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1、毕业设计（论文）设计说明书题 目 轿车后保险杠内支撑架 冲压工艺及模具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 08级机械制造2班 学 生 指导教师 重庆交通大学 2012年前 言模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最
2、终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。 模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。我国的模具行业近年来发展很快，据不完全的统计，目前模具生产厂点共有2万多家，从业人员50万人，全年模具产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有以下特征：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平，塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加就快；“三资”企业及私营企业发展迅
3、速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全国中产值的60%以上。我国的模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造的水平总体落后于德、美、日、法、意等发达国家，模具的商品化和标准化程度总体低于国际水平。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规
4、机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。冲压成形理论及冲压工艺加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。 研究和采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等，进一步提高冷冲压技术水平。 值得特别指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元等
5、数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员实现优化设计。进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃.现代冲压生产是种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式巾初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经满足冲压生产的发展方向。冲压模具是应用最广泛的模具品种之一，是模具设计与制造专业的一门主 干专业技
6、术课。根据模具技术发展对工程技术应用性人才的实际要求，采用系统观点和并行工程的思想，将理论知识的传授与模具设计和制造的实践相结合，做到基础理论适度，突出专业知识的实用性、综合性和先进性。培养学生从事冲压模具设计与制造工作能力为核心，将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，实现重组和优化，采用多种素材和媒体手段，系统地分析了各类冲压工序的成形规律、成形工艺设计与模具设计，同时相应介绍各类冲压模具零件的不同加工方法、加工工艺及装配方法，并配以综合实例说明。目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪 论11.1 本课题的研究目的及意义11.2 本课题国内外研究现状11.
7、2.1 国内的研究现状11.2.2 国外的研究现状21.2.3 发展趋势31.2.4 设计相关的背景知识41.3 研究的重点51.3.1 设计重点涉及的方面51.3.2 本课题拟解决的关键问题51.4 本论文的主要研究内容与思路5第二章 设计任务及产品图7第三章 零件的工艺性分析和方案的拟定93.1 零件的工艺分析93.2 工艺方案的拟订9第四章 主要工艺参数的确定114.1 工件外形毛坯的设计114.2 排样和材料利用率的计算114.2.1排样方法的确定114.2.2 确定搭边值134.3 压力中心计算与确定144.4 冲压力的计算154.4.1 落料力的计算154.4.2 切边力的计算17
8、4.4.3 冲孔力的计算184.5 间隙的影响214.6 凸、凹模工作部分尺寸和公差计算234.7 零部件的设计294.8 设备的选用334.9 模架的选用35第五章 模具装配的设计375.1 导柱、导套的固定375.2 上、下模座的设计395.3 模具模柄的设计42第六章 模具总体结构及工作过程436.1 模具装配的技术要求436.2 模架的装配446.3 总装446.3.1 技术要求446.4 试模456.5 使用要求46第七章 结论与展望47致 谢48参考文献492012届机械设计与制造专业毕业设计摘 要模具工业是国民经济的基础工业。在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸
9、成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。许多产业部门(如机电、汽车、家电轻工、电器仪表、通讯、军械等)的发展依赖于模具工业的技术提高和发展。我国对模具工业的发展十分重视，国务院于1989年就将模具技术的发展列为机械行业的首要任务。充分说明了模具工业的基础性和重要性。本课题是针对轿车后保险杠内支撑架冲压工艺及模具设计进行分析设计，即冲压模具设计。零件形状较为复杂，且为一个对称零件。根据对零件的加工工艺及结构特点，设定一下工艺步骤：1. 落料2. 成形3. 切边4. 冲孔本课题通过分析了轿车后保险杠内支撑架的成形工艺，根据轿车后保险杠内支撑
10、架的结构特点和技术要求，主要设计了一个成形模。本次设计的重点涉及冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原则及热处理方法；模具制造特点、模具零件加工方法及应用等 。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，了解冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。冲裁模凸、凹模技术要求及加工特点，模具装配特点。关键词：模具工业，冲压模具，轿车后保险杠内支撑
11、架，成形ABSTRACTMold & Die Industry is the foundation of the national economy industry. In the modern industrial production, the product widely used parts stamping forming, die-casting, forging and pressing molding, extrusion forming, plastic injection or other forming method, and forming mold of suppor
12、ting, make blank forming in compliance with the requirements of a product parts. Many industry department (such as mechanical and electrical, automotive, household appliances, light industry, electric apparatus, communication, weapons, the development of die and mould industry is dependent on the te
13、chnology improve and development. Our country to the development of die and mould industry seriously, and the state council in 1989 to the development of the mould technology will be listed as the primary task of the mechanical industry. Fully explain the basic and the importance and mould industry.
14、This topic is for car bumper after supporting frame in stamping process and die design analysis design, namely stamping mould design. Parts shape is more complicated, and for a symmetrical parts. According to the machining process of the part and the structure characteristics, set the process steps:
15、1. Dropping material2. Forming3. Trimming4. Punching This topic through the analysis of the car was in the bumper brace after forming process, according to car bumper after the structure of supporting frame in characteristics and technical requirements, the main design a stretch forming dies. The de
16、sign of the key involved punching process and die classification; Common punching equipment and working principle, the selection principle; Stamping basic principle and law; Stamping performance and common stamping materials; Die material types, properties and selection principle and heat treatment
17、methods; Mould manufacturing characteristics, mould parts processing methods and applications. On the analysis of the deformation process and cutting blanking pieces factors affecting the quality of basis, understand the cutting process calculation, process scheme formulated and punch die design, su
18、re, the blade gap size calculation principle and method, layout design, cutting force and pressure center calculation, cutting technology analysis and processing plan making, cutting the typical structure, spare parts design and die standard application, punch die design methods and steps, etc. Punc
19、h die convex, concave die technology requirements and processing characteristics, the mold assembly characteristics.Keywords: Mold & Die Industry, After supporting frame in car bumpers Stamping die, forming51第一章 绪 论1.1 本课题的研究目的及意义冷冲技术的发展已日臻成熟，在查阅相关资料的基础上，结合零件成形工艺特点，制作了一套成形模，旨在大幅度提高劳动效率，降低成本。同时保险杠右底座
20、是的一个结构复杂的不对称零件，属于大批量生产，需要较高的制造精度和定位精度。模具是工业生产的主要工艺装备,模具工业是国民经济的基础工业.在现代工业生产中,产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、塑料注射或其它成形加工方法,与成形模具相配套,使坯料成形加工成符合产品要求的零件,如汽车覆盖件、发动机曲轴、电视机外壳的制造,都离不开模具.目前,模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、汽车、军械、通用机械等产品的生产中.模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和抵消耗,是其它加工制造方法所不能比拟的. 随着现代化工业和科学技术的发展,人们对工业产品的品种、数量、质量及款
21、式的要求愈来愈高,模具的应用也愈来愈广泛,其适用性也愈来愈强,已成为工业国家制造工艺水平的标志和独立的基础工业体系.后保险杠内支撑架是冲裁与成形相互组合的零件。此零件形状复杂外形尺寸较大。该零件有多处曲面成形和落料成形，尺寸精度和形位精度较高。但如何改进其制造技术，提高其生产效率，降低成本，提高产品在市场的竞争力已成为工业生产深入研究的课题，同时提高后保险杠内支撑架的生产效率有重要的现实意义。1.2 本课题国内外研究现状1.2.1 国内的研究现状我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台
22、阶。其中体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。近几年，我国模具技术发展较快，代表冲压模具发展方向的精密多任务位级进模，模具设计制造水平有了较大提高。国内生产的部分模具水平与国际同类模具水平相当，替代了一部分进口模具，并有少量出口，但是应该看到，相比国际先进水平仍有不少差距 , 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种，有代表性的是集机电一
23、体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。而当前后保险杠内支撑架的生产方式也在不断的改进，工业方面需要对其生产效率的关键核心模具进行研究。1.2.2 国外的研究现状 国外产品结构、企业结构等方面合理和较先进，国外大型、精密、复杂、长寿命模具50%以上，模具70%以上是商品化的。模具加工的制造精度高，加工模具的复杂程度较高，模具的使用寿命长和制造周期较短，比国内有一段距离的优势。其工艺装备稳定性和可靠性较高。高新技术在欧美模具企业得到广泛应用欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。 CAD/CAE/CAM的广泛
24、应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。3050人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在
25、欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。1.2.3 发展趋势 模具技术展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE
26、技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度;进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。(2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加
27、工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工
28、中应用。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(Thin、Tick等)、等离子喷涂等技术。 (7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量
29、是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合;配有随行定位夹具或定位盘;有完整的机具、刀具数控库;有完整的数控柔性同步系统;有质量监测控制系统。1.2.4 设计相关的背景知识 模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。冲压模具-在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压-是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具依构造可分为
30、单工程模、复合模、连续模三大类。前两类需较多人力不符经济效益，连续模可大量生产效率高。同样，设计一套高速精密连续冲模，也要对你所生产的产品(包含所有用冲压加工出来的产品，富士康集团主要有端子、电脑机壳以及连接器上用的小五金及目前的手机零件等等)。设计连续冲模需注意各模组之间的间距、零件加工精度、组立精度、配合精度与干涉问题，以达到连续模自动化大量生产的目的。1.3 研究的重点1.3.1 设计重点涉及的方面本次设计的重点涉及冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原则及热处理方法；模具制造特
31、点、模具零件加工方法及应用等 。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，了解冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。冲裁模凸、凹模技术要求及加工特点，模具装配特点。1.3.2 本课题拟解决的关键问题本课题是轿车后保险杠内支撑架的设计，在明确设计任务和设计要求的前提下，仔细研究设计方案，理清设计思路，使设计过程清晰化、简洁、准确。该课题研究主要包括后保险杠内支撑架的成形工艺分析，工艺计算
32、及设备的选用，成形工艺力计算，冲孔落料模完成冲孔工序和落料工序，该课题设计最主要的难点在于定位问题的解决和工序、排样，使用的模具各部分材料降低成本而又能保证模具的使用寿命。针对这种情况本论文分析了轿车后保险杠内支撑架的成形工艺根据零件的结构特点和技术要求，设计了一套成形模。1.4 本论文的主要研究内容与思路 针对如何改进生产方案，提高生产效率，要分析后保险杠内支撑架的结构特点和技术要求。为了完成课题的任务， 对此本论文要研究的主要问题包括在下述几个方面：（1）分析后保险杠内支撑架的成形工艺，以解决制件定位问题和生产效率；（2）研究工艺计算及设备的选用；主要集中在力的平衡问题;工序、排样的解方案
33、、模具制造材料成本问题等几个方面；（3）建立后保险杠内支撑架模具的设计模型；（4）后保险杠内支撑架的模具结构及工作过程；（5）后保险杠内支撑架的模具主要部件凸、凹模等重要零部件及机构的设计计算。第二章 设计任务及产品图课题内容：针对轿车后保险杠内支撑架零件，进行冲压工艺的制定及其模具设计，主要内容如下：1、对零件进行三维建模（Solidwork、CATIA、UG等软件不限）2、分析产品结构工艺性，拟定工艺方案拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图；3、冲压工艺计算及设计排样、材料利用率计算，刃口尺寸计算，冲压力、压力中心的计算；4、冲模结构设计确定凸凹模尺寸，选择模架类型
34、，绘制冲模装配图，绘制冲模零件图，编写技术文件。课题任务要求：1、工序图、模具装配图、非标准件零件图等绘图工作量不少于2.5张0号图纸；2、机械类英文资料翻译，工作量不少于三仟（3000）字；3、文献综述不少于一仟伍佰（1500）字；4、设计计算说明书不少于一万伍仟（15000）字。产品（零件）图：零件名称：轿车后保险杠内支撑架；零件材料：HSLA350；零件厚度：1.6mm；该零件是轿车后保险杠内支撑架，异形件。其主要尺寸如图2-1所示：图2-1 零件二维图图2-2（a） 零件三维图图2-2（b） 零件三维图第三章 零件的工艺性分析和方案的拟定3.1 零件的工艺分析该零件是轿车后保险杠内支撑
35、架，为了固定其他零件的零件，其精度不高，属于小型冲压件，其工艺较为复杂，工步较多，其主要的工步为：落料、成形、切边、冲孔，该零件虽然比较复杂，但是成对称，易于排样。冲裁工艺性：冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁工艺性好，是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大影响。成形工艺性：冲压生产中，除冲裁、弯曲、拉深等工序外，还有其他一些工序，包括校形、翻遍、缩口、胀形和起伏成形等，通常称为成形工艺。成形工艺是指用各种局部变形的方法来改变坯料或工序件形状的加工方法。它们常和其他冲压工序组合
36、在一起，加工某些复杂形状的零件。例如校平和整形，是消除穹弯、回弹及所有不符合之间需要的多余变形，提高之间的形状与尺寸精度；而翻遍、缩口等是对某些部位按某种特定方式进行局部成形。由以上分析可知，该冲件主要冲压工序的工艺性良好。3.2 工艺方案的拟订该零件所需的基本冲压工序为落料，成形，切边，冲孔，其工艺步骤如下：落料得到所需的板料外形；拉伸成形得到该零件的基本结构切边切除多余的废料；冲孔冲出四个孔。依据以上工序，可以做出以下工艺方案。方案一：先通过落料得到所需的板材毛坯，早通过成形的到所需的零件基本结构，然后切边切除多余的废料，最后通过冲孔冲出四个孔，从而得到完整的零件。方案二： 1、选择方形板
37、料，进行成形加工，得到零件的基本结构；2、冲孔得到四个孔；3、切边得到完整零件。方案三： 1、选择合适板料，根据在同一个平面上的三个孔的位置关系，先进行冲孔得到三个孔；2、通过上步所得的三个孔进行定位，进行成形加工，得到零件基本外形；3、切边切除多余废料，得到完整零件。通过三个方案的比较，方案一通过合适的排版，运用较少的冲压步骤得到完整的材料，精确度较高，设计出的模具结构较为简单，操作方便并且能够有效的节省材料；方案二虽然前两步较为简便，但是第三步进行切边较为复杂，所需的模具数量较多，且不容易定位；方案三存在方案二同样的问题，并且在第二部进行拉伸成形时，容易产生较大变形或是材料不均匀的问题。根
38、据以上分析，所以较为合理的工艺方案为方案一，方案一较好的完成冲压件，并具有较好的经济性。其工序如下：落料成形切边冲孔第四章 主要工艺参数的确定4.1 工件外形毛坯的设计通过采用UG软件对零件进行分析计算，零件展开图形状基本有曲线构成，其近似图形如图4-1所示图4-1 零件展开近似图形4.2 排样和材料利用率的计算4.2.1排样方法的确定一、排样的分类 按照材料的利用率，排料可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种，如图4-2所示。废料是指冲裁中除零件以外的其他板料，包括工艺废料和结构废料。（1）有废料排样。有废料排样是指在冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间均有工艺废料，冲裁是沿冲裁件
39、的封闭轮廓进行的，如图4-2（a）所示。（2）少废料排样。少废料排样是指只在冲裁件之间或只在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，如图4-2（b）所示。冲裁只沿冲裁件的部分轮廓进行，材料利用率可以达到70%-90%。（3）无废料排样。无废料排样使之在冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在，冲裁件实际上是直接由切断条料获得的，如图4-2（c）所示。材料利用率可高达85%-90%。图4-2 排样类别（a） 有废料排样；（b）少废料排样；（c）无废料排样二、排样设计原则（1）提高材料利用率。冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的60%以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重
40、要指标。在不影响零件性能的前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率。（2）改善操作性。冲裁件排样应使工人操作方便、安全、劳动强度低。一般说来，在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数，在材料利用率相同或相近时，应选用条料宽度及近距小的排样方式。（3）使模具结构简单合理，使用寿命高。（4）保证冲裁件质量。采用少废料、无废料排样时，材料利用率高，不但有利于一次行程获得多个冲裁件，还可以简化模具结构、降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件尺寸及精度不易保证，另外，在有些无废料排样中，冲裁时模具会单面受力，影响模具使用寿命。有废料排样时冲裁件质量和模具寿命较高，但材料利用率较低。
41、所以，在排样设计中，应全面权衡利弊。综合零件形状和使用要求：大批量生产，考虑到经济性，以及工艺方案的确定，该零件的排样实现了少废料排样，生产批量大，采用模具加工可以有明显的经济效益。经过分析，采用少废料排样，如图4-3所示。图4-3 落料排样图4.2.2 确定搭边值表4-1搭边a和a1的数值材料厚度t（mm）搭边值a边距a10.25以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.81.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.83.03.62.83.2用少废料排样，排样图如图43所示。采用导料板导向且无测压
42、装置，其中搭边值取a为2.0mm, 边距a1为2.2mm，平行于送料方向的冲裁件宽度D为163.6mm，导料板与最宽条料之间的间隙，条料宽度偏差。进距： 条料宽度： 板料规格拟选用： 板料采用纵排：如图3-3所示板料条数：条 余1.2mm每条个数：条 余0mm板料每块可冲总个数： 个材料的利用率：冲裁件的实际： 一个进距内材料的利用率：一张板料上总的材料利用率：4.3 压力中心计算与确定模具的压力中心是为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。压力中心：因零件展开图为对称图形，故其压力中心为几何中心，即为（0,0）点，如图4-4所示。图4-4 压力中心4.4
43、 冲压力的计算4.4.1 落料力的计算1、冲裁力计算本次冲裁属于平刃口冲裁，落料力由下式计算： （4.1）式中 P冲裁力（N）；材料的抗剪强度（MP）； t材料厚度（mm）； 冲裁刃口周长（mm）。在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不匀和材料性能波动等因素，通常按下式计算冲裁力： （4.2）其中t=1.6mm，=350MP，通过UG计算L=1609.7626mm所以 2、卸料力、推件力及顶件力计算卸料力 （4.3）推件力 （4.4）顶件力 （4.5）式中 、 分别是卸料力、推件力和顶件力（N）； 、分别是卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，其值分别取0.04、0.055、0.06； 冲裁力（N
44、）； 同时梗塞在凹模内的工件数；，为凹模直壁刃口高度（mm），为料后（mm）；按模具结构取为1。将相关数值代入上述式子，经计算得：3、压力机吨位计算：冲裁时，选择压力机的吨位，一般按下列公式计算：对于普通冲裁 式中 压力机的公称压力（N）； 冲裁力（N）。根据上面的计算，选用公称压力为的机械压力机进行冲裁,其型号为。表4-2 冲裁间隙（单面间隙c=%t）注：1、本表适用于厚度为10mm以下的金属材料。考虑到料厚对间隙比值的影响，将料厚分成0.1-1.0,1.2-3.0,3.5-6.0,7.0-10.0四档，当料厚为0.1-1.0mm时，各类间隙比值取下限值，并以此为基数，随着料厚的增加，再逐档
45、递增（0.5-1.0）%t（有色金属和低碳钢取小值，中碳钢和高碳钢取大值）。 2、凸、凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大，故新模具应取最小间隙值。 3、其他金属材料的间隙比值可参照表中抗剪强度相近的材料选取。 4、非金属材料：红纸板、胶纸板、胶布板的间隙比值分两类：相当于表中类时，取（0.5-2.0）%t；相当于类时，取（2-4）%t。纸、皮革、云母纸的间隙比值取（0.25-0.75）%t。4、凸、凹模间隙计算冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量、尺寸精度、模具寿命和力能消耗的重要工艺参数。冲裁间隙数值，主要与材料牌号、供应状态和厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，再生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，而应区别情况，分别对待，再保证冲件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。再冲裁间隙指导性技术文件中推荐的间隙值使根据使用要求