整体精度的确定 25
7.3.5 卸料弹簧的设计 25
7.3.6 卸料螺钉的选用 25
7.4 凸模固定板的设计 25
7.5 导向零件的设计 26
7.5.1 垫板的设计 26
7.6 模柄的选用 26
8 冲压设备的校核与选定 28
8.1 冲压设备的校核 28
8.3压力机的选择 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
1 前言
1.1冷冲压模具概述和发展
在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲压模具是一种特殊的工艺装备,与冲压件有“一模一样”的关系,且没有通用性，是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，其功能和作用、设计与制造方法和手法决定了冲压模具是技术密集、高附加值型产品。冲压成形加工特点：低耗、高效、低成本、“一模一样”、质量稳定、高一致性，可加工薄壁、复杂零件，板材有良好的冲压成形性能，但是模具成本高，所以冲压成形适宜批量生产。冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和材料，成本底等一系列的优点，模具成形已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和旧产品更新，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。
1.2当前模具的技术水平
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、Solid works、Optris 和MAGMASOFT 等软件，并成功应用于冲压模的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
- 内容简介：
-
一课题名称： 底角支撑架级进模设计_ _ 二原始资料要求：冷冲模设计指导资料，冲压件产品图及相关资料。三课题要求：收集、研读国内外冲压模具设计方面的技术资料，特别是设计方面的工具书；对目标零件进行冲压工艺性分析，确定冲压工艺方案，进行冲压工艺设计和必要的工艺计算，确定冲压模具的基本结构和基本尺寸、选择模架和压力机，进行模具主要零件的结构设计，并在必要时进行强度校核；绘制模具 2D、3D 总装图和主要零件图，编制主要零件机械加工工艺过程，撰写设计说明书。四课题内容：绘制模具零件图，装配图，编写设计计算说明书，材料、产品图如下：选用材料：08 毕业综合实践开题报告姓 名： 学 号： 专 业： 模具设计与制造 课程名称： 指导教师： 2016 年 月 日1本课题意义及现状、需解决的问题和拟采用的解决方案本课题的意义本课题所用零件来自企业实际生产的工件，主要研究的是级进模的设计，熟练掌握级进模具的结构和运动原理。级进模具是在冲压过程中条料始终向一个方向运动，在压力机一次冲程中，在有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最后工序冲出完整工件。因为级进模是连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高。级进模冲裁可以减少模具数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。但它在定位中产生的累计误差会影响工件精度，因此级进模多用于生产批量大，精度要求不高，需要多工序冲裁的小零件加工。本课题的现状现代模具制造技术不但是知识密集、技术密集，而且也是资本密集的产业。与国外工业发达国家比较，我国的多工位级进模技术仍然存在较大的差距，主要表现在：冲压工序比较单一，多数以冲裁级进模为主，少部分为冲裁拉深级进模，模具结构比较简单、功能性不强。模具模板幅面尺寸比较小，一般在内，一次冲制的产品数量也在十几件以内，属中小型级级进模。模具精度不高，冲裁间隙误差在 0.015mm 以上，制件产品易产生毛刺。模具使用寿命相对较短，一般一次刃磨在 50 万次以内，模具材料主要以普通模具钢为主或采用硬质合金。另外，国内很少有人在此领域从事深入系统的研究。需解决的问题1）根据产品图厚度尺寸、材料计算展开尺寸，选择相应的中性层系数，利用三维软件模拟对展开计算的结果进行验证，及可能的保证展平尺寸的误差；2）设计的合理的排样工艺方案，根据排样图确定凸凹模尺寸，保证结构稳固，加工工艺效率高；确定相应的导向送料装置和浮料装置等；3）计算凹模周界尺寸，根据凹模周界尺寸，尽可能的选择标准导向模架，若凹模周界过大无法选择标准模架时，需要设计非标准的模座并选取模具运行的导向方式。拟采用的解决方案收集相关冲压模具设计与制造、机械设计、材料成型、公差测量等相关资料；对零件进行冲压工艺性分析，确定冲压工艺方案，进行冲压工艺工艺参数计算（如工件展开尺寸、排样图设计、材料利用率、冲压力、压力中心等），确定冲压模具的基本结构和基本尺寸、选择模架和压力机，进行模具主要零件的结构设计，并在必要时进行强度校核；绘制模具总装图和主要零件图，编制主要零件机械加工工艺过程，撰写设计说明书。指导教师意见：指导教师： 2016 年 2 月 27 日专业教研室审查意见：教研室负责人： 年 月 日 1摘 要从工件结构分析，工件有冲孔、落料、弯曲等工艺组成，工件形状具备对称性。模具的设计的设计先从工件的工艺结构出发，根据工件图只要求和形状来确定模具的设计方案，进步一确定模具制造精度等级，和排样设计从而确定出模具的类型结构，从实际生产的角度出发，为了节约模具制造成本，提高产品生产效率，保证工件的生产精度，该工件的冲裁模具设计方案采用了级进模具冲裁。在模具设计前主要查找工件图纸中未标注公差的尺寸公差，根据尺寸公差来确定模具制造的精度，经过多次的排样分析以后，开始进行模具的结构设计，计算模具的闭合高度、卸料力、冲裁力、弯曲力、冲裁间隙、模具装配配合间隙、凸模高度、压力中心、模具总压力，根据总冲压力选择冲压设备；所有的设计方案确定以后开始绘制模具草图、装配图、零件图、编写技术要求、设计说明书。关键词：级进模具，冲裁力，底角支架，冲裁间隙，压力中心目 录1 前言 .11.1 冷冲压模具概述和发展 .11.2 当前模具的技术水平 .12 冲压件工艺分析 .22.1 工件材料分析 .22.2 工件结构形状分析 .32.3 尺寸精度 .33 冲压工艺方案确定 .43.1 冲裁工艺方案的确定 .43.2 冲裁工艺方法的选择 .44 模具总体结构 .54.2 定位方式的选择 .54.3 送料方式的确定 .54.4 出件方式的确定 .54.5 模架结构和导向装置的选择 .55 工艺参数计算 .75.1 弯曲展平尺寸计算 .75.1.1 弯曲中性层确定 .75.1.2 弯曲件展平尺寸计算 .75.2 排样方式的选择 .85.1.1 搭边值的确定 .85.1.2 材料利用率的计算 .105.2 冲压力的计算 .115.2.1 冲裁力的计算 .115.2.2 卸料力计算 .115.2.3 总冲压力的计算 .125.2.4 总冲压力的计算 .135.2.5 初选压力机 .135.2.5 压力中心的确定 .136 刃口尺寸的计算 .156.1 冲裁间隙的确定 .156.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .167 主要零部件设计 .207.1 凹模设计 .207.1.1 凹模刃口结构形式的选择 .207.1.2 凹模精度与材料的确定 .207.1.3 凹模外形尺寸的确定 .207.2 凸模的设计 .227.2.1 凸模结构的确定 .227.2.2 凸模高度、长度的确定 .227.2.3 凸模材料的确定 .237.2.4 凸模精度的确定 .237.3 卸料装置的设计 .237.3.1 卸料板的外形设计 .237.3.2 卸料板材料的选择 .247.3.3 卸料板的结构设计 .247.3.4 卸料板整体精度的确定 .257.3.5 卸料弹簧的设计 .257.3.6 卸料螺钉的选用 .257.4 凸模固定板的设计 .257.5 导向零件的设计 .267.5.1 垫板的设计 .267.6 模柄的选用 .268 冲压设备的校核与选定 .288.1 冲压设备的校核 .288.3 压力机的选择 .28结 论 .29致 谢 .30参考文献 .3111 前言1.1 冷冲压模具概述和发展在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具。冲压模具是一种特殊的工艺装备,与冲压件有“一模一样” 的关系,且没有通用性，是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，其功能和作用、设计与制造方法和手法决定了冲压模具是技术密集、高附加值型产品。冲压成形加工特点：低耗、高效、低成本、 “一模一样”、质量稳定、高一致性，可加工薄壁、复杂零件，板材有良好的冲压成形性能，但是模具成本高，所以冲压成形适宜批量生产。冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和材料，成本底等一系列的优点，模具成形已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具潜力的发展方向。模具是机械、电子等行业的基础工业，它对国民经济和社会的发展起着越来越大的作用。 一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品开发和旧产品更新，影响着产品质量和经济效益的提高。我国为了优先发展模具工业，制定了一系列优惠政策，并把它放在国民经济发展十分重要的战略地位。1.2 当前模具的技术水平近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro/E、Solid works、Optris 和 MAGMASOFT 等软件，并成功应用于冲压模的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。22 冲压件工艺分析图 2-1 工件尺寸图工件名称：底角支架； 工件简图：如图 2-1；生产批量：大量；材料：08；材料厚度：1.5mm；精度等级：IT14 。工件表面质量：工件表面无毛刺、压痕、拉裂、油污等不良现象2.1 工件材料分析材料名称：碳素结构钢；材料牌号：08；材料状态：已退火；抗剪强度：260-360Mpa ；抗拉强度：330-450Mpa ；屈服点：200Mpa；3伸长率：32%2.2 工件结构形状分析（1）冲裁件为冲孔、落料弯曲件，材料厚度为 1.5mm，轮廓均由圆弧和直线相切且无尖角，工件结构具备对称性，若工件长期大批量生产，模具设计前应该分析凸凹模工作零件刃口的使用寿命和耐疲劳和耐磨损程度，选取相应的模具模材料。（2）工件上的最小孔直径为 5mm，孔边距为 2.5mm，这些数值均大于材料厚度的 1.5 倍，所以该零件的结构满足冲裁要求。2.3 尺寸精度根据工件技术要求注明未标注的尺寸公差按照 IT14 计算，所以通过查表 2-1 常用公差等级表 2-1 获得零件未标的外部尺寸公差为 300-0.62mm 模具设计的相关尺寸按照工件的公差等级来确定，一般无明确要求的情况下模具设计制造的公差等级大于工件的 2 到 3 个公差等级。表 2-1 常见零件公差等级表公差等级 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14尺寸 /mm /m /mm336 610 1018 1830 3050 5080 80120 12018034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202500.100.120.150.180.210.250.300.350.400.140.180.220.270.330.390.460.540.630.250.300.360.430.520.620.740.871.0043 冲压工艺方案确定3.1 冲压工艺方案的确定冲裁工序可分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。(1) 单工序模在一副模具中完成只完成一种工序的冲模，如落料模，冲孔模，拉深模等结构较为简单，生产效率不高，一般适用于小批量生产。(2) 复合模是在单工序模的基础上发展起来的一种较先进的模，在一副冲模中一次定位可以同时完成几个工序。复合模结构紧凑，一套模具能完成若干5工序，大大减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，劳动生产效率高。(3) 连续模是把完成一个冲件的几个工序，排列成一定的顺序，组成连续模， 在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm）、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件 5。从零件图可看出，该零件包括冲孔、多次冲裁外形和落料,弯曲等基本工序，可以采用以下三种工艺方案：(1) 先落料，再冲孔，最后弯曲采用三副单工序模生产。(2) 冲孔落料复合冲压，再弯曲单工序生产。(3) 冲孔、冲外形弯曲和落料连续冲压，采用级进模生产。对以上三种工艺方案进行分析比较：方案一：模具结构简单，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。方案二：复合模定位精度高并且满足大批量生产的要求，仍然需要一副复合模和一副单工序模，成本较高。同时需要考虑提高劳动效率和节约人力成本，该工件并不适合用复合模加工。方案三：级进模本身能满足大批量生产，而且生产效率最高，也能够自动进料，节约人力。由于工件的部分尺寸精度为IT9级，符合级进模加工工件的精度要求。综上所述，最后确定用级进冲裁方式进行生产。4 模具总体结构4.2 定位方式的选择在级进模具设计时，因工序需依次按照步距往前送料完成，所以要采用侧刃定步距，导正销精确定位，为了方便生产中送料和精准的确定步距，两侧根据材料宽度设计两个冲裁废料侧刃，在实际生产加工时，只需要将条料靠导料板，方可精确地定位。4.3 送料方式的确定因工件的要求精度不高，冲裁模具对冲压设备的要求不高，因工件材料厚6度为 4mm，条料通常为板材，为了进一步的提高经济效益，冲裁件的生产加工将采用手工送料的方式。4.4 出件方式的确定级进模具的出件方式大致分为两种，一种为工件完成落料工序，直接从冲裁落料洞口漏出，另外一冲则是将凹模的尾部设计成斜状，当工件完成落料工序时，工件由凹模的尾部下料，在这次模具设计中，工件落料有凹模的尾部下料。4.5 模架结构和导向装置的选择模架的外形尺寸主要由凹模尺寸决定，根据模具结构、且对于此副模具的话，主要有落料的凹模来确定长以及宽，模具的闭合高度则有设计的上模，下模，以及模具的一些配件来决定，对于此复合模，应该先考虑他的闭合高度，其次才是它的宽度和长度，所以要合理选择模架，就有必要考虑它的工作零件以及配件的合理高度，这样才能合理的选择模架，模架结构可分为：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、复合模。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，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。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，以及大量生产用的自动冲压模架。中间导柱模架，导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高生产效率，模具寿命和工件质量以及工件尺寸精度，采用四脚导柱模架，模具导向性能好，精度高。75 工艺参数计算5.1 弯曲展平尺寸计算5.1.1 弯曲中性层确定 相对弯曲半径为：R/t=1.5/1.5=10.5式中：R-弯曲半径（mm）t-材料厚度（mm） 由于相对弯曲半径大于等于 0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，查表 5-1，因 R/t=1，所以 K 值取 0.42表 5-1 板料弯曲中性层系数r/t 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0k1 0.30 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42k2 0.23 0.29 0.31 0.32 0.35 0.37 0.38 0.40 0.418r/t 1.2 1.5 1.8 2 2.5 3 3.75 4 4.5k1 0.43 0.45 0.46 0.46 0.458 0.464 0.470 0.472 0.474k2 0.42 0.44 0.45 0.45 0.460 0.473 0.475 0.476 0.478注：k 1适用于有顶板 V 形件或 U 件弯曲，k 2适用于无顶板 V 形件弯曲。5.1.2 弯曲件展平尺寸计算板料弯曲过程中，应变中性层的长度不变，因此，可以根据这一原理来确定弯曲件的毛坯展开尺寸。当 r0.5t 毛坯展开长度计算公式,按公式 4-1。)(321xtrllL(4-1)式中 l 1、l 2直边长度(mm)；L3底边长度(mm)；r弯曲件内圆角半径(mm)；x中性层位移系数；t板料厚度(mm)。已知 l1=l5=7.5mm，L2=l4=25.5mm，l3=22mm，r=1.5mm，x=0.41，t=1.5mm，则：L=101.29mm，如图 4-2 所示：图 5-1 弯曲件直边高度故工件弯曲部位展开长度根据公式 4-1 计算得：L=2L1+2L2+L3+4（r+xt）=101.29mm。计算得到毛坯的总体尺寸如图 4-3 所示：9图 5-2 毛坯尺寸5.2 排样方式的选择冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。排样的方法有：直排、斜排、对直排、混合排 ，根据设计模具制件的形状、厚度、材料等方面全面考虑。因此考虑以下三种方案：方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。为了综合考虑排样条料的强度，决定采用有废料的排样方案。101-冲侧刃、冲孔 2-冲孔 3-冲废料 4-空位 5-一次弯曲 6-空位 7-二次弯曲 8-落料 图 5-3 排样图5.1.1 搭边值的确定排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表 5-1 取得。如表 5-1 所示：根据此表和工件外形可知 r2t，可确定搭边值 a 和 a1，a的最小值取 1.8，a1 最小值取 2.0mm。表5-1 搭边a和a 1数值（低碳钢） （mm） 圆件及 r2t 的圆角 矩形件边长 L50mm 矩形件边长 L50mm 或圆角r 2t材料厚度a a1 a a1 a a10.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.52.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t根据模具的结构不同，可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具，侧压装置的作用是用于压紧送进模具的条料（从料带侧面压紧） ，使条料不至于侧向窜动，以利于稳定地加工生产。侧压装置适用于工件材料厚度较小的模具，在这次工件的模具设计中，工件材料厚度 4mm，无需测压装置，只需导料板横向导料即可。故按公式 5-1 计算：B11B =（D max+2a1+C） 0 - 0 - （5-1） 式中：B-条料宽度；Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a1-侧搭边值，可参考表 5-1；-条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-2；C-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-3。表 5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙 （mm）材料厚度 t/mm条料宽度B/mm 01 12 23 3550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表 5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表 （mm）无侧压装置 有侧压装置条料宽度 B（mm）材料厚度t（ mm）100 100200 200300 100 10000.50.51122334450.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888所以根据以上理论数据由公式 5-1 得出条料宽度为：B=101.29+22+1mm=106.29mm考虑到条料两边需冲侧刃定位，应选取宽度为 107mm。 125.1.2 材料利用率的计算关于材料利用率，可用公式 5-2 表示：=A/BS100% （5-2）式中， A-一个步距内冲裁件的实际面；B-条料宽度； S-步距。由图 5-1、图 5-2 和公式 5-2 得：A=1915.4（mm 2）=A/BS100% =3036.7/(3210107)=88.7%5.2 冲压力的计算5.2.1 冲裁力的计算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 Fp 一般可以按公式 5-3 计算：F 冲=KtL （5-3） 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K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K，一般取13。当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度 b代替，而取K为1.3的近似计算法计算。 F 冲 =F1+F2 （5-4 ）式中， F 冲 -冲裁力；F1-落料时的冲裁力；F2-冲孔时的冲裁力。13落料冲裁力由公式 5-3 得： F 冲 =KtLF冲 =1.31.5621.6360=436.4KN5.2.2 卸料力计算当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而会紧箍在凸模上。为了使冲裁工作连续，操作方便，必须将套在凸模上的材料卸下。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；凹模型口直壁高度 h=4mm，所需卸料力 F 卸 为：卸料力计算公式如下：F 卸 = K 卸 F 冲 （5-5）式中， F 卸 -卸料力；F 冲 -冲裁力；K 卸 -卸料力系数，见表 5-4；表 5-5 卸料力、推件力和顶件力系数 （mm ） 料厚/mm K 卸 K 推 K 顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03注：卸料力系数 K 卸 在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。K 卸 卸料力系数通过查表 5-4 确定，卸料力系数取 K 卸 0.04，由公式 5-5 得：F卸 =0.05436.4=21.8KN5.2.3 弯曲力的计算由于弯曲力受材料性能、零件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响，很难用理论分析方法进行准确的计算，生产中常按经验公式对弯曲力进行近似计算。影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形14状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行概略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。弯曲力计算公式为：Fz=0.7KBt2 b/+t （5-3）式中： Fz-自由弯曲力；B-弯曲件的宽度（mm） ；t-弯曲件材料的厚度（mm） ；-内弯曲半径（等于凸模圆角半径） （mm） ； b-弯曲件的抗拉强度（Mpa）,查机械手册 b为 360Mpa；K-安全系数，一般取 1.3。根据公式（5-3）得： F 自 =0.7KBt2 b/（+t）=0.71.3301.52450/（1.5+1.5）9.2KN5.2.4 总冲压力的计算由于冲裁模具采用弹压卸料装置，固总的冲压力包括：F= F 冲 +F 卸 +F 自 （5-6）=436.4+21.8+9.2=467.4KN5.2.5 初选压力机压力机可分为机械式和液压式，机械式压力机分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速数控压力机，液压式压力机分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母C，其操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过 2000t。闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压力机精度高 5。考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查压力机型号规格表初选压力机为 J23-63 型号的压力机。155.2.5 压力中心的确定压力机可分为机械式和液压式，机械式压力机分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速数控压力机，液压式压力机分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种，开式机身形状似英文字母C，其操作可见大，但机身刚度差，压力机在工作负荷作用下会产生变形，一般压力机吨位不超过 2000t。闭式机左右两侧封闭，操作不方便，但机身刚度好，压力机精度高 5。考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值，查压力机型号规格表初选压力机为 J23-16 型号的压力机。4.3.7压力中心计算模具压力中心是指冲压时多个冲压力合力的作用点位置。模具设计时计算压力中心是为了避免模柄与冲压和利利的中心点产生的偏心导致模具的寿命和强度减小。压力中心可按照以下几种方式确定。（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。求出合力作用点的坐标位置（X0， Y0） ，即为所求模具的压力中心 13。X0（L1X1+L2X2+L nXn）（L1+L2+Ln ） （5-6） Y0（L 1Y1+ L 2Y2+L nYn）（L 1+ L 2+L n） （5-7）式中：X0-压力中心的横坐标； Y0-压力中心的纵坐标；L-冲裁件轮廓尺寸；X-各线段重心的横坐标；Y-各线段重心的纵坐标。16图5-4 压力中心示意图由于排样图关于X轴上对称，所Y0=75.64。X0（9.418.5+7436.5 +40348.5）（ 18.5+36.5+348.5）183.5即压力中心为（183.5，75.64）176 刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要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，是设计冲裁模主要任务之一。6.1 冲裁间隙的确定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。考虑到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 Zmin，最大值称为最大合理间隙 Zmax。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 Zmin，如图6-1。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。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而，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。冲裁间隙是冲裁工艺与冲裁模具设计的一个重要工艺参数，对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大的影响。冲裁间隙还影响着冲裁件的尺寸精度。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小，精度越高。间隙过大，会使落料件尺寸小于凸凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸，冲裁力也会慢慢下降，卸料力、推件力或顶件力都将随之下降。间隙过小，会使落料件尺寸大于凸凹模尺寸，冲孔件尺寸小于凸模尺寸，冲裁力也会增大，会使模具刃口磨损加剧，还会产生凸凹模胀裂，小凸模折断，凸模和凸凹模相互啃刃等异常损坏。由此可见，我们在确定冲裁间隙时，一定要有一个合理的范围作为间隙值，当然我们在设计时要采用最小合理间隙。由表6-1可知，Z min=0.64mm Zmax=0.88mm。18表 6-1 部分冲裁模初始双边间隙值 08、10、35、09Mn、Q23516Mn 40、50 65Mn材料厚度Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax小于 0.5 极小间隙( 或无间隙)0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.10.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.1266.2 刃口尺寸的计算及依据与法则冲裁件的尺寸精度主要决定于凸、凹模刃口尺寸及公差，模具的合理间隙也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。其计算方法是：（1）因为冲出的孔，落下的料都有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模刃口尺寸，而冲孔的小端尺寸等于凸模刃口尺寸。（2）在测量与使用中，冲孔能测量到小端尺寸，落料件能测量大端尺寸。（3）从产品的使用性能看，孔必须控制最小端尺寸，落料的外形尺寸要控制最大端尺寸。（4）凸、凹模的设计原则冲孔时，设计计算以凸模为准，间隙放大在凹模刃口上。落料时，设计计算以凹模为准，间隙缩小在凸模刃口上。19（5）考虑磨损（名义尺寸）冲孔时，凹模越磨越小，凸模设计应取制件尺寸公差范围内移大尺寸。落料时，凹模越磨越大，凹模设计应取制件尺寸公差范围内移小尺寸。（6）凸、凹模刃口的制造公差制件上未注公差，非圆形件按 级精度，模具比其高 2-3 精度即 级14IT12IT或 级，圆形件按 - 级精度，凸模和凹模刃口尺寸的计算与加工方法1IT6I7有关，有分开加工和配合加工，分开加工是指凸模和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。其可以凸、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、凹模的制造公差较小，主要适用于简单规则形状（圆形、方形或矩形）的冲件。配合加工是指先按图样设计制造其中一件（冲孔先做好凸模，落料先做好凹模） ，再以此件做为基准件，以基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙，图纸上只要在基准件上标注尺寸和公差，根据公式 6-1 得： 凸 凹 ZmaxZ min （6-1）所以，新制造的模具应该保证 凸 凹 Z minZmax，否则，模具的初始间隙已超过了允许的变动范围 ZminZ max，影响模具使用寿命。本套模具采用分别加工法进行加工。分开加工时计算公式如下：冲孔凸模尺寸： （6-0min凸凸xd2）冲孔凹模尺寸： （6-凸0mininZ3）落料凸模寸： （6-0凸inmax凸D4）落料凹模尺寸： （6-凸0ax5）孔距尺寸： （6-1/8Ld206）其中： ， -分别为落料凸、凹模基本尺寸；凸D， -分别为冲孔凸、凹模基本尺寸；d-冲孔件孔的最小极限尺寸；min-落料件最大极限尺寸；axD， -分别为凹模上偏差，可按 IT7，凸模下偏差，可按 IT6；凸-制造公差；-磨损系数，其值在 0.51 之间。x该制件的最小双边间隙为 Zmin=0.13mm，最大双边间隙 Zmax=0.24mm，则有 Zmax- Zmin=0.11。零件内部尺寸 100+0.03mm，工件内部尺寸 50+0.03mm，未标注外形尺寸的公差查公差表得 30 0-0.52mm，查凸凹模磨损系数表得 x 为 0.5。冲孔凸模：0min凸凸xdd 凸 1=( 10+0.50.03) 0-0.02= 10.0150-0.02mmd 凸 2=( 5+0.50.03) 0-0.02= 5.0150-0.02mm冲孔凹模：凸
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