山西农业大学工学院
（1）排样分析
由排样图的几何关系，可以近似算出两排中心距为41mm。
＝ A1 A2 A3 100%
42.4 41 420.54 527.52 279.70 ＝ 100% 42.4 41 ＝70.6%
其中 A1=∏(r12-r22)=420.54mm2,r1=20mm,r2=17mm,零件一的表面积; A2=∏(r22-R32)=527.52mm2,r3=11mm,零件二的表面积; A3=∏(r32-R42)=279.70mm2,r4=5.65mm,零件三的表面积。
山西农业大学工学院




因为本模具采用的是弹性卸料装置 和下出料方式，所以总冲压力F为 F=FK+FL+FX+FT =43106+82293+3703+7113 =136215（N） =136.215（kN）
山西农业大学工学院


（2）压力中心的计算与确定
模具压力中心为冲裁力合力的作用点或多工序模各工序冲压 力的合力作用点。设计时，模具压力中心应与压力机滑块中心一 致，否则会在冲压时产生偏裁，导致模具以及压力机滑块与导轨 的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 依据形状对称件的压力中心即位于零件图形的几何中心。由 零件图可以看出，零件是形状对称件，故压力中心：x=10.5mm； y=10.5mm 即压力中心坐标为：（10.5，10.5）
材料名称 45、T7、T8 （退火）、65 钢 Zmax 0.06 0.10
冲裁模初始双面间隙(mm)
10、15、20、冷轧钢带、 Q215、Q235钢板 30钢板 Zmin 0.03 0.06 Zmax 0.05 0.08 Zmin 0.02 0.04 Zmax 0.04 0.06
厚度t（mm） Zmin 0.3 0.5 0.04 0.08
山西农业大学工学院




解：⑴ 查《模具结构设计》表1-6，确定搭边值： 两工件间的搭边：a=1mm； 工件边缘搭边： a1=1mm 步距为： H=11mm； 条料宽度为： B=(L+2a1)=10+2*1=12mm； 确定后排样图如下图所示： 一个步距内的材料利用率为； η=（5×5）×3.14÷11÷12= 59.5%


dp=（d+xΔ）=（5.3+0.75×0.03）=5.32
mm
0.020 0
dd=（d+xΔ+Zmin）=（5.3+0.75×0.03+0.03）=5.35
mm
山西农业大学工学院
• 任务要求 • ⑴ 材料：Q235； ⑵ 生产批量：大批生产； ⑶ 材料厚度：0.5mm； 针对该零件，请做如下分析： （1）排样分析：排样方式及 排样图、材料利用率的计算 （2）确定工艺方案 （3）冲裁力的计算 （4）压力机公称压力的确定 （5）模具工作部分尺寸计算 （1） （2） （3） 一模多件零件图和三维模型
=
1 3.14 10 .5 10 .5 25 22 .5
100%


=61.5% 式中 A---冲裁件面积（包括冲出的小孔在内） n---一个进距内冲件数目 b---条料宽度 h---进距
山西农业大学工学院


选择900mm×1000mm的钢板。 900 36 ，即可裁剪36张条料；



结论：该零件适合冲裁。
山西农业大学工学院
工艺方案及模具结构类型

冲裁该垫圈包括落料，冲孔两个基本工序，可以采用 以下三种方案： （1）先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 （2）落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。 （3）冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

由于零件结构简单，为了提高生产效率，主要应采用 复合冲裁或级进冲裁方式。为了更好地保证此尺寸的精度， 最后确定用复合冲裁方式进行生产。 依据零件的尺寸要求，为便于操作，所以复合模结构 采用倒装复合模。
（参见Ｐ87）
山西农业大学工学院


工作零件刃口尺寸计算
尺寸计算原则 在冲裁过程中，冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸， 落料件尺寸决定于凹模尺寸。因此，确定冲裁模刃口尺 寸时应遵循以下原则：①落料模先确定凹模刃口尺寸， 其公称尺寸应取接近或等于制件的最小极限尺寸，凸模 刃口公称尺寸比凹模小一个最小合理间隙；②冲孔模先 确定凸模刃口尺寸，其公称尺寸应取接近或等于制件的 最大极限尺寸，凹模刃口公称尺寸比凸模大一个最小合 理间隙；③在选择模具刃口制造公差时，要考虑制件精 度与模具精度的关系，既要保证制件的精度要求，又要 保证有合理的间隙值，一般冲模精度较制件精度高2～3 级。


山西农业大学工学院


压力机的选用
压力机选用的根据，主要是冲压工艺的性质、生 产批量的大小、模具的外形尺寸以及工厂现有设备等 情况。 压力机的冲压力要留有充分的余地，使完成冲裁 过程各种力之和最好在压力机额定能力的70%～80%以 内，并保证操作方便、安全。模具的闭合高度和压力 机的闭合高度要相适应，压力中心原则上应与压力机 中心一致。 136.215/（70%～80%）=170.3～194.6（kN） 根据以上计算数据，查《冲压模具简明设计手册》 初步选择压力机为开式固定台压力机，型号为JH21-25， 标称压力为250kN。


山西农业大学工学院
1、25—推杆 2—模柄 3、 15—内六角螺钉 4—推板 5—上模座 6、18—垫板 7—凸模固定板 8—落料 凹模 9—推件板 10—导 套 11—卸料板 12—橡 胶 13—导柱 14—卸料螺 钉 16—下模座 17、 26—圆柱销 19—凸凹模 固定板 20—弹簧 21—定位销 22—凸凹模 23—挡料销 24—冲孔凸模
山西农业大学工学院


⑵ 已知Zmin=0.03， Zmax=0.04
落料 Dd=（D-xΔ） Dp=（D-xΔ-Zmin）
由于零件基本尺寸为10 mm，10＜18，所以δd=0.020 mm, δp=0.020 mm。x ＝0.75
Dd=（D-xΔ）=（10-0.75×0.03）=9.98
d 0
0 0.020



=11.215 0 mm 0.020 dd=（d+xΔ+Zmin） 0 0.020 =（11+0.5×0.43+0.26） 0 0.020 =11.475 0 mm
d
山西农业大学工学院






式中 Dd 、Dp---分别为落料凹、凸模刃口公称尺寸 dd 、dp---分别为冲孔凹、凸模刃口公称尺寸 D---落料件公称尺寸 d---冲孔件公称尺寸 Δ---制件制造公差 Zmin---凸、凹模最小合理间隙 x---磨损系数 磨损系数 x查《模具结构设计》表2-6，根据材料 厚度及材料形状查得x=0.5
25
1000 44 .4 22 .5
，即每张条料可冲44个工件。
则一张板料上的材料利用率为：
NA 100 % bL

=
44 3.14 10.5 10.5 100 % 25 1000
=60.9%
式中 N---一张板料上冲件总数目 L---板材长度
山西农业大学工学院
山西农业大学工学院
（2）确定工艺方案
工步一 冲孔落料
工步二 冲孔落料
工步三 冲孔落料

方案一：采用三套单工序模具进行冲裁： 工序 l——先用复合模冲出零件一； 工序2——然后用复合模冲出零件二； 工序3——最后用复合模冲出零件三。 方案二：用一套复合模进行冲压，如图所示。 工步1——先用复合模冲出零件一，工步2——然后复合模冲出零件二； 工步3——最后复合模冲出零件三，压力机一次行程生产三个不同的环形转冲片零件。
山西农业大学工学院
张静
山西农业大学工学院
垫圈冲压模具设计
材料：OCr18Ni9不锈钢 材料厚度：2mm 生产批量：大批量
山西农业大学工学院


垫圈的工艺分析
（1）该垫圈的材料为OCr18Ni9不锈钢，具有良好的冲压 性能。 （2）工件结构：该零件结构简单，是规则的对称图形， 比较适合冲裁。 （3）尺寸精度：根据零件上的尺寸标注，由标准公差 表可确定零件的表面精度为IT14，孔的精度为IT12，形 状精度要求不高。
山西农业大学工学院


排样设计
确定搭边值： 制件间：a=1.5mm 侧 面：a1=2mm 进 距：H=（21+a）=22.5mm 条料宽度：B=(21+2a1)=21+2×2=25mm


山西农业大学工学院

一个进距内的材料利用率η为 η=
nA bh 100%
山西农业大学工学院
落料力：FL=1.3πdLtτ
=1.3×3.14×21×2×480
=82293.12 ≈82293(N)


式中
dL---落料直径
t---材料厚度 τ---材料的抗剪强度
卸料力：FX=KXFL =0.045×82293 =3703.185
≈3703（N） 式中 KX---卸料力系数 KX=0.04～0.05 取KX为0.045 推件力： FT=nKTFK =3×0.055×43106 ≈ 7113（N） 式中 KT---推件力系数（KT=0.055） =7112.49
0.020 0

mm
0 0.020
Dp=（D-xΔ-Zmin）=（10-0.75×0.03-0.03）=9.95 冲孔 dp=（d+xΔ） dd=（d+xΔ+Zmin）