【正文】 d part drawings. Suspension of the project through the stamping die design, consolidate and deepen the knowledge, and achieved satisfactory results, to achieve the desired design intent. Keywords: stamping die。為適應市場變化，隨著計算機技術和制造 技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（ CAD）、數控切削加工、數控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（ CAD/CAM）技術轉變。因此，模具設計及制造技術在國民經濟中的地位是顯而易見的。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 （ 4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖 模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數. . 控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（ FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可 能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優(yōu)化設計。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達 2~5微米，進距精度 2~3 微米，總壽命達 1 億次。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當的大，少則 60%以上，多則 90%以上。 . . 級進沖壓 —— 在壓力機上的一次工作行程中，按照 一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。由于采用模具能提高生產效率、節(jié)約材料、降低成本，并且可以保證一定的加工質量要求，所以，汽車，飛機、拖拉機電器、儀表、玩具和日常用品等產品的零部件很多都采用模具加工。由于產品的材料和工藝特性不同，生產用的設備也各異，模具種類繁多，但用的最為廣泛的大約有以下幾種：冷沖壓模、塑料成型模、鍛造模、精密鑄造模、粉末冶金模、橡膠成型模、玻璃成型模等。如此設計出的結構可確保模具工作運用可靠，保證了與其他部件的配合。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產品質量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。沖件上的孔與孔、孔 與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過簿或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。通常材料厚度 t＜ 1mm 的零件，斷面粗糙度可達 Ra=? m； t＞ 1mm 的零件，斷面粗糙度將高于 Ra=? m。在沖壓生產中，既要保證產品質量，完成所需的產品數量，又要降低模具的制造費用．這樣才能使整個冷沖壓的成本得到降低。 在大批大量生產中．應盡量采用高效率、長壽命的級進沖模及發(fā)展硬質合金沖 模。所以對凸模、凹模和材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、淬透性和切削性， 硬度很大，熱處理變形小，而且價格低廉。 對于該制件主要工序為：沖孔、壓彎、切斷，且要求大批量生產，所以模具材料應 采用質量較高，能保證耐用度的材料。F沖= N42164 2 1 6 ??? 式中 n —— 同時卡在凹模內的零件或廢料數目 K 39。現對復合模中凸凹模進行校核，材料厚度為 2mm，可查得凸凹模最小壁厚為 ，現零件上最小孔邊距為 ,所以采用復合模生產。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模 、復合模。但只能一個方向送料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料利用率。如圖 33c 所示。有廢料、少廢料或無廢料排樣。 當采用級進模沖壓時，排樣設計除了要考慮提高材料利用率以外，還必須注意以幾點： (1)公差要求較嚴的零件．排樣時工步不宜太多，否則累積誤差大，零件公差要求不易保證； (2)對孔壁較小的沖裁件，其孔可以分步沖出．以保證凹?？妆诘膹姸?； (3)零件孔距公差要求較嚴時，應盡量在同一工步沖出或在相鄰工步沖出； (4)當凹模壁厚太小時，應增設 空步．以提高凹?？妆诘膹姸?； (5)盡量避免復雜型孔，對復雜外形零件的沖裁，可分步沖出，以減小模具制造難度； (6)當零件小而批量大時，應盡可能采用多工位級進模成形的排樣法； (7)在零件較大的大量生產中，為了縮短模具的長度．可采用連續(xù) — 復合成形的排樣法； (8)對于要求較高或工步較多的沖件，為了減小定位誤差，排樣時可在條料兩側設置工藝，用導正銷定位； (9)在級進模的連續(xù)成形排樣中，如有切口翹腳、起伏成形、翻邊等成形工時，. . 一般應安排在落料前完成； (10)當材料塑性較差時．在有彎曲工步的連續(xù)成形排 樣中，必須使彎曲線與材料紋向成一定夾角。從凸模上卸下的板料、帶料的力稱為卸料力；把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力。第 5 章 模具主要零件設計與選擇 圓形凸模的設計 設計圖如 51 凸模材料用 Crl2MoV,刀口部分熱處理硬度為 58～ 62HRC．尾部回火至 40～ 50HRC。 ??? —— 凸模材料的許用壓應力，對于 Crl2MoV，可取 ??? =（ ～ ） ? 310 MPa，凸模有特殊導向時，可取 ??? =（ 2～ 3） ? 310 MPa。 凸模承壓力校核 沖裁時，凸模承受的最小斷面壓應力 ? ，必須小于凸模材料強度允許的壓應力[? ]。 整體式凹模外形尺寸的確定 凹模裝于下模座，由于下模座孔口較大而使凹模工作時承受彎曲力矩；若凹模高度 H 及模壁厚度 C不足時，會使凹模產生較大的變形，甚至破壞。螺孔與銷釘之間的最小間距為 5mm。 設計彈簧的一般步驟 設計彈簧時，當給出彈簧的工作條件、工作載荷 F和對應的變形量 f，其計算步驟大體是： （ 1）根據工作條件確定彈簧的載荷類型，選擇材料，并獲得許用切應力； （ 2）根據要求，初選旋繞比 C； （ 3）計算材料直徑 d，并計算出彈簧 的中徑 D； （ 4）計算有效圈數 n； （ 5）最后進行彈簧性能校核。因此固定板必須有足夠的厚度。 ③ 考慮沖件精度與模具精度間的關系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。因此只需在基準件上標注尺寸及公差，另一件只標注標稱尺寸，并注明“某尺寸按凹?；蛲鼓Ｅ渥?，保證雙面間隙多少”。 高速壓力機或多工位自動壓力機適用于大批量生產。 （ 2）壓力機工作臺面的尺寸應大于沖模平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模，工作臺的受力條件也是不利的。 沖壓力與壓力機能的配合關系：當進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力行程較小，近于板材的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和 F總 選取壓力機。 （ 3）塑性指標 是以材料開始破壞時的塑性變形量來表示，它可借助于各種實驗方法測定。沖裁模對工件施加的. . 沖裁力合力的中心稱為沖裁壓力中心，拉深模對工件施加的拉深力合力的中心稱為拉深壓力中心。用翻邊代表“先拉深后切底”的方法制取無底零件，可減少加工次數，并節(jié)省材料。翻邊工序所需總的沖壓力KNF 51?總 ， FF。 沖壓力的計算 利用模具把板料上的孔緣或外緣翻成豎邊的沖壓工藝稱為翻邊，翻邊工藝可加工形狀較為復雜且具有較好剛度的立制體件，還能再沖壓上制取其他零件裝配的部位。 （ 5）變形抗力 金屬抵抗變形的力稱為變形抗力，它反映材料產生塑性變形的難易程度，一般用金屬材料產生塑性變形的單位變形力表示其大小。 （ 2）塑性變形 如果作用于物體的外力去除后，物體并不能完全恢復自己的原始形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形。 設計模具時，模具的閉合高度 0H 的數值應該滿足下式 m a x 0 m in5 10H m m H H m m? ? ? ? （ 81） 所選模架最大的閉合高度 maxH 為 250mm,最小閉合高度 minH =210mm。 考慮到以 上的因素，選用開式曲柄壓力機比較合適。 . . 閉式曲柄壓力機剛度好、 精度高，只能兩個方向操作，適用于大型復雜沖壓件的生產。凹、凸模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，為了保證凹、凸模間初始間隙小于最大合理間隙，不僅凹、凸分別標注公差，而且要求有較高的制造精度。 ② 考慮刀口的磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸 。 凸模固定板的選擇 對于小型凹、凸模零件，一般通過固定板間接固定在模板上，以節(jié)約貴重的模具鋼。對于 Cr12MoV， ? ?W? =（ 300～ 500） MPa minH = 25mm 所以取凹模厚度 25滿足要求。螺孔到銷孔的距離為最小距離 5mm。直筒式刃口凹模有如下特點：制造方便，刃口強度高，刃 磨后工作部分尺寸不變；孔內易積存沖件或廢料，脹力大，推件力大，刃磨層較厚。 （ 參考文獻 [2] 38 40P～ ） 切斷凸模設計 此凸模為非標準件，為保證沖裁質量，避免毛刺的產生，故模具寬度要比沖裁所以設計凸模結構如下圖 54所示： 切斷凸模高度設計為與圓形凸模一樣高。 承壓應力校驗 . . 沖裁時，凸模承受的最小斷面壓應力 ? ，必須小于凸模材料強度允許的壓應 [? ]。否則在沖壓時將會產生彎矩，使沖壓設備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設備和模具的導向機構產生不均勻沒磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以保證條料有一定剛度，便于送料。在幾個工件的匯合點容易產生毛刺。 （ 3）無廢料排樣， 工件與工件之間。還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操 作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。 方案四：中間導柱模架。 確定導向方式 方案一：采用對角導柱模架。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。 沖壓方案的確定 工件加工工序中含有修邊和沖孔兩個基本工序， 根據沖壓件工藝分析，設計出三套工藝方案： . . 方案一：先修邊后沖孔，采用單工序模沖裁； 方案二：修邊 +沖孔，采用復合模沖裁； 方案三：沖孔 +修邊，采用級進模沖裁。 3）翻邊 頂件力 N34000?頂F 翻邊力 FKLtF ?? ?翻 式中 F—— 內緣翻邊所需要的力； L—— 彎曲線長度； L=50 ㎜ t—— 材料厚度； t=2 ㎜ σ —— 零件材料的抗拉強度；σ =440Mpa F—— 壓邊力為（ ） F； K—— 系數近似為 ； K= NKLtFKLtF 1 3 7 5 ????????? ??翻 推件力 頂推 nKFF ? n— 同時卡在凹模內的零件數目 K— 推件力系數 NnK FF 1 7 0 03 4 0 0 ?????推 卸料力 ???? 頂卸卸 FF 卸料力系數卸 ?K . . 故此工序所需要的總沖壓力 KN51N5 0 4 7 01 0 2 01 7 0 01 3 7 5 03 4 0 0 0 ?????????? 推卸頂翻總 FFFFF 為防止設備過載，可按公稱壓力可取大一些， 采用壓力機型號為 JB2120開式固定臺壓力機，公稱壓力為 63KN。 （ 3）應考慮模具材料的冷、熱加工性能和工廠現有條件。 凸模和凹模是在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊 的條件下工作的，并伴隨有溫度的升 高，工件條件極其惡劣。對于小批量生產，采用簡易模具。