毕业设计论文-插脚件冲压模具设计.doc

插插脚脚件件金金属属冲冲压压模模具具设设计计 The Design of Pin pieces of metal stamping die design 专专 业：业： 模具制造及其自动化模具制造及其自动化 姓姓 名：名： 金逸金逸 指指 导导 教教 师：师： 傅旻傅旻 申请学位级别：申请学位级别： 学士学士 论文提交日期：论文提交日期： 2013 年年 6 月月 15 日日 学位授予单位：学位授予单位： 天津科技大学天津科技大学 摘摘 要要 插脚件是一种需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要 设计一部模具来改善它的加工情况。本课题设计为一插脚件的冷冲压模具设计， 根据设计零件的材料、尺寸、生产要求等等，首先进行零件的工艺性分析，确 定冲裁工艺方案及模具结构方案、进而通过工艺设计计算，确定排样的方案以 及板料的切割，计算冲裁力、弯曲力、拉伸力，确定压力中心，计算凸凹模刃 口尺寸及公差，初选压力机，设计并选取零部件，进行校核，绘制模具装配草 图。其中在结构设计中，主导对凸模、凹模、凸模固定板、定位零件、模架、 紧固件进行了设计，并且在结构设计的同时对部分零部件进行加工工艺分析， 完成这篇毕业设计。 关键词： 插脚件；冷冲压 ； 装配图； 工艺分析 Abstract Pin member is needed to mass production of parts. In order to improve the machining accuracy and efficiency, to design a mold to improve its processing conditions. This topic designed as a pin member of cold stamping die design, parts of the material according to the design, dimensions, manufacturing requirements, etc., for the first part of the process of analysis to determine the blanking process solutions and mold structure of the program, and then through the process design calculations, programs and determine nesting sheet metal cutting, punching calculation, bending, tensile strength, determined punching center, computer punch blade dimensions and tolerances, primaries press, and select components designed for school nuclear, mold assembly drawing sketches. Which in the structural design, the dominant right punch and die, punch fixed plate, positioning parts, mold, fasteners were designed, and in the structural design of components for processing on the part of both process analysis, the completion of this graduation. Key words: Pin field; cold stamping; assembly drawing; Process Analysis 1 目目 录录 第一章第一章 概述概述.1 第一节 毕业设计的目的、内容和要求.1 第二节 设计任务.2 第二章第二章 零件的工艺性分零件的工艺性分.4 第一节 冲裁的工艺性.4 第二节 弯曲的工艺性.5 第三章第三章 零件的加工工艺方案零件的加工工艺方案.7 第一节 工艺方案的拟定.7 第二节 确定工艺方案.8 第四章第四章 模具的工艺计算模具的工艺计算.10 第一节 毛坯尺寸的计算.10 第二节 提出并确定排样方案.11 第三节 排样的设计计算.11 第四节 冲裁力和弯曲力的计算.14 第五节 模具压力中心的计算.17 第六节 凸凹模刃口尺寸的计算.19 第五章第五章 模具结构确定模具结构确定.29 第一节 初定模具结构.29 第六章第六章 模具主要零部件的结构设计模具主要零部件的结构设计.31 2 第一节 凸模的设计.31 第二节 弯曲的凸、凹模设计.34 第三节 压力机的选择.34 第四节 定位零件的设计.36 第五节 卸料装置的设计.36 第六节 导向装置的设计.37 第七节 固定与联接零件的设计.37 第七章第七章 模具材料的选择和加工模具材料的选择和加工.39 第一节 模具材料的选择.39 第二节 模具零件的加工.40 第八章第八章 模具的装配与调试模具的装配与调试.42 第一节 模具装配的概述.42 第二节 模具零件的固定方法.42 第三节 冷冲模的装配.42 第四节 模具的试冲和调整 .44 参考文献参考文献.45 致致 谢谢.46 附附 录录.47 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 1 第一章第一章 概述概述 模具是工业产品生产用的重要工艺装备，是以其自身的特殊形状通过一定的 方式使原材料成型（成形） 。在现代产品生产中，由于模具的加工效率高、互换 性能及好、并且原材料利用率高，所以得到广泛应用。 模具是工业之母，模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要 标志之一。并且模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。 模具技术能促使一些新型工业产品的发展和质量的提高，并能获得较大的经济 效益，模具是“效益放大器” ，用模具生产的产品价值往往是其模具本身价值的 几十倍、甚至上百倍。当代我国非常重视模具工业的发展与模具技术的提高。 一些国民经济的支柱产业，如机械、汽车、电子、建筑和石油化工，因其需要 大量的模具，都要求模具行业的发展与之相适应，特别是电器、汽车、电机、 通信产品、家电中 65%80%的零、部件都需要使用现代优良模具成形。 虽然我国模具工业在过去几十年中取得了令人瞩目的发展成果，但是许多方 面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备 中的比重就发达国家来说还是比较低；CAD/CAM/CAE 等计算机辅助技术的普 及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等，致使相当一部分大型、复杂、 精密、和长寿命年限的模具必须依赖进口。 因此，此次毕业设计将有助于我们对模具发展现状、模具设计需要考虑的具 体问题、材料热处理和设备选用等环节的全面认识，更好地跟上模具行业发展 的速度，从而使我们能够在毕业后更快地融入工作中。 第一节 毕业设计的目的、内容和要求 一、毕业设计目的： 毕业课程设计是学生在完成大学本科 4 年课程之后，同时在完成毕业实习 的基础上，对自身进行模具设计的综合训练，其目的有： 1、总结并检查自身在校期间所学会的实践知识和全部理论，通过毕业课程 设计巩固并完善自己的知识理论。 2、培养自身理论与实际相结合和独立解决设计实际问题的能力。 3、培养自身实事求是、严肃认真的科学态度，树立严谨、正确的设计思想。 4、提高自身的课题深入调研、大量文献检索的能力。 5、提高自身设计、计算和绘图的技能以及撰写技术文献的能力。 6、提高自身在设计过程中发现问题并解决问题的能力。 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 2 二、毕业课程设计具体内容： 插脚件冲压模具设计，插脚件属于小型金属制件，适宜采用多工位连续模 生产，首先分析插脚件的工艺性，确定其工艺方案，插脚件主要的成形工艺为 弯曲，分离的工艺有落料和冲孔，其中还有一步压凸。此外合理选择安排工步 的前后顺序也是十分重要的，应当尽可能地避免后一步对于前一步造成影响。 然后考虑模具框架，选择模具形式，确定模具结构，模具可为简单模，多工位 级进模和复合模。若选择为多工位级进模，则应该合理选择送料和定距的方式。 设计分为以下几个步骤： 1、前期准备工作：包括对零件进行测绘，准备查阅的资料。 2、对插脚件进行详细的工艺性分析，初选设备：包括制件的结构难易程度， 制件的精度以及初次选择压力机。 3、确定插脚件模具的结构方案，绘制 CAD 草图：并且综合考虑精度、制件 大小批量等要求，确定插脚件模具形式，导正及导向方式等。 4、完成相关的计算：根据 CAD 草图来计算并选择各个零部件。 5、绘制正式图：加以修正 CAD 草图，绘制出 CAD 正式图。 6、拆画 CAD 全部零件图，并完成总量为一张 A0 的手绘零件图。 7、编撰毕设说明书并打印，完成毕业课程设计。 在设计中运用类比法，参考已有的模具设计和典型结构并结合我在实习中所 见到的模具，设计出一套完整的符合要求的模具。 三、毕业设计要求： 1、结合所设计课题，认真查阅相关中、外文科技文献。 2、全面分析、理解模具设计过程，提出最终优化设计方案。具体包括：零 件尺寸设计、工艺分析（零件形状、尺寸、12 级精度、大批量、材料 08F 等） 、 工艺方案优化、模具结构选择、工艺计算与校合、模具及辅助结构设计、典型 或关键部件制造工艺、外围设备配置、安全使用注意事项等诸多方面。 3、按照学校以及机械工程学院针对毕业设计所制定的相关规章制度、工作 量严格要求，认真完成毕业设计。 4、熟练掌握计算机绘图；说明书语言流畅、表达准确无误。 5、设计图纸折合为 A0 号图纸不少于三张，其中，手工绘制的 A0 号图纸 一张，计算机出图两张。 6、按照学校规定的格式和内容编写出说明书，字数不少于两万字；参考文 献 15 篇以上，其中，外文文献不得少于 3 篇。 7、翻译与毕业设计相关的外文文献，译文字数不少于五千汉字。 8、完成毕业实习报告一份，字数在两千五百字以上。 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 3 9、填写零件制造工艺卡。 第二节 设计任务 一、设计题目 插件冲压模具设计 二、材料 08F 三、厚度 1mm 四、技术要求 1、制造精度等级为 IT12，表面光滑无毛刺。 2、要求中批量生产。 五、工件图 图 1-1 制件图 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 4 第二章第二章 零件的工艺性分零件的工艺性分 第一节冲裁的工艺性 一、冲裁的工艺性 冲裁件的工艺性是指对冲压工艺的适应性，即冲裁件的形状、材料、尺寸 精度以及其他技术要求是否适应冲裁加工的工艺要求，是从冲压加工的角度对 冲裁件设计提出的工艺要求。因此，冲裁工艺分析对制定合理的冲裁工艺设计 方案相当重要。良好的工艺性和工艺方案可以用最少的工序数量，最少的材料 和工时，以最经济的方法保质保量的加工冲裁件。 二、冲裁的工艺性分析 （一）制件材料性能 材料：08F，其力学性能见表 2-1。该材料综合性能良好，有一定的伸长率 和强度，韧性好，具有良好的冷冲压性能。 表 2-1 制件材料的力学性能 材料名称牌号材料状态 抗剪强度 MPa/ 抗拉强度 MPa b/ 伸长率 (%) 10 屈服点 MPa s/ 碳素结构钢08F已退火的22031028039032180 （二）精度等级 1.尺寸精度。冲裁件能达到的尺寸精度一般为 IT10IT12 级，采用较高精 度的复合模可达到 IT8IT9 级。如无特殊要求，落料件的尺寸精度要比冲孔低 一级。 由零件图可知，工件的结构特点为：尺寸小，精度要求较高，板料薄，大 批量生产,故对于该制件，精度为 IT12。 （二）形状 1.形状和尺寸 （1）制件的形状不规则，排样时废料较多。 （2）制件内外形转角处无尖锐的倾角，各直线或曲线的连接处均满足圆 角 R0.25t=0.25mm。 （3）制件没有过长的旋臂和过窄的凹槽。 （4）制件需冲出较小的孔，根据表 2-2 查得冲孔最小尺寸，制件最小孔 ，故冲孔尺寸满足冲裁要求。mm35 . 1 R 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 5 表 2-2 冲孔的最小尺寸 自由凸模冲孔精密导向冲孔 材料 圆形矩形圆形矩形 软钢及黄铜 1.0t0.7t 0.35t0.3t 注：t 为材料厚度，单位为 mm。 （1） 制件上孔与孔之间，孔与边缘尺寸均不小于（1-1.5）t，即不小于 0.40.6mm，满足要求。 （6）制件要求制造精度为 IT12，而一般冲裁件所能达到的尺寸精度为 IT8-IT12,因此能够加工出 IT12 精度的制件来，其符合制件的精度要求，制件 的粗糙度为 3.2。 第二节 弯曲的工艺性 弯曲件的工艺性是指弯曲工件的形状、尺寸、精度要求、材料选用以及技 术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。良好的工艺性不仅能够简化模具设计， 简化弯曲工艺过程和提高生产率，避免各种弯曲缺陷使之易于成形，提高材料 利用率和降低成本。 弯曲的工艺性分析： 由图可知工件的弯曲特点：弯曲部分比较多，而且精度要求一般，选取材 料 08F，其塑性和韧性高，有良好的冲压，弯曲性能。 （一）弯曲半径 弯曲件的弯曲半径 弯曲件变形区的变形程度受最小弯曲系数 K 的限制 （弯曲系数 K=r/t, r弯曲半径，t材料的厚度） ，弯曲半径不能小于材料允许 的最小弯曲半径 r minx ，否则会在外表面产生弯曲裂纹。但也不宜过大，因为过 大时，受回弹的影响，弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。查得最小弯曲 半径见表 2-3。 表 2-3 最小弯曲半径 r minx /t 退火状态冷作、硬化状态 弯曲线的位置 材料 垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维 08F00.3t0.2t0.5t 注：t 为材料厚度，单位为 mm。 由表 2-3 可知 08F 钢最小弯曲半径为 r=0.5t=0.5mm，等于工件所需的最小 弯曲半径 0.5mm，故满足要求。 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 6 （二）弯曲件直边高度 弯曲件的直边高度：为便于成形，弯曲件的直边高度 H 必须大于 2 倍的材 料厚度，即 H =2t=2mm，全部满足要求。 （三）其他弯曲工艺 1制件的弯曲线不在零件宽度的突变处，满足冲裁要求。 2由于制件上没有适合孔作为起定位作用的工艺孔，因此在设计排样时需 要设计工艺孔来作导正销孔。 综上所述，根据工件的特点，经分析适合采用冲压模具加工。在确定工艺 方案和设计模具的时候应注意满足以下条件： （1）工艺方案和模具的结构应保证制件要求的尺寸和位置精度。 （2）模具的制造精度和导向精度应适应冲裁件厚度薄、模具间隙小的特点。 （3）制件有较大弯曲的部分，出件困难，应设计合理方案。 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 7 第三章第三章 零件的加工工艺方案零件的加工工艺方案 冲裁工艺方案的主要内容包括冲压性质、冲压工序数、冲压顺序和工序组 合方式、模具结构型式、冲模压力中心和冲模闭合高度等。一般需要在对以上 内容分析研究的基础上，提出几种可能的冲裁工艺方案，然后比较其技术经济 效果。一个冲压件往往需要多道冲压工序才能完成。各种冲压工序有其不同的 性质、特点和用途，因此在确定冲压工序方案时除了要根据冲裁件结构正确的 选择冲压工序外，还要根据冲裁件的生产批量、尺寸精度、尺寸大小、形状复 杂程度和材料性质，考虑是采用单工序模分散冲裁，还是将工序组合选用复合 模或连续模冲裁。 第一节 工艺方案的拟定 工艺方案即所需产品如何加工，冲压产品的加工可以利用单工序模、也可 以利用复合模和级进模，还可以是以上加工方法的综合。表 3-1-1 列出了单工 序模、复合模和连续模的比较。 表 3-1 单工序模、复合模和连续模的特点比较 项目单工序模复合模连续模 冲压精度一般较低中、高级精度中、高级精度 原材料要求不严格 除条料外，小件也 可用边角料 条料或卷料 制件最大尺寸与材 料厚度 一般不受限制 尺寸一般在 以下mm300 通常情况下，尺寸 一般在以mm200 下、厚度在 之间mm21 . 0 翻转与变更冲压方 向 可能不能不能 增加工位数可能有限度可能 冲压生产率 低、压力机一次行 程内只能完成一道 工序。但在多工位 压力机使用多副模 具时，生产率高 较高，压力机一次 行程内可完成两道 以上工序 高，压力机一次行 程内可完成多道工 序 实现操作机械化自 动化的可能性 较易，尤其适合于 在多工位压力上实 现自动化 难，制件和废料排 除较复杂，只能在 单机上实现部分机 械操作 容易，尤其适合于 在单机上实现自动 化 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 8 生产通用性 好，适合于中、小 批量生产及大型件 的大量生产 较差，仅适合于大 批量生产 较差，仅适合于中 小型零件的大批量 生产 冲模制造的复杂性 和价格 结构简单，制造周 期短，价格低 结构复杂，制造难 度大，价格高 结构复杂，制造和 调整难度大，价格 与工位数成比例上 升 模具安装、调整与 操作 模具有导向时安装 与调整方便 安装、调整较连续 模容易，操作简单 安装、调整容易， 操作简单 设备能力小中大 制造该工件需要冲孔、落料、弯曲等工序，可考虑的方案有： 方案 1：单工序模：其包括冲孔模，落料模，拉深模和弯曲模，可采用先用 冲孔模冲孔，其次用拉深模拉深成形，然后用落料模进行弯曲前的落料，再用 弯曲模进行三次弯曲，最后用落料模落料成形的方法。 方案 2：复合模：冲孔、弯曲、拉深、落料一次冲制完成。 方案 3：级进模：先冲孔，其次拉伸，然后冲裁，再弯曲，最后落料完成。 第二节 确定工艺方案 一、分析各个方案的优缺点：一、分析各个方案的优缺点： 1、单工序模：先一步步冲制件上的圆孔和异型孔，冲掉不需要的材料，在 得到的制件外形上进行三次弯曲，最后落料，得到制件。 单工序模的优点为可在一定程度上提高模具的稳定性和精确性，简化设计 方案。制造简单，模具结构简单，成本低，冲压是不受材料、厚度、外形、尺 寸等条件的限制。缺点为工件尺寸精度低，零件的质量难以保证并且一个工件 的冲裁制造所需要模具的数量多，不便于管理。同时，所占用的设备多，适于 小批量生产，生产效率低。对于印刷线路板连接片这种生产批量大、生产成本 低、生产效率高、生产工序多的制件，单工序模显然是不能满足其要求的。 2、复合模：复合模是在压力机一次冲程中，经一次送料定位，在模具的同 一部位可以同时完成几道冲裁工序的模具。复合模同连续模一样，也是在简单 模的基础上发展起来的一种较先进的模具。与连续模比较，复合模冲裁件的相 互位置精度高，对条料的定位精度要求低，复合模的轮廓尺寸较小。复合模虽 然生产效率高，冲压件精度高，但模具结构复杂，制造精度要求高，制造难度 大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲裁件。 定位桥的工艺孔较小，冲裁时加工凸、凹模难度较大，并要同时进行两步 不同基准面的弯曲，且不便于安装。其次，制件需要冲孔、弯曲、落料等工序， 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 9 如果做成复合模，则制造困难相当大，且不可能由一套模具完成，此外由于制 件形状的限制，弯曲与落料可能有冲突，因此此方案不可行。 3、级进模：级进模是在单工序冲模基础上发展起来的一种多工序、高效率 冲模。在压力机一次冲程中，级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一 部分冲裁工序，在最后工位冲出完整工件。因级进模是连续冲压，生产过程中 相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适用于大批量生产。级进模冲 裁可以减少模具数量和设备数量，操作方便安全，便于实现冲压生产自动化。 但级进模结构复杂，制造困难，制造成本高。由于各个工序是在不同的工位上 完成的。则因定位产生的累积误差会影响工件的精度，因此级进模多用于生产 批量大、精度要求不高、需多工序冲裁的小零件加工。 综合考虑到制件的用途，需要大批量生产，生产效率要求高，生产成本不 易过高，制件的尺寸不大，但所需的工序数较多，故优先选用方案 3 多工 位级进模来进行生产制造。根据制件的形状特征，选择侧刃式级进模生产。 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 10 第四章 模具的工艺计算 第一节 毛坯尺寸的计算 一、制件的中性层半径 在纵向方向上，制件的外形有 4 处需要弯曲,其中内圆角半径为 0.5mm，在 横向方向上，有一次 U 型弯曲，中性层半径在实际生产中常用经验公式来确定: = r + xt （4-1） 式中 中性层半径(mm) r 弯曲件内层的弯曲半径(mm) x 中性层位移系数 t 材料厚度(mm) 表 4-1 应变中性层的位移系数 x 值 r/t0.40.50.60.70.81.0 x0.240.250.260.280.30.32 R=0.5mm 的中性层半径: t=1mm,R/t=0.5,查得 x=0.25 则 =1+0.251=1.25mm 二、制件坯料的展开长度 1.弯曲件的弯曲部分的展开长度由下式计算: （4-180/21021lllllL 2） 式中 中性层半径(mm) 弯曲角(度) L 毛坯展开长度(mm) 分别为 100 度、100 度、135 度、135 度，=1.25mm， 坯料的总长、总宽： 参考制件展开图（图 4-1） 坯料总长 L:63.56mm 坯料总宽 B:25.92mm 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 11 图 4-1 毛坯展开图 第二节 提出并确定排样方案 多工位级进模排样设计是多工位自动级进模设计的关键。能否优化排样图， 不仅关系到材料的利用率、制件的精度、模具制造的难易程度和模具使用寿命 等，而且直接关系到模具上各工位间的工作能否协调和稳定。排样图设计有错 误会导致制造出来的模具无法冲出合格制件而将整副模具报废。冲压件在带料 上的排样必须保证冲压件上需加工的部位，能以稳定的自动级进冲压形式在模 具相应部位上加工。在加工过程中不能产生大的偏差和障碍。在参考大量资料 和应用一定的实践经验的基础上，才可以设计出合理的排样。 在排样时，需计算出制件毛坯展开尺寸，并且要综合分析制件的冲压方向、 变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度和模具结构的合理性、模具加工工 艺等因素。排样时应设计出几种可行性排样，从中选出最佳方案。完整的排样 图应包括工位的布置、载体类型的选择和相应尺寸的确定。 第三节 排样的设计计算 一、搭边值的选取： 搭边可补偿定位误差使条料在送进过程中产生的偏移，保证冲裁件的精度 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 12 要求；还可保持条料的刚度和连续性。搭边不易过小，否则容易在冲裁时翘曲 或被拉断，使冲裁件上毛刺增大。 表 4-2 搭边 a 和 a1的数值（低碳钢） 材料厚度 t圆件及圆角 r2t矩形件边 l50 或圆角 r0.81.2 0.81.01.21.51.51.8 因制件材料为印刷线路板连接片，板厚 t=1mm,根据表 4-2，选取搭边值 a=5、a1=4。其中 a 工件间距离，a1 制件与条料边缘之间的距离。 二、确定排样图 1、比较分析各方案的优缺点; 方案一： 图 4-2 排样图 方案二： 图 4-3 排样图 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 13 方案三： 图 4-4 排样图 采用第一种方案，从排样图中可以看出，这种排样，冲压时工序比较简单 明了，有利于模具的安装与拆卸，能够很好的利用搭边值来设计冲裁时所需要 用作导正的工艺孔，材料的利用率较高。 采用第二种方案，是横排，材料利用率较低，由于制件为弯曲件，在连续 冲裁中连接带不好设计，有些工步会与要弯曲的外形部分发生干涉。所以不予 采用。 采用第三种方案，根据排样图它是一种对排，则凸、凹模制造和安装时都 有一定的角度，给模具加工和装配带来了一定的困难，不予采用。相对而言， 方案一和方案二在模具制造、整修时比较简单。 综上所述，经过三种排样方案的分析与比较，采用第一种排样方案是比较 合理的。 三、选取条料： 表 4-3 冷轧钢板和钢带的规格尺寸 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 14 为减少成本，条料应尽量选取标准条料，选取时应使搭边值最小，若有剩 余折算回搭边值中去。根据模具大典表 1.3-24 取钢板规格为 1500750 四、初定料条宽和步距： 料条宽： B=75mm 步距： A=29.2 mm 五、根据所选条料规格，计算所需在加工板料尺寸： 横截：料条条数： n=1500/75=20 制件个数： n=750/29.2=25.68, 取整为 25 个； 材料利用率： =2025706.26/1500750=31.7%100 BL kA 第四节 冲裁力和弯曲力的计算 冲裁模具设计时，为了合理的设计模具及选择设备，必须计算冲裁力。压 力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。它是选用压力机，设计模具及模具强度 校核的重要依据之一。以下分别计算冲裁力和弯曲力。 一、冲裁力的计算： 用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力 F 一般按下式计算： F=KLtb （4- 3） 式中 F 冲裁力，单位为 N； L 冲裁件周边长度，单位为 mm； b 材料抗切强度，单位是 MPa； 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 15 K 系数，一般取 K=1.3； t 材料的厚度，单位为 mm； 其中 1）由于制件材料为 08F，根据冲压手册查得 b=220-310MPa，取 b=260 MPa 2）料厚 t=1.0mm 冲裁工序 一：侧刃冲裁，冲裁力为 F1 二：冲一个导正孔，冲裁力为 F2 三：冲两个特殊形状的孔，冲裁力为 F3 四：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为 F4 五：冲两个特殊形状的孔，冲裁力为 F5 六：冲一个特殊形状的孔，冲裁力为 F6 七：冲长方形连接带，冲裁力为 F7 八：侧刃冲裁，冲裁力为 F8 根据冲裁公式 F=KLtb ，经计算得出 （一）侧刃冲裁力 NF39910 1 （二）导正销冲裁力 NF4247 2 （三）两个异型孔冲裁力 NF63868 3 （四）一个异型孔冲裁力 NF6760 4 （五）两个异型孔冲裁力 NF54526 5 （六）一个异形孔的冲裁力 NF67606 （七）长方形连接带冲裁力 N64227F （八）侧刃冲裁力 NF399108 总的冲裁力 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 16 KNNFFFFFFFFF583.18214258387654321 二、卸料力和推件力的计算 板料经过冲裁后，由于弹性变形和弯曲弹性恢复的作用，使从板料上分离 下来梗赛在凹模型腔口内，余下部分则紧贴在凸模上。为保证冲裁过程能连续、 顺利地进行，必须将他们从凸模或凹模上取出。从凸模上将工件或废料取下来 所需要的力称为卸料力，从凹模内将工件或废料顺着冲裁的方向推出的力叫推 件力，从凹模内将工件逆着冲裁方向顶出的力称顶件力。本制件冲裁为下出料， 没有顶件力。 （一）卸料力 FKF XX （4- 4） 冲裁力(N) F X K 卸料力系数，由表 4-4 可得，取=0.05 X K 表 4-4 卸料力、推件力系数 料厚 mmt / X K T K 钢5 . 25 . 005 . 0 04 . 0 055 . 0 KNFX1 . 71428530.05 （二）推件力 FnKF TT （4-5） KT 推件力系数，由表 4-4 可得，055 . 0 T K n 同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数（n=h/t） h 凹模洞口的直臂高度（mm） t 材料厚度（mm） 50 . 1/0 . 5n 经计算得总得推件力： KNNFT21.39392101425830.0555 三、弯曲力的计算： 用模具弯曲时，若在弯曲的最后阶段不对工件圆角及直边进行矫正，则为 自由弯曲。从制件的工艺性分析可知，这里的弯曲全为自由弯曲，其自由弯曲 的计算公式如下： V 形弯曲： F=（0.6kbt2b）/ ( r + t ) （4-6） 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 17 U 形弯曲： F=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) （4-7） 式中 F自由弯曲力，单位是 N； b弯曲件的宽度，单位是 mm； r弯曲半径（等于凸模圆角半径） ，单位是 mm； k系数，一般取 1.3； b材料抗拉强度，单位是 MPa，b =312MPa； t材料的厚度，单位为 mm； 已知 b =10mm , t =1mm , b=350MPa 第一步两个 V 型弯： F =（0.6kbt2b）/ ( r + t ) =（0.61.0101350）/(0.5+1) =1400N F1=2F=2800N 第二步一个 U 型弯： F2=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) =（0.71.3101350）/(0.5+1) =1633.33N 第三步一个 U 型弯： F3=（0.7kbt2b）/ ( r + t ) =（0.71.03150）/(0.5+1) =490N 经计算得总的弯曲力 4923.3NF3 F2F1 F弯曲 四、拉伸力的计算： 拉伸力理论计算很繁琐，而且计算结果与实际可能有较大的误差，故在生 产中并不常见。在实际生产中广泛采用以下经验公式。 （4-8） 11dKtFb F拉伸力，单位是 N； t毛坯厚度，单位是 mm； 系数，一般取 1.3；21kk、 b材料抗拉强度，单位是 MPa，b=350； 经计算得总的拉伸力： NF2748拉伸 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 18 第五节 模具压力中心的计算 一、确定压力中心的一般原则 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。应尽可能和模柄轴线以及压力 机滑块中心线重合，否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从 而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚 至还会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度，降低冲床和模具的寿命。所以 在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保 证模具压力中心与冲压滑块中心重合。以便平稳地冲裁，减少导向件的磨损， 提高模具及压力机寿命。 形状简单而对称的工件，对称形状的工作，如圆形、正多边形、矩形，其 压力中心位于轮廓图形的几何中心 O 点。 对于复杂工作或多凸模冲裁的压力中心，可利用解析法进行压力中心的计 算，可由下列公式获得： （4-9 )./().L( 21n22110nn LLLxxLxLx ） （4-)./().L( 21n22110nn LLLyyLyLy 10） 式中: 各组成线段的长度L ，各组成线段压力中心的 x，y 坐标 1 x 1 y 二、确定压力中心 1.按比例画出凹模排样图（如图 4-5 ） 图 4-5 凸模刃口轮廓位置及形状 根据解析法得到压力中心 o 点到 x 轴和 y 轴的距离公式： 天津科技大学 2013 届本科生毕业设计 19 n nn o LLL xLxLxL x 21 2211 n nn o PPP yPyPyP y 21 2211 （1）右侧侧刃 (292，74.2) L=1.51L (306.6，75) L=29.22L (321.2，74.25) L=1.53L (306.6，73.5) L=29.24L （二）冲孔 （318.2,39） L=12.521L （3）冲上侧纵向左右长方形 (234.6,56.5） L=26.571L (239.1，69.78) L=8.952L (243.55，56.5) L=26.573L (239.1，43.21) L=8.954L (253.7，56.5) L=26.575L (258.2，69.78) L=9.256L (262.65，56.5) L=26.577L (258.2，43.21) L=9.258L (4)冲上侧横向长方形 (219.35，69.8） L=101L (219.35，67.1) L=102L (五)冲下侧纵向左右长方形 (177.10，15.87） L=31.731L (181.12，35.22) L=8.042L (185.14，15.87) L=31.733L (181.12，3.50) L=8.044L (195.14，15.87) L=31.735L (199.72，35.22) L=9.166L (204.30，15.87) L=31.737L (199.7