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弓形连接固定片复合模设计零件名称：弓形连接固定片生产批量：中批量材料：零件材料为08钢，厚度为1.5mm图1-1一、零件工艺性分析弓形双孔连接固定块片是家用发电风扇中的一连接固定零件，零件的精度要求较低，具有较高的强度和刚度。
外形最大尺寸为70mm，属于小型零件。
该零件应中批量生产，外精度不高，只需平整，外轮廓是该零件需要保证的重点。
该零件用到的冲压工序有冲孔、落料，因此可设计冲孔落料复合模生产此零件。
二、工序设计及工艺计算1、排样毛坯最大尺寸70mm，不算太小，为保证冲裁件的质量，模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，如下图2-1所示，冲裁件之间的搭边值a=1.5mm,冲裁件与条料件侧边之间的搭边值a=2.3mm。
1图2-1-1计算条料的宽度：B=70+2×2.3+c=74.7（mm）其中c为调料可能的摆动量，c=0.1mm计算条料的步距：A=20+1.5=21.5（mm)图2-1-2一个步距内材料的材料利用率：η＝985.182/(74.7*21.5)×100％= 61.34％2、压力中心确定和压力机的选择(1)、冲裁力的计算冲裁力 F p＝Lt σb Kp (2-2-1) 其中：由图2-2知，周长L=213.057mm；=900Mpa, 此时，Kp=1，则：材料:08F钢板，查表，σbFp＝213.057X1X900X1＝191.75（kN） (2-2-2) 根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，卸料力F q＝KF,取K＝0.05,则：F q ＝0.05×191.75＝9.59（kN） (2-2-3)推料力Fq1＝nK1Fp，去凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取K1＝0.06，则：F q1＝5X0.06X191.75＝57.53（kN） (2-2-4)顶件力Fq2=K2Fp,K2=0.06,则：Fq2=0.06X191.75=11.51 （kN） (2-2-5) 本套模具用到的由压力机提供的有冲裁力和推料力，因此：总冲压力F＝FP+ F q1总＝191.75+57.53=249.28（kN） (2-2-6) （2）、压力中心的确定压力中心在两小圆垂直中心线上（3）、压力机的选择，取系数为1.3，则选用的压力机公称压力P≥(1.1~1.3) F总＝1.3×249.28＝324（kN）P≥1.3F总初选压力机公称吨位为400kN,型号为J23-40，其主要工艺参数如下：公称压力：400KN;滑块行程：100mm;行程次数：80次∕分;最大闭合高度：300mm;最大装模高度：220mm；闭合高度调节量：80mm;工作台尺寸（前后×左右）：150mm×300mm;模柄孔尺寸：直径50mm,深度70mm;工作垫板：厚度80mm,孔径200mm；电动机功率：1.5kW。
冲裁模设计举例图2.69所示零件为电视机安装架下板展开坯料，材料为1Cr 13，厚度mm t 3=，未注圆角半径mm R 1=，中批量生产，确定产品的冲裁工艺方案并完成模具设计。
图2.69 零件图1． 冲裁件工艺性分析零件的加工涉及冲孔和落料两道工序。
除孔中心尺寸公差为±0.1mm 和孔径尺寸公差为+0.2mm 外,其余尺寸均为未注公差,查表2.4可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为IT12～IT14级。
符合冲裁的工艺要求。
查表2.2可知，一般冲孔模冲压该种材料的最小孔径为d ≥1.0t ，t =3mm,因而孔径ø8mm 符合工艺要求。
由图可知，最小孔边距为：d =4mm ，大于材料厚度3mm ，符合冲裁要求。
2． 确定冲裁工艺方案及模具结构形式该冲裁件对内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，为保证孔的位置精度和较高的生产效率，采用冲孔落料复合冲裁的工艺方案，且一次冲压成形。
模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位、弹性卸料、下方出料方式的倒装式复合冲裁模结构形式。
3． 模具设计与计算（1）排样设计排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。
1）排样方式的确定。
根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排。
2）送料进距的确定。
查表2.7，工件间最小工艺搭边值为mm 2.2，可取mm a 31=。
最小工艺边距搭边值为mm 5.2，取mm a 3=。
送料进距确定为mm h 44.199=。
3）条料宽度的确定。
按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表2.8、表2.9确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为mm mm b 0.1,0.10=∆=。
()()0100093132862-∆-∆-=+⨯+=++=b a L B4）材料利用率的确定。
%08.91%10044.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。
冲制图3-146所示工件，材料为08钢，料厚1mm，大批量生产，试完成：1)工艺设计2)模具设计3)绘制模具装配草图1.零件的工艺性分析（1）结构工艺性该零件结构简单，形状对称，无悬臂，孔径、孔边距均大于1.5倍料厚，可以直接冲出，因此比较适合冲裁。
（2）精度由表3-11和表3-12可知，该零件的尺寸精度均不超过ST4等级，因此可以通过普通冲裁方式保证零件精度要求。
（3）原材料 08钢是常用的冲压材料，具有良好的塑性，（伸长率δ= 33%），屈服极限>=195MPa，适合冲裁加工。
2.工艺方案确定该零件需要落料和冲孔两道工序完成，可采用的方案有三种：方案一：单工序冲裁，先落料再冲孔。
方案二：复合冲裁，落料冲孔同时完成。
方案三：级进冲裁，先冲孔再落料。
由于是大批量生产，因此方案一不满足生产率的要求，方案二和方案三都具有较高的生产效率，虽然方案三比方案二操作方便，但方案二能得到较高的精度，且由于被冲板料较薄，特别是外形与内孔的同轴度要求，因此选用方案二，即采用复合冲压。
3.模具总体设计（1）模具类型的确定考虑操作的方便与安全性，选用倒装复合模。
（2）模具零件结构形式确定。
1)送料及定位方式。
采用手工送料，导料销导料，挡料销挡料。
2)卸料与出件方式。
采用弹性卸料装置卸料，刚性推件装置推件。
3)模架的选用。
选用中间导柱导向的滑动导向模架。
4.工艺计算（1）排样设计根据工件形状，这里选用有废料的单排排样类型，查表3-3得搭边a1 = 1.5mm，侧搭边a = 2mm，则搭边宽度B= 40mm + 2x 2mm = 44mm，进距S = 23.66mm + 23.66mm + 1.77mm = 49.01mm。
查表3-4得裁板误差Δ = 0.5mm，于是得到如图所示排样图。
根据GB/T708---2006可知，这里选用的钢板规格为1420mm x 740mm，采用横裁法，则可裁得宽度为44mm的条料32条，每条条料可冲出零件15个。
目录一、冲裁件工艺性分析 (2)1.1零件工艺性分析 (3)1.1.1材料分析 (3)1.1.2结构分析 (3)1.1.3精度分析 (3)1.2冲裁工艺方案 (3)二、冲裁工艺设计计算 (4)2.1凸、凹模间隙值的确定 (4)2.2凸、凹模刃口尺寸的确定 (5)2.2.1确定凸、凹模刃口尺寸的原则 (5)2.2.2凸、凹模分别加工时的工作部分尺寸 (6)2.3毛坯排样方案设计 (8)2.3.1排样方案时应遵循的原则 (8)2.3.2搭边值以及料条宽度的确定 (8)2.3.3材料利用率计算 (9)三、冲裁力及压力中心计算 (10)3.1冲裁工艺力的计算 (10)3.1.1冲裁力 (10)3.1.2降低冲裁力的方法 (10)3.1.3卸料力、推件力和顶件力 (11)3.2压力中心确定 (12)3.3选择压力设备 (12)3.4冲模的闭合高度 (13)四、凸、凹模零件设计 (14)4.1凹模外形尺寸 (14)4.1.1凹模厚度 (14)4.1.2刃口高度 (14)4.2凸凹模外形尺寸 (15)4.3冲孔凸模外形尺寸 (16)4.4凸、凹模装配结构设计 (16)4.4.1螺钉选择 (16)4.4.2定位板和定位销 (16)4.4.3螺钉定位 (17)五、模具总体结构设计 (17)5.1冲模模架标准设计 (17)5.1.1冲模模架设计 (17)5.1.2导柱及导套设计 (19)5.2模柄设计 (19)六、卸料装置和顶件装置设计 (20)6.1卸料装置设计 (20)6.2弹性元件的选择 (20)6.2.1橡胶压力P (20)6.2.2橡胶自由高度H (20)6.3顶件装置设计 (21)七、模具结构三维设计 (21)一、冲裁件工艺性分析制件零件图如图1-1所示：图1-1制件结构图1.1零件工艺性分析1.1.1材料分析304用途广泛，具有良好的耐腐蚀性，耐热性，低温强度和机械特性；冲压弯曲等热加工性好，可用于冲裁工艺。
冲裁模设计冲裁模设计一．冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是指零件对冲裁加工工艺的适应性，即加工的难易程度。
良好的冲压工艺性，是指在满足零件使用要求的前提下，能以生产率高最经济的方式加工出来。
由冲裁变形的过程分析可知，材料除剪切变形外，刃口附近的程序还存在拉伸、弯曲、横向挤压等变形，冲裁件断面具有明显的区域性特征。
所以在拟定冲裁件的工艺规程或设计冲裁件时，必须从制件结构形状、材料性能、尺寸精度及模具强度等方面分析零件的结构工艺性。
1．对结构的基本要求1) 冲裁件的形状应力求简单、规则、使排样时废料最少。
2) 制件内、外形转角处应避免设计成尖角，一般在圆角处应使R≥0.5t。
3) 冲孔制件的孔不能太小。
冲裁可冲出的最小孔径见教材。
4) 制件上孔与孔之间的距离，制件孔与边缘之距离c值不宜太小，一般要求c≥2t，并保证应大于3～4mm，连续模且对制件精度要求不高使，可适当减小但不小于板厚。
5) 制件外形应避免有长悬臂，或过窄的凹槽，悬臂和凹槽的宽度要大于料厚的1.5～2倍。
2．裁件的尺寸精度和粗糙度制件的尺寸精度以不高于IT12 级为宜。
如无特殊的要求，外形尺寸应低于IT10级，内形尺寸精度应低于IT9级。
对精度要求高于IT10级的冲裁件，应在模具结构设计方面采取措施，如提高定位精度，采用弹压卸料顶件装置，提高模具制造精度或采用精冲技术等。
制件的断面要求质量不高时，材料厚度和硬度的影响尤甚。
通常材料厚度t<1mm的制件，断面粗糙度可达Ra6.3um。
二．冲裁间隙1．冲裁间隙冲裁模的凸模横断面，一般小于凹模孔，凸、凹模刃口部分，在垂直于冲裁力方向的投影尺寸之差，称为冲裁间隙。
间隙有两种含义：一般指凸模与凹模间每侧空隙的数值，称为单边间隙；另一种指凹模与凸模间两侧空隙之和，成为双面间隙。
对于圆形刃口的凸、凹模来说，双面间隙是两者直径之差，常用C来表示。
2．间隙对冲裁的影响实践证明，间隙的大小，分布是否均匀等，对冲裁件的断面质量、尺寸精度、冲裁力和模具寿命有直接的影响。
冲裁模设计说明书一：零件工艺性分析：零件图如下：1：从零件结构上分析，可选用级进冲裁模，也可以选用复合冲裁模。
考虑到制造的方便和设计的灵活，本零件采用级进冲裁模。
2：零件的精度和表面粗糙度。
该零件为普通精度零件。
整体精度定为IT13级。
毛刺高度也可定为粗糙级。
二：排样图的设计与计算：钢板厚T=1.6根据零件的结构，为了简化模具结构采用废料排样中的直排方式。
这样凹模的最小壁厚为mm 10，按经验则不需要设置空工位。
可以在冲孔后的下一个工位直接落料。
条料的宽度011)2(∆-++=nb a D B ，导料板入端导料尺寸11C B B +=式中：D 为工件横向最大尺寸，mm 130； 1a1b 为侧刀余量，查表取mm 2； n 为侧刀数目2个； 1C 为条料与导料板的单面间隙，根据经验取mm 1； 2C 为条料与出端导料间隙查表取mm 15.0；∆为条料宽度公差，查表取5.0；三：冲裁力的计算：由公式τA F =知，要按大的冲裁面积确定，由零件图形和模具结构计算知23900mm A ≈，查表知a MP 158=τ故N F 61620=，取KN F 62=。
四：凸模的设计：1：凸模的结构与材料。
本设计凸模材料为：V M C o 12r 均采用直通式结构，低熔点合金固定；凸模的固定端开槽，增强固定能力。
2：因为卸料方式为弹压式卸料。
所以凸模长度A h h L +++=541h 式中： 1h 为凸模固定板的厚度，取mm 10；4h 为弹压卸料板的厚度，取mm 10。
5h 为预压状态下卸料橡皮厚度，经计算知mm h 75.125=。
所以凸模长度mm mm L 49)14151010(=+++=。
3：凸模强性的校核：由公式知：AF应小于][σ， F 为冲裁力，单位为N ，（冲孔时冲裁力为62kN ）；A 为凸模最小截面积，单位2m m ；][σ为凸模材料的许用压应力，单位为a MP 。
所以a MP A F 158390061620==。
冲压模具设计与制造实例例：图1所示冲裁件,材料为A3,厚度为2mm,大批量生产.试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程. 零件名称：止动件 生产批量：大批 材料：A3 材料厚度：t=2mm一、 冲压工艺与模具设计1.冲压件工艺分析①材料：该冲裁件的材料A3钢是普通碳素钢,具有较好的可冲压性能. ②零件结构：该冲裁件结构简单,并在转角有四处R2圆角,比较适合冲裁. ③尺寸精度：零件图上所有未注公差的尺寸,属自由尺寸,可按IT14级确定工件尺寸的公差.孔边距12mm 的公差为,属11级精度.查公差表可得各尺寸公差为：零件外形：65 mm 24 mm 30 mm R30 mm R2 mm零件内形：10 mm孔心距：37±0.31mm 结论：适合冲裁. 2.工艺方案及模具结构类型该零件包括落料、冲孔两个工序,可以采用以下三种工艺方案：+①先落料,再冲孔,采用单工序模生产.②落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产.③冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产.方案①模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率较低,难以满足零件大批量生产的需求.由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式.由于孔边距尺寸12 mm有公差要求,为了更好地保证此尺寸精度,最后确定用复合冲裁方式进行生产.工件尺寸可知,凸凹模壁厚大于最小壁厚,为便于操作,所以复合模结构采用倒装复合模及弹性卸料和定位钉定位方式.3.排样设计查冲压模具设计与制造表 2.5.2,确定搭边值：两工件间的搭边：a=2.2mm工件边缘搭边：a1=2.5mm步距为：32.2mm条料宽度B=D+2a1=65+2=70确定后排样图如2所示一个步距内的材料利用率η为：η=A/BS×100%=1550÷70××100%=%查板材标准,宜选900mm×1000mm的钢板,每张钢板可剪裁为14张条料70mm×1000mm,每张条料可冲378个工件,则η为：η=nA1/LB×100%=378×1550/900×1000×100%=%即每张板材的材料利用率为%4.冲压力与压力中心计算⑴冲压力落料力 F总=τ=××2×450=KN其中τ按非退火A3钢板计算.冲孔力 F冲=τ=×2π×10×2×450=KN其中：d 为冲孔直径,2πd为两个圆周长之和.卸料力 F卸=K卸F卸=×=KN推件力 F推=nK推F推=6××=KN其中 n=6 是因有两个孔.总冲压力：F总= F落+ F冲+ F卸+ F推=+++=KN⑵压力中心如图3所示：由于工件X方向对称,故压力中心x0=32.5mm=13.0mm其中：L1=24mm y1=12mmL2=60mm y2=0mmL3=24mm y1=12mmL4=60mm y4=24mmL5=60mm y5=27.96mmL6=60mm y6=24mmL7=60mm y7=12mmL8=60mm y8=12mm计算时,忽略边缘4-R2圆角.由以上计算可知冲压件压力中心的坐标为,135.工作零件刃口尺寸计算落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制；冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制.即以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制.刃口尺寸计算见表16.工作零件结构尺寸落料凹模板尺寸：凹模厚度：H=kb≥15mmH=×凹模边壁厚：c≥~2H=~2×=~mm 实取c=30mm凹模板边长：L=b＋2c=65＋2×30=125mm查标准JB/T ：凹模板宽B=125mm故确定凹模板外形为：125×125×18mm.将凹模板作成薄型形式并加空心垫板后实取为：125×125×14mm.凸凹模尺寸：凸凹模长度：L=h1+h2+h=16+10+24=50mm其中：h1-凸凹模固定板厚度h2-弹性卸料板厚度h-增加长度包括凸模进入凹模深度,弹性元件安装高度等凸凹模内外刃口间壁厚校核：根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为7mm,根据强度要求查冲压模具设计与制造表2.9.6知,该壁厚为4.9mm即可,故该凸凹模侧壁强度足够.冲孔凸模尺寸：凸模长度：L凸= h1+h2+h3=14+12+1440mm其中：h1-凸模固定板厚 h2-空心垫板厚 h3-凹模板厚凸模强度校核：该凸模不属于细长杆,强度足够.7.其它模具零件结构尺寸根据倒装复合模形式特点：凹模板尺寸并查标准JB/,确定其它模具模板尺寸列于表2：根据模具零件结构尺寸,查标准GB/选取后侧导柱125×25标准模架一副.8.冲床选用根据总冲压力 F总=352KN,模具闭合高度,冲床工作台面尺寸等,并结合现有设备,选用J23-63开式双柱可倾冲床,并在工作台面上备制垫块.其主要工艺参数如下：公称压力：63KN滑块行程：130mm行程次数：50次/分最大闭合高度：360mm连杆调节长度：80mm工作台尺寸前后×左右：480mm×710mm二、模具制造1、主要模具零件加工工艺过程制件：柴油机飞轮锁片材料：Q235料厚：1.2mm该制件为大批量生产,制品图如下：一冲裁件的工艺分析1、冲裁件为Q235号钢,是普通碳素钢,有较好的冲压性能,由设计书查得τ=350Mpa.2、该工作外形简单,规则,适合冲压加工.3、所有未标注公差尺寸,都按IT14级制造.4、结论：工艺性较好,可以冲裁.方案选择：方案一：采用单工序模.方案二：采用级进模.方案三：采用复合模.单工序模的分析单工序模又称简单模,是压力机在一次行程内只完成一个工序的冲裁模.工件属大批量生产,为提高生产效率,不宜采用单工序模,而且单工序模定位精度不是很高,所以采用级进模或复合模.级进模的分析级进模是在压力机一次行程中,在一副模具上依次在几个不同的位置同时完成多道工序的冲模.因为冲裁是依次在几个不同的位置逐步冲出的,因此要控制冲裁件的孔与外形的相对位置精度就必须严格控制送料步距,为此,级进模有两种基本结构类型：用导正销定距的级进模和用侧刃定距的级进模.另外级进模有多个工序所以比复合模效率低.复合模的分析复合模是在压力机一次工作行程中,在模具同一位置同时完成多道工序的冲模.它不存在冲压时的定位误差.特点：结构紧凑,生产率高,精度高,孔与外形的位置精度容易保证,用于生产批量大.复合模还分为倒装和正装两种,各有优缺点.倒装复合模但采用直刃壁凹模洞口凸凹模内有积存废料账力较大,正装复合模的优点是：就软就薄的冲裁件,冲出的工件比较平整,平直度高,凸凹模内不积存废料减小孔内废料的胀力,有利于凸凹模减小最小壁厚.经比较分析,该制件的模具制造选用导料销加固定挡料销定位的弹性卸料及上出件的正装复合模.二排样图设计及冲压力和压力中心的计算由3-6,3-8表可查得：a1=,a=,△=查书391.料宽计算： B=D+2a=62+2=64mm2.步距：A=D=a1=62+=62.8mm3.材料利用率计算：η=A/BS×100%=πR2-πR2+12/64=312-+/64×100%=%其中a是搭边值,a1是工作间隙,D是平行于送料方向冲材件的宽度,S是一个步距内制件的实际面积,A是步距,B是料宽,R1是大圆半径,R2是小圆半径,12×是方孔的面积,η为一个步距内的材料的利用率4.冲裁总压力的确定：L=231+2+12+2=周边总长计算冲裁力：F=KLtτ查设计指导书得τ=350MpaF=350≈180KN落料力：F落=τ=231350=卸料力：F卸=kF落==冲孔力：F冲=τ+12+2350=顶件力：F顶=-k2F落==冲裁总压力：F∑=F落+F卸+F冲+F顶=+++=F压=~F∑=246KN说明：K为安全系数,一般取；k为卸料力系数,其值为~,在上式中取值为；k2为顶件力系数,其值为~,式中取值为5.压力机的初步选用：根据制件的冲裁的公称压力,选用开式双柱可倾式压力机,公称压力为350k N 形号为J23-35 满足：F压≥F∑。
第一章!冲裁模结构图"!落料模图"#"!落料模"—定位销!$—活动定位销说!明根据排样要求，条料顺序送进一条料长度后，需翻转后再顺序送进一次。
翻转送进时需用活运动定位销!初定位，而后用定位销"定位。
!#导板导向落料模图"$!#导板导向落料模"—凸模#!—步距刀#%—导板#&—凹模#’—右导尺#(—挡料块#)—左导尺#*—托料板说明导板%主要是为凸模"起导向作用，同时也起卸料作用。
对于导板模，其凸模应始终不脱离导板，以保证导向精度。
!"下顶出件落料模图#$!"下顶出件落料模#—上模座"%—弹簧"!—卸料螺钉"&—内六角螺钉"’—模柄"(、)、%!—圆柱销"*—垫板"+—固定板#,—凸模"##—卸料板"#%一凹模"#!—顶件块"#&—下模座"#’—顶杆"#(—托板"#)—螺栓#*—挡料销"#+—导柱"%,—导套"%#—螺母"%%—橡胶说明这是一副正装下顶出件落料模，其特点是材料在压紧态下进行冲裁，冲出的工件表面平整，适合于厚度较薄的中小工件冲裁。
!"镶块落料模图#$!"镶块落料模#—挡料销"%—下模座"&、#’、#(、%)—卸料螺钉"!、*、#*—内六角螺钉")、(—圆柱销"+—上模座,—套圈"##、#)、%!—弹簧"#%—固定板#&—推件板"#!—顶销"#+—凸模镶块"#,—凹模镶块%’—卸料板"%#—废料切刀"%%—导套"%&—导柱%*—限位柱说明这是一套冲大型件的简单落料模。
