1 金属垫片冲裁正装复合模设计
引言
在现在工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造，锻造，冲压，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生产行业中得到广泛应用。由于采用模具能提高生产效率、节约材料、降低成本，并且可以保证一定的加工质量要求，所以，汽车，飞机、拖拉机电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具加工。随着工业科学技术的 ，工业产品的品种和数量不断增加，产品的改性换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来越高。，如果模具设计及制造水平落后，产品质量低劣，制造周期长，必将影响产品的更新换代，使产品失去竞争能力，阻碍生产和经济的发展。因此，模具设计及制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。
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，从而获得所需的零件的一种压力加工方法。冷冲压在工业生产中应用十分广泛，其加工效率高，且操作方便，易于实现自动化；冲压时模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，一般不破坏冲压件的表面质量，而且寿命比较长，所以冲压件质量稳定，互换性好具有“一模一样”的特征；可以加工出尺寸范围比较大、形状复杂的零件，如小到钟表的秒针，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料冷变形硬化效应，冲压件强度和刚度均较高；冲压没有切屑废料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的热设备，也是一种省料的加工方法；冲压件陈本较低；但是冲压一般使用的模具具有专用型，有时一个复杂的零件需要数套模具才能加工成型，且模具精度较高，技术要求高，是技术密集型产业，所以只有在冲压件生产批量较大杜锋情况下才能充分的体现从而获得较好的经济效益。
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1 零件工艺性分析及冲压工艺方案的确定
制件结构图如图1-1所示：
图1-1制件结构图
1.1 零件工艺性分析 （1）材料分析
该制件材料为含碳量为0.1%的钢，由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛,可用于冲裁工艺。 （2）结构分析
该零件形状，应力对称。
没有突出的悬臂和凹槽，但零件相对简单，无棱角，对称分布四个小孔。 孔距边界之间的最小孔边距很足够，且远大于一个板厚。 存在的最小孔（直径3mm）大于1倍的板厚，因此可以冲裁。 （3）精度分析
图示零件尺寸公差要求约为IT12。 1.2 冲压工艺方案
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案[1]： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
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方案二：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。 方案三：冲孔—落料复合冲压。采用复合模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两套模具，成本高而生产效率低，精度低，难以满足大批量、高精度的生产要求。
方案二只需要一副模具，生产效率高，但结构复杂，制造困难，成本高，且必须保证条料或带料的准确定位才可能保证冲压件的质量。
方案三也只需一套模具，工作精度及生产效率都比较高，模具制造相对简单，制件精度高，采用倒装复合模能够有效的清理模具上的冲孔废料，操作不方便。
所以经过比较，采用方案三最为合适。
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2 毛坯排样方案设计及材料利用率计算
2.1 毛坯排样方案设计
毛坯最大尺寸60mm，不算太小，为保证冲裁件的质量、模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，根据卸料方式、制件长度和厚度，取条料中制件间距为1.5~2.5mm之间，所以选2.0 [2]。如图2-1所示：
图2-1排样
2.2 搭边值的确定
排样时冲裁件之间，以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。 搭边有两个作用：一是补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件，二是可以增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率[1]。
根据卸料方式、制件长度和厚度，取条料的搭边值为1.8~2.6mm之间，所以选2.5mm[1]。
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2.3 条料宽度的确定
常用的条料宽度确定方法分为：有侧压装置、无侧压装置、有侧刃定距三种，此次采用无侧压装置确定条料宽度[1]，所以 条料宽度：
B?Dmax?2a （2-1） 式中 Dmax——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 a——侧搭边值 所以
B?Dmax?2a ?50?2.5?2 ?55mm2.4 材料利用率计算
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比称为材料利用率，它是衡量合理利用材料的技术经济指标[1]。
一个步距内的材料利用率?可用下式表示：
??A?100% （2-2） BS 式中 A——为一个步距内冲裁件的实际面积（mm2） B——为条料宽度（mm） S——为步距（mm）
若考虑到料头、料尾和边余料的消耗，则一张板料（或带料、条料）上总的材料利用率?2为
?2?nA1?100% （2-3） BL 式中 n——为一张板料（或带料、条料）上的冲裁件总数目 A1——为一个冲裁件的实际面积（mm2） B——为板料（或带料、条料）宽度（mm） L——为板料（或带料、条料）长度（mm）
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