4 模具设计计算
4．1 计算总压力P
1.计算总压力P
冲裁力的计算： 冲孔力：[10]式3.1
???85?22??2?20?2?65?2?25?20??2?50?25??4?450
F1?Lt?b?889200N 切断力：文献[10]式3.2
F2?Lt?b?375?4?450?675000N
卸料力的计算：[10]3.3
Fx??F1?F2?KX?62568N
查文献[4]表3.1，Kx?0.4 推料力的计算： 取洞口直壁高度h?8mm 查文献[4]表3.1，Kt?0.4 则推料力为：Ft1?F1Ftn
?889200?0.045?8?71136N4
Ft2?F2Ktn
?675000?0.045?8?54000N4
总冲压力： P?F1?F2?FX?Ft1?Ft2?1751904N
4．2 压力中心的计算
模具压力中心是指冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心和压力机的压力中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压力中心应
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通过模柄的轴心线，否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
1．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
2．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心向重合。 3．形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出。
按比例划出冲裁轮廓线（两个孔、一个切断单边），并建立直角坐标x-y，如图4.1所示，计算各部分长度和各部分重心的坐标。
图4.1 压力中心分析图
由公式 则：
?L1?L2?...?Ln?
Y0??L1Y1?L2Y2?...LnYn??L1?L2?...?Ln?X0??L1X1?L2X2?...?LnXn?1?2?22?58??95.5?20?215?65?2?247.5?2.5?2?280?? X0????37?518.75?50?2?305?25?330?
?2?22?85???20?65?2?2.5?2?50?2?2.5??375??192.6 Y0??2?22?85??12.5??20?65?2?2.5?2?50?2?2.5??12.5?375?71.5?
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?2?22?85???20?65?2?2.5?2?50?2?25??375??37.96
取压力中心坐标为（193、38）。
4．3 零件的外形尺寸、弹性元件自由高度
计算各主要零件的外形尺寸，以及所用弹性元件自由高度计算： 1. 凹模厚度：H?Kb??15mm?,采用大孔尺寸b=115mm。 查文献[4]表2.25得K?0.3，则
H?0.3?115?34.5mm
考虑在同一模上还需同时冲裁另一个孔和切断，取凹模厚度H?40mm 凹模的壁厚C??1.5~2? H?60~80mm?要求?30mm?
综合考虑工件尺寸、凹模刃口轮廓至边缘的距离C和固定凹模用的螺钉、销钉之间的距离等，分析图如图4.2所示，取凹模外形轮廓尺寸为：
长?宽?高?480mm?120mm?40mm
图4.2 凹模外形尺寸分析图
2. 凸模固定板：凸模固定板的外形尺寸与卸料外形尺寸相同，其厚度
H1??0.6~0.8?H,则
H1?0.7?H?0.7?40?28mm，取H1?30mm
3. 垫板及采用：垫板的外形与凸模固定板一致，当凸模与上模板接触的压力超过模板材料的许用压力时，则采用垫板，其厚度在3~10mm取值。 冲小矩形孔时的承压情况分析，如图4.3所示．
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承压应力
??FA?Lt?bA??22?85??2?4?45085?22
??206MPa模板材料取铸铁，由文献[4]表2.34得?p为90~140,???p. 由上面分析，需要采用垫板，取垫板厚度H2?8mm.
????
图4.3 小凸模
4. 卸料装置的弹性元件――橡皮的自由高度确定．
取模具开启时卸料板高出凸模1mm，冲裁时凸模进入凹模深度去1mm，考虑模具刃磨余量为2mm，由题可知材料厚度为4mm，所以橡皮的工作行程为： h工作?1?1?2?4?8mm
橡胶的自由厚度h自由?h工作?0.25~0.30??27~32mm,取h自由?32mm． 橡胶的预压缩量h预??0.10~0.15?,h自由＝3.2~4.8，取h预＝4mm. 橡胶在模具中的安装空间高度为32?4?28mm 5.凸，凹模工作部分尺寸确定――采用配合加工方法。 冲孔：以凸模为基准配置凹模，计算结果见表4.1．
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表4.1冲孔凸，凹模刃口尺寸（mm）
工作尺寸 ?0.52 220凸模尺寸 凹模尺寸 22.260?0.02 85.50?0.025 20.260?0.02 25.310?0.02 凹模按凸模配作,并保证双边间隙为冲孔Ⅰ ?1 850?0.52 200?0.63 250冲孔Ⅱ ?0.81 5000.64~0.88mm 50.40?0.02 ?1 1150115.50?0.025 切料相当于落料,应该以凹模为基准配制凸模,但凹模具不是整体,所以仍以凸模为基准配制凹模.切料为单边剪切,凸模与挡铁贴靠后与凹模具之间的间隙为一般冲裁单边间隙的23,因此,Zmin??23???0.642??0.21mm. 凹模磨损后工件尺寸变大的有400?0.5,由公式 Ad??A?x??0d
?? Ap??A?x??Zmin???p?39.540?0.02mm
0凹模按凸模配制,并保证单边间隙为0.21~0.29.
4．4 计算侧压力
计算侧压力
由于切断是单侧冲裁,所以在凸模的另一侧设计一个挡块来平衡侧压力,同时,挡块也起到定位作用.侧压力的计算如下:
F侧??0.1~0.18?F2,取系数0.15. 则：F侧?0.15?67500?101250N
设计挡块时应按侧压力核算挡块的压应力以及确定螺钉的大小和数量。
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