【文章內(nèi)容簡介】 簡單。 方案三： 無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 圖 22 排樣圖 排樣時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、 凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。 搭邊值通常是由經(jīng)驗值確定，表（ 21）所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。 5 表 21 搭邊 a 和數(shù) a1值 材料厚度 圓形件半徑 r＞ 2t的工件 矩形工件邊長 L＜ 50mm 矩形工件邊長 L＞ 50mm 或 r＜ 2t的工件 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a 工件間 a1 沿邊 a ＜ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 據(jù)制件厚度與制件的排樣方法可查表 (21)得工件間為 沿邊為 2。 條料寬度的確定 排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度與進距就可計算出。計算條料的寬度時 須要考慮三種情況： （ 1）有側壓裝置時條料的寬度； （ 2）無側壓裝置時條料的寬度； （ 3）有定距側刃時條料的寬度； 圖 23 有 側壓裝置時條料的寬度確定 6 圖 24 無側壓裝置時條料的寬度確定 本設計采用的是無側壓裝置的模具。 條料寬度公式： B＝ [D＋ 2a＋ c] 0?? （ mm) （ 21） 式中 : c— 條料與導料板之間的間隙（即條料的可擺動量）： B≤ 100,c=～ ；B100,c=～ 查 表（ 21）； B— 條料寬度基本尺寸； a— 側面搭邊 ,查表（ 21） ； D— 條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸； ?— 條料下料剪切公差， B=(D+2a+c)△ 0 B=（ 30＋ 2 2+1） = (mm) 表 22 剪料公差及條料與導料板之間隙 (mm) 條料寬度 B/mm 材料厚度 t/mm ～ 1 1～ 2 2～ 3 3～ 5 ～ 50 50～ 100 100～ 150 150～ 220 7 表 23 條料寬度偏差 (mm) 條料寬度 B/mm 材料厚度 t/mm ～ ＞ ～ 1 ＞ 1～ 2 ～ 20 ＞ 20～ 30 ＞ 30～ 50 確定步距 送料步距 S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結構有關。 進距確定的原則是， 最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。 復合模送料步距 S=零件的長度 +搭邊值 （ 22） S＝ 23+ ＝ (mm) 材料利用率 材料利用率通常是指在一個進距內(nèi)的制件實際面積與所用毛坯面積的百分比 η ： η =F/F0 100% =F/AB 100% （ 23） 式中： η 材料利用率（ %）； F — 沖裁件的實際面積 (mm2)； F0— 所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A — 送料進距（相鄰兩個制件對應點的距離）； B — 條料寬度 (mm)。 η =F/F0 100% =F/AB 100% =30 11+14 8+（ 7178。/2)( 42+ 22 2)/ 34 100% =61% 8 3 模具總體設計 沖壓力與壓力中心計算 沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具重要依據(jù)之一。 表 31 部分常用沖壓材料的力學性能 材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度 抗拉強度 伸長率 屈服強度 普通碳素鋼 Q195 未退火 260～ 320 320～ 400 28～ 33 200 Q235 未退火 310～ 380 380～ 470 21～ 25 240 Q275 未退火 400～ 500 500～ 620 15～ 19 280 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 08F 已退火 220～ 310 280～ 390 32 180 08 已退火 260～ 360 330～ 450 32 200 10 已退火 260～ 340 300～ 440 29 210 20 已退火 280～ 400 360～ 410 25 250 45 已退火 440～ 560 550～ 700 16 360 65Mn 已退火 600 750 12 400 沖壓力計算 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計 算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力 F p 一般可以按下式計算： Fp=KptLτ (31) 式中： τ — 材料抗剪強度，； L— 沖裁周邊總長（ mm）； t— 材料厚度（ mm） 。 系數(shù) Kp 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化 9 或分布不均），潤滑 情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù) Kp，一般取 1~3。當查不到抗剪強度 r 時，可以用抗拉強度 σ b 代替 τ ，而取 Kp=1 的近似計算法計算。根據(jù)公式 31 可得出詳見表（表 33）。 抗剪強度 ? 按退火 45 鋼板計算，查表 (《實用沖壓技術手冊》 P329，表 8－49 黑色金屬的機械性能 )，得 45 鋼退火 τ =440～ 560；取 τ =500MPa。 表 32 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm Kx Kt Kd 鋼 ≤ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ~ ~ ~ ~ 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 ~ ~ ~ ~ 對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小直，薄材料取大值。 表 33 沖壓力 項目分類 項目 公式 結果 備注 沖壓力 落料力 F 落 F 落 = 137800N τ =500MPa L=106mm 沖孔力 F 沖 F 沖 = 65312N L= 卸料力 F 卸 F 卸 =K 卸 F 沖 查表 5得 K 卸 = 推件力 F 推 F 推 =nK 推 F 落 9646N n=h/t=12/2=6 K 推 = 總沖壓力 F 總 F 總 =F 落 +F 沖 +F 卸 +F 推 10 壓力中心計算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定： （ 1） 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 （ 2） 工 件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 （ 3） 形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置 0， 0（ x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心如圖（圖 31），根據(jù)公式： ????????????niPiniiPiPnPpnPnPPFxFFFFxFxFxFx112122110 ?? （ 32） ?????????????niPiniiPiPnPpnPnPPFyFFFFyFyFyFy112122110 ?? （ 33） 先求合力，即使有力矩也要轉化成單一的力矢量；然后選取任意點作轉動中心根據(jù)力矩平衡原理求作用點的坐標。最后從作用點出發(fā)畫出合力交與物體表面得到的交點即壓力中心。 得出表（表 34），最后畫出壓力中心圖如圖 （圖 31） 。 11 表 34 壓力中心計算 L1L2L3L4L5L6L7L8L9L 1 0 L 1 1XY圖 31 壓力中心 由以上 計算結果可以看出該工件的壓力中心在（ 0， ）這一點。 基本要素長度 L/mm 各基本要素壓力中心的坐標值 X Y L1=30 0 0 L2=11 15 L3=8 11 11 L4=8 7 15 L5= 0 19 L6=8 7 15 L7=8 11 11 L8=11 15 L9= 0 19 L10= 10 L11= 10 合計 0 12 沖裁模間隙的確定 沖裁間隙時指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA 與凸模刃口橫向尺寸 dr 的差值（如圖 32），是設計模具的重要工藝參數(shù)。 圖 32 沖裁間隙 （ 1）間隙對沖裁件尺寸精度的影 響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠?，二是模具本身的制造偏差。 （ 2）間隙對模具壽命的影響 間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。 設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、 模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間