北华大学学士学位论文
F冲＝1.3Ltτ
（2.6）
式中 F冲——冲裁力（N） t——板料的厚度（mm） τ——材料的抗剪强度（MPa） L——冲压件的轮廓尺寸（mm）
对于此零件，查《金属牌号性能手册》知τ=320MPa,板料厚度已知t＝2mm，经计算得出L
孔
＝πd×2＝2×3.14×16＝100.48mm。L
侧
=2×62×
13.55=1680.2mm。L落=247.91×2=495.82mm。L切=88×2=176mm。
则冲孔力为：F孔＝1.3Ltτ＝1.3×100.48×2×320＝83599N＝83.6kN。 侧刃冲裁力：F侧=1.3Ltτ＝1.3×1680.2×2×320=1397926.4N=1397.9kN。 落料力为：F落=1.3Ltτ＝1.3×495.82×2×320=412522.2N=412.5kN。 切断力为：F切=1.3Ltτ＝1.3×176×2×320=146432N=146.4kN。 2.6.2 弯曲力的计算
此处的弯曲属于自由弯曲，弯曲力用下式计算： F自＝
0.7Kbt?br?t2 （2.7）
式中F自——最大自由弯曲力（N）
σb——材料的抗拉强度，即屈服极限（MPa） K——安全系数，一般K取1.3 b——弯曲件的板料宽度（mm） r——圆角半径（mm）
对于此零件，查《模具设计手册》知σ b＝450MPa，安全系数K＝1.3，圆角半径r＝16mm，板料宽度b＝60mm，板料厚度t＝2mm。
则计算出弯曲力为： F自＝
0.7?1.3?60?2?45016?22
＝5460N
=5.46kN
2.6.3 总冲裁力的计算
F冲＝F落+ F自+F孔+F切+F侧
＝412.5kN+5.46kN+83.6kN+146.4kN+1397.9kN＝2045.86kN
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F推=K推F冲=0.055×2045.86=112.52kN F卸= K卸F冲=0.05×2045.86=102.29kN
F?=F冲+F推+F卸=2045.86kN+112.52kN+102.29kN=2260.67kN
选择压力机时，再将总的冲裁力乘以安全系数（其值一般取1.3）即为需要的压力机的压力。所以压力机的公称压力应该大于1.3×2260.67＝2938.87kN。 2.6.4 模具压力中心的确定
冲裁模具的压力中心就是冲裁合力的作用点，冲压模具的压力中心一定要与压力机的滑块中心重合，因此，设计模具时要使模具的压力中心通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心和冲床滑块中心重合。
计算压力中心时，应先画出凹模型口图，如图所示：
图2.3 凹模型口图
为简化计算，将坐标原点设在条料中心线上，即将xoy坐标建在图示的对称中心线上。在图中将冲裁线按几何图形分成L1-L5共五组线段，每组线段都要计算出线段总长度，力作用点到x轴的距离及y轴的距离。L1为不规则图形，其力在x方向的作用点可按单凸模冲裁时压力中心单独算出，位于距半圆圆心处；L4、L5是直线，力作用点位于直线中间；L2和L3由圆组成，力的作用点位于圆心。有关数据的计算结果列表如下：
从排样图可以看出，冲裁线在y方向除圆L3是外对称的，因而认为y方向的压力中心与圆L3的纵坐标重合。故只需计算x方向的压力中心。
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L1X1?L2X2???L5X5L1?L2???L5105716.371018XC＝==103.85mm
YC＝-44mm
表2.1 相关计算结果
（单位：mm） 编号 1 2 3 4 5 冲裁线长度 495.82 50.24 50.24 62 13.55 力中心到y轴的距离x 137 211 211 214 245 力中心到x轴的距离y 0 0 -44 0 0 2.7 压力机的选定
2.7.1冲压设备的选择原则
冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的几何形状、尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选择冲压设备时主要考虑下述因素：
1）冲压设备的类型和工作方式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；
2）冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需要；
3）冲压设备的装模高度、工作台面尺寸、行程等是否适合应完成工序所用的模具；
4）冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。 2.7.2冲压设备规格的选择
冲压设备规格的确定，主要取决于工艺参数及模具结构尺寸： 压力机标称压力必须大于冲压的工艺力；
压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求；
压力机的行程要满足工件成形的要求，以便放入毛坯或取出工件； 压力机的台面尺寸必须大于下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的位置，一般每边应大出50～70mm以上。压力机台面的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）的尺寸。
查《材料成型设备》开式双柱可倾压力机技术规格可知，型号为J21-300的
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压力机符合要求，选定J21-300压力机。其有关参数如下：
公称压力 3000kN 滑块行程 150mm 滑块行程次数 32（次/分钟） 最大装模高度 420mm 装模高度调节量 100mm 喉深 400mm
工作台尺寸 前后 770mm 左右 1400mm 工作台板尺寸（厚度） 160mm
滑块地面尺寸 前后 450mm 左右 600mm 模柄孔尺寸 直径 60mm 深度 90mm 主电动机功率 22kW
2.8 模具成型零件设计
本套模具为连续模，成型零件有冲孔凸凹模，落料凸凹模，弯曲凸凹模。每对凸凹模之间与各对凸凹模本身的相互配合是至关重要的。现分别设计说明如下： 2.8.1 冲孔凸凹模的设计
参照《冲压工艺学》凸凹模刃口尺寸的计算公式： 冲孔： dp＝(d+xΔ)0-δ dd＝(dp+Zmin)+δ式中 dp、dd——冲孔凸凹模直径（mm） δp、δd——凸凹模的制造公差（mm） Δ——工件的制造公差（mm） Zmin——最小合理间隙（双面）（mm） xΔ——磨损量
首先确定工件的公差等级为IT12，查表知：
δp＝0.02mm δd＝0.02mm
p
（2.8） （2.9）
δdd+
0=(d+xΔ+Zmin)0
Zmin＝0.14mm Zmax＝0.18mm
所以 dp＝（16+0.75×0.1）0-0.02＝16.075.0750-0.02mm dd＝（16.075+0.14）+0.020＝16.215+0.020mm 此凸模做成无导向凸模，如图所示：
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图2.4 冲孔凸模
材料为 Cr12MoV 淬火硬度为HRC58-60,尾部回火硬度为HRC40-50。 多工位级进模的凹模，采用整体式结构，即用一块整的矩形钢板制成，在工位数不多的小型级进模中仍为首选的一种结构。因为它有如下的优点：凹模只是一块板状零件，较完整，使模具结构较紧凑，设计和加工简单，制造装配比较方便，成本低；缺点是局部损坏后，不便于修理，对大一些的级进模不利于加工，因此只适用于外形尺寸不大的场合。另外，凹模的形孔，步距等精度完全靠机床的坐标精度来保证，无法通过调节来提高精度。在此设计中，凹模与压弯凸凹模，切断凹模，弯曲凹模做成一共同体，为整体式凹模。 2.8.2 落料凸凹模设计
异型孔刃口尺寸的计算：
由于工件形状复杂，为保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。对于冲制薄材料（因Zmax与Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配合的加工方法。
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