【正文】 模設計 （一）基本結構 0.40 .40.83.20 .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。在組合模當中也有采用圖 234所示的組合式固定法。圖 242(a)為彈簧彈頂擋料銷，通常裝在彈壓卸料板上，沖壓前起擋料作用，沖壓時被壓入卸料板孔內(nèi)，上?；爻虝r由彈簧復位；圖 242(b)為回帶式活動擋料銷，其銷頭對著送料方向帶有斜面，送料時條料搭邊碰撞斜面使擋料銷抬起，當搭邊越過后，彈簧使擋料銷復位，將條料后拉，使搭邊抵住擋料銷而定位。兩個側 刃可以在條料兩側并列布置，也可以對角布置，對角布置能夠保證料尾的充分利用。 （ 3）以臨時擋料銷、擋料銷、導正銷和導料板 組合定位 以臨時擋料銷確定條料初始位置，以擋料銷 粗定距，以導正銷作精定位，以導料板導向。當固定卸料板兼起導板作用時，導板與凸模之間一般按 H7/h6配合制造，但導板與凸模之間間隙應小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。 模具主要零部件的設計 圖 253 剛性推件裝置 1— 打桿； 2— 推板； 3— 推桿； 4— 推件塊 模具主要零部件的設計 (a) 模具主要零部件的設計 (b) 圖 254 彈性推件裝置 1— 橡膠； 2— 推板； 3— 連接推桿； 4— 推件塊 模具主要零部件的設計 ? 4. 模架 ? 模架一般由上模座、下模座、導柱、導套四部分組成。主要用于硬質(zhì)合金模等精密導柱模；圖 260(g)為推入式活動模柄，模柄接頭 1與活動模柄 3之間加一個凹球面墊塊 2，使模柄與上模座采用浮動連接，避免了壓力機滑塊由于導向精度不高對模具導向裝置的不利影響。 ? (1) 進行沖裁件工藝性分析。 ? ② 模具的閉合高度應與壓力機的閉合高度相適應，以便于模具的安裝和調(diào)試。 ? 模具總裝圖繪制完畢后，習慣上要在圖幅的右上角畫出沖壓件圖和排樣圖。 ? 2．工藝方案 ? 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，表 328中所列的三種工藝方案： 序號 工藝方案 結構特點 1 單工序模生產(chǎn)：落料 → 沖孔 模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。 ? 根據(jù)沖裁件尺寸及精度要求設計一套模具，并選擇一種合適的壓力機進行生產(chǎn)。 沖裁模設計實訓 ? 實訓 (一 ) ? 實訓 (二 ) 二、設計實例 ? 零件名稱：拖拉機鏈板座 ? 生產(chǎn)批量：大批 ? 材 料： A3鋼 ? 材料厚度： 2mm （一）工藝方案設計 ? 1．工藝分析 ? （ 1）材料：該零件的材料為 A3鋼，即為 Q235的舊牌號，其沖壓性能較好； ? （ 2）零件結構：該制件僅有沖孔、落料兩個工序特征，形狀簡單，沒有極限沖裁特征，成形容易，適合沖裁。俯視圖需標注下模座的輪廓尺寸。 ? (6) 計算總沖裁力、閉合高度、壓力中心，選擇壓力機的型號。 ? 設計時螺釘?shù)奈恢靡鶆颍嗷ゾ嚯x以及與內(nèi)外邊緣距離不應過近，以防強度降低。 ? 導柱、導套一般按配合 H7/r6分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，導柱與導套之間采用 H7/h6或 H6/h5的間隙配合，但其配合間隙必須小于沖裁間隙。 ? 剛性推件裝置如圖 253所示，它由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。 ? 剛性卸料裝置一般安裝在下模上，其結構簡單，卸料力大，卸料可靠。 特點是制造簡單，操作方便，對材料精度要 求低，但定位精度低，材料利用率低，生產(chǎn)效率 低。 適用 于板厚在 ，定位精度較高的沖裁。圓頭擋料銷結構簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距。 錐形柱孔凹模 孔口不易積存制件或廢料，刃口強度略差。 FF Z ? 39。 ? 凸模與凸模固定板通常采用過渡配合 H7/m6或 H7/n6制造。 模具類型的確定 ? 1. 模具類型的確定 ? 沖裁模的結構類型按工序性質(zhì)不同可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；按工序組合程度不同可分為單工序模 (又稱簡單模 )、級進模 (又稱連續(xù)模 )、復合模；按沖模有無導向和導向方法可分為無導向的開式模和有導向的導板模、導柱模。半精密沖裁包括小間隙圓角刃口沖裁、負間隙沖裁、上下往復沖裁等。 ? 采用少、無廢料的排樣雖然可以提高材料利用率，并能減低沖裁力和簡化沖裁模結構。因此，在開始設計沖裁模之前，首先應進行沖裁件的工藝性分析，審查沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度要求、材料性能及厚度等方面是否符合沖裁的工藝要求，力求使其具有良好的沖裁工藝性。 卸料力 ： 二、卸料力、推件力及頂件力的計算 推件力 ： 頂件力 ： 從凸模上卸下箍著的料所需要的力。 由表 ： 解：該沖裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按間隙要求配作。 （ 3） 刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的 1/4來選取 。一般來說，模具制造精度比制件精度高 3~4級 (見表 21)?？紤]到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造新模具時應采用最小合理間隙 Zmin。一般當單面間隙增大到材料厚度的15%~25%時，卸料力幾乎降到零。 ? 一般來說，模具刃口有一定的圓角將對材料的擠壓作用增大，使沖裁件斷面光亮帶增大，圓角和毛刺也大。由于在沖裁過程中板料內(nèi)部各點的應力狀態(tài)是不同的，內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側面產(chǎn)生，緊接著才在凸模刃口附近的側面產(chǎn)生。落料與沖孔的變形性質(zhì)相同，但在進行模具工作部分設計時，是不一樣的。 第 2章 沖裁工藝與模具設計 ? 案例導入： ? 要大批量沖制如下圖所示的工件 (材料為 08F，材料厚度為2mm，制件精度為 IT14級 )，應選擇何種模具？如何提高板料的材料利用率？凸模和凹模的間隙應是多少？如何計算凸模和凹模刃口尺寸和公差？模具主要零件的結構及尺寸如何設計？如何選擇標準模架和選用壓力機？ 第 2章 沖裁工藝與模具設計 第 2章 沖裁工藝與模具設計 ? 沖裁變形過程分析 ? 沖 裁 間 隙 ? 沖裁模刃口尺寸計算 ? 沖壓力及壓力中心計算 ? 沖裁件的工藝性 ? 排 樣 ? 精 密 沖 裁 ? 模 具 設 計 ? 沖裁模的設計步驟 ? 沖裁模設計實訓 ? 習題與練習 沖裁變形過程分析 ? 沖裁變形過程 ? 沖裁斷面特征 沖裁變形過程分析 ? 沖裁是利用模具在壓力機上使板料沿一定輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。 ? 2. 塑性變形階段 ? 見圖 22(b)。 ? 斷裂帶 c：該區(qū)域是在斷裂階段形成，是由刃口附近的微裂紋在拉應力作用下不斷擴展而形成的撕裂面，使沖裁件斷面粗糙不光滑，且略帶有斜度。差值越小，精度越高。 ? 所以為了減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當采用較大的間隙值是十分必要的。所以，在計算凸模和凹模的刃口尺寸時，落料和沖孔應區(qū)別對待，遵循的原則如下?；蛉? AT ?? ? AT ?? ? m inmax ZZ ?T?≤ ? ?m ZZ ?A≤ ? ?m inmax6.+Zmin≤Z max，選取必須滿足以下條件： 2．凸模與凹模配作法 配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸?；虬寄＃缓蟾鶕?jù)基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。 由沖孔同時獲得。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值。 1． 簡單幾何圖形壓力中心的位置 1） 對稱沖件的壓力中心 ， 位于沖件輪廓圖形的幾何中心上 。由于具有搭邊，定位時存在的誤差可由搭邊來補償，制件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，并且模具壽命也高，但材料利用率低。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。 ? (3) 若多工序沖裁件采用級進模沖裁時，為了便于送料和定位，應先沖孔或沖缺口，然后以沖出的孔為后續(xù)工序定位，最后進行落料或切斷，將沖裁件與條料分離。 ? 常見的圓形凸模如圖 234所示。 模具主要零部件的設計 模具主要零部件的設計 hhhh 321 ＋＋＋＝L h3h2h1L式中 h1―― 凸模固定板厚度（ mm）； h2―― 固定卸料板厚度（ mm）； h3―― 導料板厚度（ mm）； h―― 增加長度（ mm）。 常用于沖裁形狀復雜或精度要求較高的制件。 （ 4）刃口凸出或凹進的部分易磨損，應單獨做成一塊拼塊，以便于加工和更換（圖 363a、 e、 k）；圓弧部分盡量單獨分塊，拼接線而離切點 4～ 7mm的直線處；大圓弧和長直線可以分為幾塊；拼接線應與刃口垂直，而且不宜過長，一般為 12～ 15mm。不適 用于多工位的級進模。其定位方式有外緣定位（圖 250a）和內(nèi)孔定位（圖 250b）。 （ 5）以側刃、導正銷和導料板組合定位 以側刃定距，以導正銷作精定距，以導料板 導向。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。圖 258(a)為對角導柱模架，它的兩個導柱、導套位于模具的對角線上，沖裁時受力均衡，不易引起模具偏斜，并且能實現(xiàn)縱向和橫向送料，常用于一般精度的沖裁模和級進模；圖 258(b)為后側導柱模架，它的兩個導柱、導套位于模具的后側，操作方便，能實現(xiàn)縱向和橫向送料，但由于導柱、導套偏置，易引起模具偏斜，適用于沖裁一般精度、沖件較小的模具，不宜于大型模具； ? 圖 258(c)為后側導柱窄型模架，其特點與后側導柱模架相同，適用于窄長零件的沖裁；圖 258(d)為中間導柱模架，它的兩個導柱、導套位于模具的左右對稱線上，沖裁時受力均衡，導向精度較高，但只能沿前后單方向送料，常用于復合模；圖 258(e)為中間導柱圓形模架，主要用于沖裁圓形制件的模具；圖 258(f)為四角導柱模架，它具有四個沿四角分布的導柱、導套，沖裁時受力均衡，導向精度高，并且模具剛性好，適用于大型模具。 模具主要零部件的設計 ? (3) 墊板 ? 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳來的壓力，降低模座單位面積上所受的壓力，防止模座被壓陷損傷。當可能存在幾個沖裁方案時，要通過認真分析比較，最后確定其中比較符合生產(chǎn)實際并且成本最低的一種方案。 沖裁模的設計步驟 ? 主視圖一般應按剖視圖繪制。在一張完整的排樣圖上，還應標注條料寬度、條料長度、板料厚度、端距、步距、搭邊值 (見圖 261)。 ? 查表 37確定搭邊值： ? 制件之間的搭邊： a1≥ （取 a1＝ ）； ? 制件與條料邊緣搭邊： a≥ （取 a＝ 3mm）； ? 步距為： S＝ L＋ a1＝ 50＋ ＝ ； ? 條料寬度： 0 116)6110(2a)(b ??? ?????B? 116 0 0.752 .53tb ???LF ＝落? 三．工藝計算 ? 1．沖裁力計算 ? （ 1）落料力： ?＝ 〔 2 （ 90＋ 30）＋ 2πR〕 310?610? 310?? ?450 ?2 ? ?＝ （ KN） tb ?? ?LF ＝孔310? 610?310?? （ 2）沖孔力： ?=4πD ?450 ?2 ? ＝ 900 ? ＝ 113040（ N） ? ＝ （ KN） ? 2．壓力中心計算 ? 如圖 A所示，若選用垂直與水平兩條中心線交點為坐標原點，明顯它就是該模具壓力中心。 實訓 (一 ) ? 1. 實訓內(nèi)容 ? 沖裁件如圖 262所示。 ? (8) 繪制模具零件圖。為了看圖方便，主視圖中條料和工件的剖切面最好涂紅或涂黑。 ? 根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求、形狀復雜程度和實際的生產(chǎn)條件，合理確定模具的結構形式，即確定采用單工序模還是采用級進?；驈秃夏＿M行沖裁。如果凸模端面上的單位壓力大于模座材料的許用壓應力時，就應加裝墊板；如果凸模端面上的單位壓力小于模座材料的許用壓應力時，則可以省略墊板。為了便于安裝和固定，對于圓形模座，其外徑應比圓形凹模直徑大 30~70mm，矩形模座的長度應比凹模長度大 40~70mm，其寬度可以略大或等于凹模的寬度。為了確保卸料可靠，裝配模具時，彈壓卸料板的壓料面應超出凸模端面 ~。 特點是定位精度高，操作方便，生產(chǎn)效率高， 制造較復雜，材料利用率較低。 a 、 b －定位板， c 、 d －定位銷 定位板選擇原則： 1） 定位板便于取放工件，操作安全； 2）形狀不對稱工件，定位板須有方向性； 3）需多道沖壓工序完成的工件，定位板取同 一