笔记本散热器冲裁模具三维结构设计

1、笔记本散热器冲裁模具三维结构设计摘要计算机如今已是家喻户晓的应用工具，而便携式移动电脑更受广大学生和白领等阶层的青睐。由于移动电脑是方便移动的，因此便精简了不少机构，结构做得更加紧凑，电脑内部电子元器件的大量发热更加困难散开，因此散热是便携式移动电脑的一个老大难。选择便携式移动电脑的散热架作为零件来设计其模具更有深层意义。由于散热架的市场需求量大，又要满足用户易于携带的要求，因此选择冲压工艺更能满足设计性能。冲压是一种先进的少、无切屑加工方法，它具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、制品尺寸精度稳定，易于达到产品结构轻量化、操作简单、容易实现机械化与自动化的一系列优点，在汽车、航空航天、仪器

2、仪表、家电、电子、通信、军工、玩具、日用品等产品的生产中得到了广泛应用。冲压模具在生活中应用如此广泛，但是，冲压模设计是一项比较繁杂的工程。冲压模设计的非标准化和工序繁多，导致了目前国内仍然采用传统的二维设计方式来完成精密复杂的冲压模设计，这便导致了设计时间长、出错率高、设计与加工无法顺利快速衔接等一系列问题。由于模具行业的竞争日趋激烈，要求模具的制造工期越来越短，这一局面势必将会被打破，三维冲压模设计软件的出现，正是顺应了目前的迫切需求，有效地弥补了传统的二维设计的不足。关键词：笔记本散热器、冲压、模具、三维notebook cooler blanking die design of thr

3、ee-dimensional structureabstract as is now a well-known computer application tools, and portable mobile computer is more popular with the students and white-collar workers and other strata of all ages. because the mobile computer is easy to move, so many organizations have streamlined the structure

4、in a more compact, a large number of electronic components inside the computer more difficult to disperse heat, so heat is a problem for portable computers. select the cooling rack portable computers to design the mold as the part is more profound meaning. cooling rack because the market demand, but

5、 also to meet the requirements of the user easy to carry, so choose the stamping process to better meet the design performance. less pressing is an advanced, non-chip processing methods, it has high productivity, low cost, high utilization of materials, products, dimensional accuracy and stability,

6、easy to reach the product mix lightweight, simple operation, easy to implement a series of mechanization and automation advantages in the automotive, aerospace, instrumentation, home appliances, electronics, communications, military, toys, daily necessities and other products widely used in producti

7、on. stamping die such a broad application in life, but, stamping die design is a more complicated project. stamping die design and process non-standard variety, led to the current two-dimensional country is still using the traditional way to complete the sophisticated design of stamping die design,

8、which has led to the design for a long time, error rate, design and processing speed of convergence can not be successfully and other issues. as the mold industry is becoming more competitive, requiring more and more mold manufacturing period is short, the situation is bound to be broken, three-dime

9、nsional appearance of stamping die design software, is in line with the urgent needs of the present, make up the traditional two-dimensional design deficiencies.key words：notebook cooler、stamping、mold、three-dimensional目 录第1章 绪 论11.1课题的提出11.2笔记本散热器冲裁模具的开发背景11.3本课题主要内容11.3.1 方案设计11.3.2 压力机选型21.3.3 尺寸计

10、算21.3.4 排样设计21.3.5 三维绘图2第2章 笔记本散热器的工艺性分析22.1 笔记本散热器的精度等级分析22.2 笔记本散热器的形状分析32.3 笔记本散热器的尺寸分析3第3章 确定冲裁的工艺方案4第4章 选择模具的结构形式64.1 上下模的导向方式及其模架、模柄74.2 毛坯定位方式的确定74.2.1 送料方向的控制74.2.2 送料步距的控制74.3 卸料方式84.4 主要零部件的定位84.5 特殊结构的设计8第5章 工艺计算85.1 毛坯尺寸计算85.2 排样设计与计算95.3 冲裁力的计算105.3.1 落料冲裁力的计算115.3.2 冲孔冲裁力的计算115.3.3 弯曲力

11、的计算125.4 卸料力及推件力的计算135.5设备的选择155.6计算模具工作部分尺寸并确定其制造公差155.6.1冲裁凸、凹模工作部分尺寸计算及其制造公差的确定155.6.2弯曲模具工作部分尺寸计算及其制造公差的确定215.7 弹簧的选用与计算235.8 模具压力中心的设计245.9主要零部件的强度验算24参 考 文 献26致 谢284第1章 绪 论1.1课题的提出机械制造设计及自动化专业毕业设计是在我们学完大学全部课程后（包括全部考查课和考试课及专业课)，并进行了金工实习和生产实习的基础上进行的一个教学重要环节。是对我们运用理论知识与实践相结合的一次全面考验，并检验我们四年来学习的效果，

12、进一步巩固我们所学的知识，培养我们运用各种资料和分析问题，解决问题的实际工作能力。这是我们在走向社会工作之前对所学课程的最后一次深入和综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学学习生活中占有很重要的地位。该毕业设计题目来源于生产实际，属于工业设计，能够满足毕业设计的要求。笔记本散热器的市场量需求较大，并为轻薄易携带的材料，充分满足冲压的工艺性能，而且冲压件特别适合大批量生产。因此，选择冲压生产是经济适用的。1.2笔记本散热器冲裁模具的开发背景 计算机如今已是家喻户晓的应用工具，而便携式移动电脑更受广大学生和白领等阶层的青睐。据不完全统计，07级机械专业学生平均几乎人手一台。

13、由于移动电脑是方便移动的，因此便精简了不少机构，结构做得更加紧凑，电脑内部电子元器件的大量发热更加困难散开，因此散热是便携式移动电脑的一个老大难。选择便携式移动电脑的散热架作为零件来设计其模具更有深层意义。由于散热架的市场需求量大，又要满足用户易于携带的要求，因此选择冲压工艺更能满足设计性能。目前市场有多种笔记本散热器，有铝合金锻造而成的，有钢材冲裁而成。为了降低生产成本，选择钢材冲压件更符合标准。1.3本课题主要内容1.3.1 方案设计 零件与模具的选材：由于笔记本散热架要求重量较轻与刚度较好，因此选择a3钢材既能满足要求。而模具需要大批量生产，要求能有较好的耐磨度，因此选择合金工具钢cr1

14、2既能满足要求。散热架的外形比较简单，通过落料便能得出外形轮廓，风扇孔和通风孔利用冲孔工艺，固定螺栓孔采用冲孔之后，还需对各边进行圆角处理，外形得经过几次弯曲才能最终成型。 1.3.2 压力机选型 压力机是模具工作母机，通过零件材料，计算出冲裁力，再根据模具的轮廓尺寸，选择合适的压力机。 1.3.3 尺寸计算 尺寸计算是笔记本散热架模具设计中的重要环节，根据散热架的各种工艺尺寸，计算出相应凹、凸模具的尺寸。 1.3.4 排样设计 准确的排样设计能够提高材料的经济利用率，降低生产成本，根据计算出的模具尺寸，合理的选择排样方法，为笔记本散热架的生产带来更高的经济效益。 1.3.5 三维绘图 根据计

15、算所得的模具各项尺寸，用pro/engineer绘出模具的三维零件实体图。将各部分零件装配，模拟模具的加工过程。对加工过程中的各种受力进行分析和校验。第2章 笔记本散热器的工艺性分析冲裁件的工艺分析是指冲裁件的结构、形状、尺寸等对冲裁工艺的适应性。在设计冲裁模之前，首先要对冲裁件的工艺性进行分析。所谓冲裁件的工艺性能好就是指：能用一般的冲裁方法，在模具寿命较高、生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。冲裁件工艺性主要包括以下几个方面：2.1 笔记本散热器的精度等级分析冲裁件的精度一般可达it12it10级，较高精度可达it10it8，冲孔的精度比落料约高一级。对笔记本散热器的工艺性进

16、行分析，其外形尺寸409比较大，精度要求在it8。其中需加工的最小尺寸为固定风扇的3螺孔，其公差也在it8，而且冲裁时是冲孔工序，更容易达到精度等级。因此，对于整个零件来说，所有精度等级均在it10it8范围内，符合冲裁件加工的要求。2.2 笔记本散热器的形状分析冲裁件的形状应力求简单、对称、圆角过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象。同时也能防止尖角部位刃口的过快磨损。冲裁件的形状还应尽可能的避免过长的悬臂和切口，同时冲裁件的形状还应有利于排样时材料的经济利用。笔记本散热器的展开形状为一块长方形铁板，在铁板上有冲的圆形、方形、圆弧状的孔，整体来说，形状较为简单。但是，为了

17、能让用户使用方便，笔记本散热器还带有一定的斜度，需要加上弯曲工序。因此，完成整个零件的加工需要经过落料、冲孔、弯曲三个工序。零件的形状没有过长的悬臂和切口，外形也有利于排样时的经济利用。笔记本散热器的形状也符合冲裁件的加工要求，适合用冲裁加工。2.3 笔记本散热器的尺寸分析冲裁时，由于受到凸、凹模强度与模具结构的限制，冲裁件的最小尺寸有一定的限制。如冲孔的最小尺寸、孔距的最小尺寸、孔与边缘的最小边距、工件悬臂与窄槽的最小宽度等，都有一定的限制。笔记本散热器最小冲孔尺寸为3，而加工的孔的最小直径为d>1.5t,其中t为零件材料的厚度（选取1.2mm厚的a3钢板），3>1.5*1.2=

18、1.8,所以，冲孔满足要求，而每个孔之间的距离都相对比较大，也能满足要求，孔与边缘的边距也较大，能够满足要求。所以，笔记本散热器的尺寸也满足冲裁件的加工要求，适合用冲裁加工。通过对笔记本散热器的工艺性进行分析，笔记本散热器满足冲裁件的工艺要求，适合用冲裁加工。第3章 确定冲裁的工艺方案确定工艺方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数、工序的组合和顺序等。确定合理的冲裁工艺方案应在工艺分析的基础上，根据冲裁件的生产批量、尺寸精度的高低、尺寸大小、形状复杂程度、材料的厚薄、冲模制造条件与冲压设备条件等多方面因素，拟订出合理的工艺方案，其综合的经济技术效果应该最好。确定工艺方案主要就是要确定

19、用单工序模还是用连续模或复合模。对于模具设计来说，这是首先要确定的重要一步，属于总体设计的范畴。表1列出了生产批量与模具类型的关系。表2列出了连续模与复合模的性能比较。下述两个表格从各个方面比较了各种工序组合方式的各自特点，在确定工艺方案时可供参考。项目生 产 批 量单件小批中批大批大量大型件<112>220>20300>300中型件15>550>501000>1000小型件>110>10100>1005000>5000模具类型单工序模组合模简易模单工序模组合模简易模单工序模连续模、复合模半自动模单工序模连续模、复合模自动模硬质

20、合金连续模、复合模、半自动模表1 生产批量与模具类型的关系项目连续模复合模工件情况尺寸精度可达it3it10可达it98工件形状可加工复杂零件，如宽度极小的异形件、特殊形件形状与尺寸要受模具结构与强度的限制孔与外形的位置精度较差较高工件平整性较差，易弯曲推板上落料，平整工件尺寸易较小零件可加工较大零件工件料厚0.66mm0.053mm工艺性能操作性能方便不方便，要手动卸料安全性比较安全不太安全生产率可用高生产率高速压力机不宜高速冲裁条料宽度要求严格要求不严格 可利用边角余料 形状复杂工件比连续模容易模具制造形状简单的工件比复合模容易表2 连续模与复合模的性能比较确定工艺方案的主要原则概括起来有

21、以下三点：1. 保证冲裁件质量用复合模冲出的工件精度高于连续模，而连续模又高于单工序模。这是因为用单工序模冲压多工序的冲裁件时，要经过多次定位和变形，产生积累误差大，冲裁件精度较低。复合模是在同一位置一次冲出，不存在定位误差。因此，对于精度较高的冲裁件宜用复合工序进行冲裁。2. 经济性原则在保证质量的前提下，应尽可能降低成本，提高经济效益。所以，对于中大批量的冲裁件，应尽量采用高效率的多工序模，而在试制与小批量生产时应尽可能采用单工序模于各种形式的简易模具。3. 安全性原则工人操作是否方便、安全也是在确定工艺方案时要考虑的一个十分重要的问题。例如对于一些形状复杂、需要进行多道工序冲压的小型冲裁

22、件，如果用单工序模进行冲裁，需用手钳放置毛坯，多次进出危险区域，很不安全。因此，对于这类冲裁件，有时即使批量不大，也采用比较安全的连续模进行冲压。从表1来看，笔记本散热器属于大型件，需要大量生产，则与条件相对应的的模具有硬质合金连续模、复合模、自动模；从表2来看，连续模的工艺性能和模具制造比复合模要更胜一筹，因此，选择连续模更能满足各项要求。但连续模在条料要求、孔与外形的位置精度、工件平整性等方面还不理想，在设计模具时需要更多的去考虑连续模性能不足的方面。设计大型压料装置，让模具提高工件的平整性，增加工人操作的安全系数。在生产率方面，应尽可能的提高冲裁速度，以使模具的效率充分发挥。设计的连续模

23、应该完成落料、冲孔、弯曲等三个工序。第4章 选择模具的结构形式冲裁工艺方案已经确定，现需要确定模具各个部分的具体结构，包括上下模的导向方式及其模架的确定；毛坯定位方式的确定；卸料方式的确定；主要零部件的定位与固定方式以及其他特殊结构的设计等等。在进行上述模具结构设计时，还应考虑凸模和凹模刃口磨损后修磨方便，易损坏的与易磨损的零件拆换方便，重量较大的模具应有方便的启运孔或钩环，模具结构要在各个细小的环节尽可能考虑到操作者的安全等。4.1 上下模的导向方式及其模架、模柄标准模架中，应用最广的是用导柱、导套作为导向装置的模架。因凹凸模设计的是左右两半部分，要求上模座能够给予左半部分行程空间，标准模架

24、难以达到要求，故不采用标准模架，但为了考虑充分使用标准件原则，选择标准直滑动导套与导柱（相关尺寸由冲模设计手册中查得）作为导向装置，模架自主设计。而模架的形式采用中间导柱，因为两个导柱左、右对称分布，受力均衡，磨损后还能有较高的导向精度。中小型模具都是通过模柄固定在压力机滑块上的。对于大型模具则可用螺钉、压板直接将上模座固定在滑块上。考虑到直接将上模座固定在压力机滑块上，不利于操作，因此，还是采用模柄固定在压力机滑块上。4.2 毛坯定位方式的确定冲模的定位零件用以控制条料的正确送进以及单个毛坯的正确位置。对于条料，所谓控制正确送进就是要控制送料方向及送料步距。4.2.1 送料方向的控制条料的送

25、料方向一般都是靠着导料板或导料销一侧导向送进，以免送偏，用导料销控制送料方向是，一般要用两个，导料销的结构与挡料销相同。这次采用导料销一侧导向送进方式送料，而只用一个导料销，用两个挡料块作为侧压装置，利用片弹簧的推力在一侧施加作用力来导料。4.2.2 送料步距的控制送料步距的是由挡料销控制的，在连续模中，还有侧刃和导正销共同作用来精确控制前后工序间的精确定位。这次设计采用的是复合模，故不需要侧刃和导正销，只考虑利用挡料销在凹模的一侧挡料作为送料步距，利用作为侧压装置的挡料块控制步距。当压力机一次行程之后，毛坯微微向上抬起，当条料运动到上个工序落料后的边缘时，被挡料销挡住行程，继续冲裁。4.3

26、卸料方式卸料装置由刚性卸料装置和弹性卸料装置几种。刚性卸料装置常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁，其结构简单、卸料力大，卸料板与凸模之间的单边间隙取(0.10.5)t。弹性卸料装置一般由卸料板、弹性元件（弹簧或橡皮）和螺钉组成，常用于冲裁厚度小于1.5mm的板料，由于有压料作用，冲裁件平整，广泛用于复合模中，卸料板与凸模之间的单边间隙取（0.10.2）t。这次设计采用的是复合模，因此选用弹性卸料装置。将卸料装置设计在下模座上，随凸模的压入下降，随凸模的上升顶出零件。4.4 主要零部件的定位模具的主要零部件包括上面的凹凸模、下面的凹模和凸模弯曲复合模。其中，凹凸模用6颗m10的螺栓固定在

27、上模座上，凹模用4颗m10的螺钉固定在下模座上面，复合模用4颗m10的螺钉固定在凹模上面。这样装配，便于复合模磨损后的修磨，或者更换。4.5 特殊结构的设计将凹凸模设计为左右两半部分，左半部分凹凸模在推杆的作用力下可以左右滑动，右半部分随着压力机滑块的上下进行冲压。第5章 工艺计算5.1 毛坯尺寸计算根据被加工零件的实际尺寸，再加上各项磨损值与公差配合等，确定毛坯的尺寸。弯曲件毛坯展开尺寸的计算，板料属于单角弯曲，弯曲角=90º，可按照弯曲角等于90º时的展开长度近似计算，即公式： l=0.5t×+l+ l式中 l-弯曲角不等于90º的毛坯展开长度，l为

28、mm； -弯曲件弯曲角；l，l-弯曲件直边部分长度， l, l为mm。计算：l= l+ l+（r+xt）材料厚度t=1.2，则r/t=8/1.2>4,冲压工艺学课本表3-1，得x=0.5.l= l+ l+（r+xt） =345+18+（8+0.5×1.2） =376.502mm弯曲角为120 º时，毛坯的展开长度：l= l+l+ l =376.502×（120 º/90 º）+345+18 =409mm5.2 排样设计与计算5.2.1排样设计的分类根据材料经济利用的程度，排样方法可分为：1. 有废料排样方法有废料排样方法是在冲裁件与冲裁件

29、之间以及冲裁件与条料侧边之间，都有工艺余料（称搭边）存在，冲裁是沿着冲裁件的封闭轮廓进行，所以冲裁件质量较好，模具寿命较长，但材料利用率低。2. 少废料排样少废料排样方法是只有在冲裁件与冲裁件之间或只有在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，而在冲裁件与条料侧边或在冲裁件与冲裁件之间无搭边存在。这种排样方法的冲裁只沿着冲裁件的部分外轮廓进行，材料利用率可达70%90%。3. 无废料排样方法无废料排样方法是在冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在。这种排样方法的冲裁件实际上是直接由切断调料获得，所以材料利用率可达85%95%。5.2.2排样设计计算：1.搭边值的确定查冲压模具设计手册确定

30、搭边值：两件工件间的搭边：a=2.0mm。2.送料步距的确定送料步距s=d+ a=300+1.8mm=301.8mm，式中d为平行于送件方向的冲件宽度。步距为301.8mm。4. 条料宽度的确定模具送料结构采用无侧压装置，因考虑在送料过程中条料摆动量会引起侧面搭边值减少，为了补偿侧面搭边减少，条料宽度应增加条料可能的摆动量。条料宽度b=（d+2a+c）=（409+2×2+0.5）=413.5mm式中 d-条料宽度方向冲裁件最大尺寸 a-侧搭边值 -条料宽度的单向负偏差，查冲压模具设计手册得=0.1mm c-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值查冲压模具设计手册得0.5mm。选择条料规

31、格为900mm×1800mm，综合这几种排样方法，再根据实际零件的尺寸，采用少废料排样方法综合效率比较高。排样方式如图：图15.3 冲裁力的计算在冲裁过程中，冲裁力的大小是不断变化的。冲裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力，用板料作用在凸模上产生最大抗力而出现裂纹时的板料内剪切变形区的切应力作为材料的抗剪强度（mpa）。对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力f可按下式计算： f=klt 式中 f-冲裁力（n）； k-冲裁件周长（mm）； t-板料厚度（mm）； - 材料的抗剪强度（mpa），见冷冲模设计课本表2-3。 k-系数。是考虑到刃口钝化、间隙不均匀、材料力学性能与厚度波动等因素而增加的

32、安全系数。常取k=1.3。在一般情况下，材料的1.3，为计算方便，也可用下式计算冲裁力：f=lt5.3.1 落料冲裁力的计算l=（300+409）×2=1418mm=450mpa （冷冲模设计课本表23查得）t取1.2mm。f=1418×1.2×450=765720n=765.72kn5.3.2 冲孔冲裁力的计算首先计算安装风扇的圆弧部分的冲裁力：3mm边切掉的圆弧长度为：，其中c为对应圆弧的周长，r为半径。r=6一圈所冲的圆弧长度：c-×4=×12-3××12×4/（4×6）=18.84mmr=11一圈

33、所冲的圆弧长度：c-×4=×22-3××22×4/（4×11）=50.24mm一块圆弧状的周长为：18.84+50.24+5×8=109.08mmr=15一圈所冲的圆弧长度：c-×8=×30-3××30×8/（4×15）=56.52mmr=19一圈所冲的圆弧长度：c-×8=×38-3××38×8/（4×19） =81.64mm一块圆弧状的周长为：56.52+81.64+4×16=202.16mmr

34、=22一圈所冲的圆弧长度：c-×8=×44-3××44×8/（4×22）=100.48mmr=27一圈所冲的圆弧长度：c-×8=×54-3××54×8/（4×27） =131.68mm一块圆弧状的周长为：100.48+131.68+5×16=312.16mm4个3的孔的周长：c=×3×4=37.68mm两部分总的周长为：（312.16+37.68）×2=699.68mm冲裁力f=699.68 ×1.2×450=377

35、827.2n其次，计算24个竖条的冲裁力：单个周长：c=×3+49×2=107.42mm总周长为：107.42×24=2578.08mm冲裁力f=2578.08 ×1.2×450=1392163.2n再次，计算20个横条的周长： c=×3+20×2=49.42mm总周长为：49.42 ×20=988.4冲裁力f=988.4 ×1.2×450=533736n最后，计算4个10的孔的周长：c=×10×4=125.6mm冲裁力f=125.6 ×1.2×450=6

36、7824n总的冲裁力为f=377827.2+1392163.2+533736+67824=2371550.4n=2371.55kn5.3.3 弯曲力的计算弯曲力的计算公式： f=式中： f-冲压行程结束时的自由弯曲力（n）; k-安全系数，一般取k=1.3； b-弯曲件的宽度（mm）； t-弯曲材料的厚度(mm); -材料的强度极限（mpa）; r-弯曲件的内弯曲半径（mm）。f=0.7×1.3×300×1.2×1.2×450/（8+1.2）=19228.7n由此可以看见，总的冲裁力是比较大的，为了降低冲裁力，提高压力机的使用效率，采用阶梯冲裁

37、的方式进行加工。弯曲工序最后完成。5.4 卸料力及推件力的计算一般情况下，冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凹模上。因此，需要一个将板料和零件推卸掉的力，称为卸料力。根据冲裁力等参数，计算出推件力、顶件力和卸料力。为在模具上添加卸料装置做准备。将箍在凸模上的板料卸下所需的力称为卸料力f；从凹模内向下推出工件或废料所需的力称为推件f；从凹模内向上顶出工件或废料所需的力称为顶件f。f、f、f和冲件轮廓的形状、冲裁间隙、材料种类和厚度、润滑情况、凹模

38、洞口形状等因素有关，在实际生产中常用以下经验公式计算：f=kff= nkff= kf式中 f-冲裁力；k-卸料力系数；k-推件力系数；k-顶件力系数； n-陷在凹模内的冲件数（n=h/t）； h-凹模直壁洞口的高度。料厚/mmkkk钢0.1 0.060.090.1 0.14>0.10.50.040.07 0.0650.08>0.52.50.0250.06 0.05 0.06 >2.56.5 0.020.05 0.045 0.05>6.5 0.0150.04 0.0250.03 铝、铝合金 0.030.08 0.030.07 紫铜、黄铜 0.020.06 0.030.09

39、注：卸料力系数k在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。 表3 卸料力、推件力和顶件力系数压力机所需要的总压力计算：采用弹压卸料装置和下出件模具时： f=f+ f+ f采用弹压卸料装置和上出件模具时： f=f+ f+ f采用刚性卸料装置和下出件模具时： f=f + f这次采用弹压卸料装置和上出件模具，则： f=f+ f+ f =f+0.05f+0.06f =1.11f=1.11×2371.55 =2632.4205kn5.5设备的选择计算冲裁力的目的是为了合理的选用压床和设计模具。根据零件材料的厚度与抗剪切强度、冲裁周长计算冲裁力。为了减少冲裁力，可以把模具设计成为斜刃口，降低对冲压设

40、备的要求。根据计算的冲裁力，合理的选择曲柄压力机。压床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。根据计算的冲裁力，选择压力机型号为j31-250，其主要参数如下表：压力机型号公称压力kn公称压力行程mm滑块行程mm滑块行程次数次/min最大装模高度mm装模高度调节量mm导轨间距离mm退料杆行程mm工作台尺寸mm滑块底面尺寸mm垫板厚度mm前后左右前后左右j31-250250010.4315204902009001509501000850900140表4 压力机主要参数5.6计算模具工作部分尺寸并确定其制造公差5.6.1冲裁凸、凹模工作部分尺寸计算及其制造公差的确定模具工作部分尺寸设计的重

41、要环节，他影响产品的形状、尺寸、精度、冲裁力等，所以模具工作部分尺寸设计是否合理，对解决加工过程中各方面的矛盾都带来直接的影响，起着决定性的作用。模具工作部分的尺寸设计主要包括以下几个方面：(1) 尺寸计算原则：模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。由此，在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，需考虑下述原则： 落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸。 确定冲模刃口制造公

42、差时，应考虑制件的精度要求。(2) 尺寸计算方法： 由于模具加工和测量方法的不同，凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标注也不同，基本可以分为两类： 凸模与凹模分开加工 采用这种方法，要分别标注凸模和凹模的刃口尺寸与制造公差。其计算公式为：落料： d=（d-x） d=（d-z）=（d- x- z）冲孔： d=（d+ x） d=（d+ z）=（d+ x+z）式中：d、d-分别为落料凹模和凸模的基本尺寸； d、d-分别为冲孔凸模和凹模的基本尺寸； d-落料件的最大极限尺寸； d-冲孔件的极小尺寸； -冲裁件的公差； x-磨损系数，其值应在0.51之间，与冲裁件精度有关。可直接按冲裁件的公差

43、值由表3查取或按冲裁件的公差等级选取：当工件公差为it10以上时，取x=1当工件公差为it13it11时，取x=0.75当工件公差为it14以下时，取x=0.5 、-分别为凹模和凸模的制造偏差，凸模偏差取负向（相当于基准轴的公差带位置），凹模偏差取正向（相当于基准孔的公差带位置）。一般可按零件公差的1/31/4来选取；对于简单形状（如圆形件、方形件等），由于制造简单，精度容易保证，制造公差可按it8it6级选取，或可查表6。材料厚度工 件 公 差10.160.170.350.36<0.160.16120.200.210.410.42<0.200.20240.240.250.490.

44、50<0.240.24>40.300.310.590.60<0.300.30磨损系数非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5表5磨损系数（mm）公称尺寸凸模偏差凹模偏差公称尺寸凸模偏差凹模偏差18-0.020+0.020>180260-0.030+0.045>1830-0.020+0.025>260360-0.035+0.050>3080-0.020+0.030>360500-0.040+0.060>80120-0.025+0.035>500-0.050+0.070>120180-0.030+0.040表6简单形状冲裁时

45、凸、凹模的制造偏差（mm） 凸模与凹模配合加工对于形状较复杂或料薄的工件，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先做好其中的一件作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使他们之间保持一定的间隙值。计算复杂形状的凸模和凹模工作部分的尺寸时，在一个凸模或凹模上会同时存在着三类不同性质的尺寸，需要区别对待。第一类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸；第二类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺寸；第三类：凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸。这三类尺寸有着不同的计算方法，对于落料凹模或冲孔凸模在磨损后将会增大的第一类尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法分

46、开加工的落料公式类同。第一类尺寸=(冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸- x)对于冲孔凸模或落料凹模在磨损后将会减小的第二类尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法就与分开加工的冲孔公式类同。第二类尺寸=(冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸+ x)对于凸模或凹模磨损后基本不变的的第三类尺寸不必考虑磨损的影响，凸模和凹模的基本尺寸就取冲裁件的中间尺寸，其公差取正负对称公布。第三类尺寸=冲裁件上该尺寸的中间尺寸±（1/8）计算落料凸模和凹模工作部分的尺寸，采用凸模和凹模分别加工的方法进行计算。d=（d-x） d=（d-z）=（d- x- z）由冷冲模设计课本表3-3查

47、得z=0.126，z=0.180.计算第一个尺寸409，由表3、表4查得，磨损系数x=0.5，=+0.060、=-0.040. d=(409-0.5×0.5) =408.75mm d=（409-0.5×0.5-0.126）=408.624mm计算第二个尺寸300，由表3、表4查得，磨损系数x=0.5，=+0.050、=-0.035 d=(300-0.5×0.5) =299.75mm d=（300-0.5×0.5-0.126）=299.624mm计算冲竖条孔的凹凸模尺寸：需要凹凸模配合加工。由冷冲模设计课本表3-3查得z=0.126，z=0.180.由表3

48、查得磨损系数x=0.5。其中，第二类尺寸有：r1.5,49。第三类尺寸有10±0.01,60±0.01。计算r1.5，d=（1.5+0.5×0.1）=1.55mm计算49，d=（49+0.5×0.01）=49.05mm计算10±0.01，d=10.005±（1/8）×0.01=10.005±0.00125mm计算60±0.01，d=60.005±（1/8）×0.01=60.005±0.00125mm冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是r1.55、49.05、9.005、60.

49、005。但不必注公差，注明以0.1260.180间隙与冲孔凸模配制。计算冲安装风扇部分的弧形孔的凸模尺寸：需要凹凸模配合加工。由冷冲模设计课本表3-3查得z=0.126，z=0.180.由表3查得磨损系数x=0.5。其中，第一类尺寸有：r11、r19、r27、3；第二类尺寸有：r6、r15、r22、3；第三类尺寸：r35、160±0.01。计算r11，d=（11.02-0.5×0.02）=11.01mm计算r19，d=（19.02-0.5×0.02）=19.01mm计算r27，d=（27.02-0.5×0.02）=27.01mm计算3，d=（3.02-0

50、.5×0.02）=3.01mm计算r6，d=（6+0.5×0.02）=6.01mm计算r15，d=（15+0.5×0.02）=15.01mm计算r22，d=（22+0.5×0.02）=22.01mm计算3，d=（3+0.5×0.02）=3.01mm计算r35，d=35.01±（1/8）×0.02=35.01±0.0025mm计算160±0.01，d=160.005±（1/8）×0.01=160.005±0.00125mm冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是r11.01、r19

51、.01、r27.01、3.01、r6.01、r15.01、r22.01、3.01、r35.01、160.005。但不必注公差，注明以0.1260.180间隙与冲孔凸模配制。计算4个工艺孔10的凸模尺寸：需要凹凸模配合加工。由冷冲模设计课本表3-3查得z=0.126，z=0.180.由表3查得磨损系数x=0.5。其中10为第二类尺寸；186±0.01,255±0.02、75±0.02为第三类尺寸。计算10，d=（10+0.5×0.02）=10.01mm计算186±0.01，d=186.005±（1/8）×0.01=186.00

52、5±0.00125mm计算255±0.02，d=255.01±（1/8）×0.02=255.01±0.0025mm计算75±0.02，d=75.01±（1/8）×0.02=75.01±0.0025mm冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是10.01、186.005、255.01、75.01。但不必注公差，注明以0.1260.180间隙与冲孔凸模配制。计算冲20个横条孔的凸模尺寸：需要凹凸模配合加工。由冷冲模设计课本表3-3查得z=0.126，z=0.180.由表3查得磨损系数x=0.5。其中，第二类尺寸：r

53、1.5、20±0.01；第三类尺寸：10±0.01、20±0.01。计算r1.5，d=（1.5+0.5×0.02）=1.51mm计算20±0.01，d=（20+0.5×0.01）=20.005mm计算10±0.01，d=10.005±（1/8）×0.01=10.005±0.00125mm计算20±0.01，d=20.005±（1/8）×0.01=20.005±0.00125mm冲孔凹模的基本尺寸与凸模相同，分别是r1.51、20.005、10.005、20.005。但不必注公差，注明以0.1260.180间隙与冲孔凸模配制。5.6.2弯曲模具工作部分尺寸计算及其制造公差的确定弯曲凸模的圆角半径：当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的