【正文】 產(chǎn)值超過 100 億元，占廣東省模具業(yè)的近 60％，占全國模具業(yè)的近 25％，已成為國內(nèi)模具制造中心。 現(xiàn)在在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 2 第 1 章 工藝分析及其方案確定 零件的工藝分析 沖 裁 件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性對(duì)沖裁件質(zhì)量、 材料經(jīng)濟(jì)利用、生產(chǎn)率、模具制造及使用壽命等都有很影響。 以上要求是確定沖壓件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸等對(duì)沖裁件工藝的實(shí)應(yīng)性的主要因素。根據(jù)這一要求對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析 。 零件尺寸公差有要求，利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。由于該件外形簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，適于沖裁加工。材料為 Q235 鋼，厚度為 8mm，內(nèi)外圓的公差為 11 所示， 圖 11 工件制品 工藝方案的確定 確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合 和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應(yīng)在不同的工藝分析進(jìn)行全面的分析與研究，比較其綜合的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果，選擇一個(gè)合理的沖壓工藝方案。 該沖裁件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序 ,可采用的沖裁方案有單工序沖裁 ,復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁三種 .零件屬于中批量生產(chǎn) ,因此采用單工序須要模具數(shù)量較多 ,生產(chǎn)率低 ,所用費(fèi)用也高 ,不合理 。若采用復(fù)合沖 ,得出的沖件精度和平直度較好 ,生產(chǎn)率較高。級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制模技術(shù)要求高。 3 所以采用復(fù)合膜。 該零件屬于中批量生產(chǎn)，工藝性較好，沖壓件尺寸精度不高，形狀簡(jiǎn)單。根據(jù)現(xiàn)有沖模制造條件與沖壓設(shè)備，本次采用 倒裝復(fù)合模，模具制造周期短，價(jià)格低廉，工人操作安全，方便可靠。 排樣的確定 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。 （１）、沖裁件的排樣 排樣是指沖件在條料、帶料或 `板料上的布置方法。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。 根據(jù)不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為無（少）工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種 實(shí)際上，沖壓制件的材料費(fèi)在制件成本中 所占的比例相當(dāng)大，對(duì)金、銀、銅等重金屬尤其如此。此外，排樣的好壞還影響生產(chǎn)率的高低、模具壽命及經(jīng)濟(jì)效益等。因此，排樣是一項(xiàng)及復(fù)雜又靈活，又要憑借一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合處理的重要設(shè)計(jì)的工作。 沖載排樣可分為兩大類：第一類是從經(jīng)濟(jì)利用角度來分，可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣；第二類按制件排列形式來分，可分為直排法、斜排法、對(duì)排法、混合排法、多排法和沖裁搭邊六種。排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。根據(jù)不同 幾何形狀的沖件，可得出與其相適應(yīng)的排樣類型，而根據(jù)排樣的類型，又可分為無（少）工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用），與沖件的外形有很大關(guān)系。 結(jié)合本沖載件墊片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)則可采用直排法進(jìn)行排樣，如圖 1— 2所示： 4 aa1 圖 1— 2 排樣圖 （ 2）、搭邊 排樣時(shí)，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。 搭邊數(shù)值取決于以下因素： ①件的尺寸和 形狀。 ②材料的硬度和厚度。 ③排樣的形式（直排、斜排、對(duì)排等）。 ④條料的送料方法（是否有側(cè)壓板）。 ⑤擋料裝置的形式（包括擋料銷、導(dǎo)料銷和定距側(cè)刃等的形式）。搭邊值一般是由經(jīng)驗(yàn)再經(jīng)過簡(jiǎn)單計(jì)算確定的。 查表 2— 18 得搭邊值： a==, a1== （〈〈冷沖模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)〉〉） （ 3）、材料利用率 衡量材料經(jīng)濟(jì)利用的指標(biāo)是材料利用率。 材料利用率為 η =An/BS 100% η —— 為材料利用率； A—— 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的 實(shí)際面積； B—— 條料的寬度 5 S—— 條料的長(zhǎng)度 n—— 一張板料上沖裁件的總數(shù)目 η =% （ 4）送料布距 A A＝ D＋ a1=92+=(mm) 式中 a1— 沖載件之間的搭邊值。 條料寬度的計(jì)算 在設(shè)計(jì)模具是為了方便，采用無側(cè)壓裝置送料方式條料寬度計(jì)算公式如下： B=(D+2a +Z) 0δ =? (mm) 式中 B—— 為條料寬度的基本尺寸； D—— 為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸 a—— 側(cè)面搭邊 Z—— 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 δ —— 條料寬度的負(fù)向偏差 6 第 2 章 沖壓設(shè)備的選用與相關(guān)計(jì)算 沖裁方式的確定與沖壓力的計(jì)算 沖壓方式的確定 當(dāng)一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進(jìn)行下一次沖裁，必須適時(shí)的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時(shí)，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結(jié)構(gòu)形式，并影響沖裁件的質(zhì)量。根據(jù)不產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和工藝性能，本副模具頂板式順出 件結(jié)構(gòu)。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對(duì)平面度的要求，有能保證安全生產(chǎn)。 沖壓力的計(jì)算 完成本制件所需的沖壓力由沖裁力、及卸料力、推件和頂件力組成 F 沖的計(jì)算 由文獻(xiàn)《冷沖模設(shè)計(jì)》 p54 頁式子 328 F 沖 =KtLτ 式中： τ —— 為材料的抗剪強(qiáng)度（ Mpa） F 沖 —— 沖裁力（ N） L—— 沖裁周邊總邊長(zhǎng)（ mm） t—— 材料厚度 （ mm） 說明：系數(shù) K 是考慮到?jīng)_裁刃口的磨損、凸模與凹模的波動(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素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取 。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度τ時(shí)，可用抗拉強(qiáng)度σ b代替τ，而取 Kp=1 的近似計(jì)算法計(jì)算。 τ查文獻(xiàn)《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 p90 表 412取τ =350 Mpa 所以： 落料力 F1= KtLτ = 8 92 350= 沖孔力 F2＝ KtLτ＝ 8 50 350＝ 所以： 沖裁力 F 沖 =F1＋ F2＝ ＋ =1623kN 7 2. 卸料力、推料力和頂件力的計(jì)算 由于影響 卸料力、推加力和頂件力的因素很多，根本無法準(zhǔn)確計(jì)算。如圖2— 1 所示。在生產(chǎn)中均采用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： FQ1=K1F (kN) （ ） FQ2=K2F (kN) （ ） FQ3=K3F (kN) （ ） 圖 2— 1 受力圖 式中 FQ FQ FQ3—— 分別為卸料力、推加力和頂件力； K1 、 K2 、 K3—— 分別為卸料力系數(shù)、推加力系數(shù)和頂件力系數(shù)，其值見下表 n—— 同時(shí)卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料數(shù)， n=h/t h 為凹模直刃高度， t 為板厚； F—— 沖裁力（ kN），按式（ ）計(jì)算。 表 系數(shù) 材料種類 板料厚度 /mm K1 K2 K3 鋼 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 黃銅、紫銅 ～ ～ 鋁、鋁合金 ～ ～ 321卸卸推頂 8 查得 K1= K2= K3= 卸料力 FQ1=K1F= 1623= 推件力 FQ2=K2nF= 2 1623= 頂件力 FQ3=K3F= 1623= 當(dāng)采用彈壓卸料裝置和上出件模具時(shí) : F 總 = F 沖＋ FQ1＋ FQ3=1623++＝ KN 沖壓設(shè)備的選用 壓力機(jī)對(duì)模具壽命的影響也不容被忽視。壓力機(jī)在不加載狀態(tài)下的精度稱為靜精度，加載狀態(tài)下的精度稱為動(dòng)精度。 當(dāng)壓力機(jī)的動(dòng)精度不好時(shí)，就等于喲暖和 精度不好的壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工。由于測(cè)量動(dòng)精度很困難，目前還沒有壓力機(jī)動(dòng)精度的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家也只保證壓力機(jī)的靜精度。因此壓力機(jī)的動(dòng)精度一般只能根據(jù)其靜精度的好壞、框架結(jié)構(gòu)形式和尺寸以及對(duì)壓力機(jī)生產(chǎn)廠家的信任程度來推斷。 根據(jù)以上原因和總的沖裁力必須小于或等于壓力機(jī)的公稱壓力，故選壓力機(jī)型號(hào)為 J21160 其技術(shù)規(guī)格如下 : 公稱壓力 2020N 滑塊行程 160mm 滑塊行程次數(shù) 60 最大的裝模高度為 40mm 工作臺(tái)尺寸左右 1120mm 工作臺(tái)尺 寸前后 710mm 壓力中心的確定 為了保證壓力機(jī)和模具正常的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線相重合。否則在沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊歪斜，引起凸、 9 凹模間隙不均和導(dǎo)向零件加速磨損，造成刃口和其它零件的損壞。甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌磨損，影響壓力機(jī)精度。因本制件為圓形為對(duì)稱幾何圖形，故其壓力中心在它的幾何中心即是圓心。 凸、凹模的有關(guān)計(jì)算 凸、凹模間隙值的確定 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也主要靠刃口尺寸及制造精度來保證。正確 決定模具刃口尺寸及制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模具的主要任務(wù)之一。 設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，使沖載件的斷面質(zhì)量較好，所需沖載力較小，模具壽命較高。但分別按質(zhì)量、精度、沖載力等方面的要求，各自確定的合理間隙值并不相同，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍中，就可以沖出良好的零件?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙值。 由《冷沖模設(shè)計(jì)》第 44 頁所提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為落料、沖孔模的初始間隙的最小值z(mì)min 相當(dāng)于最小合理間隙數(shù)值，而初始間隙的最大值 zmax 是考慮凸模和凹模的制造公差，在 zmin 的基礎(chǔ)上所增加的數(shù)值。在使用過程中，由于模具工作的磨損，間隙將有所增大，因此間隙的使用最大數(shù)值可超過表中數(shù)值。如圖 2— 2 所示。 圖 2— 2 沖栽間隙 由《冷沖模設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》第 46頁表 33 查得沖裁初始雙面間隙 Z Zmin= Zmax= 凸、凹模的刃口尺寸的計(jì)算和公差的確定 D 凹D 凸 10 由文獻(xiàn)《冷沖模設(shè)計(jì)》 P49 頁表 36 簡(jiǎn)單形狀（圓形、方形）沖裁時(shí)凸模、凹模的制造偏差如下表： 表 36 偏差 在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需考慮下列原則： (1) 落料件尺寸由凹模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料精度時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上。 (2) 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損， 設(shè)計(jì)時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取制件尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔時(shí)，凸模基本尺寸則應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣，在凸、凹磨損到一定的程度的情況下，仍能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 (3) 確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口尺寸精度要求過高（即制造公差過?。?，會(huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口尺寸精度要求過低（即制造精度公差過大），則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。若制件沒有標(biāo)注公差，基本尺寸 凸模偏差δ T 凹模偏差δ A ≦ 18 18～ 30 30～ 80 80～ 120 120～ 180 180～ 260 260～ 360 360～ 500 500 11 則對(duì)于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值” IT14 級(jí)處理，沖模則可按 IT11 級(jí)制造；對(duì)于圓形件，一般可按 IT7~IT6 級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原