150T-2(HD)侧板冲孔落料复合模设计【说明书+CAD+PROE】

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The design of the gang dies include 1 Analysising of the process of the part. Then select a number of possible program , calculate and comparison the process program.Finally choose the gang dies.2 Formulation the process process flows.Stocking layout , calculating the utilization of materials.3 Choose the structure of the punching dies initially include Specific forms of dies, locating device, discharging device, guiding parts, die carrier. 4 Calculating the blanking force.5 Calculating the dimension of the cutting edge. 6 Designing and Calculating the main parts of the dies .7. Designing and Calculating the standard components include die carrier, guide pillar, guide sleeve, punch set, lower die base, discharging bolt 8 Bearing components include die shank, fixing plate, shim plate, 9 Choosing the fastener.Key words: punching hole, blanking, flip-over type, gang dies1 绪 论11.1 引言11.2 冲压的基本工序及模具21.3 冲压技术的现状及发展方向32设计课题及设计任务书721设 计 课 题72.2设计任务书82.3 冲压工艺性分析.8 2.4 冲裁件的精度，表面粗糙度和毛刺.8 2.5 冲裁件冲压工艺方案的确定.9 2.6 冲裁件冲模结构的确定.9 2.7 冲裁件冲压工艺计算 .102.8 冲裁复合模主要零件的设计及其计算182.9 标准零件的设计计算及其选择302.10 其他零件的设计计算及其选择343结 论364.参 考 文 献375.致 谢38 1 绪 论1.1 引言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。 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。 冲压在现代工业生产中，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).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。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。(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。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法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，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000r/min）,加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300mm/min,加工精度可达1.5微米，表面粗糙度达Ra=010.2微米;精度磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光等先进设备和技术;模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。如清华大学开发研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。(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。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。(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。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40%以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。 2设计课题及设计任务书21设 计 课 题设计150T2（HD）侧板冲孔落料复合模2.1.1课题来源 实际的生产中2.1.2课题研究的目的与主要内容2.1.3、目的 （1）用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行一项冷冲模设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作的能力。 （2）扩充“冷冲模设计”课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。（3）握冷冲压模具设计的基本知识。如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范等。2.1.4、基本要求（1 ）到课题研究的目的所提的要求。（2）点放在实际生产中，即亲自与模具的跟踪生产，熟悉自己所设计模具的工艺和生产全过程。 （3）生产者的身份来设计模具；为求所设计模具适合在所在设备条件下生产， 即要综合生产实际，又要满足生产要求，更要提高生产效率和经济效益。（4）生产实际中，熟悉所用制造模具的设备的使用。课题研究已具备的条件有校办工厂的所有设备。2.2设计任务书设计工件如图1.1所示 零件名称：150T-2（HD）侧板落料冲孔模 材料：10# 材料厚度：t=2mm 批量：大批量成产2.3 冲压工艺性分析 2.3.1产品的结构形状分析：由零件图可知，产品为方形落料，圆形冲孔。产品形状较为简单，（1）排样时，应尽量符合合理排样，减少废料的原则（2）冲裁件圆角冲裁件个直线或曲线连接处，应有适当的圆角，根据90查冷冲压手册得，最小圆角半径R0.5t=1mm,由零件图可知，满足条件。（3）冲孔极限尺寸 因为受到凸模强度和稳定性的限制，冲孔冲孔的尺寸不宜过小，其数值与孔的形状，材料的力学性能，材料的厚度有关，查冷冲压手册得，圆孔的最小直径d0.35t=0.7mm，由零件图可知，满足条件。（4）孔间距与孔边距，孔与孔之间或孔与边缘之间的距离a，受到模具强度和冲裁件质量的限制，其值不能过小，宜取a2t=4mm,根据零件图可知道，amin =6.8a ,满足条件。 2.4 冲裁件的精度，表面粗糙度和毛刺 2.4.1 尺寸精度 根据冷冲压手册可知，本例的零件尺寸符合IT11的要求，又因为设计要求模具精度为一般精度IT8 ，查冷冲压手册知，零件精度必须属于IT10IT13故IT11满足要求 2.4.2 冲裁件断面质量 因为一般用普通冲裁方式冲2mm的金属板料时，起断面粗糙度Ra可达到12.56.3m，毛刺允许高度为0.220.35mm。可见该产品在断面尺寸粗糙度和毛刺高度上没有太严格的要求，所以只要模具达到一般精度，冲裁件断面质量就可以保证。 2.4.3 产品材料分析 对于冲压件材料一般要求达到的力学性能是，强度低，塑性高，表面质量和厚度公差符合国家标准。本零件产品选用10#钢，属于低碳钢，退火后即可以使用，用冲裁的加工方法是完全可以成形的，由于零件对于厚度和表面质量没有严格要求，所以采用国家标准的板材，其冲裁的产品表面质量和厚度公差就完全可以保证。故综上分析可知，产品的材料性能符合冷冲压加工要求。 2.4.4 生产批量 由于该零件为大批量生产，很适合采用冲压加工的方法，最好采用符合模或连续模，若是能加上自动送料装置，会大大提高生产效率，降低成本。 2.5 冲裁件冲压工艺方案的确定 由零件图可知，冲裁完成此工件需要落料，冲孔两道工序。其加工工艺方案可以分为以下三种 2.5.1 第一种方案 采用单工序逐步加工，此方案的特点：由于采用单工序模，模具制造简单，维修方便。但生产效率低，不适合大批量生产。 2.5.2 第二种方案 采用复合模加工成型，即在模具同一位置同时完成落料，冲孔两道工序。该方案的特点：生产效率高，工件精度高，但模具制造较为复杂，调整维修较为麻烦，使用寿命低下等。2.5.3 第三种方案 采用连续模加工成型。该方案的特点：生产效率高，便于实现机械化，自动化，但模具制造复杂，调整维修麻烦，工件精度较低。根据本零件的设计要求，以及方案的特点，故采用第二种方案，即复合模具较为合理。 2.6 冲裁件冲模结构的确定 2.6.1 模具的的形式 根据凸凹模在模具种的位置及其工件和废料清除装置的特点，将复合模分为正装式和倒装式 (1)正装式的特点：工件和冲孔废料都将落在凹模表面上，必须加以清除后才能进行下一次冲裁，因此操作不方便，也不安全，对多孔工件不宜采用，但冲出的工件表面比较平直。（2）倒装式特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口种，积聚到一定数量，由下模座的漏料孔排除，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差凹凸模承受的张力较大，因此凹凸模块的壁厚应严格控制，以免强度不足。 经分析，此工件有数量较多的孔，若采用正装式复合模，操作较复杂。此外，该工件对平直度要求不高，工件精度要求也不高，所以从操作方便，模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模。 2.6.2 定位装置 由于冲裁零件的尺寸较大，采用三个外六角螺栓，弹簧片，定位销组成的伸缩式挡料销定位。安装在凹模与退料板之间，工作时，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。且对模具强度削落小。 2.6.3 卸料装置 （1）条料的卸除，采用弹性退料板。因为式倒装式复合模，所以退料板安装在下模。（2）工件的卸除，采用模具上部的卸料装置将工件从上模落料凹模中推下，落在模具工作面上。（3）冲孔废料的卸除，采用下模座上漏料孔排出，冲孔废料在下模的凹凸模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出 2.6.4 导向零件 （1）导板导向，特点：在模具上安装不便，且阻挡操作者的视线，故不采用。（2）滚珠式导柱导套，特点：导向精度高，寿命长，但结构较复杂，故也不采用。（3）滑动式导柱导套，特点：使模具在压力机上的安装较简单，操作方便，还可以较低成本，针对该零件的产品精度要求不高，故采用滑动式导柱导套即可。 2.6.4 模架 （1）中间导柱模架，特点：导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料（2）对角导柱模架，特点：受力平衡，滑动平稳，可以纵向或横向送料。（3）后侧导柱模架，特点：可以三方送料，操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。 综上考虑，选用对角模架。 2.7 冲裁件冲压工艺计算2.7.1 排样（1） 横排 a 搭边值 查冷冲压模具手册如下图，确定a,b. 当t=2时，a=2.2 b=2.0b 条料宽度 采用无侧压装置，即B-=(b+2a+Z)_式中Z倒料板与最宽条料之间的最小间隙，差手册得Z=1mm 条料宽度的单向偏差 查手册得 =0.8mm所以 B-=(b+2a+Z)_ =（131.73+4.4+1）0 -0.8 =137.130 -0.8 c 材料利用率0 =nF/LB100% 式中 n板料上实际冲裁的零件数量 F1零件的实际面积 mm2 L板料长度mm B板料宽度 mm若取工件数量n=20件 则料长为L=20633.53+1922212712.3mm取L=12713mm 所以条料规格为 12713137.22零件的实际面积：F1 =2131.73240.2789.2317.25（52.2372.23）/259.25=73746.66mm2所以材料的实际利用率为 0 =2073746.6612713137.2 100%=84.6%（2） 竖排 （a）搭边值 同上 查手册得 搭边值 a=2.2 b=2.0b 条料宽度 B-=(b+2a+Z)_ 同上 查手册得 Z=1mm =0.8 所以 B-=（633.5322.21）0 -0.8 =638.93 0 0.8 c 材料利用率0 =nF/LB100% 若取工件数量n=20件，则料长为 L=20131.732122676.6mm 取L=2677mm所以条料规格：2677638.92所以材料利用率为0 =nF/LB100%=2073746.662677638.9 100%=86.2% 综上从材料的利用率分析可以知道，竖排排样比横排排样节省材料，材料利用率高，所以确定采用竖排排样法。 如图 2.7.2 计算冲压力 冲裁力公式为P=P孔+P落式中P冲裁力 P孔 冲孔冲裁力 P落落料冲裁力 （1）落料冲裁力P落P落=KL落T式中K系数 K=1.3L落落料周长，L落=515.03+17+120=652.03t材料厚度 t=2材料抗剪强度，查手册得 10# 退火后 =300mpa所以 P落=1.3652.032300=508583.4N508.6KN （2）冲孔冲裁力P孔 P孔 =KL孔T式中K系数 K=1.3L孔冲孔周长，L孔=（219.8467.9225.9226.128.42）375.86t材料厚度 t=2材料抗剪强度，查手册得 10# 退火后 =300mpa所以 P孔=1.3375.862300=293170.8N293.2KN（3）卸料力PX PX=KXP落 式中PX卸料力 KX 卸料系数，查手册得 KX =0.040.05 取KX=0.045 所以 PX=0.045506.6=22.9KN （4） 推料力Pt Pt=KtP孔n 式中 Kt退料系数 查手册得Kt=0.055 n同时卡在凹模洞口内的件数，n=8/2=4件 Pt=0.055293.2464.5KN（5） 顶件力Pd式中Pd-顶件力 Kd-顶件系数，查手册得Kd=0.06 所以Pd=0.06（508.6+293.2）=48.1KN （6） 总压力P总 冲裁时，压力机的压力值必须大于或等于冲裁各工艺的总和，即大于总的冲压力。总的冲压力根据模具结构不同计算公式不同，本例中选取采用弹压卸料装置和下出件的模具时，总的压力为 P总=P+Px+Pt= P孔P落 PX Pt=293.2+508.6+22.9+64.5=889.2KN 综上，可初选压力机 JA231000A 2.7.3 计算压力中心 虽然落料件形状是关于x,y轴对称，但由于多凸模冲孔造成冲孔后零件形状不对称，故使用解析法确定该冲裁件的压力中心。冲孔所需冲裁力为：F冲 =KL冲t =1.3(8.42)230020.7KN F冲 1 = KL冲1t b=1.3(7.92)230019.4 KNF冲 2 = KL冲2t b=1.3(5.92)230014.5 KNF冲 3 = KL冲3t b=1.3(6.12)230015 KNF冲 4 = KL冲4t b=1.3(19.84)230048.6 KN 分别以零件最外轮廓为x,y轴建立坐标系，如下图 由解析法得 X1=28.3mm X2=126.3mm X3=126.3mm X4=136.8mm X5=316.8mm X6=417.8mm X7=477.8mm X8=496.8mm X9=605.3 Y1=9.9mm Y2=43.9mm Y3=65.9mm Y4=87.9mm Y5=96.9mm由于合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和。设压力中心坐标（X0,Y0）F4X1+2F1X2+F冲X3+(F1+F3)X4+2F1X5+F2X6+F2X7+(F1+F3)X8+F4X9=(6F1+2F2+2F3+2F4+ F冲) X02F3Y1+F1Y2+(2F4+3F1)Y3+2F1Y4+(F冲+2F2)Y5=(6F1+2F2+2F3+2F4+F冲)Y0解得 X0=201.57mm Y0=66.88mm即 压力中心坐标为（201.57，66.88）2.7.4 计算刃口尺寸 因为凸模，凹模分开加工时，具有互换性，适合批量生产，所以本例中选用凸凹模分开加工方法制造凸凹模。 1 落料凸凹模 落料时间隙取在凸模上 凸模尺寸：Dp=(D-x-2Cmin)0 p 凹模尺寸：Dd=(D-x)d 0式中 Dp Dd 分别为落料凹模和凸模的刃口。 D 落料件外径的基本尺寸。 d p 分别为凹模和凸模的制造公差 如下图。 x 系数，与工件制造精度有关 如下图。 落料件外径公差 查冲压手册，根据基本尺寸确定。 Cmin 最小合理间隙 查手册得Cmin=0.09mm Cmax最大合理间隙 查手册得Cmax=0.15mm对于尺寸 633.53mm d=+0.07 p=-0.05 =0.7 Dd=(633.53-0.750.7)+0.07 0=633+0.07 0 Dp=(633.53-0.750.7-20.09) 0 -0.05 =632.820 -0.05对于尺寸 515.03mm d=+0.07 p=-0.05 =0.7 Dd=(515.03-0.750.7)+0.07 0=514.5+0.07 0 Dp=(514.5-20.09) 0 -0.05=514.320 -0.05对于尺寸480.53mm d=+0.06 p=-0.04 =0.7 Dd=(480.53-0.750.7)+0.06 0=480+0.06 0 Dp=(480-20.09) 0 -0.04=479.820 -0.05对于尺寸52.23mm d=+0.03 p=-0.02 =0.3 Dd=(52.23-0.750.3)+0.03 0=52+0.03 0 Dp=(52-20.09) 0 -0.02=51.820 -0.02对于尺寸72.23mm d=+0.03 p=-0.02 =0.3 Dd=(72.23-0.750.3)+0.03 0=72+0.03 0 Dp=(72-20.09) 0 -0.02=71.910 -0.02对于尺寸89.23mm d=+0.04 p=-0.03 =0.3 Dd=(89.23-0.750.3)+0.04 0=72+0.04 0 Dp=(89-20.09) 0 -0.03=71.910 -0.03对于尺寸131.73mm d=+0.04 p=-0.03 =0.3 Dd=(131.73-0.750.3)+0.04 0=131.5+0.04 0 Dp=(131.5-20.09) 0 -0.03=131.320 -0.03 校核 以上取值中都满足校验公式|d|p|2(CmaxCmin)所以 落料的凸凹模刃口尺寸结构设计合理。2 冲孔凸凹模 冲孔时，间隙取在凹模上。则 凸模尺寸：dp=(d+x)0 p 凹模尺寸：dd =(d+x+2Cmin) d 0式中 dp dd分别为冲孔时，凸模和凹模的刃口尺寸。 d 冲孔件孔径的基本尺寸。对孔径8.42mm 查手册得 d=0.02 p=-0.02 =0.18 x=0.75 dp=(8.42+0.750.18)0 -0.02 =8.550 -0.02dd =(8.55+ 20.09) +0.02 0=8.73+0.02 0对孔径7.92mm 查手册得 d=0.02 p=-0.02 =0.18 x=0.75 dp=(7.92+0.750.18)0 -0.02 =8.050 -0.02 dd =(8.05+ 20.09) +0.02 0=8.23+0.02 0对孔径5.92mm 查手册得 d=0.02 p=-0.02 =0.18 x=0.75dp=(5.92+0.750.18)0 -0.02 =6.050 -0.02dd =(6.05+ 20.09) +0.02 0=6.23+0.02 0对孔径6.12mm 查手册得 d=0.02 p=-0.02 =0.18 x=0.75dp=(6.12+0.750.18)0 -0.02 =6.250 -0.02dd =(6.25+ 20.09) +0.02 0=6.43+0.02 0对孔径19.84mm 查手册得 d=0.02 p=-0.02 =0.22 x=0.75dp=(19.84+0.750.22)0 -0.02 =200 -0.02 dd =(20+ 20.09) +0.02 0=20.18+0.02 0 2.7.5 计算孔与孔间中心距 无论分开加工还是配作法加工，凹模孔中心距LALA=（Lmin+0.5）0.5A式中 LA 工件孔距最小极限尺寸 工件孔距公差A凹模孔距制造偏差，取A=/4对中心距576.90.2 查手册得 =0.4，A=/4=0.1LA=（576.9-0.2+0.50.4）0.50.1 =576.90.05 对中心距3600.2 查手册得 =0.4，A=/4=0.1LA=（360-0.2+0.50.4）0.50.1=3600.05对中心距230.50.2 查手册得 =0.4，A=/4=0.1LA=（230.5-0.2+0.50.4）0.50.1=230.50.05对中心距190.50.2 查手册得 =0.4，A=/4=0.1 LA=（190.5-0.2+0.50.4）0.50.1 =230.50.05对中心距1010.08 查手册得 =0.16，A=/4=0.04LA=（101-0.08+0.50.16）0.50.04 =1010.02对中心距 600.08 查手册得 =0.16，A=/4=0.04 LA=（60-0.08+0.50.16）0.50.04 =600.02对中心距 560.08 查手册得 =0.16，A=/4=0.04LA=（56-0.08+0.50.16）0.50.04 =560.02对中心距 310.08 查手册得 =0.16，A=/4=0.04 LA=（31-0.08+0.50.16）0.50.04 =310.02对中心距 220.08 查手册得 =0.16，A=/4=0.04 LA=（22-0.08+0.50.16）0.50.04 =220.02校核 综上，所有d，p 均满足|d|p|2(CmaxCmin)所以，冲孔中的所有凸凹模刃口尺寸均设计合理2.8 冲裁复合模主要零件的设计及其计算2.8.1 落料凹模设计计算 落料凹模的设计计算 1凹模刃口形式 本例中冲裁模选择常用的直刃壁孔口 模，该凹模的特点：刃口强度高，修模后刃口尺寸不变，制造方便。在废料或冲件向下推出的模具结构中，废料或冲件会积存在孔口内，凹模胀力大，增加冲裁力和刃壁的磨损，磨损后每次修模量较大。（1） 凹模外形结构设计 一般矩形刃口凹模外形结构也为矩形。详细见下图 （3） 凹模外形尺寸的计算 1 厚度 Ha=k 式中 K 修正系数 查手册得K=1.5 P落 落料冲裁力 P落=508.6KN Ha=1.5=50mm 2 凹模周界尺寸的计算 a.凹模刃口轮廓为平滑曲线时，W1=1.2Ha b.凹模刃口轮廓为直线时，W2=1.5Ha c.凹模刃口为尖角或其他复杂形状时，W3=2.0Ha 本例中，凹模刃口基本为直线，W2=1.5Ha=1.550=75mm最后得出，凹模长l=783mm,宽b=282mm（4） 凹模的固定方法 因为是倒装式复合模，故凹模安装在上模座中，采用内六角螺栓加紧，圆柱销定位的方式与冲头固定板联结。2.8.2固定板的设计计算 凸模固定板的外形尺寸 一般情况下，凸模固定板 外形尺寸与凹模或卸料板 寸相同，故凸模长取783.mm,宽取282mm。凸模固定板的厚度，根据公式得：Ht=(0.60.8)Ha=(0.60.8)50=3040 mm 式中 Ht凸模固定板厚度。 Ha落料凹模厚。 本例中取 Ht=35mm 详见下图2.8.3卸料板及其退料板的设计计算卸料板和退料板的作用是：将抱在凸模上的工件或废料顶出和卸下，由于本例采用倒装式复合模结构，由于结构需要，故设计一块卸料板和一块退料板，卸料板安装在上模座中，当冲孔时，冲孔废料冲压进凸凹模的凹模之中，当凹模中废料累积到一定数量后，将其冲出，而剩下的冲裁件卡在冲头之上，通过装在上模座中的卸料板将其推下，退料板安装在下模座中，落料时，落料件进入上方的凹模中，可通过卸料板将其推下，而冲裁剩余料则卡在凹凸模上，这时，通过装在下模之中的弹性退料板将其顶出。（1）卸料板 退料板类型选择，一般常用的卸料板，退料板有固定卸料板和弹压卸料板两种，固定卸料板装在下模，具有