冲裁设计
1、冲裁件工艺分析
工件外形及尺寸如图1所示，材料为Q235，厚度t=1mm
图1.工件外形示意图
根据工件外形分析可知，此工件只有落料和冲孔两个工序。
材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。
工件结构相对简单，工件有两个凸出部分，其中尺寸B1、B2均满足大于2.3t（t为工件厚度，数据均查表得到）的要求；有一个Φ10mm的孔及半径R15的圆弧，最小壁厚为10mm，最小孔边距b=1.3t+0.1L 计算可知b=4.3＜10，故最小孔边距满足要求；工件上没有尖锐的角，均满足R ≥0.25t的要求；工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
图2 冲压工艺性分析示意图
2、冲压工艺方案确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料后冲孔，采用单工序模生产。
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。
方案一属于单工序冲压。
模具结构简单，制造方便，但需要两道工序，成本相对较高，生产率低，一般不宜采用。
方案二、方案三均采用一副模具，操作简单，生产效率高，考虑到一定的精度要求，并且分析可知凸凹模允许的最小壁厚大于3.5mm ，模具的强度可以得到保证，故采用方案二所述的复合冲裁方式。
3、主要设计计算
（1） 排样方式的确定及其计算
根据工件外形分析，采用图三所示单排样法，其中根据工件厚度t 及材料种类，取工件间a1=1.2mm ，沿边a=1.5mm 。
图3 排样示意图
根据工件尺寸及图三所示的搭边尺寸计算，得到冲裁面积A=1178.25mm 2，条料宽度B=50+1.5X2=53mm ，步距S=30+1.2mm=31.2mm 一个步距材料利用率%3.713)
(501.2)(301178.25100%=+⨯+=⨯=BS nA η (2) 冲裁力与卸料力的计算
初步采用平刃凸模和凹模进行冲裁，则冲裁力为
τLt K P p 3.1=
其中L 为工件的轮廓长度，t 为工件厚度，τ为材料抗剪强度。
则计算可得: 冲裁力 KN 03.6930011773.10=⨯⨯⨯=P
脱料力 KN 45.305.00011=⨯==P P K P
顶料力 KN 14.406.00022===P P K P
冲压力 KN 62.76210=++=P P P P
K p —是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙的波动、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取1.3；
K 1—卸料力系数，其值为0.02～0.06，薄料取大值，厚料取小值，取0.05；
K 2—顶件力系数，其值为0.04～0.08，薄料取大值，厚料取小值，取0.06。
(3) 压力中心的确定及相关计算
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模压力中心与压力机滑块的中心重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
解析法计算依据： 各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力的坐标位置),(000y x O ，即为所求模具的压力中心。
图4 压力中心计算示意图
将坐标点设在圆孔中心，则落料冲孔复合模的压力中心坐标为：
75.131510151525.72235153215205.2715220155.173525.73520-=+++⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-⨯-⨯⨯-⨯⨯-=π
ππx
00=y
考虑到工件冲裁力不是很大，以及简化模具的设计，将模具中心设在距离圆孔左边15mm 处。
（4） 冲裁模刃口尺寸计算
在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。
结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。
因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算。
冲孔根据冲孔凸模为设计基准，首先确定凸模刃口尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙Zmin 。
工件制作精度为IT13，凸模和凹模均采用IT7级加工制造，工件的公差尺寸图如图6所示：
图6 工件公差尺寸
根据工件的材料及厚度，查表得到凸凹模合理间隙0.16-0.22 mm ，考虑到防止冲孔时废料跳出，取冲孔的间隙值为上值得2/3，根据工件制造精度，查表取摩擦系数X=0.5，
1）根据凸凹模间隙计算得，凸凹模制造偏差：
落料：03m m .016.0-22.05.0m in -m ax 5.0=⨯===）（）（
凸凸凹Z Z δδ
冲孔：02mm .016.0-22.03
25.0min -max 5.0=⨯===）（）（凸凹凸Z Z δδ 2）计算各刃口尺寸
① 尺寸062
.050-为第一类落料尺寸 计算得： mm 69.4962.050.-50）X ΔL （L 03.003.0=⨯=-=+）（凹凹δ
mm .534916.0-62.050.-50）Zmin -X ΔL （L 0.0303.0--=⨯=-=-）（凹凸凹δ
② 尺寸0
52.030-为第一类落料尺寸
计算得： mm 47.2952.050.-30）X ΔL （L 03.003.0=⨯=-=+）（凹凹δ
mm .582916.0-52.050.-30）Zmin -X ΔL （L 0.0303.0--=⨯=-=-）（凹凸凹δ
③ R15为第一落料半边尺寸，为保证R15与尺寸30的轮廓线相切，则凸凹模与凹模尺寸取0
52.030-相应刃口尺寸的一半。
计算得到：015.00015.087.1474.295.00
++=⨯=）（凹R 0015.0-00.015-79.1458.295.0=⨯=）（凸凹R
④ 尺寸0
43.015-为第一类落料尺寸
计算得：mm 4.785134.050.-51）X ΔL （L 03.003.0=⨯=-=+）（凹凹δ
mm 625.1416.0-34.050.-51）Zmin -X ΔL （L 0.0303.0--=⨯=-=-）（凹凸凹δ
⑤ 尺寸0
36.05.7-为第一类落料尺寸
计算得：mm 32.763.050.-5.7）X ΔL （L 03.003.0=⨯=-=+）（凹凹δ
mm 16.716.0-63.050.-5.7）Zmin -X ΔL （L 0.0303.0--=⨯=-=-）（凹凸凹δ
⑥ 3.010φ为第一类落料尺寸
计算得到：
d 凸=(d+X Δ)凸δ-0=（10+0.5×0.36）
02.00-mm=10.18002.0-mm d 凸凹= (d 凸+X Δ+Zmin)d δ+0=（10.18+0.5x0.36+0.1）020.00+mm=10.46020.00+mm
⑦ 对于R2，取双向公差为±0.125 则凸模尺寸取R2-0.016，R 凸凹=（R 凹+0.5*Zmin ）+0.01=2.08+0.016 ⑧ 尺寸2.035±属于第一类落料尺寸，方便计算，将其改为0
4.02.35-
计算得到：
mm 94.3408.0-63.050.-2.35）Zmin/2-X ΔL （L 0.03015.02/--=⨯=-=-）（凹凸凹δ mm 28.3508.02.35）2/min Z L （L 015.0015.02/=+=+=+）（凹凸凹凹δ
L 凹尺寸由调整凹模与凸模固定板的相对位置保证。
四 主要零部件设计
（1） 凸凹模
图7 凸凹模
图
8 冲孔凸模 （2） 凹模
图9 凹模
图10 整体模具示意图。