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气缸
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冲压
模具设计
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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
上模座.dwg
下模座.dwg
全部图纸.dwg
冲孔凸模1.dwg
冲孔凸模2.dwg
凸凹模.dwg
凸凹模固定板.dwg
凸模固定板.dwg
卸料板.dwg
推件块.dwg
答辩.ppt
落料凹模.dwg
装配图.dwg
设计说明书.doc
气缸垫片的冲压模具设计
摘要
从工件的外形来分析，工件由冲裁工艺构成，工件内外轮廓均由直线圆弧相切构成，在工件上需要冲两个孔，工件具备轴对称性，属于经典的落料复合模具设计的题材。因此模具的设计和排样从冲孔、落料、等工艺分析出发，需要考虑各孔位冲裁时对外轮廓影响情况，查阅相关设计手册，工件是否符合冲裁加工。从实际生产的角度出发，为了节约模具设计、用材、制造成本，提高工件生产效率和尺寸精度，综合分析该工件的模具设计方案采用了复合模具冲裁。在模具设计前主要分析个尺寸轮廓工艺的受力情况，查找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，确定排样方案和条料的宽度，选取模架结构，计算模具的冲裁间隙、压力中心、模具闭合高度和冲压力的综合，再一步的选取相对应的冲压设备，使用CAD制图软件绘制模具装配图、主要工作零件图，撰写模具相关设计说明书。
关键词：复合模冲裁力，冲裁间隙，压力中心
目 录
1 绪论 1
1.1 冷冲压模具的概念及发展 1
1.2 冲压模具的发展趋势 1
1.3 冷冲压模具的分类 1
2 冲压件工艺分析 3
2.1 工件结构工艺分析 3
2.2 工件材料分析 3
2.3 工件结构形状分析 4
2.4 尺寸精度 4
3 冲压工艺方案确定 5
3.1 冲裁工艺分析 5
3.2 冲裁工艺方案的确定 5
4 模具总体结构 6
4.1 定位方式的选择 6
4.2 送料方式的确定 6
4.3 出件方式的确定 6
4.4 导向方式的确定 6
5 工艺参数计算 8
5.1 冲裁棑样设计 8
5.2 冲压力的计算 11
6 刃口尺寸的计算 15
6.1 冲裁间隙的重要性 15
6.2 刃口尺寸的计算原则 16
7 主要零部件设计 21
7.1 凹模设计 21
7.2 凸模的设计 24
7.3 卸料装置的设计 26
7.4 凸模固定板的设计 28
7.5 垫板的设计 29
7.6 模架、模柄的选用 30
7.7 螺钉的选用 32
8 冲压设备的校核与选定 33
8.1 冲压设备的校核 33
8.2 冲压设备的选用 33
8.3 压力机的选择 33
9 模具结构简述 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
附 录 38
- 内容简介：
-
机械设计制造及其自动化 热烈欢迎各位老师和同学!,气缸垫片冲压模具设计,模具设计步骤,气缸垫片冲压模具设计分析工艺方案的确定排样的设计压力中心的确定总的工艺力及压力机的选择工作零件刃口尺寸计算模具零部件设计模具的装配,气缸垫片的设计分析,该冲裁件为冲孔落料件，材料厚度为1mm，轮廓均由圆弧和直线相切均无尖角，工件结构具备一定的对称性，若工件长期需大批量生产，模具设计前应该分析凸凹模工作零件刃口的使用寿命和强度和耐磨损程度，选取相应的模具模钢材。材料选择Q235。,工艺分析和工艺方案的确定,工艺分析 （1）工件上的最小孔直径为12mm，孔心距为60mm，孔边距为6mm，这些数值均大于材料厚度的1.5倍，综合工件尺寸和冲压工件要求该零件的结构尺寸满足冲裁要求。 （2）根据工件的生产批量，确定模具材料和结构的选择，保证一定的寿命。 （3）模具设计前，需要决定尺寸精度等级和生产批量。进一步确定冲裁工艺方案，为复合冲裁模具。,工艺方案的确定,冲裁件工艺是指冲裁件冲裁件对冲裁工艺的适应性，模具设计前应该先结合工件的尺寸公差、结构工艺，材料等分析计算确定工艺方案再进行模具设计与制造，所以模具的设计要建立在工件的工艺的基础上来确定方案。（1）根据生产批量来确定，小批量生产或冲裁件结构工艺简单的优先使用单工序模具。（2）根据冲裁件的尺寸精度等级和生产批量来确定，复合模具冲裁裁件尺寸精度等级较高，避免了多次单工序的定位误差，并且模具制造成本较低，模具结构简单优先采用复合模具（3）根据工件的结构的复杂程度，生产批量，模具的性能，级进模具可以将复杂多工艺的工件在一副模具上分步完成，避免了多单工序定位和模具设计的周转，且模具运行速度快、生产效率高，优先采用级进模具，但模具结构比较复杂设计和制造周期较长，制造成本较高。根据工件结构复杂程度和工件的尺寸精度，选取方案二，采用复合冲裁模具。,排样设计与计算 排样方法的选择 步距和条料宽度的计算 材料利用率的计算 画出排样图,工艺力的计算落料冲孔时的冲裁力。从凸模上卸下板料的力。从凹模内向下推出工件或废料所需的力称推件力。从凹模内向上顶工件或废料所需的力称为顶件力。,确定模具的压力中心模具压力中心的确定特别的重要，如果压力中心没有位于模柄的投影下面，模具工作的时候容易失衡，短期不会出现什么问题，随时模具工作的时间增加，会逐渐的磨损凹模和凸模，导致模具的工作寿命大大缩短，甚至提前报废。所以为了提高模具的寿命和使用年限，必须确定压力中心，保证压力中心和模柄尽量重合，即使不重合，也要保证模具的压力中心位于模具的投影下面。本次设计中，由于模具使用复合模，且工件的外形尺寸属于有规则的几何图形，所以模具的压力中心为工件的几何中心。,工作零件刃口尺寸计算,落料冲孔凸、凹刃口尺寸计算采用凸凹模分别加工法来计算,冲压设备的选择,选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%60%）。校正弯曲时，一般保证压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.11.2倍。 本此设计选用的是J2325开式双柱可倾压力机。,模具零部件设计,落料凹模结构尺寸的确定冲孔凸模长度尺寸的确定落料冲孔的凸凹模的结构设计冲孔凸模固定板的设计卸料板的设计上垫板与下垫板的设计模柄类型的选择模架的选择,模具的装配,缸垫片冲压模气具设计,由于经验和知识水平有限，再设计和模具介绍的过程中出现的不足还请老师谅解，还望老师多多批评指正，谢谢！,2气缸垫片的冲压模具设计摘要从工件的外形来分析，工件由冲裁工艺构成，工件内外轮廓均由直线圆弧相切构成，在工件上需要冲两个孔，工件具备轴对称性，属于经典的落料复合模具设计的题材。因此模具的设计和排样从冲孔、落料、等工艺分析出发，需要考虑各孔位冲裁时对外轮廓影响情况，查阅相关设计手册，工件是否符合冲裁加工。从实际生产的角度出发，为了节约模具设计、用材、制造成本，提高工件生产效率和尺寸精度，综合分析该工件的模具设计方案采用了复合模具冲裁。在模具设计前主要分析个尺寸轮廓工艺的受力情况，查找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，确定排样方案和条料的宽度，选取模架结构，计算模具的冲裁间隙、压力中心、模具闭合高度和冲压力的综合，再一步的选取相对应的冲压设备，使用 CAD 制图软件绘制模具装配图、主要工作零件图，撰写模具相关设计说明书。关键词：复合模冲裁力，冲裁间隙，压力中心3目 录1 绪论 .11.1 冷冲压模具的概念及发展 .11.2 冲压模具的发展趋势 .11.3 冷冲压模具的分类 .12 冲压件工艺分析 .32.1 工件结构工艺分析 .32.2 工件材料分析 .32.3 工件结构形状分析 .42.4 尺寸精度 .43 冲压工艺方案确定 .53.1 冲裁工艺分析 .53.2 冲裁工艺方案的确定 .54 模具总体结构 .64.1 定位方式的选择 .64.2 送料方式的确定 .64.3 出件方式的确定 .64.4 导向方式的确定 .65 工艺参数计算 .85.1 冲裁棑样设计 .85.2 冲压力的计算 .116 刃口尺寸的计算 .156.1 冲裁间隙的重要性 .156.2 刃口尺寸 的计算原则 .167 主要零部件设计 .217.1 凹模设计 .217.2 凸模的设计 .247.3 卸料装置的设计 .267.4 凸模固定板的设计 .2847.5 垫板的设计 .297.6 模架、模柄的选用 .307.7 螺钉的选用 .328 冲压设备的校核与选定 .338.1 冲压设备的校核 .338.2 冲压设备的选用 .338.3 压力机的选择 .339 模具结构简述 .34结 论 .35致 谢 .36参考文献 .37附 录 .3811 绪论1.1 冷冲压模具的概念及发展在冲压加工中，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。冲模是一种特殊的工艺装备，与冲压件有“一模一样” 的关系，且冲模没有通用性。冷冲压模具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。冷冲压模具的功能和作用、冲模设计与制造方法和手法，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品，其冲压成形加工特点：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，成本底等一系列的有点，模具成形以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老产品更新换代，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 冲压模具的发展趋势在国内冲压模具的发展现状改革开放带我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场需求量也进一步的增加。模具行业也一直在迅速发展，因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具企业也逐渐建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的模具企业现也有几千家。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/Engineer、Solid Edge 、Solid works、Optris 和 MAGMASOFT 等软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。此外，许多研究机构和高校开展模具技术的研究和开12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。1.3 冷冲压模具的分类冷冲压模具的种类很多，但根据不同的性质有着不同的种类。根据工艺性质分为：落料、冲孔、切断、切边、切口、整修、弯曲、缩口凸肚、拉深、挤压、镦压等模具；根据工艺组合程度分为单工序模、复合模、级进模；根据模架结构形式分为无导向装置模、有导板导向模、有导柱导向模；根据送料方式分为手工送料模、带有自动送料装置模；根据模具制造的难易程度分为简易模、普通模、高精度模；根据生产适应性分为通用模、专用模；按生产管理分为大型模、中型模、小型模。132 冲压件工艺分析2.1 工件结构工艺分析工件名称：气缸垫片； 工件简图：如图 2-1；生产批量：大批量；材料：Q235；材料厚度：1mm；精度等级：IT14 ；图 2-1 气缸垫片2.2 工件材料分析材料名称：普通碳素钢；材料牌号：Q235；材料状态：已退火；抗剪强度：310-380Mpa ；抗拉强度：440-470Mpa ；屈服点：240Mpa；伸长率：21-35%Q235 钢是普通碳素钢，硬度不高易冲压加工成形，热处理后具有较高的强14度、硬度，又具有较好的冲裁成形性性能，适合要求较高的零件2.3 工件结构形状分析（1）冲裁件为冲孔落料件，材料厚度为 1mm，轮廓均由圆弧和直线相切均无尖角，工件结构具备一定的对称性，若工件长期需大批量生产，模具设计前应该分析凸凹模工作零件刃口的使用寿命和强度和耐磨损程度，选取相应的模具模钢材。（2）工件上的最小孔直径为 12mm，孔心距为 60mm，孔边距为 6mm，这些数值均大于材料厚度的 1.5 倍，综合工件尺寸和冲压工件要求该零件的结构尺寸满足冲裁要求。2.4 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 200+0.52mm，600.74mm ， 600.3mm，R6 0+0.3mm， R120-0.43mm，R20 0-0.52mm，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要比工件的制造公差精度高 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基本尺寸/mm/m /mm336 610 1018 1830 3050 5080 80120 12018034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202500.100.120.150.180.210.250.300.350.400.140.180.220.270.330.390.460.540.630.250.300.360.430.520.620.740.871.00153 冲压工艺方案确定3.1 冲裁工艺分析3.1.1 冲裁变形过程为了正确设计冲裁工艺和模具设计，控制冲裁件的质量，必须认真分析冲裁变形过程，了解和掌握冲裁变性规律。如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。3.1.2 冲裁件质量及其影响因素冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度、和形位误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小；尺寸精度因该保证在图纸要求公差范围之内；零件外形应该满足图纸尺寸要求、工件表面尽可能垂直。主要影响冲裁件质量的因素有材料力学性影响、模具间隙的影响、模具刃口状态的影响。3.2 冲裁工艺方案的确定冲裁件工艺是指冲裁件冲裁件对冲裁工艺的适应性，模具设计前应该先结合工件的尺寸公差、结构工艺，材料等分析计算确定工艺方案再进行模具设计与制造，所以模具的设计要建立在工件的工艺的基础上来确定方案。（1）根据生产批量来确定，小批量生产或冲裁件结构工艺简单的优先使用单工序模具。（2）根据冲裁件的尺寸精度等级和生产批量来确定，复合模具冲裁裁件尺寸精度等级较高，避免了多次单工序的定位误差，并且模具制造成本较低，模具结构简单优先采用复合模具（3）根据工件的结构的复杂程度，生产批量，模具的性能，级进模具可以将复杂多工艺的工件在一副模具上分步完成，避免了多单工序定位和模具设计的周转，且模具运行速度快、生产效率高，优先采用级进模具，但模具结构比较复杂设计和制造周期较长，制造成本较高。根据工件结构复杂程度和工件的尺寸精度，选取方案二，采用复合冲裁模具。164 模具总体结构4.1 定位方式的选择在复合冲裁模具设计时，因冲孔落料工艺同时完成，所以不需要再设计精确地导正定位装置，为了方便生产中送料和精准的确定步距，在模具送料方向上设计挡料销，两侧根据材料宽度设计两个导料销，在实际生产加工时，只需要将条料靠注挡料销和导料销，方可精确地定位。4.2 送料方式的确定复合冲裁模具因结构简单，操作简便，为了节约模具制造和设备的使用成本，使用手工送料。4.3 出件方式的确定复合模具大致可分为倒装复合模具和正装复合模具，倒装复合模具是将落料凹模设计在上模部分，正装复合模具是将落料凹模设计在模具的下模部分，但由于工件所需要冲孔较多，为了方便冲孔废料方便从下模落出，模具将设计成倒装复合模具，当模具完成一次冲裁周期的时候，冲孔废料由下模落出，成品件在上模推件块推力的作用下将工件从上模的落料凹模中推出。4.4 导向方式的确定一般情况下，模具的导向方式由模架的结构来确定，模架的结构可分为对角导柱模架、后侧导柱模架、四导柱模架、中间导柱模架。对角导柱模架的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，但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。中间导柱模架的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。如图 4-117图 4-1 导柱模架根据工件的结构来分析，工件上需要在工件两侧的冲裁两个尺寸一致的圆孔，且工件的外轮廓尺寸较大，工件最大横向尺寸与最大纵向尺寸矩形形状，工件批量生产，为了进一步提高模具的使用寿命，所以决定采用后侧导柱模架。185 工艺参数计算5.1 冲裁棑样设计冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施。5.1.1 材料的合理利用根据材料的合理利用情况，条料的排样可分为有废料、少废料、无废料排洋等。有废料排样是沿冲件外形冲裁，冲裁件与冲孔件之间、冲裁件与调料之间都存在搭边废料，冲裁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；少废料排样沿冲裁件部分外形切断或者冲裁，只在冲裁件与冲裁件之间或者条料与冲裁件之间留有搭边。但因受剪切条料和定位误差的影响，冲裁件质量差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单；无废料排样是冲裁件与冲裁件之间或者条料与冲裁件之间均无搭边，沿直线或者曲线切断条料而获得的冲裁件，冲裁件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高；排样废料可分为冲裁废料和工艺废料，冲裁废料是在棑样设计过程中因排样生产过程中产生的废料，工艺废料是工件本身加工成型时要舍去的材料，工艺废料是不可避免的，也是工件轮廓加工成型中必须产生的。结合工件的结构工艺分，采用有废料的排样方案，应采用单直排的排样方式，零件排样方式如图 5-1 所示，因综合考虑排样工位上冲尺寸较大，为了保证工件上其他工艺的稳定性，排样搭边值尽量取大一些。19图 5-1 排样示意图5.1.2 搭边值的确定排样时冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫做搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格的工件；二是增加条料的宽度，方便条料的给进提高工件的生产效率，同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺拉入模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值对与冲裁过程中及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理的确定搭边值。如表 5-1 所示：根据裁料厚度和工件外形可知 r2t，可确定搭边值 a 和a1，a 的最小值取 1mm， a1 最小值取 0.8mm。表5-1 搭边a 和a 1数值（低碳钢） （mm）圆件或圆角 r2t 的工件 矩形件边长 L50mm材料厚度t/mm 工件间 a1 沿边 a 工件间 a1 沿边 a0.25 以下 1.8 2.0 2.2 2.50.25-0.5 1.2 1.5 1.8 2.00.5-0.8 1.0 1.2 1.5 1.80.8-1.2 0.8 1.0 1.2 1.51.2-1.6 1.0 1.2 1.5 1.81.6-2.0 1.2 1.5 1.8 2.52.0-2.5 1.5 1.8 2.0 2.22.5-3.0 1.8 2.2 2.2 2.53.0-3.5 2.2 2.5 2.5 2.83.5-4.0 2.5 2.8 2.5 3.24.0-5.0 3.0 3.5 3.5 4.05.1.3 条料宽度和导料板间隙的计算在排样方案和搭边值的确定以后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板的间的距离。根据模具的结构不同，导料板的结构也不同，导料板可分为有侧压装置的模具和无侧压装置的模具导料板，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，110工件材料厚度 1mm，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：B =（D max+2a+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 3550501001001501502202203000.40.50.60.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3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 =（ Dmax+2a+C） =92+2+0.5=94.5-00.5mm0 - 0 -111结合实际生产和方便模具的设计，条料宽度通常取整数值，所以条料宽度取值为 95mm。5.1.4 材料利用率的计算排样材料利用率是一个工位步距内，工件的实际面积比上一个步距的面积，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=1947.2mm2=A/BS100% =1947.2（4195）100%50%5.2 冲压力的计算冲裁力是冲裁过程中凸模对板料是假的压力，冲裁力是随着凸模进入材料的深度而变化的。计算冲裁力是为了选择合适的压力机，冲裁力是指冲裁力的最大值，设计模具和检验模具的强度，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。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 F 一般可以按公式 5-3 计算：F=KtL （5-3） 式中: -材料抗剪强度，见表 5-3（MPa）；L-冲裁周边总长（ mm）；t-材料厚度（mm）。系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值得波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动的因素的影响而给出的修正系数，一般K 值取1.3。根据工件材料的力学性能查表2-1可得抗剪强度 取380MPa 。112表 5-4 部分材料抗剪强度 （/MPa）5.2.1 冲裁力的计算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。冲孔周边总长：L1=148.53mm落料周边总长：L2=225.62mm所以可求总冲裁力由公式 5-3 和 5-4 得：F 冲 =1.31(148.53+225.62) 380=184.83KN5.2.2 卸料力、推件力、顶件力的计算在冲裁结束时，由于材料的弹性回复及摩擦存在，将冲入凹模内的工件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，而冲裁剩下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，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；材料名称 牌号 材料状态 抗剪强度 抗拉强度 伸长率 屈服强度普通碳素钢 Q235 未退火 310-380 440-470 21-25 240铝L2、L3 、L5已退火 80 75110 25 5080113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0.10.10.50.52.52.56.5 6.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03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 0.075；由公式 5-5 得： 卸料力 F 卸 = K 卸 F 冲=0.05184.839.24KN5.3.3 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 （5-6）=184.83+9.24194.07KN5.3.4 初选冲压设备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。考虑到经济性能、加工要求和操作方便在此选开式压力机。根据以上计算数值总冲压力为 179.574KN，查下表 5-6 初选压力机为 J23-25 型号114的压力机。表 5-6 开式压力机规格及参数型号 J23-16 J23-25 J23-35 J23-40 J23-63公称压力/KN 160 250 350 400 630滑块行程/mm 55 65 100 100 130最大闭合高度/mm 220 270 290 330 360闭合高度调节/mm 45 55 60 65 80滑块中心线至床身距离/mm160 200 200 250 265前后 180 220 220 260 280滑块底面尺寸/mm 左右 200 250 250 300 480工作台板厚度/mm 40 50 290 65 80直径 40 40 40 50 50模柄孔尺寸 /mm 深度 60 60 60 70 805.3.5 压力中心的确定模具压力中心是指冲压力合力的作用点，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。冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （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。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于115诸力的合力对该轴的力矩。格局公式5-7、5-8求出合力作用点的坐标位置（X 0，Y 0），即为所求模具的压力中心。X0（L1X1+L2X2+L nXn）（L1+L2+Ln） （5-7） Y0（L 1Y1+ L 2Y2+L nYn）（ L 1+ L 2+L n） （5-8）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。结合冲裁工件尺寸形状，工件属于X轴方向对称，所以 Y0为30，则X0根据公式得：X0（62.8328+99.9230+37.7096）（62.83+99.92+37.70）46模具压力中心（X 0，Y 0）为（46.30）1166 刃口尺寸的计算6.1 冲裁间隙的重要性冲裁间隙对冲裁件的质量、冲裁力和模具寿命均有很大的影响，冲裁工艺与冲裁模具设计中的一个非常重要的工艺参数。冲裁间隙对工件的表面质量有很大的影响，当冲裁间隙过大时会导致冲裁件断裂带产生毛刺；冲裁间隙和冲裁理由这很大的影响，当冲裁间隙增大时冲裁力有一定程度的降低，当单面冲裁间隙介于材料厚度的 5%到 20%范围内时冲裁力降低不超过 15%至 25%是，因此在正常的情况下冲裁间隙对冲裁力影响不大；模具寿命分为刃口磨损寿命和模具总寿命，刃口磨损寿命是用两次刃口磨损之间合格件数的表示。所以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。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。117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=0.1mm Zmax=0.14mm。图 6-1 冲裁间隙表 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 刃口尺寸的计算原则由于凸凹模之间存在间隙，所以冲裁件的断裂带都带有锥度而冲裁检尺寸的测量和使用中都是以光亮带为基准，所以在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则：118（1）根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。（2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凸模刃口磨损后使冲孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。（3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。（4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙：分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来保证间隙要求。凸模与凹模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的模具。单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。根据上述计算法则，对于采用分别加工的凸模和凹模，应满足公式 6-1： 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： （6-0min凸凸xd2）冲孔凹模尺寸： （6-凸0mininZ3）落料凸模寸： （6-0凸inmax凸D1194）落料凹模尺寸： （6-凸0max凸D5）孔距尺寸： （6-1/8Ld6）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根据材料的厚度，工件的最小双边间隙为 Zmin=0.1mm，最大双边间隙Zmax=0.14mm，则有 Zmax- Zmin=0.04。查表 2-1 标准公差数值得工件内部尺寸 200+0.52mm，R6 0+0.3mm ，孔心距尺寸 600.74mm，600.3mm， 外部尺寸R120-0.43mm，R20 0-0.52mm；根据材料的力学性能查 IT12 级,查表 6-3 得圆形件磨损系数为 0.5。冲孔凸模根据公式 6-2 有： 0min凸凸xdd 凸 1= （20+0.52 0.5） 0-0.02 mm= 20.26 0-0.02 mmd 凸 2= （R6+0.30.5） 0-0.02 mm= 6.15 0-0.02 mm冲孔凹模根据公式 6-3 有：凸0minin凸Zxdd 凹 1= （20+0.52 0.5+0.04） 0+0.02 mm= 20.30+0.02 mm120d 凹 2= （R6+0.30.5+0.04） 0+0.02 mm= 6.190+0.02 mm孔距尺寸根据公式 6-6 有：1/8LdL1=600.09mmL2=60.03mm落料凹模根据公式 6-5 有：凹凹0maxDD 凹 1=（R20-0.50.52 ） 0+0.02= R19.740+0.02mmD 凹 2=（R12-0.50.43 ） 0+0.02= R11.7850+0.02mm落料凸模根据公式 6-4 有：0凸minmax凸ZDD 凸 1=（R20-0.50.52-0.04） 0-0.02= R19.70-0.02mmD 凸 2=（R12-0.50.43-0.04） 0-0.02 mm= R11.7450-0.02mm表 6-2 简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差 (mm)公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹公称尺寸凸模偏差 凸凹模偏差 凹1818303080801201201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040 180260 260360 3605005000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070表 6-3 磨损系数 （mm）121材料厚度 工件公差1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30非圆形 x 值 圆形 x 值磨损系数1 0.75 0.5 0.75 0.5（a）落料 （b）冲孔图图6-2 工作零件刃口尺寸7 主要零部件设计模具标准化是缩短模具制造周期的有效办法，是应用模具 CAD/CAM 技术的前提，是模具工业化和现代化的生产基础，所以在模具设计与制造过程中，必须推广和优先使用国家标准。虽然相关行业标准虽然各类冲裁模的结构形式和复杂程度有很多不同的，
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