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造公差小，造成模具制造困难，成本提高，特别是单件小批生产时，采用这种方法更不经济。
配合加工法在加工时先按零件的尺寸和公差，计算出冲孔凸模或落料凹模的尺寸，并制造出来，然后以此为基准件，配制冲孔凹模或落料凸模，故只需要保证最小间隙即可。
为了满足生产，减小成本，本次设计选用配合加工法。其计算方法如下： （1）落料：设零件尺寸为D-Δ ，则D凹=（D –χΔ）式中： D凹——落料凹模刃口尺寸，mm；
D凸——凹模刃口尺寸，mm ，按凹模实际尺寸配制，保证双边间隙Zmin； Δ——零件公差，mm； δ
凹——冲孔凸模制造公差，取值为Δ
+δ凹
/4；
凸
χ——磨损系数。 （2）冲孔：设零件尺寸为d
+Δ
则d凸=（d +χΔ）-δ
式中：d凸——冲孔凸模刃口尺寸，mm；
d凹——冲孔凹模刃口尺寸，mm，按凸模实际尺寸配制，保证双边间隙Zmin； Δ
——零件公差，mm；
χ——磨损系数。 现在要冲压的零件如图3.1
图3.1 冲裁件尺寸图
凸模刃口尺寸计算如下：
据《冷冲压及模具设计》查表2-8得 δ 则：C凸=（7+1×0.10）
+0.020
凸=–0.020mm
查表2-9得 χ=1 ；Δ=0.20mm
mm=7.2
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+0.020
mm
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凹模刃口尺寸计算如下：
据《冷冲压及模具设计》 查表2-8得 A尺寸：δ=+0.030mm ；C尺寸：δ
凹=+0.020mm
+0.035
+0.035
凹=+0.035mm ；B尺寸：δ
凹
查表2-9得 χ=0.75 ；Δ=0.32mm 则：A凹=(93-0.75×0.32)
mm=92.76
mm mm mm
B凹=(75-0.75×0.32) R凹=(10-0.75×0.32)
+0.030 +0.020
mm =74.76mm =9.76
+0.030
+0.020
3.6 冲裁工艺力计算
冲裁工艺力是使材料在冲裁工序中完成其分离所必需的作用力和其他附加力的总称。它包括冲裁力、卸料力、推出力和顶件力。计算冲裁工艺力的目的是为了合理地选用压力机和为设计模具提供重要依据。
3.6.1冲裁力的计算
冲裁力的大小主要与材料的性质、厚度和零件的展开长度有关。用平刃口冲裁模冲裁时，其冲裁力可按下式计算
P冲=KL tτ0
式中：P冲——冲裁力，N；
K——系数，是考虑到模具刃口磨损，间隙不均匀，材料机械性能及厚度的波
动等实际因素而给出的修正量，一般取K=1.3；
L——冲裁件的周长，mm； t—— 材料的厚度，mm； τ0——材料的抗剪强度，MPa 。
查《冲压模具设计与制造技术》表1-8，得τ0 =350N/mm2，可得： 落料冲裁力：P落=1.3×(2×73+2×55+2π×10)×3×350
=435162N=435KN
冲孔冲裁力：P孔=1.3×4×2π×3.5×3×350
=12001.08N=12KN
3.6.2卸料力、推件力和顶件力的计算
将紧箍在凸模上的料卸下所需的力称为卸料力；将卡在凹模中的料推出所需的力称 为推件力。将卡在凹模中料逆着冲裁力方向顶出所需的力称为顶件力。
影响卸料力、推件力和顶件力的因素很多，主要有材料的机械性能、材料厚度、冲裁间隙、零件结构形状和尺寸以及润滑情况等。在生产中，都是采用简单的经验公式来计算
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P卸= K卸×P冲 P推=nK推×P冲 P顶=n K顶×P冲
式中：P卸、P推、P顶——分别为卸料力、推件力、顶件力，N；
K卸、K推、K顶——分别为卸料力系数、推件力系数、顶件力系数，其数值
可查表求得；
P冲——冲裁力，N；
n——同时卡在凹模洞口内的件数，n=h/t，h为凹模刃口直壁高度，mm；t
为料厚，mm。
查《冲压模具设计与制造技术》表3-13，3-14得： K卸=0.025~0.04，K推=0.03~0.05，K顶=0.04~0.06 取K卸=0.03，K推=0.04，K顶=0.05，
则：凸模卸料力P卸1=0.03×12KN=0.36KN
凸凹模卸料力P卸2=0.03×435KN=13.05KN 凹模推件力P推=0.04×435=17.4KN 凸凹模顶件力P顶=0.05×12=0.6KN
3.7压力中心分析
模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。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。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。
对于简单几何图形压力中心的位置
(1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 (2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。
本次设计的冲裁件为规则几何图形,故模具的压力中心即为冲裁件的几休中心。
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第4章 模具设计
4.1凸、凹模结构设计
4.1.1凹模
1．凹模的结构形式：
冲裁模常用的结构形式主要有：
（1）整体式凹模 整体式凹模结构简单，强度好，但在使用中，凹模刃口局部磨损、损坏就必须整体更换，同时由于凹模的非工作部分也采用模具钢材，所以，制造成本较高。这种结构形式适用于中小型冲压件及尺寸精度要求比较高的模具
（2）组合式凹模 组合式凹模工作部分和非工作部分是分别制造的。工作部分采用模具钢制造，非工作部分则由普通材料制造，模具制造成本低，维修方便。
（3）镶拼式凹模 拼镶式凹模常用于一些大型或形状复杂的凹模，以利于加工；对于个别部位容易损坏的凹模，也常常采用局部拼镶，以便于更换修理。
本次设计凹模选用整体式，凸凹模选用组合式。 2．凹模刃口形式
凹模的刃口形式有以下几种：
（1）圆柱形孔口凹模（图4.1a、b） 此种凹模刃口强度高，修磨后孔口尺寸不变，适用于冲裁形状复杂、精度要求较高的制件。
（2）锥形孔口凹模 （图4.1c、d） 此种凹模孔内不易积存制件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀形力小，一般用在精度要求不高、形状简单、材料厚度较薄的制件的冲裁。 （3）凸台式孔口凹模（图4.1e） 此种凹模适用于冲裁0.3mm以下的工件。 本次设计凹模刃口选用圆柱形孔口b，凸凹模刃口选用圆柱形孔口a。
图4.1凸模刃口形式
3．凹模结构尺寸的确定
冲裁时凹模承受冲裁力和侧向力的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，目前还不可能用理论计算法确定凹模尺寸，在生产中大都采用下列经验公式概略的计算凹模尺寸。
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凹模厚度 H=Kb
凹模壁厚 C=(1.5~2)H（小型凹模） 或C=（2~3）H（大型凹模） 式中：K——系数，可查表获得； b——冲裁件最大外形尺寸，mm。
形状复杂或制件尺寸较大时，凹模壁厚C应取较大值，且C≥30~40mm；一般凹模厚度H不得小于15mm。
据《模具设计与制造》查表2-14 得K=0.35，则H=0.35×97=33.95mm，取值35mm； C=1.5×20=30mm。 4．凹模材料和技术要求
凹模材料可与凸模相同或优于凸模，淬火硬度可与凸模相同或略高于凸模，如可取HRc60~64，具体硬度值要根据凹模所选用的材料和凹模的作用而定。凹模刃口要锋利，强度要大，表面粗糙度要小（一般为Ra=1.60~0.40μm）外轮廓棱角要倒钝等。
4.1.2凸模
凸模又称冲头，是冲模的关键零件之一，凸模本身按其作用又可分为工作部分和固定部分。
1．凸模的结构形式
常见的凸模结构形式如表4-1。
本次设计为了便于装配，选用第一种形式的凸模。
表4-1 常用凸模形式
简 图 特 点 典型圆凸模结构。下端为工作部分，中间的圆柱部分用以与固定 冲圆孔凸模，用以冲 板配合（安装），最上端的台肩承裁（包括落料、冲孔） 受向下拉的卸料力 直通式凸模，便于线切割加工， 各种非圆形凸模用如凸模断面足够大，可直接用螺钉以冲裁（包括落料、冲 固定
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适 用 范 围 孔）