【正文】 度要求，設(shè)計過程中綜合考慮采用 “ 雙列直對排法 ” 排樣，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產(chǎn)率。 本課題涉及的知識面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識的同時，對于提高設(shè)計者的創(chuàng)新能力、協(xié) 調(diào)能力，開闊設(shè)計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺。 2 沖壓工藝方案的制定 該零件為某電器開關(guān)過電片，是一家電器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個主要零件，如圖21所示 ,其作用是通過開關(guān)扳手的運動由過電片讓電流通或斷。該零件生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)緊湊，沖裁壁厚很小（最小處為 ），成形過程相 互干涉，在復(fù)合模中難于實現(xiàn)；若用簡單的落料、沖孔、彎曲模等單工序模也可達(dá)到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單了，但是沖壓所用的設(shè)備和人員較多，沖壓工序中的定位也較麻煩，加上零件較小，裝料時易產(chǎn)生不安全的現(xiàn)象，而且工序較多效率較低故不被推廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對零件 圖 21 零件圖 材料： H68 普通黃銅 料厚： 6 的一致性要求較高，二是具有 H68良好的彎曲和沖裁性能，經(jīng)過反復(fù)比較，適宜采用較為復(fù)雜的多工位級進(jìn)模制造。 工藝分析 本電器開關(guān)過電片從總體上看是一個帶雙孔的 “ ” 形彎曲件，該零件需要控制的尺寸有 ， ， ， ，分別為公差等級 IT11， IT12級，其余尺寸均為未注公差，可以按 IT12級取公差。該零件材料為 H68普通黃銅，料厚為 ，因而從尺寸精度和材料方 面分析比較適合用沖壓加工。經(jīng)計算得零件毛坯展開尺寸，如圖 22所示，最長處為，最寬處為 ，屬于小型沖壓件。由于 “ ” 形彎曲件兩直邊折彎方向相反，故彎曲模必須有兩個方向的彎曲動作?，F(xiàn)改為 “ ” 形彎曲件，它是“ ” 形件的成對彎曲，然后再切斷為二個 “ ” 形件，這樣使兩邊的彎曲力相互平衡，同時也減少了彎曲時的毛坯移動。 排樣圖設(shè)計 排樣圖是多工位級進(jìn)模設(shè)計的關(guān)鍵，它具體 反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響 。 表 213 取搭邊值 a=，沖切外形時工件間的搭邊連接最小寬度取 。 故應(yīng)針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因素后，設(shè)計合理的排樣圖及具體工位安排。 故：條料寬度 b=2 + 2 + =，取 b=50mm； 沖壓進(jìn)距 h= + 5mm + 2 = 毛坯排樣圖如圖 23所示： 圖 22 零件展開圖 7 根據(jù)以上分析，沖壓如圖 21所示的零件的級進(jìn)模分為四個工位。 第一工位：定距沖外形； 第二工位：沖圓孔和腰形孔； 第三工位： “ ” 形彎曲，由導(dǎo)正銷在圓孔中定位； 第四工位：切斷 “ ” 形件，分離得四個 “ ” 形制件。 計算材料的利用率，一個進(jìn)距內(nèi)的沖裁面積 A： A=+4+ 24+ mm 2= mm2 其中， A包括一個進(jìn)距內(nèi)沖出 的小孔面積 142mm 故一個進(jìn)距的材料利用率為： = =% 若沖出的小孔材料可以加以利用，則由本排樣方案計算一個進(jìn)距的材料利用率為： 3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具總體結(jié)構(gòu)如圖 31 所示，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，沖圓孔凸模 19，沖腰形孔凸模 18，切斷凸模 15，切邊凸模 20，壓彎凸模（成形側(cè)刃） 16，導(dǎo)正銷 29 分別和凸模固定板 5采用壓入式裝配，用圓柱銷 23在上模座上定位，與墊板 4一起固定在上模座上；凹模 11采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，壓彎凹模鑲塊 17兩件采用鑲拼結(jié)構(gòu)，嵌入沖裁凹模槽孔內(nèi)，并用螺釘加以固定；條料送進(jìn)步距由成形側(cè)刃定位控制，制件彎曲由導(dǎo)正削 精定位，所有凸模卸料由彈性卸料板 7完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動落下。 條料定位裝置 由于側(cè)刃定距方式使沖壓時材料送進(jìn)準(zhǔn)確可靠，但增加了材料的消耗，也使模具的制造維修趨于復(fù)雜。側(cè)刃的成形沖切即發(fā)揮了側(cè)刃定距的優(yōu)點，又使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少廢料沖壓。 成形側(cè)刃沖壓是將擬選用的側(cè)刃與工件某部分的沖裁結(jié)合，利用沖切出條（帶）料的缺口代替普通側(cè)刃的切邊缺口實現(xiàn)送料限位定距，省去普通側(cè)刃沖切后仍需留出落料沖切的搭邊，實現(xiàn)少無廢料 排樣的沖裁 [7]。資料表明：在級進(jìn)模上使用成形側(cè)刃與使用普通側(cè)刃相比，不僅可以節(jié)省沖壓材料 6%10%，成本降低 2%6%，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動生產(chǎn)率的同時，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。 圖 23 排樣圖 8 圖 31 模具結(jié)構(gòu)示意圖 1模柄 2上模板 3圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 4墊板 5凸模固定板 6彈簧 7卸料板 8導(dǎo)套 9導(dǎo)柱 10下模板 11凹模 12墊板 13內(nèi)六角圓柱頭螺釘 14圓柱銷 15切斷凸模 16壓彎凸模 17凹模鑲塊 18沖腰形孔凸模 19沖圓孔凸模 20切邊凸模（成形側(cè)刃） 21開槽圓柱頭螺釘 22承料板 23圓柱銷 24內(nèi)六角圓柱頭螺釘 25圓柱銷 26圓柱銷 27開槽沉頭螺釘 28導(dǎo)料板 29導(dǎo)正銷 30開槽沉頭螺釘 31螺塞 32彈簧 本設(shè)計在送料前進(jìn)方向的兩側(cè)采用雙成形側(cè)刃定距，如圖 23所示，即為使用成形側(cè)刃的排樣圖，側(cè)刃長度稍大于送料進(jìn)距，以便導(dǎo)正銷伸入預(yù)沖孔時導(dǎo)料略后退。成形側(cè)刃尺寸按式（ 31）計算： L=h+（ ～ ） （ 31） 式中， L— 成形側(cè)刃斷面沿送料方向的長度（ mm），這里 ； 9 h— 步距（ mm） 精確定位由導(dǎo)正銷 29 與條料上的導(dǎo)正孔 φ5 來實現(xiàn)，該模具裝有 2件導(dǎo)正銷，結(jié)構(gòu)形式如圖 31所示，條料寬度方向由左、右導(dǎo)料板 28 導(dǎo)向，承料板 22 承料。 出料裝置 采用彈性卸料板 7卸料，彈性卸料板由彈簧 6產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料，并穿過卸料螺釘 3桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間。導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔之間存在一定的間隙，一般可以避免導(dǎo)正銷卡在導(dǎo)正孔內(nèi)，若為了防止導(dǎo)正銷卡在導(dǎo)正孔內(nèi)，可以采用在局部設(shè)計卸料塊與彈簧，靠彈簧產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動落 下。 模具結(jié)構(gòu)特點 采用雙成形側(cè)刃對稱布置，切邊定距，沖出工件部分外形，充分利用料頭和料尾。為了便于送料，在沖切外形時工件之間留有一定的搭邊連接，在沖彎后再切去，工件成形后由凹模11終端的斜面滑出。 模具工作過程 將裁剪好的寬度為 50mm的條料放在下模上，并依靠成形側(cè)刃定位。 第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，切邊凸、凹模完成切廢料工序； 第二步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出； 第三步：上模上行條料靠手動向前送一步，上 模下行由導(dǎo)正銷精確定位，彎曲凸、凹模完成彎曲工序； 第四步：上模上行條料靠手動繼續(xù)向前送一步，上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出，同時有四個制件從模具終端落下，完成整個沖壓過程。 4 模具零件的設(shè)計與計算 凸、凹模刃口尺寸的計算 凸、凹模間隙的選擇 凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn) [8]表 210，確定沖裁刃口始用雙面間隙值： Zmin= mm， Zmax= mm。至于壓彎時凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長度），取單邊間隙 C=（ ～ ）t，這里取 C= mm。另外，設(shè)計中考慮在合模時使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。 凸、凹模刃口尺寸計算 沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計沖模的主要任務(wù)之一。 （ 1）切邊凸、凹模刃口尺寸計算 10 由于該零件切邊形狀比較復(fù)雜，且為薄材料 ，為了保證凸、凹模之間的間隙值，擬采用凸、凹模配合加工的方法。先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成形磨削加工刃口。 根據(jù)零件切邊形狀，如圖 41所示，其中未標(biāo)注公差的尺寸，按 IT12級取公差。凸模磨損后尺寸變小的記為 A 類，有A1= , A2= , A3= ，A4= ， A5= 尺寸變大的記為 B類，有 B1= , B2= ,B3= ① 對于 A類尺寸： 查文獻(xiàn) [6]表 211得：磨損系數(shù) x1=, x2=1, x3=, x4=1, x5=1 A類尺寸按式 (41)計算： （ 41） 式中， — 凸模制造公差， ② 對于 B類尺寸： 查文獻(xiàn) [6]表 211得： x1=1, x2=1, x3=1 B類尺寸按式 (42)計算： （ 42） 圖 41 零件切邊尺寸 圖 42 切邊凸模尺寸 11 該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值Zmin～ Zmax=～ 。切邊凸模尺寸標(biāo)注如圖 42所示。 （ 2）沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計算 圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。 圓孔尺寸 如圖 43，未注公差按 IT12級處理有 ，按一般要求：模具精度較工件精度高 2～ 3級，查文獻(xiàn) [6]表 210得 ， ，這樣將不滿足分開加工條件： 。 考慮到圓孔容易加工，可以適當(dāng)?shù)奶岣咄?、凹模制造精度，?: ， 取 ， ，這樣就滿足分開加工條件： 先確定凸模刃口尺寸，查文獻(xiàn) [6]表 211得： x=，按（ 43）式計算： (43) 則： 凹模刃口尺寸，按（ 44）式計算： （ 44） 則： ,沖圓孔凸模尺寸標(biāo)注如圖 44所示 （ 3）沖腰形孔凸、凹模刃口尺寸計算 腰形孔尺寸如圖 45，未注公差按 IT12級處理有 ，孔心距 。 腰形孔和圓孔同樣，比較容易加工，按上述沖圓孔凸、凹模刃口計算方法，適當(dāng)提高模具制造精度，以滿足分開加工的條件，取， 。 ① 確定凸模刃口尺寸，查文獻(xiàn) [6]表 211得： x=1，根據(jù)（ 43）式有： 圖 44 沖圓孔凸模尺寸 圖 43 圓孔尺寸 圖 45 腰形孔尺寸 12 沖腰形孔凸模尺寸標(biāo)注如圖 46所示。 由式（ 44）得，凹模刃口尺寸為： ② 孔心距 （ 45） 式中 、 — 凸、凹?？仔木嗟臉?biāo)稱尺寸（ mm）； — 工件孔心距的標(biāo)稱尺寸（ mm）； — 工件孔心距的公差（ mm） 則： （ 4）切斷凸模刃口尺寸計算 零件切斷搭邊廢料形狀尺寸如圖 47所示，其中未標(biāo)注公差的尺寸，按 IT12 級取公差。按上述切邊凸、凹模刃口尺寸計算方法，凸、凹模采用配合加工，先加工凸模，然后配做凹模。 同樣，凸模磨損后尺寸變小的記為 A類，有 A1= , A2= , A3= , A4= ； 尺寸變大的 記為 B類，有 B1= 。 ① 對于 A類尺寸： 查文獻(xiàn) [6]表 211得： x1=, x2=1, x3=1, x4=1，由式（ 41）得： 圖 46 沖腰形孔凸模尺寸 圖 47 切斷搭邊尺寸 13 ② 對于 B類尺寸： 查文獻(xiàn) [6]表 211得： x=1 由式（ 42）得： 該零件搭邊廢料切斷凹模刃口各部分尺寸按上述切斷凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值 Zmin～ Zmax=～，切斷凸模尺寸標(biāo)注如圖 48所示。 （ 5）壓彎凸、凹模刃口尺寸計算 壓彎型槽相對位置關(guān)系，如圖 49所