編號(hào) 畢 業(yè) 論 文題 目 連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)系 部專 業(yè)班 級(jí)指導(dǎo)教師顧問(wèn)教師年六月摘 要I摘 要本文通過(guò)對(duì)制件的工藝性、模具的可行性以及保證生產(chǎn)效率的分析，將沖壓工序設(shè)計(jì)了六個(gè)工位級(jí)進(jìn)沖模形式：側(cè)刃定距、沖孔、壓凸、彎曲、切斷和一個(gè)空工位。級(jí)進(jìn)沖裁得到的工件尺寸公差等級(jí)較高，避免了多副模具、多次沖壓的定位累積誤差，并且在沖裁過(guò)程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整；同時(shí)能在一副模具中完成全部工序，提高了生產(chǎn)效率。解決了在沖件同時(shí)包含多種工藝特征時(shí)，單工序沖模精度差、效率低，復(fù)合模一次成型困難的問(wèn)題。結(jié)合定距、沖孔、折彎、壓凸的特點(diǎn)，具體解決了彎曲零件尺寸分析、排樣方法和方案的選擇、凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位方案設(shè)計(jì)、卸料方式的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇與校核、標(biāo)準(zhǔn)零件的選用、等一系列的設(shè)計(jì)工作。這些設(shè)計(jì)可為類似的零件模具設(shè)計(jì)提供現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞： 連接支架 級(jí)進(jìn)模 多工位 排樣 彎曲 壓凸連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)II目 錄摘 要 .I目 錄 .III第一章 緒 論 1第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工藝分析 .32.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 32.2 沖裁件工藝分析 32.2.1 材料工藝性 .32.2.2 結(jié)構(gòu)工藝性 .42.3 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型的確定 .5第三章 毛坯尺寸計(jì)算和排樣設(shè)計(jì) .73.1 彎曲部分毛坯尺寸計(jì)算 73.1.1 彎曲中性層位置的確定 73.1.2 彎曲件毛坯尺寸計(jì)算 73.2 搭邊值、條料寬度和導(dǎo)料板間距離的確定 83.2.1 基準(zhǔn)選擇 83.2.2 搭邊值和步距 .83.2.3 條料寬度與導(dǎo)料板間距離的計(jì)算 .93.2.4 材料利用率 .93.3 排樣方案設(shè)計(jì) 103.3.1 總工位數(shù)的確定和空工位的合理設(shè)置 103.3.2 載體及沖件沖切過(guò)程中連接形式的選擇 113.3.3 排樣方案 12第四章 沖模主要工藝參數(shù) 134.1 沖模沖裁部分工藝參數(shù) 134.1.1 沖裁間隙值的確定 .134.1.2 整體式凹模輪廓尺寸的確定 .134.2 沖模彎曲部分工藝參數(shù) 134.2.1 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 .134.2.2 彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì) 134.3 沖壓力的計(jì)算 144.3.1 沖裁工藝沖壓力 .144.3.2 彎曲工藝沖壓力 .154.3.3 壓凸部分沖壓力 .16設(shè)計(jì)任務(wù)及工藝分析III4.3.4 沖壓力 F 總 164.4 沖模壓力中心的確定 174.4.1 多種沖壓工藝級(jí)進(jìn)沖模壓力中心的分析 .174.4.2 壓力中心的計(jì)算 .18第五章 模具主要工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 195.1 沖裁部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 195.1.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則及部分參數(shù)確定 .195.1.2 沖裁部分凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .195.2 彎曲部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 225.3 壓凸部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23第六章 沖模的總體設(shè)計(jì) 256.1 沖?；境叽绲拇_定 256.1.1 沖模中模板外形尺寸的確定 .256.1.2 模架的選擇及校核 .266.2 壓力機(jī)的選擇 266.3 其他零件參數(shù)確定 .276.3.1 沖模零件材料 276.3.2 凸凹模結(jié)構(gòu)確定 .276.3.3 導(dǎo)向零件 .296.3.4 壓料、卸料零件 .296.3.5 定位裝置 .306.3.6 連接與固定零件 .31第七章 總結(jié)與展望 33致 謝 35參考文獻(xiàn) .37連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)0第一章 緒 論2011 年 11 月，通過(guò)學(xué)校組織的招聘活動(dòng)，我應(yīng)聘進(jìn)入徐工機(jī)械建設(shè)機(jī)械分公司的進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)工作。在實(shí)習(xí)期間，不僅有機(jī)會(huì)實(shí)踐在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識(shí)，還學(xué)到了許多關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)和加工的新興前沿知識(shí)。并且在實(shí)習(xí)過(guò)程中，憑借在學(xué)校學(xué)習(xí)的關(guān)于模具設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)，完成了車(chē)間“關(guān)于在金融危機(jī)環(huán)境下，大力簡(jiǎn)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)力”的生產(chǎn)改進(jìn)項(xiàng)目。由于金融危機(jī)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響，越來(lái)越要求制造業(yè)的參與者簡(jiǎn)化自身生產(chǎn)，降低能源消耗，降低工人的體力勞動(dòng)，提高機(jī)器的利用率。從而提高生產(chǎn)力，增加生產(chǎn)效益。所以，在日常生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少工人的不增值勞動(dòng)，做到工藝集中，提高生產(chǎn)率。但是在我所實(shí)習(xí)的公司，很有產(chǎn)品仍然普遍都采用單工序?；驈?fù)合模來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。一些具有多種沖壓工藝的沖壓件，必須用多副沖模相繼完成，同時(shí)需要多名工人操作，生產(chǎn)效率比較低，且工件精度在多次裝夾后無(wú)法保證。2012年年初，公司為了應(yīng)對(duì)金融危機(jī)的影響，簡(jiǎn)化生產(chǎn)，提高效益，車(chē)間決定改進(jìn)現(xiàn)有模具的生產(chǎn)狀況，把工序集中起來(lái)，設(shè)計(jì)并制造能連續(xù)加工的級(jí)進(jìn)沖模。但由于公司本身是機(jī)械制造企業(yè)，相關(guān)模具設(shè)計(jì)的人才不具備，只能從近期招聘的大學(xué)生中挑選具有模具專業(yè)學(xué)生。由于本人在實(shí)習(xí)的過(guò)程中，做到了認(rèn)真學(xué)習(xí)，積極實(shí)踐，勇于提問(wèn)。并在實(shí)習(xí)過(guò)程中，由于表現(xiàn)突出，公司安排參與驗(yàn)收新購(gòu)機(jī)床工作，并對(duì)使用機(jī)床的員工進(jìn)行的培訓(xùn)，圓滿的完成了機(jī)床驗(yàn)收及培訓(xùn)工作。所以，公司領(lǐng)導(dǎo)希望我能將車(chē)間中使用最多的連接支架產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)工藝改進(jìn)，把現(xiàn)有通過(guò)多副沖模加工完成，設(shè)計(jì)成一副級(jí)進(jìn)沖模來(lái)完成。在拿到工件圖之后，發(fā)現(xiàn)所需沖裁件具有多種沖裁形式，包含：沖孔、落料、彎曲、壓凸等沖裁工藝。形狀較為復(fù)雜，其需要較多工位來(lái)完成，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。模具設(shè)計(jì)的難度比較大。雖然在學(xué)校進(jìn)行沖裁模具課程設(shè)計(jì)時(shí)，也接觸和設(shè)計(jì)過(guò)級(jí)進(jìn)沖模，但難度遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到類似的條件。我的心里壓力比較大，對(duì)于能否完成該任務(wù)心里沒(méi)有底，但是考慮到一旦生產(chǎn)工藝改進(jìn)后，可以幫助公司生產(chǎn)節(jié)約大量的人力、物力，使生產(chǎn)簡(jiǎn)化、科學(xué)。并能給自己爭(zhēng)取一個(gè)檢驗(yàn)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的機(jī)會(huì)，同時(shí)提高自己關(guān)于模具特別是多工位級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)能力。所以，我接受了這個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。在任務(wù)開(kāi)始后，我得到了來(lái)自車(chē)間領(lǐng)導(dǎo)，指導(dǎo)教師和同學(xué)的很多幫助。2 月份，整整用了一個(gè)月時(shí)間，認(rèn)真學(xué)習(xí)了級(jí)進(jìn)模相關(guān)知識(shí)，3 月份開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)，邊設(shè)計(jì)邊學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)期間也遇到很多問(wèn)題，第一關(guān)就是排樣設(shè)計(jì)，確定需要多少多少工位來(lái)完成，通過(guò)查閱相關(guān)資料，最終解決了第一個(gè)難題，第二關(guān)，就是凸凹模尺寸設(shè)計(jì)，級(jí)進(jìn)模凸凹模尺寸設(shè)計(jì)與復(fù)合模設(shè)計(jì)相差較大，但是最終第一章 緒 論1在看書(shū)和在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，順利的解決了，還有卸料問(wèn)題，由于該模具有彎曲部分，所以如何解決卸料問(wèn)題也是關(guān)健，最終通過(guò)查閱相關(guān)資料，也解決了相關(guān)問(wèn)題，這副模具終于在 5 月中旬完成，交給生產(chǎn)部門(mén)生產(chǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中，作為設(shè)計(jì)者，也積極參與其中，學(xué)到了很多制造方面的知識(shí)，目前，這副模具正在裝配中，預(yù)計(jì)，7 月初會(huì)進(jìn)行試模。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在感受到壓力的同時(shí)，也學(xué)到了許多知識(shí)，首先是級(jí)進(jìn)模具方面知識(shí)，另外還有模具加工、裝配方面知識(shí)，感謝我實(shí)習(xí)的公司能給我這次設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)2第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工藝分析2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)零件名稱：連接支架 材料：Q235B板厚：1.0mm 厚度偏差：±0.09mm工件精度：IT12 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)工件簡(jiǎn)圖：如圖 2-1 所示圖 2-1 沖件零件圖本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是一種連接支架。這種連接支架比較便宜，是一種經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，但非常實(shí)用。本產(chǎn)品用薄鋼板作為材料，用落料、沖孔、彎曲、壓凸、切斷等制造工藝生產(chǎn)。這種連接件適合現(xiàn)代產(chǎn)品輕巧的要求，使零部件運(yùn)作效果更好。2.2 沖裁件工藝分析2.2.1 材料工藝性該沖裁件的材料為 Q235B，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 》表 8-1，其力學(xué)性能如下：抗剪強(qiáng)度(τ)： 350Mpa抗拉強(qiáng)度(δ b)：420Mpa屈服強(qiáng)度(δs)：235Mpa伸長(zhǎng)率(δ)：28%該沖裁件的材料為 Q235B 鋼，屬于軟鋼，從尺寸標(biāo)注來(lái)看，材料厚度第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工藝分析3t=1.0mm。 零件標(biāo)注公差為 IT11，未注公差為為 IT12，所以精度較低。對(duì)應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB ）為 B 精度等級(jí)。零件外形最大尺寸為 45mm×31.6mm，屬于小型零件；且該零件外觀特征基本對(duì)稱；從材料的力學(xué)性能看出材料的屈服極限和屈服比較小，變形抗力小，變形后回彈小。故沖裁工藝性好，邊上孔的直徑不大，為小孔，直徑為4~7mm。經(jīng)校驗(yàn)其承載能力和抗縱向彎曲能力都已能保證凸模的安全在其沖裁過(guò)程中不需要特殊考慮。各工序凸、凹模動(dòng)作行程的確定應(yīng)保證各工序動(dòng)作穩(wěn)妥、連貫，重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。2.2.2 結(jié)構(gòu)工藝性⑴ 最小圓角半徑此零件本身尺寸要求和設(shè)計(jì)優(yōu)化尺寸時(shí)，會(huì)帶有一些輪廓的連接圓弧角。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為順利完成沖裁，需要對(duì)最小圓弧角半徑進(jìn)行限制。根據(jù)沖裁件的材質(zhì)、尺寸和具體沖裁方法，最小圓角半徑 r 允許值查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2-1，可知，在落料，連接角度 θ≥90°時(shí)，r≥0.25t=0.25mm；θ＜90°時(shí)，r≥0.5t=0.5mm。在沖孔，連接角度 θ≥90°時(shí)，r≥0.3t=0.3mm；θ＜90°時(shí)，r≥0.6t=0.6mm。所以，該沖裁件要求圓角可以沖裁成形。⑵ 沖裁件孔的最小尺寸由于沖裁件上孔的尺寸受到凸模強(qiáng)度的限制，不能太小。根據(jù)沖裁件的材質(zhì)、尺寸和具體沖裁方法，沖孔的最小尺寸查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2-2，可知，圓孔半徑 r≥0.35t=0.35mm；矩形孔邊長(zhǎng) L≥0.3t=0.3mm。所以，該沖裁件要求孔徑可以沖裁成形。⑶ 沖裁件的精度和斷面粗糙度此沖裁件標(biāo)注公差為 IT11，未注公差為為 IT12，沖裁加工可以達(dá)到要求。沖裁件為連接件，對(duì)斷面粗糙度無(wú)特殊要求。所以，該沖裁件要求精度可以滿足。⑷ 最小彎曲半徑材料在彎曲時(shí)，相對(duì)彎曲半徑 r/t 越小，彎曲時(shí)切向變形越大。當(dāng) r/t 小于一定值時(shí)，則板料的外面將超過(guò)材料的最大許可變形而產(chǎn)生裂紋。在板料不產(chǎn)生破壞的條件下，所能彎成零件內(nèi)表面的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑 rmin，連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)4并用它來(lái)表示彎曲時(shí)的成形極限。影響最小彎曲半徑的因素：①材料的力學(xué)性能；②材料表面和側(cè)面的質(zhì)量；③彎曲線的方向；④彎曲中心角 α。由于上述各種因素的影響十分復(fù)雜，所以最小彎曲半徑 rmin 的值一般用試驗(yàn)方法確定。各種金屬材料在不同狀態(tài)下的最小彎曲半徑 rmin 的值不同，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 3.2.2，可知，材料 Q235B 的最小彎曲半徑 rmin=0.5t。由于零件板厚 t=1mm，零件中彎曲部分最小半徑 r=0.8mm＞0.5mm=0.5t。所以，零件可以彎曲成形。⑸ 回彈值的確定由于影響回彈值的因素很多（與材料的力學(xué)性能、板材的厚度、彎曲半徑的大小、以及彎曲時(shí)校正力的大小等因素有關(guān)） ，因此，要在理論上計(jì)算回彈值是有困難的，通常在模具設(shè)計(jì)時(shí)，按試驗(yàn)總結(jié)的數(shù)據(jù)來(lái)選用，經(jīng)試沖后再對(duì)模具工作部分加以修正。如彎曲件的相對(duì)彎曲半徑 r/t＜5~8 時(shí)，在彎曲變形后，彎曲半徑變化不大，只考慮角度的回彈。利用查表法，由于彎曲件材料 Q235B，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo) 》表 3-1， r/t=0.8＜1,t=1mm。所以，零件 90°單角自由彎曲時(shí)的回彈角 Δα=2° 。2.3 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型的確定確定工藝方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓件工序數(shù)、工序的組合和順序等，工藝方案中的一個(gè)主要內(nèi)容就是用什么類型的模具，用單工序沖模還是用連續(xù)沖模或復(fù)合沖模。單工序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模的比較，見(jiàn)表 2.1。表 2.1 各種沖裁模的對(duì)比關(guān)系比較項(xiàng)目 單工序模 級(jí)進(jìn)模 復(fù)合模沖壓精度 一般 可達(dá) IT13 至 IT10 級(jí) 可達(dá) IT10 至 IT8 級(jí)零件特點(diǎn)中小型尺寸厚度較厚小型件厚度較厚、可加工復(fù)雜零件、形狀及尺寸受模具結(jié)構(gòu)與形狀的限制、尺寸可以較大、厚度可達(dá) 3mm第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及工藝分析5零件平面度 一般中小型件不平直、高質(zhì)量工件需較平?jīng)_裁件平直、且有較好的剪切斷面生產(chǎn)效率 較低 工序間自動(dòng)送料、生 產(chǎn)效率高沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ髅嫔媳仨氂檬止せ驒C(jī)械排除、生產(chǎn)效率稍低制造工作量及成本 低沖裁較簡(jiǎn)單的工件時(shí)、比復(fù)合模低沖裁復(fù)雜工件時(shí)、比級(jí)進(jìn)模低在確定沖壓工藝規(guī)程時(shí)，可以根據(jù)確定的沖壓工藝方案和沖壓件的生產(chǎn)批量、形狀特點(diǎn)、尺寸精度以及模具的制造能力、現(xiàn)有沖壓設(shè)備、操作安全方便的要求等，來(lái)選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。如果工件的生產(chǎn)批量小，可以考慮采用單工的序簡(jiǎn)單模具，按沖壓工序逐步地完成，以降低生產(chǎn)成本。若工件的生產(chǎn)批量很大，應(yīng)當(dāng)盡量考慮將幾道工序合并在一起，采用一次可以完成多道工序的復(fù)合沖模或級(jí)進(jìn)沖模結(jié)構(gòu)。由于沖件同時(shí)有落料、沖孔、彎曲、壓凸等結(jié)構(gòu)特征，用一般普通沖壓工藝加工多副模具，且因沖件在加工中重復(fù)定位，質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低，生產(chǎn)成本高，而難以適應(yīng)大批量、多品種沖壓零件的生產(chǎn)。復(fù)合沖模雖然也可在一副模具中完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序。但如果工序過(guò)多，或所含工序較復(fù)雜。就會(huì)造成模具的復(fù)雜程度急劇增加，進(jìn)而提高模具制造難度和成本。甚至決定了復(fù)合沖模無(wú)法完成沖裁。級(jí)進(jìn)沖模則是在一副模具上完成一個(gè)工件的全部沖壓加工。沖件無(wú)論其形狀的復(fù)雜程度，只要科學(xué)、合理的進(jìn)行工藝分析與工藝組合，均可用一副模具沖壓出來(lái)。綜上所述，該沖件應(yīng)設(shè)計(jì)為級(jí)進(jìn)沖模結(jié)構(gòu)。連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)6第三章 毛坯尺寸計(jì)算和排樣設(shè)計(jì)3.1 彎曲部分毛坯尺寸計(jì)算在該級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)中，由于模具中同時(shí)包含落料、沖孔、彎曲、壓凸等工藝過(guò)程。在進(jìn)行排樣設(shè)計(jì)之前，應(yīng)先對(duì)沖件的彎曲部分進(jìn)行平面化處理。3.1.1 彎曲中性層位置的確定彎曲件毛坯尺寸計(jì)算是按彎曲中性層長(zhǎng)度不變的原則進(jìn)行的。根據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于中性層的展開(kāi)長(zhǎng)度。中性層位置以曲率半徑ρ 表示，通常用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 3.4.1，可知，ρ=r+xt式中：r—零件的內(nèi)彎曲半徑；t—材料厚度；x —中性層位移系數(shù)。中性層位移系數(shù)，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 3.4.1，由于 r/t=0.8，查得x=0.3。將 r=0.8mm 代入公式，可知，ρ= r+xt=0.8+0.3×1=1.1所以，沖件坯料中性層位移系數(shù) x=0.3，曲率半徑 ρ=1.1。3.1.2 彎曲件毛坯尺寸計(jì)算彎曲件彎曲形狀比較簡(jiǎn)單，彎曲部分尺寸精度要求不高，由于零件的內(nèi)彎曲半徑 r=0.8mm，板厚 t=1mm，而 r＞0.5t 的彎曲件變薄不嚴(yán)重，按中性層展開(kāi)的原理，坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和，即，Lz=l1+l2+ ρ= l1+l2+ (r+xt)80??80?式中：L z—坯料展開(kāi)總長(zhǎng)度；α—彎曲中心角， ( o )。有已知的沖件尺寸進(jìn)行計(jì)算，Lz1=14.2+14.2+28.8+ (0.8+0.3×1)×2=60.656mm1809?Lz2=2.2+2.2+28.8+ (0.8+0.3×1)×2=36.656mm所以，沖件的毛坯圖及尺寸如圖 3-1 所示。第三章 毛坯尺寸計(jì)算和排樣設(shè)計(jì)7圖 3-1 毛坯圖3.2 搭邊值、條料寬度和導(dǎo)料板間距離的確定3.2.1 基準(zhǔn)選擇在排樣設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)，首先應(yīng)遵循級(jí)進(jìn)沖模的尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)與沖壓零件基準(zhǔn)重合的原則，以防止因基準(zhǔn)變化而影響尺寸精度和造成加工中可能產(chǎn)生的累積誤差。該模具中，選擇零件基準(zhǔn)作為沖模各工位的定位基準(zhǔn)，如圖 3-2 所示。圖 3-2 基準(zhǔn)關(guān)系示意圖3.2.2 搭邊值和步距排樣時(shí)，沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間余下的工藝廢料叫搭邊。搭邊值對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件質(zhì)量有很大影響，因此一定要合理確定搭邊值。搭邊值過(guò)大，材料利用率低；搭邊過(guò)小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖裁件的毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。所以，應(yīng)結(jié)合材料的力學(xué)性能、厚度、沖裁件的形狀尺寸及送料擋料方式等因素合理選擇搭邊值。且設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，為保證料帶有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)將工件間距離合理安排。搭邊值是有經(jīng)驗(yàn)確定的，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2.5.2。所以，零件排樣時(shí)工件間 a1=5mm，側(cè)面 a=1.8mm，步距 S=50mm。連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)83.2.3 條料寬度與導(dǎo)料板間距離的計(jì)算導(dǎo)料板是對(duì)條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的的定位零件。在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度，進(jìn)而確定導(dǎo)料板間的距離。由于在確定側(cè)面搭邊值時(shí)已經(jīng)考慮了減料公差所引起的減小值，所以條料寬度的計(jì)算一般采用簡(jiǎn)化公式。由于此模具設(shè)計(jì)考慮采用帶有側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)沖模，材料的送進(jìn)步距用側(cè)刃定位時(shí)，材料寬度必須考慮側(cè)刃切去的部分，故查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.5.7/8/9，條料寬度： B =(Lmax+nb1) 0??0??導(dǎo)料板間距離： B＇=B+CB1＇= L max +y式中：L max—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；Δ—條料寬度的單向偏差；n—側(cè)刃數(shù)；b1—側(cè)刃沖切的料邊寬度；C—沖切前條料寬度與導(dǎo)料板間間隙，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.5.5；y—沖切后條料寬度與導(dǎo)料板間間隙，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.5.6。查表得：C=0.5mm ，y=0.1mm，計(jì)算得B =64.256 mm0??06.?B＇=64.756mmB1＇=60.756mm所以，沖模條料寬度與導(dǎo)料板間距離如圖 3-3 所示。圖 3-3 有側(cè)刃的沖裁第三章 毛坯尺寸計(jì)算和排樣設(shè)計(jì)93.2.4 材料利用率材料利用率是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.5.1，η= ×100％BsA式中：A—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；B—條料寬度的單向偏差；s—側(cè)刃數(shù)；所以，η= ≈61％3158793.3 排樣方案設(shè)計(jì)作為級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素，排樣圖的設(shè)計(jì)最為重要。排樣圖設(shè)計(jì)的正確性、合理性確定了級(jí)進(jìn)沖模加工的正確性、合理性。在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好的確定沖件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。在一般冷沖模設(shè)計(jì)中，各種沖壓工序的排列順序已經(jīng)形成一定規(guī)律。由于級(jí)進(jìn)模是個(gè)工序組合后的連續(xù)送料沖裁加工，因而與普通沖壓加工的順序要求不同，在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，應(yīng)考慮各類級(jí)進(jìn)沖模的特點(diǎn)和內(nèi)在關(guān)系，保證能順利的沖制出符合質(zhì)量要求的沖壓件。根據(jù)《級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)與模具結(jié)構(gòu)實(shí)例》第一章，第二節(jié)中，關(guān)于“各種沖壓工序在排樣設(shè)計(jì)中的排樣原則”敘述：帶有沖裁、彎曲類型的級(jí)進(jìn)沖模，在排樣設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先沖制導(dǎo)正釘孔和沖切出型孔及需要彎曲、成型部位的局部外形，再進(jìn)行彎曲成型。后面工位再分步逐個(gè)切割出余下的局部外形和型孔，沖切靠近彎曲邊緣的孔或側(cè)壁孔。最后工位為載體與沖裁連接部分的局部外形沖切分離。3.3.1 總工位數(shù)的確定和空工位的合理設(shè)置設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，在全面考慮了各個(gè)沖壓工序在排樣中的順序后，應(yīng)確定被沖制零件在全部沖壓過(guò)程中共需多少個(gè)加工工位，要設(shè)置幾個(gè)空工位，以及每個(gè)工位具體的沖加工內(nèi)容，各工位與坐標(biāo)基準(zhǔn)間的定距尺寸和主要沖壓加工部位的尺寸精度。由于沖件形狀和工序要求不同，工位數(shù)的多少和各工位的作業(yè)內(nèi)容應(yīng)按具體沖壓生產(chǎn)的技術(shù)要求靈活決定，但在具體設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)還應(yīng)遵循一些基本原則。⑴ 工位數(shù)的確定連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)10① 應(yīng)保證沖件的尺寸和形狀精度。② 對(duì)復(fù)雜型孔和外形的切割沖制，在不影響精度要求和模具外形尺寸的情況下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化各工位型孔或局部外形的沖制切割形狀。③ 對(duì)于使用在普通低速?zèng)_壓設(shè)備上的級(jí)進(jìn)沖模，為使模具簡(jiǎn)單、實(shí)用、操作方便，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化工序內(nèi)容。④ 對(duì)于許多次拉伸的級(jí)進(jìn)沖模，因需連續(xù)沖壓，其拉伸工序的安排和拉深系數(shù)的選取應(yīng)以安全、穩(wěn)定、可靠為原則。⑤ 對(duì)于有復(fù)雜彎曲成型工序的級(jí)進(jìn)沖模，為保證沖件的彎曲角度和尺寸精度，并便于模具制造，應(yīng)分工位逐個(gè)彎曲成型，切不可強(qiáng)行一次彎曲成型。所以，沖模設(shè)計(jì) 5 個(gè)有效工位，分別為：側(cè)刃定位、沖孔、沖外形、彎形及壓凸、切斷。⑵ 空工位的合理設(shè)置在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，設(shè)置空工位的目的，一是防止沖壓模具工作零件間干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生；二是保證模具有足夠的強(qiáng)度和剛度。因沖裁、彎曲、整形等工藝編排順序結(jié)合帶料連接強(qiáng)度的需要，或因沖裁工藝要求需在模具設(shè)計(jì)中設(shè)置倒沖、側(cè)向沖壓等特殊結(jié)構(gòu)裝置時(shí)，必須設(shè)置相應(yīng)的空工位。在級(jí)進(jìn)模中大多有空工位設(shè)置的情況。在排樣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)慎重選用有效工位和空工位的組合配置，絕不能無(wú)原則的增設(shè)空工位而增大工作間距，產(chǎn)生累計(jì)誤差的可能。這樣也會(huì)增大模具的工作周界，為此，空工位的設(shè)置原則有：① 在側(cè)刃為精定距的級(jí)進(jìn)沖模中，條料的送進(jìn)誤差是隨工位數(shù)的增多而逐漸增大的，所以此類級(jí)進(jìn)沖模在排樣設(shè)計(jì)時(shí)盡可能不設(shè)或少設(shè)空工位。② 在以導(dǎo)正釘為精定距的級(jí)進(jìn)沖模中，帶料送進(jìn)后，由導(dǎo)正釘在不同工位上同時(shí)對(duì)帶料進(jìn)行導(dǎo)正，這樣可以抵消工位間的送進(jìn)誤差，因而帶料送進(jìn)的累積誤差小，此類級(jí)進(jìn)沖模在排樣設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)?shù)亩嘣O(shè)空工位。③ 當(dāng)模具的工位間距較大時(shí)（15mm 以上） ，不宜多設(shè)空工位。④ 針對(duì)各沖壓零件的形狀、尺寸精度和形位公差等不同的技術(shù)要求，應(yīng)具體分析，靈活掌握，以判斷是否可少設(shè)置或不設(shè)置空工位。由于模具設(shè)計(jì)中第 3 工位（沖外形）與第 4 工位（彎形）之間存在位置干涉。所以，模具結(jié)構(gòu)在第 3 工位后設(shè)置一個(gè)空工位，總工位 6 個(gè)。3.3.2 載體及沖件沖切過(guò)程中連接形式的選擇級(jí)進(jìn)沖模中帶料運(yùn)載連接沖壓零件向前送進(jìn)的那部分材料稱為載體。由于沖件兩側(cè)有彎曲成型工藝要求，在模具設(shè)計(jì)中，宜采用中間載體結(jié)構(gòu)連接。這樣不僅可以節(jié)約材料，提高材料利用率。還有利于抵消兩側(cè)同時(shí)成型時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向壓力。第三章 毛坯尺寸計(jì)算和排樣設(shè)計(jì)11根據(jù)分析，在選擇中間載體結(jié)構(gòu)時(shí)，沖模宜采用切除廢料級(jí)進(jìn)沖模結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。切除廢料級(jí)進(jìn)沖模：是將沖件的全部外形分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單型孔，與沖件中的其它型孔一起，分設(shè)在不同工位，經(jīng)逐個(gè)工位的連續(xù)沖切、沖壓（即將沖壓工序中的結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料全部切入凹模） ，最后獲得留在凹模平面上的成品或工序件。所以，沖模設(shè)計(jì)選擇具有中間載體的切除廢料級(jí)進(jìn)沖模結(jié)構(gòu)形式。3.3.3 排樣方案根據(jù)以上對(duì)沖模排樣方式的分析，確定模具排樣方案為：包含 6 個(gè)工位（一個(gè)空工位）的具有中間載體的切除廢料級(jí)進(jìn)沖模結(jié)構(gòu)形式，排樣圖如圖 3-4所示。圖 3-4 排樣圖如圖，沖件由兩次沖孔、兩次沖外形、一次彎形和壓凸、最后切開(kāi)等六個(gè)工位沖壓成形。工位 1：成型側(cè)刃沖外形并定距，沖孔并作導(dǎo)正孔；工位 2：沖 2 處型孔，2 處導(dǎo)正孔；工位 3：沖外形，留載體；工位 4：空工位；工位 5：壓彎，壓凸；工位 6：切斷。連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)12第四章 沖模主要工藝參數(shù)4.1 沖模沖裁部分工藝參數(shù)4.1.1 沖裁間隙值的確定凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值來(lái)選用。電子、電器、儀表等行業(yè)對(duì)制件斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高，可選用較小間隙值。本次設(shè)計(jì)中，制件便屬于此類零件。沖件材料為 Q235B，板厚 t=1mm 的板材，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2-8。所以，沖模初始雙邊間隙 Zmax=0.140mm，Z min=0.100mm。4.1.2 整體式凹模輪廓尺寸的確定沖裁時(shí)凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用。在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖裁的輪廓尺寸，或凹模孔口刃壁間距離，按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.9.3/4，可知，凹模厚度 H=kb(≥15mm)凹模壁厚 C=(1.5~2)H(≥30~40mm)式中：b—凹模刃口的最大尺寸(mm)；k—系數(shù)，考慮板料厚度的影響。其中，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2.9.5 得，凹模厚度系數(shù) k=0.30~0.40。所以，H≥kb=0.4 ×40=16mmC≥(1.5～2)H=1.5 ×16=24mm4.2 沖模彎曲部分工藝參數(shù)4.2.1 彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題⑴ 模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證坯料在彎曲時(shí)不發(fā)生偏移。為了防止坯料偏移，應(yīng)盡量利用零件上的孔，用定料銷(xiāo)釘定位。⑵ 模具結(jié)構(gòu)不能妨礙坯料在合模過(guò)程中應(yīng)有的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。⑶ 模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證彎曲時(shí)產(chǎn)生的水平方向的錯(cuò)移力得到平衡。4.2.2 彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì)⑴ 凸模圓角半徑 rT當(dāng)工件的相對(duì)彎曲半徑 r/t 較小時(shí)，凸模圓角半徑 rT 取等于工件的彎曲半徑，但不應(yīng)小于最小彎曲半徑 rmin=0.5mm。第四章 沖模主要工藝參數(shù)13所以，rmin＜r T = r =0.8mm。⑵ 凹模圓角半徑 rA凹模圓角半徑 rA 不能過(guò)小，以免擦傷工件表面，影響模具壽命。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。r A 值通常根據(jù)材料厚度選取：t≤2mm 時(shí)，r A=(3~6)t。所以，rA=3mm。⑶ 凹模深度 l0凹模深度 l0 過(guò)小，則坯料兩端為受壓部分較多，工件回彈大且不平直，影響工件質(zhì)量。若過(guò)大，則浪費(fèi)模具鋼材。且需沖床有較大的行程。本沖模設(shè)計(jì)的彎曲部分屬于 U 形件彎曲模結(jié)構(gòu)。凹模深度 l0 值查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2.9.5，所以，l 0=10mm。⑷ 凸、凹模間隙U 形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，查 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 3.9.1，Z/2= t+Ct+Δ式中：Z/2—彎曲模凸、凹模單邊間隙；t—工件材料厚度；C—間隙系數(shù)，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 3.9.4，C=0.05；Δ—材料厚度的正偏差；Δ=0.045mm。所以，Z/2=1+0.05×1+0.045=1.095mm4.3 沖壓力的計(jì)算沖壓模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備，必須計(jì)算沖壓力，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖壓力，以適應(yīng)沖壓的需求。4.3.1 沖裁工藝沖壓力⑴ 沖裁力 F該級(jí)進(jìn)沖模選擇平刃口結(jié)構(gòu)，模具沖裁時(shí)，其沖裁力 F 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.6.1 可知，F(xiàn)=KLtτb連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)14式中：F—沖裁力；L—沖裁周邊長(zhǎng)度；t—材料厚度；τb—材料的抗剪強(qiáng)度；K—系數(shù)，一般取 1.3。其中，沖件沖裁周邊長(zhǎng)度L=55×2+4+16×π+π×5+(4.7+5.3+1+8.7+27.3) ×2+31=110+4+50.24+15.7+94+31=304.94mm則F=1.3×304.94×1×350=138747.7N所以，F(xiàn)≈138.7KN⑵ 推件力、卸料力和頂件力推件力、卸料力和頂件力是有壓力機(jī)和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的。所以在選擇設(shè)備的公稱壓力或設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)分別予以考慮。由于本模具采用級(jí)進(jìn)沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沖裁均屬于沖孔范疇，所以推件力在本模具中不予考慮。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.6.3/4/5 可知，卸料力 FX=KXF頂件力 FD=KDF式中：F—沖裁力；KD、Kx—頂件力、卸料力系數(shù)。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2.6.1 可知，K D=0.06，Kx=0.04。所以，F(xiàn)X=138.7×0.04≈5.55KNFD=138.7×0.06≈8.32 KN⑶ 沖裁工藝沖壓力 Fc壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總合。F C 的計(jì)算應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.6.7，采用彈性卸料裝置的沖裁模時(shí)第四章 沖模主要工藝參數(shù)15FC= F+FX+FD所以，F(xiàn)C=138.7+5.55+8.32≈152.6KN4.3.2 彎曲工藝沖壓力彎曲力是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。由于彎曲力受材料性能、零件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，很難用理論分析的方法進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，所以在生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。⑴ 自由彎曲時(shí)的彎曲力 F 自由于彎曲件受力屬于 U 形件彎曲力，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 》公式 3.5.2可知，F(xiàn) 自 = tr7.0b2??KB式中：F 自 —自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力；B—彎曲件的寬度；t—彎曲材料的厚度；r—零件的內(nèi)彎曲半徑；δb—材料的抗拉強(qiáng)度；K—安全系數(shù)，一般取 K=1.3。該沖件彎曲部分對(duì)稱，B=32mm；零件的內(nèi)彎曲半徑 r=0.8mm；板厚t=1mm；材料的抗拉強(qiáng)度 δb =420Mpa。所以，F(xiàn) 自 = ≈6795N10.84237.＋ ?⑵ 推件力或頂件力此模具彎曲部分設(shè)有頂件裝置，其頂件力 FD 可近似取自由彎曲的30%~80%，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 》公式 3.5.4 可知，F(xiàn)D=(0.3~0.8) F 自所以，F(xiàn)D=0.3×6795≈2718N⑶ 彎曲工藝沖壓力 F 彎對(duì)于有壓料的彎曲，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 3.5.5 可知，連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)16F 彎 ≥(1.2~1.3)( F 自 +FD) 所以，F(xiàn) 彎 ≥11400N4.3.3 壓凸部分沖壓力由于壓凸成型過(guò)程與壓制加強(qiáng)筋類似，所以壓凸的壓力按照加強(qiáng)筋的計(jì)算方法計(jì)算。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 5.2.2 可知，F(xiàn) 壓凸 =KLtδb式中：K—系數(shù)，一般取 K=0.7~1，且筋寬而淺時(shí)取小值；L—加強(qiáng)筋截面長(zhǎng)度；t—材料厚度；δb—材料的抗拉強(qiáng)度。所以，F(xiàn) 壓凸 =0.7×18×1×420=5292N4.3.4 沖壓力 F 總模具總沖壓力是模具工作中所有工藝壓力的合力。即，F(xiàn) 總 =Fc+F 彎 +F 壓凸所以，F(xiàn) 總 ≥170KN4.4 沖模壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)是模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。由于級(jí)進(jìn)沖模的壓力中心大多不在模具的工作中心上（存在一定的差異，這是由其加工特征所決定的） ，在實(shí)際生產(chǎn)中級(jí)進(jìn)沖模的壓力中心應(yīng)保證在（或調(diào)整到）其模柄的投影面內(nèi)，以保證沖壓的正常進(jìn)行和模具的使用壽命，如圖4-1 所示。圖 4-1 級(jí)進(jìn)沖模壓力中心與壓力機(jī)中心關(guān)系示意圖第四章 沖模主要工藝參數(shù)174.4.1 多種沖壓工藝級(jí)進(jìn)沖模壓力中心的分析由于本設(shè)計(jì)中沖模包含多種沖壓工藝類型，顯然在判斷壓力中心時(shí)就不能單一的考慮沖孔輪廓的位置。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.6.1、3.5.2、5.2.2，級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)中沖裁力、彎曲力、壓凸力的計(jì)算公式分別為，F(xiàn)=KLtτbF 自 = tr7.02??KBF 壓凸 =0.7Ltδb零件材料 t=1mm、τ b=350Mpa、δ b=420Mpa、r=0.8mm，設(shè)計(jì)過(guò)程中三種沖壓力不應(yīng)簡(jiǎn)單的通過(guò)各自輪廓長(zhǎng)度及坐標(biāo)計(jì)算。通過(guò)對(duì)公式的觀察比較，可以發(fā)現(xiàn)，在沖裁長(zhǎng)度 L、彎曲寬度 B、壓凸長(zhǎng)度L 相同時(shí)，有，0.47F= F 自 ，0.63F=F 壓凸結(jié)合沖模的排樣圖，壓凸部分和彎曲部分在模具中的位置關(guān)系，如圖 4-2 所示。圖 4-2 彎曲和壓凸工位示意圖由于彎曲、壓凸部分各自關(guān)于送料軸線對(duì)稱，并且此處的彎曲力和壓凸力的合力，可以近似等效為一個(gè)作用在 O 點(diǎn)的沖裁力，作用長(zhǎng)度 L＇=50mm。4.4.2 壓力中心的計(jì)算確定多凸模模具的壓力中心，是將各個(gè)凸模的壓力中心確定后，再計(jì)算模具的壓力中心。先畫(huà)出凹模刃口圖所示，在圖中將 XOY 坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線，圖形分解成 L1—L7 組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心。由排樣圖可知，模具所受沖壓力基本沿 X 軸對(duì)稱，則模具壓力中心應(yīng)在 X軸中心線上，如圖 4-3 所示。連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)18圖 4-3 壓力中心示意圖X0= 59.107.2.91.5260.48 12.342637591.275 ??????????= ≈-89mm3.4Y0=0mm由計(jì)算可知，壓力中心在圖示坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（-89，0） ，如圖 4-3 中P。O 1 為模具中心，P 與 O1 沒(méi)有重合。但 P 在模柄投影面內(nèi)，則可以視為排樣是合理的。第五章 模具主要主要工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19第五章 模具主要工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 沖裁部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則及部分參數(shù)確定由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都帶有錐度。且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。沖裁過(guò)程中，凸、凹模與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔，并遵循如下原則：⑴ 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。⑵ 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律，在設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。沖模磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)，用 xΔ 表示，其中 Δ 為工件的公差值，x 為磨損系數(shù)，數(shù)值根據(jù)工件精度選取。⑶ 設(shè)計(jì)中，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（Z min） 。⑷ 一般沖模制造精度較工件精度高 2~4 級(jí)。⑸ 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸公差應(yīng)遵循“入體”原則。綜上所述，工件標(biāo)注精度為 IT11 級(jí)，未標(biāo)注精度為 IT12 級(jí)。設(shè)計(jì)中統(tǒng)一按IT11 級(jí)考慮。則， x=0.75。模具制造精度取 IT7~IT8 級(jí)。5.1.2 沖裁部分凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于模具結(jié)構(gòu)屬于切出廢料級(jí)進(jìn)模，所以模具中沖裁均屬于沖孔范疇。即設(shè)計(jì)時(shí)以凸模為基準(zhǔn)。并按凸模與凹模分別加工法設(shè)計(jì)。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 2.4.3/4/5，計(jì)算方法為：① 沖孔dT=(dmin+ xΔ) 0T??dA=(dT+ Zmin) A?② 孔心距Ld=L± Δ81式中：d T、d A—沖孔凸、凹模尺寸；dmin—沖孔件孔的最小極限尺寸；L、L d—工件孔心距和凹模孔心距的公稱尺寸；連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)20Δ—工件制造公差；Zmin—最小合理間隙；x—磨損系數(shù)；δT、δ A—凸、凹模的制造公差，δ T 按 IT7 級(jí)，δ A 按 IT8 級(jí)選取。⑴ 定距側(cè)刃及沖孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 5-1 是定距側(cè)刃及沖孔結(jié)構(gòu)的排樣圖，計(jì)算模具刃口尺寸見(jiàn)表 5.1。圖 5-1 定距側(cè)刃和沖孔工位示意圖成型側(cè)刃凸模及凹?？筛鶕?jù)沖孔模的設(shè)計(jì)原則，孔按側(cè)刃凸模配制，去單面間隙。側(cè)刃長(zhǎng)度一般為：S 側(cè) =步距公稱尺寸+0.05~0.1mm側(cè)刃寬度 B 為 6~10mm，側(cè)刃制造公差取負(fù)值，一般為 0.02mm。所以，側(cè)刃長(zhǎng)度 S 側(cè) =50.05 02.?側(cè)刃凹模長(zhǎng)度 S1=50.10 3?表 5.1 定距側(cè)刃及沖孔結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)構(gòu)名稱 零件尺寸 計(jì)算公式 凸模尺寸標(biāo)注 凹模尺寸標(biāo)注R3.5 075.? R3.556 012.?R3.606 018.?成型側(cè)刃 2 6.0dT=(dmin+ xΔ) 0T??dA=(dT+ Zmin) A??02.045 0.2.095 4.0第五章 模具主要主要工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)218 09.? 8.068 015.?8.168 02.?Φ5 75.0 Φ5.056 02.Φ5.156 18.0沖孔Φ4 .? Φ4.056 1.?Φ4.156 .?⑵ 沖外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 5-2 所示，該工位目的是切除工件頭部?jī)蓚?cè)廢料。其中，沖外形凸模頭部設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)與第二工位產(chǎn)生的兩個(gè)導(dǎo)正孔配合，精確的沖出零件外形。圖 5-2 成型沖裁工位示意圖所以，模具刃口尺寸計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 5.2。表 5.2 沖外形結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)構(gòu)名稱 零件尺寸 計(jì)算公式 凸模尺寸標(biāo)注 凹模尺寸標(biāo)注R9 09.? R8.883 02.?R8.933 015.?18 1.0? 18.083 018.18.183 27.020.115 3. 20.211 2.?20.311 3.?27.817 1.0? 27.915 01.28.015 0.沖外形結(jié)構(gòu)13 .0dT=(dmin+ xΔ) 0T??dA=(dT+ Zmin) A??013.083 08.?13.133 27.0?⑶ 切斷沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)切斷工位如圖 5-3 所示，其作用是將沖裁剩余的載體切斷，從而最終得到完整的制件。次工位通過(guò)卸料導(dǎo)正銷(xiāo)將條料定位完成沖裁。連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)22圖 5-3 切斷沖模工位示意圖所以，切斷沖模刃口尺寸計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 5.3。表 5.3 切斷沖模結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)構(gòu)名稱 零件尺寸 計(jì)算公式 凸模尺寸標(biāo)注 凹模尺寸標(biāo)注R9 09.? R8.883 02.?R8.933 015.?18 1.0? 18.083 018.18.183 27.06.5 9. 6.568 5.?6.618 .?切斷工位結(jié)構(gòu)2.5 13.0?dT=(dmin+ xΔ) 0T??dA=(dT+ Zmin) A??02.545 01.2.595 014.5.2 彎曲部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)U 形彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差則應(yīng)根據(jù)工件的尺寸、公差、回彈系數(shù)以及模具磨損規(guī)律而定。如圖 5-4 所示。圖 5-4 彎曲結(jié)構(gòu)示意圖查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式 3.9.4/5，尺寸標(biāo)注在內(nèi)形上的彎曲件凸、凹模尺寸分別為，LT=(Lmin+0.75Δ) 0T??LA=( LT+C) A?式中：L A 、 LT—凸、凹模橫向尺寸；第五章 模具主要主要工作部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23Lmin—彎曲件橫向的最小極限尺寸；Δ—彎曲件橫向的尺寸公差；δA、δ T—凹、凸模的制造公差，可采用 IT7~IT9 級(jí)精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級(jí)。由于 Lmin=29.6mm，Δ=0.1mm。所以，LT=(Lmin+0.75Δ) =(29.6+0.75×0.1) =29.6750T??021.?021.?LA=( LT+Z) =(29.675+2.19) =31.865A?3?3.0?5.3 壓凸部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，壓凸與壓印過(guò)程均屬于平板毛坯的局部脹形工藝范疇。此類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是不僅可以在設(shè)計(jì)中滿足零件局部的空間位移，又能使沖件的局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加。且不要求較高的尺寸精度。所以，在設(shè)計(jì)壓凸沖模結(jié)構(gòu)時(shí)，直接套用沖件相應(yīng)尺寸即可。如圖 5-5 所示。圖 5-5 壓凸區(qū)域示意圖連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)24第六章 沖模的總體設(shè)計(jì)25第六章 沖模的總體設(shè)計(jì)6.1 沖?；境叽绲拇_定6.1.1 沖模中模板外形尺寸的確定⑴ 凹模板尺寸確定凹模的外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應(yīng)保證凹模有足夠的強(qiáng)度與剛度，凹模的厚度還應(yīng)包括使用期內(nèi)的修磨量，凹模的外形尺寸一般是根據(jù)材料厚度和沖裁件的最大外形尺寸來(lái)確定。第四章中得出的凹模板厚應(yīng)大于 16mm，凹模壁厚應(yīng)大于 24mm。且由零件排樣圖可知沖模工作區(qū)域約為 340mm×80mm。模具所采用的 M8 內(nèi)六角螺栓，要求的最小壁厚為 15mm。凹模刃口高度一般取 6~8mm，這里取 6mm。所以，將凹模板尺寸定為 390mm×150mm×20mm。⑵ 沖模中其余各板厚度的確定① 墊板墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座所承受的單位壓力。防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2.9.13 得，單位壓力 P 大于模座材料的許用應(yīng)力需要墊板。如果頭部端面上的單位壓力 p 大于模座材料的許用壓力時(shí)，就需要加墊板；反之則不需要加墊板。所以，選取墊板厚度為：H 墊 =15mm② 導(dǎo)料板導(dǎo)料板的厚度一般由沖件的板厚決定，查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.9.7。所以，導(dǎo)料板厚度為：H 導(dǎo) =8mm③ 凸模固定板凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除了應(yīng)保證凸模安裝孔外，還要考慮螺釘與銷(xiāo)釘孔的位置。其形式有圓形和矩形兩種，厚度一般取凹模厚度的 0.6～0.8 倍，此零件所需凸模固定板厚度為：H 固 =15mm④ 卸料板卸料彈壓裝置是由卸料板、彈性元件、卸料螺釘?shù)攘慵M成。該裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高。因此質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。 連接支架級(jí)進(jìn)沖模模具設(shè)計(jì)26H 卸 =8+2+10=20mm⑤ 凹模固定板由于沖模的彎曲結(jié)構(gòu)和切斷結(jié)構(gòu)等需要鑲拼在模具中。就要求模具凹模板下應(yīng)設(shè)置凹模固定板。為保證對(duì)鑲塊的有效固定，選擇凹模固定板的厚度為：H 固 1=20mm6.1.2 模架的選擇及校核⑴ 模架的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分為滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種。滑動(dòng)導(dǎo)向模架的精密等級(jí)分為 I 級(jí)和 II 級(jí)。按導(dǎo)柱的位置不同，又分為對(duì)角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四角導(dǎo)柱模架等結(jié)構(gòu)。根據(jù)沖模的設(shè)計(jì)精度要求及沖裁方案的設(shè)計(jì)，該模具采用四導(dǎo)柱式滾動(dòng)導(dǎo)向鋼板模架，這樣可以更好保證沖模的精度，提高模具壽命。查 GB/T7182.4—1995 選取 L=400mm，B=160mm，H=195mm 的 0I 級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)模架一副。⑵ 模架閉合高度的校核壓力機(jī)的閉合高度可通過(guò)調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)變化。當(dāng)連桿調(diào)至最短（對(duì)偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最?。?，滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最大閉合高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長(zhǎng)（對(duì)偏心壓力機(jī)的行程應(yīng)調(diào)到最大） ，滑塊處于下止點(diǎn)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的距離，為壓力機(jī)的最小閉合高度。壓力機(jī)的裝模高度是指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的差值。沒(méi)有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度等于壓力機(jī)的閉合高度。模具的閉合高度是指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。根據(jù)以上的論述，結(jié)合模架及各沖模板的尺寸，此時(shí)模具閉合高度為：H 閉 =40+50+20+20+20+5+15+20=190mm＜H min=195mm所以，模具閉合高度過(guò)低，應(yīng)增大閉合高度。將凹模板、凸模固定板、凹模固定板的厚度均設(shè)為 25mm.則，此時(shí)模具閉合高度為：H 閉 =40+50+25+25+25+5+15+20=205mm＞H min=195mm所以，模具閉合高度符合要求。6.2 壓力機(jī)的選擇由于模具所需壓力 F 總 ≥ 170KN，并考慮經(jīng)濟(jì)性因素。選擇 250KN 開(kāi)式壓力機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 6.1。