冲压模具毕业设计论文范文

第3章冲压模具工艺与设计计算

3.1 排样的设计计算

3.1.1排样方案的选择

排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。通常材料费用为工件制造费用的60%～80%，因此合理的排样是降低成本的最为之有效的措施。

由于排样方法的不断改进，材料的利用率逐渐提高，但仅仅考虑材料的利用率还不够，排样的好坏同时影响冲裁件的精度、生产效率的高低、模具寿命及经济效益等，还必须考虑生产操作的方便性和模具结构的合理性问题。

排样分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种方式，有废料排样冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。少废料排样因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差。无废料排样冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最高。查《模具设计及CAD》表2-8选择零件的排样方式为有废料排样。 3.1.2搭边值的选取

搭边是指冲裁是工件与工件之间、工件与板料之间的余料。

搭边的作用：补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。保持条料有一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。

搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。

搭边值的大小与下列因素有关：

1.材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。

2.工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。 3.材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。 4.排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边值。

5.运料及挡料方式用手工送料，有侧压板导向的搭边值小一些。 查《模具设计及CAD》表2-9得到表3.1。

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表3.1金属材料冲裁的搭边值 单位：mm

料厚 圆形 a <1 1～2 2～3 3～4 4～5 1.5 2 2.5 3 4 b 1.5 1.5 2 2.5 3 a 2 2.5 3 3.5 5 手送料 非圆形 b 1.5 2 2.5 3 4 a 3 3.5 4 5 6 往复送料 b 2 2.5 3.5 4 5 a 3 4 5 b 2 3 4 自动送料 由表3.1 取工件间搭边值取b=2mm，侧面搭边值取a=2.5mm。

3.2送料步距、条料宽度及板料间距计算

3.2.1 送料步距

送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，用S表示，其值等于冲裁件相应部分宽度加上工件间搭边值b，即

S?D?b?40?2?42mm

3.2.2 条料宽度及板料间距的计算

无侧压装置的条料宽度按

b?D?2a?2??Z （3.1） 其中D为冲裁件宽度方向的最大尺寸；a为侧搭边的最小值；?为条料宽度 允许偏差；Z为导料板与最宽条料之间的间隙,查《模具设计及CAD》表2-1 表2-12、表2-13取?=-0.8，Z=1。

将D=40mm，a=2.5mm代入式3.1得到无侧压装置的条料宽度

b?100?2?2.5?2???0.8??1?104.4mm

3.2.3 材料利用率的计算

冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。

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材料利用率

?＝?100% （3.2） BS式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；

B—条料宽度； S—送料步距。

利用CAD查询命令得到一个步距内冲裁件的实际面积A=2273.6mm，

A2273.6?100%=则材料利用率?＝?100%?52%。 BS104.4?422A

图3.1 排样图

3.3 设计冲裁力和压力中心

3.3.1 冲裁力

冲裁模设计过程中必须计算冲裁力，以合理的选择压力机。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。 平刃模冲裁时，其冲裁力

F0?Lt?b （3.3）

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式中 F0—冲裁力，N；

t—材料厚度,mm； L—冲裁件周长,mm；

?b—材料抗剪强度。

考虑到模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料力学性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需要增加30%，将L=370.255mm,t=1mm,?b=520MPa代入式（3.3）得到

F?1.3F0?1.3?370.255?1?520?250.3KN

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卸料力

F卸?K卸F （3.4）

推件力

F推?nK推F （3.5）

顶件力

F顶?K顶F （3.6）

式中 N—同时卡在凹模内的工件数量；

h—凹模内的直刃壁高度； t—板料厚度 。

卸料力、推件力及顶件力系数, 查《模具设计及CAD》表2-6得到下表。

表3.2卸料力、推件力及顶件力系数

材料 钢 K推 t?0.1mm 0.1 0.063 0.055 K顶 0.14 0.08 0.06 K卸 0.065~0.075 0.045~0.055 0.1mm?t?0.5mm 0.5mm?t?2.5mm 0.04~0.05 2.5mm?t?6.5mm 0.045 0.05 0.03~0.04 t>6.5mm 铝、铝合金 纯铜、黄铜 0.023 0.03 0.02~0.03 0.025~0.08 0.03~0.07 0.03~0.09 0.02~0.06 查表3.3得K推=0.05，K顶=0.06，K卸=0.05 卸料力

F卸?K卸F=12.5KN

推件力

F推?nK推F=12.5KN

顶件力

F顶?K顶F=15KN

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