模具优质毕业设计完.doc

四川理工学院毕业设计（论文）

三角形水阀垫片冲压模具设计

学 生：严春凡
学 号：
专 业：材料成型和控制工程
班 级：材控.4
指导老师：李辉

四川理工学院机械工程学院
二O一四年六月

四 川 理 工 学 院
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：水阀垫片冲压工艺及其模具设计
学院： 机械学院 专业： 材控 班级：10级4班 学号：
学生：严春凡 指导老师： 李辉
接收任务时间 .03.03
教研室主任 （署名） 院长 （署名）

一.毕业设计（论文）关键内容及基础要求
内容：水阀垫片冲压工艺及其模具设计；产品工件图见附图；生产批量：大批量
要求：要求有摘要（中、英文）、目录、设计任务书、产品图及设计说明书。
1.工件工艺性分析
（1）依据工件图，分析其形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。
（2）依据生产批量，决定模具结构形式、选择材料。
（3）分析工件所用材料是否符合冲压工艺要求。
2.确定合理工艺方案：应有两个以上工艺方案比较分析。
（1）依据工艺分析，确定基础工序性质。如：落料—拉深
（2）依据工艺计算，确定工序数目。
（3）依据生产批量和条件（材料、设备、工件精度）确定工序组合。如：复合冲压工序或连续冲压工序
3.工艺计算
（1）计算毛坯尺寸，合理排样，绘排样图，计算材料利用率。
（2）计算冲压力，如：冲裁力、弯曲力、拉伸力、卸料力、推件力、压边力等方便确定压力机。
（3）计算压力中心，预防模具受偏心负荷，受损。
（4）计算并确定模具关键零件（凸模、凹模、凸模固定板、垫板等）外形尺寸及弹性元件自由高度。
（5）确定凸、凹模间隙，计算凸、凹模工作部分尺寸。
（6）确定级进模工位、定距方法、挡料方法等。
4.模具总体结构设计
（1）进行模具结构设计，确定结构件形式和标准。
（2）绘制模具总体结构草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸。
5.选择冲压设备
依据工厂现有设备及要完成冲压工序性质、冲压加工所需变形力、变形功和模具闭合高度、轮廓尺寸等原因，选择压力机型号、规格。
6.模具图样设计
（1）绘制模具总图
.主视图：常取模具工作位置，采取剖面画法。
.俯视图或仰视图：通常是将上模部分（或下模部分）拿掉，视图只反应模具下模俯视（或上模俯视）可见部分。
.侧视图和局部视图等：必需时画。
.制件图：常画在图样右上角，要注明其材料、规格、制件本身尺寸、公差、技术要求等。
.排样图：必需在制件图下面绘制。应标明料宽步距、搭边值。
.技术要求及说明：通常在标题上面写出该模具冲压力、模具闭合高度、模具标识所选设备型号等其它要求。
.列出零件明细表。
（2）绘制非标准零件图：
零号总装图一张；模具工作部分零件图8张（3号图纸），要求总量达成1张零号图纸
（3）编写对应技术文件：
毕业设计说明书一份，论文字数不少于2万字，用电脑打印。
（4）审核
按要求时间完成，上缴本课题设计资料进行审核，并答辩。

二．指定查阅关键参考文件及说明
1）《实用模具设计和制造手册》，许发樾主编 机械工业出版社 .10
2）《冲模设计手册》,《冲模设计手册》编写组编注 机械工业出版社 1999.06
3）《实用冲压技术手册》， 王孝培主编 机械工业出版社 .03
4）《冲压工艺和模具设计》,姜奎华主编 机械工业出版社1999.1
5）《交换性和技术测量》,廖念创等 计量出版社 1998.02
6）《金属材料及热处理》,上海工大史美堂主编 上海科技出版社，1980.07
7）《冲模图册》,李天佑主编 机械工业出版社，1995.10

三.进度安排
步骤
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
搜集文件,提出体系架构需求，完成开题汇报
.03.03-.03.16
2
确定设计方案,完成全部工艺计算，关键处理关键疑难问题并分析
.03.17-.04.13
3
撰写论文,完成装配图及零件图
.04.14-.05.11
4
校对、修改加工论文及图纸
.05.12-.05.25
5
毕业设计修改及提交，准备答辩
.05.26-.06.01
6
答辩及资料汇总
.06.02-.06.21
四.毕业设计附图
名称：水阀垫片工件图
1.材料技术要求：
（1） 厚度d=1mm。
（2）材料：Q235
（3） 表面质量：平整。
2.中批量生产。
3.公差根据IT14 ，产品图详见下图1-1。

图1-1水阀垫片工件图

摘 要

本文设计题目是三角形水阀垫片冲压模具设计，经过对零件结构、尺寸、精度、材料等分析，确定模具冲压方案为倒装复合模，采取手工送料、后侧导柱导向方法导向，导料销定位、固定导料销定距，采取弹性卸料方法卸料、利用推杆和推件块组成刚性推件装置卸料，设计该模具能够满足使用要求。

关键词：倒装复合模；弹性卸料；刚性推件方法

ABSTRACT
This article is designed punching, blanking, Progressive Die, Die practical examples of relatively simple structure, easy to use and reliable. Stamping die mainly of sheet metal forming have been separated or parts of the processing methods. Because the production of large quantities of mold manufacturing, mold and stamping products to ensure dimensional accuracy and quality of products, Die Design and Manufacture of the main mold design, taking into account the work of the process can meet the requirements of design, can be processed into qualified parts, as well as subsequent maintenance and storage, such as is reasonable. In the design of the gasket hole accuracy is more important outside the outer fillet size precision, not only have to consider so that the parts made to meet the job requirements, but also to ensure his life. the card order process, non-standard parts of the process of card processing technology.
Keywords: Progressive Die；Stamping；Design

目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2中国模具工业和技术发展方向
1.3课题研究意义
第2章 零件工艺性分析 2
2.1工艺分析 2
2.2 冲裁工艺方案确实定 4
2.3模具总体结构设计方案 5
2.3.1 模具类型选择 5
2.3.2 操作和定位方法 5
2.3.3模具总体结构设计方案 5
2.3.4 导向方法选择 5
第3章 模具设计工艺计算 6
3.1 排样、计算条料宽度及步距确实定 6
3.1.1 排样设计和计算 6
3.1.2 搭边值确实定 7
3.1.3送料步距和条料宽度计算 8
3.1.4 计算材料利用率 9
第4章 冲压力计算 12
4.1计算冲裁力公式 12
4.1.1 冲孔力计算 12
4.1.2落料力计算 12
4.1.3 卸料力和推件力计算 13
4.1.4 总压力计算 14
4.2压力中心确实定和初选压力机 14
4.2.1 确定压力中心 14
4.2.2初选压力机 15
第5章 凸模和凹模刃口尺寸计算 17
5.1冲裁模刃口尺寸计算基础标准 17
5.2冲裁模刃口尺寸方法 18

5.3落料凸、凹模刃口尺寸磨损分析和计算 20
第6章 模具关键工作零部件设计 24
6.1凹模设计 24
6.1.1冲孔凸模设计 26
6.1.2校核冲孔凸模强度 27
6.1.3 凸凹模高度确实定 28
6.1.4凸凹模内外刃口间壁厚校核 28
6.1.5冲裁刃口高度 29
6.1.6凸模和卸料板间隙选择 29
6.2卸料装置确实定 30
6.2.1卸料零件 30
6.2.2 卸料板设计 30
6.2.3 卸料螺钉选择 30
6.2.4 弹性元件选择和计算 31
6.3 推件装置设计 32
6.3.1 定位方法选择 33
6.4模架及导柱导套设计 34

6.4.1上下模座确实定 34
6.4.2 导柱和导套设计 35
6.4.3模柄及尺寸确定 36
6.4.4确定模具闭合高度 37
6.5其它螺钉长度选择标准 37
6.6圆柱销尺寸选择标准 37
6.7其它模具零件结构尺寸 37
6.8冲压设备选定 38
第7章 模具三维建模 39
7.1 三维装配模型 39
7.2三维爆炸图 40
第8章 关键模具零件加工工艺过程确实定 42
8.1工作零件加工工艺过程 42
8.1.1 落料凹模加工工艺过程 43
8.1.2 冲孔小凸模加工工艺过程 43
8.1.3 冲孔大凸模加工工艺过程 43
8.1.4凸凹模加工工艺过程 43
8.2其它模具零件加工 44
8.2.1 凸模固定板加工工艺过程 45
8.2.3 卸料板加工工艺过程 45
8.2.4 上垫板加工工艺过程 46
8.2.5 上模座加工工艺过程 46
8.2.6 下模座加工工艺过程 46
8.3模具装配 46
第9章 结论 48
致 谢 49

第1章 绪论
1.1课题背景
多年很多模具企业加大了用于技术进步投资力度，将技术进步视为企业发展关键动力。部分中国模具企业已普及了二维CAD，为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”和“价格低”服务要求，并陆续开始使用UGNX4.0、CAXA、Solidworks、AutoCAD、Pro/Engineer等国际通用软件，部分厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模设计中。
UGNX4.0和Solidwork是比较常见三维机械设计软件，能满足中小型企业模具设计需求。并能大大降低了设计师工作量，节省了工作时间，提升了工作效率，使设计师把更多精力用在新产品开发及创新上。
1.2 中国模具工业和技术发展方向
伴随国际交往日益增多和外资在中国模具行业投入日渐增加，中国模具产业已经和世界模具产业密不可分，中国模具在世界中地位和影响越来越关键。中国模具工业和技术关键发展方向将关键集中在以下多个方面：
（1）模具结构日趋大型、精密、复杂，模具寿命日益提升
首先因为成型（形）零件日趋大型化和高效率生产所要求一模多腔（如塑封模已经达成一模几百腔），使模具日趋大型化。其次，伴随零件微型化和模具结构发展要求（如多工位级进模工位数增加，其步距精度提升），模具精度由原来5μm提升到2～3μm，以后有些模具加工精度公差更是要求在1μm以下，这必将促进超精密加工发展。
（2）CAD/CAE/CAM技术在模具设计制造中广泛应用
模具制造是设计延续，推行模具设计和制造一体化可达成优化设计要求。实践证实，模具CAD/CAM/CAE技术是当今最合理模具生产方法，即可用于建模、为数控加工提供NC程序，也可针对不一样模具类型，以对应基础理论，经过数值模拟方法达成估计产品成型（形）过程目标，改善模具结构。从CAD/CAE/CAM一体化角度分析，其发展趋势是集成化、三维化、智能化和网络化，其关键理念是让用户在统一环境中实现CAD/CAE/CAM协同作业，方便充足发挥各单元优势和攻效。
（3）快速经济制模技术推广应用
快速模具制造及快速成型技术（RP）是在近两年内快速发展起来，并向着高精度、愈加快捷方向发展。和传统模具技术相比，该技术含有制模周期短、成本低特点，是综合经济效益较显著模具制造技术。多年来快速模具制造嫁接了优异RP及NC技术，有效满足了部分高精度、高寿命模具生产需求。具体新技术包含快速原型制造技术（RPM）、表面现象成形技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术等。
（4）新技术在塑料模具中推广应用
采取新型热流道技术是塑料模设计制造中一大变革，可显著提升模具制造生产效率和质量，并能大幅度节省制件原材料和节省能源，国外模具企业已经有二分之一用上了该项技术，有企业甚至已达80%以上，气体辅助注射成型也是塑料成型一个新工艺，它含有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异能够较大等优点，可在确保产品质量前提下，大幅度降低成本。
（5）提升模具标准化水平和模具标准件使用率
模具标准化及模具标准件应用将极大地影响模具制造周期，还能提升模具质量和降低模具制造成本。模具标准件应深入增加规格、品种，发展和完善销售网络，确保供货速度，为用户提供交货期短、精度高、生产工艺性好、使用寿命长、价格低优质模具标准件。
（6）开发优质模具材料和优异表面处理技术
模具材料是模具工业基础。目前，国外模具材料系列日趋完善和细化，系列化程度已越来越高。中国是世界第一产钢大国，中国开发高级优质模具钢品种即使不少，但推广应用不足，每十二个月所需要约70万顿模具钢，有相当一部分需要进口。为了扭转这种局面，应依据模具对使用性能新要求，经过调整材料部分，或借助优异工艺方法和工艺手段，不停开发含有特殊使用性能新型模具材料。
（7）高速铣削在模具加工中推广应用
高速铣削含有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高（为一般铣削加工5～10倍）及可加工硬材料（60HRC）等很多优点，是高精度型腔模具关键加工手段。国外多年来发展高速铣削加工，主轴转速可达成40000～100000r/min，快速进给速度达成30～40m/min，换刀时间可提升到1～3s，大副度提升了加工效率，并可取得Ra≤10μm加工表面粗糙度，形状精度可达10μm。高速铣削加工技术发展，促进了模具加工发展，尤其是给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新活力。
（8）研究和应用模具高速测量技术和逆向工程
伴随三坐标测量机、扫描仪等优异测量仪器应用，现代检测技术正向高速度、高精度、高适应性、数字化、自动化方向发展。
逆向工程（RE）又称反向工程或求反工程，经过对实物或零件进行扫描测量和多种优异数据处理手段取得产品几何信息，然后充足利用CAD/CAM技术快速、正确地建立产品数字几何模型，进行数据重构设计，最终经过合适工程分析、结构设计和CAM编程，就能够加工出产品模具。
（9）开发成形新工艺和模具，培养新理念和新模式
在成形工艺方面，关键有冲压模具功效复合化、超塑性成形、塑性精密成形技术、塑料模气体辅助注射技术及热流道技术、高压注射成形技术等。另外，伴随优异制造技术不停发展和模具行业整体水平提升，在模具行业出现了部分新设计、生产、管理理念和模式，关键有：适应模具单件生产特点柔性制造技术；发明最好管理和效益团体精神，精益生产；提升快速应变能力并行工程、虚拟制造及全球灵敏制造、网络制造等新生产哲理；广泛采取标准件分工协作生产模式；适应可连续发展和环境保护要求绿色设计和制造等。另外，大力研发模具抛光技术和模具制造设备，可深入改善成型产品表面质量。

1.3 课题研究意义

因为该冲压模具设计包含了产品工艺分析、模具结构设计、零部件尺寸计算和大量CAD制图任务等，能够让人更深入了解整个设计过程。对立即跨入模具行业我们，能完成一个像这么课题，应该很不错了。这个课题不仅增加了我们对模具设计整体感性认识，而且充足考验了我们所学知识（如大量CAD制图技术）。更关键是经过整个设计，知道了我们该改善地方，增加了我们进入这个行业信心，方便愈加好适应这个行业。

第2章 零件工艺性分析
2.1工艺分析
工件简图：图2-1所表示：

图2-1 零件图
零件名称： 三角形水阀垫片
生产批量： 中批量
材料： Q235
材料厚度： t=1.0mm
分析以下：
1.材料：该冲裁件材料Q235钢，含有很好可冲压性能，适合冲裁。
2.零件结构：该冲裁件结构相对简单，需要进行冲孔、落料两道基础工序，尺寸适中有30mm孔，R5mm、R7 mm和R23 mm圆弧和3个8mm孔，孔和孔、孔和边缘之间距离也满足要求。
3．尺寸精度：零件图上形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，尺寸精度较低，可按IT14级确定工件公差，一般冲裁完全能满足冲裁要求。
查公差表可得各尺寸公差为：
零件外形：mm、mm、 mm。
零件内形：mm、mm。
孔心距： 23mm。
结论：经分析该制件能够进行冲裁。
因为制件为大批量生产，应重视模具材料和结构选择，确保模具复杂程度 和模具寿命。
表2-1 一般结构碳素钢成份、性能
钢号
等级
化学成份
σs/Mpa
δ5/Mpa
σb/Mpa
钢材厚度或直径≤16mm

WC/
大于
Q195

0.06—0.12
195
33
315—390
Q215
A
0.19—0.15
215
31
335—410
B
Q235
A
0.14—0.22
235
26
375—460
B
0.12—0.20
C
≤0.18
D
≤0.17
Q255
A
0.18—0.28
255
24
410—510
B
Q275

0.28—0.38
275
20
490—610
表2-2 部分碳素钢抗剪性能
材料名称
牌号
材料状态
抗剪强度τ/Mpa

一般碳素钢
Q195

未退火

260－320
Q235
310－380
Q275
400－500
从表3-1、表3-2中查出Q235。
抗剪强度：τ=310－380Mpa。
抗拉强度：σ=375—460Mpa。
伸 长 率：δ =26%。
屈服强度：σs=235Mpa。
分析其化学性能很好，此材料含有较高弹性和良好塑性，其冲裁加工性好，故选择Q235钢材料。
依据以上分析：该零件工艺性很好，能够冲裁加工。
2.2 冲裁工艺方案确实定
该零件生产为冲孔、落料工序，因为零件结构较简单，精度较较高，采取装复合模冲裁时。倒装复合模结构简单，又能够直接利用压力机打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作。经过设计合理模具结构和排样方案能够达成很好零件质量和避免模具强度不够问题。
该零件在冲裁时它包含冲孔和落料两道基础工序。可采取以下三种方案：
1.先落料，再冲孔，采取单工序模生产。
2.冲孔－落料复合冲压，采取复合模生产。
3.冲孔－落料连续冲压，采取连续模生产。
其三种方案性能比较见表2-3
比较项目
单工序模
级进模
复合模
工件尺寸精度
较低
通常IT11
较高通常IT9
工件形位公差
工件不平整，同轴度、对称度及位置度误差大
不太平整，有时要校平，同轴度、对称度及位置度误差大
工件平整，同轴度、对称度及位置度较小
冲压生产率
低，冲床一次行程内只能完成一个工序
高、冲床一次行程内完成多个工序
较高、冲床一次行程可完成两个以上工序
实现操作机械化自动化可能性
较易，尤其适合多共位冲床上实现自动化
轻易，尤其适合于单机上实现自动化
难，工作和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械化操作
对材料要求
对条料要求不严，可用边角料
对条料或宽度要求严格
对条料要求不严，可用边角料
生产安全性
安全性较差
比较安全
安全性较差
模具制造难易程度
较易，结构简单，制造周期短，价格低
形状简单件，比用复合模制造难度低
形状复杂件，比用级进模制造难度低
应用
通用性好，使用中，小批量生产和大型件大批量生产
通用性好，适合于形状简单，尺寸不大，精度要求不高件大批量生产
通用性差，适合于形状复杂，尺寸不大、精度要求较高件大批量生产
综合表2-3分析：因为零件结构简单，制造相对比较简单，操作也方便，为提升生产率，综合以上三种方案分析采取第二种冲孔、落料倒装复合冲裁模作为冲裁工艺方案。
2.3模具总体结构设计方案
2.3.1 模具类型选择
由冲压工艺分析可知，采取复合冲压，即模具类型为倒装复合模。
2.3.2 操作和定位方法
依据零件生产批量小，但合理安排生产可用手工送料方法一能够达成批量要求，且能降低模具成本，所以采取手工送料方法。考虑零件尺寸较小，材料厚度较薄，为了便于操作和确保零件精度，采取后侧导柱导向方法；定位方法为导料销（同侧2个）定位，采取固定挡料销定距控制条料送进步距。
2.3.3模具总体结构设计方案
因为冲裁件厚度为1.0mm，相对较薄，卸料力不大，故采取弹性卸料装置由卸料板、卸料螺钉和弹簧组成。出件方法为下出件方法，由推杆和推件块组成刚性推件装置推出，冲孔废料可经过凸凹模内孔从冲床台面孔掉下。
2.3.4 导向方法选择
为了提升模具寿命和工作质量，方便安装调整，该复合模采取后侧导柱导向方法。

第3章 模具设计工艺计算
3.1 排样、计算条料宽度及步距确实定
3.1.1 排样设计和计算
排样合理是否不仅影响材料经济利用，还影响到制件质量、模具结构和寿命、制件生产率和模具成本等技术、经济指标。所以，排样时应考虑以下标准：
1.提升材料利用率（不影响制件使用性能前提下，还可合适改变制件形状）。
2.排样方法应使操作方便，劳动强度小且安全。
3.模具结构简单、寿命高。
4.确保制件质量和制件对板料纤维方向要求。

图3-1 排样图
依据材料经济利用程度，排样方法能够分为有废料、少废料和无废料排样三种，依据制件在条料上部署形式，排样有能够分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。
该零件厚度较薄，尺寸较小，3个R7圆弧在整个圆120°特点，考虑到模具寿命要求不是很高，为了确保加工和设计计算方便，采取直排排样方法，这种排样有很大缺点就是材料利用率很低，图2所表示排样方法 。
3.1.2 搭边值确实定
表3-1 搭边a和a1数值(低碳钢)

搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小搭边轻易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，而且也影响冲裁件剪切表面质量。通常来说，搭边值是由经验确定。考虑：
1.材料力学性能。塑性好材料，搭边值要大—些，硬度高和强度大材料，搭边值小部分。
2.材料厚度。材料越厚，搭边值也越大。
3.工件形状和尺寸。工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值也越大。
4.排样形式对排搭边值大于直排搭边。
5.运料及挡料方法用手工送料，有侧压板导向搭边值可小部分。
该制件是非圆形制件，依据尺寸从表5-1中查出，两制件之间搭边值a1=0.8（mm）,侧搭边值a=1.0(mm)。
因为该制件材料是Q235钢，所以两制件之间搭边值为：
a1=0.8×（1～1.2）=0.8～0.96(mm)
取a1=0.8(mm)
侧搭边值： a=1.0×（1～1.2）=1.0～1.2(mm)
取a=1.0(mm)
3.1.3送料步距和条料宽度计算
在排样方案和搭边值确定以后，就能够确定条料宽度，进而确定导料板间距离。
（1）送料步距A：条料在模具上每次送进距离称为送料步距，每个步距可冲出一个或多个零件。送料步距公式由公式5-1计算。
A=D+a1 (3-1)
式中 D――平行于送料方向冲裁件宽度；
a1――冲裁件之间搭边值。
A=D+a1
=53.8+0.8
=54.6mm
（2）计算条料宽度有三种情况需要考虑；
①有侧压装置时条料宽度。
②无侧压装置时条料宽度。
③有定距侧刃时条料宽度。
表3-2 条料宽度偏差（mm）
条料宽度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
依据模具设计要求和每次能确保顺利冲裁采取无侧压装置模具，能使条料一直沿着导料销（两个）送进。
条料宽度B计算：条料是由板料剪裁下料而得，为确保送料顺利，要求其上偏差为零，下偏差为负值－△。条料宽度由公式5-2计算。
B=（D+2a+C） (3-2)
式中 D――冲裁件和送料方向垂直最大尺寸；
a――冲裁件和条料侧边搭边；
C――条料和导料板之间间隙（即条料可能摆动量）。
经查表5-2和表5-3得 △=0.15mm C=0.5mm。
B =（D+2a+C）
=（53.8+2×1+0.5）0-0.15
= 56.30-0.15 mm
表3-3 导料板和条料之间最小间隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
无 侧 压 装 置
条 料 宽 度B/mm
100以下
100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
1
1
1
1
3.1.4 计算材料利用率
定义：冲裁件实际面积和所用板料面积百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料指标。
一个步距内材料利用率计算公式以下：
(3-3)
式中 ——一个步距内冲裁件实际面积；
——条料宽度；
——步距。
由公式（3-3）得

查板材标准，宜选钢板，
横裁时条料数为：
n1 =1000/B
=1000/56.3
=17 可冲17条，
每条件数为：
n2 =(500-a)/S
=(500-0.8)/54
=9 可冲9件，
板料可冲总件数为：
n=n1×n2=17×9=153(件)
横裁时一张板料利用率由公式（5-3）计算得出。

式中 ——一张板料上冲裁件总数目；
——一个冲裁件实际面积；
——板料（或带料、条料）长度；
——板料（或带料、条料）宽度。
由公式（3-3）得

即一张板材材料利用率为32％
纵裁时条料数为：
n1=500/56.3
=500/28
=8.8 可冲8条，
每条件数为：
n2=(1000-a)/S
=(1000-0.8)/54.6
=18.5 可冲18件，
板料可冲总件数为：
n= n1×n2=8×18=144（件）
纵裁时一张板料利用率由公式（5-3）计算得出。

式中 ——一张板料上冲裁件总数目；
——一个冲裁件实际面积；
——板料（或带料、条料）长度；
——板料（或带料、条料）宽度。
由公式（3-3）得

即一张板材材料利用率为30.5％
经分析计算板料横裁利用率要高于竖裁，所以选择横裁。因为采取是直排排样方法在加上冲裁件本身外形决定了材料利用率很低。

第4章 冲压力计算
4.1计算冲裁力公式
计算冲裁力目标是为了选择适宜压力机、设计模具和检验模具强度。压力机吨位必需大于所计算冲裁力，以适应冲裁需求。一般平刃冲裁模，其总冲裁力FP按公式（4-1）计算：
Fp=KptLτ （6-1）
式中 τ——材料抗剪强度，见附表（MPa）；
L——冲裁周围总长（mm）；
t——材料厚度（mm）。
系数是考虑到冲裁模刃口磨损、凸模和凹模间隙之波动（数值改变或通常取1～3。在此模具中取1.3。当查不到抗剪强度r时，能够用抗拉强度σb替换τ，而取Kp=1近似计算法计算。
数值取决于材料种类和坯料原始状态，可在设计资料及相关手册中查找，本设计取值经过查表3-2确定，取＝320。
4.1.1 冲孔力计算
冲孔时周围长度为：L1=3×2πd+2πd =3×2×3.14×4+2×3.14×15=169.56（mm）
冲孔力由公式（6-1）计算

4.1.2落料力计算
冲裁落料周围总长为L2=170.25
落料力由公式（6-1）

总冲裁力Fp=+=70536.96+70824=141360.96
4.1.3 卸料力和推件力计算
在冲模结束时，因为材料弹性回复（包含径向弹性回复和弹性翘曲回复）及摩擦存在，将冲落部分材料强塞到凹模内，而冲裁剩下材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必需将紧箍在凸模上料卸下，将凹模内料推出。从凸模上卸下箍着料所需力称卸料力，将强塞到凹模内料顺冲裁方向推出所需要力称推件力。所以，需要有推件力和卸料力作用。卸料力和推件力计算公式以下：
卸料力 (6-2)
推件力 (6-3)
式中 ——冲裁力（）；
——卸料力系数，其值为0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值）；
——推料力系数，其值为0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值）；
——梗塞在凹模内制件或废料数量（）；
——直刃口部分高（）。
卸料力和推料力系数经过查表6-1确定，卸料力系数取K＝0.05，推件力系数取＝0.055。
梗塞在凹模内制件或废料数量取＝4
由公式（6-2）得卸料力

由公式（6-3）得推料力

表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm

钢
≤0.1
＞0.1～0.5
＞0.5～0.25
＞2.5～6.5
＞6.5
0.065～0.075
0.045～0.055
0.04～0.05
0.03～0.04
0.02～0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
铝、铝合金
纯铜，黄铜
0.025～0.08
0.02～0.06
0.03～0.07
0.03～0.09
4.1.4 总压力计算
总压力等于该模具中所用压力之和，采取弹性卸料装置下出件模具时总压力为：

故模具总压力为179.53
4.2压力中心确实定和初选压力机
4.2.1 确定压力中心
模具压力中心是指冲压时诸冲压力协力作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心和压力机滑块中心相重合。对于带有模柄冲压模，压力中心应经过模柄轴心线。不然会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机使用寿命。
模具压力中心，可安以下标准来确定：
1.对称零件单个冲裁件，冲模压力中心为冲裁件几何中心。
2.工件形状相同且分布对称时，冲模压力中心和零件对称中心相重合。
3.各分力对某坐标轴力矩之代数和等于诸力协力对该轴力矩。求出协力作用点坐标位置0，0（x=0，y=0），即为所求模具压力中心。

其中L1、L2、L3………LN分别为各冲裁周围长度。

图4-1 压力中心简图
按百分比画出零件形状，选定坐标系XoY。因零件形状相同且分布位置对称，压力中心中心和零件对称中心相重合，即、。所以该零件压力中心在图形几何中心O处。图6-1所表示：
4.2.2初选压力机
表8 压力机规格表
型号
JG21-14
J21-16
J21G-20
J1225
JA21-35
公称压力/吨
14
16
20
25
35
划块行程/mm
50
56
30
60
35
划块行程次数/（次/min）
100
80
100-350
105
130
最大闭合高度/mm
175
200
280
312
280
闭合高度调整量/mm
40
40
50
55
60
划块中心线至床身距离/mm
130
140
150
200
205
工作台尺寸/mm
前
后
185
185
280
160
210
左
右
190
190
165
215
270

垫