電機定子硅鋼片復(fù)合模具設(shè)計【落料、沖槽復(fù)合?！俊菊f明書+CAD】
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熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
摘要：
熱沖壓和高強度鋼材在汽車行業(yè)正越來越受歡迎。熱沖壓是通過加熱和按下推進器水冷工具來實現(xiàn)鋼板高強度的一種工藝，冷卻系統(tǒng)對該工藝的影響很大。本文提出了一種對冷卻管道系統(tǒng)進行優(yōu)化的設(shè)計過程,介紹一種在冷卻系統(tǒng)上進行有限元分析與一個特定的進化算法的優(yōu)化程序。通過對每個單獨程序組件進行了優(yōu)化設(shè)計,然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結(jié)合的優(yōu)化方案。
關(guān)鍵詞:
熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化
1概述
近年來,在不降低安全標準的前提下減輕重量已成為汽車工業(yè)的研究重點。熱沖壓、高強度鋼對此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車的安全系數(shù)。為了達到高強度，利用熱沖壓將高強度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對其進行迅速冷卻，馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實現(xiàn)高強度。到目前為止,很少有對冷卻系統(tǒng)進行研究的熱沖壓模具。
本文介紹了一種系統(tǒng)化的設(shè)計方法,熱沖壓工具與冷卻系統(tǒng)達到最佳而快速。在這個例子中,冷卻系統(tǒng)進行了優(yōu)化幫助進行有限元分析與一個特定的進化算法，隨后一系列的熱成形過程的數(shù)值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，在高溫的沖壓工刀具運動需要的時間相對整個過程的時間較短。因此,熱沖壓過程必須有足夠的工具、合理的準確性計算與短時間的快速設(shè)計。
模具的冷卻系統(tǒng)分析了包括這項議案的一項形成過程是很有必要的,可以提高預(yù)測精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車和其相應(yīng)的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進化算法。隨后,結(jié)果通過熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。
2熱沖壓模具的冷卻
2.1動機
提高了工藝流程的經(jīng)濟性和優(yōu)化了成形零件的特點、熱沖壓才能達到設(shè)計最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設(shè)計一種在經(jīng)濟冷卻系統(tǒng)熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數(shù)的人進行了有關(guān)冷卻系統(tǒng)在熱沖壓工具的應(yīng)用。因此,先進的設(shè)計方法配以適當?shù)姆抡婺Ｐ屯瓿梢蟮膬?yōu)化調(diào)查，達到工具和產(chǎn)品的快速完成和盡可能的精確。
2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點
在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時,熱沖壓和模具冷卻是其中的一個具有代表意義的材料超高強度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預(yù)表(阿塞洛USIBOR)被認為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強度通過熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強度達到了熱沖壓工藝是通過快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過程非?？祚R氏體相變將發(fā)生。該微結(jié)構(gòu)提供與馬氏體與硬化的最終產(chǎn)品較高的抗拉強度達到1500兆帕。
2.3工具組件和檢驗
原型的組成及其熱沖壓工具運動學(xué)是如圖1所示,最初的空白，該試驗的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗的一部分是30毫米。
2.4沖壓模具冷卻系統(tǒng)
該工具設(shè)計必須考慮能夠達到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統(tǒng)需要被整合到工具。這冷卻系統(tǒng)冷卻管靠近工具輪廓目前認為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應(yīng)放置導(dǎo)管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點,整個活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設(shè)計冷卻充分。
3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
3.1優(yōu)化的進化算法
圖3為每個工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設(shè)計的冷卻系統(tǒng)呈現(xiàn)在圖3。在這個過程中,冷卻在每個通道可優(yōu)化工具通過具體的進化算法(EA),這是在發(fā)達的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學(xué)德國),為優(yōu)化注塑工具適用于設(shè)計和冷卻系統(tǒng)在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內(nèi)。反推最小距離冷卻風(fēng)管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過有限元分析確定。參數(shù)的冷卻系統(tǒng)如通道的數(shù)量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個工具組件也提供作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)的優(yōu)化。這些輸入?yún)?shù)可從現(xiàn)有的設(shè)計通過有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機參數(shù)通過EA或手動,由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經(jīng)過重組的電流修改他們的解決方案和隨機的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標準等進行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對選定的工具組件
3.2冷卻通道的優(yōu)化
在我們的研究,選定的管的直徑對8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲放冷卻通道根據(jù)給定的輸入翻案和約束條件每個工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。
4最佳冷卻系統(tǒng)的評價
冷卻通道的渠道設(shè)計產(chǎn)生EA每個工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進行了評估,采用鐵模擬。
4.1熱學(xué)分析
在設(shè)計和開發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時間經(jīng)濟制造的工具。為了這個目的,兩個瞬態(tài)熱模擬的基礎(chǔ)上進行利用ABAQUS /標準,一個隱式方法。在這個分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風(fēng)管直徑大,而變種冷卻風(fēng)管。V2直徑。表1:設(shè)計工具的組合進行有限元分析。摘要為了代表一系列生產(chǎn)流程,一個循環(huán)數(shù)的熱沖壓的過程模擬為一個周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機這樣的設(shè)計周期時間是30秒。在一個周期內(nèi),沖壓運動的形成需要3秒,這種工具關(guān)閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個10秒開發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運動和變形工具坯料的卻沒有考慮到減少了計算量。因此,只有進行了傳熱分析是在一個封閉的工具。在熱分析、淬火過程耗時的地方2017秒秒來代替,因為運動沖壓不考慮。假定空白有一個最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費在轉(zhuǎn)運環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設(shè)為20°C在第一個周期和變化周期周期。冷卻介質(zhì)的溫度(Tc)假設(shè)為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗,獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學(xué)Erlangen-Nurnberg、德國),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領(lǐng)[2]。在分析中,對流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個工具,對流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,c,是the(CHTC接觸傳熱系數(shù)),描述了熱通量的數(shù)量從毛坯到工具。這通常取決于系數(shù)之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無效的,依賴但是差距是使用相關(guān)系數(shù)。CHTC是假設(shè)為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數(shù),直到差距的增加而增加超越批判價值。
4.2 機械分析
仿真與傳統(tǒng)熱成形是不同的板料成形過程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數(shù)的溫度,但這件工具是內(nèi)溫度不考慮。同時,在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過程不被考慮。此外,殼模型,對接觸熱的問題只是足夠于相對較短的接觸時間[6]。因此,我們在研究工具和空白與體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過程。熱力的進行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個形成和淬火工藝是仿制,而動態(tài)溫度和應(yīng)力響應(yīng)的工具進行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動應(yīng)力曲線。熱更準確地表達了轉(zhuǎn)會應(yīng)該使用在接觸壓力CHTC場所依賴改變在形成過程。此外,氣溫依賴的熱導(dǎo)率和比熱也會考慮。然而,在通過熱分析,為號元素的增加,鐵的復(fù)雜性問題顯著的增加。在傳統(tǒng)的成形有限元模擬提出了一種自適應(yīng)網(wǎng)格可以通常用來閑了仿真時間,來獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應(yīng)網(wǎng)格細化在計算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個雅致的網(wǎng)格更高的沖壓速度被認為是減少模擬時間。傳熱系數(shù)的結(jié)垢因此,獲得相同的熱通量[7]。
中文摘要
本設(shè)計是落料、沖槽復(fù)合模的設(shè)計。設(shè)計說明書中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢。然后對工件進行了詳細工藝性分析以及沖壓方案的確定。按照沖壓模具設(shè)計的一般步驟，計算并設(shè)計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、擋料銷、推件板、頂件塊等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設(shè)備。
關(guān)鍵詞：落料, 沖槽, 復(fù)合模, 沖壓模具, 凸凹模
Abstract
This is a design of dropping and Notching composite die. The design overview the current development status and development trends of stamping die briefly. Then I conduct a detailed analysis of the work piece and determine the Stamping program. After finishing the Stamping die design in accordance with the general steps,I also design and calculations the main parts of this mold .For example, Punch, Die, Die punch, punch plate, plate, Die plate and dump plates, block information, marketing pieces of boards, blocks and other top pieces . At last I use standard mold and choice the suitable Stamping equipment.
Keywords : dropping; Notching ; compound die; stamping die; Die punch.
I
目 錄
中文摘要..............................................................................................................................Ⅰ
英文摘要..............................................................................................................................Ⅱ
第1章 緒論.......................................................................................................................1
1.1 模具發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢.................................................................................................1
1.2 模具設(shè)計的意義............................................................................................................4
第2章 工藝分析和方案的確定.......................................................................................5
2.1 工件工藝性分析..........................................................................................................5
2.1.1 工件尺寸和精度...................................................................................................5
2.1.2 工件的粗糙度和毛刺............................................................................................6
2.2 確定工藝方案..............................................................................................................6
第3章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇............................................................................................8
第4章 工藝計算................................................................................................................9
4.1 毛坯尺寸計算.............................................................................................................9
4.2 排樣、搭邊和料寬以及材料的利用率........................................................................10
4.2.1 排樣.................................................................................................................10
4.2.2 搭邊和料寬.......................................................................................................11
4.2.3 材料利用率.......................................................................................................14
4.3 沖裁力、卸料力及推件力的計算...............................................................................16
4.3.1 沖裁力的計算...................................................................................................16
4.3.2 卸料力及推件力的計算.....................................................................................17
4.4 壓力中心的計算........................................................................................................18
4.5 沖裁間隙..................................................................................................................19
4.6 凸、凹模刃口尺寸計算.............................................................................................20
第5章 沖模主要零件的設(shè)計...........................................................................................30
5.1 凸模、凹模的設(shè)計以及模架的選擇............................................................................30
5.1.1 凸模的設(shè)計.......................................................................................................30
5.1.2 凹模的設(shè)計.......................................................................................................33
5.1.3 模架的選擇.......................................................................................................35
5.2 定位零件的設(shè)計.......................................................................................................36
5.3 卸料和推件、頂件零件的設(shè)計..................................................................................39
5.4 固定與緊固零件.......................................................................................................41
5.5 導(dǎo)向零件..................................................................................................................43
第6章 沖壓設(shè)備的選擇..................................................................................................44
6.1 設(shè)備類型的選擇......................................................................................................................44
6.2 設(shè)備型號的選擇......................................................................................................................45
第7章 繪制模具裝配圖和部分零件圖..........................................................................47
第8章 設(shè)計總結(jié)..............................................................................................................49
參考文獻..............................................................................................................................51
致謝......................................................................................................................................52
57
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第一章 緒 論
1.1 模具發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展
1.1.1 沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的作用
近年來，隨著飛機、汽車、電子、儀表、日用工業(yè)品等工業(yè)的發(fā)展及少無切屑加工技術(shù)的應(yīng)用，沖壓加工技術(shù)得到了高速的發(fā)展。目前，除一般的成形方法外，又出現(xiàn)了冷、熱、溫擠壓成形，液壓成形，強力旋壓成形，超塑成形，爆炸成形，以及精密沖裁和高速沖壓等加工技術(shù)。
沖壓技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。在電子產(chǎn)品中，沖壓件約占80~85％；在汽車、農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品中，沖壓件約占75—80％；在輕工產(chǎn)品中，沖壓件約占90％以上。此外，在航空及航天工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓件也占有很大的比例。
沖壓雖然以大批量生產(chǎn)為對象，但所使用的模具卻是單件生產(chǎn)。制造模具需要采用精度很高的加工設(shè)備、先進的工藝方法，同時還需要有技術(shù)熟練的技工配合。因此，根具的真正價值不只在于它的本身，而貝還在于它為社會創(chuàng)造的巨大經(jīng)濟效益。模具的好壞，將直接影響制件的質(zhì)量、數(shù)量和成本。
1.1.2 沖壓生產(chǎn)的特點
沖壓生產(chǎn)是指在壓力機的作用下，利用模具使材料產(chǎn)生局部或整體塑性變形，以實現(xiàn)分離或成形，從而獲得一定形狀和尺寸制件的加工方法。由于它主要用于加工各種金屬或非金屬板料，所以又稱板料沖壓。
沖壓是一種先進的工藝，它與其它加工方法相比特點有：
1．利用模具能沖制出各種形狀復(fù)雜、精度一致的制件，且可以保證互換性。
2．操作筒便，易于實現(xiàn)自動化，并具有較高的生產(chǎn)效率。如在普通的沖壓設(shè)備上，一般每分鐘可以壓制幾十個制件；若在高速沖壓設(shè)備上，每分鐘可以壓制幾百件甚至上千件。
3．沖壓生產(chǎn)是一種節(jié)約能源的加工方法，它不象切削加工那樣消耗很多能量，把大量金屬切成碎屑后而獲得零件。沖壓生產(chǎn)往往是直接采用軋制的鋼板或鋼帶，只要排樣合理，可以極大的提高板材的利用率。
4．在加工過程中，材料表面不易遭受破壞，制件表面質(zhì)量好。通過塑性變形以后，還可以使制件的機械性能有所提高。
5．沖壓生產(chǎn)操作容易，不需要高級操作技工?？傊瑳_壓生產(chǎn)是具有質(zhì)量好、效率高、成本低等優(yōu)點的加工方法。
1.1.3 模具制造技術(shù)的發(fā)展
模具制造是技術(shù)密集型綜合加工技術(shù)，它向著高效、精密、大型、自動化方向發(fā)展。相應(yīng)的模具設(shè)備，也在不斷的發(fā)展和更新，如各種精密磨床、精密鏜床、大型銑床、加工中心及大型電火花機床和線切割機等數(shù)控機床已逐漸取代常規(guī)加工設(shè)備。目前，國內(nèi)已可加工50多個工步的級進模，制造精度保持在微米級；加工的最大型腔模可達4×5m；硬質(zhì)合金模具的總壽命已達到數(shù)億次。對于多品種小批量生產(chǎn)使用的模具，也已廣泛采用各種快速制模技術(shù)，如低熔點合金模具、鋅合金模具、聚酯橡膠喔模具以及超塑成型、擠壓成型、精密鑄造、金屬噴鍍、電鑄成型等制模新工藝，使模具制造周期縮短，成本降低。
近年，由于在模具材料方面發(fā)展了高強韌模具鋼、綜合性能好的通用模具鋼和微變形精密模具鋼種，從而提高了模具的使用壽命，隨著加工技術(shù)的發(fā)展，硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金在模具制造中的應(yīng)用越來越多；易熔合金模具材料的品種也有新的發(fā)展，擴大了使用范圍。在模具設(shè)計與模具結(jié)構(gòu)方面，使用計算機輔助設(shè)計，不僅縮短了模具設(shè)計周期，而且也促進了模具標準化的發(fā)展。組合沖模的設(shè)汁和使用范圍的擴大，使其元件逐步走向標準化、系列化。為了適應(yīng)多工位高速沖模的使用要求，模具結(jié)構(gòu)形式有很多新的發(fā)展。例如，為保證與凸模間微米級的配合間隙，在卸料板上采用鑲套或電鑄成形；為了便于裝卸、快速更換模塊等易損件，采用雙重導(dǎo)向或浮動凸模結(jié)構(gòu)；在模具上增加潤滑系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)，以提高模具的使用壽命。此外，在表面處理、表面溶滲、噴焊、涂鍍等方面也取得了許多突破性的進展，對于大型模具采用模口堆焊技術(shù)可降低造價．縮短制造周期。
1.1.4 沖壓模具的發(fā)展方向`
21世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化，追求的目標是提高模具質(zhì)量及生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計及制造周期、降低生產(chǎn)成本、最大限度地提高模具制造行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。具體表現(xiàn)為以下8個方面。
（1）集成化技術(shù)。
現(xiàn)代模具設(shè)計制造系統(tǒng)不僅應(yīng)強調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。在開發(fā)模具制造系統(tǒng)時強調(diào)“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，這更適合未來制造系統(tǒng)的需求。
（2）智能化技術(shù)。
應(yīng)用人工智能技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個環(huán)節(jié)的智能化，實現(xiàn)生產(chǎn)過程各個環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及人在其中智能的充分發(fā)揮。
（3）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動化協(xié)議，信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動化的基礎(chǔ)。目前早已出現(xiàn)了通過internet實現(xiàn)跨國界模具設(shè)計的成功例子。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用為我國模具企業(yè)實現(xiàn)敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
（4）多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)。
未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計不僅用到機械科學(xué)的理論與知識，還用到電磁學(xué)、光學(xué)、控制理論等，甚至要考慮到經(jīng)濟、心理、環(huán)境、衛(wèi)生及社會等各方面的因素。產(chǎn)品的開發(fā)要進行多目標全性能的優(yōu)化設(shè)計，以追求模具產(chǎn)品動態(tài)特性、效率、精度、使用壽命、可靠性、制造成本與制造周期的最佳組合。
（5）虛擬現(xiàn)實與多媒體技術(shù)的應(yīng)用。
虛擬現(xiàn)實VR（Virtual Reality ）是人造的計算機環(huán)境，人處在這種環(huán)境中有身臨其境的感覺，并強調(diào)人的介入與操作VR技術(shù)在21世紀整個制造中都將有廣泛的應(yīng)用，可以用于培訓(xùn)、制造系統(tǒng)仿真、實現(xiàn)基于制造仿真的設(shè)計與制造、集成設(shè)計與制造、實現(xiàn)集成人的設(shè)計等。美國已于1999 年借助VR技術(shù)成功地修復(fù)了太空望遠鏡。多媒體技術(shù)采用多種介質(zhì)來存儲、表達處理多種信息，融文字、語音、圖像于一體，給人一種真實感。
（6）反求技術(shù)的應(yīng)用。
常規(guī)的模具設(shè)計通常以產(chǎn)品的已有設(shè)計信息為依據(jù)，這些設(shè)計信息通過工程圖或一些模型來表達，然后制定出加工工藝規(guī)劃，最終通過模具和設(shè)備制造出產(chǎn)品。但在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來自設(shè)計概念，而是起源于另外一些產(chǎn)品或?qū)嵨铮谥挥挟a(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?，而沒有產(chǎn)品圖樣的條件下進行模具的設(shè)計和制造以便制造出產(chǎn)品。此時需要通過實物的測量，然后利用測量數(shù)據(jù)進行實物的CAD幾何模型的重新構(gòu)造。這種過程就是反求工種RE（Reverse Engineering）。一旦建立了CAD幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的幾何模型用于后續(xù)的許多操作，如實物CAD模型的修改、零件的重新設(shè)計、有限元分析、誤差分析、數(shù)控（NC）加工指令生成以及模具的設(shè)計和制造等。
（7）快速成型制造技術(shù)。
快速成型制造技術(shù)RPM（Rapid Prototyping Mannufacturing）基于層制造原理，迅速制造出產(chǎn)品原型，而與零件的幾何復(fù)雜程度無關(guān)，尤其是具有復(fù)雜曲面形狀的產(chǎn)品制造中更能顯示其優(yōu)越性。它不僅能夠迅速制造出原型、設(shè)計評估、裝配校檢、功能實驗。而且還可以通過形狀復(fù)制，快速經(jīng)濟地制造出產(chǎn)品模具（如制造電極用于EDM加工、作為模型消失鑄造出模具等），從而避免了傳統(tǒng)模具制造的費時和耗成本的NC加工，因而RPM技術(shù)在模具制造中發(fā)揮著重要的作用。
（8）全面質(zhì)量管理技術(shù)。
全面質(zhì)量管理TQM（Total Quality Management）的核心思想是：企業(yè)的一切活動都圍繞著質(zhì)量來進行。它不僅要求質(zhì)量管理部門進行質(zhì)量管理，它還要從企業(yè)最高決策者到一般員工均應(yīng)參加到質(zhì)量管理過程中。并且強調(diào)質(zhì)量控制活動應(yīng)包括從市場調(diào)研、產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、制造、檢測到售后服務(wù)等產(chǎn)品生命周期。
我們已經(jīng)進入知識經(jīng)濟時代，這是一個以知識密集的智力資源為基礎(chǔ)的經(jīng)濟時代，是一個高度重視知識生產(chǎn)、知識傳播和知識應(yīng)用的時代，是一個科技創(chuàng)新競爭的時代。重視技術(shù)創(chuàng)新，加大科技投入，把科技進步放在首位，培養(yǎng)高素質(zhì)人才；深化改革，加強管理，降低產(chǎn)品成本，縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟效益；重點發(fā)展大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具，使高檔模具進一步立足于國內(nèi)，所有這些均是擺在我國模具工作者面前的重大任務(wù)。
1.2 模具設(shè)計的意義
畢業(yè)論文（設(shè)計）不僅是對前面所學(xué)專業(yè)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。畢業(yè)論文（設(shè)計）是本科生培養(yǎng)方案中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過畢業(yè)論文（設(shè)計），綜合性地運用幾年內(nèi)所學(xué)知識去分析、解決一個問題，在作畢業(yè)論文（設(shè)計）的過程中，所學(xué)知識得到疏理和運用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉。作為當代大學(xué)生，知識與能力能否結(jié)合關(guān)系到以后生存的難易程度。所以作一次實戰(zhàn)性的設(shè)計是非常有必要的，同時也是對我們生存能力的一種檢驗。在社會競爭日趨激烈的今天，做好設(shè)計是我們成功邁向社會的第一步。
第二章 工藝分析和方案確定
2.1 沖件工藝性分析
2.1.1 工件尺寸和精度
工件圖如下：（圖2-1）
圖2-1 工件圖
硅鋼片的應(yīng)用在機電行業(yè)中是相當廣泛的，由于有其寬廣的使用空間，所以得到了大量的生產(chǎn)。由給定的工件圖（圖2 -1）可知，此零件形狀較規(guī)則，但相對復(fù)雜，其要求的工件等級也都在IT9級以上。其中內(nèi)小孔要求的精度等級為IT8級，內(nèi)大孔要求的精度等級為IT9級，外圍尺寸和要求的精度等級為IT7級。在現(xiàn)有的條件下沖出這樣精度的零件是完全可行的，再者，雖有24個內(nèi)槽，但是沒有精度等級的要求，外圍的四個對稱燕尾槽也沒有精度等級要求，因此，我們可以看做是一般的精度等級。所以要沖出這樣的一個零件是完全合乎要求的。
2.1.2 工件的粗糙度和毛刺
沖裁件的工藝性是指制件的形狀結(jié)構(gòu)、精度要求、形位公差及技術(shù)要求以及對沖裁工藝的適應(yīng)性。制件的工藝性不好，要影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)率和沖件成本，嚴重的要影響到?jīng)_裁工藝的實施。制件設(shè)計中應(yīng)盡可能提高沖裁件的工藝性。沖裁斷面的粗糙度，對普通沖裁，當板厚小于5mm時，為100～6.3 ；精密沖裁件為o.8～o.4”；整修時Ra為3.2～o.8，制件的毛刺高度與沖裁性質(zhì)、不同材料及厚度有關(guān)。表2-1所示為普通沖裁沖裁是允許毛刺高度的參考位值。
表2-1 毛刺高度 （mm）
2.2 確定工藝方案
方案一：用兩道單工序進行沖壓，見圖2-2，工序1先用復(fù)合模沖出工藝小孔和外圍形狀；工序2用裝有分度裝置的沖槽模對半成品進行內(nèi)孔和單槽沖壓，每沖好一個槽就將工件轉(zhuǎn)過15o，依次沖出24個槽形。
工序1 工序2 工序1 工序2
沖孔落料 單槽依次沖 沖孔落料 24個槽一次沖出
圖2-2 沖壓工藝方案之一 圖2-3 沖壓工藝方案之二
方案二：用兩道但工序進行沖壓，見圖2-3，工序1和方案一的一樣，工序2用沖槽模一次將半成品的24個槽形沖出。
方案三：用三個工步的級進模在一次工序中將零件沖出，見圖2-4。第一工步?jīng)_出工藝孔；第二工步?jīng)_出內(nèi)內(nèi)大孔和全部槽形；第三工步外形落料，壓力機一次行程生產(chǎn)一個完整的定子沖片制件。
圖2-4 沖壓工藝方案之三
方案四：在復(fù)合模中同時進行沖孔、落料、沖槽，將零件一次沖出。
方案分析：
方案一的特點是化零為整，將原先很復(fù)雜的制件形狀分解內(nèi)孔、一個槽形和外形三個形狀較簡單的單元，從而可以簡化模具刃口形狀，便于模具制造。另外，所需沖壓力也因此而減小了。但是該方案的缺點是，需要兩道沖壓工序，且第二道工序又是單槽沖出，生產(chǎn)效率較低；在沖槽過程中還要進行多次的分度定位，操作不便；由于多次分度定位，定子沖片槽形的同軸度與分度誤差都較難達到高的精度要求，所以方案一不可行。
方案二與方案一基本相同，不同之處在于第二方案的工序2可以一次沖出24個槽形，所以槽的分度誤差要比方案一的小得多，能夠滿足槽形分度的精度要求，但是此方案在沖槽時仍以內(nèi)小孔定位，同軸度要求0.08mm仍較難保證。所以方案二也是不可行的。
方案三由于制件與槽孔廢料都可以由壓力機臺下排出，操作方便安全，故生產(chǎn)效率高，此外，如果在級進模上設(shè)有彈性卸料裝置，則可以在高速沖床上進行連續(xù)沖壓。該方案的主要缺點是，沖出定子沖片的精度不夠高.故要選取更優(yōu)的方案。
方案四是將各個工序復(fù)合在一起一次沖成。因而生產(chǎn)效率最高，操作也較安全。復(fù)合模沖裁的制件精度，主要是取決于模具的制造精度。若采用高級精度（IT9級以上）復(fù)合模沖壓本制件，則可以保證制件所要求的各項精度指標。此外，由于復(fù)合模沖裁時，由彈性卸料板先將毛坯壓緊后再沖壓，因此，剪切斷面質(zhì)量較高，制件的表面質(zhì)量也較為平整。故方案四為最優(yōu)方案。
第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇
確定沖壓工藝方案以后，應(yīng)通過分析比較，選擇合理的模具結(jié)構(gòu)形式。選定的模具結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)能沖出達到技術(shù)要求的制件，能滿足需要的生產(chǎn)率，模具應(yīng)便于制造和修磨，易于安裝調(diào)整，操作方便、安全，具有足夠的使用壽命。選定采用復(fù)合模后，還要確定是用正裝式還是例裝式復(fù)合模。在大多數(shù)情況下，優(yōu)先采用倒裝式復(fù)合模，因為倒裝式復(fù)合模的沖孔廢料可通過凸凹模從壓力機工作臺孔中漏出；制件由上面的凹模帶上后，由推件裝置推出，再由壓力機上附加的接件裝置接走；條料由下模的卸料裝置脫出。操作方便而安全，且能保證較高的生產(chǎn)率。而正裝式復(fù)合模，沖孔廢料由上模帶上，冉由推料裝置推出，制件則由下模的推件裝置向上推出，條料由上模卸料裝置脫出，三者混雜在一起，如果不能及時排除廢料(或制件)而進行下一次沖壓，就容易崩裂模具刃口。倒裝式復(fù)合模沖裁后的制件嵌在上模部分的落料凹模內(nèi)，需由剛性或彈性推件裝置推出。采用剛性推件裝置，可將制件平穩(wěn)可靠地推出凹模，但在沖裁時對制件不起壓平作用，故制件平整度和尺寸精度比用彈性推件裝置時低些。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，用剛性推件裝置已能保證定沖片所有尺寸精度，而且剛性推件裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，故以采用剛性推件裝置為宜。復(fù)合模沖裁時，條料將卡在凸凹模外緣，因而需要在下模設(shè)卸料裝置。在下模的彈性卸料裝置有兩種形式，一種是將彈性零件裝設(shè)在卸料板與凸凹模固定板之間，另一種是將彈性浮什裝設(shè)在下樓板下面。出于定子沖片的條料卸料力不大，故采用前一種結(jié)構(gòu)，并且使用橡皮作為彈性零件。
經(jīng)分析，由于制件精度要求高，材料薄，模具間隙小，且生產(chǎn)批量大，故采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，模具形式選擇倒裝式復(fù)合模，推件采用剛性推件裝置，卸料板采用彈性卸料板。
第四章 工藝計算
4.1 毛坯尺寸的計算
由于此零件的不規(guī)則形狀，所以要直接計算其沖裁尺寸是有點困難的，但是我們具備了相當?shù)膸缀沃R，我們可以將其分解進行計算，先取其1/4，見圖4-1，進行計算：
圖4-1 部分工件圖 圖4-2 工件槽形
經(jīng)過計算，1/4外圍的尺寸為
C1=96.19mm
所以，整個外圍的尺寸為
C2=4C1=384.76mm
由于在零件的上端，有一半徑為的圓，所以最后外圍的尺寸為
在半徑為圓周圍，有24個槽形，見圖4-2，其沖裁尺寸為
所以，整個環(huán)形的槽形的尺寸為
槽的小口部分是2.2mm寬，在直徑的圓上所占的弧度非常小，故取近似等于所占圓弧角度的弧度。所以，內(nèi)周長為
由于在中心還要 沖一個工藝小孔。最后，總的沖裁尺寸為
4.2 排樣、搭邊和料寬以及材料利用率
4.2.1 排樣
制件在板料、條料或帶料上的布置方法稱作排樣。排樣是制定沖壓工藝不可缺少的內(nèi)容，它直接影響材料的利用率、沖模結(jié)構(gòu)、制件質(zhì)量和生產(chǎn)率。排樣的方法很多，主要包括有搭邊排樣、少搭邊排樣和無搭邊排樣。如圖4-3 所示
有搭邊排樣 少搭邊排樣 無搭邊排樣
圖4-3 排樣圖
有搭邊排樣(見圖4-3a)制件，在板料上沖栽輪廓四周都有搭邊(圖中陰影部分)。沖裁后搭邊成為廢料。有搭邊排樣的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于制件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。少搭邊排樣(見圖4-3b)沿制件的部分外部輪廊切斷或沖裁，即制件與條料的側(cè)邊，或制件與制件之間有部分搭邊的排樣。這種排樣方法，材料的利用率較高，常用于制件某些尺寸要求不高的排樣。無搭邊排樣(見圖4-3c)是無廢料的排樣方法，沖裁過程制件與制件之間沿不同的線段分開。這種排樣方法，材料的利用率最高，但對制件形狀結(jié)構(gòu)要求更嚴格，所以其應(yīng)用范圍有一定的局限性，制件設(shè)計時要考慮這方面的工藝性能。
采用少搭邊和無搭邊排樣可以簡化沖模結(jié)構(gòu)，減少沖裁力，但應(yīng)用中要受制件結(jié)構(gòu)的限制，主要用于精度要求較低的制件。此外，它對沖模的工作條件也有一定的影響．會降低沖模壽命和制件質(zhì)量。
對于簡單形狀的制件，可以用計算方法選擇合理的排樣；而對于形狀復(fù)雜的制件，常采用放樣的方法進行比較排樣，找出比較合理的排樣方案。
經(jīng)過對制件的分析，此零件的尺寸較大，外部形狀雖有4個槽形，但也是規(guī)則的形狀；再考慮到壓力機工作臺面的大小和模具的因素，現(xiàn)擬定排樣方式見圖4-4。
圖4-4 沖件的排樣形式
對上述排樣進行分析：此零件由于尺寸較大，而且外部形狀較為規(guī)則，如果要多行排列的話，不僅要求壓力機的工作臺面很大，而且壓力機的壓力也要求較高，更為困難的是模具將要設(shè)計得很大，不僅在工作的時候操作上引起不便。在安裝上也是個值得考慮的問題，如果模具太大的話，將會對手工安裝帶來很多不便，這樣顯然是很困難的。所以此排樣適合沖裁的要求。
4.2.2 搭邊和料寬
1. 搭邊
排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。此外，還應(yīng)保持條料有一定的強度和剛度，保證送料的順利進行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小時就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料因難，使工件產(chǎn)生毛刺、有時還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。為避免這一現(xiàn)象，搭邊的最小寬度大約取為毛坯的厚度，使之大于塑變區(qū)的寬度。
影響搭邊值大小的因素主要有：
1． 材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強度大的材料，搭邊值可小—些。
2． 材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大。
3. 工件的形狀和尺寸 工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。
4． 排樣的形式 對排的指邊值大于直排的搭邊。
5． 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。
搭邊值一般由經(jīng)驗確定，表4-1列出普通沖裁低碳鋼時的搭邊值。
表4-1 搭邊a和數(shù)值 （）
由工件給定的尺寸，并查表4-1得：取
mm
所以，其搭邊情況如圖4-5
圖4-5 搭邊值
2. 條料寬度的確定
排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度及進距。
條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進，并與導(dǎo)科板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮到?？h的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進行計算。
當條料在無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(圖)，條料寬度按下式計算
（4-1）
式中 B——條料標稱寬度(mm)；
D——工件垂直于送料力向的最大尺寸(mm)。
一—側(cè)搭邊(mm)；
V一一條料寬度的公差(mm)，見表4-2；
——條料與導(dǎo)料板間的間隙(mm)，見表4-3。
當條料在有側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時（圖4-6b），條料寬度按下式計算
（4-2）
式中各符號意義同上。
導(dǎo)料板之間的距離： A=B+
圖4-6 條料寬度的確定
a) 無側(cè)壓裝置 b) 有側(cè)壓裝置
1——導(dǎo)料板 2——凹模
表4-2 剪切條料寬度公差 （mm）
條料寬度B
材 料 厚 度 t
~1
1~2
2~3
3~5
~50
50~100
100~150
150~220
220~300
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
0.9
1.0
1.1.
1.2
1.3
表4-3 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 （mm）
條料厚度
無側(cè)壓裝置
有側(cè)壓裝置
條 料 寬 度
≤100
>100~200
>200~300
≤100
>100
≤1
>1~5
0.5
0.5
0.5
1
1
1
5
5
8
8
此次設(shè)計的模具采用有側(cè)壓裝置
查表4-2得，取V=0.6mm;
查表4-3得，取=8mm。
側(cè)搭邊取
所以條料寬度為
4.2.3 材料利用率
沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中一項很重要的工作。
沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占60％以上，排祥的目的就在十合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟件、合理性的指標是材料的利用率。其計算公式如下：
—個進距內(nèi)的材料利用率為
（4-3）
式中 A——沖裁件面積(包括沖出的小孔在內(nèi))( )；
n——一個進距內(nèi)沖件數(shù)目；
B——條料寬度（）；
h——進距（）；
一張板料上總的材料利用率為
（4-4）
式中 N——一張板料上沖件總數(shù)目；
L——一板材長度(mm)。
條料、帶料和板料的利用率比—個進距內(nèi)的材料利用率要低。其原因是條料和帶料有料頭和料尾的影響，另外用板材剪成條料還有料邊的影響。
要提高材料的利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料可分為兩種情況，見圖4-7。
圖4-7 廢料種類
1一料頭(搭邊) 2—側(cè)搭邊 3一搭邊 4一定距刀廢料 5一結(jié)構(gòu)廢料
1．結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，稱為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀， 一般不能改變。
2．工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。
因此，提高材料利用率主要應(yīng)從減少工藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。合理的排樣方法，應(yīng)是特工藝廢料減到最少。
進距是指條料在模具上每次送進的距離，進距的計算與排樣的方式有關(guān)，每個進距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件。進距是決定擋料銷位置的依據(jù)。
每次沖一個零件的進距h的計算公式為
h=B+a
式中 B——平行于送料方向的工件的寬度（mm）；
a——沖件之間的搭邊值（mm）。
因為此次所設(shè)計的模具是每個進距只可以沖出一個零件，所以進距為
h=110+2.5=112.5mm
由幾何知識可知，沖裁件的面積S為
綜合前面所述，可求得材料的利用率η為
材料的利用率滿足設(shè)計的要求。
4.3 沖裁力、卸料力及推件力的計算
4.3.1 沖裁力的計算
沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)。采用平刃口模具沖裁時，沖裁力 (N)可按下式進行計算：
（4-5）
式中 L——沖裁件周邊的長度（mm）；
t——材料的厚度（mm）；
——材料的抗剪強度（MPa）其值見表4-4；
K——系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，—般取K＝1.3。
表4-4 部分黑色金屬的機械性能 （MPa）
查表4-4得，取=190MPa。
L=
K=1.3
t=0.5mm
所以，沖裁力為
=1.31297.340.5190=160221.49N
4.3.2 卸料力及推件力的計算
無論采用何種刃口沖裁，當沖裁工作完成后，由于彈性變形，在板材上沖裁出的廢料(或工件)孔徑沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會緊箍在凸模上。而沖裁下來的工件(或廢料)徑向會擴張，并因要力圖恢復(fù)彈性形變，所以會卡在凹?？變?nèi)。為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔內(nèi)的沖件或廢料推出。從凸模上將零件或廢料卸下來所需的力稱卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹橫腔推出的力稱推件力，逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔頂出的力稱頂件力。
、、是由壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗精度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。要準確計算這些力是困難的，實際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算
=
=
=
式中 ——沖裁力（N）；
、、——分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見表4-5。
表4-5 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)
料 厚（mm）
、
、
鋼
≤1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0..55
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
鋁 鋁合金
紫銅 黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
實際生產(chǎn)時，凹模孔口中會同時卡有好幾個工件，所以在計算推件力時應(yīng)考慮工件數(shù)目。設(shè)h為凹橫孔口直壁的高度，t為材料厚度．則工件數(shù)n＝h/t。由參考文獻[2]表2-21，取h=5mm，則n=h/t=5/0.5=10
查表4-5得：取=0.055，=0.063，=0.08
所以
==0.055160221.49=8812.18N
=n=0.063160221.49=100939.54N
==0.08160221.49=12817.72N
沖裁時，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機時是否要考慮進去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待。
采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模的總沖壓力為
=+
采用彈性卸料裝置和下出料方式的總沖壓力為
=++
采用彈性卸料裝置和上出料方式的總沖壓力為
=++
此次設(shè)計采用彈性卸料件結(jié)合剛性卸料的裝置和上出料的方式，故最后總的沖壓力為
=+++=160221.49+812.18+100939.54+12817.72=282790.93N
4.4 壓力中心的計算
沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的使用壽命，通過利用求平行力系合力作用點的方法(解析法或圖解法)確定模具的壓力中心。
由于此次設(shè)計模具所要沖裁的零件是個中心對稱圖形，如圖4-8所示，雖然在上端有一直徑為5mm的半圓槽，但是相對于整個制件的沖裁邊緣來說，其所需的壓力可以忽略不計，所以制件的壓力中心位于幾何中心。
圖4-8 壓力中心的確定
4.5 沖裁間隙
1. 沖裁間隙的含義
沖裁模的凸模橫斷面，一般小于凹模孔。凹模與凸模刃口部分，在垂直于外栽力方向的投影尺寸之差，稱為沖栽間隙。
間隙有兩種含義：—種指凹模與凸模間每側(cè)空隙的數(shù)值，稱為單面間隙；另一種指凹模與凸模間兩側(cè)空隙之和，稱為雙面間隙。對于圓形刃口的凸、凹模來說，雙面間隙就是兩者直徑之差。習(xí)慣上常說的多少間隙，是指雙面間隙，用符號Z表示。單面用Z／2表示。
2. 間隙對沖裁的影響
生產(chǎn)實踐證明，間隙值的大小、分布是否均勻等，對沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具形命等均有直接影響。凸、凹模之間的間隙大小可分三種基本情況， 即間隙合理、間隙過大和間隙過小。
1）沖裁件的斷面質(zhì)量
間隙合理，材料在分離時，凸、凹模刃口處的裂紋重合，沖裁斷面比較平直、光滑，塌角和毛刺均較小，制件質(zhì)量較好。但合理的沖裁間隙并非是一個絕對值，而是某一個數(shù)值范圍，沖裁間隙在此范圍內(nèi)都可得到?jīng)_裁斷面好的制件。間隙過大，凸、凹模刃口處的裂紋不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的里邊，材料受很大的拉伸，光亮帶小，毛刺、塌角及斜度都較大。間隙過小，裂紋也不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的外邊，兩條剪裂紋之間的一部分材料隨沖裁的繼續(xù)又被二次剪切和擠壓，在斷面上形成第二次光亮帶，并在其間出現(xiàn)夾層和毛刺。
2）尺寸精度
落料或沖孔后，因發(fā)生彈性恢復(fù)，會影響尺寸精度。間隙小到一定界限，由于壓縮變形彈性恢復(fù)，落料件尺寸會大于凹模尺寸，而使沖出的孔小于凸模。間隙大到一定界限，由于拉伸變形彈性恢復(fù)，落料件尺寸會小于凹模，而使沖出的孔大于凸模。間隙對于沖孔和落料精度的影響規(guī)律是不同的，且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
3）沖裁力和模具壽命
間隙值大時，沖栽力有一定程度的減小，卸料力和推件力也隨之降低。
沖裁時，坯料對凸模與凹模刃口產(chǎn)生側(cè)壓力，并在凸模與被沖孔之間以及凹模與落料件之間均有摩擦力。間隙越小，側(cè)壓力和摩擦力隨之增大。此外，在實際生產(chǎn)中，模具因受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而間隙分布也不可能十分均勻所以，過小的間隙會使凸、凹模刃口磨損加劇，壽命下降。而較大的間隙則可使凸、凹模側(cè)面與材料問摩擦減小，并減緩間隙不勻的不利影響，從而提高模具壽命；但間隙過大，坯料彎曲相應(yīng)增大，使凸模與凹模刃口端面上的壓應(yīng)力分布不均勻，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形，因而對模具壽命也不利。
3. 沖裁方向的確定原則
沖裁時，由于凸、凹模之間存在間隙，因此落下的料或沖出的孔均帶有錐度，其大端尺寸基本等于凹棋尺寸，小端尺寸基本等于凸模尺寸。測量時，也是按沖孔的小端和落料的大端作為基準量取尺寸的。又由于在生產(chǎn)中，凸、凹模都要與沖件或廢料發(fā)生摩擦，凸核愈磨愈小，凹模愈磨愈大，使間隙隨之增大。基于這一分析，確定沖裁間隙值的原則是：落料時因制件尺寸隨凹模尺寸而定，故間隙應(yīng)在減小凸模尺寸的方向上取得；沖孔時因孔尺寸隨凸模尺寸而定，故間隙應(yīng)在增大凹模尺寸的方向上取得。
考慮到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、凸、凹模的磨損，在設(shè)計與制造新模具時，取最小合理間隙。
根據(jù)材料的厚度t=0.5mm，查參考文獻[2]，表2-2，取=0.035mm，=0.045mm。
4.6 凸、凹模刃口尺寸的計算
沖裁件的尺寸精度，決定于凸、凹模刀口部分尺寸。沖裁的合理間隙，也要靠凸、凹模刃口部分尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確地確定刃口部分尺寸是相當重要的。
4.6.1 尺寸計算的原則
由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的，且落料件的大端尺才等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測量與使用中，落料件是以大端尺
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