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图3 无芯卷圆示意图
第三章 排样的设计
1、坯料展开尺寸的计算
在计算复杂零件展开尺寸时，传统上是根据初算尺寸用线切割切出性形状，再反复试模修正尺寸，直到符合产品要求，不仅效率低，而且成本高。由于该零件形状复杂，不对称，按传统方法计算展开尺寸偏差较大，现借助有限元模拟，可以帮助确定产品形状与展开尺寸。图4为最后的坯料展开形状和主要尺寸。
图4 通过模拟确定的展开尺寸 2、排样方式的选择
由链节形状可以确定级进模的主要工序有冲孔、落料、卷圆、弯曲等，而载体设计和无芯卷圆工序设计是模具设计的难点。根据零件图，可初步拟定如图5
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所示的2种工艺方案。
方案一：采用横排排样，成型工艺为：冲孔—冲废料—冲轮廓废料—撕口—预弯—打弯—打弯整形—冲孔整形—冲孔—落料（见图5（1））
方案二：采用竖排排样，成型工艺为： 冲导正孔—冲孔—冲废料—冲废料—撕口—预弯—打弯整形—冲孔整形—冲孔—落料（见图5（2））
（1）方案一 （2）方案二
因方案二操作不便，且料宽比方案1增加10mm,故最终选用方案一。 3、裁板方法
此链节零件冲压既有冲裁又有弯曲，因此必须遵从冲裁排样和弯曲排样的原则，最终确定的零件排样设计如图6所示。
图6 排样图
1.冲孔 2.冲废料 3.冲轮廓废料 4.撕口 5.预弯 6.打弯 7.打弯整形 8.冲孔整形 9.冲孔 10.落料
4、搭边值和料宽的确定
搭边的作用是补偿定位误差，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。由表2-13[1]差得侧面的搭边值a1=4mm，工件间的搭边值a=5mm。但是考虑到条料的宽度较大，为保持条料有一定的强度
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和刚度，保证送料顺利进行，取a=5.5mm。
一般情况下条料的宽度
B=D+2a
其中B—条料的宽度（mm）
D—工件垂直于送料方向上网最大尺寸（mm） a1—侧搭边（mm）
故条料的宽度 B=34+2×5.5=45mm . 5、计算材料利用率
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。
一个步距内的材料利用率
η＝A/BS×100%
式中 A—一个步距内冲裁件的实际面积；
B—条料宽度； S—步距；
η＝1478.7÷(45×53)×100%＝62%
第四章 冲裁力、弯曲力、压件力压力机的选择和压力中心的确定
1. 冲裁力
模具共有2个冲裁区，冲裁力由下式计算。
F?L?t??
式中：F—冲裁力（N）；L—冲裁件周边长度（mm）；t—材料厚度（mm），t=1；?—材料抗剪强度（MPa），?＝500
各冲裁区只是冲裁线的长度不同，材料抗剪长度和材料厚度均相同，用上式可分别计算各冲裁区的冲裁线长度和冲裁力，见表4-1。 表4.1冲裁线长度和冲裁力
部 位 第 3工 位 L/mm F/N 243.69 97476 第8页
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第 9工 位 188.864 75545.6 173021.6 总 计 2、弯曲力
弯曲力公式F自＝0.6kBtt?b/(R+t)（4-14）《冲压工艺与模具设计》 式中F自—自由弯曲力（N）；
B—弯曲件宽度（mm），B＝34.6+4.3+8.3
t—弧曲件材料厚度（mm）t＝0.8
R—弯曲件内半径（mm），R＝0.1t＝0.08 ?b—材料抗拉强度，?b?350 K—安全因数，K?1.3
F自＝0.6×1.3×（34.6+6.3+8.3）×0.82×350／(0.08＋0.8)＝9768.44（N）
3、卸料力
卸料力不仅是设计卸料板是的重要参数，它还是冲小孔是，影响凸模使用寿命的一个主要因素。合理地确定卸料力可以使模具结构紧凑和保证冲裁生产过程的稳定。
生产上常以经验公式来估算卸料力F卸即
F卸＝0.05×173021.6＝8651.08（N）
K卸料力系数，查《模具设计使用手册》查得K=0.05～0.08取K=0.05
4、推件力
查 《模具设计使用手册》查得F推?nKP（N）
K—卸料力系数，查《模具设计使用手册》查得K=0.05～0.08取K=0.05 F推＝5×0.05×173021.6=43255.4（N） 5、压力机的选择
冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁时各工艺力的总和 F总 根据所设计的模具，选用弹压卸料装置和下出件的模具时： F总＝173021.6＋ 9768.44 ＋8651.08 + 43255.4 ＝634696.52（N）
根据计算冲压设备可选用800KN曲柄压力机。 6、压力中心的确定
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在多工位级进模中，由于各个工位的闭合时间不同，因此压力中心是呈一种动态变化。为了便于计算，可根据级进模工作时的极限位置来计算极限位置的压力重心。根据排样图6可用解析法来求压力中心，直线段的重心既是该线段的中心，圆弧的长度和重心可按下式来求得：
l=2ra/57.29[4] 57.29rsinay=
a式中l——圆弧的展开长度（mm）；
R——圆弧的半径（mm）； A——中心半角（°）；
y——圆弧重心与圆心距离（mm）。
图7 圆弧重心的位置
所以压力中心坐标（x y）
x =
yaay=
?lx= 56.90 mm
?l?ly= 0 ?y
第五章 冲裁间隙
设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Cmin，最大值称为最大合理间隙Cmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Cmin。
冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命
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