1、學 號_0910121083_ 課程設計課 題 塑性成形工藝（沖壓）課程設計 學生姓名 徐 松 系 別 機械工程系 專業班級 09材料成型及控制工程1班 指導教師 劉 建 二0 一 二 年 五 月目 錄摘 要第一章 概述11.1沖壓的概念11.2沖壓的特點11.3沖壓工序的分類11.4沖壓的現狀11.5沖壓技術的發展趨勢1第二章 沖壓工藝性分析32.1沖壓材料分析32.2結構形狀分析32.3精度和粗糙度分析42.3.1精度的確定42.3.2粗糙度的確定4第三章 沖壓生產方案和模具結構的確定53.1生產方案的確定53.2模具結構的確定53.2.1 送料方式53.2.2 卸、出料方式53.2.4

2、定位方式53.2.5 導向方式6第四章 彎曲工藝設計與計算74.1彎曲件展開尺寸的計算74.2彎曲回彈84.3彎曲模刃口尺寸計算84.3.1凸模與凹模的圓角半徑和凹模深度84.3.2彎曲模凸模和凹模的間隙94.4彎曲力計算及壓力機的選擇104.4.1彎曲力的計算104.4.2壓力機的選擇11第五章 沖壓工藝的設計與計算125.1排樣125.1.1搭邊值的確定125.1.2步距的確定135.1.3 條料的規格135.1.4 材料利用率計算145.2 壓力中心的確定165.3沖壓力計算與壓力機選擇175.3.1沖壓力的計算17 5.3.2壓力機的選擇.195.4刃口尺寸計算205.4.1凸、凹模刃

3、口尺寸計算20總 結23參考文獻24致 謝25附表標準公差表26附表II沖裁模初始雙面間隙Z 27L型彎曲件沖壓工藝課程設計 摘 要 隨著社會的發展，彎曲件的運用也日漸廣泛，本次課程設計的主要任務就是設計L型彎曲件的沖壓工藝，其具有很重要的意義，首先，好的沖壓工藝能夠保證產品的質量，提高生產率，降低生產成本，并增加產品的使用壽命，所以本次課程設計十分必要；其次，通過本次課程設計使自己掌握了常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，加深了自己對專業知識的理解和掌握，培養了自己查閱資料、運用軟件制圖以及團隊協作等各方面的能力；最后，此次課程設計，讓我發現了自己的不足，使自己在以后的學習生活中，

4、有機會完善自己，為以后的學習和工作打下了堅實的基礎。 本次課程設計從對零件的工藝性能分析，生產方案的制定及模具結構的確定，到沖壓工藝的主要計算（包括彎曲件展開尺寸的計算、排樣的分析及材料的利用率、壓力中心的確定、凸模與凹模刃口尺寸的計算、沖壓工藝的計算、沖壓設備的選擇），彎曲工藝主要計算（主要包括彎曲工序的計算和設備的選擇、彎曲回彈值的計算、彎曲模具工作零件刃口尺寸的計算、模具工作零件的結構的確定）等方面進行設計。經過分析計算，最終確定采用級進模和彎曲模的生產方案，采用少廢料排樣法，材料利用率為84.2%，沖裁部分選擇開式雙柱可傾壓力機，型號為J23-63，彎曲部分初選壓力機采用開式雙柱可傾壓

5、力機，型號為J23-16。 隨著科學技術的發展，模具行業對國民經濟和社會的發展，越來越起著重要的作用，其具有很大的發展前景，L型彎曲件的應用也會越來越廣，因此，今后沖壓工藝設計應當朝著更高效率、更高精度、更長壽命、更大效益的方向發展。此次課程設計，我學到了很多，為以后的學習工作打下了堅實的基礎，相信自己以后會做得更好。關鍵詞：沖壓工藝；L形彎曲件；彎曲模；級進模；排樣 銅陵學院課程設計第一章 概述1.1沖壓的概念沖壓是利用安裝在沖床上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法這種加工方法。1.2沖壓的特點沖壓生產靠模具和壓力機完成加工

6、過程，與其他加工方法相比，它具有以下優點：（1） 沖壓件尺寸精度由模具來保證，具有一模一樣的特征，所以質量穩定，互換性好。（2） 由于利用模具加工，所以可獲得其他加工方法所不能或難以制造的，壁薄、重量輕、剛性好、表面質量高、形狀復雜的零件。（3） 適合于批量生產。（4） 沖壓加工不會產生大量切削金屬,節約材料。同時，沖壓加工也存在以下缺點：（1） 沖壓加工中模具的制造周期比較長、成本比較高。（2） 沖壓加工時會產生比較大的噪聲和振動。（3） 不適用于單件小批量生產。1.3沖壓工序的分類沖壓工藝分為分離工序與成形工序兩大類，每一類中又包括許多不同的工序。分離工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部分

7、的應力達到強度極限以后，使坯料發生斷裂而產生分離。分離工序又可分為落料、沖孔、剪切等。成形工序是指坯料在沖壓力的作用下，變形部分的應力達到屈服極限，但未達到強度極限，使坯料產生塑性變形，成為具有一定形狀、尺寸與精度沖壓件的加工工序。在實際生產中，為了提高生產效率和產品質量，往往以復合工序的形式出現。1.4沖壓的現狀隨著近代工業的發展，沖壓技術得到迅速發展。我國沖壓技術落后、經濟效益低。主要是因為沖壓基礎理論與成形工藝落后；模具標準化程度低；模具設計方法和手段、模具制造工藝及設備落后；模具專業化水平低。所以，結果導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與先進工業發達國家的模具相比差距相

8、當大。1.5沖壓技術的發展趨勢沖壓技術發展趨勢：沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數控切削加工、數控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉變；模具結構日趨大型、精密、復雜及壽命日益提高；快速經濟模具技術的推廣應用；提高模具標準水平和模具標準件的使用率；開發優質模具材料和先進的表面處理技術。1.6 本設計的目的及意義 目的：沖壓課程設計是讓學生熟悉所學知識，掌握冷沖壓成形的基本原理；掌握沖壓工藝過程設計；能夠綜合運用所學知識，發現、提出、分析和解決實際問題；能夠合理選用沖壓設備。課程設計是鍛煉實踐能力的重要環節，是

9、對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。 意義：本次課程設計具有重要的意義。首先，好的沖壓工藝能夠保證產品的質量，提高生產率，降低生產成本，并增加產品的使用壽命，所以本次課程設計十分必要；其次，通過本次課程設計使自己掌握了常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，加深了自己對專業知識的理解和掌握，培養了自己查閱資料、運用軟件制圖以及團隊協作等各方面的能力；最后，此次課程設計，讓我發現了自己的不足，使自己在以后的學習生活中，有機會完善自己，為以后的學習和工作打下了堅實的基礎。 第二章 沖壓工藝性分析設計任務工件名稱：L型件 材料：Q235 材厚：3mm圖2-1工件零件圖2.1沖壓材料分析 沖

10、壓材料為Q235，屬于碳素結構鋼，其性能參數查表2-1可知：抗剪強度310380MPa，屈服強度MPa，抗拉強度380470MPa，伸長率為21%25%。強度不高，塑性良好，沖壓工藝性好，適合進行沖壓加工。表2-1 部分碳素鋼抗剪性能材料名稱牌號材料狀態抗剪強度（MP）抗拉強度(MP)伸長率(%)屈服強度(MP)普通碳素鋼Q195未退火2603203204002833200Q235未退火3103803804702125240Q275未退火40050050062015192802.2結構形狀分析該工件是L形彎曲件，彎角是直角，工件結構對稱，形狀簡單，孔為直徑為20mm的圓孔，故符此形狀方面的要求

11、。 為了便于模具加工，沖裁件轉角處應該盡量避免尖角，而以圓弧過度，從而減少沖壓時候的開裂以及沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。一般沖裁件的圓角半徑R應大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。本次設計的工件，圓角半徑R=3>0.5t=1.5，故沖裁件的尺寸滿足要求。 在直角彎曲時，為了使彎曲過程中能產生足夠的彎矩，保證彎曲件的直邊平直，必須使彎曲件的直邊高度H>2t，本次設計的工件的直邊高度為30mm，故滿足要求。 對于帶孔的彎曲件，為了防止預先沖好的位于彎曲變形區附近的孔由于彎曲過程中材料的塑性流動產生變形，孔的位置應處于彎曲變形區外。孔邊至彎曲半徑r中心的距離L材料厚度有關，一

12、般應滿足一下條件：當t<2mm，Lt；當t2mm時，L2t，本次設計的工件t=3mm2mm，L=27mm2t=6mm，故滿足要求。2.3精度和粗糙度分析2.3.1精度的確定 凡產品圖樣上沒有標注公差等級或公差的尺寸時，通常按IT14精度等級處理。表2-2 沖裁件內外形所能達到的經濟精度材料厚度t（mm）基本尺寸（mm）3366101018185001IT12IT13IT1112IT14IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335-IT14IT12IT13查附表標準公差表可知零件的公差尺寸為，。2.3.2粗糙度的確定 表2-3 一般沖裁件的剪斷面表面粗糙度 零件圖中對工件粗糙度

13、也無要求，因此由下表知沖裁件的剪斷面的粗糙度可選=12.5m。材料厚度t（mm）112233445剪斷面表面粗糙度（m）3.26.312.52550第三章 沖壓生產方案和模具結構的確定3.1生產方案的確定 該工件包括落料、彎曲、沖孔三個基本工序，擬定的三種工藝方案如下：方案一：先落料，再彎曲，后沖孔。采用單工序模生產。方案二：先落料后沖孔，再彎曲，采用級進模具和彎曲模具生產。方案三：沖孔落料彎曲采用復合模生產。方案一，模具結構簡單，但需三道工序兩三副模具，生產效率低。 方案二，先采用復合模具沖孔落料沖裁能夠保證沖裁尺寸精度，適用范圍廣、效益高。再用彎曲模具彎曲，用孔定位能保證沖裁件的尺寸精度。

14、方案三，多沖裁件尺寸不能保證，模具結構復雜很多地方不能達到要求。通過對上述三種方案的對比，決定采用方案二，使用級進模和彎曲模，先落料后沖孔，再彎曲。3.2模具結構的確定3.2.1 送料方式 由于本次設計的沖裁零件為小批量生產，不需要很高的效率，用手動送料方式可以滿足要求，故采用手動的生產方式。3.2.2 卸料、出料方式 模具是采用彈性卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈性卸料模具操作時比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動作，且彈性卸料板卸料時對條料施加的是柔性力，不會損傷工件表面，因此實際設計中盡量采彈性卸料板，而只有在彈性卸料板

15、卸料力不足時，才改用固定卸料板。隨著模具用彈性元件彈力的增強（如采用矩形彈簧），彈性卸料板的卸料力大大增強。此材料的厚度為3mm,因此只要采用合適的彈性原件同樣可以使用彈性卸料板卸料。 故選用彈性卸料。因采用級進模生產，故采用向下落料出件。3.2.3 定位方式 為了保證模具正常工作和沖出合格沖裁件，必須保證坯料或工序件對模具的工作刃口處于正確的相對位置，即必須定位。條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為條料橫向定位；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距），稱為條料縱向定位。對于工序件的定位，基本上也是在兩個方向

16、上的限位。（1） 條料橫向定位方案一：采用導料板，在固定卸料式沖模和級進沖裁模中，條料的橫向定位采用導料板。方案二：采用導料銷，在復合沖裁模上通常采用導料銷進行導料，使用的優點是對條料的寬度沒有嚴格要求，且可以使用邊角料。方案三：采用測壓裝置，在一側導料板上裝有兩個橫向彈頂元件，組成測壓裝置。在級進模上設置測壓裝置后將迫使條料在送進時，始終緊貼基準導料板，可減小送料誤差，提高工件的內形與外形的位置尺寸精度。 通過對比以上三種方案，為了很好的固定條料的左右移動，發現選用導料銷和測壓裝置組合為最佳。（2）條料縱向定位方案一：采用固定擋料銷，固定擋料銷主要用于落料模與順裝復合模上，在23個工位的簡單

17、級進模上有時也選用。方案二：活動擋料銷，它是一種可以伸縮的擋料銷，其通常安裝在倒裝落料模或者復合模的彈壓卸料板上。方案三：導正銷，導正就是用裝于上模的導正銷插入條料上的導料孔，以矯正條料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之間具有正確的相對位置。當內形與外形的位置精度要求較高時，可設置導料銷提高定距精度，其可以用于級進模上對條料工藝孔的導正。通過對比以上三種方案，選方案三導正銷為最佳。3.2.4 導向方式 常用的導向裝置有導板式、導柱導套式、滾珠導向式三種。導板式導向裝置又分為固定導板和彈壓導板導向兩種。導柱導套式導向分為中間導柱模架、后側導柱模架、對角導柱模架、四導柱模架。因為對角導柱模架，導

18、柱分布在舉行凹模的對角線上，既可以橫向送料，又可以縱向送料。適用于各種沖裁模使用，特別適于級進模沖裁模使用。由于生產的沖裁零件使用級進模沖裁，結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，且該沖裁屬于普通沖裁，并考慮到經濟原則，故選用導柱導套式導向中的對角導柱模架。第4章 彎曲工藝設計與計算4.1彎曲件展開尺寸的計算對于彎曲件展開尺寸的計算需按圓角半徑r=3mm>0.5t=1.5mm的彎曲件計算方法進行計算。可將工件分為如圖4-1中的直邊段L1，L2，L3三段。圖4-1 L型彎曲件零件圖 （1） 直邊段的長度、分別為 mm mm （2）圓角段為 因為,所以該圓角是屬于有圓角彎曲，

19、可根據中性層長度不變原理計算，中性層位移系數表如表4-1所示 表4-1 中性層位移系數x值r/t0.10.20.30.40.50.60.70.81.01.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.52.02.53.04.05.06.07.08.0x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5查表4-1可得中性層位移系數則mm (3)彎曲毛坯展開總長度為：mm 由于采用的是IT14級,公差為0.87mm，故長度尺寸為mm。4.2彎曲回彈 因為相對彎曲半徑較大，屬于大變形程度，圓角回彈值小，不必計算，且制件精度

20、要求不高，制件卸載后的回彈可通過設置壓料裝置予以減小，制件卸載后可以符合精度要求。4.3彎曲模刃口尺寸的計算4.3.1凸模與凹模的圓角半徑和凹模深度（1）凸模圓角半徑 當彎曲件的彎曲半徑不小于時，凸模的圓角半徑一般取彎曲件的圓角半徑。如因彎曲件結構需要，出現彎曲件的圓角半徑小于最小彎曲半徑(r<)時，則首次彎曲時凸模圓角半徑大于最小彎曲半徑，即>,然后經整形工序達到所需的彎曲半徑。當彎曲件的彎曲半徑較大、精度要求較高時，還應考慮工件的回彈，凸模的圓角半徑應作相應的修正。 由于該工件的彎曲半徑，故凸模圓角半徑可取彎曲件的內彎曲半徑r=3mm。（2）凹模圓角半徑凹模圓角半徑rd的大小對

21、彎曲力和工件質量均有影響。凹模圓角半徑rd過小，坯料彎曲時進入凹模的阻力增大，工件表面產生擦傷甚至壓痕。凹模圓角半徑過大，影響坯料定位的準確性。凹模兩邊的圓角半徑應一致，以免彎曲時工件產生偏移。在生產中，凹模圓角半徑rd一般取決于彎曲件材料的厚度t：當mm時，當mm時，當 mm時，又材料的t=3mm，故mm。 （3）凹模深度 凹模的工件深度將決定板料的進模深度，對于常見的彎曲件，彎曲時不需全部直邊進入凹模內。只有當直邊長度較小且尺寸精度要求高時，才能直邊全部進入凹模內，凹模深度過大，不僅增加模具的消耗，而且將增加壓力機的工作進程，使最大彎曲力提前出現。中小型彎曲件通常都使用模具在機械壓力機上進

22、行加工，最大彎曲力提前出現，對壓力機是很不利的。凹模深度過小，可能造成彎曲件直邊不平直，降低其精度。因此，凹模深度要適當。 彎曲u形件的凹模深度可由表4-2查得，如下表所示表4-2 彎曲u形件的凹模深度L (mm)彎曲件邊長L材料厚度t<224>4hhh1025>2550>5075>75100>100150202227323710151520202525303035222732374215253035403237424730354050查表4-2，選凹模深度25mm4.3.3彎曲模凸模和凹模的間隙彎曲時，彎曲模之間必須選擇適當的間隙。凸模與凹模之間的間隙對彎

23、曲件的質量和彎曲力有很大的影響。間隙值過大則彎曲件回彈增加，降低零件的制造精度。間隙值過小，彎曲力增大，同時零件直邊的料厚減薄和出現劃痕，降低凹模的使用壽命。 同時考慮到下列因素的影響：彎曲件寬度較大時，受模具制造和裝配誤差的影響，將加大間隙的不均勻程度，因此間隙應取大些。寬度較小時間隙值可以取小些，硬材料則應取大些。對于尺寸精度要求一般的彎曲件，板料為黑色金屬時，單邊間隙Z可按下式計算： （4-1）式中 Z彎曲凹、凸模的單面間隙，mm； T材料厚度的基本尺寸（或中間尺寸），mm； n間隙系數。材料的彎曲系數可由表4-3查得，如下表所示 表4-3 彎曲系數n (mm)彎曲件高度H材料厚度t&l

24、t;0.50.522447.5<0.50.522447.57.512B2HB>2H100.050.050.04-0.100.100.08-200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06750.100.070.050.050.200.150.100.100.08100-0.070.050.050.05-0.150.100.08150-0.100.070.05-0.200.150.100.10200-0.1

25、00.070.07-0.200.150.150.10查表4-3，取間隙系數n=0.04將各個數據代入式（4-1）中，得： mm4.4彎曲力計算及壓力機的選擇4.4.1彎曲力的計算 由于彎曲力受到材料的力學性能，零件形狀與尺寸，板料厚度，彎曲方式，模具結構形狀與尺寸，模具間隙和模具工件表面質量等多種因素的影響，很難用理論分析方法進行準確計算。因此，在生產中均采用經驗公式估算彎曲力。L形彎曲件是在自由彎曲階段相當于彎曲U形件的一半，而且應設置壓料裝置，所以可近似地取彎曲力為 （4-2）其中：彎曲力 壓料力彎曲公式計算公式式中-自由彎曲力(N)-校正彎曲力(N)-頂件力（或壓料力）(N)K-安全系數

26、，一般可取1.3b-彎曲線長度（mm）t-料厚（mm）-材料的抗拉強度（MPa）R-彎曲半徑（mm）A-校正部分的陰影面積（mm）P-單位校正力（MPa）V行彎曲自由彎曲校正彎曲U形彎曲自由彎曲彈性卸料彎曲（0.30.8）彈性卸料校正彎曲由表可知，U形件彎曲時的自由彎曲力 （4-3）式中，K為安全系數，取1.3 =420Mpa,為彎曲材料的抗拉強度 t為彎曲件的厚度，t=3mmB為彎曲件的寬度，B=30mmr為內圓彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），r=3mm將數據代入式4-3中計算，可得：=17199N對設置壓料裝置的彎曲模，其壓料力也要由壓力機滑塊承擔，=（0.30.8）,這里取=0.5。將數據

27、代入，求得：=8599.5N將、代入式（4-2）得： =12899N4.4.2壓力機的選擇確定壓力機的額定壓力不僅要考慮能完成彎曲加工，而且要注意防止壓力機過載。由于前述計算所得的彎曲力均為彎曲過程中可能出現的最大彎曲力數值，即短時間內出現的峰值，如果壓力機的額定壓力等于或略大于該計算值，并不能保證在整個彎曲過程中壓力機不過載。因此，在確定壓力機的壓力時，應預留出較大的安全范圍。自由彎曲時，有上述計算可知，總的沖壓工藝壓力為：= FL=12899N1.3 則代入數據可得：16768.7N 選取的開式雙柱可傾壓力機J23-16的參數如下：型號：J23-16;滑塊行程次數：120/min;滑塊行程

28、：55mm;公稱壓力：160KN;最大閉合高度：220mm;閉合高度調節量：45mm;床身最大傾角：;工作臺尺寸：300mm×450mm;模柄孔尺寸：. 第五章 沖壓工藝的設計與計算5.1排樣 各種排樣方式的比較如下表所示表5-1 排樣方式的比較排樣方式產品質量模具強度材料利用率選擇原則有廢料排樣最高最高最低常用形式，優先采用少廢料排樣較高較高用于產品外形比較規則、質量要求較低的情況無廢料排樣最低最高用于產品外形比較規則、質量要求較低的情況直排常用形式，優先采用斜排高對于具有一定形狀和尺寸的產品，如果采用斜排方式能夠提高材料利用率，或改善沖壓變形條件，應考慮斜排多排高對于具有一定形狀

29、和尺寸的產品，如果采用多排方式能夠提高材料利用率，或改善沖壓變形條件，應考慮多排對排高對于具有一定形狀和尺寸的產品，如果采用對排方式能夠提高材料利用率，或改善沖壓變形條件，并且操作方便，應考慮對排混排高對于材料牌號、厚度相同，生產批量相同（或成倍數），具有一定形狀和尺寸的多個產品，如果采用混排方式能夠提高材料利用率，或減少沖壓工序總數，并且操作簡便，應考慮混排 分析表5-1和本次設計生產的零件是小批量生產，采用的是級進模，根據零件的尺寸要求，選擇少廢料直排的排樣方式。5.1.1搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的

30、剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊太小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或影響送料工作。合理的搭邊值可由表5-2查得，如下表所示 5-2 合理的搭邊值表 (mm)料厚t人工送料自動送料圓形非圓形反復送料11.51.521.5322.52>1221.52.523.52.532>232.5232.543.53.53>3432.53.535443>4543546554>5654657665由上圖4-1和表4-1可知，由于選擇的手動送料，故取搭邊值=3mm，=2.5mm。5.1.2步距

31、的確定步距是指沖壓過程中條料每次向前送進的距離，其值為排樣時沿送進方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值。步距可定義為 (5-1)式中，S沖裁步距理論公差為±0，mm； b沿條料送進方向，彎曲件的寬度，mm; 沿送進方向的搭邊值，mm；步距為 =30+2.5=32.5mm5.1.3 條料的規格1） 條料的寬度的確定：有測壓裝置的模具，條料能始終沿基準導料送料，條料寬度B按下列公式計算 調料寬度： (5-2)式中，條料寬度，mm； l為沖裁件垂直于送料方向的尺寸，mm； 搭邊值，mm； 條料寬度偏差，mm，其值可查下列表5-3； 表5-3 條料寬度偏差 (mm)條料寬度B材料厚度t011223

32、350500.40.50.70.9501000.50.60.81.01001500.60.70.91.11502200.70.81.01.22203000.80.91.11.3查上表數據可得條料寬度偏差=0.7mm.故條料寬度 2）條料的長度L可根據確定： (5-3) 式中，L條料的長度，mm； n一根條料上可沖裁零件的個數，個； b 沖裁件的最大尺寸，mm；由于沖裁件的個數未知，可假設一根條料班上可沖裁零件個數為30個，則條料的長度為 mm 5.1.4 材料利用率計算沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的技術經濟指標。一個步距內的材料利用率可用下式表示：

33、(5-4)式中， 一個步距內沖裁件的實際面積,； B條料寬度,mm； S步距,mm。其中計算實際面積的公式如下 (5-5)式中，R沖裁件中沖孔圓半徑，mm則可知一個步距內沖裁件的實際面積為 =3026由上式可得一個步距內的材料利用率 若考慮到料頭、料尾和邊余料的消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率為 (5-6) 式中， n一一張板料（或帶料、條料）上的沖裁件總數目； 一個沖裁件的實際面積,； B板料（或帶料、條料）寬度,mm； L板料（或帶料、條料）長度,mm。這里一個沖裁件的實際面積即等于個步距內沖裁件的實際面積 則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率為 圖5-1 詳細的排樣

34、圖5.2 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓力合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌間產生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。沖裁形狀對稱時，其壓力中心位于沖裁件輪廓圖形的中心。 多模壓力中心計算公式： （5-7） （5-8）式中，分別為每個孔的壓力中心坐標，分別為各個空的周長，為壓力中心。由圖可知矩形的壓力中心在它的對稱中心上為，圓孔的壓力中心在它的圓心上為。所以壓力中心為故沖裁的壓力中心為圖5-2 壓力中心示意圖5.3沖壓力計算與壓力機選擇5.3.1沖壓力的

35、計算（1）沖裁力的計算 沖裁時，凸模給材料施加壓力，同時，材料也對凸模產生反作用力，通常我們把這種反作用力稱為抗力。材料對凸模的最大抗力就是沖裁力，它是選擇壓力機和設計模具的重要依據之一，為了正確選擇壓力機和設計模具，就必須計算沖裁力。用一般平刃沖裁時，其沖裁力F一般按下列公式計算： （5-9）式中，沖裁力，N； 沖裁周邊長度，mm； 材料厚度，mm； 材料剪切強度，MPa；可由表5-7查得 安全系數。系數K是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數，一般取。 5-4 沖壓常用黑色金屬材料（部分）的力學性能材料名稱牌號材料狀態力

36、學性能抗剪強度抗拉強度屈服點伸長率普通碳素結構鋼Q195未退火2553143153901952833Q2353033723754602352631Q2753924904906102751520碳素結構鋼08F退火23031027538018027300826036021541020027202804003555002502435400520490635320194544056053068536015 查表5-4可得，故取最大值372MPa。又因為 故沖裁力 （2）卸料力、推件力、頂件力的計算1）卸料力卸下包在凸模上材料所需的力叫卸料力，其計算公式為 （5-10） 2）推件力 順著沖裁方向推出卡

37、在凹模里的材料所需要的力叫做推件力，其計算公式為 （5-11） 3）頂件力 逆著沖裁件方向頂出卡在凹模里的材料所需要的力一般叫做頂件力，其計算公式為 （5-12） 式中，分別為卸料力、推件力、頂件力系數，見表5-5 同時梗塞在凹模內的工件（或廢料）數； 凹模洞口的直壁高度，mm； 材料厚度，mm。表5-5 卸料力、推件力和頂件力系數 料厚(mm)鋼0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03鉛、鋁合金0.0250.08

38、0.030.07純銅、黃銅0.020.060.030.09凹模孔口形式及主要參數如表5-6所示 表5-6 凹模孔口形式及主要參數 材料厚度(mm)刃口高度(mm)0.50.5.01.02.52.56.06.0 由于采用級進模剛性卸料裝置、下出料方式，故不需要計算頂件力，查表可知取 所以 故推料力 故卸料力 由于采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，故沖壓力 （5-13）故：5.3.2壓力機的選擇壓力機的公稱壓力必須大于或等于總沖壓力，即 故： 因為，即公稱壓力不是很大，故可選公稱壓力相對中等類型的壓力機，可查下表 表5-7 開式雙柱可傾壓力機主要技術參數主要技術參數型 號J23-6.3J23-

39、10J23-16J23-25J23-40J23-63J23-100公稱力()631001602504006301000滑塊行程(mm)354565100130130130滑塊行程次數()170145120105455038最大閉合高度(mm)150180220270330360480最大裝模高度(mm)120145180220265280380連桿調節長度(mm)303545556580100工作臺尺寸(mm)前后200240300370460480710左右3103704505607007101080墊板尺寸 (mm)厚度303540506580100孔徑140170210200220250

40、250模柄孔尺寸(mm)直徑30304040505060深度50556060708075最大傾斜角度(°)45353530303030根據表5-7可選得，開式雙柱可傾壓力機J23-63，型號為J23-63，公稱壓力630，滑塊行程130，滑塊行程次數50，最大閉合高度360，最大裝模高度280，連桿調節長度80，工作臺尺寸前后480mm，工作臺左右尺寸710，墊板厚度尺寸80mm，墊板尺寸孔徑250，模柄孔尺寸直徑50，模柄孔尺寸深度為80mm，最大傾斜角度為30°。5.4刃口尺寸計算 尺寸計算原則在決定模具刃口尺寸及其制造公差時，需考慮下述原則：（1）落料制件尺寸由凹模尺

41、寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，一凸模為基準，間隙取在凹模上。（2考慮到沖裁中凸、凹模的磨損，設計落料模時，凹模基本尺寸應取工件范圍內的較小尺寸，設計沖孔模時，凸模基本尺寸應取工件的尺寸公差范圍內的較大尺寸。這樣，凸、凹模雖磨損到一定程度，仍能沖出合格零件。（3）由于凸、凹模均要與沖裁件或廢料發生摩擦，從而導致模具磨損，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結果使模具間隙愈用愈大，因此在設計新模具是，凸、凹模間隙應取最小合理間隙值。（4）確定凸、凹模制造公差時，應考慮到制件的精度要求。如果對凸、凹模刃口精度要求過高會使模具制造困難，增加成

42、本，延長生產周期；如果精度要求過低，則生產出來的零件可能不合格，或使模具壽命下降。 因為零件沒有標注公差，則公差數值按IT14精度處理，沖模則可按IT6IT7精度來制造模具。5.4.1凸、凹模刃口尺寸計算 外形，由沖裁同時獲得。且凹、凸模均按IT7級加工制造,即采用普通沖裁模。 （1）落料 設工件的尺寸為，根據計算原則，落料時以凹模為設計標準。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。 （2）沖孔 設沖孔尺寸為，根據計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，是凸模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最大極限尺寸；將凹模尺

43、寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。 式中， 落料凹、凸模尺寸，mm； 落料件長度的最大極限尺寸，mm； 沖孔件的最小極限尺寸，mm； 沖裁件制造公差，mm； 最小初始雙面公差，mm 凸、凹模的制造公差，mm，可查表5-8得出。 系數，為了避免沖裁件尺寸都偏向極限尺寸，應試沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。的值在0.51之間，與沖裁件的精度等級有關，可查表。采用凸、凹模分開加工時，應在圖樣上分別標注凸、凹模刃口尺寸與制造公差，為了保證間隙值，應滿足下列公式： 表5-8 規則形狀（圓形、方形）沖裁凸模、凹模的極限偏差如果驗算不符合上式，出現的情況，當大得不多時，可適當調整以滿足上述條件，這時凸、凹模的公差直接按公式和確定。基本尺寸(mm) 凸模極限下偏差凹模極限上偏差180.0200.02018300.02530800.030801200.0250.0351201800.0300.0401802600.0452603600.0350.0503605000.0400.060>5000.0500.070磨損系數可查表5-9得到表5-9 系數x材料