接线端子级进模模具设计(论文)

1、接线端子级进模模具设计摘 要：阐述了冲孔、落料、级进模的结构设计及工作原理。通过工艺分析，在冲压材料厚度较薄的小型弯曲件时，采用冲孔、落料、级进模较为简单。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式。通过对该零件的级进模具设计，掌握一般级进冲压模具的设计方法、特点和成型过程。级进模的特点是冲压生产效率高、操作安全简单、生产成本较低、带宽凸缘的覆盖件质量高。本设计详细介绍了级进模的排样方式、总体设计、零部件的设计以及工艺参数的选择计算废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和

2、生产成本。分析了级进模的模架技术要求，介绍了标准模架的装配工艺。并指出了模架装配时的注意事项。冲裁侧刃是模具中的重要工序，其冲裁形状和凸、凹模结构对生产质量影响很大。侧刃设计的正确性与标准化既有利于模具维修的规范化，也为整个模具的顺利生产打下了一个良好的基础。关键字：冲压；冲孔、落料、级进模；Design of progressive die for the connection headAbstract: Expounded punching, blanking, bending modulus of the composite structure design and principle.

3、 Process analysis by the stamping of thinner material thickness small curved pieces, will use the punching, blanking, flexural modulus composites than continuous or Progressive Die simple. Punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation to determine the type mold. The posterio

4、r mold using derivative-scale structures form. Itsbaseon-chipcomponentstobethree-holepunching,deepdrawingandflanging.Throughthecomponentsformolddesign,mastergeneralforstampingdiedesign,characteristicsandworkprocess.DieStampingproductionischaracterizedbyhighefficiencyandsafeoperationofsimple,lowprodu

5、ctioncosts,highproductquality.Thedetaileddesignofthelayoutofthedie,design,componentsandthedesignparametersofthechoiceofterms.AttentiontothedesignofcertaindetailsoftheunderstandingofstampingdiestructureandworkingprinciplethroughtheapplicationofAutoCAD,soastoeffectivelyenhancetheworkefficiencyWaste fr

6、om the punch and die and the base under which opened the tank discharges. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production. Keywords: Ramming; The punch hol

7、es, Fall the material curving; Superposable die;目 录第1章 绪论11.1 冷冲压与模具设计简介1 1.2 我国冲压模具水平状况11.3 冲压模具的发展重点与展望4第2章 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定8 2.1 冲裁件结构工艺性分析82.2 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求9 2.3 冲裁件的尺寸基准102.4 冲裁件经济性分析102.5 冲裁方案的确定10第3章 排样图设计及材料利用率的计算11 3.1排样的设计123.2搭边的选取123.3材料利用率的计算14第4章 冲压工艺力的计算15 4.1冲裁力的计算174.1.1 冲压力的行程曲线1

8、74.1.2 冲裁力的计算公式174.1.3 降低冲裁力的方法184.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算184.3 冲压压力中心的计算21第5章 冲压设备的选择235.1冲压设备类型的选择235.2确定设备的规格23第6章 冲裁模具间隙刃口设计266.1冲裁间隙266.1.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响266.1.2 冲裁间隙对模具寿命的影响266.1.3 冲裁间隙对冲裁力、卸料力的影响276.2合理间隙的选用286.3 模具刃口尺寸的计算30第7章 主要零部件设计387.1模具材料的选择387.1.1模具材料与热处理387.1.2 H62软黄铜的化学成分和机械性能387.2落料凹模设计397.

9、2.1落料凹模刃口形式397.2.2落料凹模外形和尺寸的确定397.3凸、凹模设计397.3.1模具的结构形式和固定方法397.3.2凸凹模长度的确定407.3.3凸凹模结构设计417.4冲孔凸模417.4.1冲孔凸模的固定形式417.4.2冲孔凸模长度的确定417.4.3凸模强度校核427.4.4 冲孔凸模的结构437.5 卸料弹簧的选择447.6凸模固定板及垫板的选择45第8章 标准件的选择458.1模架及模柄的选择458.2打杆的选择458.3 导尺的选择468.4活动弯曲凹模的设计468.5卸料螺钉468.6推杆的选择478.7螺钉及销钉的选择47第9章 模具的校核48结论49参考文献

10、50致谢51第一章 绪 论1.1、冷冲压与模具设计简介我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术以及能力等方面都已有了非常大的发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍比较大，一些大型、精密、复杂的高档模具每年仍需要大量进口，尤其是中高档轿车的覆盖件模具，目前主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋于供过于求，市场竞争十分激烈1。据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合人民币6.2亿元2。 根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合人民币46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场

11、总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、

12、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中3。1.2、我国冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平4。 1.模具CAD/CAM技术状况 我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一

13、个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定5。 在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了

14、板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。 模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS

15、公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域6。 在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。 快速原型(R

16、P)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。 围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 2.模具设计与制造能力状况 在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，

17、现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。 虽然如此，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。轿车覆盖件模具，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，在轿车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

18、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。 但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。 汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。 模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD

19、处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。 3.专业化程度及分布状况 我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少

20、并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地7。1.3、冲压模具的发展重点与展望 发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述。 1、冲压模具产品发展重点。 冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。 汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位

21、级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度8。 2、冲压模具技术发展重点。 模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。 为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重

22、要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。 为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。 对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点9。 3、其他发展重点及展望。 其他发展重点及展望的内涵十分丰富

23、，这里只就管理、专业化与标准化及行业调整三个方面作一些分析。 企业管理是一个系统工程，是一门学问，是科学技术。与工业发达国家模具企业相比，在某种意义上说，我们的管理落后更甚于技术落后。因此改进管理十分重要，且任务繁重，目前模具企业的管理有许多形式，各有其适应对象，但搞好信息化建设，逐步实现信息化管理已成为发展方向，行业也对此有共识。 由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模具的专业化比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具的发展，根据国内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：1）模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；2）按模具种类划分，专门

24、从事某一类模具（如冲压模具）生产；3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产企业；5）按工序开展专业化协作。例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业及专业从事抛光业务的企业等等，这种多层次的专业化促进了模具行业的发展。但专业化的路途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势。因此，这也是发展重点10。 行业调整是一个十分繁重的任务，模具行业更是如此。模具行业面临的

25、调整任务主要有： （1）模具企业组织结构的调整。使模具分厂（车间）独立出来，成为面向社会、自负盈亏的独立法人是调整的方向。模具企业按小而精、小而专、小而特的方向发展，并且在条件成熟情况下企业之间进行联合，以及发展产、学、研和科、工、贸相结合的联合体，也是调整的方向。规模效应也引起大家的重视。 （2）模具产品结构的调整。随着汽车工业、电子信息工业和家电工业的发展，冲压模具市场结构正在发生很大变化。与此相适应，冲压模具产品结构必须进行相应的调整。例如汽车覆盖件模具、汽车零件精冲模具、高精度高难度的引线框架冲模、接插件多工位级进模、各种电机定转子级进冲模等，其产品种类和产量必将有很大发展，有关企业必

26、须根据市场需求来调整其产品结构。总体来看，应不断提高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命模具的比例。 （3）模具技术结构的调整。21世纪已进入信息时代，信息时代的发展日新月异，模具行业和企业要发展必须把握时代脉搏，自觉主动地调整自已的技术结构。传统的模具设计制造技术必须用先进适用的高新技术进行改造，模具的技术含量必将逐步而快速地提高，现代化工业企业管理技术也必将逐步替代作坊式的管理模式。模具行业和模具企业，只有不断进行技术结构的调整，才能在瞬息万变的市场经济中立于不败之地。 （4）模具进出口结构的调整。2005年，我国冲压模具进口7.26亿美元，出口1.97亿美元，进出口相抵后净进口5.29亿美

27、元，进出口之比3.7:1。我国的冲压模具出口量只占生产量的5%。这样的结构明显不合理。模具工业发达国家，模具产出中一般都有30%左右的出口，出口模具大大多于进口模具。我们虽然不可能在短时间内达到模具工业发达国家一样的进出口结构，但努力扩大出口，逐步改善结构，经过若干年努力，尽量做到进出口基本平衡，则应该是我们调整的目标。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高

28、自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼11。第二章 冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求

29、，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1冲裁件的结构工艺性冲裁材料为H62软黄铜。板厚：d=0.5mm特性及适用范围为：有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,可切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定,但易产生腐蚀开裂。为普通黄铜中应用最为广泛的一个品种；力学性能为：抗剪强度 t=235MPa抗拉强度 b=294MPa屈服强度 s=98MPa伸长率 10(%)=40 热处理规范：热加工温度750830;退火温度520650;消除内应力的低温退火温度26027012。冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，

30、矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角如图2-1。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。该工件直线连接处是直角，并非圆角。故在此拟采用镶拼模结构，以利于模具制造和提高寿命。冲裁件的孔径因受冲孔凸模和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断和压弯，冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能，凸模强度和模具结构。该冲裁件的孔径d=2.6mm1.5t=1.50.5=0.75mm，查文献：姜奎华主编冲压工艺与模具设计P75表2-18，用无保护套凸模冲孔13。 冲孔件上孔与孔

31、、孔与边缘间的距离不能过小，以避免工件变形、模壁过薄或材料易被拉入凹模而影响模具寿命。一般孔边距取：对圆孔为（11.5）t。对矩形孔为（1.52）t，如图2-3。该工件所需冲的4个孔中上面2孔的孔边距为1.9mm，大于（11.5）t=1.21.8mm，下面两孔的空边距为2.4mm，同样大于1.21.8mm。上面一对孔的孔间距为42.5mm，远大于文献冲压工艺与模具设计P76表2.20提供的最小孔间距3.1t=3.11.2=3.72mm，下面一对孔的孔间距为31mm，也满足条件。 图2-2 最小孔边距离的确定 表2-1最小孔间距孔 形圆 孔方 孔厚料t（mm）1.552.3最小孔距（mm）3.1

32、t2t4.6t2t 在弯曲件或拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与工件直壁之间应保持一定距离，如图2-3示使LR+0.5t。 a) 弯曲件 b) 拉深件 图2-3 弯曲件或拉深件冲孔位置2.2冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求冲裁件的精度要求，应在经济精度的范围内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔件比落料件高一级。冲裁外形与内孔尺寸工差有一定的要求。查文献姜奎华主编冲压工艺与模具设计P76表2-21：落料外形公差为0.08mm，内孔公差为0.05mm，该工件并无外形和内孔公差，故普通冲裁应该能满足要求。另外，冲裁件的断面的表面粗糙度和容许的毛刺高度都没有具体要求14。

33、 图2-4 冲裁件的尺寸标注2.3冲裁件的尺寸基准 冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模具时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面上，切不要与参加变形的部位联系起来。如图2-4，a)图孔心距尺寸标注不合理，图b)的标注，两孔的孔心距才不会受磨损的影响，比较合理。本次设计的工件图标注符合这点要求，所以尺寸基准合理。2.4 冲裁件经济性分析 所谓经济性，就是以尽可能少的生产消费获得尽可能大的经济效益，在进行冲压工艺设计时，应该运用经济分析的方法找到降低成本，取得优异经济效果的工艺途径。冲裁件的制造成本 C总材工模 式中 C材：材料费；C工加工费(工

34、人工资、设备折旧费、管理费等 )；C模：模具费。上述成本中，模具费、设备折旧费一般与产量无关，加工费中的工人工资和其它经费只要在一定时间内，基本上也是不变的，因此，叫做固定费用。 而材料费、外购件费等，将随生产量大小而变化，属可变费用。本设计所用的工件材料是H62软黄铜,属于常见材料,价格便宜。由此，可变费用将得到有效降低。结论：材料经济性比较好。2.5冲裁方案的确定工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。冲裁工序按工序

35、的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可完成一个冲裁件。该工件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，再落料，最后弯曲。采用单工序模生产。方案二：冲孔-落料-弯曲复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料-弯曲级进冲压。采用级进模生产。方案一结构简单，但需三道工序、三副模具才能完成，生产效率也低，如此则浪费了人力、物力

36、、财力，从经济性的角度来考虑不妥当，难以满足大批量的生产要求。方案三是一种多工位、效率高的加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而且工作周期长，模具结构复杂，生产成本过高。方案二采用复合模具生产，只需一副模具即可成型，模具结构紧凑，冲出的制件的精度及生产效率都比较高，适合大批量生产。制件质量由于压料冲裁同时得到校平，制件平正不弯曲，且有较好的剪切断面。冲裁件内孔和外缘的相对位置精度容易保证，而且板料的定位精度要求比级进模低。冲裁薄材小型弯曲件，模具制造工作量和成本比级进模低。通过上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。 第三章 排样图

37、的设计及材料利用率的计算3.1排样的设计冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况15。（如图3-1所示）1 结构废料 由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。2 工艺废料 工件之间和工件

38、与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：（一）有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图3-2a所示。（二）少废料排样 沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图3-2b所示。（三）无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。如图3-2c所示

39、。 图3-2 排样方法a) 有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%95%，少废料排样法也可达70%90%。少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合

40、点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。有废料、少废料或无废料排样。按工件的外形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等。对于简单形状的工件，可以用就算方法选择合理的排样方式，而对于形状复杂的工件要作出正确判断则比较困难，通常用放样的方法，即用厚纸片剪35个样件，摆出各种可能的排样方案，从中选择一个比较合理的方案。合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。考虑到该工件的外形特征和材料的利用情况，此采用有废料直排的排样方式，如图3-3所示： 图3-3冲裁件的排样3.2搭边的选

41、取排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件的断面质量。搭边值的选取关系到送料的顺利进行、制件的质量、材料的利用率、模具寿命。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高，但过小就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，

42、会使作用在凸模侧面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损16。影响搭边值大小的因素主要有：1材料的力学性能 塑性好的材料，搭边值要大一些，硬度高与强度大的材料，搭边值可小一些。2材料的厚度 材料越厚，搭边值也越大。3工件的形状和尺寸 工件的外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。4排样的形式 对排的搭边值大于直排的搭边。5送料及当料方式 用手工送料，有侧压板的搭边值可小一些。搭边值一般由经验确定，根据工件宽和材料厚度，由文献冲压工艺与模具设计P72表2-13，选工件间搭边值a=1.2mm,侧面搭边a1=1.5mm。 考虑到工件形状的特殊性，此工件在生产的过程中送料时将使用导

43、料板，如图3-4： 条料与导料板之间的间隙=0.6mm,条料宽度 =16.8-0.6mm。 3-1条料宽度的公差，见文献冲压工艺与模具设计 P73表2-14；=0.4C1条料与导板间的间隙，见文献冲压工艺与模具设计 P73表2-15；C1=0.5mm. 3.3材料利用率的计算冲裁件的面积：因为该工件有弯曲部分，在算展开图周边尺寸前，应先算弯曲部分长度。中性层半径示意图图3-5。 图3-5 弯曲部分中性层示意图 图3-6工件落料尺寸按模具设计与制造简明手册表1-81，由于r0.5t，则中性层半径为： R=R+kt 3-2 式中：r中性层半径（mm） R弯曲内半径 R=1.4mm k中性层位置因素

44、，由表1-81附表1查得，k=0.464 t材料厚度 t=0.5mm则中性层半径为 r=1.4+0.4640.5=1.632mm弯曲部分展开长度L为半圆周长加直线部分长度，即：L=3.141.632+2（4-0.5-1.632）=9.16mm9mm 3-3则该工件的冲裁面积A为：A=943.143.253.252.82-3.141.31.3=69.78 mm270 mm2 3-4进距h=L+a=9+1.2=10.2mm一个步距的材料利用率h为h=70/（10.216.8）100%40.8% 3-5式中 A冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm2）； N一个布距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；

45、h进距（mm）；查板材标准，宜选400mm1000mm的铜板，每张可剪裁（16.8mm1000mm）23张条料，每张条料可以冲裁98个工件。故每张铜板的材料利用率为：h总=（9870.1023）/（4001000）100%=39.4% 3-6 第四章 冲裁工艺力的计算4.1冲裁力的计算冲裁力计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离的力，其大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度等参数有关。冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具

46、必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 4.1.1冲压力的行程曲线 在冲裁过程中，冲裁力的大小是不段变化的，图4-1为冲裁时冲裁力-凸模行程曲线。图中AB段相当于冲裁的弹性阶段，凸模进入材料后，载荷急剧上升，但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段，载荷的上升就缓慢下来，如BC段所示。虽然由于凸模挤入材料使承受冲裁力的材料面积秒减小，但只要材料加工硬化的影响超过受剪切面积小的影响，冲裁力就继续上升，当两者达到相当的影响的瞬间，冲裁力达最大值，即图中C点。此后，受剪面积的减少超过硬化的影响，于是冲裁力下降。凸模再继续下压，材料内部产生裂纹并迅速扩张，冲裁力急剧下降，如图中CD段所

47、示，此为冲裁的断裂阶段。此后所用的力仅是克服摩擦阻力,推出已分离的料。4.1.2冲裁力的计算公式冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。考虑到成本和冲裁件的质量要求，此用平刃口模具冲裁，冲裁力F（N）：F=KLt 4-1式中 L冲裁件周边长度（mm）； t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；K系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取系数K=1.3。冲裁件周边长度L=94-2.8+2.82+23.141.3+23.143.25-2.8=64.57mm 4-2材料的抗剪强度（MPa）查文献冲模设计与制造实用计算手册表P

48、4-3：取=235MPab=294MP F=Ltb=64.570.5294=9491.79N 4-3式中b材料的抗拉强度（MPa）。4.1.3降低冲裁力的方法在冲裁高强度材料或厚度大、周边长时，所需的冲裁力较大。如果超过现有压力机吨位，就有必须采取措施降低冲裁力，主要有以下几种方法：（一）阶梯凸模冲裁在多凸模冲裁模具中，为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，可根据凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成阶梯布置，从而减少冲裁力。这种模具的缺点是长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口也比较麻烦。（二）斜刃口冲裁在用平刃口模具冲裁时，整个刃口同时与冲裁件周边接触，同时切断，所需冲裁力大。若采用斜刃口模具冲

49、裁，也就是将凸模（或凹模）刃口做成有一定斜度的斜刃，冲裁时刃口就不是同时切入，而是逐步切入材料，逐步切断，这样，所需的冲裁力可以减小，并能减小冲击、振动和噪声，对于大型冲压件，斜刃冲裁用的比较广泛。斜刃冲裁降低了冲裁力，使压力机性能在比较柔和、平稳的条件下工作。但模具制造与修磨比较复杂，增加了困难，刃口容易磨损，工件不够平整，一般只用于大型工件冲裁及厚板冲裁。除上述两种方法外，将材料加热冲裁也是一种行之有效的降低冲裁力的方法，因为材料在加热状态的抗剪强度有明显下降。但材料加热后产生氧化皮，且因为要加热，劳动条件差。另外，在保证冲裁件断面质量的前提下，也可适当增大冲裁间隙等方法来降低冲裁力。4.

50、2卸料力、推件力、和弯曲力等其他力的计算当冲裁完成后，由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿径向发生弹性收缩，会箍在凸模上。而冲裁下来的工件或（废料）径向会扩张， 因此会卡在凹模内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的工件或废料推出。从凸模上将零件或废料卸下来的力称卸料力，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力，逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内顶出的力称。卸料力、推件力、顶件力是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。在此用经验公式计算： 4-4卸料力、推件力、顶件力系数查表4-1。表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚（mm）K卸K推K顶铝 铝合金紫铜 黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。 冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为 4-5采用弹性卸料装置和下出料的总