0壓圈沖壓模具設(shè)計(jì)第 1章 緒論 21.1沖壓工藝概述 .21.1 沖壓工藝簡(jiǎn)介 21.2工藝方案的確定 .21.2.1 錫青銅 QSn4-4-2.5的性能 21.2.2 方案確定 3第 2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)與計(jì)算 32.1.1沖裁件的工藝性分析 .32.1.2 確定工藝方案及模具形式 32.2凹凸模間隙的選擇 .32.2.1沖裁間隙的分類 .42.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù) 42.2.7合理間隙的選擇 .42.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計(jì)算 .52.3.1 凹凸模的制造方法 52.3.2凹凸模刃口尺寸的計(jì)算 .52.4排樣 .72.4.1排樣的意義 .72.4.2排樣的方法 .72.4.3搭邊、進(jìn)距計(jì)算 .82.5沖裁力的計(jì)算及選擇壓力機(jī) .102.5.1沖裁力的計(jì)算 .102.5.2選擇壓力機(jī) .132.6沖裁模主要零件的設(shè)計(jì) .142.6.1凹模設(shè)計(jì) .142.6.2 凹凸模設(shè)計(jì) 162.6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì) .162.6.4定位零件的確定 .172.6.5卸料與推料裝置 .172.6.6模座、導(dǎo)向零件 .182.6.7連接與固定零件 .18參考文獻(xiàn) 191第 1章 緒論1.1沖壓工藝概述1.1 沖壓工藝簡(jiǎn)介沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對(duì)材料施加壓力使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶现萍砸卜Q板料沖壓。在機(jī)械制造中是一種高效率的加工方式。沖壓廣泛應(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等工業(yè)中占有極其重要的地位。1.2工藝方案的確定1.2.1 錫青銅 QSn4-4-2.5的性能QSn4-4-2.5 經(jīng)退火處理后，其抗剪強(qiáng)度為 125～550MPa，其抗拉強(qiáng)度為 294～490 MPa，其伸長(zhǎng)率為 5%～35%，適合于做沖壓材料。 ×21.2.2 方案確定方案一：沖孔—落料方案二：落料，沖孔(復(fù)合) 方案三：落料，沖孔(連續(xù)) 方案一：?jiǎn)喂ば蚰＃葲_孔再落料保證一定的精度，但主要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn)，生產(chǎn)率較低，且多了一模具，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。方案二：避免了多次定位的結(jié)構(gòu)，并在沖裁過(guò)程中可以壓料，工件較平整，較單工序?？s短生產(chǎn)周期。方案三: 根據(jù)生產(chǎn)量，模具可以采用連續(xù)模，但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)制造精度的要求高，連續(xù)模比復(fù)合模比較生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，維護(hù)也困難。經(jīng)過(guò)比較分析壓圈的沖壓模具設(shè)計(jì)采用方案二。第 2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 沖裁件的工藝設(shè)計(jì)2.1.1沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對(duì)沖裁的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工藝要求。沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 壓圈形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證．其生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故經(jīng)壓圈符合沖裁工藝要求。2.1.2 確定工藝方案及模具形式綜上分析，沖裁件精度要求不高，尺寸不大，形狀不復(fù)雜生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，材料厚度，t=0.2mm,且孔位精度無(wú)要求，采用手工送料、剛性卸料、自動(dòng)漏料、導(dǎo)料銷導(dǎo)料的沖孔落料復(fù)合沖裁模具結(jié)構(gòu)形式。 2.2凹凸模間隙的選擇沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有單面間隙和雙面間隙之分。32.2.1沖裁間隙的分類根據(jù)沖裁件尺寸精度、剪切質(zhì)量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間隙分成三種類型：Ⅰ類（小間隙） ，Ⅱ類（中等間隙） ，Ⅲ類（大間隙） 。2.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù)由以上分析可見，凸、凹模對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)有一個(gè)合理的間隙值，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，所需沖裁力小，模具壽命高。生產(chǎn)中常選用一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin,最大值稱為最大合理間隙 Zmax。設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)采用最小合理間隙值。 確定合理間隙的理論根據(jù)是以凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋相重合為依據(jù)?？梢杂?jì)算得到合理間隙值，計(jì)算公式如下：Z=2t(1- )tanβth0由上式可看出，間隙 z與材料厚度 t、相對(duì)切入深度 h0/t及破裂角 β 有關(guān)。對(duì)硬而脆的材料，h 0/t有較小值時(shí)，則合理間隙值較大。對(duì)軟而韌的材料，h 0/t有較大值，則合理間隙值較小。板厚越大，合理間隙越大。由于理論計(jì)算在生產(chǎn)中不便使用，故目前廣泛使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.2.7合理間隙的選擇表 2-1 常用金屬材料的沖裁初始間隙（雙面）zmax=zmin＋△z，由表可知，此復(fù)合模的最小雙面間隙為 zmin=0.010mm，最大雙面間隙為低碳鋼，銅，紫銅，鋁中碳鋼，杜拉銅 高碳鋼，不銹鋼材料厚度 最小值 △z 最小值 △z 最小值 △z0.2 0.010 0.012 0.0140.3 0.015 0.018 0.0210.4 0.020 0.024 0.0280.5 0.025+0.0100.030+0.0100.035+0.0100.6 0.030 0.036 +0.020 0.0420.7 0.035+0.0200.042 0.049+0.0204zmax=0.020mm。2.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計(jì)算2.3.1 凹凸模的制造方法凸、凹模的加工方法有兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工方法。 當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批量生產(chǎn)，但精度要求很高，制造困難，相應(yīng)的會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)單，成本低。鑒于上述分析，就零件圖所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。2.3.2凹凸模刃口尺寸的計(jì)算模具刃口尺寸精度等級(jí)是影響沖裁件尺寸精度等級(jí)的主要因素，模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來(lái)保證的。因此，在確定凹、凸模工作部分尺寸及其制造精度時(shí)，必須主要考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級(jí)、模具磨損和制造特點(diǎn)等。(1)落料時(shí)，先確定凹模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸應(yīng)比凹模公稱尺寸小一個(gè)合理間隙值。(2)沖孔時(shí)，先確定凸模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應(yīng)比凸模公稱尺寸大一個(gè)合理間隙值。(3)對(duì)于落料件，一般標(biāo)注單向負(fù)公差。假定工件的尺寸為 D，工件公差為△，則工件尺寸就是 。沖孔件的公差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為 d，0??D工件公差為△，則沖孔件公差為 。若工件尺寸標(biāo)注有正負(fù)公差，則應(yīng)將正負(fù)偏差??0d換成上述要求的等價(jià)的正公差或負(fù)公差，若工件沒有標(biāo)注公差，則工件公差按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14級(jí)來(lái)處理。凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模） ，然后根據(jù)制好的凸模（或凹模）的實(shí)際尺寸，配做凹模（或凸模） ，在凹模（或凸模）上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配做的凹模（或凸模） ，只需在圖紙上標(biāo)明相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸（或凹模公稱尺5寸） ，注明“××尺寸按凸模（或凹模）配做，每邊保證間隙××” 。這樣基準(zhǔn)件的制造公差 δp（或 δd）的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制，是模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差 δp（或 δd）= 。4?1.落料落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，在后配做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)星闆r。凹模磨損后增尺寸增大時(shí)，凹模尺寸按公式 計(jì)算，其中系數(shù) xdxDd?????0)(按 IT11精度等級(jí)取值 x=0.75。 尺寸 Φ55 在磨損后增大，△=0.19mm，化為 55.0950.19?= (55.095－0.75×0.19) dxDd?????0)( 0.194?= 54.9525 .4750?尺寸 R10在磨損后增大，△=0.09mm，化為 10.0450.9?=(10.045－0.75×0.09) dxDd?????0)( 0.94?= 9.9775 .250?2.沖孔落料時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模。落料凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增、大減、小不、變?nèi)星闆r。凸模磨損后尺寸減小時(shí)，凸模尺寸按公式 計(jì)算，其中系數(shù) x0)(pxdp?????按 IT11精度等級(jí)取值 x=0.75。尺寸 35在磨損后減小，△=0.16mm,化為 34.92 0.16?= (34.92+0.75×0.16) 0()ppdx????△ 0.164?=35.04 0.4尺寸 Φ8 在磨損后減小，△=0.09mm,化為 7.955 0.9?6=(7.955+0.75×0.09) 0()ppdx????△ 0.94?=8.0225 0.25尺寸 6在磨損后減小，△=0.09mm,化為 5.955 0.9?=(5.955+0.75×0.09) 0()ppdx????△ 0.94?=6.0225 0.25尺寸 2在磨損后減小，△=0.06mm,化為 1.97 0.6?=(1.97+0.75×0.06) 0()ppdx????△ 0.64?=2.015 0.15凸模磨損后尺寸不變的有 70，按 計(jì)算82 ?????LLppp或?.97.2388pL??2.4排樣2.4.1排樣的意義在大量和大批生產(chǎn)時(shí)，原始毛坯材料在沖壓零件的成本中占 60%以上，因此節(jié)約材料和減少?gòu)U料（既材料的經(jīng)濟(jì)利用率）具有很重要的意義。沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。2.4.2排樣的方法同一個(gè)工件，可有幾種不同的排樣方法。采用最佳排樣方法，應(yīng)使工藝廢料最少，材料利用率高。根據(jù)零件外形特征，排樣的形式可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排及沖裁搭邊等。根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，選用如下的排樣方式，每次沖壓過(guò)程沖出一個(gè)零件。排樣方式與零件在板料上的排布如下圖：7圖 2-1零件排布圖2.4.3搭邊、進(jìn)距計(jì)算1.搭邊排樣時(shí)工件與工件之間及工件與條料之間留下的余料稱為搭邊及側(cè)搭邊。搭邊值要合理確定。塔邊值過(guò)大，材料利用率低。搭邊值過(guò)小，在沖裁中將會(huì)被拉斷，造成送料困難，且使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸模和凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。表 2-2 搭邊值的經(jīng)驗(yàn)值搭邊值卸料板形式 條料厚度a a10.25 1.5～2.5 1.8～2.60.25～0.5 1.2～2.2 1.5～2.5＞0.5～1.0 1.5～2.5 1.8～2.6＞1.0～1.5 1.8～2.8 2.2～3.2彈性卸料板 ＞1.5～2.0 2.0～3.0 2.4～3.4固定卸料板0～0.25 2.2～3.28＞0.25～0.5 2.0～3.0＞0.5～1.0 1.01.01.01.5～2.5＞1.0～1.5 1.8～2.8＞1.5～2.0 2.0～3.0搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，如表 2-2所示。根據(jù)表，可取 a=1.8mm a1=2.5mm。排樣方式與搭邊值決定后，條料的寬度與進(jìn)距也可以決定。條料寬度的確定與模具是否采用側(cè)壓裝置或側(cè)刃有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用無(wú)側(cè)壓裝置，其條料寬度的確定；條料在送進(jìn)過(guò)程中可能沿導(dǎo)料板的一側(cè)，也可能沿另一側(cè)，條料導(dǎo)向面的變化將使側(cè)搭邊值減小，為保證最小側(cè)搭邊值，條料寬度應(yīng)加大些：條料的寬度的計(jì)算：B = 0????012???baD）（式中 B—— 條料的公稱寬度，mmD——垂直于送料方向的工件尺寸,mm a1——側(cè)搭邊,mmb0——條料與導(dǎo)料板間的間隙,見表 2-3——條料寬度的公差，見表 2-3?表 2-3 剪切條料公差及導(dǎo)料板與條料間的間隙值（mm）0～1.0 ＞1.0～2.0 ＞2.0～3.0 ＞3.0～5.0 Δ b0 Δ b0 Δ b0 Δ b0～50 0.4 0.5 0.7 0.950～100 0.50.10.60.20.80.41.00.6100～150 0.6 0.7 0.9 1.1150～220 0.70.20.80.31.00.51.20.7B=[D+2(a+Δ)+b0] =[55+2×(2.2+0.5)+0.1]Δ? 0.5?=60.5 mm0.5?9條料的寬度的公稱尺寸為 B=60.5mm。2.進(jìn)距進(jìn)距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離，進(jìn)距的計(jì)算與排樣方式有關(guān)，進(jìn)距是決定擋料銷位置的依據(jù)。此工序?yàn)槁淞蠜_孔復(fù)合模，零件的進(jìn)距 A的計(jì)算公式為：A＝B + a 式中 B—平行于送料方向工件的寬度；a—沖裁件之間的搭邊值。進(jìn)距A=B＋a=62.87＋1.8=64.67mm2.5沖裁力的計(jì)算及選擇壓力機(jī)2.5.1沖裁力的計(jì)算1.計(jì)算沖裁力計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于沖裁力。一般平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力可按下式計(jì)算：?KLtFP?式中 P—— 沖裁力，N； F—— 沖切斷面積，mm2；L—— 沖裁周邊長(zhǎng)度，mm; t—— 材料厚度，mm；—— 材料抗剪強(qiáng)度，MPa；08 鋼的抗剪強(qiáng)度為 216～304MPa，取 300MPa；?K—— 安全系數(shù)，一般取 K＝1.3，考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度及偏差等因素。在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長(zhǎng)的工件時(shí)，所需的沖裁力較大。如果超過(guò)現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就必須采取措施降低沖裁力，主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。1) 計(jì)算 P落 料10= = P落 料 KLt?1.30.45230.24?????（ ）=18521.36N2)計(jì)算 沖 孔= =P沖 孔 KLt?1.36235406820.4??????（ ）=7983.85NP= + =18521.36+7983.85落 料 沖 孔=26505.21N 27KN?2.卸料力與推件力的計(jì)算沖裁結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，會(huì)使工件卡緊在凸?；虬寄Ｉ?，必須施加外力，將其取下。卸料力：將緊箍在凸模上的料卸下所需的力推件力：將卡在凹模中的工件推出所需的力表 2-4 卸料力、推件力的因數(shù)沖裁材料 K 卸 K 推 K 頂紫銅黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07鋼材 料厚 度mm～0.1＞0.1～0.5＞0.5～2.5＞2.5～6.5＞6.50.06～0.0750.045～0.0550.04～0.050.03～0.040.02～0.030.100.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03卸料力和推件力是由壓力機(jī)和模具的卸料與推件裝置獲得的。在選擇壓力機(jī)噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計(jì)算。影響這些力的因素較多，生產(chǎn)中，常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： PK?卸卸 ＝11nPK?推推 ＝、 —— 卸料因數(shù)、推件因數(shù)（其值見表 2-4） ；卸 推P ——沖裁力， N ；n —— 卡在凹?？變?nèi)的工件數(shù)，n＝h/t(h 為凹模刃口直高度，t 為工件材料厚度)。卸料力=0.04×27=1.08KNPK?卸卸 ＝推件力=0.05×27=1.35KNn?推 推3.壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心的確定過(guò)程如下：1）按比例繪出凸模工作部分的外形；2）0 任意選定坐標(biāo)軸 X－Y。坐標(biāo)軸的選定應(yīng)使計(jì)算簡(jiǎn)便；3）計(jì)算各圖形輪廓周長(zhǎng)：L1、 L2、 L3、 L4… Ln(代替沖裁力)，以及各圖形重心坐標(biāo)：(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3)、 (x4,y4)… (xn,yn)；4）根據(jù)“合力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的和”的力學(xué)原理，得到?jīng)_模壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式為：nLLxxx???.43210 nyyy.43210此外還可以利用 CAD，PRO/E 等繪圖軟件分析壓力中心，經(jīng) CAD分析可知，壓力中心如圖 2-2所示：12壓 力 中 心圖 2-2壓力中心4.沖裁功的計(jì)算A≈0.5Pt 式中 A---成形的過(guò)程的功，NmP---成形工藝力和輔助工藝力之和,KNt---沖裁料厚度，mmP=P +P + =27+1.04+1.35=29.39kN 30KN沖 卸 P推 ?沖裁功A=0.5Pt=0.5×30×0.2=3N·m2.5.2選擇壓力機(jī)1.壓力機(jī)的選擇原理沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來(lái)決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備種類很多，選用設(shè)備時(shí)主要應(yīng)考慮下述因素：(1).沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。(2).沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成任務(wù)工序的要求。(3).沖壓設(shè)備裝模高度、工作臺(tái)尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所所使用的模具。(4).沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。133.選擇壓力機(jī)一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的 1.3倍，對(duì)于工作行程小于標(biāo)稱壓力行程的工序也可直按壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力選擇設(shè)備。因此壓力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)壓力必須大于沖裁力 P=27KN。根據(jù)以上參數(shù)選用 J23-6.3型開式壓力機(jī)，其的部分技術(shù)參數(shù)如下表所示：表 2-5J23-6.3型開式壓力機(jī)部分技術(shù)參數(shù)公稱壓力/KN 滑塊行程/mm 行程次數(shù)/（次/min）最大閉合高度/mm 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm63 35 170 170 40工作臺(tái)尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 電動(dòng)機(jī)功率/kW前后 左右 直徑 深度200 310 φ30 550.75由壓力機(jī)的參數(shù)可知壓力機(jī)的封閉高度Hmax=170mm Hmin=130mm模具的封閉高度： (Hmax-5)mm H (Hmin+10)mm ?(170-5)≥H≥(130+10)165≥H≥1402.6沖裁模主要零件的設(shè)計(jì)2.6.1凹模設(shè)計(jì)1.凹模的刃口形式凹模的刃口形式有直壁刃口凹模(如圖 2-3a、b)和錐形刃口凹模（如圖 2-3c、d） 。圖 2-3 凹模的刃口形式14a)型一般適用于非圓形工件。b)型適于圓形工件、需將工件或廢料頂出的模具或復(fù)合沖裁模。錐形刃口凹模刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般對(duì)工件尺寸和凹模壽命影響不大。工件或廢料很容易從凹?？變?nèi)落下，孔內(nèi)不易積聚工件或廢料，孔壁所受的摩擦力及脹裂力小，所以凹模的磨損及每次修磨量小。錐形刃口凹模適用于形狀簡(jiǎn)單、公差等級(jí)要求不高、材料較薄的工件。沖孔落料復(fù)合模凹模采用直壁刃口形式（b） 。圖中凹?？仔蛥?shù)如下表所示：表 2-6 凹?？湛谥饕獏?shù)主要參數(shù)材料厚度 t/mmh/mm α β350～100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.4215100～200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3板料的厚度 t=0.2mm，取 k=0.2，則凹模厚度：H=Kb=0.2×80.62=16.124mm 取 H=17mm凹模壁厚C≥（1.5～2.0）H=25.5～35mm 取 C=35mm則模具的外形尺寸為B =2C+b =70+55=125mm11B =2C+b =70+80.62=150.62mm 取 B =160mm22 2選取沖壓模具凹模尺寸為：160mm×125mm×17mm。 凹模固定螺釘?shù)拇笮∪缦卤硭荆罕?2-8凹模厚度與螺釘?shù)拇笮“寄：穸?mm ≤13 13～19 19～25 25～32 32螺孔大小/mm M4、M5 M5、M6 M6、M10 M8、M10 M10、M12根據(jù)表 2-8選用 M10內(nèi)六角螺釘。2.6.2 凹凸模設(shè)計(jì)凸模固定端與模座直接接觸時(shí)，當(dāng)單位壓力超過(guò)模座材料的許用壓力時(shí)，模座表面就會(huì)損傷，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬墊板。通常凸模固定端面的壓力超過(guò) 80～90MPa 時(shí)（模座材料采用鑄鐵）或壓力超過(guò)（80～120MPa(模座材料為 Q235)時(shí)需要加墊板。沖壓過(guò)程中的凹凸模最小壁厚為 a=5mm，查表 2-10可知最小壁厚為3.8mm，a=5≥0.2mm，因此凹凸模壁厚滿足要求表 2-10凸凹模最小壁厚 (mm)料厚/mm 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5最小壁厚 a/mm 1.4 1.8 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8最小直徑 D/mm 15 18 21162.6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì)1.凸模長(zhǎng)度的計(jì)算凸模的長(zhǎng)度L≤H 1+H2+H3 H1——凹模的高度，mm;H2——凸模固定板的高度,mm;H3——增加長(zhǎng)度,mm。L=10+17+12=39mm2.凸模強(qiáng)度的校核一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，所以沒必要作強(qiáng)度校驗(yàn)。又因本設(shè)計(jì)中的凸模直徑大而長(zhǎng)度短，故凸模強(qiáng)度不再校驗(yàn)。2.6.4定位零件的確定定位零件(裝置)的作用是保證坯料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。使用條料時(shí)，保證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷等。導(dǎo)料銷一般用兩個(gè)，壓裝在凹模上的固定式，在卸料板上的為活動(dòng)式。導(dǎo)料銷多用于單工序模和復(fù)合模。擋料銷是用來(lái)限制條料送進(jìn)步距，抵住條料的搭邊或工件輪廓的零件，起定位作用。擋料銷分為固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷。為保證導(dǎo)料銷與凹模刃口間的距離，導(dǎo)料銷選用擋料銷的形式。圖 2-5 固定擋料銷結(jié)構(gòu)尺寸查相關(guān)手冊(cè)，取 h=3mm，D=10mm，d=4mm，L=13mm。2.6.5卸料與推料裝置1.卸料裝置卸料裝置的主要作用是把材料由凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板，以防止材料變17形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。卸料裝置有剛性與彈性卸料板和廢料切刀等形式。固定卸料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但卸料力大。彈性卸料板卸料力小，一般用于材料厚度小于等于 1.5mm的沖裁。卸料半選用彈性卸料板，彈性材料選擇橡膠。卸料板的厚度值與凹模寬度有關(guān)，其值如下：表 2-11卸料板厚度的選擇 mm卸料板寬度 B/mm材料厚度t/mm ≤50 50～80 80～125 125～200 200≤0.8 8 10 12 14 160.8～1.5 10 12 14 16 18則卸料板的厚度選擇 14mm。 2.推件裝置與打料裝置頂件裝置則大多采用彈性的，通常由頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂件器等所組成。彈頂器的頂件力有彈簧或橡皮所產(chǎn)生，這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖裁件的平直度高。但在操作中，彈簧或橡皮受到經(jīng)常變化的壓力，產(chǎn)生疲倦，彈性容易減弱。頂件裝置采用彈簧頂件裝置，頂件器在自由狀態(tài)下高出凹模面 0.2～0.5mm。打料裝置由打、打板等組成，留在凹凸模中的沖孔廢料由打桿推出。2.6.6模座、導(dǎo)向零件1.模座模座選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座，上模座厚度 H1=35mm，下模座厚度 H2=40mm。2.導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件是指上、下模的導(dǎo)向裝置零件。對(duì)于生產(chǎn)量大要求模具壽命長(zhǎng)、工件精度高的沖裁模，一般采用導(dǎo)向模具，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)有滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和滾動(dòng)導(dǎo)柱到套結(jié)構(gòu)。滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)是常用的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，但承受側(cè)壓力的能力差?；瑒?dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)四角、后側(cè)、中間、對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。2.6.7連接與固定零件1.模柄18中小型沖模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑快上，常用的形式有壓入式、凸緣模柄、通用模柄、浮動(dòng)模柄。壓入式：與上模座孔為過(guò)渡配合：加銷釘防止轉(zhuǎn)動(dòng)。凸緣模柄：用 3～4 各螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，多用于大型模具，有 A、B、C三種型號(hào)。通用模柄：凸模直接裝入模柄孔中，有螺釘壓緊，便于更換凸模。浮動(dòng)模柄：允許模柄少許傾斜，可以減少滑塊誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響采用壓入式模柄，與模座的配合 過(guò)度配合，B40×100 JB/T7646.167mH2.凸模墊板與固定板（1）.固定板 凸模固定板將凸模固定在上模座上，其輪廓尺寸要考慮凸模安裝孔、螺釘和銷釘孔的設(shè)置。用固定板將凸模固定在模座上，固定板孔與凸模采用過(guò)渡配合。67mH壓裝后其端面磨平，以保證沖模的垂直度。凸凹模固定板：160×125×8 沖孔凸模固定板：160×125×8 （2）.螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于安裝時(shí)的固定與定位。銷釘一般用兩個(gè)，螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度進(jìn)行選擇。參考文獻(xiàn)[1] 吳詩(shī)惇主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 2002 年. 第一版. 西北工業(yè)大學(xué)出版社[2] 賈崇田,李名望主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 2000 年. 第一版. 人民郵電出版社[3] 黃珍媛，劉偉強(qiáng)主編. 模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用教程 2004 年. 第一版. 機(jī)械出版社[4] 花果樑主編. 互換性與技術(shù)測(cè)量 1986 年. 第一版. 北京理工大學(xué)出版社[5] 馬希青, 蘇夢(mèng)香，趙月羅主編. 機(jī)械制圖 2001年. 第一版. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社[6] 宛強(qiáng)主編.沖壓模具設(shè)計(jì)及實(shí)例精解. 2008 年. 第一版. 化學(xué)工業(yè)出版社[7] 王昆主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).1995 年. 第一版.高等教育出版社[8] 何忠保， 陳曉華, 王秀英編. 典型零件模具圖冊(cè).2001 年.第一版.機(jī)械工業(yè)出版社19[9] 黃毅宏, 李明輝主編.模具制造工藝.2003 年第一版.機(jī)械工業(yè)出版社[10] 周大雋主編. 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)與范例 2004 年 第一版. 機(jī)械工業(yè)出版社[11] 郝濱海主編.《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2004 年.第一版.化學(xué)工業(yè)出版社0壓圈沖壓模具設(shè)計(jì)第 1章 緒論 21.1沖壓工藝概述 .21.1 沖壓工藝簡(jiǎn)介 21.2工藝方案的確定 .21.2.1 錫青銅 QSn4-4-2.5的性能 21.2.2 方案確定 3第 2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)與計(jì)算 32.1.1沖裁件的工藝性分析 .32.1.2 確定工藝方案及模具形式 32.2凹凸模間隙的選擇 .32.2.1沖裁間隙的分類 .42.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù) 42.2.7合理間隙的選擇 .42.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計(jì)算 .52.3.1 凹凸模的制造方法 52.3.2凹凸模刃口尺寸的計(jì)算 .52.4排樣 .72.4.1排樣的意義 .72.4.2排樣的方法 .72.4.3搭邊、進(jìn)距計(jì)算 .82.5沖裁力的計(jì)算及選擇壓力機(jī) .102.5.1沖裁力的計(jì)算 .102.5.2選擇壓力機(jī) .132.6沖裁模主要零件的設(shè)計(jì) .142.6.1凹模設(shè)計(jì) .142.6.2 凹凸模設(shè)計(jì) 162.6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì) .162.6.4定位零件的確定 .172.6.5卸料與推料裝置 .172.6.6模座、導(dǎo)向零件 .182.6.7連接與固定零件 .18參考文獻(xiàn) 191第 1章 緒論1.1沖壓工藝概述1.1 沖壓工藝簡(jiǎn)介沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對(duì)材料施加壓力使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶现萍?，所以也稱板料沖壓。在機(jī)械制造中是一種高效率的加工方式。沖壓廣泛應(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等工業(yè)中占有極其重要的地位。1.2工藝方案的確定1.2.1 錫青銅 QSn4-4-2.5的性能QSn4-4-2.5 經(jīng)退火處理后，其抗剪強(qiáng)度為 125～550MPa，其抗拉強(qiáng)度為 294～490 MPa，其伸長(zhǎng)率為 5%～35%，適合于做沖壓材料。 ×21.2.2 方案確定方案一：沖孔—落料方案二：落料，沖孔(復(fù)合) 方案三：落料，沖孔(連續(xù)) 方案一：?jiǎn)喂ば蚰?，先沖孔再落料保證一定的精度，但主要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn)，生產(chǎn)率較低，且多了一模具，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。方案二：避免了多次定位的結(jié)構(gòu)，并在沖裁過(guò)程中可以壓料，工件較平整，較單工序?？s短生產(chǎn)周期。方案三: 根據(jù)生產(chǎn)量，模具可以采用連續(xù)模，但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)制造精度的要求高，連續(xù)模比復(fù)合模比較生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，維護(hù)也困難。經(jīng)過(guò)比較分析壓圈的沖壓模具設(shè)計(jì)采用方案二。第 2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 沖裁件的工藝設(shè)計(jì)2.1.1沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對(duì)沖裁的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工藝要求。沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 壓圈形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT11，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證．其生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故經(jīng)壓圈符合沖裁工藝要求。2.1.2 確定工藝方案及模具形式綜上分析，沖裁件精度要求不高，尺寸不大，形狀不復(fù)雜生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，材料厚度，t=0.2mm,且孔位精度無(wú)要求，采用手工送料、剛性卸料、自動(dòng)漏料、導(dǎo)料銷導(dǎo)料的沖孔落料復(fù)合沖裁模具結(jié)構(gòu)形式。 2.2凹凸模間隙的選擇沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有單面間隙和雙面間隙之分。32.2.1沖裁間隙的分類根據(jù)沖裁件尺寸精度、剪切質(zhì)量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間隙分成三種類型：Ⅰ類（小間隙） ，Ⅱ類（中等間隙） ，Ⅲ類（大間隙） 。2.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù)由以上分析可見，凸、凹模對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)有一個(gè)合理的間隙值，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，所需沖裁力小，模具壽命高。生產(chǎn)中常選用一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin,最大值稱為最大合理間隙 Zmax。設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)采用最小合理間隙值。 確定合理間隙的理論根據(jù)是以凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋相重合為依據(jù)?？梢杂?jì)算得到合理間隙值，計(jì)算公式如下：Z=2t(1- )tanβth0由上式可看出，間隙 z與材料厚度 t、相對(duì)切入深度 h0/t及破裂角 β 有關(guān)。對(duì)硬而脆的材料，h 0/t有較小值時(shí)，則合理間隙值較大。對(duì)軟而韌的材料，h 0/t有較大值，則合理間隙值較小。板厚越大，合理間隙越大。由于理論計(jì)算在生產(chǎn)中不便使用，故目前廣泛使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.2.7合理間隙的選擇表 2-1 常用金屬材料的沖裁初始間隙（雙面）zmax=zmin＋△z，由表可知，此復(fù)合模的最小雙面間隙為 zmin=0.010mm，最大雙面間隙為低碳鋼，銅，紫銅，鋁中碳鋼，杜拉銅 高碳鋼，不銹鋼材料厚度 最小值 △z 最小值 △z 最小值 △z0.2 0.010 0.012 0.0140.3 0.015 0.018 0.0210.4 0.020 0.024 0.0280.5 0.025+0.0100.030+0.0100.035+0.0100.6 0.030 0.036 +0.020 0.0420.7 0.035+0.0200.042 0.049+0.0204zmax=0.020mm。2.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計(jì)算2.3.1 凹凸模的制造方法凸、凹模的加工方法有兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工方法。 當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批量生產(chǎn)，但精度要求很高，制造困難，相應(yīng)的會(huì)增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)單，成本低。鑒于上述分析，就零件圖所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。2.3.2凹凸模刃口尺寸的計(jì)算模具刃口尺寸精度等級(jí)是影響沖裁件尺寸精度等級(jí)的主要因素，模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來(lái)保證的。因此，在確定凹、凸模工作部分尺寸及其制造精度時(shí)，必須主要考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級(jí)、模具磨損和制造特點(diǎn)等。(1)落料時(shí)，先確定凹模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸應(yīng)比凹模公稱尺寸小一個(gè)合理間隙值。(2)沖孔時(shí)，先確定凸模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應(yīng)比凸模公稱尺寸大一個(gè)合理間隙值。(3)對(duì)于落料件，一般標(biāo)注單向負(fù)公差。假定工件的尺寸為 D，工件公差為△，則工件尺寸就是 。沖孔件的公差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為 d，0??D工件公差為△，則沖孔件公差為 。若工件尺寸標(biāo)注有正負(fù)公差，則應(yīng)將正負(fù)偏差??0d換成上述要求的等價(jià)的正公差或負(fù)公差，若工件沒有標(biāo)注公差，則工件公差按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14級(jí)來(lái)處理。凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模） ，然后根據(jù)制好的凸模（或凹模）的實(shí)際尺寸，配做凹模（或凸模） ，在凹模（或凸模）上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配做的凹模（或凸模） ，只需在圖紙上標(biāo)明相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸（或凹模公稱尺5寸） ，注明“××尺寸按凸模（或凹模）配做，每邊保證間隙××” 。這樣基準(zhǔn)件的制造公差 δp（或 δd）的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制，是模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差 δp（或 δd）= 。4?1.落料落料時(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，在后配做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)星闆r。凹模磨損后增尺寸增大時(shí)，凹模尺寸按公式 計(jì)算，其中系數(shù) xdxDd?????0)(按 IT11精度等級(jí)取值 x=0.75。 尺寸 Φ55 在磨損后增大，△=0.19mm，化為 55.0950.19?= (55.095－0.75×0.19) dxDd?????0)( 0.194?= 54.9525 .4750?尺寸 R10在磨損后增大，△=0.09mm，化為 10.0450.9?=(10.045－0.75×0.09) dxDd?????0)( 0.94?= 9.9775 .250?2.沖孔落料時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模。落料凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增、大減、小不、變?nèi)星闆r。凸模磨損后尺寸減小時(shí)，凸模尺寸按公式 計(jì)算，其中系數(shù) x0)(pxdp?????按 IT11精度等級(jí)取值 x=0.75。尺寸 35在磨損后減小，△=0.16mm,化為 34.92 0.16?= (34.92+0.75×0.16) 0()ppdx????△ 0.164?=35.04 0.4尺寸 Φ8 在磨損后減小，△=0.09mm,化為 7.955 0.9?6=(7.955+0.75×0.09) 0()ppdx????△ 0.94?=8.0225 0.25尺寸 6在磨損后減小，△=0.09mm,化為 5.955 0.9?=(5.955+0.75×0.09) 0()ppdx????△ 0.94?=6.0225 0.25尺寸 2在磨損后減小，△=0.06mm,化為 1.97 0.6?=(1.97+0.75×0.06) 0()ppdx????△ 0.64?=2.015 0.15凸模磨損后尺寸不變的有 70，按 計(jì)算82 ?????LLppp或?.97.2388pL??2.4排樣2.4.1排樣的意義在大量和大批生產(chǎn)時(shí)，原始毛坯材料在沖壓零件的成本中占 60%以上，因此節(jié)約材料和減少?gòu)U料（既材料的經(jīng)濟(jì)利用率）具有很重要的意義。沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。2.4.2排樣的方法同一個(gè)工件，可有幾種不同的排樣方法。采用最佳排樣方法，應(yīng)使工藝廢料最少，材料利用率高。根據(jù)零件外形特征，排樣的形式可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排及沖裁搭邊等。根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，選用如下的排樣方式，每次沖壓過(guò)程沖出一個(gè)零件。排樣方式與零件在板料上的排布如下圖：7圖 2-1零件排布圖2.4.3搭邊、進(jìn)距計(jì)算1.搭邊排樣時(shí)工件與工件之間及工件與條料之間留下的余料稱為搭邊及側(cè)搭邊。搭邊值要合理確定。塔邊值過(guò)大，材料利用率低。搭邊值過(guò)小，在沖裁中將會(huì)被拉斷，造成送料困難，且使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入凸模和凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。表 2-2 搭邊值的經(jīng)驗(yàn)值搭邊值卸料板形式 條料厚度a a10.25 1.5～2.5 1.8～2.60.25～0.5 1.2～2.2 1.5～2.5＞0.5～1.0 1.5～2.5 1.8～2.6＞1.0～1.5 1.8～2.8 2.2～3.2彈性卸料板 ＞1.5～2.0 2.0～3.0 2.4～3.4固定卸料板0～0.25 2.2～3.28＞0.25～0.5 2.0～3.0＞0.5～1.0 1.01.01.01.5～2.5＞1.0～1.5 1.8～2.8＞1.5～2.0 2.0～3.0搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，如表 2-2所示。根據(jù)表，可取 a=1.8mm a1=2.5mm。排樣方式與搭邊值決定后，條料的寬度與進(jìn)距也可以決定。條料寬度的確定與模具是否采用側(cè)壓裝置或側(cè)刃有關(guān)。本設(shè)計(jì)采用無(wú)側(cè)壓裝置，其條料寬度的確定；條料在送進(jìn)過(guò)程中可能沿導(dǎo)料板的一側(cè)，也可能沿另一側(cè)，條料導(dǎo)向面的變化將使側(cè)搭邊值減小，為保證最小側(cè)搭邊值，條料寬度應(yīng)加大些：條料的寬度的計(jì)算：B = 0????012???baD）（式中 B—— 條料的公稱寬度，mmD——垂直于送料方向的工件尺寸,mm a1——側(cè)搭邊,mmb0——條料與導(dǎo)料板間的間隙,見表 2-3——條料寬度的公差，見表 2-3?表 2-3 剪切條料公差及導(dǎo)料板與條料間的間隙值（mm）0～1.0 ＞1.0～2.0 ＞2.0～3.0 ＞3.0～5.0 Δ b0 Δ b0 Δ b0 Δ b0～50 0.4 0.5 0.7 0.950～100 0.50.10.60.20.80.41.00.6100～150 0.6 0.7 0.9 1.1150～220 0.70.20.80.31.00.51.20.7B=[D+2(a+Δ)+b0] =[55+2×(2.2+0.5)+0.1]Δ? 0.5?=60.5 mm0.5?9條料的寬度的公稱尺寸為 B=60.5mm。2.進(jìn)距進(jìn)距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離，進(jìn)距的計(jì)算與排樣方式有關(guān)，進(jìn)距是決定擋料銷位置的依據(jù)。此工序?yàn)槁淞蠜_孔復(fù)合模，零件的進(jìn)距 A的計(jì)算公式為：A＝B + a 式中 B—平行于送料方向工件的寬度；a—沖裁件之間的搭邊值。進(jìn)距A=B＋a=62.87＋1.8=64.67mm2.5沖裁力的計(jì)算及選擇壓力機(jī)2.5.1沖裁力的計(jì)算1.計(jì)算沖裁力計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于沖裁力。一般平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力可按下式計(jì)算：?KLtFP?式中 P—— 沖裁力，N； F—— 沖切斷面積，mm2；L—— 沖裁周邊長(zhǎng)度，mm; t—— 材料厚度，mm；—— 材料抗剪強(qiáng)度，MPa；08 鋼的抗剪強(qiáng)度為 216～304MPa，取 300MPa；?K—— 安全系數(shù)，一般取 K＝1.3，考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度及偏差等因素。在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長(zhǎng)的工件時(shí)，所需的沖裁力較大。如果超過(guò)現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就必須采取措施降低沖裁力，主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。1) 計(jì)算 P落 料10= = P落 料 KLt?1.30.45230.24?????（ ）=18521.36N2)計(jì)算 沖 孔= =P沖 孔 KLt?1.36235406820.4??????（ ）=7983.85NP= + =18521.36+7983.85落 料 沖 孔=26505.21N 27KN?2.卸料力與推件力的計(jì)算沖裁結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，會(huì)使工件卡緊在凸模或凹模上，必須施加外力，將其取下。卸料力：將緊箍在凸模上的料卸下所需的力推件力：將卡在凹模中的工件推出所需的力表 2-4 卸料力、推件力的因數(shù)沖裁材料 K 卸 K 推 K 頂紫銅黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09鋁、鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07鋼材 料厚 度mm～0.1＞0.1～0.5＞0.5～2.5＞2.5～6.5＞6.50.06～0.0750.045～0.0550.04～0.050.03～0.040.02～0.030.100.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03卸料力和推件力是由壓力機(jī)和模具的卸料與推件裝置獲得的。在選擇壓力機(jī)噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計(jì)算。影響這些力的因素較多，生產(chǎn)中，常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： PK?卸卸 ＝11nPK?推推 ＝、 —— 卸料因數(shù)、推件因數(shù)（其值見表 2-4） ；卸 推P ——沖裁力， N ；n —— 卡在凹?？變?nèi)的工件數(shù)，n＝h/t(h 為凹模刃口直高度，t 為工件材料厚度)。卸料力=0.04×27=1.08KNPK?卸卸 ＝推件力=0.05×27=1.35KNn?推 推3.壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心的確定過(guò)程如下：1）按比例繪出凸模工作部分的外形；2）0 任意選定坐標(biāo)軸 X－Y。坐標(biāo)軸的選定應(yīng)使計(jì)算簡(jiǎn)便；3）計(jì)算各圖形輪廓周長(zhǎng)：L1、 L2、 L3、 L4… Ln(代替沖裁力)，以及各圖形重心坐標(biāo)：(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3)、 (x4,y4)… (xn,yn)；4）根據(jù)“合力對(duì)某軸的力矩等于各分力對(duì)同軸力矩的和”的力學(xué)原理，得到?jīng)_模壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式為：nLLxxx???.43210 nyyy.43210此外還可以利用 CAD，PRO/E 等繪圖軟件分析壓力中心，經(jīng) CAD分析可知，壓力中心如圖 2-2所示：12壓 力 中 心圖 2-2壓力中心4.沖裁功的計(jì)算A≈0.5Pt 式中 A---成形的過(guò)程的功，NmP---成形工藝力和輔助工藝力之和,KNt---沖裁料厚度，mmP=P +P + =27+1.04+1.35=29.39kN 30KN沖 卸 P推 ?沖裁功A=0.5Pt=0.5×30×0.2=3N·m2.5.2選擇壓力機(jī)1.壓力機(jī)的選擇原理沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來(lái)決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備種類很多，選用設(shè)備時(shí)主要應(yīng)考慮下述因素：(1).沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。(2).沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成任務(wù)工序的要求。(3).沖壓設(shè)備裝模高度、工作臺(tái)尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所所使用的模具。(4).沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。133.選擇壓力機(jī)一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的 1.3倍，對(duì)于工作行程小于標(biāo)稱壓力行程的工序也可直按壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力選擇設(shè)備。因此壓力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)壓力必須大于沖裁力 P=27KN。根據(jù)以上參數(shù)選用 J23-6.3型開式壓力機(jī)，其的部分技術(shù)參數(shù)如下表所示：表 2-5J23-6.3型開式壓力機(jī)部分技術(shù)參數(shù)公稱壓力/KN 滑塊行程/mm 行程次數(shù)/（次/min）最大閉合高度/mm 閉合高度調(diào)節(jié)量/mm63 35 170 170 40工作臺(tái)尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 電動(dòng)機(jī)功率/kW前后 左右 直徑 深度200 310 φ30 550.75由壓力機(jī)的參數(shù)可知壓力機(jī)的封閉高度Hmax=170mm Hmin=130mm模具的封閉高度： (Hmax-5)mm H (Hmin+10)mm ?(170-5)≥H≥(130+10)165≥H≥1402.6沖裁模主要零件的設(shè)計(jì)2.6.1凹模設(shè)計(jì)1.凹模的刃口形式凹模的刃口形式有直壁刃口凹模(如圖 2-3a、b)和錐形刃口凹模（如圖 2-3c、d） 。圖 2-3 凹模的刃口形式14a)型一般適用于非圓形工件。b)型適于圓形工件、需將工件或廢料頂出的模具或復(fù)合沖裁模。錐形刃口凹模刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般對(duì)工件尺寸和凹模壽命影響不大。工件或廢料很容易從凹?？變?nèi)落下，孔內(nèi)不易積聚工件或廢料，孔壁所受的摩擦力及脹裂力小，所以凹模的磨損及每次修磨量小。錐形刃口凹模適用于形狀簡(jiǎn)單、公差等級(jí)要求不高、材料較薄的工件。沖孔落料復(fù)合模凹模采用直壁刃口形式（b） 。圖中凹?？仔蛥?shù)如下表所示：表 2-6 凹模空口主要參數(shù)主要參數(shù)材料厚度 t/mmh/mm α β350～100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.4215100～200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3板料的厚度 t=0.2mm，取 k=0.2，則凹模厚度：H=Kb=0.2×80.62=16.124mm 取 H=17mm凹模壁厚C≥（1.5～2.0）H=25.5～35mm 取 C=35mm則模具的外形尺寸為B =2C+b =70+55=125mm11B =2C+b =70+80.62=150.62mm 取 B =160mm22 2選取沖壓模具凹模尺寸為：160mm×125mm×17mm。 凹模固定螺釘?shù)拇笮∪缦卤硭荆罕?2-8凹模厚度與螺釘?shù)拇笮“寄：穸?mm ≤13 13～19 19～25 25～32 32螺孔大小/mm M4、M5 M5、M6 M6、M10 M8、M10 M10、M12根據(jù)表 2-8選用 M10內(nèi)六角螺釘。2.6.2 凹凸模設(shè)計(jì)凸模固定端與模座直接接觸時(shí)，當(dāng)單位壓力超過(guò)模座材料的許用壓力時(shí)，模座表面就會(huì)損傷，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬墊板。通常凸模固定端面的壓力超過(guò) 80～90MPa 時(shí)（模座材料采用鑄鐵）或壓力超過(guò)（80～120MPa(模座材料為 Q235)時(shí)需要加墊板。沖壓過(guò)程中的凹凸模最小壁厚為 a=5mm，查表 2-10可知最小壁厚為3.8mm，a=5≥0.2mm，因此凹凸模壁厚滿足要求表 2-10凸凹模最小壁厚 (mm)料厚/mm 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5最小壁厚 a/mm 1.4 1.8 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8最小直徑 D/mm 15 18 21162.6.3沖孔凸模的設(shè)計(jì)1.凸模長(zhǎng)度的計(jì)算凸模的長(zhǎng)度L≤H 1+H2+H3 H1——凹模的高度，mm;H2——凸模固定板的高度,mm;H3——增加長(zhǎng)度,mm。L=10+17+12=39mm2.凸模強(qiáng)度的校核一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，所以沒必要作強(qiáng)度校驗(yàn)。又因本設(shè)計(jì)中的凸模直徑大而長(zhǎng)度短，故凸模強(qiáng)度不再校驗(yàn)。2.6.4定位零件的確定定位零件(裝置)的作用是保證坯料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。使用條料時(shí)，保證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷等。導(dǎo)料銷一般用兩個(gè)，壓裝在凹模上的固定式，在卸料板上的為活動(dòng)式。導(dǎo)料銷多用于單工序模和復(fù)合模。擋料銷是用來(lái)限制條料送進(jìn)步距，抵住條料的搭邊或工件輪廓的零件，起定位作用。擋料銷分為固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷。為保證導(dǎo)料銷與凹模刃口間的距離，導(dǎo)料銷選用擋料銷的形式。圖 2-5 固定擋料銷結(jié)構(gòu)尺寸查相關(guān)手冊(cè)，取 h=3mm，D=10mm，d=4mm，L=13mm。2.6.5卸料與推料裝置1.卸料裝置卸料裝置的主要作用是把材料由凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板，以防止材料變17形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。卸料裝置有剛性與彈性卸料板和廢料切刀等形式。固定卸料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但卸料力大。彈性卸料板卸料力小，一般用于材料厚度小于等于 1.5mm的沖裁。卸料半選用彈性卸料板，彈性材料選擇橡膠。卸料板的厚度值與凹模寬度有關(guān)，其值如下：表 2-11卸料板厚度的選擇 mm卸料板寬度 B/mm材料厚度t/mm ≤50 50～80 80～125 125～200 200≤0.8 8 10 12 14 160.8～1.5 10 12 14 16 18則卸料板的厚度選擇 14mm。 2.推件裝置與打料裝置頂件裝置則大多采用彈性的，通常由頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂件器等所組成。彈頂器的頂件力有彈簧或橡皮所產(chǎn)生，這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖裁件的平直度高。但在操作中，彈簧或橡皮受到經(jīng)常變化的壓力，產(chǎn)生疲倦，彈性容易減弱。頂件裝置采用彈簧頂件裝置，頂件器在自由狀態(tài)下高出凹模面 0.2～0.5mm。打料裝置由打、打板等組成，留在凹凸模中的沖孔廢料由打桿推出。2.6.6模座、導(dǎo)向零件1.模座模座選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座，上模座厚度 H1=35mm，下模座厚度 H2=40mm。2.導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件是指上、下模的導(dǎo)向裝置零件。對(duì)于生產(chǎn)量大要求模具壽命長(zhǎng)、工件精度高的沖裁模，一般采用導(dǎo)向模具，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)有滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和滾動(dòng)導(dǎo)柱到套結(jié)構(gòu)?；瑒?dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)是常用的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，但承受側(cè)壓力的能力差?；瑒?dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)四角、后側(cè)、中間、對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。2.6.7連接與固定零件1.模柄18中小型沖模通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑快上，常用的形式有壓入式、凸緣模柄、通用模柄、浮動(dòng)模柄。壓入式：與上模座孔為過(guò)渡配合：加銷釘防止轉(zhuǎn)動(dòng)。凸緣模柄：用 3～4 各螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，多用于大型模具，有 A、B、C三種型號(hào)。通用模柄：凸模直接裝入模柄孔中，有螺釘壓緊，便于更換凸模。浮動(dòng)模柄：允許模柄少許傾斜，可以減少滑塊誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響采用壓入式模柄，與模座的配合 過(guò)度配合，B40×100 JB/T7646.167mH2.凸模墊板與固定板（1）.固定板 凸模固定板將凸模固定在上模座上，其輪廓尺寸要考慮凸模安裝孔、螺釘和銷釘孔的設(shè)置。用固定板將凸模固定在模座上，固定板孔與凸模采用過(guò)渡配合。67mH壓裝后其端面磨平，以保證沖模的垂直度。凸凹模固定板：160×125×8 沖孔凸模固定板：160×125×8 （2）.螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于安裝時(shí)的固定與定位。銷釘一般用兩個(gè)，螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度進(jìn)行選擇。參考文獻(xiàn)[1] 吳詩(shī)惇主編. 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 2002 年. 第一版. 西北工業(yè)大學(xué)出版社[2] 賈崇田,李名望主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 2000 年. 第一版. 人民郵電出版社[3] 黃珍媛，劉偉強(qiáng)主編. 模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用教程 2004 年. 第一版. 機(jī)械出版社[4] 花果樑主編. 互換性與技術(shù)測(cè)量 1986 年. 第一版. 北京理工大學(xué)出版社[5] 馬希青, 蘇夢(mèng)香，趙月羅主編. 機(jī)械制圖 2001年. 第一版. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社[6] 宛強(qiáng)主編.沖壓模具設(shè)計(jì)及實(shí)例精解. 2008 年. 第一版. 化學(xué)工業(yè)出版社[7] 王昆主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).1995 年. 第一版.高等教育出版社[8] 何忠保， 陳曉華, 王秀英編. 典型零件模具圖冊(cè).2001 年.第一版.機(jī)械工業(yè)出版社19[9] 黃毅宏, 李明輝主編.模具制造工藝.2003 年第一版.機(jī)械工業(yè)出版社[10] 周大雋主編. 沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)與范例 2004 年 第一版. 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