重庆大学本科学生毕业设计（论文） 3 模具设计及计算
t——材料厚度(mm)； ?——材料抗剪强度(MPa)； K——系数，一般取K?1.3。
一般情况下，材料?b?1.3?，为计算方便，也可用下式计算 F切边?Lt?b
故 F切边?Lt?b?3.14?93?0.3?200N?17521.2N F冲孔??Dt?b???13?0.3?200=2449.4N F冲=F切边+F冲孔=17521.2+2449.2=19970.4N
3.5.2卸料力、推件力和顶件力的计算
对于卸料力、推件力和顶件力可根据经验公式计算： F卸?K1F冲； F推?nK2F冲；
F顶?K3F冲；
式中 K1、K2—推出系数，K3—顶出系数，查手册，得：
K1的取值范围为0.02—0.06,取K1=0.05 ； k2的取值范围为0.03-0.09，取k2=0.05； k3的取值范为0.03-0.09，取k3=0.05；n=1;
代入公式得：
卸料力：F卸?K1F=0.05?19970N=998.5N 推件力 ：F推?nK2F冲=1?0.05?19970N=998.5N 顶件力 : F顶?K3F冲=0.05?19970N=998.5N
3.5.3压力机的选择
由于本模具是采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模,故
F总=F冲+K卸+K推，得：
+K卸+K推=3?998.5=2995.5N。
公称压力： 160KN 滑块行程： 55mm
F总=F冲故选择公称压力为160KN的开式双柱可倾式压力机（J23-16）。其技术参数为：
行程次数： 120次/min 最大封闭高度： 220mm
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封闭高度调节量： 45mm 立柱间距离： 220mm
工作台尺寸（前后×左右）： 300×450mm 模柄孔尺寸（直径×深度）： Φ40×60mm
3.5.4模具总体结构设计与分析
经分析、验证最终所得切边冲孔模结构图如下图3.5所示。
1－下模座 2-卸料板 3-切边凹模 4-导柱 5-导套 6-上模座 13-凸模固定板 14-冲孔凸模 16-卸料板 17-冲孔凹模 19-切边凸模 21、23-弹簧 24-卸料螺钉
图3.5 冲孔切边复合模
该冲孔切边复合模是落料拉深工序之后的冲孔、切边工序的复合模，本模具可完成冲Φ13孔和外边缘的切边工序。合模前，工件倒扣在切边凸模19和冲孔凹模17组成的凸凹模上，实现工件的定位；合模时，随着压力机滑块的下行，卸料板16与工件接触，在弹簧力的作用下，夹紧工件，从而防止了工件在冲孔力和切边力的作用下左右晃动；压力机滑块继续下行，卸料板16因接触工件而慢慢的上行，此时冲孔凸模14会慢慢的伸出来完成冲孔的工序，与此同时切边凹模3也完成了切边的工序。开模时，卸料板16在弹簧21的作用下顶出制件；冲孔的废料从下模的底复合孔漏出，切边的废料则由卸料板2在弹簧23的作用下向上顶出。
此复合模具中只采用了螺钉紧固和圆柱销定位。
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7、15、20-圆柱销 8、9、12、22-内六角沉头螺钉 10-模柄 11、18-垫板
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3.5.5 冲孔凸模与凹模的设计
①冲孔凸模设计
根据零件的使用特性、相关配合零件的配合要求，最终确定冲孔凸模的相关参数。冲孔凸模如图3.6所示。
图3.6 冲孔凸模
为了保证零件的精度要求，采用压入后再对底部磨平。 ②凸模强度校核及最大允许长度计算：
冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力?和刃口的接触应力?K两种。孔径大于冲件材料厚度时，接触应力?K大于平均压应力?，因而强度核算的条件是接触应力?K小于或等于凸模材料的许用应力[?]。孔径小于或等于冲件材料厚度时，强度核算条件可以是平均压应力?小于或等于凸模材料的许用应力[?]。 因d>t，故凸模强度按下式核算：
?k?2?1?0.5td????
式中 t—冲件材料厚度（mm）；
d—凸模或冲孔直径（mm）；
?—冲件材料抗剪强度（MPa）；
?K—凸模刃口接触应力（MPa）；
?—凸模刃口平均压应力（MPa）；
[?]—凸模材料许用压应力，对于有特殊导向的凸模，可取2000—3000MPa。
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?k?2?1?0.5td?2?160?323.89MPa???0.31?0.5?13?
凸模在中心轴向压力的作用下，保持稳定（不产生弯曲）的最大长度与导向方式有关。
冲孔凸模的，最大允许长度lmax按以下计算：
lmaxlmax≤270d/F
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—凸模最大允许长度（mm）；
F—冲模力，N；
d—凸模最小截面的直径，mm。
lmax≤270×132/2995.5=833.7mm。
故该凸模强度校核及长度满足要求。
③ 冲孔凹模采用标准件，凹模的孔型，选用垂直于冲孔凸模平面的刃壁。只是该所选用的凹模的工作表面需与制件的内表面配做。
3.5.6切边凸模与凹模的设计
①切边凸模的设计
切边凸模的刃口与刃口之间的距离，其最小值和冲件材料的强度与厚度有关，一般可参照复合模中关于最小壁厚的数据。 切边凸模的二维图如图3.7所示：
切边凸模 图3.7 冲孔切边凸凹模
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②切边凹模的设计
切边凹模外形尺寸，一般按经验方法确定，一种是查表确定凹模外形尺寸，一种是一经验公式计算确定凹模外形尺寸。而本模具设计按经验方法确定，根据切边凸模的外形尺寸，可得出切边凹模的外形尺寸，如图3.8所示。
图3.8 切边凹模
本复合模的冲孔凹模与切边凸模配合，从结构上说与凸凹模一样。
3.5.7 模架的选择
根据制件以及模具外形尺寸，结合压力机工作台板的尺寸选用中间导柱圆形模架，在按其标准选择具体结构尺寸。 模架具体参数如下： 名称 上模座 下模座 导柱 导套 尺寸 160mm ?40mm 160mm ?45mm 28mm?170mm 28mm?100mm?38mm 材料 HT200 HT200 HT200 HT200 代号 GB/T2855.11 GB/T2855.12 GB/T2861.1 GB/T2861.6 3.5.8弹簧的选用
① 弹簧的顶压力Py=Pz/N 式中 Py—弹簧的顶压力，N；
Pz—弹簧承担的工艺力，如卸料力，或推件力等，N; N—弹簧的个数，一般取2—6个。取N＝4。
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