第一篇：冲压模具设计冲裁模
冲裁模具主要零件材料的性能及热处理工艺
近年来，伴随着制造业的迅速发展，我国的模具工业一直以15%左右的增速快速发展，在世界模具产值中所占比例显著提高。模具制造的首要问题是模具材料。制造模具及其零件的材料有很多，如钢，铸铁，非铁合金及其合金、高温合金、硬质合金、钢结硬质合金、有机高分子材料、无机非金属材料、天然或人造金刚石等。但其中钢是用的最多，应用范围最广的材料。目前我国模具用钢广泛，除了工具钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢)外，还有轴承钢、弹簧钢、调质钢、渗碳钢、不锈钢等，钢种达数十种之多，但常用的只有20余种，而用量最多的是Cr
12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo、
45、40Cr等。
一.模具钢的分类及发展
模具用钢主要分三大类，冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢。
目前我国常用的冷作模具钢仍多是碳素工具钢(T7A、T8A、T10A、T12A)、低合金工具钢CrWMn、高碳高铬钢Cr
12、Cr12MoV、高速钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等传统的典型钢种，不过也引进。研制了多种新的钢种以适应不断提高的要求。
热作模具钢主要用于制造高温状态下进行压力加工的模具，如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦模具等。随锻压机械能力的加大、加工件形状的复杂化，尤其是被加工材料加工难度的增大，如加工钛合金、高合金钢、不锈钢和耐热钢，模具趋向大型化、高性能。对热作模具用钢性能的要求也越来越高，传统的热作模具钢5CrNiMo和5CrMnMo钢由于热强性、热稳定性较低、易龟裂和塌陷，使用寿命短。3Cr2W8V钢由于钨含量高、耐热振性较差、易热疲劳，导致龟裂等缺陷。近年来，一些具有较高的热强性、高的热疲劳性和良好的韧性的新型热作模具钢相继问世。
由于塑料模具的快速发展，目前塑料模具材料已逐渐形成了较独立的体系,但国内塑料成型模具材料尚未形成系列，一般塑料模具常采用正火态的45钢或40Cr钢经调质制造。硬度要求较高的塑料模具采用CrWMn或Cr12MoV等钢制造。近年来，我国新型塑料模具钢的研制取得了一定进展，并引进了一些在国外已通用的钢种，以满足塑料模具钢多方面的性能要求。
二.冲裁模
冲裁模具，是在冷冲压加工中，将金属或非金属加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备。是沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。
当被冲裁加工的材料较硬或变形抗力较大时，冲模的凸、凹模应选取耐磨性好、强度高的材料。而导柱导套则要求耐磨和较好的韧性，故多采用低碳钢表面渗碳淬火。又如，碳素工具钢的主要不足是淬透性差，在冲模零件断面尺寸较大时，淬火后其中心硬度仍然较低，但是，在行程次数很大的压床上工作时，由于它的耐冲击性好反而成为优点。对于固定板、 卸料板类零件，不但要有足够的强度，而且要求在工作过程中变形小。另外，还可以采用冷处理和深冷处理、真空处理和表面强化的方法提高模具零件的性能。对于凸、凹模工作条件较差的冷挤压模，应选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合机械性能较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。
所以在制造冲裁模具的材料应有一定的选择，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
1.碳素工具钢：在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。
2.低合金工具钢：低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、6CrNiSiMnMoV等。
3. 高碳高铬工具钢：常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1，它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔(轴向镦、径向拔)改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。
4. 高碳中铬工具钢：用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它们的含铬量较低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。
5. 高速钢：高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2以及为提高韧性开发的降碳降钒 高速钢 6W6Mo5 Cr4V。高速钢也需要改锻 ，以改善其碳化物分布 。
6. 基体钢：在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有 6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si、5Cr4Mo3SiMnVAL等。
7. 硬质合金和钢结硬质合金：硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用含钴量较低的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用含钴量较高的硬质合金。 钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末(如铬、 钼 、钨、钒等)做粘合剂，以碳化 钛或碳化钨为硬质相，用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、焊接、锻造和热处理。钢结硬质合金含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达 68 ~ 73HRC。
8.新材料：冲裁模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2(相当于我国Cr12MoV)性能基础上，分为两大分支：一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性。如美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊钢公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。如德国的320CrVMo13，等。
为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。其中，化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)以及盐浴渗金属(TD)的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。在不久的将来中国的模具将会有更大发展。
第二篇：冲压模具设计
1、主要冲压工序
【1】分离工序(切断、冲裁(落料、冲孔)、切口、切边)【抗剪强度】 【2】变形工序(弯曲、拉伸、成形(起伏(压筋)、翻边)、缩口、胀形、
整形)【屈服期限】
(金属变形三个阶段：①弹性变形 ②均匀塑性变形 ③集中塑形变形)
2、冲压材料
【机器】考虑其强度和硬度
【电机电器】导电性和导磁性
【化工容器】耐腐蚀性
【1】材料塑形好，允许变形程度大，可减少冲压工序次数和中间退火次数
【2】延伸率(δ)、杯突试验深度大或屈服极限/强度极限((屈强比)σs/σb)、冷弯试验中的弯曲直径(d)小，其塑形就好。
【3】模具间隙是按材料厚度来确定的(材料厚度公差必须符合国家标准)
【公差过大会影响工件质量】
3、冲压机种类
【1】曲柄压力机(开式压力机、闭式压力机)
【2】双动拉深压力机
【3】摩擦压力机
【4】液压机
(*闭合高度、最大装模)
4、模具设计参数(标准件、压力中心) 4.1【冲裁间隙】Z=D凹—D凸(凹模直径D凹
、 凸模直径D凸)(单边D/2) 4.2【凸凹模刃口尺寸计算原则——落料和冲孔】
4.21【落料件】尺寸取决于凹模尺寸，落料模应先定凹模尺寸，用减小凸模
尺寸来保证合理间隙。
【冲孔件】尺寸取决于凸模尺寸，冲孔模应先定凸模尺寸，用增大凹模
尺寸来保证合理间隙。
4.3【计算凸、凹模刃口尺寸需要用到的参数】Zmin 和Zmax 、落料公差(δ凸、
δ凹)和冲孔公差(δ凸、δ凹)、系
数(χ) 4.4【冲裁力P0(N)】
【平刃口凸、凹模】 P0=Lδτ
【L(冲裁件周长mm)、δ(材料厚度mm)、τ(材料的抗剪强度MPa)】
【考虑其他因素，实际冲裁力：P =1.3P0≈Lδσb】【σb(材料的抗拉强度MPa)】 4.5【阶梯分布】一个模具里多个凸模，分为大凸模、小凸模，为防止折断，小
凸模一般比较短，与大凸模呈阶梯状分布，大、小凸模的高度差
为H(取决于材料厚度)。
(δ≤3mm时，H=δ;δ>3mm时，H=0.5δ) 4.6【卸料力、推件力、顶出力计算】
❶卸料力：P卸=K卸P(N)
❷推件力：P推=nK推P(N)
❸顶出力：P顶=K顶P(N)
【P(卸料力)、n(卡在凹模洞口内的工件(或废料)数目)、K(系数)】 4.7【排样、搭边和条料宽度】
4.7.1【排料】
4.7.1.1【排料方式】❶直排 ❷斜排 ❸直对排❹斜对排❺混合排❻多行排
nF 4.7.1.2【材料利用率(一个进距内的材料利用率η)】η=×100%
bh
F(冲裁件面积(包括冲出的小孔面积))
n(一个进距内冲裁件数目)
b(条料数目)
h(进距) 4.7.2【搭边】
搭边值大小，能太大，浪费材料;太小容易挤进凹模，影响模具
寿命。(搭边值大小可查表)
5、模具类型
【冲裁模具类型】❶单工序模❷级进模❸复合模 【凹模】
❶凹模孔口形式
❷凹模外形尺寸(凹模厚度H、壁厚C)
【凹模厚度H】H=Kb(mm) (K—系数 b—冲件最大外形尺寸)
【凹模壁厚C】 【小凹模】 C=(1.5—2)H (mm)
【大凹模】 C=(2—3)H (mm) 【凸凹模】(复合模)
(不集聚废料的凸凹模最小壁厚)
【黑色金属和硬材料】 1.5δ(须大于0.7mm)
【有色金属和软材料】 ≈δ(须大于0.5mm) 【凹模上螺钉孔、圆柱销孔的最小距离】(跟是否淬火有关，淬火距离比较大) 【凹模强度校核】(检验凹模厚度，因为凹模厚度不够，会使凹模产生弯曲，损
坏模具。
H最小=3P 10
【H最小—凹模最小厚度(mm) P—冲裁力(N)】
【凸模】
【结构型式】 ❶标准圆形凸模
❷带护套的小孔凸模(适用于冲孔直径与料厚相近的小孔) ❸快换凸模(用于大型冲模中冲小孔易损坏 ❹大圆凸模 ❺非圆形凸模
【凸模长度】 L=H1+H2+H3+Y 【H1—凸模固定板的厚度】
【H2—卸料板的厚度】
【H3—导尺的厚度】
【Y—自由尺寸(凸模的修磨量4—6mm;凸模进入凹模的深度0.5—1mm;凸模固定板与卸料板之间的安全距离A，可取15—20mm。】 【凸模强度校核】❶压应力校核❷弯曲应力校核
【凹模、凸模的镶拼结构】
【镶块紧固】
❶框套热压法❷框套螺钉紧固法❸销钉、螺钉紧固法
【镶块尺寸mm】
H:B:L=(0.6-0.8):1:(3-5)
尺寸范围：H(30-75);B(60-170);L(最大至300) 【凸模、凹模固定】
❶机械固定(采用螺钉紧固、压配合等方法) ❷粘结固定(①低熔点合金浇注固定法②环氧树脂粘结固定法③无机粘结剂固定
法④) 【定位零件】
3 【定位板、定位销】(定位板(定位销)高度与材料厚度有关) 材料厚度δ(mm)：
<1 1-3 >3-5 定位板(销)高h(mm)： δ+2 δ+1 δ
【导尺(或导料销)】
【侧压】❶簧片压块式 ❷弹簧压块式(侧压力大，适合冲裁厚料)❸ 压板
式(适用于单侧刃级进模)
【挡料销】挡料销高度与材料厚度有关，可以查表得到
【挡料销型式】❶圆柱头式挡料销❷钩形挡料销❸活动挡料销❹初始挡料销
【侧刃】切去条料旁侧的少量材料来限定送料进距(提高生产率，保证较高定位精度，有利于自动化)
【侧刃固定方法】❶压配合固定❷铆接固定❸螺钉固定❹销钉固定 【导正销】(主要用于级进模)
【型式】❶压入式❷螺钉固定式
【卸料和推件零件】 【型式】❶固定卸料板❷弹性卸料板❸废料切刀❹弹性卸料和刚性推件装置❺弹
性卸料和弹性推件装置 【弹簧、橡皮的选用】
❶【圆柱螺旋压缩弹簧】(弹簧压缩量、弹簧根数、弹簧装配长度)
❷【橡皮】
【卸料板和凸模之间的间隙】(可查表)
【卸料弹簧窝座深度】
【卸料板螺钉沉孔深度】
【打杆长度】
【顶杆长度】
【导向、联接固定零件及其他】
【导柱、导套 】(用于要求精度高的冲模)
【布置型式】❶后侧导柱❷中间导柱❸对角导柱❹四个(或六个)导柱
【结构型式】❶滑动导柱导套 ❷滚珠导柱导套
【导板】
【厚度】H1=(0.8-1)H凹
(H凹
—凹模厚度 )
【上、下 模】(模座分带导柱和不带导柱)
【垫板】
【凸模固定板】(❶ 圆形 ❷矩形)
【模柄】
【平衡侧压力结构】
【模具压力中心计算】
【模具总体设计】 ⑴【掌握资料】❶冲压件图纸及技术条件❷生产批量❸冲压设备❹模具制造条件
⑵【总体设计任务】❶模具类型的确定
❷操作方式、进出料方式的确定
❸定位、卸料、推件、导向、联接固定等型式的确定
❹模具压力中心的确定
❺模具外形尺寸确定 【模具类型确定】(以冲裁工件要求、生产批量、模具加工条件等为主要依据)
❶【冲裁工件要求、生产批量】单工序模、级进模、复合模
无导向模、导柱模、导板模
❷【模具外形尺寸确定】(包括模柄尺寸、闭合高度、模座俯视尺寸)(与
所选冲床规格有关)
❸【模座尺寸】一般冲床工作台每边尺寸大于下模座尺寸50—70mm
【模具设计中须考虑的安全措施】
【模具材料及使用寿命】
【冲压对材料的基本要求】
❶有足够的硬度和耐磨性(冲压模正常失效方式是磨损)
6 ❷有一定的强度和韧性 ❸有良好的加工工艺性 【模具常用材料】
【提高模具使用寿命的途径】
❶合理设计模具❷正确选用模具材料❸保证热处理质量和采用热处理新工艺❹保证加工质量和采用新的加工方法(加工模具新方法：①电火花加工和线切割加工(优点：不管材料硬度多高，均能加工，加工安排在热处理之后，从而解决热
7 处理变形问题)②低熔点合金和锌基合金浇铸(制造周期短，加工容易，成本低，废旧模具可以重熔再造))❺合理使用与维护
【冲裁件质量分析】(毛刺、剪裂带、光亮带、塌角)
【精冲】 ❶精冲过程 ❷精冲材料
❸精冲模设计的参数(⑴精冲力P总=P冲+P压+P推(①冲裁力②齿圈压板力③推板反压力④⑤);⑵凸凹模间隙) ❹精冲模具结构(设计注意事项：①刚度精度要求高②一般采用滚珠导柱模架③控制凸模进入凹模深度④添加排气孔或者排气槽⑤合理分布顶杆)
⑴模具结构：①活动凸模式②固定凸模式③简易精冲模
【弯曲】 【弯曲原理】
【弯曲变形过程】
【弯曲过程中的应力应变状态】
【应变中性层的位置及最小弯曲半径的确定】
【应变中性层的位置】
【最小弯曲半径的确定】
【弯曲件的回弹】
【回弹量的确定】
、
【影响回弹因素】❶材料的机械性能❷相对弯曲半径
r
❸弯曲角❹弯曲件的形状❺弯曲方式❻模具间隙 【减少回弹量的措施】
❶从改进产品设计和工艺来减少回弹量❷在模具结构上采取措施❸利用橡胶和
8 聚氨酯凹模进行弯曲❹采用拉弯工艺
【弯曲力计算】
【自由弯曲的弯曲力】
【弯曲件毛坯尺寸计算】
【弯曲件工序安排和模具结构】
9 【弯曲工序应考虑的原则】
❶两次弯曲成形❷三次弯曲成形❸对称弯曲❹连续工艺成型
【弯曲模的结构设计和典型结构】
⑴【弯曲模结构设计要点】
❶坯料放在模具应有可靠定位
❷不应使毛坯产生严重的局部变薄
❸弯曲过程中，应防止毛坯移动
❹弯曲区能得到校正
❺有消除回弹的可能性
❻毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便
⑵【弯曲模具的典型结构】
❶V型件弯曲模❷ U型件弯曲模❸ 圆环件弯曲模❹ 铰链弯曲模❺连续弯曲模
【弯曲模工作部分的设计】
⑴【凸模、凹模圆角半径与凹模深度】
❶ 凸模圆角半径r凸
❷ 凹模圆角半径R凸
❸ 凹模深度h ⑵【凸、凹模间隙】
⑶凸、凹模工作部分尺寸与制造公差
⑷【斜楔的设计和计算】
【楔块受力分析】
【水平斜楔】
【向下倾斜运动的斜楔】
【向上倾斜运动的斜楔】
【楔块尺寸、角度的确定】
【拉深】
⒈【拉深的基本原理】
【拉深变形过程】
【拉深过程中毛坯的应力和应变状态】
【拉深过程中的起皱和断裂】
【旋转体拉深件的毛坯尺寸计算】
【修边余量】
【带料连续拉深】
第三篇：冲压模具设计指导
模具课程设计是一个重要的专业教学环节，这个数学环节的目的：
(1)帮助学生具体运用和巩固《模具设计与制造》课程及相关的理论知识，了解设计冲压模的一般程序。
(2)是使学生能够熟练地运用有关技术资料，如《冷冲模国家标准》、《模具设计与制造简明手册》、《冷冲压模具结构图册》及其它有关规范等。
(3)训练学生初步设计冷冲压模具的能力，为以后的工作打下初步的基础。
1 冲压模设计的准备工作
根据课程设计目的，设计课题由指导教师用“设计任务书”的形式下达，课题难度以轻度复杂《如冲孔落料复合模》为宜。设计工作量根据课程设计时间安排情况，由指导教师酌定。
1.1 研究设计任务
学生应充分研究设计任务书，了解产品用途，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。在初步明确设计要求的基础上，可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。
第一步，酝酿冲压工序安排的初步方案，并画出各步的冲压工序草图;
第二步，通过工序安排计算及《冷冲压模具结构图册》等技术资料，验证各步的冲压成型方案是否可行，构画该道工序的模具结构草图。
第三步，构画其它模具的结构草图，进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理可行。
第四步，冲压工序安排方案经指导教师过目后，即可正式绘制各步的冲压工序图，并着手按照“设计任务书”上的要求进行课程设计。
1.2 资料及工具准备
课程设计开始前必须预先准备好《冷冲模国家标准》、《模具设计与制造简明手册》、《冷冲压模具结构图册》等技术资料，及图板、图纸、绘图仪器等工具。也可将课程设计全部或部分工作安排在计算机上用Auto CAD等软件来完成，相应地需事前调试设备及软件、准备好打印用纸及墨盒等材料。
1.3 设计步骤
冲压模课程设计按以下几个步骤进行。
(1)拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图(阶段考核比例为15%)
(2)计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构要素、选用模具典型组合等，初选压力机吨位(25%);
(3)确定压力机吨位(5%);
(4)设计及绘制模具装配图(25%);
(5)设计及绘制模具零件图(25%);
(6)按规定格式编制设计说明书(5%);
(7)课程设计面批后或答辩(建议对总成绩在10%的范围内适度调整)。
1.4 明确考核要求
根据以上6个阶段应该形成的阶段设计成果实施各阶段的质量及考核，从而形成各阶段的考核成绩。其中课程设计面批或答辩不仅有助与当面指出学生的各类设计错例，也是课程设计考核的重要手段。最终的考核成绩在6个阶段考核成绩的基础上，由指导教师结合考勤记录及面批或答辩记录对总成绩在10%左右的范围内适度调整。
2 冲裁模结构设计示范
2.1 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。
1) 保证冲压件的尺寸精度
图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。
图1 冲压件及排样图
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。
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2 垫圈冲压件及冲裁排样图
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。
2.2 选择压力机及确定压力中心示范
根据图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：Φ210mm;模柄孔尺寸直径：Φ40mm;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Φ40mm)，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。
2.3 冷冲模国家标准的使用
根据图2复合模冲裁排样图，结合模具制造工艺，圆形模板比矩形模板加工简便，因此本模具就采用圆形模板。首先要计算圆形凹模板的轮廓尺寸：厚度H=K·b1=0.4×38=15.2mm;直径D=L1+2l1=34+2×22=78mm。查阅GB2858.4-81，根据”就近就高”的原则初定凹模周界：H×D=16×Φ80。
1. 确定模具的主要结构要素
根据垫圈产品图排样方案论证结果，已确定本模具采用倒装式复合模结构。在此基础上，尚须确定如下结构要素。
(1) 确定送料方式
模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式，还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模长度)
(2) 确定卸料形式
模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强(如采用矩形弹簧)，弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为1mm，因此可采用弹压卸料板。
(3) 模架形式
如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架(对角导柱导套模架也可);横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料(纵横向均可且送料较顺畅)，但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些;四角导柱导套模架则常用于大型模具;而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具采用中间导柱导套模架，一是对纵向送料方式较适宜，二是中间导柱导套模架工作时受力比较均衡、对称。
2. 典型组合选择示范
计算凹模周界及确定模具的主要结构是为了选用合适的模具结构典型组合。根据本模具采用纵向送料方式、弹压卸料板、倒装复合模、中间导柱导套模架及凹模周界为H×D=16×Ф80，可从《冷冲模国家标准》查到复合模圆形厚凹模典型组合(GB2873.3-81)。各模具零件的标准外形尺寸H×D如下：
(1)上垫板(GB2858.6-81) 4×Ф80 1块;
(2)固定板(GB2858.5-81) 12×Ф80 1块;
(3)凹模(GB2858.4-81) (22×Ф80)调整至18×Ф80 1块;
(4)卸料板(GB2858.5-81) 10×Ф80 1块;
(5)固定板(GB2858.5-81) 14×Ф80 1块;
(6)下垫板(GB2858.6-81) 4×Ф80 1块;
本典型组合推荐使用3只M8的紧固螺钉、2只Ф8的圆柱销、3只杆部直径为Ф8的台肩式卸料螺钉、凸凹模的推荐长度为42mm、配用模架闭合高度在140～165mm之间。
有了模具结构的典型图，模具设计就大为简化。只要根据排样图中凸模或凸凹模的位置，分别把各个凸模或凸凹模画入典型组合可，并相应地在凹模板或凸凹模上开制相应的凹模洞口及在其它零件上画出漏料孔、打料系统等，就可得到一张完整又正确的装配图。
3. 非标准模具的对照设计
有些矩形凹模板根据计算结果会很难选到一个合适的标准凹模板。例如某狭长冲压件，其凹模周界的计算值：H×L×B=20×60×125， 与之最为接近的标准凹模板尺寸为：H×L×B=20×125×125，仍相差悬殊。解决的办法是根据H×L×B=20×125×125的标准凹模板找到模具的典型组合，同样根据该典型组合构画装配图，只是把模具内的所有模板的L尺寸全部换成非标准尺寸60mm，而尺寸H及B保持不变，进行必要的有限非标准设计。
2.4 绘制模具装配图示范
有了模具结构典型组合图，就可以着手绘制模具装配图。我们一般应根据模具结构典型组合图绘制模具结构草图，这样无论在布置图面、还是考虑结构细节等问题上都将带来许多便利之处。
1. 图面布置规范
为了绘制一张美观、正确的模具装配图，必须掌握模具装配图面的布置规范。图3所示是模具装配图的图面布置示意图，可参考使用。
图纸的左上角1处是档案编号。如果这份图纸将来要归档，就在该处编上档案号(且档案号是倒写的)，以便存档。不能随意在此处填写其它内容。
图3 图面布置示意图
1-档案编号处 2-布置主视图 3-布置俯视图 4-布置产品图 5-布置排样图
6-技术要求说明处 7-明细表 8—标题栏
2处通常布置模具结构主视图。在画主视图前，应先估算整个主视图大致的长与宽，然后选用合适的比例作图。主视图画好后其四周一般与其它图或外框线之间应保持有约50～60mm的空白，不要画得“顶天立地”，也不要画得“缩成一团”，这就需要选择一合适的比例。推荐尽量采用1:1的比例，如不合适，再考虑选用其它《机械制图国家标准》上推荐的比例。
3处布置模具结构俯视图。应画拿走上模部分后的结构形状，其重点是为了反映下模部分所安装的工作零件的情况。俯视图与边框、主视图、标题栏或明细表之间也应保持约50～60mm的空白。
4处布置冲压产品图。并在冲压产品图的右方或下方标注冲压件的名称、材料及料厚等参数。对于不能在一道工序内完成的产品，装配图上应将该道工序图画出，并且还要标注本道工序有关的尺寸。
5处布置排样图。排样图上的送料方向与模具结构图上的送料方向必须一致，以使其他读图人员一目了然。
6处主要技术要求。如模具的闭合高度、标准模架及代号及装配要求和所用的冲压设备型号等。
7处布置明细表及标题栏。结合图4标题栏及明细表填写示例，应注意的要点如下。
(1)明细表至少应有序号、图号、零件名称、数量、材料、标准代号和备注等栏目;
(2)在填写零件名称一栏时，应使名称的首尾两字对齐，中间的字则均匀插入;
(3)在填写图号一栏时，应给出所有零件图的图号。数字序号一般应与序号一样以主视图画面为中心依顺时针旋转的方向为序依次编定。由于模具装配图一般算作图号00，因此明细表中的零件图号应从01开始计数。没有零件图的零件则没有图号。
(4)备注一栏主要标标准件规格、热处理、外购或外加工等说明。一般不另注其它内容。
图4 标题栏及明细表填写示例
8处布置标题栏。作为课程设计，标题栏主要填写的内容有模具名称、作图比例及签名等内容。其余内容可不填。
图5 倒装复合模
1-下模座
2、3-导柱 4-卸料螺钉 5-下垫板 6-凹模固定板 7-凸凹模
8-弹压橡皮 9-卸料板 10-挡料顶 11-推块
12、27-冲孔凸模 13-冲孔凸模固定板
14-开制三叉通孔的垫板
15、
25、33-圆柱销 16-上模座
17、18-导套 19-模柄
20-防转销 21-打杆 22-三叉打板 23-上垫板 24-顶杆 26-凹模 28-内六角螺钉
29-活动挡料销 30-半圆头螺钉 31-扭簧 32-内六角螺钉
2. 装配图的绘制要求
图5所示是垫圈冲孔落料复合模的装配图，在绘制模具装配图时，初学者的主要问题是图面紊乱无条理、结构表达不清、剖面选择不合理等，还有作图质量差如引出线”重叠交叉”、螺销钉作图比例失真，漏线条等错误屡见不鲜。上述问题除平时练习过少外，更主要的是缺乏作图技巧所致。一旦掌握了必要的技巧，这些错误是可以避免的。结合范例，下面简要地叙述绘制模具装配图的具体要求。
要说清这个问题，先要了解为什么要绘制模具装配图。绘制模具装配图最主要的是要反映模具的基本构造，表达零件之间的相互装配关系。从这个目的出发，一张模具装配图所必须达到的最起码要求一是模具装配图中各个零件(或部件)不能遗漏。不论哪个模具零件，装配图中均应有所表达;二是模具装配图中各个零件位置及与其它零件间的装配关系应明确。下面简要叙述装配图的作图技巧。
(1)装配图的作图状态
冲裁模装配图可以画成敞开状态，上模部分和下模部分敞开10～15mm，具有读图直观的优点。对于初学者则建议画合模的工作状态，这有助于校核各模具零件之间的相关关系。
(2)剖面的选择
图5所示模具的上模部分剖面的选择应重点所映凸模的固定，凹模洞口的形状、各模板之间的装配关系(即螺钉、销钉的安装情况)，模柄与上模座间的安装关系及由打杆、打板、顶杆和推块等组成的打料系统的装配关系等。上述需重点突出的地方应尽可能地采用全剖或半剖，而除此之外的一些装配关系则可不剖而用虚线画出或省去不画，在其它图上(如俯视图)另作表达即可。
模具下模部分剖面的选择应重点反映凸凹模的安装关系、凸凹模的洞口形状、各模板间的安装关系(即螺钉、销钉如何安装)、漏料孔的形状等，这些地方应尽可能考虑全剖，其它一些非重点之处则尽量简化。
图5中上模部分全剖了凸模的固定，凹模洞口形状及螺销钉的安装情况(并在左面布置销钉、右面布置紧固螺钉及另一销钉显得错落有致)，对于模柄与上模座的联接情况进行了局部剖(并顺便画出防转销钉显得构图极为巧妙)，而对打料系统的装配关系也尽量全剖，使其他读图者一目了然。
下模部分对凸凹模的固定，凸凹模洞口及漏料孔的形状，卸料板与卸料螺钉的联接情况，紧固螺钉与圆柱销的结构情况都进行了全剖。而对活动挡料钉的安装情况则采取了用虚线表达的方式。这样的布置需要设计者经过一番精心的运筹后才能获得。
(3)序号引出线的画法
在画序号引出线前应先数出模具中零件的个数，然后再作统筹安排。在图5的模具装配图中，在画序号引出线前，数出整副模具中有33个零件，因此设计者考虑左方布置18个序号，右方再布置15个序号。根据上述布置，然后用相等间距画出33个短横线，最后从模具内引画零件到短横线之间的序号引出线。按照“数出零件数目→布置序号位置→画短横线→引画序号引出线”的作图步骤，可使所有序号引出线布置整齐、间距相等，避免了初学者画序号引出线常出现的”重叠交叉”现象。
3. 关于螺钉、销钉的画法
画螺钉应注意以下几点：
(1)螺钉各部分尺寸必须画正确。螺钉的近似画法是：如螺纹部分直径为D，则螺钉头部直径画成1.5D，内六角螺钉的头部沉头深度应为D+1～3mm;销钉与螺钉联用时，销钉直径应选用与螺钉直径相同或小一号(即如选用M8的螺钉，销钉则应选Ф8或Ф6)。
(2)画螺钉连接时应注意不要漏线条。以图5中螺钉24为例，螺钉只与尾部的凹模26螺纹连接，而螺钉经过冲孔凸固定板
13、上垫板14及上模坐16均应为过孔。
(3)画销钉联接时也要注意不要漏线条。以图5中的销钉15为例，在销钉经过的通孔凸模固定板13与上模座16零件需用销钉进行定位，而上垫板14则无需用销钉15来定位，所以应为过孔。
模具装配图绘制完成后，要审核模具的闭合高度、漏料孔直径、模柄直径及高度、打杆高度、下模座外形尺寸等与压力机有关技术参数间的关系是否正确。本例经审核后确认满足J23-16F压力机参数要求。
3 冲裁模零件设计示范
3.1 图形的绘制方法
图形的绘制方法虽依各人习惯而不尽相同，以下的观点及建议，可供参考。
图6 凸模(材料：T10A) 1. 图形的不绘条件
画零件图的目的是为了反映零件的构造，为加工该零件提供图示说明。那么哪些零件需要画零件图呢?这可用一句话概括：一切非标准件、或虽是标准件但仍需进一步加工的零件均需绘制零件图。以图5倒装复合模为例，下模座1虽是标准件，但仍需要上面加工漏料孔、螺钉过孔及销钉孔，因此要画零件图;导柱、导套及螺销钉等零件是标准件也不需进一步加工，因此可以不画零件图。
2. 零件图的视图布置
为保证绘制零件图正确，建议按装配位置画零件图，但轴类零件按加工位置(一般轴心线为水平布置)。以图5所示的凸模26为例，装配图上该零件的主视图反映了厚度方向的结构，俯视图则为原平面内的结构情况，在绘该凸模26的零件图时，建议就按装配图上的状态来布置零件图的视图，实践证明：这样能有效地避免投影关系绘制的错误。
3. 零件图的绘制步骤
绘制模具装配图后，应对照装配图来拆画零件图。推荐如下步骤。
绘制所有零件图的图形，尺寸线可先引出，相关尺寸后标注，以图5为例。模具可分为上下两大部分。在画上半部分的零件图时，绘制的顺序一般采用“自下往上，相关零件优先”的步骤进行。凹模26是工作零件可以首先画出;绘完凹模26的图形后，对照装配图，推块11与凹模26相关，其外形与凹模洞口完全一致，厚度应比凹模大出0.5mm，根据这一关系马上画出推块11的图形;接下来再画冲孔凸模固定板13的图形画好凸模固定板13以后，再对照模具装配图画出装在冲孔凸模板13内的冲孔凸模
12、冲孔凸模27等与之相关零件的图形„„。在画上模部分的零件图时，应注意经过上模座
16、上垫板
14、冲孔凸模固定板13及凹模26等模板上的螺销钉孔的位置一致。
在画下模部分的零件图时，一般采用“自上往下，相关零件优先”的步骤进行。先画卸料板9的图形，然后对照装配图上的装配关系，画活动挡料钉
28、挡料钉10的图形。再画凸凹7的图形„„。在画下模的零件图时，也应注意经过卸料板
9、凸凹模固定板
6、下垫板
5、下模座1上的螺丝钉孔的位置及凸凹模
7、下垫板
5、下模座1上漏料孔位置的一致。
按照上述步骤，根据装配关系对零件形状的要求，绘制各零件图的图形，能很容易地正确绘制出模具零件的图形，并使之与装配关系完全吻合。
3.2 尺寸标注方法
从事模具设计的人都有这样的体会：画图容易标注尺寸难。将一张零件图的图形绘制正确和将一张零件图上的所有尺寸标注正确相比要容易得多。然而初学者中普遍存在一种“重图形、轻尺寸标注”的倾向，一旦进行课程设计，所标注的尺寸或错误百出或紊乱不堪，令人难以读图;甚至出现螺销钉孔错位致使模具无法装配的严重错误，漏尺寸漏公差值等现象更是比比皆是。究其原因除了平时练习少外，更为重要的是缺乏必要的方法。进行尺寸标注时，建议根据装配图上的装配关系，用“联系对照”的方法标注尺寸，可有效地提高尺寸标注的正确率，具有较好的合理性。
1. 尺寸的布置方法
对于初学者出现尺寸标注紊乱、无条件等现象，主要是尺寸“布置”方法不当。要使用所有标注的尺寸在图面上布置合理、条理清晰，必须很好地运筹。图7所示的冲孔凸模固定板13的零件图中共有近20个尺寸，其中俯视图左侧布置螺销钉及顶杆过孔尺寸;下方布置顶杆过孔孔距尺寸、冲孔凸模12固定孔孔距尺寸、螺销钉孔的孔距尺寸及模板的外形直径尺寸;上方则布置孔距的角度尺寸。主视图上布置了冲孔凸模 27和12的固定孔形状尺寸、及模板的厚度等尺寸。这种布置方法合理地利用了零件图形周围的空白，既条理分明、又方便了别人读图。
尺寸布置还要求其它相关零件图相关尺寸的“布置地”尽量一致。如图8所示的上垫板14中的尺寸就参照了图7中布置方法，尽量地作到“同一尺寸在图纸的同一地点出现”。如Ф
9、Ф
7、Ф30、Ф
56、Ф80、30°、厚度14等尺寸的“布置地”基本上同图7冲孔凸模固定板零件图中的“布置地”相同。这样的尺寸标注方式极大地便利了读图者。学生要确立“图纸主要是”画给别人看的!”的观念，学习与借鉴本例中的尺寸布置方法。
图7 冲孔凸模固定板(材料：Q235) 图8 开制三叉型孔的上垫板(材料：45) 2. 尺寸标注的思路
要使尺寸标注正确，就要把握尺寸标注的“思路”。前面要求绘制所要零件图的图形而先不标注任何尺寸，就是为了在标注尺寸时能够统筹兼顾，用一种正确的“思路”来正确地标注尺寸。下面以图5倒装复合模为例阐述尺寸标注的“思路”。
(1)标注工作零件的刃口尺寸
根据模具设计法则，先标注基准件上刃口尺寸(即冲孔凸模和落料上的刃口尺寸)，再标注对应件上的刃口尺寸(即凸凹模上的刃口尺寸);但符合模中也可将凸凹模作为基准件，凸模、凹模作为对应件进行尺寸标注。所有零件图的图形绘好后，先找出本模具的工作零件即凸凹模
7、冲孔凸模12和
27、落料凹模26，把着三张图纸对照起来，按照尺寸布置后安排好的“地点”标注刃口尺寸。这样可保证刃口尺寸标注的正确性。
(2)标准想关零件的相关尺寸
相关尺寸正确，各模具零件才能装配组成一幅模具，必须保证正确。在上模部分，相关尺寸的标注建议按照“自上而下”的顺序进行。先从工作零件凹模26开始，观察装配图6，与该零件模具相关的零件有内六角螺钉
24、销钉25推块
11、冲孔凸模13，应从分析着些相关关系入手进行“相关尺寸”的标注。
凹模26与销钉25成H7/m6配合，故销钉孔直径为Ф8H7。销钉25要通过
26、
13、
14、16等模板，其中与26与16成H7/m6配合，因此上模座16上销钉孔直径也应为Ф8H7，可立即在上模座16的零件图上标出该尺寸。而销钉通过
13、14模板的孔是应有0.5～1mm的间隙，因此
13、14上相应的过孔直径为Ф9，也应在相应的图纸上立即标出。
凹模26与3个M8的内六角螺钉24是螺纹连接，因此凹模26的图纸上对应螺纹孔应标注为3-M8;螺钉24也同过
16、
13、
14、16等模板，其中与
13、
14、16上的过孔也有0.5～1mm的间隙，相应的图纸上应立即标注Ф9，各模板上的螺纹孔距均为Ф9，各模板上的螺纹孔距均为Ф56一并标出。
凹模26还与推块11相关。从装配关系知：推块11的外形应与凹模洞口一致，只是尺寸比洞口尺寸小，四周有0.2～0.6mm的间隙，按这一关系找出推块11的零件图纸，标上推板的外形尺寸。为了保证推块11完全将工件推出凹模26，推块的推料段高度是8.5mm。推块尺寸的标注见图9。
图9 推块(材料：45) 标注完凹模与凸模相关零件上相关尺寸后，再标注冲孔凸模固定板13上相关零件的相关尺寸„„，直至上模中所有零件的 相关尺寸标注完毕。再举一例进一步说明相关尺寸的标注。装配图中的冲孔凸模27与冲孔凸模固定板13和推块11相关;其中冲孔凸模固定板13相应处为一吊装固定台阶孔，大孔高度与凸模吊装段等高，即同为3mm，孔径应比凸模台阶直径大出0.5～1mm，是22.5mm;小孔与凸模固定段成H7/m6的配合，即冲孔凸模固定板13上的小孔直径应为Ф18.5，而推块11上开制的凸模过孔应比凸模刃口部分直径大出0.5～1mm，实际为Ф18.8mm。上述尺寸应依次同时标注。冲孔凸模27的零件图见图10。
图10 冲孔凸模(材料：T10A) 模具下模部分的相关尺寸标注可按“自上而下”的顺序尽心。先标注弹压卸料板9与挡料钉
10、28，弹压卸料板与卸料螺钉4之间的相关尺寸;再标注凸凹模固定板6与凸凹模
7、卸料螺钉
4、紧固螺钉
32、圆柱销33之间的相关尺寸„„，直至所有相关尺寸标注完毕。
(3)补全其它尺寸及技术要求
这个阶段可逐张零件进行，先补全其它尺寸，例如轮廓大小尺寸、位置尺寸等;再标注各加工面的粗糙度要求及倒角、圆角的加工情况，最后是选材及热处理，并对本零件进行命名等。
3.3 其它尺寸标注问题
1.复杂型孔的尺寸标注
形状越复杂，尺寸就越多，由此造成的标注困难是初学者设计冲压模时的主要障碍。图11所示的凸模零件，因洞口形状的尺寸繁多而出现标注困难。有两个解决方法：一是放大标注法。将凹模零件图适当放大后再标注尺寸;二是移出放大标注法。将复杂的洞口型孔单独移至零件图外面的适合位置，再单独标记繁多的型孔尺寸，而零件图内仅标注型孔图形的位置尺寸即可。图11中采用了移位标注法。
图11 复杂模洞口的移位标注
判断冲压件上未注公差尺寸的偏差方向。采用“入体原则”、可先画出该冲压件的假想磨损图。图12所示工件的假想磨损图用双点划线画出，再根据以下方法进行判断。如该尺寸磨损后变小为负偏差;变大为正偏差;不变则为正负偏差。拒此可确定图2-1中，26.2，24.2、20.8等尺寸为负偏差;
15、
12、2及2-Ф5等尺寸为正偏差;而尺寸14.5则为正负偏差。若需判别半径R及角度尺寸的偏差方向同样可采用此法。
图12 冲压件未注公差尺寸的偏差方向判断
冲压件未注公差配合尺寸极限偏差一般为IT12～IT14，常用IT14。若该冲压件使用时与其它工件并无装配关系，则未注公差尺寸的偏差方向及极限偏差可按国际GB/T15055-94圆角半径等的极限偏差分为f(fine精密级)、m(medium 中等级)、c(coarse 粗糙级)、v(very coarse 最粗级)四个公差等级。一般可选用c级。表
1、表
2、表3级表4分别列出了GB/T15055-94中的有关内容，供设计者参考。
3.其它模板上型孔的配制标注
在进行凹模洞口的刃口尺寸计算时如何处理半径尺寸R?实践中视对R的测量手段以及使用要求而定，如有能精确测定R值的量具，则需对R值进行刃口尺寸的计算;如仅有靠尺等常规测量工具，则对R进行刃口尺寸计算并在凹模图上标注计算结果就无必要，可在凹模图山标注原注R值。
由于凸模外形、凹模洞口及其它模板上相应的型孔都是在同一台线切割机床上用同一加工程序，根据线切割机床的“间隙自动补偿”功能使起在线切割机床的割制过程中自动配制一定的间隙而成。因此其它模板上型孔可按上述配制加工的特点进行标注，即简单明晰、又符合模具制作的实际。以图13为例，凸模固定模板按配制法特点进行标注时，仅需在模板内标注型孔的位置尺寸，而型孔的形状尺寸则在图纸的适当位置加注：“型孔尺寸按凸模的实际尺寸成0.02mm的过盈配合”即可。
表1 未注公差冲裁尺寸的极限偏差
注：对于0.5及0.5mm以下的尺寸应标注公差。
表2 未注公差冲裁模角度的极限偏差
表3 未注公差成形尺寸的极限偏差
注：对于0.5及0.5mm以下的尺寸应标注公差。
表4 未注公差冲裁圆角半径的极限偏差
图13 凸模固定板型孔的配制标注
第四篇：冲压模具课程设计
前言
冲压是在室温下，利用安装在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，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在飞行器钣金件、高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。
因此我们在学习完《飞机钣金成形原理和工艺》等模具相关基础课程后，安排了模具设计课程设计，以帮助我们掌握模具设计的过程，为以后参加工作打下基础。
1
设计内容
一、零件的工艺性分析
图1 零件图
1) 零件的尺寸精度分析 如图1所示零件图，该零件外形尺寸为R11，19;内孔尺寸为R3，6，均未标注公差，公差等级选用IT14级，则用一般精度的模具即可满足制件的精度要求。
2) 零件结构工艺性分析 零件形状简单，适合冲裁成形。
3) 制件材料分析 制件材料为45钢，抗剪强度为432～549Mpa，抗拉强度为540～685Mpa，伸长率为16%。适合冲压成形。
综合以上分析，得到最终结论:该制件可以用冲压生产的方式进行生产。但有几点应注意：
1) 孔与零件左边缘最近处仅为2mm，在设计模具是应加以注意。 2) 制件较小，从安全方面考虑，要采取适当的取件方式。
3) 有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。
二、工艺方案的确定
由零件图可知，该制件需落料和冲孔两种冲压工艺，设计模具时可有以下三种方案：
方案一：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 方案二：冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。 方案三：落料和冲孔复合冲压，采用复合模生产。
2 方案一采用单工序模生产，模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件年产20万件的需求，而且要考虑第二套模具中工序件的定位问题，操作不便。
方案二采用级进模生产，可有效地提高生产效率，但连续模制造和设计难度大，费用高，用于生产该制件达不到经济性要求。
方案三采用复合模生产，亦有很高的生产效率，复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔两道工序，所冲压的工件精度较高，不受送料误差影响，能较好的满足该制件内孔与外形同心的要求。
通过对比，故采用方案三，比较适合该零件。
三、模具结构形式的确定
(一)模具类型及卸料方式分析
因制件材料较薄，为了保证制件的平整度，所以采用正装式复合模，即凸凹模安装在上模，这样，从模柄中穿入导杆可以直接把嵌在凸凹模里的废料从刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用弹性卸料板卸料;冲孔凸模与落料凹模安装于下模，用顶件器带动卸料板顶出制件。
(二)模具定位方式分析
在模具设计中，抛弃了传统的销钉定位，而是把凸凹模和凹模分别在上、下模座定位，上、下模座的定位沉台在制造时是和导柱、导套固定在一起加工完成的，这样保证了上、下模工作零件的同轴度，从而达到保证零件尺寸精度的目的。同时没有使用销钉，也使模具的维修方便了很多，即使多次拆卸也能保证零件的精度不变。
四、工艺设计与计算
(一)制件排样与材料利用率计算
采用单排直排有废料排样，如图2所示。
由文献【1】表3-17查得制件间搭边值a=0.8mm，侧搭边值a1=1mm,则送料步距L=19+0.8=19.8;条料宽度B=22+1+1=24;经计算制件面积S=284.73mm2，一个步距的材料利用率为：
η=S/(BL) ×100%=284.73/(24 ×19.8) ×100%=59.92%
3
图2 排样图
由文献【2】表4-1冷轧钢板的尺寸，选板料规格为1200mm×600mm×1mm，剪裁条料时采用横裁法，于是条料尺寸为24mm×600mm。
每板条料数n1=1200/24=50(条);
每条制件数n2=(600-0.8×2)/19.8=30(件); 每块板制件数n3= n1×n2=50×30=1500(件) 材料总利用率η=1500×284.73/(1200×600)=59.3﹪
(二)冲压力的计算
冲裁力可按以下公式[1]计算：
F=KLtτ
kp ，式中：t—材料厚度(mm); L—冲裁件周长(mm);τ已知K=1.3, t=1 mm;查文献【2】表4-12得τ
kp
kp
--材料抗剪强度(Mpa)。
kp
=432～549，取τ=500;经计算得外形周长L1=67.57mm，内孔周长L2=30.85mm。所以
落料冲裁力 F1= KL1tτ冲孔冲裁力 F2= KL2tτ
kp
=1.3×67.57×500×1=43.92kN =1.3×30.85×500×1=20.05 kN
kp推件力和卸料力可用以下经验公式[ 1]进行估算：
F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中：F—冲裁力;n为同时卡塞在凹模内的零件数，一般为3～5;K推—推件力系数;K卸—卸料力系数。
4 查文献【1】表3-15得，K推=0.055，K卸=0.04～0.05，所以
F卸料=K卸F1=0.04×43.92=1.7568 kN F推件=nK推F2=5×0.055×20.05=5.51 kN 由于该制件模具采用弹性卸料装置，所以总冲压力的计算公式为： F总= F1+F2+F卸料+F推件=43.92+20.05+1.7568+5.51=71.24 kN (三)初选压力机
根据总压力71.24 kN,查文献【2】表4-33开式压力机的主要技术参数，初选压力机型号规格为J23-10，其主要参数如下：
公称压力：100 kN 滑块行程：45mm 最大闭合高度：180mm 最大装模高度：145mm 工作台尺寸：370mm×240mm 模柄孔尺寸：∅30mm×55mm (四)计算压力中心
该制件图形较规则，上下对称，故采用解析法求压力中心较为方便。建立如下图所示坐标系。
1x
设压力中心为(x0,y0),因为上下对称，所以y0=0，只需求x0，又因为内孔为轴对称图形，所以只需考虑外形。经计算得L1=15.1mm,L2=52.47mm,x2=3.165, x1=-8。根据合力矩定理得
5
所以，压力中心为(0.72，0)。
(五)计算凸凹模刃口尺寸
本制件形状简单，可按分别加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差 δp和δp必须满足不等式[ 1]：
δp+δd≤Zmax-Zmin。
根据制件的材料和厚度,由文献【3】表2-14 汽车、拖拉机等行业冲裁模初始双边间隙值，查得 ：
Zmax=0.140mm,Zmin=0.100mm;
根据制件的基本尺寸和厚度，由文献【3】表2-19 汽车、拖拉机等行业简单形状制件凸、凹模的制造偏差，查得：
落料部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 冲孔部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 验证制造偏差是否合格：
δp+δd =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.04 所以，δp+δd=Zmax-Zmin=0.04，合格，可以采用该公差值。
由于零件图未注公差，为了降低工作难度，所以在实际生产中按照IT14等级确定制件各尺寸公差，查文献【3】附录一 标准公差数值和表2-17 磨损系数x得：
落料部分：尺寸R11，公差为0.43mm，取x=0.5;
尺寸19，公差为0.52mm，取x=0.5;
冲孔部分：尺寸R3 ,公差为0.25mm，取x=0.5;
尺寸6，公差为0.3mm，取x=0.75。
1)落料 尺寸R
Dd=(Dmax-xΔ
=(11.215-0.5×0.
43=
Dp=(Dd- Zmin=(11-0.100=
6 尺寸 Dd=(Dmax-xΔ=(19.26-0.5×0.52=
Dp=(Dd- Zmin=(19-0.100=
2)冲孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(2.875+0.5×0.25=
dd=(dp+ Zmin=(3+0.100=
尺寸 dp=(dmin+xΔ=(5.85+0.75×0.3=
dd=(dp+ Zmin
五、模具结构设计
(一)凹模设计
=(6.075+0.100=
因制件形状简单，轮廓近似圆形，且总体尺寸不大，选用整体式圆形凹模较为合理。因制件精度较低，厚度较小，由文献【2】表3-5 冷冲模工作零件的材料及热处理要求，选用9Mn2V为凹模材料。
1)确定凹模厚度H值:由凹模厚度经验公式[4]估算：
H=K1K
2式中，F—冲裁力，N;K1—凹模材料修正系数，合金钢取1，碳素钢取1.3;K2—凹模刃口周边长度修正系数。
本例中冲裁力F=43.92kN;凹模材料为合金钢，故K1取1;凹模刃口周边长度为67.57mm，查文献【4】表3-34凹模刃口周边长度修正系数，得K2=1.12，所以
H=K1K2
=1×1.12×
=19.06mm 2)确定凹模周界尺寸D：根据条料宽度B=24mm,材料厚度t=1mm,由文献【4】表3-33，查得凹模孔壁厚c=22mm。所以
7 D=2R+2c=22+266mm 由文献【2】表5-45 圆形凹模板尺寸，可查到较为靠近凹模周界尺寸为63mm×20mm，故凹模周界尺寸取为63mm×20mm。其结构图如图3所示。
图3 凹模
(二)其他冲模零件设计
据以上确定的凹模周界尺寸，查文献【2】表5-5 复合模圆形厚凹模典型组合尺寸，可得其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。
1)卸料板 标准编号JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×8mm,结构图如图4所示。
图4卸料板
2)凸凹模固定板 标准编号JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×12mm，结构图如图5所示。
8
图5凸凹模固定板
3) 顶件块 非标准件，尺寸根据凸、凹模尺寸确定，结构图如图6所示。
图6顶件块
4)凸凹模
凸凹模采用直通式结构，固定部分简化为圆形，因采用弹压卸料，所以凸凹
9 模长度按下式[6]计算
L=h1+h2+t+h 式中，h1—凸凹模固定板厚度，mm;h2—卸料板厚度，mm;t—材料厚度，mm;h—增加长度。它包括凸凹模修磨量、凸凹模进入凹模的深度(0.5～1mm)、凸凹模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取10～20mm。
本例中，h1=12mm，h2=8mm，t=1mm，h取14mm，所以凸凹模长度 L=h1+h2+t+h=12+8+1+14=35mm
凸凹模结构图如图7所示。
图7 凸凹模
10 5)凸模
凸模亦采用直通式，固定部分简化成圆形，长度L=19.5mm,其结构图如图8所示。
图8 凸模
(三)选择模架
由凹模周界尺寸63mm×20mm及模架闭合高度110mm，查文献【2】表5-8滑动导向后侧导柱模架规格，选用后侧导柱模座,其主要参数如下：
上模座 63mm×63mm×25mm(GB/T2855.5-1990); 下模座 63 mm×63mm×30mm(GB/T2855.6-1990); 导柱 16mm×110mm×30mm(GB/T2861.2-1990); 导套 16mm×50mm×23mm(GB/T2861.6-1990)。
11 模架具体结构尺寸，参照文献【5】表4-6后侧导向模柱、表3-38导柱和表3-39导套设计。
(四)模柄设计
本例采用凸缘模柄，尺寸与模柄孔配做。
六、校核压力机安装尺寸
模座外形尺寸为63mm×63mm，闭合高度为110mm，J23-10型压力机工作台尺寸为370mm×240mm，最大闭合高度为180mm，故此压力机能满足要求。
七、绘制装配图
图9 装配图
结束语
钣金冲压成形课程设计是我们在大学期间的一门重要课程，是对我们将理论应用于实践能力的考核。通过这次课程设计我加深了对冲压成形的理解，掌握了模具设计的基本方法，很好地巩固了以前所学的知识，相信对我将来从事工作将有很大帮助。在本设计过程中，各位老师和同学们给予我大量的指导和帮助，在此表示衷心的感谢。
由于个人水平有限，在设计中难免出现错误和不足，还请老师批评指正。
13
致谢
经过两周的忙碌和工作，本次课程设计终于完成了，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的帮助，想要完成这个设计是很难的。
在这里首先要感谢郭拉凤和张春元老师。他们平日里工作繁多，但在我做课程设计的整个过程中都给予了我悉心的指导。我的装配图较为复杂，但是郭老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩老师的专业水平外，他们严谨的治学态度和科学的研究精神也是我学习的榜样，并将对我今后的学习和工作产生积极影响。
其次要感谢和我一起作课程设计的谢现龙同学，在本次设计中他给了我极大的帮助。
然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次课程设计才会顺利完成。
14
参考文献
【1】翟 平.飞机钣金成形原理与工艺.西安：西北工业大学出版社，1995 【2】史铁梁.模具设计指导.北京: 机械工业出版社，2006 【3】孙京杰.冲压模具设计与制造实训教程.北京：化学工业出版社，2009 【4】康俊远.冲压成型技术.北京:北京理工大学出版社.2008 【5】王立人.冲压模设计指导. 北京:北京理工大学出版社.2009 【6】李奇涵.冲压成形工艺与模具设计.北京：科学出版社，2007
第五篇：角垫片冲压模具设计
目
录
第1章 绪言 ............................ 错误!未定义书签。
1.1 概述............................................................................... 错误!未定义书签。 1.2 冲压模的分类及简介..................................................................................... 1 1.3 冲压模的特点................................................................................................. 1 1.4 冲压工艺在制造业中的地位......................................................................... 1 1.5 冲压技术的发展趋势................................................... 错误!未定义书签。 1.6 本论文内容的简介....................................................... 错误!未定义书签。
第2章 工件的工艺分析................... 错误!未定义书签。
2.1 冲压工件的工艺分析................................................... 错误!未定义书签。 2.2 确定工艺方案................................................................................................. 3
第3章 工艺计算 ......................................... 5 3.1 排样设计及其材料利用率的分析计算......................................................... 5 3.1.1 排样设计.............................................................................................. 5 3.1.2 材料利用率的分析.............................................................................. 5 3.2 冲裁力的计算............................................................... 错误!未定义书签。
3.2.1 冲孔力的计算.................................................... 错误!未定义书签。 3.2.2 落料力的计算...................................................................................... 6 3.2.3 卸料力的计算...................................................................................... 7 3.3 计算压力中心................................................................................................. 7 3.4 冲压设备的初选择......................................................................................... 8
第4章 计算成型零件尺寸 .................................. 9
4.1 冲裁间隙分析................................................................................................. 9 4.2 落料模尺寸计算............................................................................................. 9 4.3 冲孔模尺寸计算........................................................... 错误!未定义书签。
第5章 模具结构和主要零件的设计 ......................... 11 5.1 冲孔凸模的结构设计和卸料板、固定板的选取................... 11 5.2 落料凹模的结构设计......................................... 11 5.3 冲孔凹模与落料凸模的结构设计............................... 12
5.4 模架的选择................................................. 13 5.5 条料送进和定位方式的选择................................... 14 5.6 推件装置的选择............................................. 14 5.7 绘制零件图与装配图......................................... 14 5.7.1 绘制落料凹模零件图........................................................................ 14 5.7.2 绘制落料凸模零件图........................................................................ 15 5.7.3 装配图的绘制.................................................................................... 16 5.7.4 绘制冲孔凸模.................................................................................... 17
第6章 校核压力机安装尺寸 ............................... 19 第7章 总结与展望 ...................................... 20 8.1 结论...................................................... 20 8.2展望 ...................................................... 20
参考文献 ............................................... 21 致谢 ................................................... 22
第1章 绪言
1.1 概述
在当今社会，冲压工艺在现实生活和实际工业生产中的应用非常广泛，涉及领域包括电子、电器、机械、航空、车辆、仪表以及日用品工业。而零冲压工艺规程又是模具设计的重要依据，良好的模具结构设计是实现工艺过程的可靠保证。冲压加工属于塑性加工的范畴，冲压加工的原材料主要为带料及金属板料，而冲压加工的对象是三维薄壁零件和平板。冲压加工是以模具为工具，通过压力机提供动力，使得板料自身发生塑性成形或分离。由于冲压加工的过程基本上是在室温条件下进行的，所以又称其为冷冲压[1]。
1.2 冲压模的分类及简介
冲压工艺可以分成冲裁、弯曲、翻边、拉深、膨胀、局部成形等基本工序，加工形状复杂的冲压件需要通过多道单工序或组合工序顺序加工来完成[1]。冲压工艺研究的是如何根据零件的形状特点、材料性能、成形规律和技术要求来制定出既科学有经济的工艺方案。冲压模具是执行冲压加工的工具，根据工序的组合方式，可以分为级进模、单工序模和复合模。 考虑到用途和要求差异，它可以分为普通、简易、高效率、高寿命和高精度这几种冲模。对于冲压模具的设计和结构方案的选择，必须要综合考虑到冲压件的生产条件、技术要求、经济成本和生产批量等各方面的因素。
1.3 冲压模的特点
冲压件的尺寸精度、形状以及表面质量取决于模具，不受冲压工的技术水平的影响，所以冲压件在生产中的加工质量可以得到保证。冲压加工也可以通过塑性变形制造出复杂形状的零件，这是其他工艺很难以实现的。在一般的冲压装置上，冲压加工具有很高的生产率并大大的降低了生产成本。在大量的生产中采用冲压加工钣金件是最经济实惠的工艺方法，以冲裁为例吧，一般的冲裁模的寿命可以达到几百万次，硬质合金冲裁模的寿命则可以达到几千万至上亿次。还有冲压生产的材料废弃率很低，通常情况下它的材料利用率可以达到70%以上。
1.4 冲压工艺在制造业中的地位
因为冲压加工具有很多优点，比如它的生产率高、成本较为低廉，不单可以加工出复杂形状的工件而且质量也较为稳定，在很多行业中的应用都十分普遍。
在全球形形色色的钢材品种里，用作冲压加工的带料和板料就占有67%之多。在模具行业的生产总值里，冲压模具就占有一半之多[3]。在航天航空的薄壳制件中，冲压件占70%以上的比例[2]。所以，当前在轻工、机械、电子、国防等工业部门的产品零件中，它的成形方式已经转向优先选用塑性加工工艺，使得制件优质、低耗和成本低，在激烈的市场竞争中占据显著的优势[2]。
1.5 冲压技术的发展趋势
(1)冲压生产及模具制造向专业化生产的方向发展。
(2)板材的成形设备向自动化、机械化、精密化和柔性化的方向发展[1]。 (3)CAD/CAE/CAM运用技术的日趋成熟，它代表着模具设计与制造的发展方向[2]。
(4)着重发展模具表面的各种强化超硬处理等方面技术，使模具的使用寿命得以提高。
1.6 本论文内容简介
本论文的设计分为六个章节，第一章为绪言，了解冲压和对冲压模的分析介绍;第二章节为工件的工艺分析，对工件作出准确的工艺分析和确定工艺方案;第三章节为工艺计算，它包括排样设计和它的材料利用率分析计算，还有冲压力的计算、压力中心的计算和冲压设备的选择;第四章对工件各个尺寸的计算。如落料模尺寸计算、冲孔模尺寸计算等;第五章节为对模具主要零件和它的结构进行准确的设计，画出零件图及装配图;第六章是校核压力机安装尺寸，确保所有尺寸均符合安装要求;第七章为总结与展望。
第2章 工件的工艺分析
2.1 冲压工件的工艺分析
图1.1 角垫片
图1.1 角垫片 为所需生产的工件图，该工件的材料采用Q235号钢，厚度定为2(mm)，尺寸精度是IT9级，用于大批量生产。
根据工件的形状尺寸、厚度、材料，在进行冲压工艺设计过程中，从以下几点进行分析：
1、孔径的太小是否合适，太小会导致凸模强度不够。
2、该工件有两道工序完成，是否应该分为两个工位完成，还是一个工位完成，哪种方法能更好的保证达到加工的要求，应该认真验算;
3、此工件大批量生产，应该重视模具材料和结构的选择。
4、该模具的落料凹模形状较复杂，应注意它的制造工艺和精度。 对于所冲小孔Φ14(mm)，查文献《冲压工艺与模具设计》(表2-17)得，可冲孔的最小孔径d>=1.5t，因而Φ14(mm)孔符合工艺要求;分析零件的尺寸标注情况，符合要求。所以适合冲裁。
2.2 确定工艺方案
根据工件的工艺分析，其基本工序有落料和冲孔两种，按其先后顺序组合可得以下三种方案：
(1)采用单工序模生产(先落料后冲孔);
(2)采用级进模生产(冲孔--落料连续冲压); (3)采用复合模生产(冲孔--落料复合冲压);
考虑到工件的生产批量较大、工件自身的尺寸较小，方案(1)的生产效率低下且操作安全系数低，不适用;方案(2)虽然容易实现自动化生产，但价格与工位成比例上升，需要为它分别设计配套模具，过程较为复杂、成本高，所以这个冲裁方案不适合;方案(3)中在同一工位里能同时完成两道共序，符合生产要求且操作简单，所以这个方案最好。(这里选择的复合模生产为倒装式复合模)
第3章 工艺计算
3.1 排样设计及其材料利用率的分析计算 3.1.1 排样设计
冲裁件在条料或板料上的排列方法称为排样。排样的作用有很多，合理的排样可以减少材料的浪费，它是核算材料定额、材料剪裁的依据，排样为模具结构设计提供重要的参考。
因为工件的形状比较复杂，且加工起来比较困难，为了能加工出最好的产品，这里采用的是单排排样方案如图2.1 排样图所示：
图2.1排样图
查文献《冲压工艺与模具设计》(表2-12) 可知，搭边尺寸a的取值，得a=3(mm)，a1=2(mm)。
由图1-1 角垫片 可以算出冲裁件垂直于送料方向的尺寸D=153*153153*153=216.37(mm)
又因为a=3(mm)，所以根据条料宽度B的计算公式：
0(D2aΔ)Δ=216.37+2*3=222.37(mm) B=可得步距H=(522)2(522)2=76.36(mm) 这样排样将只有一个工位，将冲孔和落料两道工序复合在一起，冲孔落料。 3.1.2 材料利用率计算分析
由文献《冲压模具技术手册》可知材料利用率的计算公式:
η=nA/bh×100%[2]
式中 ： n——在整块板上冲裁的零件数;
A——一个零件的实际面积，A=12916(mm²); b——条料宽度(mm); h——送料步距(mm);
得：η=[12916/(222.73×76.36) ×100%≈76.07% 3.2 冲裁力的计算
在冲裁过程中板料受到凸模施加的压力称为冲裁力;模具的设计和压力机的选用都以冲裁力为重要根据。其计算公式为:
F=ltσ 式中 ：F——冲裁力(N);
l——冲裁工件周边长度(mm); t——冲裁工件材料厚度(mm);
σb ——被冲工件材料的抗拉强度(MPa) 3.2.1 冲孔力的计算 由公式： F冲=ltσb 根据制件材料类型选得：
σb——材料的抗拉强度，460(MPa);
而：
l=2×14π=87.92(mm); t=2(mm);
所以得：
F冲=87.92×2×460=80.89(KN). 3.2.2 落料力的计算 由公式： F落=ltσb
式中 t=2(mm);
σb
[3] b=460(MPa);
而：
l=40×1.41+2×42+2×91+2×133=588.4(mm);
所以得：
F落=588.4×2×460=541.33(KN)
3.2.3 卸料力的计算 由公式：
F卸=KP 式中 F卸——卸料力(KN);
K——卸料力系数，由文献《冲压工实际操作手册》(表2-26)可得：K取0.05;
P——冲裁力(KN);
得：
F卸=0.05×(541.33+80.89) =31.46(KN)。 总冲裁力的计算: F总= F冲+F落+F卸+F推=80.89+541.33+31.46+27.07=680.75(KN) 3.3 计算压力中心
(Y)
(X)
图2.2 压力中心分析图
因为该工件为轴对称的零件，所以它的重心在对称中心线上，因此计算压力 中心时仅考虑如图2.2所示Y方向的值。
根据： XC=∑ly/∑l;
另外，又有∑ly=l1×y1+l2×y2+l3×y3+l4×y4
=133×47.02+42×108.89+14.14×123.74+14π×101.12 =17024.48;
∑l=l1+l2+l3+l4=133+42+14.14+14π
=233.08;
所以 Xc=17024.48/233.08 ≈73.04(mm)。 3.4 冲压设备的初选择
压力机的主要技术参数是模具设计中选择冲压设备和确定模具结构的重要依据。
(1)公称压力：就是指滑块离下止点钱某一特定角度(称为公压力角，为20o-30o角)是，滑块所容许承受的最大工作压力。
(2)滑块行程：是指滑块从上止点运动到下止点中间所走过的路程。滑块行程应能保证毛培顺利放入模具和顺利取出。
(3)闭合高度：指在下止点的滑块由它的底表面到垫板下表面的高度。 (4)工作台面尺寸：工作台的宽度尺寸和面长都不能比模具下模座尺寸的小，要比它大，为更好安装固定模具用的垫铁、压板和螺栓，工作台面尺寸要求大模具下模座的最大尺寸的60(mm)至100(mm)。
(5)漏料孔尺寸：当废料要穿过工作台漏料孔下落，或者弹顶装置要安装在模具的底部的时候，漏料孔尺寸须大于弹顶装置或下落件的外形尺寸。
(6)电动机的功率：必须保证压力机的电动机功率大于冲压时所需的功率。 结合上文冲压力计算给出的数值，查文献《冲压工艺与模具设计》(表1-4) ，初选压力机型号规格为J23-100。它具有操作方便简洁，成本消耗低和工作台为三面敞开等优点。该压力机与模具设计的有关参数为：
公称压力：1000(KN); 最大闭合高度：400(mm); 滑块行程：140(mm);
工作台尺寸：900mm×600(mm); 封闭高度调节量：110(mm); 模柄孔尺寸：φ60mm×75(mm); 工作台板厚度：50(mm)。
第四章 计算成形零件尺寸