【正文】 41 式中 A—沖裁件的面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（）；n—個進距內(nèi)沖件數(shù)目；B—條料寬度（mm）。h—進距（mm）。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所生產(chǎn)的廢料課分為結(jié)構(gòu)廢料和工藝廢料。結(jié)構(gòu)廢料是由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要如工件的內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。工藝廢料是工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭與料尾的廢料。它決定于沖壓方式和排樣方式。有時在不影響零件使用要求的前提下，對零件結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以減少設(shè)計廢料，提高材料利用率。排樣原則有：。對沖壓件來說，由于產(chǎn)量大，沖壓生產(chǎn)效率高，原材料費用常會占到?jīng)_件總成本的60%以上，所以材料利用率是η是一項很重要的經(jīng)濟指標(biāo)；、安全，減輕工人的勞動強度，保證有較高的生產(chǎn)效率。應(yīng)盡量選條料寬、進距小的排樣方法；，模具壽命較高；。 排樣1 排樣2 排樣3 排樣方式的確定經(jīng)計算沖裁件展開面積A=。排樣1材料利用率η1=≈37%，材料利用率太低，不適宜用此種排樣方式。 排樣2的材料利用率η2=≈%,材料利用率也比較低，不采用此種排樣方式。 排樣3的材料利用率η3=≈63%，利用率高，故采用第三種排樣方式 計算沖壓力沖裁力是選擇壓力機公稱噸位和進行模具設(shè)計的依據(jù)。壓力機的噸位必須大于沖裁所需要的載荷。在沖裁過程中，沖裁力隨凸模行程不斷發(fā)生變化，準(zhǔn)確計算沖裁力并非易事。但是可以認(rèn)為是在沖裁件沿周邊撕裂的情況來計算。用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算： 42式中：F沖裁力（N）。 L沖裁邊周長（mm）； t材料厚度（mm）； τb材料抗剪強度； k考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取k=。由于大多金屬材料的抗剪強度約為抗拉強度的1/2，如果取k=2，則沖裁力的計算也可用下面公式近似計算： 43 由零件圖可知沖裁周長L=，材料厚度t=2mm，查資料得Q235的抗剪強度τb=150MPa可得沖裁力： F=2mm150MPa= 卸料力、推件力和頂件力的計算 在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，會使落料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需的力稱卸料力；將梗塞在凹模上的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力，影響這些力的因素很多主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具的間隙、凹模洞口的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤換情況、制件的形狀和尺寸等。大間隙沖裁時，由于板料的變形的靜壓力小，因此彈性回復(fù)較小，故這幾種力都有所降低。要準(zhǔn)確地計算這些力非常困難，生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗公式計算。 卸料力： 44 推件力： 45 頂件力： 46 式中：F沖裁力； KxKtKd卸料力、頂件力系數(shù)，見表41； n同時卡在凹模內(nèi)的落料件（或廢料）數(shù)。n=h/t，h為凹模洞口的直壁高度；t為板料厚度。表41 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)材料厚度/mmKxKtKd鋼≦＞鋁、鋁合金紫銅、黃銅所用材料為Q235A，材料厚度為2mm，故取Kx=，Kt=，Kd=。由此可得：Fx=KxF ==；Ft=nKtF=1=；Fd=KdF== 采用彈性卸料裝置和下出料方式，計算沖裁總力Fz按下式計算；Fz=F+Ft+Fd=++= 壓力機的選擇壓力機公稱壓力按如下經(jīng)驗公式確定 47式中：P壓力機的公稱壓力，kN； 沖壓工藝總力，kN。零件尺寸屬于中小型沖裁件，故選用開式機械壓力機，查壓力機技術(shù)規(guī)格表，選用JA2135開式固定臺壓力機。JA2135開式固定臺壓力機公稱壓力350kN，滑塊行程130mm，最大閉合高度280mm。 彎曲力計算 彎曲力是設(shè)計沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一，特別是在彎曲板料較厚、彎曲線較長、相對彎曲半徑較小其計算更為重要。但由于彎曲力受材料性能、形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，因此很難用理論的分析方法進行準(zhǔn)確的計算。在生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式進行彎曲力的概略計算。V型接觸彎曲的計算公式如下： 48式中：b彎曲件寬度； t板料厚度； σ板料的抗拉強度； r凸模圓角半徑； K安全系數(shù)，取K=由零件圖可知彎曲件寬度b=16mm，板料厚度t=2mm，取凸模圓角半徑r=3mm，查資料可得板料抗拉強度σ=280MP，可得出彎曲力：P=16mm2mm280MP/（3mm+2mm）= 沖裁模具壓力中心沖裁模的壓力中心就是沖裁過程中沖裁力系合力作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)盡量使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會影響間隙的分布，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。壓力中心計算公式如下 49 410 式中，為每段線段的壓力中心，為每段的周長，為所求壓力中心 圖 41 零件壓力中心示意圖故零件壓力中心為（,） 沖裁間隙沖裁間隙Z是指指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸與凸模刃口橫向尺寸的差值。 411式中：凸模尺寸 凹模尺寸圖42沖裁模間隙 間隙的重要性間隙是影響沖裁件質(zhì)量的主要因素。 隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但影響不是很大。間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，并引起崩刃、凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。 所以，為了延長模具壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的。在沖壓實際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值?？紤]到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計與制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙 。 412式中：t板料厚度（mm）； 初始裂紋出現(xiàn)時凸模的擠入深度（mm）； C理論計算出的單面間隙（mm）； β裂紋方向角。表42 不同材料的和值材料退火硬化退火硬化軟銅、紫銅6176。5176。中硬鋼、硬黃銅5176。4176。硬鋼、硬青銅4176。4176。經(jīng)驗確定法 413式中：Z雙面系數(shù)（mm）；K間隙系數(shù)，～t材料厚度（mm）。 凸、凹模刃口尺寸的計算 尺寸計算原則 模具刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設(shè)計中的重要工作。因落料件的尺寸等于凹模尺寸，而沖孔件尺寸等于凸模尺寸，因此，計算模具刃口尺寸時，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別處理。 （1）設(shè)計落料模時，由于落料件尺寸等于凹模刃口公稱尺寸，故應(yīng)先確定凹模尺寸，間隙取在凸模上；考慮到?jīng)_裁中模具的磨損，凹模尺寸越磨損越大，因此，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較小尺寸，以保證磨損到一定程度時，仍能沖制出合格的零件；凸凹模之間的間隙取最小合理間隙值，以便保證模具磨損到一定程度時，間隙仍然在合理間隙范圍內(nèi)。 （2）設(shè)計沖孔模時，因工件孔的尺寸等于凸模刃口公稱尺寸，故應(yīng)先確定凸模尺寸，間隙取在凹模上，考慮沖裁過程中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較大尺寸，以保證凸模磨損到一定程度時，仍可使用；凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值。 （3）凸模和凹模的制造公差，主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān)。一般比沖裁件的精度高2～3級，如果對刃口精度要求過高，勢必增加模具制造成本和難度，生產(chǎn)周期長；如果對刃口精度要求過低，沖制的零件不合格。如零件僅為名義尺寸，即未標(biāo)注公差，對非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)《非配合尺寸的公差數(shù)值》IT14處理，而沖模制造公差可按IT11級選取；對于圓形件，一般可按IT6～IT7精度制造模具。 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計算由于凸模和凹模的加工方法不同，設(shè)計時計算方法不盡相同，其刃口尺寸計算應(yīng)分別進行計算。（1）沖孔 設(shè)工件孔的尺寸為d+Δ0,根據(jù)沖裁模刃口尺寸計算原則，沖孔應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。其計算公式為： 414 415 式中：、沖孔凸凹模直徑（mm）；沖孔時內(nèi)徑的最小極限尺寸（mm）；Δ沖裁件制造公差（mm）；凸凹模最小初始雙面間隙（mm）；χ在模具設(shè)計中考慮磨損所取的系數(shù)，為的是使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸。，與工件的制造精度有關(guān)，可查表43選取。表43 磨損系數(shù)χ材料厚度t/mm非圓形圓形1工件公差Δ/mm1≧≧1 ~2≧≧2 ~4≧≧4≧.030≧ 為了保證間隙值，模具加工偏差和模具之間還應(yīng)滿足下列條件: 或?。? 416（2）落料 設(shè)落料件的尺寸為DΔ,根據(jù)沖裁模刃口尺寸計算原則，落料應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上。其計算公式如下： 417 418式中：、落料凹凸模直徑（mm）； 落料件外徑的最大極限尺寸（mm）； Δ沖裁件制造公差（mm）； δT、δA凸模下偏差、凹模上偏差（mm）?？砂碔T16IT17精度選取，或者?。?/41/6）Δ。(3) 孔中心距 419式中：Ld模具凸模中心距（mm）；L零件孔中心距（mm）；Δ孔中心距公差。 如上零件圖可知，該零件 材料為Q235A，厚度t=2mm?？砂幢?4來選取初始單面間隙，查出 Zmin=，Zmax=（1）沖孔φ10孔時，由表44查出凸、凹制造公差δT =δA =校核：δT +δA = Zmax Zmin又表42查出：χ=因此，沖孔部分：表44 沖裁模雙面間隙值Z厚度/mmT8,45A2，青銅