摩托车离心块固定板冲压工艺与模具设计模板.doc

汉字摘要及关键词
摘要：多年来，中国家电工业高速发展对模具工业，尤其是冷冲模具提出了越来越高要求，，冷冲模具在整个模具行业中所占百分比已大大上升，据相关教授估计，在未来几年中，中国冷冲模具工业还将连续保持年均增加速度达成15%左右较高速度发展。
冲压成型是金属成型一个关键方法，它关键适适用于材质较软金属成型，能够一次成型形状复杂精密制件。本课题就是将石化、化工、电力等行业法兰密封结构中垫片作为设计模型，将冷冲模具相关知识作为依据，叙述冷冲模具设计过程。
此次毕业设计是完成摩托车离心块冲压工艺及模具设计。采取落料、拉深、冲孔、修边工艺。设计中分析了工件冲压工艺性，计算了毛坯排样、冲压力、刃口尺寸计算等。进行了模具总体结构、关键零部件设计，绘制了落料、拉深、冲孔复合模、修边单工序模具装配图和零部件图。
本课题经过对摩托车离心块固定板设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意效果，达成了预期设计意图。
关键词: 冲压模具；冲压成型；模具设计

Abstract
In recent years, the rapid development of China's household electrical appliance industry mould industry, especially cold blunt mould put forward more and more high demand, in , cold in the whole mold industry rush mold the proportion of has greatly rising, experts predict, in the next few years, China cold blunt mould industry will continue to keep an annual growth rate of 15% or so of the high speed development.
Stamping forming is the metal forming a kind of important method, it is mainly applied to materials softer metal forming, can be a complex shape of precision stamping forming. This topic is will petrochemical, chemical, electric power industries of the flange gasket seal structure design model, as will the related knowledge of cold blunt mould as basis, this paper expounds the design process of cold blunt mould.
The graduation design is complete motorcycle centrifugal block stamping process and mold design. Adopt blanking, deep drawing, punch, deburring process. In the design of workpiece stamping technology analysis, calculated blank layout, blunt pressure, the blade size calculation, etc. The major parts of the overall structure, mould design, painted blanking, deep drawing, punching composite modulus, trimming single procedure mold assembly drawing and parts drawing.
This topic through centrifugal blocks of motorcycle fixed board design, strengthening and deepening the knowledge learnt, achieved satisfactory effect, achieve the expected design intent.
Keywords: stamping mould; Stamping forming; Mold design

第一章 绪论

1.1课题目标和意义
摩托车是我们日常生活中使用较为广泛一个交通工具，摩托车中制动装置对人车安全起到了至关关键作用。本设计中离心块固定板是制动装置中用来固定刹车片一个零件，该零件质量直接影响制动效果好坏。
经过完成“摩托车离心块固定板冲压工艺及模具设计”,巩固大学四年来所学专业基础知识和专业知识,并利用所学冷冲压工艺和模具设计知识,处理冲压工艺中实际问题,提升分析问题,处理实际问题能力.
本课题着重是为培养综合利用所学知识独立分析、设计、处理实际生产问题和其它部分综合能力，尤其是工作能力，养成良好工作态度、工作作风。另外，还可深入熟悉相关标准和规范，能够熟练使用相关设计手册和熟悉编写技术文件和设计说明书，深入提升科技写作能力，加强对冲压工艺和模具设计了解。
1.2 相关研究动态
中国对模具工业发展也十分重视。国务院于1989年3月颁布《相关目前国家产业政策关键点决定》中，将模具技术发展作为机械行业首要任务。现在，中国模具工业已初具规模，全国已经有数以千计模具专业生产厂和模具生产点，还有数以万计小型模具企业。能够说，中国在模具设计和制造方面发展空间很大。
多年来，中国模具技术发展进步关键表现在：
（1）研究开发了模具新钢种及硬质合金、钢结硬质合金等新材料，并采取了部分新热处理工艺，延长了模具使用寿命。
（2）开发了部分多工位级进模和硬质合金模等新产品，并依据中国生产需要研制了一批精密塑料注射模。
（3）研发了部分模具加工新技术和新工艺，如三维曲面数控、仿真加工、模具表面抛光、表面皮纹加工及皮纹辊制造技术；模具钢超塑性成型技术和多种快速制模技术等。
（4)模具加工设备已得到较大发展,中国已能批量生产机密坐标磨床、计算机数字控制（CNC）铣床、CNC电火花线切割机床及高精度电火花成形机床等。
（5）模具计算机辅助设计和制造（模具CAD/CAM/CAE）已在中国开发并广泛应用。
中国模具技术即使得到了较大发展，但仍然不能满足国民经济高速发展需要，还需花费大量资金向国外进口模具，其原因是：专业化生产和标准化程度低；模具品种少，生产效率低、经济效益较差；模具生产制造周期长、精度不高，制造技术落后；模具生产力量分散、管理落后。所以需要在这些方面进行加强，从而使中国模具取得更大发展，打造中国模具品牌。
冲压是高效生产方法，采取复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，通常每分钟可生产数百件。
关键模具标准件：中国已经有较大产量模具标准件，关键是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等，但质量较差、品种规格较少。这些产品不仅中国配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。氮气缸和热流道元件中国至今仍缺乏像样专业厂生产，关键依靠进口，应在现有基础上提升水平，形成标准，并规模化生产。
其它高技术含量模具：占模具总量近8%压铸模具中，大型薄壁精密压铸模技术含量高、难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模即使刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。和快速成型技术相结合部分快速制模技术及对应快速经济模含有理想发展前景。
技术发展关键：在高新技术蓬勃发展今天，为确保属高新技术产业模具工业快速发展，模具行业中很多共性技术也必需更上一层楼，应不停开发和推广应用，并主动应用高新技术。
伴随经济发展，冲压技术应用应用范围越来越广泛，在国民经济各部门中，几乎全部有冲压加工生产，它不仅和整个机械行业亲密相关，而且和大家生活紧密相连。
因为冲压工艺含有生产效率高、质量稳定、成本低和可加工复杂形状工件等一系列优点，在机械汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器，和日常生活用具等行业应用很广泛，占有十分关键地位。伴随工业产品不停发展和
级进模式在单工序冲模基础上发展起来一个多工序、高效率冲模。在压力机一次冲程冲，级进模在其有规律排列多个工位上分别完成一部分冲裁工序，在最终工位冲出完整工件。因级进模式连续冲压，生产过程中相当于每次冲程冲制一个工件，故生产效率高，适适用于大批量生产。级进模冲裁能够降低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。因为各个工序是在不一样工位上完成。则因定位产生累积五彩会影响工件精度，所以级进模多用于生产批量打、精度要求不高、需要多工序冲裁小零件加工。
级进模工序安排比较灵活，但不管怎样安排，必需确保送料连续性，即工件和条料完全分离工序（落料或切断）必需安排在最终工位。每一工位能够安排一个或多个工序；也能够特意安排一个或多个空位，以增加凹模壁厚和强度，或避免模具零件过于紧凑，造成加工和安装困难。
1.3研究方法和设计方案
此次毕业设计冲压件是摩托车离心块固定板生产过程设计。该工件图所表示

该工件是一个带卡槽筒行件，对零件硬度要求较高，这关乎到刹车片稳定性，除了需要确保好它公差外还要确保孔圆角半径R3mm、R4mm还有上面腰圆型孔R14mm。
从以上对摩托车离心块固定板形状分析当中不难看出，它需要经过落料，拉伸，冲孔，修边等冲压工序，但它需要冲孔、凸凹模尺寸怎样计算和冲孔应该采取哪种方法和怎样部署等成为此次设计关键和难点，此次设计模具精度并不需要很高。
1.4设计目标
毕业设计是整个教学过程中极为关键步骤，经过本课题完成，全方面复习、巩固大学四年所学专业课程基础理论，尤其是冲压工艺和模具设计方面基础知识，提升分析问题和处理问题能力，培养事实求是科学态度和认真细致工作作风。经过文件检索、英文翻译、CAD辅助设计，提升计算机应用水平及英文阅读翻译能力。

第二章 摩托车离心块固定板工艺分析
2.1 准备工作
设计前必需了解并掌握以下资料：
（1）产品零件图和技术要求，材料及其机械性能指标；
（2）生产纲领；
（3）生产条件：包含设备情况、生产工人技术水平、模具制造能力等；
（4）相关技术标准、手册和设计资料；
（5）了解中国外同类产品制造工艺及优异技术。
在明确了设计任务、搜集了相关资料基础上，分析制件技术要求、结构工艺性及经济性是否符合冲压工艺要求。
本零件是摩托车一个零件，从技术要求和使用条件来看，零件精度要求不是很高，但要求含有较高刚度和强度。
本零件是板类零件，形状简单，冲压工艺性好。
该零件要用冲压基础工序有：落料、冲孔、压凸成型模，能够组合多个不一样工艺方案。
2.2摩托车离心块固定板工艺性分析
依据摩托车离心块用途能够自行选择板材材料，离心块固定是制动装置中用来固定刹车片一个零件，该零件质量直接影响着制动效果好坏。所以该零件材料应该含有可塑性、高强度性、高硬度性、适合冲裁加工，综上选择10#钢为优质碳素结构钢。
对零件进行分析，观看零件形状，零件有五个孔，中间腰弧孔是后面多个工序中心，因次对它位置精度要求比较高，所以一套工序应该是进行冲R14腰弧孔，因为材料厚度为2.5mm，拉伸高度也为2.5mm，依据计算能够一次拉伸成功，所以在这一道工序里，能够结合那些齿形，所以，能够作为一道工序，名为压凸拉伸。冲外面四个小孔能够作为一道工序，以中间那个腰弧孔为基准，作为定位中心，冲裁R3、R4这四个孔，最终进行修边。确定好三道工序后，关键在于怎样排列，能够是先压凸拉伸，在冲孔，也能够是先冲腰弧孔再拉伸，还能够先冲边上四个小孔，在压凸拉伸，或还能够是一次性冲五个孔再压凸拉伸，工艺方案有多个，所以对于此次课题工艺方案确实定提出来了问题，需要依据零件实际使用和厂家本身条件进行合理选择。
2.3 确定冲压工艺方案
依据零件图上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求较低，采取IT14级精度，一般冲裁完全能够满足要求。
依据以上分析：该零件冲裁工艺性很好，综合评选适宜冲裁加工。
方案一：先冲腰弧孔，后压凸拉伸，最终冲四个小孔。单工序模生产。
方案二：先压凸拉伸，后冲腰弧孔和四个小孔。复合模生产。
方案三冲腰弧孔—压凸拉伸—冲四个小孔级进冲压。级进模生产。
表2-1 各类模具结构及特点比较
模具比较项目
单工序模
级进模
复合模
零件公差等级
低
通常
可达IT13～IT10级
可达IT10～IT8级
零件特点
尺寸、厚度不受限制
中小型尺寸厚度较厚
小零件厚度0.2～6mm可加工复杂零件，如宽度极小异形件
形状和尺寸受模具结构和强度限制，尺寸能够较大，厚度可达3mm
零件平面度
低
通常
中小型件不平直，高质量制件需较平
因为压冲件同时得到了较平，制件平直度好且含有良好剪切断面
生产效率
低
较低
工序间自动送料，能够自动排除制件，生产效率高
冲件被顶到模具工作表面上，必需手动或机械排除，生产效率较低
安全性
不安全，需采取安全方法
比较安全
不安全，需采取安全方法
模具制造工作量和成本
低
比无导向稍高
冲裁简单零件时，比复合模低
冲裁较复杂零件时，比级进模低
适用场所
料厚精度要求低小批量冲件生产
大批量小型冲压件生产
形状复杂，精度要求较高，平直度要求高中小型制件大批量生产

依据分析结合表分析：
方案一模具结构简单，制造周期短，制造简单，但需要三副模具，成本高而生产效率低，难以满足大批量生产要求。
方案二只需两副模具，制件精度和生产效率全部较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚模具强度也能满足要求。冲裁件内孔和边缘相对位置精度较高，板料定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，不过有显著不足，其不能够很好确保好再次冲孔那副模具精度，尤其是第二副模具制造难度很很大。
方案三只需一副模具，生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，模具制造工作量和成本在冲裁简单零件时比复合模低，对模具制造精度要求很高，而且制造难度很大。
经过对上述三种方案分析比较，该工件冲压生产采取方案三比很好，不过结合厂家实际情况，现在选择第一个方案，分三副模具单独加工，也便于了解，对学习有很大帮助。

第三章 冲孔落料模工艺计算及其结构设计

31工艺计算
工艺计算关键指冲压件毛坯尺寸计算，合理间隙确实定，凸凹模工作部分尺寸计算，冲压力计算，模具压力中心和闭合高度计算等。正确计算、合理调试和选择各力，对于选择压力机、模具设计、确保工件质量和提升模具寿命全部含相关键意义。
工件冲孔落料后形状和尺寸图3－1所表示：

图3-1
3.1.1 计算毛坯尺寸
因为落料尺寸即零件平面展开尺寸，摩托车离心块固定板零件第一道加工工艺为冲裁中间腰弧孔，所以落料形状也应该为方形。而要确定落料形状，需确定零件弯曲工序毛坯长度。
该零件属于一个拉伸件或说是一个压凸零件，计算毛坯长度。但因拉伸变形时，不仅在圆角变形区产生变薄现象，而且和其相邻直边部分也产生变薄，加之影响原因较多且难以考虑，所以实际上是用经过修正公式计算。
该零件拉伸2.5mm 。由参考文件[16]表3-9公式得：
弯曲件毛料展开长度计算公式：
（3-1）
以下图3-2所表示：

图3-2
=100mm ,=2.5mm,=2.5mm ,t=2.5mm.
=100+2.5+2.5+0.6×2.5=106.5mm
3.1.2凸、凹模间隙值确实定
1、间隙对冲裁工作影响：
冲裁间隙指是凸凹模刃口缝隙距离，是冲裁过程中关键工艺参数。间隙大小影响冲裁件质量，冲裁力大小和模具寿命。
间隙是影响断面质量关键原因，间隙在一定合理范围内时，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向产生裂纹将相互重合，制件断面比较平直、光亮、毛刺很小。间隙过小或过大时，上、下裂纹不重合，出现硬挤裂或撕裂，断面质量较差，毛刺较大。间隙还影响零件尺寸和形状精度。
间隙增大：材料受拉应力增大，材料轻易断裂分离，冲裁力有一定程度降低，但继续增大间隙，冲裁力下降缓慢。间隙减小：材料受拉应力减小而压应力增大，不易撕裂使冲裁力增加。在间隙合理情况下，冲裁力较小。
间隙对卸料力、推件力或顶件力影响显著，增大间隙能够减小卸料力。但间隙过大会使毛刺增大，反而使卸料力增加。
冲裁时，坯料对凸、凹模刃口产生侧压力和摩擦力，引发磨损。间隙过小时，侧压力和摩擦力增大使磨损加剧，寿命降低。间隙过大时，坯料弯曲对应增大，使凸模和凹模端面压力分布不均，轻易产生崩刃或产生塑性变形，对模具寿命极其不利。
2、 合理间隙确实定标准
间隙大小影响冲件质量、冲裁力及模具寿命等，但要想用同一间隙值，同时满足上述要求可能性不大。生产中考虑到模具制造偏差及使用中磨损，应选择一个合适范围作为合理间隙。确定合理间隙标准是：
①、合理间隙范围应按零件使用要求分类选择。
下列情况应酌情增大间隙值：厚料冲小孔（d丝冲件。
②、考虑到模具磨损，设计制造模具应采取最小合理间隙值Zmin。
③、间隙方向确实定标准：冲孔尺寸应以凸模为基准，经过增大凹模尺寸取得间隙；落料尺寸应以凹模为基准，经过减小凸模尺寸取得间隙。
间隙大小及其沿刃口周围均匀性直接影响零件剪切面质量。选择合理间隙，确保四面间隙均匀，并使其在整个冲裁过程中保持间隙均匀恒定是冲裁技术关键条件。间隙关键取决于材料厚度，并和冲裁轮廓、工件材料相关。
3.1.3 凸、凹模刃口尺寸确实定
确定凸、凹模刃口尺寸标准
①考虑落料和冲孔区分，落料件尺寸取决于凹模，所以落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸方法确保合理间隙；冲孔件尺寸取决于凸模，所以冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸方法来确保合理间隙。
② 考虑刃口磨损对冲件尺寸影响，刃口磨损后尺寸变大，其刃口基础尺寸应靠近或等于冲件最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取靠近或等于冲件最大极限尺寸。
③考虑到冲件精度和模具精度间关系，在选择模具制造公差时，既要确保冲件精度要求，又要确保有合理间隙值，冲模精度要高于冲件精度2~3级
冲孔工序：
查文件[16]表2－20得冲裁双面间隙
，
φ28孔自由公差，可按IT14级计算，则△=0.36mm，取磨损系数χ=0.5，
查文件[16]表2－23得：查文件[16]表2－23得：
δp=0.02mm，δd=0.02mm
则δp+δd ，满足间隙公差条件。
所以，冲孔凸模：=28.18mm
（3-2）
冲孔凹模： =28.312mm
（3-3）
落料工序：
尺寸106.5为自由公差，可按IT14级计算，则△=0.74mm，取磨损系数χ=0.5，查文件[16]表2－23得：
δp=0.02mm，δd=0.03mm
则δp+δd ，满足间隙公差条件。
所以，落料凹模：=106.13mm
（3-4）
落料凸模：=105.998mm
（3-5）
同理，另一边也是一样，尺寸106.5一样计算过程，因为数值相同，此处省略。
3.1.4 排样搭边设计
冲压生产中，节省金属材料和降低废料含有很关键得意义，尤其是在大批量生产中，很好地确定冲件形状尺寸和合理地排样是降低成当地有效方法之一。冲裁件在条料、带料或板料上部署方法称为排样。排样方案对材料利用率、冲裁件质量、生产率、生产成本和模具结构形式全部相关键影响。
搭边是排样时，在冲裁件之间和冲裁件和条料侧边之间设置工艺余料。搭边有两个作用：一是赔偿定位误差，是条料在送进过程中产生偏移，确保冲裁件精度要求；二是在条料送进过程中，搭边可起送进定位作用，同时搭边使冲裁后工艺废料有一定刚度，利于条料顺利送进。搭边值过大会降低利用率；搭边过小时，冲件易产生毛刺，甚至缩短刃口寿命。搭边数值取决于以下原因：冲件形状和尺寸；材料硬度和厚度；排样方法（直排斜排、对排等）；条料送料方法（是否有侧压板）；挡料装置形式（包含挡料销、导料销和定距侧刃等形式）。冲件合理部署（即材料经济利用）和冲件外形有很大关系。依据所给板料，从节省材料出发，现确定排样方法，图3－3所表示：

图3－3排样图

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关键指标。
一个步距内材料利用率
η＝Ａ/BS×100% 公式（3-6）
式中　 A—一个步距内冲裁件实际面积；
B—条料宽度；
S—步距；
由此可之，η值越大，材料利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废料和结构废料，结构废料是由本身形状决定，通常是固定不变，工艺废料多少决定于搭边和余量大小，也决定于排样形式和冲压方法。所以，要提升材料利用率，就要合理排样，降低工艺废料。
排样合理是否不仅影响材料经济和利用，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，还能够合适改变制件形状）。
（2) 排样方法使应操作方便，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。
一个步距内冲裁件实际面积
A=π×502-π×32×2 -π×42×2-π×142+2×(π×142×60/360-1/2×14×12.15)

=7112.6mm2
所以一个步距内材料利用率
Η=Ａ／BS×100% 公式（3-7）
=7112.6／102.7×110×100%
=69.2%
考虑料头 、尾料和边角余料消耗，一张板材上总利用率η总为
η总= nA1／LB×100% （3-8）
式中 n—一张板料上冲裁件总数目；A1—一个冲裁件实际面积；
L—板料长度；B—板料宽度。
查板材标准，宜选择700mm×1250mm钢板，每张钢板可剪裁为6张条料（116mm×1250mm）,每张条料能够冲11个工件，所以每张钢板材料利用率
η总 = nA1/LB×100%
=11×7112.6/110×1250×100%
=75.9%
依据计算结果知道选择直排材料利用率可达75.9%，满足要求。
3.1.5 冲裁工艺力计算
1. 冲裁力P1
在冲裁过程中，冲裁力是随凸模进入凹模材料深度而改变。通常说冲裁力是指冲裁力最大值，它是选择压力机和设计模具关键依据之一。
用平刃冲裁时，其冲裁力Ｆ通常按下式计算：
F=KLtτb 公式（3-9）
式中　　F—冲裁力；
L—冲裁周围长度；
　　　　t—材料厚度；
　　　　τb—材料抗剪强度；
　　　　Ｋ—系数；
L=π×100+π×8+π×6+π×28×240/360+28
=4446mm
系数Ｋ是考虑到实际生产中，模具间隙值波动和不均匀，刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因影响而给出修正系数，通常取Ｋ=1.3。
τb值查表2为310~380Ｍpa,取τb=380Mpa
所以
F=KLtτb
=1.3×444.6×2.5×380
=549081.0N
2．卸料力、推件力、顶件力
在冲裁结束时，因为材料弹性回复（包含径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦存在，将使冲落材料梗塞在凹模内，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，将梗塞在凹模内材料推出。从凸模上卸下箍着料称卸料力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要力称为顶件力。通常按以下公式计算：
卸料力　　　F X=KXF 公式（3-10）
顶件力　　　FD=KDF 公式（3-11）
FX=KXF=0.04×549081.0N=21963.2N
（KX 、KD为卸料力系数，其值查表7可得）
FD=KDF=0.06×549081.0N=32944.9N
所以总冲压力FZ=F+FX+FD=549081.0N+21963.2N+32944.9N
=603989.1N
3.1.6 冲压设备选择
冲压设备选择是冲压工艺及模具设计中一项关键内容。它直接关系到冲压设备安全使用、冲压工艺能否顺利实现和模具寿命、产品质量、生产效率、成本高低等关键内容。冲压设备选择标准以下：
（1）压力机吨位应该等于或大于冲裁时总力，即F
（2）依据模具结构选择压力机类型和行程（冲程）次数；
（3）依据模具尺寸大小，安装和进出料等情况选择压力机台面尺寸，假如有推件应考虑台面大小，使冲后相关零件能自由经过；
（4）选择压力机闭合高度和模具是否匹配；
（5）模具直径、长度尺寸是否和压力机滑块模柄孔直径、深度尺寸相当；
（6）压力机行程次数应确保有最高生产率；
（7）压力机应该使用方便安全。
查文件17表7－10开式双柱可倾压力机技术规格，可选择压力机技术参数如表3－1。

表3－1压力机参数
型号
J23-25
公称压力(KN)
250
滑块行程(mm)
65
滑块行程次数(min-1)
55
最大闭合高度(mm)
270
闭合高度调整量(mm)
55
滑块中心线至床身距离(mm)
200
立柱距离(mm)
270
工作台尺寸(mm)
前后
370
左右
560

工作台孔尺寸(mm)
前后
200
左右
290
直径
260

垫板尺寸(mm)
厚度
50
直径

模柄孔尺寸(mm)
直径
40
深度
60
滑块底面尺寸(mm)
前后

左右

床身最大可倾角(º)
30

表3-2卸料力、推件力和顶件力系数
料厚t/mm
KX
KT
KD
钢
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.050
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

压力机公称压力应大于或等于冲压力，依据冲压力计算结果拟选压力机为J23—63。
3.1.7 压力中心计算及确定：
冲裁力协力作用点称为冲模压力中心。对于中小型模具，压力中心应尽可能和模柄轴线重合；对于大型模具，应使模具压力中心在压力机滑块（或横梁）中心线周围许可范围内，不然会产生偏心载荷影响模具和压力机精度和寿命。尤其是精冲，凸凹模之间间隙很小，偏心载荷会使模具导向精度降低，凸、凹模之间间隙发生改变，影响精冲件断面质量，并加剧模具刃口磨损。
冲裁力协力中心可视为冲裁力为 沿冲裁刃口均布载荷加以确定。对于复杂零件，可将刃口分为若干段，由各线段重心位置决定协力重心位置，或将各个简单图形协力中心合成为整个图形压力中心。
简单形状工件压力中心：含有中心对称工件，其压力中心和重心重合。通常质量分布均匀,含有中心对称形状冲栽件,其压力中心和重心相重合。此时压力中心均在工件轮廓图形几何中心。示例见图3－4

图 3－4压力中心
复杂形状工件压力中心：
X0=L1X1+L2X2+……LnXn /L1+L2+…Ln　　　　　　　　　　　　（3－12）
Y0= L1Y1+L2Y2+……LnYn /L1+L2+…Ln　　　　　　　　　　　　（3－13）
其中：X0--压力中心到Y轴距离。
Y0--压力中心到X轴距离。
L1Ln--各段轮廓长度
X1……Xn--各段轮郭压力中心到Y轴距离。
Y1……Yn--各段轮郭压力中心到X和轴距离。
冲裁力协力作用点称为冲模压力中心。为了确保冲模和压力机正常和平稳地工作，冲模压力中心必需经过模柄轴线而和压力机滑块中心线重合，假如中心不在模柄轴线上，滑块会承受偏心载荷，冲压时会使冲模和压力机滑块产生歪斜，从而造成滑块导轨和模具导向装置不正常摩损。同时引发凸凹模间隙不均匀，使刃口快速变钝，甚至造成刃口损坏，降低模具使用寿命。
（1）冲孔压力中心
落料、拉深压力中心均在零件正中心，则不要进行计算
冲孔：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－14）

（2）压弯压力中心
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3－15）

对工件进行分析：因为是对称结构，可知其压力中心为图中坐标原点（0，0）。
3.1.8 冲模闭合高度
冲模闭合高度是指滑块在下死点即模具在最低工作位置时，上模座上平面和下模座下平面之间距离H。冲模闭合高度必需为压力机装模高度相适应。压力机装模高度是指滑块在下死点位置时，滑块下端面至垫板上平面距离。当连杆调至最短时压力机最大装模Hmax;当连杆调至最长时为最小装模高Hmin。
连杆调整量M为：

冲模闭合高度H应介于压力机最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，通常按下列关系选择

最好取，以避免因连杆调整过长而损坏连接螺纹。对于此冲孔落料复合模，模具闭合高度为280mm。由前面已知选择公称压力为250KN压力机，可知M=55mm，=300mm；
得：=235mm，需要使H235+55/3=253.3mmm；因为H=280mm＞253.3mm，所以本模具满足压力机闭合高度要求。
3.2复合模结构和设计
因为摩托车离心块固定板零件为大量生产，复合模生产率高，但和此同时，模具结构复杂，制造精度高，制造难度大。此复合模结构特点是含有复合形式凸凹模，既是冲孔凹模，又是落料凸模。按凸凹模安装位置，复合模分倒装式和顺装式两中结构形式。凸凹模在上模时，称为顺装复合模，凸凹模在下模时，称为倒装复合模。考虑到冲孔时有冲裁废料，为了确保冲压操作安全，本模具采取倒装式复合模结构。
3.2.1工作零件设计
复合模工作零件有冲孔凸模、凸凹模和落料凹模。
1.冲孔凸模。
凸模按其结构可分为标准圆凸模、凸缘式凸模、铆接式凸模、直通式凸模和镶拼式凸模五大类。
冲圆形孔所用凸模，按整体式设计和制造，为增强凸模强度和刚度及避免应力集中，凸模做成过渡阶梯形，最大一个阶梯（或称台肩）用来确保凸模在卸料时不被拉出。采取国家模具标准B形圆凸模，圆凸模固定段按m6级制造，和固定板为基孔制过渡配合。
凸模长度L依据模具结构需要，考虑到有修边余量，和模具在闭合状态下，卸料装置推块（弹簧圈）到凸模固定板间应留有一定安全距离则凸模长度L可用公式计算：
L=h1+h2+h　　　　　　　　　　　　（3－16）
式中 ：L——凸模长度（mm）；
h1——凸模固定板厚（mm）；
h2——卸料板厚度（mm）；
h——附加长度；关键考虑凸模进入凹模深度、总修磨量及模具闭合状态下推块到凸模固定板安全距离等原因确定。
取凸模长度51mm。
凸模强度在通常情况下是足够，能够无须做强度校验，不过在凸模尤其细长或凸模断面尺寸很小，冲裁厚且硬材料时，必需对凸模抗压强度和抗弯刚度进行校验。所以此道工序中无须对凸模进行强度校验。
凸模材料均选择Cr12，淬火硬度（热处理）HRC58-62。
2.凸凹模。
凸凹模是复合模具中一个特殊工作零件，其特点是凸凹模内外缘均为刃口，内外缘间壁厚取决于冲裁件尺寸，从强度考虑，其壁厚受最小值限制。
倒装复合模凸凹模装于下模，冲孔废料轻易积聚在凸凹模型孔内，所受胀力大，凸凹模最小壁厚要大些。顺装复合模凸凹模装于上模，冲孔废料由装在上模打料装置推出，凸凹模型孔内不积聚废料，胀力小，最小壁厚可小于倒装复合模凸凹模最小壁厚值。现在复合模凸凹模最小壁厚值按经验数据确定。顺装复合模凸凹模最小壁厚值对黑色金属等硬性材料可按板料厚度1.5倍确定，但最小值大于0.7㎜。对有色金属等软材料可约等于板料厚度，但最小值大于0.5㎜。倒装复合模凸凹模最小壁厚值可按板料厚度2～3倍确定，板料厚度小取大值，相反取小值。
在下模座上，须安装一个特殊部件——凸凹模。该结构尺寸较大，可做成直通式结构形式，固定方法选择用螺钉吊装来固定凸模，故应采取装配式，吊装螺钉数目一样依据横截面大小，并考虑螺钉孔和螺钉孔之间及孔到凸模边缘距离要求条件，确定选择2个M8螺钉，用两个圆柱销来定位
凸凹模内部形状则按凹模结构来选择，大孔凹模型孔采取直通式型孔，以下图所表示。当t>1时，取h=6～8mm； b=0.5～1 mm。
这种型孔适适用于全部非圆形型孔，漏料孔是铣削制成。见图3－5

图3－5漏孔

凸凹模厚度，可按冲孔凸模长度公式确定，此工序凸凹模长度取32mm。材料选择Cr12淬火硬度（热处理）HRC58-62。
1、 落料凹模
凹模结构设计包含：确定凹模外形尺寸和凹模板厚度，选择凹模型孔侧壁形状，部署凹模板上型孔、螺孔位置和标注尺寸等。
凹模刃口类型分为直壁刃口和锥形刃口两类。
①直壁刃口：强度好，刃磨后刃口尺寸不变，但每次冲压后工件会积储在刃口直壁部分。增加了推件力并加速了孔壁磨损。为降低直壁部分积储工件或废料，可取直壁高度h=4～8mm,下方做成筒形或2～3锥形开口。直壁口适合精度要求高和形状复杂冲压件使用。
②锥形刃口：冲压后不积储工件或废料，取件方便。但每次刃磨后尺寸要加大，且刃口、强度低，适合精度要求不高、形状简单冲压件。对零件进行分析，可知宜采取直壁刃口。
凹模外形可分为圆形和长方形两种，其中长方形凹模外形长宽已经模块化，其厚度尺寸H及凹模洞口到边缘壁厚C影响凹模强度，按以下方法确定：
①厚度尺寸：为预防凹模受力后产生过大弯曲变形，凹模应有足够厚度，常按以下经验公式计算：
H=（0.2~0.6）B（mm）　　　　　　　　（3－17）
式中：H—凹模厚度（mm）；
B—凹模孔口最大尺寸；
取H=20mm。
②模壁厚度C：影响凹模强度。可取C=（1.5~2）H或按标准数据选择。C=30～40mm，取C=35mm。
因为落料件为圆形件，故采取圆形凹模板，这么可使整体模具体积减小，重量减轻，尺寸为Φ180mm，从连接