【正文】 q= FA ? ??? 式中 q—— 凸模固定端面的壓力， MPa； A—— 凸模固定部分最大剖面積， 2mm ； 寧波大紅鷹學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 28 F—— 落料或沖孔的沖壓力， N； ??? —— 模座鑄鐵材料的許用壓應(yīng)力， MPa。 落料 凸模設(shè)計 此凸模為非標(biāo) 準(zhǔn)件，為保證沖壓質(zhì)量，避免毛刺的產(chǎn)生，故模具寬度要比沖壓工 件寬度寬一些，一般比沖壓材料寬 2t 。 一般按圖 53 所示的結(jié)構(gòu)計算，凸模長度應(yīng)為： L=H1+H2+H3+a （ ） 式中 H1—— 凸模固定板厚度 ； H2—— 卸料板厚度； H3—— 導(dǎo)尺 (導(dǎo)板 )或坯料厚度； a—— 附加長度．主要考慮 沖頭總修量及模具閉合狀態(tài)下卸料 板到?jīng)_頭固定板間的安全距離?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性 能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=。 連續(xù)模進(jìn)料步距為 。 （參考文獻(xiàn) [1] 69P ） （二）搭邊數(shù)值的選取 排樣時，沖件之間以及沖件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。但是，少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一定的局限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。 （ 2）少廢料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖壓，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖 33b 所示。排樣是否合理，對材料利用率的大小有直接影響。 根據(jù)生產(chǎn)要求和工藝性，選擇 切邊帶料 。 3 工藝計算 沖壓件展開尺寸計算 圖 彎曲件 寧波大紅鷹學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 16 彎曲中性層位置的確定 中性層位置以曲率半徑 ρ 表示，通常用下面的經(jīng)驗公式確定： ρ =r+xt 式中： r—— 零件的內(nèi)彎曲半徑 t—— 材料的厚度 x—— 中性層位移系數(shù)，見表 45（參考文獻(xiàn) [11] 159 頁 ） 由表 45 查得 x= ρ =r+xt =+*2 = 彎曲件坯料尺寸的計算 由于 r小于 ，則按表 46計算公式計算（參考文獻(xiàn) [11] 160 頁） Lz= l1+l2+ Lz= l1+l2+ l3+ 由圖 彎曲件 可得 ： L1=15+6+*2= L2=30+8+5+*2= D=d+2b=46+2*6=58mm 圖 17 由圖 彎曲件可得： L=l1+l2+ l3ρα 1π /180+ρα 2π /180 =133mm 圖 毛配 展開 形狀 圖 材料的規(guī)格選擇 沖壓生產(chǎn)中使用的材料相當(dāng)廣泛。 15 定位裝置 為了使條料送料時有準(zhǔn)確的位置 ,保證沖出合格的制件 ,同時考慮到零件生產(chǎn)批量不多 ,且要求模具結(jié)構(gòu)盡量簡單 ,所以采用定位銷定位。經(jīng)過研究可采用以下幾個方案來實施 : 下料 —— 彎曲 —— 沖孔 —— 翻邊 —— 落料 下料 —— 沖孔 —— 翻邊 —— 彎曲 —— 落料 下料 —— 沖孔 —— 彎曲 —— 落料 —— 翻邊 下料 —— 沖孔彎曲 落料 —— 翻邊 沖小孔、定位孔 —— 下料 —— 翻邊 —— 彎曲 —— 沖大孔 —— 彎曲、切邊落料 下料 —— 翻邊 沖孔 —— 彎曲 落料 第一、二、三種方案是工廠采用的一般方案，主要是用來小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率不高，模具設(shè)計比較簡單。 方案二：采用級進(jìn)沖裁模結(jié)構(gòu)。清角改為 R1 的圓角。 ，孔至邊緣之間的距離不宜過小，否則會產(chǎn) 生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。綜上分析，要選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。良好的沖壓件工藝性能滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高等要求，從而顯著降低沖壓件的制造成本。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。由 于自配比例高，所以沖壓模具生產(chǎn)能力的分布基本上跟隨沖壓件生產(chǎn)能力的分布。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具 ，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM 技術(shù)。精度達(dá)到 1~2μm，壽命 2億次左 右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。大多數(shù)模具構(gòu)造 有 幾個基本組成部分，包括模板 ，防磨裝置，模套，導(dǎo)向銷 ，軸襯 ，墊塊，墊板，螺釘 ，銷釘 ，和螺栓。 近年來，由于我國國民經(jīng)濟的高速、穩(wěn)定的增長，促進(jìn)了我國模具工業(yè)的迅速發(fā)展壯大，因 此，模具設(shè)計與制造專業(yè)或者相關(guān)的材料成型與控制專業(yè)已經(jīng)成為我國國內(nèi)具有優(yōu)勢的熱門專業(yè)之一。 三、掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進(jìn)行生產(chǎn)加工。 本次設(shè)計的課題是沖壓成形，其形狀比較簡單，精度要求不高，精度等級使用 IT14即可，整個設(shè)計過程中包括模具的結(jié)構(gòu)分析與主要零件的計算。通過本次設(shè)計，靈活運用所學(xué)知識，加深對模具設(shè)計、機械加工、公差、熱處理等內(nèi)容的掌握，提高了獨立解決問題的能力?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟水平。存在的問題和差距主要表現(xiàn)在下列 5 個方面：（ 1）總量供不應(yīng)求。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新 產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。 沖壓的優(yōu)點 寧波大紅鷹學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 8 冷沖壓和線切割相比較，具有生產(chǎn)效率高、加工成本低、材料利用率高、產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定、操作簡單容易實現(xiàn)機械化和自動化等一系列有點，特別適合于大批量生產(chǎn)?？梢钥闯?，冷沖壓是一種在常溫（冷態(tài)）下利用沖模在壓床上對各種金屬（或非金屬）板料施加壓力使其分離或者變形而得到一定形狀零件的金屬壓力加工方法。由原華中工學(xué)院和武漢 733 廠于 1984 年共同完成的精沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM系統(tǒng) 21 世紀(jì)開始 CAD/CAM 技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD/CAM 技術(shù)。 模具設(shè)計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用 。 專業(yè)化程度及分布狀況 我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產(chǎn)自配比例過高。 未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的 “逆向工程 ”。屈服 點σ s=253MPa。主要用于加工板料零件。 、應(yīng)盡量避免有過尖的銳角，宜采用圓角連接。本工件材料為 Q235，厚度為 2mm。 即：在壓力機滑塊一次行程中、在模具同一工位同時完成沖孔和落料。 凸模形狀簡單，提高模具使用壽命。成本較大。 在下模的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。其尺寸規(guī)格按國家標(biāo)準(zhǔn)定， 采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格板料可能會增加余料，使材料利用率降低。按零件在條料上的布置形式，排樣又可分直排、斜排、對排、對頭斜排、多排、混合排等形式。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。如圖 所示。 有廢料、少廢料或無廢料排樣。 當(dāng)采用級進(jìn)模沖壓時，排樣設(shè)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(yán)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)對孔壁較小的沖壓件，其孔可以分步?jīng)_出．以保證凹?？妆诘膹姸龋? (3)零件孔距公差要求較嚴(yán)時，應(yīng)盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出； (4)當(dāng)凹模壁厚太小時，應(yīng)增設(shè)空步．以提高凹?？妆诘膹姸龋? (5)盡量避免復(fù)雜型孔，對復(fù)雜外形零件的沖壓，可分步?jīng)_出，以減小模具制造難度； (6)當(dāng)零件小而批量大時，應(yīng)盡可能采用多工位級進(jìn)模成形的排樣法； (7)在零件較大的大量生產(chǎn)中，為了縮短模具的長度．可采用連續(xù) — 復(fù)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(cè)設(shè)置工藝，用導(dǎo)正銷定位； (9)在級進(jìn)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(yīng)安排在落料前完成； (10)當(dāng)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。沖壓模設(shè)計時．為了合理地設(shè)計模具及選用設(shè)備，必須計算沖壓力。 查 [4]表 11， ； D = ， d = ， t = 。 大孔在彎曲后沖壓成型故 L2=100mm 圖 凸模 在 一般 情況下 不必進(jìn)行強度校驗，但對于特別細(xì)長的凸?；蛲鼓嗝娉叽缧《辶虾穸却髸r．則應(yīng)進(jìn)行強度校驗。凸模固定方式也才用臺階式（見圖 52）， 將凸模壓入固定板內(nèi)，采用 H7/m6 配合裝配后磨平。 大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。 對于非圓形凸?？晒潭ú糠肿龀砷L方形，這樣就改善了它和凸模固定板之間的配合。]7[ 它的特點是連接可靠，對配合孔的精度要求較高。]8[ 寧波大紅鷹學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 32 5 沖孔落料模輔助零件設(shè)計 擋料銷 擋料銷用于限定條料的送進(jìn)距離、 抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。為使條料順利通過，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等于條料的最大寬度加上一間隙值（ 一般大于 ）。卸料板厚度一般為凹模厚度的 ～ 倍。導(dǎo)柱和與之相配合的導(dǎo)套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用67hR和67VH過盈配合，工作可靠，應(yīng)用較為廣泛。上、下模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸心線應(yīng)與基準(zhǔn)面垂直，其垂直度誤差按為 100:。 沖孔模具：6458凹下上 下模座長)70~40(??凹LL因為本沖模采用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置，故下模座長度取得 稍大。 冷沖模常用零件的材料、熱處理及硬度如下 : 表 材料清 單 零件名稱 材料 熱處理硬度 HRC 沖裁凸模 T10A 58～ 62 沖裁凹模 T10A 58～ 62 上、下模座 HT400 凸、凹模固定板 45 鋼 43～ 48 墊板 45 鋼 43～ 48 卸料板 45 鋼 43～ 48 導(dǎo)料板 Q235 28~32 擋料銷 45 鋼 43～ 48 模柄 Q235 43～ 48 導(dǎo)柱、導(dǎo)套 20 鋼 滲碳 56～ 62 銷釘 45 鋼 43～ 48 螺釘 45 鋼 35～ 40 墊圈 Q235 43～ 48 6 沖孔落料模壓力機的選擇 壓力機的選用是制定沖壓工藝和制 定模具設(shè)計方案的一項重要內(nèi)容。 寧波大紅鷹學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 36 按上述要求可選用 開式可傾壓力機 ,需要在工作臺面上加設(shè)墊板。所選用的壓力機公稱壓力應(yīng)大于計算出來的總沖壓力588KN,，工作臺板尺寸、壓力機的閉合高度和滑塊尺寸等應(yīng)能滿足模具正確安裝的要求。 螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于零件安裝時的固定和定位。以及采用了模柄的上模座，因為不用留出安裝壓板的凸臺，其外形尺寸可適當(dāng)縮小。所以模座不僅要有足夠的強度，還要有足夠的剛度。 由于設(shè)計的模具較大，采用中間導(dǎo)柱模架。根據(jù)沖裁件厚度，則采用封閉式剛性卸料板。查《沖壓工藝及模具設(shè)計》表 知，擋料銷高度為 3mm。而落料凸模由于其外形復(fù)雜 .采用低熔點合金法進(jìn)行固定。 凸模的固定方式 如圖所示，沖孔凸模采用壓入法的固定方式。]6[ 凹模厚度：KbH?（ mm） 式中 K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響1K=； b——沖裁件的最大外形尺寸。 從俯視圖可以看：凸模形狀類似為工字形，可按工字形截面求其近似慣性矩 I，則 *max 0FSIb? ? （ 59） 可以導(dǎo)出 *max 0FSI b?? 式中 *S —— 中性軸靜矩， *S = 222 000()8 2 4bh