【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。 （ 2）零件結(jié)構(gòu) : 零件 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱，無尖角，中間有一個(gè)圓孔，中心孔直徑為20mm，滿足沖裁孔徑 ?? td 的要求，成型后須保證各尺寸公差要求?？着c邊緣的最小壁厚為 5mm，滿足沖裁件最小孔邊距 in ?? tl 的要求，滿足許用壁厚要求，因此，該制件具有良好的沖壓工藝性，比較適合沖裁。 （ 3）尺寸精度 : 零件圖上長(zhǎng)度和寬度標(biāo)注了公差要求，由公差表查的要求屬于IT14。圓角沒公差要求，可按 IT14 級(jí)確定工件尺寸的公差。中心孔尺寸標(biāo)注了公差要求，由公差表查得其公差要求屬 IT12。 由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 沖壓工藝方案的確定 由圖 21可知 該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案 : （ 1）先落料，再?zèng)_孔，采用單工序模生產(chǎn)。 （ 2）落料一沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 （ 3）中孔一落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案（ 1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求 .由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)沖裁方式。 方案（ 2）只需要一套 模具，沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單，模具制造并不困難。 方案（ 3）也只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，通過以上三種方案的分析比較，對(duì)該見沖壓生產(chǎn)以采用方案（ 2）為最佳 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復(fù)合模和倒裝式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖載件，還可以沖制孔邊距較小的沖載件。廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力， 有利于凸凹模減小最小壁厚。 倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖載件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有力條件，所以應(yīng)用十分廣泛。 制件孔邊距較大，平直度要求不高，不能使用正裝式復(fù)合模生產(chǎn)。由以上綜合分析確定該制件的生產(chǎn)采用倒裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。 排樣設(shè)計(jì) 排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏?，是降低成本、保證工件質(zhì)量及延長(zhǎng)模具壽命的有效措施。 排樣的方式有多種多樣，如：直排、斜排、直對(duì)排、混合排 、少?gòu)U料和五廢料等排樣方式，由止動(dòng)片圖得，此沖裁件采用直排。 排樣時(shí)工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊值對(duì)沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理的確定搭邊數(shù)值。搭邊過大，材料利用率低 。搭邊過小時(shí)，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 裁件毛刺，有時(shí)甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，正常搭邊比無搭邊沖裁時(shí)的模具壽命高 50％以上。 搭邊的作用是補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件；保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊值的大小與下列因 素有關(guān)： （ 1） 材料的力學(xué)性能，硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。 （ 2） 工件的形狀與尺寸，工件的尺寸大或者有圓角半徑較小的凸起時(shí)，搭邊值取大一些。 （ 3） 材料厚度，材料厚度大則搭邊值大一些。 （ 4） 送料及擋料方式，手工送料、有側(cè)壓裝置的模具，搭邊值要小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （ 5） 卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 ,確定搭 邊值 : 條料邊緣的搭邊和工件間的搭邊分別為 從而可計(jì)算出條料寬度和送進(jìn)步距分別為 32mm。 如圖 22所示 毛坯排樣采用的是條料，且垂直于送料方向的凹模長(zhǎng)度大于送料方向的凹模寬度，為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，采用橫向手工送料方式，條料的送進(jìn)方向。 圖 22 方形墊片排樣圖 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為 . 裁單件材料的利用率按 [2]式計(jì)算 ,即 %100BLn 1 ?? A? （ 21） 式中 A— 沖裁面積 (不包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料 如圖 23)； 1n — 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目； B— 條料寬度； L— 進(jìn)距。 利用 CAD可計(jì)算得 m68A ? 所以 %% %100BLn 1 ??????? A? 圖 23 廢料種類圖 沖壓力的計(jì)算 沖壓力 沖壓力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度（凸模行程）而變化的。通常所說的沖裁力是指沖裁力的 最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。 所以，在這里要計(jì)算兩次沖裁力，再相對(duì)比較取最大的沖裁力作為沖壓力。 用普通平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力 F 一般按下式計(jì)算： ?KLtF? （ 22） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 式中： F — 沖裁力（ KN）； L— 沖裁周邊長(zhǎng)度； t— 材料厚度； ? — 材料的抗剪強(qiáng)度（ Mpa）。 K— 系數(shù)； 系數(shù) K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取 K=。 材料 Q235A的抗剪強(qiáng)度查表 ? =350Mpa； 材料厚度 t=2mm； 沖孔力 1F ： 所以 KNK L tF ?????? ? 其中 L=； 落料力 2F 所以 KNK L tF ?????? ? 其中 L由 CAD周長(zhǎng)計(jì)算 :L=； 通過以上數(shù)據(jù)比較分析，這里沖裁力的選取較大的沖孔力 2F 作為沖壓力F= 卸料力 從凸模上卸下箍著的的料所需要的力稱為卸料力。 卸料力計(jì)算按式 （經(jīng)驗(yàn)公式）得： FKF XX ? (23) 式中： XF — 卸料力； F— 沖裁力； XK — 卸料力系數(shù)； 其值由表 查得 XK ＝ 。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 則卸料力： KNF X ??? 頂件力 逆沖裁方向?qū)⒘蠜_凹模內(nèi)頂出所需要的力稱為頂件力。 頂件力計(jì)算按式 （經(jīng)驗(yàn)公式） 得： )( 1FFKF DD ?? （ 24） 式中： DF — 頂件力； F— 沖裁力； 1F — 沖孔力； DK — 頂件力因數(shù)； 其值由表 查得 ?DK 頂件力則為： KNF D ) 1 9( ???? 模具總沖壓力為： KNFFFF DX 3 1 9 ??????? 沖總 壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力與模柄中心線相重合，這時(shí)應(yīng)注意壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)的允許范圍。 沖模的壓力中心按下述原則 確定： （ 1）對(duì)稱形狀的單個(gè)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （ 3）形狀復(fù)雜的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 壓力中心如圖 24所表示 圖 24 壓力中心圖 由于該沖壓件是對(duì)稱的，所以沖模的壓力中心在沖壓件輪廓圖形的幾何中心上（亦就是原點(diǎn)）。 初選壓力機(jī) 壓力機(jī)公稱壓力的確定：對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的 ～ 倍，即 KNFP Z ~)~( ?? 因此初選壓力機(jī)為： J23－ 16。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 第三章 模具工作部分尺寸計(jì)算 工作零件刃口尺寸計(jì)算 沖載間隙分析 沖載件的尺寸精度是指沖載件的實(shí)際尺寸與圖紙基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個(gè)差值包括兩個(gè)方面的偏差，一是沖載件相對(duì)于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。間隙影響沖裁件尺寸精度具體有以下幾種情況： 當(dāng)間隙適當(dāng)時(shí)，在沖裁過程中，板料的變形區(qū)在剪切作用下被分離，使落料件的尺寸等 于凹模尺寸，沖孔件尺寸等于凸模的尺寸。 當(dāng)間隙過大，板料在沖裁過程中除受剪切外還產(chǎn)生較大的拉伸與彎曲變形，沖裁后因材料彈性恢復(fù)，將使沖裁件尺寸向?qū)嶋H方向收縮。對(duì)于落料件，其尺寸將會(huì)小于凹模尺寸，對(duì)于沖孔件，其尺寸將會(huì)大于凸模尺寸。但因拱彎的彈性恢復(fù)方向與以上相反，故偏差是二者的綜合結(jié)果。 當(dāng)間隙過小，則板料的沖裁過程中除剪切外還會(huì)受到較大的擠壓作用，沖裁后，材料的彈性恢復(fù)使沖裁件尺寸向?qū)嶓w反方向脹大。對(duì)于落料件，其尺寸將會(huì)大于凹模尺寸；對(duì)于沖孔件，其尺寸將會(huì)小于凸模尺寸。 實(shí)驗(yàn)證明，隨著間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的%20~%5 左右時(shí)，沖載力的降低不超過 %10~%5 。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。 間隙對(duì)卸料力、推料力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當(dāng)單面間隙達(dá)到材料厚度的 %25~%15 左右時(shí)，卸料力幾乎降到零，但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、頂件力迅速增大? 模具壽命分為刃磨壽命和模具壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間的合格制件數(shù)表示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细裰萍?shù)表示。 模具失效的原因一般有：磨損、變形、蹦刃、折斷和脹裂。 沖裁過程中凸、凹模刃口受著極大的垂直壓力與側(cè)壓力的作用，高壓使刃口與被沖材料接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面相對(duì)滑動(dòng)，附著的部分就產(chǎn)生剪切而四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 引起磨損。這種附著磨損，是沖模磨損的主要形式。接觸壓力愈大，相對(duì)滑動(dòng)距離愈大，模具材料愈軟，則磨損量愈大。而沖裁中的接觸壓力，即垂直力、側(cè)壓力、摩擦力均 隨間隙的減小而增大，且間隙小時(shí)，光亮帶變寬，摩擦距離增長(zhǎng)，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，所以小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘接現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之蹦刃。小間隙還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常破壞。 所以為了減少凸、凹模的磨損，延長(zhǎng)模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度，減小模具粗糙度值，良好潤(rùn)滑，以減小磨損。 由以上分析可見，凸、凹模間隙對(duì)沖載件質(zhì)量、沖載工 藝、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖載件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖載力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖載力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)合適的范圍作為合理間隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 minZ ，最大值稱為最大 maxZ 。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值。 落料與沖孔模具工作零件刃口尺寸計(jì)算 由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基