第二章模具的设计
2.1排样方式的确定及其计算
设计落料模具首先要设计排样图，冲裁件在条料上合理的排样，是提高材料利用率，降低成本，保证冲件质量及模具寿命的邮箱措施。排样方法分为三种四氟垫片的形状是圆形的，如下图2，查《冲压模具设计与制造》表2.5.2壳查出最小搭边值，现取搭边值为2mm和2mm，条料宽度为88mm，步距为86mm。
图2 排样图
2.2冲压力的计算及成形次数的确定
该模具是一套落料，拉伸，冲孔复合模，卸料力，冲压力等的计算见下表：
表一：条料及冲压力的相关计算
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项目分类
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项目
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公式
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结果
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备注
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毛坯
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毛坯的直径D
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D2=d12+4d2h+6.28rd1+8r2
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D2=362+4*48*23+6.28*5*36+8*25
D=83.9
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《冲压模具设计与制造》表8.2.7主要设计计算
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排样
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冲 裁
件面积
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统计法
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3474mm
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A=3.14*（352-102-2.52*3）
=3474mm
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条料宽
度B
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统计法
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88mm
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步距S
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统计法
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86mm
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n= A/BS =5805.86/（88*86）
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一个步距的材料利用率n
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n=A/BS=5805.86/（90*88）
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73.3%
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冲压力
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冲裁力P1
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P1=kLtTb=1.3*157*2*310
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126542N
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K=1.3
T=157mm
Tb=310MPa
t=2mm
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卸料力P2
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P2=P1*Kx=0.05*126542
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6327．1N
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查表得K=0.05
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推件力P3
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P3=nKtP1=1*0.55*126542
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6327.1N
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K=0.55
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拉深力P4
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P4=3.14*dTbK=3.14*84*310*1
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81765.6N
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d=84mm
Tb=310MPa
K=1
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冲压工艺总力Pz
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Pz=P1+P2+P3+P4
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220961.8N
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2.3 压力中心的确定及相关尺寸
计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图所示：在图中，XOY坐标系建立在图示的对称中心线上。
则根据力矩原理，可得到压力中心。
计算压力中心的步骤如下：
按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置
在任意位置画出坐标轴x，y。坐标轴位置选择适当可使计算简化。在选择坐标位置时，应尽量吧坐标原点取在某一刃口轮廓的压力中心，或是坐标轴线尽量多地通过凸模刃口轮廓的压力中心，坐标原点最好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。所以，现在我选的坐标原点如图所示。
分别计算凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置X1,X2，X3…Xn和Y1,Y2…Yn。
分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力F1,F2,…Fn或每一个凸模刃口轮廓的周长L1,L2,L3…Ln。
对于平衡力系，重财力的合力等于各力的代数和。即：
F=F1+F2+…+Fn
根据力学定理，合力对某轴的力矩等于各分力对轴力矩的代数和，则可得压力中心坐标（X，Y）计算公式。
X=F1X1+F2X2+…FnXn/F1+F2…+Fn
因为，F=KtTb（L1+L2+…+Ln）
所以，X=KtTb（L1X1+L2X2+…LnXn）/(L1+L2+…+Ln)
=0
同理：Y=0
由以上计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心在坐标0点处，这样既可以保证压力机和模具的正常工作，也便于模具的加工与装配。
2.4 模具凸凹模的刃口尺寸计算
在确定工件零件刃口尺寸计算之前，首先要考虑工件零件的加工方法，和模具的装配方法，结合该模具特点，工件零件的行装较简单，适宜采用线切割机床，分别加工凹模，凸模，凹模固定板以及卸料板等，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。下面分别进行各个零部件的设计，查表得：冲裁双面间隙Zmax=0.360mm
Zmin=0.246mm
表二凸凹模的刃口尺寸
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尺寸及分类
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尺寸转换
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计算公式
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结果
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备注
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落料
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R42
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R42 0.520
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RA=(Rmax-XΔ)+δA0
RT=(RA-Zmin/2)0δT
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RA=84.26+0.022
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磨损系数X=0.75模具按IT8级制造校核满足δA+δT≤（Zmax-Zmin）
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RT=84.04-0.035
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冲孔
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R10
R100.520
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RA=(Rmax+XΔ)-δT0
RT=(RA+Zmin/2) 0δA
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RA=20.26-0.013
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磨损系数X=0.75模具按IT8级制造校核满足δA+δT≤（Zmax-Zmin）
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RT=20.48+0.021
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0.022+0.035≤0.04
0.057＞0.04
因为m总＞mmin，所以此工件可一次拉深成形。
2.5 凸凹模的结构设计
2.5.1 冲孔凸模
结合工件外形并考虑加工，将冲孔凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，4个M10螺钉固定在垫片上，与固定凸模的配合按H6/M6，则总长：L=t1+h1+h2+h3+h4+h5
=10+25+10+3+6+10
=64mm
t1---凸模固定板的厚度（mm）
h1---安全距离（mm）
h2---总修磨量(mm)
h3---进入凹模深度(mm)
h4---导板厚度（mm）
h5--卸料板厚度（mm）
图3 凸模
2.5.2凹模
冲裁的凹模孔采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位子时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。
凹模芯厚度：H=kb=0.35*78=27.3mm(查表K=0.3~0.35)
k-系数，考虑板料厚度的影响
b-凹模刃口的最大尺寸
凹模型芯壁厚：C=(1.5-2)mm H=40.95-54.6mm
取凹模芯厚度：H=78mm,
凹模芯壁厚：C=47mm
凹模芯尺寸：120mmx120mmx47mm
凹模外框厚度取35-40
凹模总宽度B=152mm，
凹模总长度L=200mm
凹模芯壁厚C=55mm,
凹模外框尺寸为200mmx200mmx55mm
图4 落料凹模
