塑性成型工艺(冲压)课程设计-简单零件冲压级进模的设计.doc

铜陵学院课程设计
目 录

摘要
第一章 概述 - 1 -
1.1 冲压的概念 - 1 -
1.2 冲压工序的分类 - 1 -
1.3 冲压工艺的特点及应用 - 2 -
1.4 冲压技术的现状与发展方向 - 2 -
1.5 本次设计的目的与意义 - 2 -
第二章 零件的工艺性分析 - 3 -
2.1 设计任务书 - 3 -
2.2 零件的主要性能 - 3 -
2.3 零件的形状特点 - 4 -
2.4 零件的精度和粗糙度 - 4 -
第三章 冲压生产方案的制定及模具结构的确定 - 5 -
3.1 生产方案的制定 - 5 -
3.2 模具结构的确定 - 6 -
第四章 排样设计 - 8 -
4.1 方案一：竖排 - 8 -
4.2 方案二：直排 - 12 -
4.3 排样的最佳方案选择 - 13 -
第五章 冲压工艺计算 - 14 -
5.1 压力中心计算 - 14 -
5.2 刃口尺寸计算 - 14 -
5.3 冲压工艺力计算 - 19 -
5.4 压力机公称压力的确定 - 21 -
5.5 冲压设备的选择 - 21 -
总 结 - 22 -
个人小结 - 23 -
附表 冲裁模初始双面间隙Z - 28 -
参考文献 - 29 -
摘 要

本次课程设计题目为常用简单冲压零件的工艺设计，体现了板类冲压零件的设计要求、内容和方向。本次课程设计运用冲压工艺及冲模设计的基础知识，主要介绍了简单零件冲压级进模的设计内容。主要包括了冲压材料工艺性分析，生产方案的制定，确定冲模类型及结构形式，排样设计，压力中心计算，冲压工艺力计算以及冲压设备的选择。最后绘制模具零件图。
本次设计中，冲裁件按照IT13级计算，凸凹模分别按照IT16、IT17级计算，冲裁件的剪切断面的粗糙度可以选择。由于此零件要大批量生产，故采用复合自动送料方式生产，又因零件为小件，采用自右向左横向送料。卸料方式采用弹性卸料装置，落料方式采用向下落料出件。 横向定位采用导料销无侧压装置，纵向定位采用活动挡料销装置。导向方式采用滑动式导柱导套后侧导柱模架导向装置。排样方式采用有废料竖排。落料（28 0 -0.33mm）凹模尺寸27.75+0.025 0mm，落料凸模尺寸27.5 0 -0.02mm；落料（60 0 -0.46mm）凹模尺寸59.77+0.03 0mm，落料凸模尺寸59.52 0 -0.02mm；冲孔（φ5+0.18 0）凸模尺寸为 φ5.39+0.025 0mm,凹模尺寸为φ5.14 0 -0.02mm；冲孔（18+0.27 0mm）凸模尺寸为18.45+0.02 0mm,凹模尺寸为18.2 0 -0.02mm；冲孔（30 0 -0.33mm）凸模尺寸为30.5+0.025 0mm,凹模尺寸为30.25 0 -0.02mm。压力中心（0,0），总冲压力为293.45KN，冲压设备选型号为J23-40开式双柱可倾压力机。
冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑，选择技术先进、经济合理、使用安全可靠的工艺方案和模具，以使冲压件的生产在保证达到设计图样上的各项技术要求的同时，尽可能的降低冲压的工艺成本和保证安全生产。本设计中还存在着一些不足，在采用复合模冲裁时，模具制造相对复杂，成本较高。
关键词：冲压；复合模；排样；落料； 冲孔。

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第一章 概述

1.1 冲压的概念
冲压就是利用冲压模具（凸模与凹模及结构附件）安装在压力机（例如：冲床、油压机等设备）或其他相关设备上，对材料（在常温下）施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定的形状和尺寸零件的一种加工方法。
冲压加工的三要素是合理的冲压工艺、先进的模具和高效的冲压设备。冲压加工的三要素是决定冲压质量、精度和生产效率的关键因素，是不可分割的，先进的模具是有配备先进的压力机和优质的材料，才能充分发挥作用，做出一流产品，取得高的经济效益。
1.2 冲压工序的分类
冲压工艺按其变形性质可以分为分离工序与成形工序两大类，每一类中又包括许多不同的工序。如冲裁方面的工序、弯曲方面的工序、拉深方面的工序、成形方面的工序等，统称为基本工序。
分离工序是指冲压成型时，变形材料内部的应力超过强度极限，使材料产生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有裁剪和冲裁等。
成形工序是指冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服强度,但未达到强度极限，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。
上述两类基本工序当大批量生产各种产品时，仅靠这些工序，是满足不了生产需要的，还得采用组合形式的工序，就是把两个或者两个以上的单独基本工序组合起来灵活运用，进行设计。
1.3 冲压工艺的特点及应用
1.3.1冲压工艺的主要特点
冲压生产过程的主要特点如下:
（1）依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产效率高，操作简便。
（2）冲压所获得的零件一般无需要进行切削加工，故节约能源和原材料。
（3）冲压所用原材料的表面质量好，且冲件尺寸公差由冲模保证，故冲压产品尺寸稳定。
（4）冲压产品壁薄、质量轻、刚度好，可以加工形状复杂的零件。
1.3.2冲压工艺的应用
冲压与其他加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛，如汽车、拖拉机、电器仪表、电子、国防以及日用品中随处可见冷冲压产品，如不锈钢饭盒，搪瓷盆，高压锅，汽车覆盖件，冰箱门板，电子电器上的金属零件，枪炮弹壳等。
1.4 冲压技术的现状与发展方向
1.4.1我国冲压技术的现状
目前，我国的冲压技术、冲压模具与先进工业发达国家相比还是有一定差距的，主要表现在我国的冲压基础理论及成形工艺落后、模具标准化程度低、模具设计方法和手段与模具制造工艺及设备落后、模具专业化水平低等。结果导致我国模具在寿命效率、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。
1.4.2冲压技术发展方向
随着我国计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术由手工设计、依靠人得经验和常规机械加工技术转向以计算机辅助设计（CAD或三维软件）、数控加工（CNC）的计算机辅助设计与制造（三维造型/CAM）技术转变。计算机辅助设计软件与模具设计和制造技术相结合的模具设计一迅速发展，目前，我国已有相当多的厂家普及了计算机绘图。
虽然我国的模具工业和技术在过去十年得到了迅速的发展，但未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括：
提高模具的设计制造水平，使其朝着大型化、精密化、复杂化、长寿命化发展。
（1）在模具设计制造中更加普及和应用国产的CAD/CAE/CAM技术。
（2）发展快速制造成形和快速制造模具的技术。
（3）提高模具标准化水平和模具标准化的使用率。
（4）研究和发展优质的模具材料和先进的表面处理技术。
（5）研究和开发模具的抛光技术和设备。
（6）研究和普及模具的高速测量技术与逆向工程。
（7）研究和开发新的成形工艺和模具。
1.5 本设计的目的与意义
本次课程设计是冲压工艺课程的一个重要实践环节，同时也是第一次对自己进行全面的工艺设计训练。其目的与意义是：
（1）综合运用和巩固自己对冲压工艺等课程及有关课程的基础理论和专业知识，培养自己从事冲压工艺设计的初步能力，为后续毕业设计和实际工作打下良好的基础。
（2）学习冲压工艺设计的一般方法，了解和掌握冲压工艺的设计过程和计算方法，培养自己正确的设计思想、计算、分析问题和解决问题的能力。
（3）通过本设计，使自己学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养自己工艺设计的基本技能。
（4）在设计中，培养自己认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度，强化质量意识和时间观念，养成良好的职业习惯。
第二章 零件的工艺性分析

冲裁件的工艺性分析是指冲裁件的材料、形状、尺寸精度方面是否适应冲裁加工的工艺要求。影响冲裁件的工艺性的因素很多，从技术和经济方面考虑，主要有以下几个方面。
2.1 设计任务书
所冲压的产品为零件九，材料为Q235钢，料厚为2mm, 大批量生产。

图2-1 设计零件图
2.2 零件材料
表2-1 冲压常用黑色金属材料（部分）的力学性能
材料名称
牌号
材料状态
力学性能
抗剪强度
抗拉强度
屈服点
伸长率

普通碳素结构钢
Q195
未退火
255-314
315-390
195
28-33
Q235
303-372
375-460
235
26-31
Q275
392-490
490-610
275
15-20
碳素结构钢
08F
退火
230-310
275-380
180
27-30
08
260-360
215-410
200
27
20
280-400
355-500
250
24
35
400-520
490-635
320
19
45
440-560
530-685
360
15

由表2-1分析可知：Q235钢为普通碳素钢，具有良好的塑性和压力加工性，主要用于制作冲击件、紧固件。Q235钢抗拉强度为303~372MPa，抗拉强度为375~460MPa，屈服点为235MPa，伸长率为26~31%，故适合冲裁加工。
2.3 零件结构形状
由图2-1可知，零件的结构形状为一简单对称的矩形，长宽分别为60mm和28mm，该零件为小件，左右各有一个对称的直径为5mm的圆孔，孔边距为5mm，孔心距为45mm。矩形孔长宽分别为30mm和18mm。该零件无尖锐的倾角，无细长的悬臂和狭窄的凹槽，孔与边缘的距离满足冲裁要求，材料厚度为2mm，满足许用厚度的要求，可以冲裁加工。
2.4 零件的精度与粗糙度
2.4.1 精度的确定
表2-2 冲裁件内外形所能达到的经济精度
材料厚度t/mm
基本尺寸/mm
≤3
3-6
6-10
10-18
18-500
≤1
IT12~IT13
IT11
1-2
IT14
IT12-IT13
IT11
2-3
IT14
IT12-IT13
3-5
-
IT14
IT12-IT13

由于t=2mm，查表2-2可得落料件60 0 -0.64mm×28 0 -0.33mm的经济精度为IT13，圆孔Φ5+0.18 0mm的经济精度为IT13，矩形孔30 0 -0.33mm×18+0.27 0mm的经济精度为IT13。
2.4.2 粗糙度的确定
表2-3 一般冲裁件的剪断面表面粗糙度
材料厚度t/mm
≤1
1-2
2-3
3-4
4-5
剪断面表面粗糙度/
3.2
6.3
12.5
25
50

零件图正冲孔粗糙度也无要求，由表2-3可知冲裁件的剪断面的粗糙度可以选择=6.3。
第三章 冲压生产方案的制定及模具结构的确定

3.1生产方案的制定
由零件图可分析出该工件包括冲孔、落料两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔，采用单工序生产；
方案二：落料冲孔同时进行，采用复合生产；
方案三：先冲孔，后落料，采用级进生产。
单工序模、级进模和复合模结构及特点比较如下：

表3-1 各类模具结构及特点的比较

模具种类

比较项目
单工序模
级进模
复合模
无导向
有导向
零件公差等级
低
一般
可达IT13~IT10级
可达IT10~IT8级
特点
尺寸不受限制，厚度不受控制
中小型，尺寸厚度较厚
小零件厚度0.2~6mm，可加工复杂零件
形状与尺寸受模具与强度限制，尺寸可以极大，厚度可达3mm
零件平面度
低
一般
中小型不平直，高质量制作需较平
由于压料冲件的同时得到了较平。制作平直度好，具有良好的剪切面
生产效率
低
较低
工序间自动送料，自动排除制件，生产效率高
冲件被顶到模具工作表面上，必须手动或机械排除，生产效率低
安全性
不安全，需采取安全措施
比较安全
不安全，需采取安全措施
模具制造工作量和成本
低
比无导向的稍高
冲裁简单的零件时，比复合模低
冲裁较复杂时，比级进模低
适用场合
料厚精度要求低的小批量冲裁件的生产
大批量小型冲裁件的生产
形状复杂，精度要求较高，平直度要求高的中小型制件的大批量生产
多排冲样法的应用
不采用
很少采用
冲件尺寸小时应用较多
很少采用
结合表3-1综合分析可得：
方案一:单工序生产。在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序。虽然模具结构简单，但所需生产的零件需要两道工序两套模具，成本高且生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二:复合生产。在冲压的一次行程过程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上的冲压工序。但是，由于该模具是在板料被压紧的状态下分离，其冲压件平直度较高，不易于条料的移动。
方案三:级进生产。生产效率高，在一套模具中同时完成两道或两道以上的工序，两次定位在一套模具中，可大批量生产。
综上可知由于该零件的尺寸精度要求不是很高，需要大批量生产，故选择方案二采用复合模生产是最佳选择。
3.2 模具结构的确定
3.2.1 送料方式的确定
送料方式有手动送料、半自动送料和自动送料三种。由于生产方案选择使用复合模，冲裁零件为大批量生产，为了满足生产要求，提高效率，所以采用自动送料方式。因为该零件为小件，可采用横向送料，送料方向为自右向左。
3.2.2卸料方式的确定
卸料方式有固定卸料板方式和弹性卸料方式。固定卸料板方式常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料该卸料方式的卸料力较大，材料厚度大于2mm且模具结构为倒装。弹性卸料方式的卸料力小，主要用于料厚小于或等于2mm的板料，其弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，冲裁比较平整，减小了误差。故综上考虑选择弹性卸料装置比较合适。
3.2.3 出料方式的确定
因采用复合模生产，考虑到模具结构的复杂及安全性原则，故采用向下落料出件。
3.2.4定位方式
定位方式可分为横向定位和纵向定位两种。
条料横向定位有三种方式，一是采用导料板，即在固定卸料方式冲模和级进模中，条料的横向定位采用导料板；二是采用导料销，即在复合冲裁模上，通常采用导料销进行导料，使用的优点是对条料的宽度没有严格要求，且可以使用边角料；三是采用侧压装置，在一侧导料板上装有两个横向弹顶元件，组成侧压装置。在复合模上无需设置侧压装置，故由上述三种方式对比可知，横向定位采用导料销无侧压装置最佳。
条料纵向定位也有三种形式，一是采用固定挡料板，固定挡料销主要用于落料模与顺装复合模上，在2～3个工位的简单级进模上有时也选用；二是采用活动挡料销，它是一种可以伸缩的挡料销，其通常安装在倒装落料模或者复合模的弹压卸料板上；三是采用导正销，导正就是用装于上模的导正销插入条料上的导料孔，以矫正条料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之间具有正确的相对位置。当内形与外形的位置精度要求较高时，可设置导料销提高定位精度，其可以用于级进模上对条料工艺孔的导正。故由上述三种方式对比可知，纵向定位采用活动挡料销最佳。
3.2.5 导向方式
导向装置有三种，分别为导板式导向装置、导柱导套式导向装置和滚珠式导向装置。如采用导板导向，则在模具上安装不方便，而且阻挡操作者视线，所以不宜采用。若用滚珠式导柱导套进行导向，虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用。因为这次加工的产品需要大批量生产，故可采用滑动式导柱导套进行导向。而且零件在压力机上的安装比较简单，操作又方便，还可以降低成本。
导柱导套式导向装置中有四种导柱模架方式。采用中间导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对称中心线上，两个导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事件。适用于单工序模和工位少的级进模。采用后侧导柱模架。导柱分布在模座的后侧，且直径相同。其优点是工作面敞开，适合用于大件边缘冲裁。其缺点是刚性与安全性最差，工件不够稳定，常用于小型冲模。采用对角导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对角线上。既可以纵向送料，也可以横向送料。适用于各种冲裁模使用，特别适用于级进冲裁模使用。为避免上下模的方向装错，两导柱直径制成一大一小。采用四导柱模架。四个导柱分布在矩形凹模的两对角线上。模具刚性好，导向非常平稳，但价格较高。一般用于大型冲模和要求模具刚性和模具精度很高的精密冲裁模，以及同时要求模具寿命很长的多工位自动送料复合模。
综上所述，从模具精度、工件质量、模具结构形式和大批量生产规模综合考虑，为了方便安装调整，同时为了送料的方便，采用滑动式导柱导套后侧导柱模架导向装置最合适。
第四章 排样设计

排样方案对材料利用率、冲件质量、生产率、模具结构与寿命等都有重要影响。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。
（1）有废料排样，排样时工件与工件之间，工件与条料侧边之间留有搭边存在，因此材料利用率低，但冲件对完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也长。
（2）少废料排样，冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙会影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。
（3）无废料排样，无任何搭边，冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。
对上述三种方法进行分析比较，由于该零件需要大批量生产且模具寿命和冲件质量要求较高，故冲件的排样方案为有废料排样。此外，有废料排样和少废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置可分为直排、斜排、直对排、混合排、多排、冲裁搭边等。根据所给的冲裁零件的结构，故可选用竖排和直排两种方案。
4.1 方案一 竖排
（1）搭边值的确定
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。搭边有三个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；三是搭边可以避免条料边缘的毛刺被拉入模具间隙而提高劳动生产率。
图4-1 冲裁件竖排示意图

表4-1 冲裁金属材料的搭边值

中小工件的合理搭边值 mm
卸料板形式
条料厚度t/mm
圆件及R>2t的圆角
矩形件边长L≤50
矩形件边长L>50
工作间a
沿边a1
工作间a
沿边a1
工作间a
沿边a1
弹性卸料板
≤0.25
1.2
1.0
1.5
1.2
1.8-2.6
1.5-2.5
0.25-0.5
1.0
0.8
1.2
1.0
1.5-2.5
1.2-2.2
0.5-1.0

1.8-2.6
1.5-2.5
1.0-1.5
1.3
1.0
1.5
1.2
2.2-3.2
1.8-2.8
1.5-2.0
1.5
1.2
1.8
1.5
2.4-3.4
2.0-3.0
2.0-2.5
1.9
1.5
2.2
1.8
2.7-3.7
2.2-3.2
2.5-3.0
2.2
1.8
2.4
2.0
3.0-4.0
2.5-3.5
3.0-3.5
2.5
2.0
2.7
2.2
3.3-4.3
2.8-3.8
3.5-4.0
2.7
2.2
3.0
2.5
3.5-4.5
3.0-4.0
4.0-5.0
3.0
2.5
3.5
3.0
4.0-5.0
3.5-4.5
5.0-12
0.6t
0.5t
0.7t
0.6t
(0.8-1)t
(0.7-0.9)t
由于料厚mm选择的自动送料，由表4-1可知，取搭边值mm,mm
（2）步距的确定
步距是指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值。步距可定义为：
(4-1)
式中 ——冲裁步距理论公差为，mm；
——沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值，mm；
——沿送进方向的搭边值，mm；
则由上式得：步距
（3）条料的规格
条料的宽度的确定
无测压装置的模具，条料能始终沿基准导料送料，条料宽度B按下列公式计算
条料宽度：
(4-2)
导料板间距离：
(4-3)
式中，—条料宽度，mm；
—为冲裁件垂直于送料方向的最大尺寸，mm；
—侧搭边值，mm；
—条料宽度偏差，mm，其值可查表4-2；
—导料板与最宽条料之间的间隙，mm，其最小值见表4-3。
表4-2 条料宽度偏差

条料宽度
材料厚度
0-1
1-2
2-3
3-5
0-50
0.4
0.5
0.7
0.9
50-100
0.5
0.6
0.8
1.0
100-150
0.6
0.7
0.9
1.1
150-220
0.7
0.8
1.0
1.2
220-300
0.8
0.9
1.1
1.3

表4-3 导料板与最宽条料件的最小间隙

材料厚度/mm
无测压装置
有测压装置
条料宽度/mm
条料宽度/mm
100以下
100-200
200-300
100以下
100以上
0-0.5
0.5
0.5
1
5
8
0.5-1
0.5
0.5
1
5
8
1-2
0.5
1
1
5
8
2-3
0.5
1
1
5
8
3-4
0.5
1
1
5
8
4-5
0.5
1
1
5
8
查上表4-2数据可得条料宽度偏差mm，则条料宽度为
由上表4-3数据可得导料板与最宽条料件的最小间隙mm，故条料宽度为： 。
（4）条料的长度和零件个数的确定：
(4-4)
式中，—条料的长度，mm；
一根条料上可冲裁零件的个数，件；
— 冲裁件的最大尺寸，mm；
表4-4 轧制薄钢板的尺寸

钢板宽度
钢板厚度
500
600
710
750
800
850
900
950
1000
1100
冷轧钢板长度
0.2,0.25
1200
1420
1500
1500
1500

0.3,0.4
1000
1800
1800
1800
1800
1800
1500
1500

1500
2000
2000
2000
2000
2000
1800
2000

0.5，0.55

1200
1420
1500
1500
1500

0.6
1000
1800
1800
1800
1800
1800
1500
1500

1500
2000
2000
2000
2000
2000
1800
2000

0.7,0.75

1200
1420
1500
1500
1500

1000
1800
1800
1800
1800
1800
1500
1500

1500
2000
2000
2000
2000
2000
1800
2000

0.8，0.9

1200
1420
1500
1500
1500
1500

1000
1800
1800
1800
1800
1800
1800
1500
2000
2000

1500
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2200
2500
1.0,1.1
1000
1200
1420
1500
1500
1500

1.2,1.4
1500
1800
1800
1800
1800
1800
1800

2000
2000
1.5,1.6

1.8,2.0
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2000
2200
2500

由于材料厚度mm，由表4-4查得条料板总长度mm,总宽度mm的条料板上可获得根宽度为64.8mm的条料，则

取条，每根条料上可冲裁零件
由于
(4-5)
式中，—条料的长度，mm；
— 冲裁件的最大尺寸，mm
则

取件，故可冲裁的总零件个数件
（5）材料利用率计算
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标。
考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率为
(4-6)
式中， 一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数目；
—个冲裁件的实际面积,mm 2；
—板料（或带料、条料）宽度,mm；
—板料（或带料、条料）长度,mm。
这里一个冲裁件的实际面积即等于个步距内冲裁件的实际面积

则一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率为

4.2方案二 直排
（1）搭边值的确定
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。搭边有三个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；三是搭边可以避免条料边缘的毛刺被拉入模具间隙而提高劳动生产率。
图4-2 冲裁件直排示意图

冲裁金属材料的搭边值（单位为mm）
由于料厚mm，选择的自动送料，取搭边值mm,mm
（2）步距的确定
则由式（4-1）得：步距
（3）条料的规格
条料的宽度的确定
查表4-2数据可得条料宽度偏差mm，条料宽度由式（4-2）可得
，
由表4-3数据可得导料板与最宽条料件的最小间隙mm，导料板间距由式（4-3）可得 。
查表（GB/T 708-1988）可选用规格为mm钢板，根据钢板的宽度
和条料的宽度可将钢板剪成12根条料，即条。
则，每条条料可冲裁零件数

取件，故可冲裁的总零件个数件
（5）材料利用率计算
一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率 由式（4-6）可得

4.3排样最佳方案选择
通过对比横排和竖排两种方案可知，在相同长度和宽度的条料板上，直排可冲裁的零件个数为832个，总的材料利用率为53.87%；而竖排可冲裁的零件个数为858件，总的材料利用率为55.56%。故采用竖排为最佳方案。第五章 冲压工艺计算

5.1 压力中心计算
图5-1 压力中心计算示意图

由于该冲压件是有两个对称轴的平面图形，所以其压力中心就是其集合中心。
即，冲裁的压力中心位于点（0,0）上。

5.2凸模和凹模尺寸计算
5.2.1尺寸计算原则
在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需考虑下述原则。
制造尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定，故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。
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范围内的较小尺寸，设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取工件的尺寸公差范围内的较大尺寸。这样凹凸模虽磨损到一定程度，仍能冲出合格零件。
由于凹凸模均要与冲裁件或废料发生摩擦，从而导致磨具磨损，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使模具间隙越来越大，因此在设计新模具时，凸凹模间隙应取最小合理间隙值。
确定凸凹模公差时，应考虑到制件的精度要求，如果凸凹模刃口精度要求过高会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期，如果精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或使模具寿命下降。
5.2.2冲裁间隙
冲裁间隙指凸凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是指冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量，模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有双面间隙和单面间隙之分，未注单面的即为双面间隙。
5.2.3凸凹模刃口尺寸计算
外形28 0 -0.33mm，60 0 -0.46mm由落料获得，内形30 0 -0.33mm，18+0.27 0mm和2-φ5+0.18 0mm由冲孔同时获得。凸模按IT6精度制造，凹模均按IT7级加工制造,即采用普通冲裁模。凸模与凹模采用分别加工法，该法凹、凸模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。
（1）落料
设工件的尺寸为28 0 -0.33mm，60 0 -0.46mm，根据计算原则，落料时以凹模为设计标准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。
(5-3)
(5-4)
（2）冲孔
该工件圆孔尺寸为φ5+0.18 0，方孔尺寸为18+0.27 0mm，30 0 -0.33mm，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，是凸模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最大极限尺寸；讲凹模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。
(5-5) (5-6)
式中，—落料凹、凸模尺寸，mm；
—落料件的最大极限尺寸，mm；
—冲孔件的最小极限尺寸，mm；
—凹模孔心距的尺寸，公差取工件公差的1/4，即；
—工件孔心距的最小极限尺寸；
—冲裁件制造公差，mm；
—最小初始双面公差，mm
—凸、凹模的制造公差，mm，可查表5-1得出。
—系数，为了避免冲裁件尺寸都偏向极限尺寸，应试冲裁件的实际尺寸尽量接近 冲裁件公差带的中间尺寸。的值在0.5-1之间，与冲裁件的厚度有关。可查表5-2。
采用凸、凹模分开加工时，应在图样上分别标注凸、凹模刃口尺寸与制造公差，为了保证间隙值，应满足下列公式：
(5-7)
如果验算不符合上式，出现的情况，当大得不多时，可适当调整以满足上述条件，这时凸、凹模的公差直接按公式和确定。

表5-1 规则形状冲裁凸模、凹模的极限偏差

基本尺寸/mm
凸模极限下偏差
凹模极限上偏差
≤18
0.020
0.020
18-30
0.025
30-80
0.030
80-120
0.025
0.035
120-180
0.030
0.040
180-260
0.045
260-360
0.035
0.050
360-500
0.040
0.060
>500
0.050
0.070

表5-2 系数x
材料的厚度/mm
非圆形
圆形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差/mm
<1
≤0.16
0.17-0.35
≥0.36
<0.16
≥0.16
1-2
≤0.20
0.21-0.41
≥0.42
<0.20
≥0.20
2-4
≤0.24
0.25-0.44
≥0.50
<0.24
≥0.24
>4
≤0.30
0.31-0.59
≥0.60
<0.30
≥0.30

料厚t=2mm，结合式（5-3）~（5-6）以及表5-1、5-2及附录数据可得：
1）落料28 0 -0.33mm：

校核间隙：
mm
故符合条件。
将已知和查表的数据代入公式，即得

落料60 0 -0.46mm：

校核间隙：
mm
故符合条件。
将已知和查表的数据代入公式，即得

2）冲孔：
圆孔冲孔：

校核间隙：

故符合条件。
将已知和查表的数据代入公式，即得

方孔冲孔18+0.27 0mm：

校核间隙：

故符合条件。
将已知和查表的数据代入公式，即得
方孔冲孔30 0 -0.33mm

校核间隙：

故符合条件。
将已知和查表的数据代入公式，即得

3）孔心距
孔心距尺寸标注为，当工件上需要冲制多个孔时，孔心距的尺寸精度由凹模孔心距保证。由于凹、凸模的刃口尺寸磨损不影响孔心距的变化，故凹模孔心距的尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称标注偏差
（5-8）
式中，—凹模孔心距的尺寸，公差取工件公差的1/4，即
—工件孔心距的最小极限尺寸；
圆孔间的孔心距

方孔和圆孔间的孔心距

4）凸凹模的刃口尺寸图

图5-2 落料凹模刃口尺寸图

图5-3 工件凸模刃口尺寸图

5.3冲压工艺力计算
5.3.1 冲裁力的计算
冲裁时，凸模给材料施加压力，同时，材料也对凸模产生反作用力，通常我们把这种反作用力称为抗力。材料对凸模的最大抗力就是冲裁力，它是选择压力机和设计模具的重要依据之一，为了正确选择压力机和设计模具，就必须计算冲裁力。用一般平刃冲裁时，其冲裁力一般按下列公式计算：
（5-9）
式中，—冲裁力，；
—冲裁周边长度，mm；
—材料厚度，mm；
—材料剪切强度，；
—安全系数。
系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数，一般取。查表2-1可得，故取最大值372MPa。
又因为

故冲裁力

5.3.2 卸料力、推件力和顶件力的计算
（1）卸料力
卸下包在凸模上材