固定板的沖壓模具設(shè)計(jì)-落料沖孔復(fù)合模,固定,沖壓,模具設(shè)計(jì),沖孔,復(fù)合
固定板的沖壓模具設(shè)計(jì)
摘 要
本論文應(yīng)用本專(zhuān)業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高了我的獨(dú)立工作能力。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)固定板的復(fù)合模設(shè)計(jì)的工藝性分析，確定了正確的工藝方案。從而對(duì)模具設(shè)計(jì)方案，以及沖壓設(shè)備作出了分析與選擇。通過(guò)分析決定采用復(fù)合模形式，然后參考其他模具結(jié)構(gòu)以及查手冊(cè)和計(jì)算設(shè)計(jì)。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后，對(duì)模具的裝配方案，對(duì)主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過(guò)程中除了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)外，還包括模具的裝配圖，非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖等。
關(guān)鍵詞：固定板 ；復(fù)合模 ；工藝方案；模具設(shè)計(jì)
Abstract
In this paper, the theory and practical knowledge of this professional course were applied to a practical training of cold stamping die design, so as to cultivate and improve my ability to work independently. This design determines the correct process plan through the technological analysis of the compound die design of the fixed plate. Thus, the analysis and selection of mold design and stamping equipment are made. Through the analysis, it is decided to adopt the compound die form, and then refer to other die structures, as well as check manuals and calculation design. After all the parameters are calculated, the assembly scheme of the die, the design and assembly requirements of the main parts are analyzed. In the design process, besides the design specification, it also includes the assembly drawing of the mold, the part drawing of non-standard parts and so on.
Key words: fixed plate; compound die; process plan; mold design
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
第一章、緒 論 4
第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定 6
2.1.沖壓件的工藝分析 6
2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 7
2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 7
2.3.1.搭邊值的確定 7
2.3.2條料寬度的確定 8
2.3.3.送料步距的確定 9
2.3.4.排樣 10
2.3.5.材料利用率的計(jì)算： 10
第三章、沖裁力的計(jì)算 13
3.1.計(jì)算沖裁力的公式 13
3.2.總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力和總沖壓力 13
3.2.1.各工序沖裁力 13
3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算 14
3.2.3.推料力Ft的計(jì)算 15
3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算 15
第四章、模具壓力中心與計(jì)算 16
第五章、沖裁模間隙的確定 18
第六章、刃口尺寸的計(jì)算 21
6.1.刃口尺寸計(jì)算的基本原則 21
6.2.刃口尺寸的計(jì)算 21
6.3.計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 22
6.4.沖裁刃口高度 24
第七章、主要零部件的設(shè)計(jì) 25
7.1.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
7.1.1.凹模的設(shè)計(jì) 25
7.1.2.凸凹模的設(shè)計(jì) 27
7.1.3.外形凸模的設(shè)計(jì) 27
7.1.4.內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 28
7.2.模架及其它零件的設(shè)計(jì) 28
7.2.1.上下模座 28
7.2.2.模柄 29
7.2.3.模具的閉合高度 29
第八章、壓力機(jī)的選擇 30
結(jié) 論 31
參考文獻(xiàn) 32
第一章、緒 論
模具主要類(lèi)型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，沖壓技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中，幾乎都有沖壓加工生產(chǎn)，它不僅與整個(gè)機(jī)械行業(yè)密切相關(guān)，而且與人們的生活緊密相連。
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬板料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的某個(gè)部位便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定的形狀、尺寸和性能的零件。
因此，沖壓工藝是一種產(chǎn)品質(zhì)量好而且成本低的加工工藝。用它生產(chǎn)的產(chǎn)品一般還具有重量輕且剛性好的特點(diǎn)。
沖壓加工在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、各種民用輕工產(chǎn)品以及航空、航天和兵工等的生產(chǎn)方面占據(jù)十分重要的地位?，F(xiàn)代各種先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家的沖壓生產(chǎn)都是十分發(fā)達(dá)的。在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程中，沖壓生產(chǎn)占有重要的地位。
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類(lèi)：
1．根據(jù)工藝性質(zhì)分類(lèi)
（1）沖裁模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、剖切模等。
（2）彎曲模 使平板坯料沿著直線（彎曲模）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉抻模 是把平板坯料制成開(kāi)口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模 是將坯料或工序件按凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
2．根據(jù)工序組合程度分類(lèi)
（1）單工序模 一般只有一對(duì)凸、凹模，在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
（2）復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。
（3）連續(xù)模 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道以上工序的模具。連續(xù)模又稱(chēng)級(jí)進(jìn)模。
當(dāng)今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，沖壓工藝技術(shù)也在不斷革新和發(fā)展，這些革新和發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）工藝分析計(jì)算方法的現(xiàn)代化
（2）模具設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的現(xiàn)代化
（3）沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化
（4）新的成型工藝以及技術(shù)的出現(xiàn)
（5）不斷改進(jìn)板料的性能，以提高其成型能力和使用效果。
第二章、零件的工藝分析和工藝方案的確定
2.1.沖壓件的工藝分析
圖2—1 零件圖
如圖2—1所示零件圖。
生產(chǎn)批量：大批量;
材料：Q235；
厚度：2.0
Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱(chēng)做A3板。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼－普板是一種鋼材的材質(zhì)。
Q代表的是這種材質(zhì)的屈服極限，后面的235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在235MPa左右。并會(huì)隨著材質(zhì)的厚度的增加而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。
由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以”Q“，代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是MPa例如Q235表示屈服應(yīng)力（σs)為235 MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。
必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào)。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)分別為A、B、C、D。脫氧方法符號(hào)：F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不標(biāo)符號(hào)，即Z和TZ都可不標(biāo)。例如Q235-AF表示A級(jí)沸騰鋼。
專(zhuān)門(mén)用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結(jié)構(gòu)鋼的表示方法，但在鋼號(hào)最后附加表示用途的字母。
從產(chǎn)品形狀看,產(chǎn)品四周無(wú)尖角，方便加工模具，不會(huì)因?yàn)闊崽幚響?yīng)力集中而導(dǎo)致凹模開(kāi)裂。
2.2.確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲三道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案;
(1) 落料——沖孔；單工序模沖壓
(2) 沖孔——落料；單工序模沖壓。
(3) 沖孔——落料；連續(xù)模沖壓。
(4) 落料沖孔；復(fù)合模沖壓。
方案（1）（2）屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。
方案（3）屬于連續(xù)模，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修不方便，因此，不宜采用該方案。
方案（4）屬于復(fù)合沖裁模，復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒(méi)有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以此方案最為合適。
由于本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品年產(chǎn)量為90萬(wàn)件，屬于大批量生產(chǎn)，所以采用方案（4）復(fù)合沖裁。
2.3.排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定
2.3.1.搭邊值的確定
排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱(chēng)為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌?
搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。
表2—2 搭邊a和a1數(shù)值
材料厚度
圓件或類(lèi)似圓件的工件
矩形工件邊長(zhǎng)L≤50mm
矩形工件邊長(zhǎng)L＞50mm
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
＜ 0.25
0.25~0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
1.5~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.0
0.8
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
1.2
1.0
1.0
1.3
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
3.5
0.7t
1.2
1.8
1.5
1.2
1.5
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
1.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
1.5~2.5
2.2
1.8
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
1.8~2.6
2.5
2.0
1.8
2.0
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過(guò)小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表2—2給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。
該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表2—2中查出：兩制件之間的搭邊值a1=2.0（mm），側(cè)搭邊值a=2.2(mm)。
2.3.2條料寬度的確定
計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮；
有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。
有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。
條料寬度公式：
B0-△=（Dmax+2a） 公式（2—1）
其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見(jiàn)表2—3條料寬度偏差。
D ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。
a——側(cè)搭邊值。
查表2—3條料寬度偏差為0.2
根據(jù)公式2 —3 B0-△=（Dmax+2a）
=（57+10+10+2×2.2）0-0.20
=81.40-0.20
表2—3 條料寬度公差(mm)
條料寬度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
2.3.3.送料步距的確定
定位銷(xiāo)間距離公式：
A=B+Z 公式（2—4）
Z——導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）；
查表2—4得Z=2.0mm
根據(jù)公式2—4 A= B+Z
=20+2.0
=22（mm）
表2—4 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
有 側(cè) 壓 裝 置
條 料 寬 度B/mm
100以下
100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
1.5
1.5
1.5
5
5
5
1.8
1.8
1.8
8
8
8
2.3.4.排樣
根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。
采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級(jí)較低。同時(shí)，因模具單面受力（單邊切斷時(shí)），不但會(huì)加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。
由于設(shè)計(jì)的零件是矩形零件，且孔在中心，兩角有斜邊，所以采用有費(fèi)料直排法。
2.3.5.材料利用率的計(jì)算：
沖裁零件的面積為，可以借用CAD計(jì)算：
F=57×20+3.14×10×10=1454(mm2)
毛坯規(guī)格為：1250×1000（mm）。
送料步距為：h=D＋a1=20+2=22
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：
n11=(nF/Bh)×100%
n為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)。
n11=(nF/Bh)×100%
=（1×1454/81.4×22）×100%
=81.192%
橫裁時(shí)的條料數(shù)為：
n1 =1000/B
=1000/81.4
=12.285 可沖12條，
每條件數(shù)為：
n2 =(1250-a)/h
=(1250-2)/22
=56.73 可沖56件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=n1×n2=12×56=672(件)
板料利用率為：
n12=(nF/500×1000)
=(672×1454/1250×1000) ×100%
=78.167%
縱裁時(shí)的條料數(shù)為：
n1=1250/B
=1250/81.4
=15.356 可沖15條，
每條件數(shù)為：
n2=(1000-a)/h
=(1000-2)/22
=45.36 可沖45件，
板料可沖總件數(shù)為：
n= n1×n2=15×45=675（件）
板料的利用率為：
n12=(nF/500×1000)
=(675×1454/1250×1000) ×100%
=78.516%
通過(guò)比較，橫裁和縱裁的材料利用率一樣小，所以都可以選擇，本設(shè)計(jì)中采用縱裁法。
圖2—2 排樣圖
第三章、沖裁力的計(jì)算
3.1.計(jì)算沖裁力的公式
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算：
Fp=KptLτ 公式（3—1）
式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)附表（MPa）；
L——沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；
t——材料厚度（mm）;
系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取1~3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度τ時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取Kp=1的近似計(jì)算法計(jì)算。
根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出Q235的抗剪強(qiáng)度為310～380(MPa)，
取τ=380(MPa)
3.2.總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力和總沖壓力
由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。
總的沖裁力包括:
F——總沖壓力。
Fp——總沖裁力。
FQ——卸料力
FQ1——推料力。
根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出Q235的抗剪強(qiáng)度為310～380(MPa)
3.2.1.各工序沖裁力
Fp=F1+F2 公式(3—2)
F1——落料時(shí)的沖裁力。
F2——沖孔時(shí)的沖裁力.
落料時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L1=57+57+3.14×20=176.8（mm）
根據(jù)公式5—1 F1=KptLτ
=1.3×2.0×176.8×380
=174.678(KN)
沖腰孔時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L2=39.4（mm）
F2= KptLτ
=1.3×2.0×39.4×380
=38.927(KN)
表3—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對(duì)于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值。
3.2.2.卸料力Fx的計(jì)算
Fx=Kx Fp 公式(3—3)
Kx——卸料力系數(shù)。
查表3—1得KＸ＝0.04~0.05，取KＸ＝0.05
根據(jù)公式3—3 Fx=KＸ Fp
＝0.05×174.678
≈8.7339(KN)
3.2.3.推料力Ft的計(jì)算
Ft=KtFp 公式(3—4)
Kt——推料力系數(shù)。
查表3—1得Kt＝0.055, 取Kt=0.055
根據(jù)公式3—4 Ft=KtFp
=0.055×38.927
≈2.141(KN)
3.2.4.總的沖壓力的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力：F=Fp+Fx+Ft
F=Fp+Fx+Ft
=174.678+38.927+8.734+2.141
=224.48(KN)
根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機(jī)為：開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)J23—40。
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第四章、模具壓力中心與計(jì)算
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。
模具的壓力中心，可安以下原則來(lái)確定：
1、對(duì)稱(chēng)零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。
2、工件形狀 相同且分布對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。
3、各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln
Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln
首先：
P1——沖腰圓孔力 P1=KLδτ，得P1=38.927KN
P2——落料力 P2=KLδτ，得P2=174.678KN
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=0
X1——P1到Y(jié)軸的力臂 X1=0
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=0
X2——P2到Y(jié)軸的力臂 X2=0
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2）
XG=（X1F1+X2F2）/（F1+F2）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
所以該模具壓力中心為（0，0）。
第五章、沖裁模間隙的確定
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸?？卓谥型瞥龌蝽敵隽慵紝⑹×ΑＲ话惝?dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過(guò)以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選??；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來(lái)選??；對(duì)于刃口尺寸磨損后無(wú)變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒(méi)有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無(wú)變化的尺寸除外。
設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱(chēng)為最小合理間隙Zmin，最大值稱(chēng)為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。
根據(jù)實(shí)用間隙表 5—1 查得材料Q235的最小雙面間隙Zmin=0.246mm，最大雙面間隙Zmax=0.36mm，
表5—1 沖裁模初始雙面間隙
材料
厚度
08、10、35、
09Mn、Q235
16Mn
40、50
65Mn
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
小于0.5
極小間隙
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.75
2.0
2.1
2.5
2.75
3.0
.3.5
4.0
4.5
5.5
6.0
6.5
8.0
0.040
0.048
0.064
0.072
0.090
0.100
0.126
0.162
0.220
0.246
0.260
0.360
0.400