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1、 本科毕业设计说明书题 目：三角定位片的冲压工艺 与模具设计院 （部）： 机电工程学院专 业： 机械工程及自动化摘 要本课题研究的是三角定位片的冲压工艺与模具设计,通过对制件零件图的分析,确定了毛坯尺寸和排样方式以及工艺方案.最终确定该工件的加工工序由两套模具分两步来完成,分别是落料拉伸复合模，冲孔模。计算了各工序所需压力，选用了压力机；在计算的基础上设计模具的具体结构，选用了标准件并且设计零部件。最后在计算机上应用CAD软件画出装配图和零件图，制订工艺卡片，形成一套比较完整的可用于指导生产的技术文件。设计过程参考各种技术标准和各种资料。关键词：三角定位片；冲压模具；工艺分析和模具设计 ABS
2、TRACTThis research is the stamping process and die design triangulation piece, through the parts parts diagram analysis to determine the rough size and nesting methods and technology program. Finalize the workpiece machining process in two steps by the two sets of molds to accomplish, namely blankin
3、g - drawing compound die, punching die. Calculate the various processes required pressure, the choice of the press; calculated on the basis of the specific structure of the design of the mold, the choice of standard parts and design components. Finally, the application of CAD software to draw on the
4、 computer assembly drawings and part drawings, formulation process card, formed a relatively complete technical documentation can be used to guide production. The design process with reference to various technical standards and various data.Key Words: triangulation pieces; stamping die; process anal
5、ysis and mold designII1前 言模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具质量及附加值的高低，取决于模具专业人才的技术水平。随着产品市场的国际化，如何降低生产成本以适应竞争的激烈和残酷越来受关注，产品制造的批量化、集约化和标准化，就越来越显得十分重要了。我国把模具行业纳人高新技术产业重点领域。冲压工艺与模具设计是冲压技术中最主要内容，被誉为“工业之母”。它具有极高的工业价值，直接涉及机械、电子、航空、航天、汽车、轻工及日常生活，同时在新材料成型、微电子技术、通讯技术方面也有广泛应用；另一方面，冲压工艺广泛应用于民用、航空航天、汽车和工艺品等领域，在
6、产品组件中所占的比例也越来越大2。但由于我国模具工业起步较晚，起点较低，加工制造手段落后，尤其是技术应用人才缺乏，技术水平落后，制约了该产业的迅猛发展,已使之成为制约其他相关行业发展的“瓶颈”。因此，模具专业应义不容辞，积极推动我国模具工业的发展。目前，随着汽车及轻工业的迅速发展，模具设计制造日益受到人们的广泛关注，将高新技术应用于模具设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，
7、产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。从产业技术进步看，“十一五”以来，在政府政策扶持和引导下，模具行业投入较大，企业装备水平和实力有了很大提高。模具产业的快速发展也促进了行业重点骨干企业的形成，现在被中国模具协会认定和授牌的重点骨干模具企业已达110个。行业骨干队伍的形成起到了引领行业发展的作用。近年来科学技术的进步促使模具产品水平有了很大提高，向高端发展的趋向较为明显。一些模具产品已达到或接近世界先进水平，其中具有代表性的如单套模具重量达到120t的巨型模具、加工精度达到0.30.5m的超精模具
8、、使用寿命达到3亿-4亿次的长寿命模具、能与2500次min高速冲床配套的高速精密冲压模具、实现多料和多工序成形的多功能复合模具、能实现智能控制的复杂模具等。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。与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易
9、于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较
10、低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。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。1.1冲裁模具简介 冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。根据变形机理的差异，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。通常我们说的冲裁是指普通冲裁，它包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等。冲裁所使用的模具称为冲裁模，如落料模、冲孔模、切边模、冲切模等。冲裁工艺与冲裁模在生产中使用广泛，它可为弯曲、拉伸、成形、冷挤压等工序准备毛坯3。1.2冲裁模具的类型和
11、加工特点1.2.1冲裁模具的分类冲裁模具的分类方法有很多种，按工序性质来分：可分为落料模，冲孔模，切断模，切舌模，剖切模，整修模，精冲模等；按工序的组合程度来分：可分为单工序模，复合模，级进模（连续模或跳步模）；按有无导向方式来分：可为无导向的开试模和有导向的导板模，导柱模；按自动化程度来分：可分为手动模，半自动模，自动模；按程序的复杂程度来分：可分为简单冲裁模，连续冲裁模，复合冲裁模。本次设计中采用复合冲裁模，它是一种在冲床滑块的一次行程中,在冲模的同一工位上同时完成内孔和外形两种的上工序的冲裁模。冲裁件的形状及相互位置精度高,适合于大批量生产。1.2.2冲裁模具的加工特点随着科学技术的进步
12、和工业生产的迅速发展，模具已成为当代工业生产的重要手段，冲压生产和模具工业得到了世界各国的高度重视。由于冲压加工具有节材、节能和生产率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占有重要地位冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板材）的加工过程。所以冲压加工有如下特点：（1）生产率高、操作简单、容易实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产；（2）冲压零件表面光洁，尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉；（3）在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件；（4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件4。1.3模具的国内外现状及其发展
13、1.3.1国内外模具市场发展概况 当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。日本的模具产能约占全球的40%，居世界第一位，每年向国外出口大量模具，日本的人力成本是中国及东南亚地区的十几倍；随着模具工业全球化布局的发展，模具行业在美国工业总产值中所占的比重呈现出不断下降的态势，但是美国模具在全球模具的产品仍然占据着重要地位；德国是世界上主要的制造大国之一，在模具制造方面具有领先的技术，德国模具在世界上具有较为重要的地位；在我国,模具直到1987年才正式成为一个行业,与世界发达工业国家的模具业相比,我国模具业的起步要晚几十年,但近20年的努力发展取
14、得了长足的进步。近几年,我国模具产业总产值保持13%的年增长率(据不完全统计, 2004年国内模具进口总值达到600多亿,同时,有近200个亿的出口),到2005年模具产值已达650亿元,模具及模具标准件出口2005已达到2亿美元左右。1.3.2国内模具产业存在的问题及与国外的差距我国模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，主要存在六个方面的问题：第一，发展不平衡，产品总体水平较低；第二，工艺装备落后，组织协调能力差；第三，大多数企业开发能力弱；第四，管理落后更甚于技术落后；第五，市场需求旺盛，生产发展一时还难以跟上；第六，体制和人才问题的解决尚待时日。1.3.3模具发展战略面对这种形势，中国
15、模具行业当前的任务是：推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，上新台阶。企业不但要做大，更要做强，产品生产要更专、更精，企业管理更加有效率。数字化、信息化制造的必要性、重要性和紧迫性。通过国内外交流与合作，通过全行业的共同努力，通过各方面的共同支持，定会逐渐得到较好的解决5。1.3.4选题的目的与意义随着制造业的发展，冲裁模具得到了广泛的应用，从普通制造到精密加工，冲裁模具的发展是非常迅速的，在从大学生活走向工作岗位的过程中，熟悉冲裁工艺和冲裁模具的设计原理，对于我们以后工作会提供很大的方便，一方面更好的掌握一门课程知识，且加深了对知识的印象，提高设计能力；另一方面由于模具行业的地理
16、分布关系，我家乡有很多关于模具的工厂，因此便于就业，也使我在工作岗位更容易熟悉环境和熟练操作。2模具CAD技术及其软件CAD即计算机辅助设计(Computer Aided Design)是以计算机系统为支持,进行产品的方案设计、解析计算、判断优化、分析评估和详细设计的一门技术。模具CAD是现代模具技术的一个重要方面；模具CAD是人和计算机相结合、各尽所长的新型设计方法。人将设计方法转换成计算机可以处理的数学模型和解析这些模型的程序，并在程序运行过程中评价设计结果，控制设计过程；计算机发挥其分析计算和存储信息的能力完成设计各个环节的工作，包括设计构思、资料查询、计算分析、自动绘制零件图与装配图；
17、还可模拟零件成形过程并对冲模过程进行动态分析，减少了试模、返修等工作。一些复杂形状零件成形模制前可以利用计算机在显示屏上形象地模拟成形过程中材料的变形与流动，显示温度场、压力场的分布，缩短了试模周期，增大了试模的一次成功率。采用模具CAD/CAM促进了设计制造一体化进程。进入21世纪，模具的计算机辅助设计几乎完全取代了传统的手工绘图与设计计算及组织整个生产过程的技术管理方式。现代制造业中,CAD在整个产品的生命周期中占据着重要的地位,是制造业企业实现先进制造技术的基础,在模具设计领域，不仅冲压模，而且包括其它各类模具的设计，目前广泛使用各种3C(CAD/CAM/CAE)软件。在冲压工艺设计分析
18、及冲模设计制造方面使用较多的通用软件主要有：（1）Auto CAD 美国Autodesk公司开发的Auto CAD是1982年首先推出的,它在2D市场上占有绝对的优势,是一种最早介绍到我国的CAD软件。自1982年推出第一代AutoCAD产品以来,经过了十几次升级,现在最新版本己是AutoCAD2008了。我国在Auto CAD现成为微机上广泛应用的二维图形软件包。该软件已广泛用于机械、建筑、电子、航天、造船等行业,使数以万计的工程技术人员从繁重的手工绘图中解脱出来,大大提高了工作效率。（2）UG 美国EDS公司的Unigraphics简称UG。UG软件我国最早1990年买进，用于三维图形的绘
19、制、造型和3C工作。（3）Pro/E 美国参数科技公司（Parametric Technology Corporation）的Pro/ENGINEER是1988年开发的。1990年代中期开始引进，用于三维图形的绘制、造型和3C工作。（4）Cimatron 以色列Cimatron公司自1982 年创建以来，推出了Cimatron软件各种3C集成模块。从21世纪初我国引进，用于面向制造的数据设计、智能NC、HSM（高速加工）、快速制模及逆向工程设计等领域6。 三角定位片的工艺分析 3.1冲裁件结构的工艺要求 冲压件的工艺性是指对冲压工艺的适应性。冲压件良好的工艺性应能采用最少的材料及能源消耗，最简
20、便的冲压加工方法，生产出符合品质要求的产品。 （1）冲裁件形状设计应尽量简单、对称。（2）冲裁件的外形或内孔应避免尖角，各直线或曲线的连接处，应有适当的圆角转接，转接圆角半径rmin=0.60t=1.2mm表3-1冲裁件转接圆角rminTable 3-1 fillet blanking pieces minimum radius transfer转接圆角外转接圆角90外转接圆角 90内转接圆角90内转接圆角 90高碳钢、合金钢低碳钢黄铜、铝0.45t0.30t0.24t0.70t0.50t0.35t0.50t0.35t0.20t0.90t0.60t0.45t（3）为防止冲裁时凸模折断或弯曲，冲
21、孔时孔径不能太小。本冲裁件冲孔孔径远大于最小直径，因此不考虑此问题。3.2尺寸精度和表面粗糙度 冲裁件内外形所能达到的经济精度为IT11，表面粗糙度为12.5。表2.1 基准件标准公差表（um）3.3材料 08钢特性及适用范围：为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。但存在时效敏感性，淬硬性及淬透性极低。大多轧制成高精度的薄板或冷轧钢带用以制造易加工成形，强度低的深冲压或深拉延的覆盖零件和焊接构件7。4工艺方案及模具形式的确定4.1毛坯尺寸计算4.1.1修边余量的确定由于板料存在着各向异性，实际产生中毛坯和凸、凹模的中心也不可能
22、完全重合，因此拉深口部不可能很整齐，通常都要有修边工序，以切去不整齐的部分。为此在计算毛坯尺寸时应先留有修边余量。拉伸件高度h=10mm，拉伸件相对高度h/d=10/680.5，故可不考虑修边余量。4.1.2计算工件表面积为了方便计算，把零件分解成若干个简单几何体，分别求出其表面积后相加。可将其分为圆筒部分（A1）、圆弧旋转而成的圆角球台部分（A2）以及底部圆形平板（A3）三部分。圆筒部分的表面积为A1=d（h+h）=3.14687=1494.64圆角球台部分的表面积为A2=2r=（rd0+4r2）=1.57（3.14264+44）=656.13底部表面积A3=d02=0.78564=3215
23、.36工件总面积A= D2=d（h+h）+（rd0+4r2）+d02=5366.13所以D=82mm4.1.3拉伸次数的确定总拉伸系数m=d/D=68/82=0.829表4-1极限拉深系数表Table 4-1 ultimate tensile deep coefficient table拉深系数m10.550.570.600.620.650.77修正系数k1系数11.000.800.930.860.770.790.720.740.66可知m1=0.55，mm1，故可一次拉深。4.2排样设计排样设计主要确定排样方式、送料步距、条料宽度、材料利用率。4.2.1排样方式的确定根据冲裁件在板料上的布置
24、方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等多种排列方式。三角定位片属于圆形冲孔件，工艺废料和结构废料不可避免，综合排样的设计原则和冲裁件的结构特点来看，应选择直排。4.2.2送料步距的确定查最小工艺搭边值表格，工件间最小工艺搭边值为1.2mm，可取a1=2mm。最小工艺边距搭边值为1.5mm，取a=2mm.根据公式A=D+a1，送料步距确定为84mm表4-2最小工艺搭边值Table 4-2 minimum process take boundary value材料厚度t/mm工件间距a1边距a0.251.82.00.250.51.21.50.50.81.01.20.81.
25、20.81.01.21.61.01.21.62.01.21.54.2.3条料宽度的确定查表可知条料与导料板的间隙和条料下料宽度偏差分别为b0=0.8，条料宽度按下式计算：B=（l+2a+b0）=85.8mm表4-3条料与导料板之间的间隙b0Table 4-3 materials and guide the gap between stripper plate材料厚度t/mm条料宽度10010020020030010.50.61.0150.81.01.0表4-4条料下了宽度偏差表Table 4-4 material down the width deviation list材料厚度t/mm条料宽
26、度505010010020020040010.50.50.51.0130.51.01.01.0341.01.01.01.5461.01.01.52.0图4.1排样图Figure4.1 arrangement figure4.2.4材料利用率的确定=%=73.3%4.3冲裁件的工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级、材料及厚度等是否符合冲裁的工艺要求，对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大影响。1.1冲裁件的结构工艺性1） 冲裁件形状应尽
27、可能简单、对称、排样废料少。在满足质量要求的条件下，把冲裁件设计成少、无废料的排样形状。2） 冲裁件内形及外形的转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。3） 尽量避免冲裁件上过长的凸出悬臂和凹槽，悬臂和凹槽宽度也不宜过小，应使他们的最小宽度b1.5t；冲裁件孔与孔之间、孔与零件边缘之间的壁厚，因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小，一般要求c1.5t，ct。对于高碳钢、合金钢等硬质材料，允许值应增大30%50%；对于黄铜、纯铜和铝等软材料，可减少20%25%。4） 若在弯曲件或拉伸件上冲孔时，孔边与直壁之间应保持一定距离。以免冲
28、孔时凸模受水平推力而折断。5） 冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。方案论证：通过分析可知加工此零件需要：落料、冲孔、拉伸和切边三个基本工序。根据不同的工序组合可以采用下述工艺方案。方案一：先落料，再拉伸，冲孔采用单工序模生产。方案二：落料拉伸采用复合模，然后采用机加工切边，冲孔采用单工序模生产。方案三：落料-拉伸-冲孔，采用级进模生产。方案一生产的特点是：需要3套模具，生产过程不连续，生产周期长，虽然单工序模结构普遍简单，但是模具生产成本较高，定位也不严格，可能出现较大尺寸偏差。方案二生产的特点是：使用2套复合模，生产过程连续直接，周期合适，生产率也高，可以保
29、证零件精度和质量，又适用于小批量生产，冲孔时既可以保证冲孔时零件结构不发生变形也可以保证冲孔的精度。尽管有2套复合模，比起方案一模具结构较复杂，但该零件结构简单，现在规则，模具制造并不是很困难。方案三生产的特点是：生产率很高，但级进模生产的精度稍差，不能保证孔的精度。 通过对几种方案的综合分析比较可以得出，第二种工艺方案比较合理，即经济又能保证质量，因此本设计根据这种工艺方案进行设计。4.4送料方式自动送料装置的作用：送料装置是冲压自动化的主要组成部分。在通用压力机上采用自动送料装置进行自动或半自动生产，一般可使生产效率提高23倍。在高效自动冲压设备上配以相应的自动检测装置及送料装置等，其生产
30、率可提高45倍，甚至更高。所以，冲压加工过程实行自动化是提高生产效率和保障安全生产的根本途径。三角定位片的冲裁件的生产纲领是大批量生产；冲压的工序是对三角定位片底部进行冲孔，采用半自动送料和自动送料设计的送料装置会使模具很复杂，为了降低成本，满足加工需要，故选择手工送料方式进行送料8。4.5卸料方式冲裁常见的卸料方式有两种：一种是弹性卸料，另一种是刚性卸料，相应地卸料装置可分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两大类。冲裁模的卸料装置是用来对条料、坯料、工件、废料进行推、卸、顶出的机构，以便下次冲压的正常进行。刚性卸料装置卸料力大，常用于材料较硬、厚度较大、精度要求不太高的工件冲裁；弹性卸料装置依靠弹
31、簧或橡胶的弹性压力，推动卸料板动作而将材料卸下，利用弹性卸料装置的模具冲出的工件平整、精度较高，常用于材料较薄、较软工件的冲裁9。卸料板的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。刚性卸料板又称固定卸料板，用于厚料或硬材，特点是卸料力大，使用安全，但送料操作受约束，常用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件；弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高，借助弹簧、橡胶或气垫等弹性卸料装置卸料，常做压边、压料装置或凸模导向。三角定位片材料厚是2mm，冲压性质属于薄板料冲裁，且08钢又是低碳钢（较软），在冲孔时要求具
32、有一定的尺寸精度、位置精度和一定的底部平整度，所以在选择卸料方式时选用弹性卸料板。4.6冲裁模类型在冷冲压生产中，用来将金属板料或非金属板料相互分离的冲模称之为冲裁模。冲裁模的结构取决于工件的要求、生产批量、生产条件和模具制造技术水平等多种因素，因此冲模结构是多种多样的，作用相同的两件其形式也不尽相同。冲模按照工序组合程度可分为：单工序模、复合模、连续模，其特点分别为：单工序模是指在压力机的每一行程内，只能完成一个冲压工序只有一对凸、凹模，只完成一道工序；复合模只有一个工位，并在这个工位上完成两道或两道以上的工序，即在压力机的一次行程中，板料在同一个工位上，同时完成落料、冲孔、弯曲拉深等多个冲
33、压工序的冲模；连续模具有两个或两个以上的工位，条料在逐次送进过程中逐步成形9，具体是指在工作时，可按一定的程序，在压力机滑块一次行程中，完成两个或两个以上的冲压工序，并随着条料的连续送进，在模具的几组凸模、凹模作用下，分别完成冲孔、落料等工作的模具，特点是每一个行程都是一件制品被冲出。实际生产中，冲模结构型式很多，它们都有自己的特点和适用范围。选择模具类型时，必须综合考虑冲压件的质量要求、生产批量大小、冲压加工成本以及冲压设备情况、模具制造能力等生产条件后，再经过全面分析和比较，然后决定冲模的结构型式。如表2-2所示为冲压生产批量与模具类型的关系。图4.2复合模结构简图Figure 4.2 c
34、ompound mould structure diagram表4-6冲压生产批量与模具类型Table 4-6 stamping production batch and mold type生产性质生产批量 /万件模具类型设备类型小批量或试制中批量较大批量大批量150简易模、组合模、单工序模单工序模、复合模、连续模复合模、多工位自动连续模硬质合金复合模、多工位自动连续模通用压力机自动与半自动压力机机械化高速压力机自动化压力机、专用压力机5工艺计算与设计5.1计算总冲压力该模具采用弹性卸料方式。总冲压力F由冲裁力F、卸料力F卸和推件力F推组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力F由落料冲裁力F落料、冲
35、孔冲裁力F和拉深冲裁力F拉深三部分组成。 F落料=Lt=3.14822300=154488N F冲孔=Lt=（17+5）32300=39600N F拉深=dtk=6823000.4=51244.8N 冲裁力F= F落料+ F冲孔+ F拉深=154488+39600+51244.8=245332.8N一般情况下，冲裁件从板料切下以后受弹性变形及收缩影响。会使落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上将冲件或废料卸下来所需的力称卸料力。影响这个力的因素较多，主要有材料力学性能、模具间隙、材料厚度、零件形状尺寸以及润滑情况等。所以要精确地计算这些力是困难的，一般用下列经验公式计算
36、：F推=nK推F冲孔=0.05539600=2178N F卸=K卸F落料=0.05154488=7724.4N式中 t材料厚度，单位mm材料剪切强度，单位MPaL冲裁周长，单位mmd最后一次拉伸直径，单位mmk修正系数 K推推件力系数 K卸卸料力系数总冲压力F=F+ F推+ F卸=245332.8+2178+7724.4=255235.2255KN5.2压力中心的计算为了保证压力机和模具平稳的工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合，对于使用模柄的中小型模具就是要使其压力中心与模柄轴线相重合，否则将会使冲模和压力机滑块承受侧向力，产生偏移，引起凸、凹模间隙不均匀和导向零件加速磨损，还会
37、引起压力机导轨的磨损、影响压力机精度，严重时会损坏模具和设备，造成冲压事故。任何几何图形的重心就是其压力中心。对于复杂工件和多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，即分力对某坐标轴力矩之和等于其合力对该坐标轴的力矩。在实际生产中，可能出现冲模压力中心在冲压过程中发生冲压变形的情况，或者由于冲压件形状的特殊性，从模具结构考虑不宜于使压力中心与滑块中心重合，这时应注意使压力中心偏离不致超出所选压力机所允许范围10。该模具一次冲裁，拉伸，对称冲孔，受力均匀平衡，所以压力中心取在称线上，不用再计算。5.3应选取的压力机标称压力P=（1.11.3）F =（1.11.3）255KN =280.5
38、331.5KN5.4冲裁间隙的确定5.4.1冲裁间隙的含义间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个及其重要的问题。冲裁间隙是指凸、凹模间缝隙的距离，冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，设计时应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有双面间隙和单面间隙之分（双面间隙用Z表示，单面间隙用Z/2表示）未注单面的即为双面间隙11。5.4.2冲裁间隙对冲裁过程的影响（1）间隙对冲裁件质量的影响冲裁质量是指断面质量 、尺寸精度及形状误差。断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷。零件表面应尽可能平整，即穹弯小。
39、尺寸应保证不超过图样规定的公差范围，影响冲裁件质量的因素有:凸、凹模间隙大小及分布的均匀性，模具刃口状态、模具结构与制造精度，材料性质等，其中间隙值大小与均匀性程度是主要因素。一般说来，间隙小，冲裁件断面质量就高；间隙过大，板料的弯曲、拉伸严重，断面易产生撕裂，光亮带减小，圆角带与断裂斜度增加，毛刺较大；另外，冲裁间隙过大时，冲裁件尺寸及形状也不易保证，零件精度较低。（2）间隙对冲裁力的影响冲裁力是凸、凹模刃口出的材料内应力达到材料的抗剪强度时，刃口处材料将产生裂纹，继而裂纹扩大使材料分离。因此冲裁力是按剪切区的剪切应力（即材料对凸模切入形成的抗力）来计算的。间隙对冲裁力的影响是多方面的，在模
40、具设计中必须综合考虑选择合理的冲裁间隙。冲裁间隙小，所需的冲裁力大；冲裁间隙大，材料容易分离，所需冲裁力就小，但过大的冲裁间隙会导致毛刺过大，造成卸料力、推件力等迅速增加，反而对减小冲裁力不利。（3）间隙对模具寿命的影响冲裁凸、凹模的损坏有磨损、崩刃和折断等形式。模具寿命系以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后总的寿命。当凸、凹模刃口磨钝后，材料内裂纹的发生点就由刃口尖端向侧面移动，所以随着人口的磨损，毛刺产生在落料制件上；凹模刃口磨钝时，毛刺产生在所冲孔上；若凸、凹模都磨钝，则制件与孔上均出现毛刺。另外刃口磨钝还将使制件尺寸精度、断面光洁度降低，冲裁能量增大。增大模具
41、间隙，有利于减小模具磨损，避免凹模刃口胀裂，提高模具的使用寿命。5.4.3合理冲裁间隙的确定由以上分析可知，凸、凹模间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命都有很大的影响。因此，设计模具时一定要选择一个合理的间隙。但分别从质量、精度、冲裁力等方面的要求各自确定的合理间隙值并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是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，就可以冲出良好的零件。这个范围的最小值称为最小合理间隙(Z),最大值称为最大合理间隙（Z）。在模具设计图样上只注明最小双面间隙，最大双面间隙只是作为制造时参考，应尽可能小于最大间隙值，以便能够延长模具寿命。考虑到模具在使
42、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Z。三角定位片模具确定采用经验确定法来确定模具间隙值。表5-1冲裁初始单面间隙表Tables 5-1 blanking initial single-sided clearance table材料厚度t/mm08、10、35、09Mn、Q235cmincmax0.50.0200.0300.70.0320.0460.90.0450.0631.00.0500.0701.20.0630.0901.50.0660.1201.750.1100.1602.00.1230.180选三角定位片冲孔模初始单面间隙c=0.1230.180即：=0.
43、180=0.123所以双面间隙为： Z=20.180=0.36 Z=20.123=0.2465.5凸、凹模刃口尺寸的计算5.5.1凸、凹模刃口尺寸的计算原则凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节，必须根据冲裁的变形规律、冲裁模的磨损规律和经济的合理性综合考虑应遵循以下几个原则12：（1）设计冲孔模时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。先确定凸模刃口尺寸。凹模刃口尺寸则按凸模刃口尺寸加上最小间隙值来确定。（2）根据冲模磨损规律，凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小，因此设计冲孔模时，凸模的刃口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸，以保证模具在
44、一定范围内磨损后，仍能冲出合格零件。（3）冲裁模在使用中磨损间隙值将不断增大，因此设计冲孔模时，新模具都必须选取最小合理间隙值Z，使模具有较长的寿命。（4）冲裁时，冲裁件的尺寸精度主要取决于凸、凹模的刃口部分尺寸，并且合理的冲裁间隙也靠凸、凹模刃口尺寸保证。（5）由于冲裁时凸、凹模之间存在间隙，所以冲出的孔是带有锥度的，而且冲孔时工件较小的一端尺寸近似等于凸模刃口尺寸。（6）凸模和凹模制造公差主要与冲裁件的精度和形状有关。模具制造精度应比冲裁件精度高23级，一般为IT6级左右，为了使新模具间隙不小与最小合理间隙，一般凹模公差标成+，凸模公差标成-。5.5.2确定凸、凹模的制造公差确定凸、凹模的
45、制造公差时应考虑制件的精度要求，即能保证工件精度要求，又能保证合理的间隙数值，一般模具制造精度比工件精度高34级。冲压加工能够达到的公差等级为IT10IT14，若零件没有标注公差，则对于非圆形件，按国家标准非配合尺寸的公差数值IT14精度来处理冲模则按IT11精度制造；对于圆形件，一般可按IT6IT7精度制造模具。5.5.3凸、凹模刃口部分尺寸的计算公式凸、凹模加工采用分开加工。分开加工的特点是凸模和凹模分别按照各自图样规定的技术要求、尺寸和公差单独进行加工。因此要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，凸、凹模分开加工适用于圆形或简单形状工件的冲裁模。由于静端盖冲孔模设计主要涉及到冲孔，所以本
46、文主要叙述冲孔方面的情况。设工件孔的尺寸为，根据以上原则，冲孔时首先确定凸模刃口尺寸，使模具基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，在增大凹模尺寸以保证最小合理间隙Z。凸模制造偏差取负偏差，凹模取正偏差。其计算公式为：=（d+）=（d+Z）公式中、冲孔凸、凹模刃口尺寸（mm）；d冲孔工件孔径的基本尺寸（mm）；工件制造公差（mm）；系数；Z最小合理间隙（双面）（mm）；、凸、凹模制造公差（mm）为了保证新模具的间隙小于最大合理间隙值（Z），凸模和凹模的制造公差必须满足下列条件：|+|Z- Z5.5.4凸、凹模刃口尺寸的计算表5-2磨损系数Table 5-2 wear coefficient材料厚度t/mm非圆形工件值圆形工件值10.750.50.750.5工件公差/mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.49