【文章內容簡介】 模具中條料載體的形式； （ 3）確定了所需條料寬度； （ 4）確定了所生產的零件各部分在模具中的加工順序及工序內容與數目； （ 5）確定了模具沖壓過程的步距的公稱尺寸和定距方式； （ 6）確定了模具生產工序的工位數； （ 7）基本上確定了沖壓生產中各工位的結構。 在設計排樣圖時，應首先考慮所使用零件在條料上的排列式樣以及零件與條料的連接方式。 連接方式：零件與條料的連接可采用壓合連接或實體連接。 所謂壓合連接是指采用閉合高度能做精細調節(jié)的車床，將凸模僅沖入材料厚度的 20%~30%，或采用刃口磨 V 型缺口技術實現局部搭連而后將零件壓回條料，使零件與條料一起送進，此種含料送進方式常用于解決厚料沖裁調角問題，或用于展開料周圍同時參與變形而無法實現實體連接的情況；所謂實體連接是指零件通過外圍整體或通過連接橋與條料的載體相連。前者適用于零件外圍的單純落料，后者用于各類工序的沖壓，也有零件局部外圍與載體融為一體的半整體連接及無載體的全橋連接和無廢料的排樣 [8]。 連接位置：零件在條料上的連接可采用零件的縱向、橫向 、斜向排列與縱向、橫傳真機支架沖壓工藝與模具設計 15 向、橫向連接的任意組合形式。選擇的原則是應該保證該連接處盡量處于條料的基準平面上，以保證沖壓過程中不受零件成分的影響而一直處于正確的位置上。例如帶有彎曲的工件，連接部位不宜選擇在彎曲部分，而應選擇在零件不進行彎曲的基準平面上。如果根據需要在彎曲部位設置了連接橋時，該處的彎曲應在切斷連接橋后進行。 載體與連接橋的數目與連接方向：設計條料在加工時的連接不僅上述要正確的選擇連接位置與連接形式外而且應正確的選擇載體與連接橋的數目及連接橋的連接方向，用來保證條料有足夠的剛度與剛性，從而實現性能平穩(wěn) 而正確的運送零件。 在設計零件在條料上的排列方向的過程中應考慮以下幾個問題： (1) 條料的剛性及適宜的步距； (2) 條料的順利送進； (3) 零件的沖壓方向； (4) 減少條料所承受的水平力； (5) 提高材料的利用率； (6) 條料的軋制方向。 毛坯排樣圖設計 由零件圖及裝配特點來看，該零件屬于淺拉伸翻邊件，考慮到該零件拉伸深度與材料厚度接近，故不能緊靠材料減薄來獲得，必須留出材料滿足拉伸需要，毛坯寬度方向上尺寸計算方法為： L=L1+L2+2L3 （ 31） 式中： L— 毛坯非拉伸部分寬度方向尺寸（ mm）； L1— 毛坯零件圖寬度尺寸（ mm）； L2— 沖 Z 型彎曲斜面寬度尺寸（ mm）； L3— 沖 V型槽斜面寬度尺寸（ mm）。 經計算得 L1=， L2=1mm， L3=1mm，將數據代入式 31 得， L=+1+2x1= 長度方向由于整個零件長度方向沒有拉伸，即毛坯長度為零件長度要求尺寸。 根據材料的利用情況，排樣方法可分為三種 [9]： 有廢料排樣：沖壓件與沖壓件之間、沖壓件與原料之間都存在有著搭 邊廢料，沖件尺寸完全是靠沖模來保證，因此精度相對較高，模具壽命也比較長，但材料利用率傳真機支架沖壓工藝與模具設計 16 卻比較偏低，如圖 31(a)所示。 少廢料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受加工過程中剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖壓制成品質量稍差，同時沖壓件邊緣毛刺被凹模帶入間隙之后也影響模具壽命，但材料利用率相對較高，沖模結構上比較簡單，如圖 31 (b)所示。 無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質量較差，模具壽命短，但材料利用率高，如圖 31 (c)所示。 （ a） （ b） （ c） 圖 31 排樣方法 具體的排樣形式有：直排，斜排，對排，混合排樣，多排沖裁搭邊。 毛坯排樣就是確定沖壓件毛坯外形在條料上的截取方位與相鄰毛坯的關系。毛坯排樣方案無論對材料利用率和沖壓加工的工藝性還是模具結構的壽命等有著顯著的影響。 毛坯排樣原則：對于材料利用率要求盡量高，不同排樣方案對材料的利用率影響根據方案差異不同；要求滿足產品零件沖裁的加工要求及后續(xù)工序的不同要求，便于零件完成后續(xù)加 工，生產效率相對較高，操作安全方便。 綜合考慮以上因素，選擇用單直排的少廢料排樣方式，如圖 31( b)所示。 工序排樣圖設計 工序排樣圖的設計目的是設計從平面料到產品零件的加工過程，其進行設計的內容主要有： （ 1）在完成沖切刃口外形設計之后，匯集各工序內容進行形成一系列完整工序組，對工序組進行排序后確定工位數和每一工位的加工工序； 傳真機支架沖壓工藝與模具設計 17 （ 2）確定沖壓過程中搭邊形式與毛坯的定位方式； （ 3）根據零件具體情況設計導正孔的直徑與導正銷的數量； （ 4）最后繪制完成工序排樣圖。 搭邊選取 級進模是 多個工位共同組成的，沖壓過程中各工位加工的內容并不一樣。因此，把工序件從第一工位運送到最末工位是級進模必須具備的基本條件之一。排樣時，工件及工件與條料側邊之間的余料叫搭邊，搭邊就是級進模沖壓時條料上連接工序件并將工序件在模具上穩(wěn)定送進的部分材料，搭邊必須要具有一定的強度，能夠平穩(wěn)地將工序件送進，搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質量和送料方便。搭邊太寬就會浪費材料而搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，會有“啃刃”現象或可能在沖裁時會被拉斷，影響到模具壽命 [10]。 搭邊值的大小與下列因素 有關 [11]： （ 1）材料的力學性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些； （ 2）工件的具體形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的或有異形時，搭邊要取得大一些； （ 3）材料的厚度。薄材料的搭邊值應取的大一些，厚的相應小些； （ 4）送料方式及擋料方式。采用手工送料，如果有側壓板導向的搭邊值可以視情況取小些。 經查閱資料選取側邊搭邊值為 a=。 步距與條料寬度計算 在級進模中，步距是條料在模具中依據計算數據逐次送進時應向前移動的距離。為了保證前后兩次的沖切過程在工件上沖切口匹配連接的準確，級進模中相鄰 兩工位之間的步距要求必須相等。步距的準確性直接關系沖壓件的外形精度和內外形相等精度以及沖壓過程能否順利完成。 實際生產中，模具零件因為加工和裝配過程中誤差積累，必然會影響到步距的絕對準確。為了確保模具加工產品的質量和精度以及經濟合理性，步距必須要有相應的公差范圍去要求稱為布局精度。布局精度越高其產品精度也隨之增高，但模具制造成本也隨之增加。 影響步距精度的主要因素有：產品零件精度等級、形狀復雜程度、調料厚度和材質、模具工位數、條料的送進方式和定距方式等。多工位級進模步距精度一般按下面?zhèn)髡鏅C支架沖壓工藝與模具設計 18 公式計算： A=D+a （ 32） 式中： A— 沖裁步距（ mm）； D— 平行于送料方向的沖裁件寬度（ mm）； a— 沖裁件之間的搭邊值（ mm）。 取 D=， a=0mm，將數據代入式 31 得： A=22+0= mm 條料寬度按下式計算： B=L+2b+2x2t （ 33） 式中：Ｂ — 條料寬度（ mm）； L— 工件垂直于送料方向的尺寸（ mm）； b— 載體寬度（ mm）； t— 板料剪裁時下偏差（ mm）。 按照零件要求取 L=， b=， t=。 將數據代入式 32 中得： B=++= mm。 材料利用率 級進模利用率普遍偏低，大約在 50%左右（普通模具材料利用率可以達到 70%到 80%左右）。材料能否充分利用是直接影響產品成本的主要因素之一，采用斜排、雙排或多排可以實現大幅度提高材料利用 率。 提高材料利用率的方法：在充分保證工件的主要技術要求能夠達到的條件下，適當修改工件的形狀以便于合理排樣，從而達到節(jié)省材料，提高材料利用率的目的；套沖排樣，當工件上帶孔或有一些特定形狀的內形時，采用套沖排樣的方法，就有可能用一個工件的內形孔廢料進行支撐另一個造型較小的工件（僅限材料與厚度要求相同的工件）；組合排樣，當某些工件進行排樣時，不能進行相互嵌入空間，會導致產生較大的廢料，而采用組合排樣法，便可用這些廢料沖壓出的較小的工件（用于材料及厚度要求相同的不同形狀的工件）。 ?= ABS x100% （ 34） 傳真機支架沖壓工藝與模具設計 19 式中： ? — 材料利用率； A— 產品毛坯外形所包含的面積（ mm2）； B— 調料寬度（ mm）； S— 沖裁步距（ mm）。 經過計算取 A=634 mm2， B=， S=22mm，將數據代入式 34 得 ： ? = 634 22? x100%=%。 導正 導正是把導正銷插入條料的導正孔或沖壓件上的沖孔以矯正條料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之間的相對位置正確。 導正可以分為直接導正和間接導正兩種方法。該零件本身具有圓形孔，故可以采用直接導正，兩個導正孔通過導正銷來矯正條料位置。 排樣圖設計 根據以上幾個方面的設計，經綜合分析比較，可以確定本文所設計零件的工序排樣圖，如圖 32 所示。 圖 32 工序排樣圖 第一工位：沖裁矩形和圓孔； 第二工位 ：沖裁矩形孔； 第三工位：沖裁矩形孔； 第四工位：沖裁矩形孔； 第五工位：彎 Z 型； 第六工位：壓槽鐓 V型； 第七工位：彎曲工件； 第八工位：落料。 傳真機支架沖壓工藝與模具設計 20 3． 3 工件在排樣中的定位設計 在連續(xù)模中，由于產品的加工工序設計通過多個工序順次完成，為了保證每次沖切工序件的準確定位，必須保證其每個工布定位的準確性，根據工序件不同的定位精度，級進模的定位方式有擋料銷、側刃、導正銷等，擋料銷與側刃者使用時只能作為粗定位，級進模的精定位需要采用導正銷與其他粗定位配合使用。 工序件在級進模沖壓過程中的定位要素有三個，即 X、 Y、 Z 三個方向定位 [12]： (1) X 向定位：工件在材料送進方向的定位，主要是定距； (2) Y 向定位：工件在材料寬度方向定位，主要是導料； (3) Z 向定位：工件在沖壓方向的定位，主要是浮頂。 本設計采用側刃，導料銷，浮頂器定位。 定距設計 側刃是級進模定距中使用范圍最廣的定距機構，其工作原理是在條料的側邊上沖出一個缺口，缺口要求與送進步距相等，利用側刃擋塊對缺口處臺肩的阻擋從而實現了定距。用側刃定距的方法精度可靠，生產效率較高。因此選用側刃定位。如圖 33所示。 圖 33 側刃 導料設計 導料是對條料的橫向定位，從而使條料沿著 Y 向直線送進。導料使用導料板進傳真機支架沖壓工藝與模具設計 21 行，條料從兩導料板中間所形成的凹陷通道中送進，導向可靠且結構簡單，導料板可用直槽式。 本設計采用直槽式導料板，利用第一工步所沖圓孔配合導料銷進行倒料。 如圖34 所示。 圖 34 導料板 浮頂銷設計 本級進模需要采用浮頂器。浮頂器的設置原則是 [13]： （ 1）浮頂裝置設置要求保持條料的持續(xù)平穩(wěn)送進，故需要采用浮頂裝置，前后兩側的幅頂銷要求分布均勻，浮頂 銷之間距離不能選取的過大否則條料可能波動前進； （ 2） 所有浮頂銷在凹面上應當保證一致的凸出高度； （ 3）浮頂銷的彈頂力要保證足以將工件托起。 根據以上原則，本級進模工序設計六個浮頂銷，均勻布置。 傳真機支架沖壓工藝與模具設計 22 4 沖壓力與壓力中心計算 按圖 32 工序排樣圖分析可知，本零件的沖壓力由以下部分組成：沖裁力、推件力、卸料力、彎曲力。 各沖壓力計算 沖裁力計算 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入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，沖裁力是選擇壓力機的主要依據，壓力機的噸位必須大于沖裁力，也是設計模具所必須的數據。在沖裁過程中沖裁力是隨著沖裁不斷變化的。 降低沖裁力的方法：在沖裁強度較高或厚度大、周邊長的材料時，所需的沖裁力隨之增大。如果超過所選用的壓力機的噸位，就必須要采取措施減小沖裁力，主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。本次設計采用斜刃模具沖裁以降低沖裁力。 對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力 F 可按下式計算 [14]： ?KLtF? （ 41） 式中： F— 沖裁力（ N）； L— 沖裁件的周長（ mm）；