【正文】 0 .銷釘孔尺寸 螺孔間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔和凹模刃口間的距離不能太近，否則會影響模具壽命。 （二）強(qiáng)度校核 凸模承壓能力按下式校核： 式中 σ―― 凸模最小截面的壓應(yīng)力（ MPa）； ―― 凸?？v向所承受的壓力，它包括沖裁力和推件力（或頂件力）（ KN）； ―― 凸模最小截面積（ mm2）； ―― 凸模材料的許用抗壓強(qiáng)度（ MPa）。根據(jù)工作部分截面的形狀，臺階式的固定部分也可采用矩形結(jié)構(gòu)。圖 234(c)為用于較小直徑的凸模，為了改善凸模強(qiáng)度，在其中部增加了過渡階梯。它結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，成本低廉，但生產(chǎn)率和沖裁精度都較低。采用兩個定距側(cè)刃時，可以安排成一前一后，也可并列安排。一般來說，沖裁模的結(jié)構(gòu)類型確定后，沖裁工序的組合也就確定了。 搭邊值和條料寬度的確定 搭邊值和條料寬度的確定 圖 218 有側(cè)壓裝置的條料寬度計算 搭邊值和條料寬度的確定 搭邊值和條料寬度的確定 材料利用率的計算 材料利用率的計算 精 密 沖 裁 ? 普通沖裁獲得的沖裁件，由于尺寸誤差大，斷面質(zhì)量較差，只能滿足一般產(chǎn)品的使用要求。 ? 對于有廢料排樣，少、無廢料排樣，按制件在條料上的布置形式還可進(jìn)一步分為直排、斜排、對排、混合排、多排等，見表 214。材料利用率較高。 排 樣 ? 沖裁排樣 ? 搭邊值和條料寬度的確定 ? 材料利用率的計算 排 樣 ? 制件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。 3． 復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的確定 除上述的 解析法 外 ， 還可以用 作圖法 和 懸掛法 。 DTX KKK 、thn?式中 h—— 凹模洞口的直刃壁高度； t—— 板料厚度 。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力，用 FX表示；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力，用 FT表示；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力，用 FD表示，如圖 212所示。 ? 解：因?yàn)橹萍臎_裁屬于落料，故先確定凹模的刃口尺寸，然后再以凹模為基準(zhǔn)件配作凸模。 2 = (18177。計算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 （ 2）根據(jù)尺寸類型，采用不同計算公式。 凸、凹模刃口尺寸計算原則 凸、凹模刃口尺寸的計算 ? 由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩種情況。這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。所以，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計中的一項重要工作。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模壽命最長，沖裁力最小等各方面的要求。如果間隙小，沖裁力及摩擦力都增大，使刃口所受應(yīng)力增大，造成刃口變形和端面磨損加劇，甚至崩刃。但在正常情況下，間隙對沖裁力的影響并不很大。此時，毛刺雖比正常間隙時有所增加，但較薄易去除，而且斷面的斜度和圓角較小，故只要中間撕裂不是很深，仍可應(yīng)用。在 4個特征區(qū)中，光亮帶越寬，斷面質(zhì)量越好。整個沖裁過程受凸模和凹模之間的間隙影響很大，沖裁后板料也因翹曲而不平整。隨凸模擠入板料深度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增大，直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時，塑性變形階段便告終，此時沖裁變形抗力達(dá)到最大值。 ? 如果模具間隙正常，沖裁變形過程大致可分為如下 3個階段。通常所說的沖裁是指普通沖裁。第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 （時間： 4次課， 8學(xué)時） 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 ? 教學(xué)目標(biāo)： ? 本章介紹冷沖壓模具設(shè)計的重要內(nèi)容，也是最基礎(chǔ)的內(nèi)容。 ? 落料和沖孔是兩種最基本的沖裁形式。 ? 1. 彈性變形階段 ? 見圖 22(a)。由于凸、凹模間存在有間隙，故在這個階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。 沖裁變形過程 沖裁斷面特征 沖裁斷面特征 ? 圓角帶 a：由于凸模和凹模之間存在間隙，塑性變形不可能是純剪切，當(dāng)凸模刃口壓入材料時，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形，材料被拉入間隙，形成圓角帶。但 4個特征區(qū)域的大小及其在斷面上所占的比例大小并非一成不變，而是隨著材料性能、刃口狀態(tài)、模具間隙等條件的不同而變化。 ? 當(dāng)間隙過大時 (如圖 25(c)所示 )，凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋比正常間隙時向里錯開一段距離，因?yàn)椴牧系膹澢屠煸龃?，拉?yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，使塑性變形較早結(jié)束，所以，沖裁斷面光亮帶變窄，斷裂帶和圓角帶增大，而且斷面斜度增大，毛刺又高又厚，難以去除，斷面質(zhì)量下降。試驗(yàn)證明，當(dāng)單面間隙介于材料厚度的 5%~20%范圍內(nèi)時沖裁力的降低不超過 5%~10%。而側(cè)向力也隨間隙的減小而增大，使凸、凹模側(cè)面磨損嚴(yán)重。因此，在沖壓實(shí)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。 凸、凹模刃口尺寸計算原則 ? 由前述可知，由于在沖裁時凸、凹模之間存在間隙，使沖裁件的斷面帶有錐度。不論是落料還是沖孔，沖裁間隙都取最小合理間隙值。 加工方法： 凸、凹模刃口尺寸的計算方法 具有互換性、制造周期短，但 Zmin不易保證，需提高加工精度，增加制造難度。 磨損后變大的尺寸 ， 采用分開加工時的落料凹模尺寸計算公式 。 例 1 解：由圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。 )mm 校核： + = （ 不能滿足間隙公差條件 ） 因此 ， 只有縮小 ， 提高制造精度 ， 才能保證間隙在合理范圍內(nèi) ， 由此可?。? 落料： dL ? ? mmmmxDD AA 0 x )( ??? ??????? ?? ? mmmmZDtAT0 0 0 n )( ??? ????? ?≤ = = = = T? ? ?m inmax4. ZZ ?A≤ ? ?故： mmD A 0 ??T 0 0 ??如圖 ，其中 例 2 d = 22177。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況。 沖壓力計算 圖 212 卸料力、推件力和頂件力 沖壓力計算 ? 3. 壓力機(jī)公稱壓力的確定 ? 沖裁時，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力 (FZ)。 式中 壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和 Fz 三、壓力機(jī)公稱壓力的確定 采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時： TXZ FFFF ???采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時： DXZ FFFF ???采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時： TZ FFF ?? 壓力中心計算 ? 模具的壓力中心也就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。 2． 確定多凸模模具的壓力中心 確定多凸模模具的壓力中心 ， 是將各凸模的壓力中心確定后 ， 再計算模具的壓力中心 。合理排樣對于提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及提高模具壽命具有十分重要的意義，是模具設(shè)計的重要內(nèi)容之一。 ? (3) 無廢料排樣：如圖 217(c)所示。 沖裁排樣 沖裁排樣 沖裁排樣 沖裁排樣 續(xù)表 搭邊值和條料寬度的確定 ? 1. 搭邊 ? 排樣時制件之間以及制件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。如果采用精密沖裁，可以直接從板料上獲得精密零件，并且生產(chǎn)率高，可以滿足精密零件批量生產(chǎn)的要求。因此，確定工藝方案關(guān)鍵是確定沖裁工序的順序。 ? (5) 若多工序沖裁件采用復(fù)合模沖裁時，沖孔和落料往往同時進(jìn)行，以提高沖孔和落料的位置精度。 ? 圖 227為無導(dǎo)向簡單落料模。這種結(jié)構(gòu)采用鉚接方式固定，適用于卸料力較小的場合。圖 235(c)和圖 235(d)為直通式。 〕〔＝ bcmi n39。孔距的最小值可參考表 314。 多用于有頂出裝置上出料的模具。 12341－下模座 2－墊板 3－凹模固定框 4－彎曲凹模 （ a） （ b） （ c） （ d） （ h） （ g） （ f） （ e） 四、凸、凹模鑲拼結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） （ f） （ g） （ h） （ i） （ j） （ k） 設(shè)計鑲拼結(jié)構(gòu)的一般原則如下： （ 1）凹模的尖角部分可能由于應(yīng)力集中而開裂，因而應(yīng)在刃口的尖角處或轉(zhuǎn)角處拼接，拼塊的角度 ≥ 90176。對于塊料或工序件的定位，往往也要保證這兩個方向上的位置，常用的定位零件有定位銷、定位板等?；貛交顒訐趿箱N常用于具有固定卸料板的模具上。 1）長方形側(cè)刃 制造簡單，但當(dāng)側(cè)刃刃口部分磨鈍后，會使 條料邊緣處出現(xiàn)毛刺而影響正常送進(jìn)。 4）多工序級進(jìn)模（多采用雙側(cè)刃結(jié)構(gòu)） （導(dǎo)頭） 常用于級進(jìn)模中，以保證工件上的孔與外形 的相對位置精度，消除送料的步距誤差，起到精 確定位的作用。 （ 4）在保證精度、滿足生產(chǎn)類型的前提下，盡 量提高材料利用率。一 般用于三工位以下的級進(jìn)模。按結(jié)構(gòu)的不同，卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈壓卸料裝置兩種。 ? 彈壓卸料裝置的常見結(jié)構(gòu)形式如圖 252所示。 模具主要零部件的設(shè)計 模具主要零部件的設(shè)計 ? 2) 出件裝置 ? 出件裝置的作用是將卡在凹模中的沖件或廢料推下或頂出。模架及其組成零件現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可根據(jù)模具要求按國標(biāo)規(guī)定的技術(shù)條件進(jìn)行選用。下模座的最小輪廓尺寸，應(yīng)比壓力機(jī)工作臺上漏料孔的尺寸每邊至少要大 40~50mm。主要用于精密模具上。 ? (4) 緊固件 ? 模具上的緊固件包括定位銷釘和連接螺釘。 ? 在設(shè)計模具之前，首先應(yīng)進(jìn)行沖裁件工藝性分析，也就是分析沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、所用材料等是否符合沖裁的工藝要求，從而確定進(jìn)行沖裁的可能性。 ? 包括條料寬度和導(dǎo)料板間距的計算、材料利用率的計算、合理間隙值的確定、凸模和凹模刃口尺寸與公差的計算等。 ? ③ 沖裁時的壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)的滑塊幾何中心重合，特殊情況下可有一定偏差，但不能超出滑塊允許的偏差值。 ? 俯視圖一般是表示模具下模的上平面。 ? 沖件圖用來表達(dá)該沖模沖壓后所得沖件的形狀及尺寸。繪制時應(yīng)盡量按該零件在總裝圖中的方位畫出，視圖要能夠清楚地表達(dá)零件的結(jié)構(gòu)，尺寸標(biāo)注、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料牌號、熱處理要求以及其他技術(shù)要求均應(yīng)齊全、合理，不得遺漏。且兩道工序中的定位誤差，將導(dǎo)致孔心距尺寸精度難以保證。 ? 材料厚度： 2mm。 ? 制件精度： IT14級。 3 級進(jìn)模生產(chǎn)： 沖孔－落料連續(xù) 同一副模具不同工位完成兩道工序，生產(chǎn)效率高，模具規(guī)模相對第二種方案要大一些，模具成本要高；兩工位之間的定位要求非常高，否則無法保證孔心距尺寸精度。 ? 模具設(shè)計說明書的內(nèi)容一般包括下列方面： ? ① 設(shè)計的題目； ? ② 沖裁件的工藝性分析； ? ③ 沖裁工藝方案的確定； ? ④ 必要的工藝計算 (主要包括排樣方式確定、坯料尺寸及材料利用率的計算、凸模和凹模工作部分尺寸的計算、沖壓力和壓力中心的計算、彈性元件的選用與計算等 )； ? ⑤ 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 (包括模具結(jié)構(gòu)形式的確定、卸料和出料方式的確定、定位和導(dǎo)向方式的確定、凸模和凹模結(jié)構(gòu)與固定方式的確定、主要結(jié)構(gòu)零件材料和精度的確定等 )； ? ⑥ 其他需要說明的內(nèi)容； ? ⑦ 主要參考資料。在沖件圖上要注明沖件的名稱、材料牌號、板料厚度及有關(guān)技術(shù)要求。對于非對稱的模具，如果需要，上、下模俯視圖可以分別畫出。 ? (7) 繪制模具總裝圖。 ? 主要包括確定凸模和凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸、選擇坯料的定位方式和所用定位零件、確定卸料和出件方式、選擇和設(shè)計彈性元件、選擇模架的結(jié)構(gòu)以及確定模具主要零件的材料和熱處理等。 ? (2) 確定沖裁工藝方案。螺釘最好采用內(nèi)六角螺釘，其優(yōu)點(diǎn)是緊固牢靠，螺釘頭沉入模板內(nèi)，模具外形比較美觀。凸模固定板有圓形和矩形兩種，其平面尺寸除了保證能安裝凸模外，還應(yīng)該能夠正確地安裝定位銷釘和緊固螺釘。如圖 259所示，當(dāng)模具處于閉合位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面之間應(yīng)留 10~15mm距離，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度減小后，導(dǎo)柱仍能正常工作；導(dǎo)柱下端面與下模座下平面之間應(yīng)留 2~3mm距離，以保證模具在壓力機(jī)工作臺上的安裝固定；導(dǎo)套上端面與上模座的上平面之間的距離應(yīng)大于 2~3mm，同時在上模座上開橫槽，以便排氣?；瑒訉?dǎo)向模架的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工、裝配方便，應(yīng)用非常廣泛；滾動導(dǎo)向模架在導(dǎo)套內(nèi)鑲有成行的滾珠，導(dǎo)柱通過滾珠與導(dǎo)套實(shí)現(xiàn)微量過盈配合 (過盈量一般為 ~)，從而使導(dǎo)向精度高，運(yùn)動平穩(wěn)，使用壽命長，主