【正文】 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 4 圖 21 零件圖 沖裁件的工藝分析 制品為最大外型尺寸為 120mm，中間帶有 Φ26mm 圓孔的 T 型零件，板料厚度為 t=。材料為 10 號(hào)鋼 , 其抗拉強(qiáng)度為 σ b＝ 335Mpa，尺寸精度較低（未注公差I(lǐng)T14），各處寬度﹥ ， 零件外形對(duì)稱，無尖角、凹陷或其他形狀突變，系典型的板料沖壓件， 能用一般的方法沖裁，沖裁工藝性能很好。 確定沖裁工藝方案 確定工藝方案的主要原則： a) 保證沖裁件質(zhì)量 用復(fù)合模沖出的工件精度高于連續(xù)模，而連續(xù)模又高于單工序模。這是因?yàn)橛脝喂ば蚰_壓多工序的沖裁件時(shí)，要經(jīng)過多次定位和變形，產(chǎn)生積累誤差大，沖裁件精度低。復(fù)合模是在同一位置一次沖出，不存在定位誤差。因此，對(duì)于精度較高的沖裁件宜用復(fù)合工序進(jìn)行沖裁。 b) 經(jīng)濟(jì)性原則 在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。所以，對(duì)于中批大量的沖裁件，應(yīng)盡量采用高效率的多工序模，而在試制與小批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡可能采用單工序模于各種形式的建議模具。 c) 安全性原則 確定工藝方案時(shí)，也要考慮工人操作是否方便、安全這個(gè)十分重要的問題。完成河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 5 該工件需要沖孔、落料兩道工序。 工藝方案的確 定 本沖裁件的生產(chǎn)批量為大量，尺寸精度較低，尺寸較小，形狀簡單，材料較薄，沖模制造條件較好，沖壓設(shè)備易選。根據(jù)以上分析，可用的沖裁方案有兩種：連續(xù)模或復(fù)合模。 若采用連續(xù)模，由于工件不是中心對(duì)稱的，故最佳排樣為對(duì)排，這樣則需制作兩個(gè)沖孔凸模，兩個(gè)落料凹模，模具制造復(fù)雜。且工件具有中心孔，連續(xù)模在保證孔與外形的位置精度方面較差，不如復(fù)合模 。 若采用復(fù)合模，一是能保證孔與外形的位置精度，二是模具加工容易，三是沖裁時(shí)在推件板上落料，沖出件較平整，四是復(fù)合模最小壁厚滿足 （ ） 的要求。 綜上所述，選擇復(fù) 合模。 選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 采用中間導(dǎo)柱模架，其具有導(dǎo)向精度高、上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)。 毛坯定位方式采用固定導(dǎo)料銷和彈性擋料銷兩種 。 由于板料 厚度較薄， 采用彈性卸料方式，推件板方式出件。 進(jìn)行工藝計(jì)算 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算 采用直排，對(duì)排?？紤]到此件為大量生產(chǎn)，雖精度不是太高，但為保證模具壽命，避免模具單面受力而降低壽命，采用有廢料排樣 ，排樣圖如圖 22 所示 。 圖 22 排樣圖 工件為 總 長 l＞ 50mm 中間帶圓孔的矩形件，由 《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]表 310 查得工件間搭邊 a =，側(cè)面 搭邊 a1=； 送料步距 A=D+a=45+22=， 其中 D為 沖 裁 件 與 送 料 方 向 垂 直 的 最 大 尺 寸 ； 條 料 寬 度 計(jì) 算 過 程 為 ： 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 6 0 0 01 1. 0 1. 0( 2 ) ( 1 2 0 4 4 2 .5 2 2 .5 1 .0 ) 1 7 2 .5B D a ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?mm，其中 △ 為工件公差，由 《 互換性與測量技術(shù) 》 [15]表 23 查得△ =，搭邊各尺寸見圖 23 所示。 圖 23 搭邊值 計(jì)算材料利用率 ： a) 選擇板料 I） 若采用 500mm1500mm的板料 縱裁（沿長邊）時(shí)，能得到 2 塊條料，每塊條料能得到 62 件，共得到 124 件 ,橫裁（沿短邊）時(shí)，能得到 8 塊條料，每塊條料能得到 20 件，共得到 160 件。 綜上，采用 500mm1500mm的板料最多能得到 160件工件，平均為 / 2m 。 II）若采用 900mm1800mm 的板料 縱裁時(shí)，能得到 5 塊條料，每塊條料能得到 75 件，共得到 375 件 ,橫裁時(shí)，能得到 10 塊條料，每塊條料能得到 37 件，共得到 370 件。 綜上，采用 900mm1800mm 的板料最多能得到 375 件工件，平均為 件 / 2m 。 III）若采用 1000mm2021mm的板料 縱裁時(shí)，能得到 5 塊條料，每塊條料能得到 83 件，共得到 415 件 ,橫裁時(shí)，能得到 11 塊條料，每塊條料能得到 41 件，共得到 451 件。 綜上，采用 1000mm2021mm的板料最多能得到 451件工件，平均為 / 2m 。 經(jīng)對(duì)比，采用 900mm1800mm的板料，縱裁成條料。 b) 計(jì)算材料利用 率 每個(gè)工件的面積為： 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 7 2 2 214 4 4 5 6 6 2 0 1 0 1 3 1 9 1 6 . 3 42 mm??? ? ? ? ? ? ? ? 故 材料利用率為： 2 9 2 6 .3 4 3 7 5 68%9 0 0 1 8 0 0? ?? 沖裁力的計(jì)算 根據(jù) 《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]沖裁力計(jì)算公式為： F KLt?? 式（ 21） 其中， K 為系數(shù)，取 K=； t 為板料厚度（ mm） ， t=； L 為沖裁件周長 ，L= ? ?1 0 2 6 6 1 2 .5 4 4 2 2 .5 3 0 .8 6 2? ? ? ? ? ? ? ?=； τ 為 材料的抗剪強(qiáng)度 ，τ=280MPa；故 F= 31 4 28 0 25 3 kN? ? ? ?。 卸料力公式為： F 卸 = k 卸 F 式（ 22） 由 《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]表 38 查得 卸料力系數(shù) k卸 =， 故 F卸 ? 。 推件力 公式為 ： F 推 = nk 推 F 式（ 23） 其中 n 為梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)，這里取 n=2； k 推 為推件力系數(shù) ， 由表 38 查得 推件力系數(shù)為 k推 =，故 kN?推 。 從而可算得總的沖壓力為 = + + 25 3 10 .1 2 25 .3 28 8. 42F F F F k N? ? ? ?總 卸 推 。 確定模具的壓力中心 計(jì)算復(fù)雜工件壓力中心是利用 合力對(duì)某軸之力矩等于各分力對(duì)同軸的力矩之和的力學(xué)原理求得。 計(jì)算過程如下： 1）選定坐標(biāo)軸 X 和 Y 軸 ，如圖 24 所示。 圖 24 計(jì)算壓力中心坐標(biāo)系 2）將工件周邊分成若干段直線和圓弧，求出各段長度及壓力中心的坐標(biāo)尺寸 ，數(shù)值如下： 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 8 l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 l9 X 0 22 44 77 110 77 44 22 22 Y 45 0 L(長度 ) 45 44 66 66 44 3) 計(jì)算壓力中心 A 的坐標(biāo)位置 對(duì)于 Y 軸， 利用各處分力矩等于合力矩的原理，即可解得： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 901 2 3 4 5 6 7 8 918450 4 5 . 8403l x l x l x l x l x l x l x l x l xX l l l l l l l l l? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 式（ 24） 對(duì)于 X 軸，同理： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 901 2 3 4 5 6 7 8 99 0 6 7 . 5 2 2 . 5403l y l y l y l y l y l y l y l y l yY l l l l l l l l l? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 式（ 25） 復(fù)合模相當(dāng)于多凸模沖裁，沖孔的壓力中心為孔的中心，坐標(biāo)為 1122, ?? 對(duì) 于落料來說，凸模周長為 l0= 對(duì)于沖孔來說，凸模周長為 l1=? d=26= 則總壓力中心為 ： 0 41X ? ， 0 ? 選擇壓力機(jī) 在沖裁時(shí)，壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大 30% 左 右 ， 所 以? ?1 30% 375k NFF? ? ? ?壓 總 式（ 26） 式中， F壓 表示壓力機(jī)能夠提供的沖壓力； F總 表示沖裁過程所需的總的沖壓力 。由 《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]表 13 得選用 J2340 型壓力機(jī)可滿足沖壓力的要求，其主要技術(shù)參數(shù)見 表 21。 表 21 J2340 型壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 標(biāo)稱壓力/kN 滑塊行程/mm 行程次數(shù) /(次/min) 連桿調(diào) 節(jié)長度 /mm 最大裝 模高度 /mm 模柄孔尺寸 直徑 深度 /mm J2340 400 80 45/90 65 330 Φ5070 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 9 計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸，確定其制造公差 a） 注意事項(xiàng) 冷沖模的沖裁間隙是重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)模具的沖裁質(zhì)量、刃口的應(yīng)力分布以及模具的磨損速度有很大的影響 [16]，制造模具時(shí)常用分別加工法和單配加工法來保證合理間隙。分別加工法是分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差，分別進(jìn)行制造，用凸模和凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。單配加工法是用凸模和凹模相互配合的方法來保證合理間隙。 由 《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]表 33 得沖裁間隙 Zmax=， Zmin＝ ， Zmax － Zmin＝ 。 凸 模 和 凹 模 的 制 造 偏 差 11 0 .2 4 0 .0 8 m m33? ? ? ? ? ?凹，11 0 .2 4 0 .0 8 m m33? ? ? ? ? ?凹 ， ｜ δ 凸 ｜ +｜ δ 凹 ｜＝ ＞ mm， 故不滿足分別加工時(shí)｜ δ 凸 ｜＋｜ δ 凹 ｜＜ Zmax－ Zmin 的要求，故采用單配加工。 b） 尺寸計(jì)算 先計(jì)算出凸凹模工作部分的尺寸，然后沖孔凸模以及落料凹模以一定的間隙與凸凹模進(jìn)行單配加工。 ? ? 14m a x 0D D x ??? ? ? ?凹 式（ 27） 其中 Dmax 為工件最大極限尺寸， max mm? ； 由 《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]表 35 查得x= ，且 ?? mm ， 代入得 沖 孔 凹 模 直 徑 為? ? 1 002 6 . 2 4 0 . 5 0 . 2 4 2 6 . 1 2 m mD ?? ?? ? ? ?凹 。 由《冷沖模設(shè)計(jì)》 [14]表 33 查得沖裁模初始雙面間隙為 m in m a 8m m 0 m mZZ??。 故沖孔凸模工作部分尺寸 ?凸 ，以 ～ 的間隙與沖孔凹模配合。 同理 落料 凸模尺寸計(jì)算過程如下 ： ? ? 0 01 0 . 1 4 = 4 5 + 0 . 5 0 . 5 6 = 4 5 . 2 8 m ma ??凸 ? ? 0 01 0 . 1 3 5 = 4 4 + 0 . 5 0 .