冲压模具成型工艺及模具设计。
设计课题：工件如下图所示，材料q235，板料厚度1mm，年产量8万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型零件的模具。
一、冲压工艺分析。
1、该零件的材料是q235，是普通的碳素工具钢，板厚为1mm，具有良好的可冲压性能。
2、该零件结构简单，并在转角处有r1的圆角，所冲的两个孔都是φ8的尺寸，工艺性比较好，整个工件的结构工艺性好。
3、尺寸精度，零件上的两个孔的尺寸精度为it12～13级，两个孔的位置精度是it11～12级，其余尺寸的公差为it12～14，精度比较低。
结论：适合冲压生产。
二、工艺方案确定。
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下3种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料级进冲压，采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产需求。
方案二只需一副模具，工件精度及生产效率都较高。
方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。
通过对上述三种方案的分析比较，成型该零件应该采用方案二复合模具成型。
三、确定模具类型及结构形式。
1、该零件质量要求不高，板的厚度有1mm, 孔边距有14mm，所以可以选用倒装复合模。
2、定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的送进步距采用挡料销。
3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。
4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。
冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。
四、工艺计算。
1、 确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料规格。
该零件为近似矩形零件，设计排样1、排样2两种排样方式，如图：
排样1排样2
查《冲压手册》表2-18，最小搭边值是：
工件间：1.2mm、侧边：1.5mm。
工件面积：72×44-2×8×9-19×8-13×8-2×π×42=2667.5mm2
排样1：取搭边值1.5mm
条料宽度b=47mm 步距l=73.5mm
材料利用率：η=2667.5/(47×73.5)=77.2％
排样2：取搭边值1.5mm
条料宽度b=75mm 步距l=45.5mm
材料利用率：η=2667.5/(75×45.5)=78.2％
比较两种排样方式，后者材料利用率较高，所以冲裁工件的排样方式可以采用排样2排列方式。排样图如下。
选用1mm×900mm×1200mm的板料，可以裁12条，每一条可以冲26件。
总的材料利用率：12×26×2667.5/(900×1200)=77%
2、计算冲床合力并预选冲床。
l=（272+50）=322mm t=1mm σb=450mpa
冲压力f=ltσb=322×1×450=144900n≈145kn
查《冲压工艺及模具设计》表3-11 k卸=0.05 k推=0.055 k顶=0.06
卸料力：f卸=k卸×f落料=272×1×450×0.05=6120n
倒装复合模：顶件力等于零。
推件力：刃口高度为10 n=8/1 n取8
f推=k推×f冲孔×8=0.055×50×1×450×8=9900n
冲压合力f合=f+f卸+f推=145000+6120+9900=161020n≈161kn
根据冲压合力预选j23—25的曲柄压力机。
3、确定冲裁压力中心 （计算时忽略r1） 如图所示。
x1=0 x2=6.5 x3=13 x4=23 x5=33 x6=42.5 x7=52 x8=62 x9=72 x10=63 x11=54 x12=49.
5 x13=45 x14=36 x15=27 x16=22.5 x17=18 x18=9 x19=15 x20=57
y1=18 y2=36 y3=40 y4=44 y5=40 y6=36 y7=40 y8=44 y9=22 y10=0 y11=4 y12=8 y13=4 y14=0 y15=4 y16=8 y17=4 y18=0 y19=22 y20=22
l1=36 l2=13 l3=8 l4=20 l5=8 l6=19 l7=8 l8=20 l9=44 l10=18 l11=8 l12=9 l13=8 l14=18 l15=8 l16=9 l17=8 l18=18 l19=25 l20=25
x0=(0×36+6.5×13+13×8+23×20+33×8+42.5×19+52×8+62×20+72×44+63×18+54×8+49.
5×9+45×8+36×18+27×8+22.5×9+18×8+9×18+15×25+57×25)/322=37.54
y0=(36×18+13×36+8×40+20×44+8×40+19×36+8×40+20×44+44×22+18×0+8×4+9×8+8×4+18×0+8×4+9×8+8×4+18×0+25×22+25×22)/322=21.3
取x0=40 y0=20 作为模具压力中心的位置。
4、确定冲裁凸模和凹模的工作刃口尺寸。
落料以落料凹模为基准计算，落料凸模根据凹模和最小间隙计算，也可以根据凹模实际尺寸和间隙配制。冲孔以冲孔凸模为基准计算、冲孔凹模根据凸模合最小间隙计算，也可以根据凸模实际尺寸和间隙值配制。冲孔用分别加工法进行计算，落料、中心尺寸用配合加工法进行计算。
间隙值查《冲压工艺及模具设计》表3-4，zmin=0.100mm zmax=0.140mm
落料凹模磨损后变大尺寸：、、
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5
a1x1=0.5)
a2x2=0.75)
a3x3=0.75)
a4x4=0.5)
a5x5=0.5)
a5尺寸要标注在凸凹模上，所以要转化到凸凹模。
a5凸凹模==（公差：zmax-zmin-0.52/4=-0.
09，根据工件，凸模最小值=22-0.52-zmin/2=21.43,凸模最大=22-0.
13-zmax/2=21.8，所以取凸凹模标注尺寸）
落料凹模磨损后变小尺寸：、
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5 x=0.75
b1==b2==
落料凹模磨损后不变尺寸±0.1
c1=42±0.12/4=42±0.03
c2=8±0.1/4=8±0.025
落料凸模（凸模固定板）按凹模实际尺寸配做，保证间隙0.100～0.140mm
冲孔凸模磨损后变小尺寸： 公差为it12～it13级。
凸、凹模公差按it8级，δ凸模=0.020mm δ凹模=0.020mm
校核间隙｜δ凸模｜+｜凹模｜=0.020+0.020=0.040=zman-zmin=0.0可行。
磨损系数查《冲压工艺及模具设计》表3-5 x=0.5
b1凸模= =
b1凹模= =
5、确定弹性元件。
聚氨酯橡皮允许承受的载荷较弹簧大，并且安装方便，所以选用橡皮。
卸料力为f卸=6120n
橡皮的高度：h自由=h工作/(0.25～0.3)=32～26.7 取30
式中h工作=t+1+h修磨=1+1+6=8
橡皮的面积：a=f卸/p=23538～12240mm2
式中p为橡皮预压（压10%～15% h自由）时单位面积上的压力，取0.26～0.5
取一块整开凸模孔的合四个卸料螺钉孔160×160×25的聚氨酯橡皮。
面积校核：160×160-2768-452=22380mm2＞12240mm2 可行。
五、编写工艺文件。
冲压工艺过程卡。
六、选择和确定模具主要零部件的结构和尺寸。
1、工作零件的结构及尺寸设计。
1）凸凹模：为了便于加工，凸凹模设计成直通式，1个m8沉头螺钉固定在垫板上，与凸凹模固定板的配合按h7/m6。
其总长l=h固定板+h卸料板+（h橡胶-h预压）=20+14+(30-3)=60mm
2） 冲孔凸模：冲孔凸模采用台阶式的，与凸模固定板的配合按h7/m6.
其总长h=h固定板+h凹模+h空心垫板=50mm，小端长32mm；
3） 凹模采用薄凹模结构，薄凹模厚度尺寸（可以参考单工序模具凹模的厚度计算公式h=ks=72×0.24=17.28mm） 取18mm。
凹模壁厚尺寸 c=（1.5～2）h=27～36mm
式中k查《冲压工艺及模具设计》表3-15 取0.24 s=72mm
凹模板边长：b≥44+2×（27～36）=98～116
l≥72+2×（27～36）=126～144
l取160，一般情况下，b≧l，所以b取160，故薄凹模板长、宽、厚度尺寸160mm×160mm×18mm
4）模具刚性校核。
凸凹模尺寸较大，模具强度较大，所以不需要校核，小凸模：单个凸模所受力：
冲裁力：22500/2=11250n；推件力（倒装复合模）9900/2=4950n
冲压合力：倒装：11250+4950=16200n
无导向： 可行。
2、其他板的尺寸[参考典型组合结构（gb2858.2-81）]
凸凹模垫板：160×160×8
凸凹模固定板：160×160×20
卸料板：160×160×14
空心垫板：125×100×16
小凸模固定板：125×100×18
小凸模垫板：125×100×8
3、模架规格。
上模座的规格：160×160×45
下模座的规格：160×160×55
模柄的规格：a50×100
导套：a28h7×90×38
导柱：a28h6×80×200
4、模具闭合高度。
55+8+60）+（45+16+16+8+18）-1=225mm
七、校核所选压力机。
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