【文章內(nèi)容簡介】 刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化以及材料厚度偏差等因素，實際所需的沖裁力還需增加 30%，故選擇沖床的沖裁力應(yīng)為： F=≈ Ltσ b 式中 σ b：材料的抗拉強(qiáng)度 (MPa) F1=*= N 卸料力、推件力和頂出力的影響因素很多，如材料的種類，材料厚度，沖裁間隙，零件形狀尺寸以及潤滑情況等。這些力通常采用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算，見式： 卸料力 F 卸 =K 卸 F 推件力 F 推 =nK 推 F 頂出力 F 頂 =K 頂 F 式中 F：沖裁力 (N) n：卡在凹模洞口中的廢料的數(shù)目 ,n=h/t， h為凹模腔口高度， mm，t為材料厚度， mm K 卸 、 K 推 、 K 頂 ：分別為卸料力、推件力、頂出力因數(shù)； 由《沖壓模具簡明手冊》得 K 卸 =， K 推 =， K 頂 =， n=5/=5，n取 5。 卸料力 F 卸 1=K 卸 F1=*= N 12 推件力 F 推 1=nK 推 F1=3**= N 頂出力 F 頂 1=K 頂 F1=*= N 模具采用剛性卸料和下出料方式的總壓力由式 F 總 =F+F 推 沖孔總壓力為 F 總 1=F1+F 推 1=+= N 落料沖壓力的計算 沖裁力的計算由式 F0=Ltτ 沖裁件周長 L2由 proe 中的測量工具直接測量得 L2=，抗剪強(qiáng)度為260MPa； 沖裁力為： F02=L2tτ =**260= N 選擇沖床時的沖裁力為： F2==*= N 卸料力、推件力、頂出力的計算及卸料力、推件力、頂出力因數(shù)同上； 卸料力 F 卸 2=K 卸 F2=*= N 推件力 F 推 2=nK 推 F2=5**= N 頂出力 F 頂 2=K 頂 F2=*= N 落料的總壓力為： F 總 2=F2+F 推 2=+= N 總沖壓力為： F 總 =F 總 1+F 總 2=+= N 壓力機(jī)標(biāo)稱壓力的確定 一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力應(yīng)大于或等于成形工藝力和輔助工藝力總和的 倍，故壓力機(jī)標(biāo)稱壓力取 ： P≥ 總 = = 由 P 的值可初選壓力為開式可傾工作臺壓力機(jī)，壓力機(jī)參數(shù)如下： 公稱壓力 ： 400KN； 13 滑塊行程 ： 100mm； 滑塊行程次數(shù) ： 80 次 /min； 最大閉合高度 :300mm； 閉合高度調(diào)節(jié)量 ： 80mm； 工作臺尺寸 ： 630mm? 420mm 壓力中心的計算 沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合，對于帶模柄的中小型沖模就要 使壓力中心與模柄軸心線重合。否則沖裁過程中壓力機(jī)滑塊和沖模會承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌 和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具。因此設(shè)計沖模時，應(yīng)該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合，若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。 如上圖由于工件在 x 方向上對稱故 x 方向上的壓力中心為 x0=0mm。 y 方向的壓力中心為： 14 y0 =????niniLnLnYn11 =0mm 由以上計算可知該工件的壓力中心為（ 0,0）。 凸凹模刃口尺寸計算 沖裁件的尺寸精度取決于凹、凸模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確地確定刃口部分尺寸是相當(dāng)重要的。 沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，其雙面間隙用 Z表示，單面間隙為 Z/2，沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁模設(shè)計中一個很重要的工藝參數(shù)。 要對凸、凹模具采用分開加工的方法，為了保證間隙值，必須滿足條件： δ 凸 +δ 凹 ≤ ZmaxZmin δ 凸 ：凸模制造公差； δ 凹 ：凹模制造公差。 查《 沖模設(shè)計應(yīng)用實例 》表 210 得雙面沖裁間隙 Zmin=， Zmax=； 表 212得沖裁凸、凹模的制造公差： Φ δ 凸 =，δ 凹 =； 42 δ 凸 = ，δ 凹 =； 代入上式可知條件滿足，凸、凹模分開加工。 、凹模尺寸計算 工件孔的尺寸為： 31+， 8+。根據(jù)刃口尺寸計算原則，沖孔時應(yīng)首先確定凸模刃口尺寸。凸模的制造公差取負(fù)偏差，凹模的制造公差取正偏差。其計算見式： d 凸 =(d+xΔ )0δ凸 d 凹 =(d 凸 +Zmin)+δ凹 0 式中 d 凸 、 d 凹 ：沖孔凸、凹?；境叽?(mm)； Δ ：工件的制造公差 (mm)； x ：因數(shù)。 查《 沖模設(shè)計應(yīng)用實例 》表 213 得 圓形 x=，非圓形 x=1 15 R9 ： R 凸 =(d+xΔ )0δ凸 =(9+*)= R 凹 =(d 凸 +Zmin)+δ凹 0=(+)+=+ Φ d 凸 =(d+xΔ )0δ凸 =(+*)= d 凹 =(d 凸 +Zmin)+δ凹 0=(+)+=+ 、凹模尺寸計算 工件尺寸為： 。根據(jù)刃口計算原則，落料時應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。凸模的制造公差取負(fù)偏差，凹模的制造公差取正偏差。其計算見式： D 凹 =(DxΔ )+δ凹 0 D 凸 =(D 凹 Zmin)0δ凸 式中 D 凹 、 D 凸 為落料凹、凸模尺寸。 查《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》表 213 得圓形 x=； D42 ： D 凹 =(DxΔ )+δ凹 0=(*)+=+ D 凸 =(D 凹 Zmin)0δ凸 =()= 主要零部件的設(shè)計 沖孔凸模的設(shè)計 選取圓柱頭直桿圓凸模，由模具的結(jié)構(gòu)及其各個板的厚度確定其長度取45mm，其結(jié)構(gòu)形式如下圖： 沖孔 凹模的設(shè)計 由《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表 選取直筒式 孔口凹模， 根據(jù)模具要求 16 凹模高 45， 其結(jié)構(gòu)形式如下圖： 特點：制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變。易積存沖件和廢料，脹力大，推件力大，孔壁磨損大，刃磨層較厚。 應(yīng)用：用于精度要求較高或形狀復(fù)雜的工件，上圖形式應(yīng)用于圓形工件沖模，上下出件皆可。 落料凹模 板的設(shè)計 凹模高度： H=KB 凹模壁厚： C=（ ） H 式子中 B：凹?？椎淖畲髮挾?，但 B 不小于 15mm。 C：凹模壁厚 C，指刃口至凹模外形邊緣的距離 。 K：系數(shù)。 B 的最大值為 65mm，查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表 的 K 的值為K=0 .28。則： 凹模高度： H=KB= 65= 凹模壁厚： C=（ ） H =（ ） =（ ） mm 實取 C=30mm 凹模板的最大邊長為： L=65+30 2=125mm 凹模板是標(biāo)準(zhǔn)件，查標(biāo)準(zhǔn) JB/： 125 125 18mm，將凹模板做成薄型形式并加空心墊板后實取尺寸為： 125 125 14mm，空心墊板尺寸為： 125 125 12mm。 17 落料凸模 的設(shè)計 落料凸模和沖孔凹模是一體的，即沖孔的凹模在落料的凸模上，故又稱其為凸凹模，凸凹模通過凸模固定板固定在下模上，因此該模具屬于倒裝復(fù)合模，其形狀如下： 校核凸凹模的強(qiáng)度：查《沖壓 模具簡明設(shè)計手冊》表 凸凹模的最小壁厚為 ，該凸凹模壁厚最小出為 7mm，滿足凸凹模的設(shè)計要求。 凸凹模的高度根據(jù)模具的高度以及后便所選彈簧的尺寸最終確定為。 模架及其附屬組件的選擇 模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。為了縮短模具制造周期，降低成本，我國已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)，并有商品模架出售。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套間的配合性質(zhì)分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量不同，又各具有多種模架類型，標(biāo)準(zhǔn)模架的類型見 《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表 。 選擇模架結(jié)構(gòu)時要根據(jù)工件的受力變形特點，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。 選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模大 3040mm。模板厚度一般應(yīng)等于凹模厚度的 倍。選擇模架時還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系，例如模架與壓力機(jī)工作臺孔的關(guān)系，模架的寬度應(yīng)比壓力機(jī)的工作臺孔的孔徑每邊約達(dá) 4050mm。沖壓模具的閉合高度應(yīng)大于壓力機(jī)的最小安裝高度，小于壓力機(jī)的最大安裝高度。 通常中小型沖 模長采用后側(cè)式、對角式或?qū)ΨQ式的導(dǎo)柱型模架，四角導(dǎo)柱式 18 模架主要用于精度要求高的沖壓件和大型沖壓件。 根據(jù)凹模板的周界尺寸 125mm 選擇后側(cè)導(dǎo)柱式模架，國標(biāo) GB/ 上模座： GB/ (125X80X25)mm 下模座： GB/ (125 80 30)mm 導(dǎo)套：選擇 導(dǎo)套 SN1730 內(nèi)徑 20，外徑 32 19 模柄：選擇模柄 A24 91 JB/ 導(dǎo)柱：由模架尺寸選取導(dǎo)柱為 A20h5 160 GB/ 模具其他模板的選擇 上墊板的尺寸：由模具周界尺寸（ 125 80） mm 查《沖模設(shè)計手冊》的墊板厚度為 10mm，故墊板尺寸為（ 125 80 10） mm。 凸模固定板：查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》取凸模固定板的尺寸為：（ 125 80 15） mm 凸凹模固定板：由模具周界尺寸查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》的厚度為 15mm，故 凹凸模固定板的尺寸為（ 125 125 15） mm。 卸料板尺寸：卸料板厚度 H=（ ） h， h為凹模板的厚度，故 H=（ ） 15=（ 1215） mm， 取 H=15mm，卸料板尺寸為（ 125 125 15） mm。 20 圖：下模墊板 圖：上模沖頭固定板和凹模板 圖：上模沖頭部分 其他零件的選擇與計算 21 卸料橡膠的選擇 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定 4塊橡膠 ，每 塊橡膠 分擔(dān)的卸料力為 : F 卸 /n=4690N/4= 查 《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》取橡膠外形為圓柱和長方體搭配。 圖 ：橡膠墊塊 外徑： D=20mm 內(nèi)徑： d=10mm 自由高度： 15mm 橡膠壓力 P=Aq 其中 A橡膠橫截面積 q橡膠壓縮的單位壓力 查 《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》取 橡膠壓縮量為 15%，即壓縮值為15X15%= 取 q= 則柱形橡膠 P=π *7*7* =. MP 長方體形 P=12*63* = 378MP 達(dá)到?jīng)_壓力水平 螺釘 的選擇 22 上模固定螺釘：查 《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表 由凹模的厚度 45mm選擇螺釘直徑的大小為 10mm， 根據(jù)模具的高度確定螺釘?shù)拈L度為 70mm，即螺釘?shù)某叽鐬?M10 70mm。螺釘?shù)牟贾冒幢? 淬火硬化條件選取，螺孔到凹模邊緣 距離的最小尺寸為 a== 10=，取整為 15mm，螺釘數(shù)目為 4個，螺釘型號為內(nèi)六角螺釘。 下模固定螺釘：下模螺釘?shù)墓Q直徑及數(shù)目和布置與上模相同，螺釘長度有模具高度確定為 75mm，即下模螺釘?shù)某叽鐬?M10 75mm。 凸凹模固定螺釘：凸凹模直接固定在下模座上，螺釘尺寸為 M5 40，螺釘型號為內(nèi)六角螺釘。 定位銷的選擇 定位銷：模具中的定位銷主要起定位作用，上下模中的定位銷均取公稱直徑為 M5 的標(biāo)準(zhǔn)銷釘，上模定位銷為 M5 45，下模定位銷為 M5 40。 3 繪制裝配圖 和零件圖 模具的三維圖 23 24 圖：隱藏上模凹模后的組裝圖 圖：分解后的視圖 模具裝配圖 25 1下模座； 2內(nèi)六角螺釘； 3定位銷； 4 凸凹模固定板； 5凸凹模； 6擋料銷； 7導(dǎo)柱； 8導(dǎo)套； 9上模座； 10內(nèi)六角螺釘； 11墊板； 26 12模柄； 13頂桿； 14凸模； 15防轉(zhuǎn)銷； 16定位銷； 17