安徽矿业职业技术学院机械工程系2013届学生毕业设计
比较其综合的经济技术效果，选择一个最佳的合理冲压工艺方案。
该零件包括落料、冲孔两个基本工序,可以采用以下3种工艺方案： (1)先落料，后冲孔，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，生产效率低，难以满足大批量的生产要求。方案（2）和方案（3）对于该零件都可以采用，但由于孔心距尺寸精度要求高，为更好地保证尺寸精度，最后确定用复合冲裁的方式进行生产。
工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，为便于操作，所以采用倒装复合模结构及弹性卸料方式。
1.3 排样的确定
在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量生产中，较好地确定冲件尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。
1.3.1 冲裁件的排样
排样是指冲件在条料、带料或板料上布置的方法。冲件的合理布置（即材料的经济利用），与冲件的外形有很大关系。
根据不同几何形状的冲件，可得出与其相适应的排样类型，而根据排样的类型，又可分为少或无工艺余料的排样与有工艺余料的排样两种。
考虑到该制件的生产纲领与加工条件，采用条料加工有余料的排样。
图1.2 排样图
1.3.2 搭边
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排样时，冲件之间以及冲件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。它的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的冲件，以及保证条料有一定刚度，便于送料。
搭边数值取决于以下因素： （1）工件的尺寸和形状。 （2）材料的硬度和厚度。
（3）排样的形式（直排、斜排、对排等）。 （4）条料的送料方法（是否有侧压板）。
（5）挡料装置的形式（包括挡料销、导料销和定距侧刃等的形式）。搭边值一般是由经验再经过简单计算确定的。
查表3.9(汤酞则.冷冲压工艺与模具设计［M］.第1版.湖南:湖南大学出版社，2007.)得搭边值：a=2.5mm，a1=2mm ，故取搭边值为：a=2.5mm，a1=2mm。
1.3.3 材料利用率
衡量材料经济利用的指标是材料利用率。 一个进距内的材料利用率为
A
η=B×S ×100%
（1.1）
2
式中： A——冲裁件面积（mm）；
B——条料宽度（mm）； S——进距（mm）.
η=
60×40+3.14×20×20-3.14×10×10
×100%
42×105
=3342/4410 =75.8%
一张板料上总的材料利用率η
∑
为：
N×A
η∑ =L×B ×100%
式中 ： N——张条料上的冲件总数目；
2
A——冲裁件面积（mm）； L——板料长度（mm）； B——板料宽度（mm）；
查板材标准.选600mmx2000mm的钢材,每张钢板可剪裁为5张条料(5mmx2000mm),每张条料可冲47个工件:
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5×47×3342
η∑ = 600×2000 ×100%
= 65.4%
2 工艺设计与计算
2.1 冲压力与压力中心的计算 2.1.1 冲裁方式与冲压力的计算
当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量。
2.1.2 冲裁力的计算
计算冲裁力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。则冲裁力可按下式计算：
F=KLTτ (2.1)
式中 ：L ——冲裁轮廓的总长度(mm);
T——板料厚度(mm);
τ——板料的抗剪强度(MPa)。
K——系数，是考虑到刃口的磨损、间隙的不均匀、材料力学性能的
变化及材料厚度的偏差等因素的影响而增加的安全系数，一般取K=1.3，于是在生产中冲裁力便可按下式计算：
F=1.3LTτ （2.2）
经查资料取τ=350，τ按非退火A3钢板计算 将相应数据代入，得冲裁力为：
落料 F=1.3×(3.14×40+60×2)×2×350=223.5KN 冲孔 F1=1.3×3.14×20×2×2×350=114.3KN
2.1.3 卸料力、推件力的计算
由于影响卸料力、推件力的因素很多，无法准确计算。在生产中均采用下列经验公式计算：
F卸=K卸F (N) （2.3）
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F推=nK推F (N) （2.4）
式中： F卸、F推——分别为卸料力、推件力；
K卸 、K推——分别为卸料力系数、推件力系数，其值见表2.1
n——同时卡在凹模孔内的工件或废料数， F——冲裁力（N），按式（2.1）计算。
材料种类 普通碳素钢 板料厚度/mm ~0.1 K卸 K推 >0.1 ~ 0.5 >0.5 ~2.5 >2.5 ~6.5 >6.5 0.06~0.09 0.04 ~0.07 0.025~0.06 0.02~0.05 0.15~0.04 0.1 0.065 0.050 0.045 0.025 表2.1卸料力、推件力系数表
查表2.1得K
卸=0.05
K推=0.05。代入公式得
卸料力 F卸=K卸F=223.5×0.05=11.18KN 推件力 F推=nK推F1=2×0.05×114.3=11.43KN
2.1.4 总冲裁力的计算
根据工件的要求已及对模具的要求，故选总冲压力为：
F
总=223.5+114.3+11.18+11.43=360.41KN
2.1.5 压力中心的计算
该零件是对称的，所以压力中心在该零件的几何中心。
2.2 工作零件刃口尺寸计算
采用凸凹模配合加工的计算方法，不仅容易保证间隙，而且制造加工也比较容易，广泛运用于目前工厂的实际制作。
落料部分以落料凹模为基准配作凸模。冲孔部分以冲孔凸模为基准配作凹模。
一般按工件精度IT11 ~IT13之间公差系数X=0.75，工件精度IT14 X=0.5，其公差值Δ=0.52。 凹模的制造偏差通常取为Δ/4.
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落料凹模的计算： AA=(Amax-XΔ)
+Δ/4 0
+0.13 0
A1A= (100-0.5×0.52)= 99.74 A2A=(40-0.5×0.52)=39.74 冲孔凸模计算： BA=(Bmin+XΔ)–Δ/4
0
mm
+0.13 0
mm
=20+0.5×0.52=20.26-0.13mm 孔心距计算:CA=Cz
+ + Δ/8=60 --0.065mm
0
式中：Amax——工件的最大极限尺寸；
Bmin——工件的最小极限尺寸； Cz——工件的中间尺寸； Δ——工件的公差；
查表3.5（汤酞则.冷冲压工艺与模具设计［M］.第1版.湖南:湖南大学出版社，2007）得Zmin=0.246mm ,Zmax=0.378mm,凸模刃口尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值在0.246 ~0.378mm之间。
2.3工作零件结构设计与其他模具结构零件
2.3.1 凹模尺寸
图2.1 凹模外形尺寸
凹模厚度 H=Kb(≥15mm) =0.28×100=28mm 其中K查表2.2，利用插值法得K=0.28。
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