1. 引言模具是衡量一个国家工业发展水平的重要指标，模具工业在整个国民经济发展中 的作用愈来愈显著据近年来的统计表明，美、日等国的模具工业年产值已经超过机 床的工业年产值的6%〜12%；我国2003年模具工业总产值也已达450亿左右，其中 冷冲压模具因其用用途广、技术成熟而在模具中占比例较大可以预见，高速发展的 经济对模具提出更为迫切的需要和挑战研究和发展冲压生产技术，对发展国民经济 和加速工业现代化建设，具有十分重要的意义模具设计是一种经验性较强的设计，设计人员在长期的工作中积累的经验和知识 对模具设计起着十分重要的影响尽管模具CAD技术应用越来越广泛，但目前广为使 用的模具CAD技术大都停留在计算机辅助绘图层次，难以胜任对模具开发的高质量、 短周期、低成本要求传统的工艺信息及各类技术资料的管理方式已很难适应现代化 生产的要求，因此人们希望借助计算机的信息技术一一数据库将这些经验和知识有效 地管理起来，在节省存储空间和人力资源的同时，能够在用户需要时方便、快捷地调 用所需的工艺图文等技术资料本论文阐述的是卡圈落料冲孔复合模及弯曲模设计复合模是在压力机的一次行 程中，且在模具的同一位置上完成两道或两道以上的工序•但模具结构较复杂。
因此， 应设置上，下模的导向装置复合模的结构紧凑，冲出来的精度高，适合大批量的生 产，特别是孔与制件的外形的同心度容易保证复合模的结构特点是有一个既作落料凹模又作冲孔凸模的凸凹模复合模落料模 安装的位置不同分为正装式和倒装式两种卡圈落料冲孔复合模采用倒装结构，落料 凹模安装在上模座上倒装复合模的优点采用弹性顶件装置，条料在被凸模，凹模和 弹性器压紧的情况下冲裁，冲出的工件比较完整，适合于冲裁件平直度要求较高的薄 料倒装复合模采用刚性打料装置进行打料出件，不必清出废料，操作方便，生产效 率较高，应用广泛弯曲模与复合模的设计过程大致相似，不过复合模较弯曲模结构 更为复杂设计上主要是对工作零件凸模、凹模和凸凹模的设计，其中主要是其工作 部分的尺寸设计，以保证制件的精度和质量要求模具许多零件大多已经标准化，如 模架、导柱、导套、模座、卸料螺钉、固定板、弹性元件、卸料板等在设计中，只 须根据设计需要和标准合理选定2. 卡圈落料冲孔复合模设计2.1卡圈冲裁工艺性分析卡圈零件简图：如图2-1所示生产批量：大批量材 料：Q235材料厚度：2mm制造精度：IT10级4 -s 5'11D -图2-1 卡圈零件图冲裁件的工艺性，就是冲裁件对冲压工艺的适应性能，即冲裁件结构形状、尺寸 大小、工件精度等在冲裁时的难易程度。
好的冲裁工艺性能能保证材料消耗少、工序 数目少、产品质量稳定且效率高、模具结构简单且寿命长等要求根据以上分析，该工件宜先冲孔落料，再弯曲达到图纸要求1） 材料Q235是普通碳素钢，有较好的冲压性能2） 结构形状该零件外形简单、规则，仅有落料、冲孔、弯曲、三道工序特征，适合冲压加工3） 尺寸精度卡圈零件的加工精度要求为IT10，利用普通冲裁方式可以达到零件图纸要求2.2确定工艺方案工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序顺序的安排，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，在根据工件的批量、形状、尺寸等方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的冲裁方案序号工艺方案结构特点1单工序模生产模具结构简单，但需要两道工序， 两套模具才能完成零件的加工，生产效 率低，难以满足零件大批量生产的要求 且两道工序中的定位误差，将导致孔中 心距尺寸精度难以保证2复合模生产落料-冲孔复合同一副模具完成两道不同的工序， 大大减小了模具规模，提咼生产效率， 也能提高压力机等设备的使用效率，操 作简单、方便，适合大批量的生产，能 可靠地保证孔中心距尺寸精度3级进模生产 冲孔-落料连续同一副模具不同工位完成两道工序，生 产效率咼，模具成本要咼，两工位之间 的定位一要求非常高，否则无法保证孔 中心距尺寸精度该零件冲裁工艺包括落料、冲孔两个工序，下表列有三种工艺方案选择经过比 较，复合模生产最为恰当,既能保证精度，成本又低，效率高。
如果采用正装结构，落料废料均落在凹模表面，将 导致清除困难而降低生产效率，增大劳动强度因此复合模采用倒装结构为保证制 件较高的位置公差要求，上下模之间采用后侧导柱，条料采用手动送料，进入模具内 依靠导料销保证送进导向，定位销保证定距精度冲裁完成后，冲孔完成后，冲孔废 料由漏料孔从下模出，制件则由上模刚性顶件装置顶出，落在下模表面；落料废料则 由安装于下模弹性卸料装置从凸凹模上剥落2.3冲裁间隙的确定冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口部分尺寸之差，其值可正、可负，在一般的普 通冲裁中均为正值凸凹模每侧间隙称为单边间隙，两侧间隙之和称为双边间隙若无特殊说明，冲裁间隙指双边间隙单边用间隙用C表示，双边用Z表示圆形冲裁模双边间隙为Z=D -D凹 凸式中 D 冲裁模凹模直径尺寸（mm）凹D 冲裁模凹模直径尺寸（mm）凸2.3.1间隙的影响冲裁间隙除了对冲裁件的质量起着决定性的作用以外，对模具寿命也有较大的影 响间隙过小会使模具寿命降低，同时，小间隙还使模具制造的难度加大因此，冲 裁间隙是保证合理冲裁过程的最主要的工艺的工艺参数影响合理冲裁间隙值的主要因素是板料厚度和材料性质板料愈厚，间隙数值也愈打。
反之板料愈薄，则间隙应愈小材料塑性愈好，间隙数值也应愈小而塑性差的硬材料，间隙数值就应大一些2.3.2合理冲裁间隙值的确定冲裁间隙对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力等都有很大的影响，但影响规律各不 相同，不可能存在一个间隙值同时满足各项要求通常选择一个合适的间隙范围，在 这个范围内能得到质量令人满意的冲裁件，并且满足冲裁力较小、模具有较高的使用 寿命的要求我们称这个合适的间隙范围为合理间隙，它是一个范围值，其上限为最 大合理间隙Zmax，下限为最小合理间隙Zmin实际生产中，间隙值的选择主要考虑冲裁断面的质量和模具寿命这两个方面根 据工件和生产上的具体要求可按如下原则选取间隙值1） 工件的断面质量无严格要求时，选取较大的间隙值2） 工件的断面质量及制造精度较高时，选取较小的间隙值3） 在设计计算冲模刃口尺寸时，考虑模具在使用过程中的因磨损而导致隙值增 大，应当按Zmin来计算确定间隙值的方法有理论计算法、经验确定法因为计算法在使用中不方便，实 际生产中常用经验表或经验公式确定，其中经验数表法应用最广冲裁间隙经验数据表很多，在一般的冲压手册和模具设计资料上都可以查阅，应 当注意的是有的数值相差比较大，在选择时应结合实际需要综合考虑。
计算间隙值的经验公式为Z=m t(2-1)式中，t—材料厚度m—系数，与材料厚度、性质有关，不同的行业也有差异查表 2-1 选得间隙值为 Zmin=0.246、Zmax=0.360 (mm)表2-1冲裁模刃口始用间隙材料名称08F、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax<0.5间隙很小或无间隙1.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.1000.1401.50.1320.2400.1700.2400.1700.2302.00.2460.3600.2600.3800.2600.3802.50.3600.5000.3800.2800.3800.540为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模 具时取Zmin作为初始间隙2.4工件排样在冲压生产中，节约和减小废料具有非常重要的意义据统计，零件的材料费 用占制造成本的60%和80%,冲裁件在板料、条料或布料上的布置方式，称为冲裁件 的排样法，简称排样在模具的设计中，排样的设计是一项极为重要的、技术性很强的设计工作。
排 样合理与否，直接影响到材料利用率、制件质量、生产率与成本以及模具使用寿命等, 所以排样工作的好坏是左右冲裁经济效益的重要因素之一2.4.1材料的利用率排样的目的是为了合理利用原材料衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利 用率所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比材料利用率 的计算公式如下：一个进距的材料利用率n的计算如下：n =（ n A/Bh） X100% （2-2）式中A——冲裁件面积（包括内形结构废料），（mm2）；n 一个进距内冲裁件数目；b 条料宽度，（mm）;h 进距，（mm）一张板料上总的材料利用率n总的计算如下： n 总=（NA/LB）X100% （2-3）/总式中N——冲裁件总数目；A——板料宽度L 板料长，（mm）；B——条料宽度由公式可知，n总n值越大，材料废料越少，材料利用率就越高/总，冲裁件所产生的废料分两种，一是工件的各种内孔产生的废料，它取决于工件的 形状，一般不能改变，称设计废料；二是由于工件之间的搭边及工件与条料侧面的搭 边、板料的料头、料尾而长产生的废料，它取决于冲压方式与排样方式，称为工艺废 料提高材料利用率最主要的途径是合理排样使工艺废料尽量减少小，另外在满足工 件使用要求的前提下，适当改善工件的结构形状也可以提高材料的利用率。
2.4.2排样方法常用的冲裁件排样方法分为三类1） 有废料排样（2） 少废料排样（3） 无废料排样少、无废料排样的缺点是工件质量较差，模具寿命不高但这两类排样可以节省 材料，还具有简化模具结构、降低冲裁里和提高生产率等优点并且，工件必须具备 一定的形状特征才能采用少、无废料排样对于形状复杂的工件，经常采用试排法上述采用的三类排样方法，按工件的外形特征有可分为直排、斜排、直对排、混 合排、多行排及裁搭边等多种形式为满足尺寸精度的要求，设计的卡圈零件采用直排法2.4.3搭边排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边其作用是补 偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、 送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料搭边值要合理确定搭边值过大，材料利用率低搭边值小，材料利用率虽高 但过小的时就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成拉断，造成送料困 难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿 命搭边值过小，会使作用在凸模侧面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀， 引起模具刃口的损失为避免这一现象，搭边的最小宽度约为毛坯的厚度，使之大于 塑变区的宽度。
搭边值的大小与下列因数有关：1) 材料的力学性能硬材料可小，软材料、脆性材料的搭边值要大一些2) 工件的形状与尺寸尺寸大或有突尖的复杂形状时，搭边值要取得大一些3) 材料厚度厚材料的搭边值应取得大一些4) 送料方式及挡料方式用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以小一些搭边值一般由经验确定由卡圈零件图和排样图2-2可得知：因为经过卡圈毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后支承板。