【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L—— 沖裁周長(zhǎng)， L為 mm。 考慮到凸、凹模刃口的磨損，材料機(jī)械性能的變化，凸、凹模間隙的波動(dòng)、材料板厚偏差等因素，實(shí)際沖壓力還須增加 30％，即 F＝ F0＝ Ltτ （ 1）落料力： F 落 = 2 345N＝ 539725N＝ 其中τ查表為（ 310～ 380） Mpa，取 345Mpa， L用 AutoCAD計(jì)算圖 ，得落料近似周長(zhǎng)為 602mm，沖孔周長(zhǎng)近似周長(zhǎng)為 226mm （ 2）沖孔力： F 沖 = 226 2 345N＝ 202722N＝ （ 3）卸料力： F 卸 ＝ K3F 落 ＝ ≈ 其中 K3取 。 （ 4）推件力 : F 推 ＝ nK1 F 沖 ＝ 2 ≈ 其中 K1取 ， n取 2。 （ 5）總壓力 : F 總 ＝ F 落 ＋ F 沖 ＋ F 卸 ＋ F 推 ＝（ ＋ ＋ ＋ ） KN＝ 壓力機(jī)的選擇 沖壓中常用的沖壓設(shè)備分為開(kāi)式和閉式曲柄壓力機(jī)。選擇壓力機(jī)時(shí)主要考慮下述因素： （ 1）壓力機(jī)的類型和工作方式是否適用于應(yīng)完成的工序； （ 2）壓力機(jī)是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求； （ 3）壓力機(jī)的公式稱壓力是否滿足應(yīng)完成沖壓的需要； （ 4）壓力機(jī)的裝模高度、工作臺(tái)面尺寸等是否適合所用的模具； （ 5）壓力機(jī)的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等； （ 6）、壓力機(jī)滑塊行程長(zhǎng)度應(yīng)保證毛坯順利放 入，沖件能順利取出，成形拉深件和彎10 曲件應(yīng)大于制件高度的 。 根據(jù)上述沖壓力計(jì)算，總壓力為 ，選擇型號(hào)為 JD21100開(kāi)式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)能滿足使用要求，其技術(shù)規(guī)格見(jiàn)表 31。 表 31 JD21100 開(kāi)式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格 規(guī)格 數(shù)值 規(guī)格 數(shù)值 公稱壓力 /kN 1000 工作臺(tái)尺寸 /mm 前后 600 滑塊行程 /mm 可調(diào)（ 10～ 120） 左右 1000 滑塊行程次數(shù) /(次 /min) 75 工作孔尺寸 /mm 前后 300 最大封閉高度 /mm 400 左右 420 封閉高度調(diào)節(jié)量 /mm 85 墊板尺寸 /mm 厚度 100 滑塊中心線至床身距離 /mm 325 直徑 200 立柱距離 /mm 480 模柄孔尺寸 /mm 直徑 60 滑塊底面尺寸 /mm 前后 380 深度 80 左右 500 模具壓力中心的確定 模柄的壓力中心、模具的壓力中心、滑塊的壓力中心三者盡可能重合。從而保證沖裁質(zhì)量，提高模具和壓力機(jī)的使用壽命。 對(duì)于復(fù)雜零件及多個(gè)凸模模具壓力中心的確定可采用解析法。原理是各分力對(duì)某軸的力矩的代數(shù)和 =諸力的合力對(duì)該軸的力矩。計(jì)算方法是按比例畫(huà) 出沖裁輪廓線或每個(gè)凸模刃口輪廓的位置，選定坐標(biāo)軸 x、 y；把圖形的輪廓線分成幾部分，計(jì)算各部分的長(zhǎng)度 L1， L2， ．． Ln或分別計(jì)算每一個(gè)凸模刃口輪廓的周長(zhǎng)。計(jì)算公式如下： X0=(L1X1＋ L2X2＋?＋ LnXn)/(L1＋ L2＋?＋ Ln)； Y0=(L1Y1＋ L2Y2＋?＋ LnYn)/(L1＋ L2＋?＋ Ln)。 式中 X0， Y0為模具壓力中心的坐標(biāo)值， X0， Y0為 mm； Ln—— 各部分周長(zhǎng)， Ln為 mm； Xn,Yn—— 各部分重心坐標(biāo)值， Xn,Yn為 mm。 如圖 34 建立 xy坐標(biāo)系，該零件關(guān)于 x 軸對(duì)稱 ，其壓力中心一定在對(duì)稱中心線上，即 X軸上，可得 Y=0。其外輪廓的壓力中心位于其幾何中心上， X1坐標(biāo)為 ； 2個(gè)φ 的 X2軸坐標(biāo)為 69mm，另外 2個(gè)φ 的 X3軸坐標(biāo)為 ,不規(guī)則的小凸模的X4坐標(biāo)為 132mm，不規(guī)則的大凸模的 X5坐標(biāo)為 。 用 autoCAD 計(jì)算各部分周長(zhǎng)， L1=602mm， L2=， L3=， L4=，L5=。 X0=(L1X1＋ L2X2＋ L3X3＋ L4X4＋ LnXn)/(L1＋ L2＋ L3＋ L4＋ L5) 11 X0=（ 602＋ 2 69＋ 2 ＋ 2 132＋ ） 247。 (602＋ 4 ＋ ＋ )mm ≈ 即該零件的壓力中心位于（ ,0），如圖 33所示。 圖 33 模具壓力中心圖 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 沖裁間隙的確定 凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命有很大的影響。 （１）間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響：合理的間隙凸、凹模刃口尖端的連線與最大剪應(yīng)力方向重合時(shí)，斷面雖 有斜度，但較平直、光潔、沖裁力??；間隙偏大時(shí)：切斷面的圓角帶增大，光亮帶減小，毛刺大而厚，斜度增大，沖裁力增大；間隙偏小時(shí)：切斷面的圓角帶減小，光亮帶增大，毛刺小而硬，但斜度小，沖裁力大，模具容易磨損。 （２）間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響：間隙偏大時(shí) :材料在拉伸狀態(tài)下分離，彈性恢復(fù)會(huì)使落料件的外形尺寸小于凹模刃口尺寸，使沖孔件的尺寸大于凸模刃口尺寸；間隙偏小時(shí)：材料在擠壓的狀態(tài)下分離，彈性恢復(fù)會(huì)使落料件的外形尺寸大于凹模刃口尺寸，使沖孔件的尺寸小于凸模刃口的尺寸。 （３）間隙對(duì)沖裁力的影響：間隙偏大時(shí) ：材料在拉伸狀態(tài)下分離，裂紋更容易產(chǎn)生，沖裁力小；間隙偏小時(shí)：在擠壓狀態(tài)下分離，裂紋推遲產(chǎn)生，沖裁力大。 （４）間隙對(duì)模具壽命的影響：間隙偏小時(shí)：因沖裁力大，散熱條件差，擠壓狀態(tài)下工作，磨損快，所以模具壽命短；間隙偏大時(shí)：因沖裁力小，散熱條件好，拉伸狀態(tài)下工作，磨損小，壽命長(zhǎng)。 材料是 Q235A，料厚 2mm 12 由文獻(xiàn)【 1】表 24得，取雙面間隙為： Zmax=,Zmin=， ZmaxZmin==。 落料凹模刃口尺寸計(jì)算 對(duì)落料 凹模尺寸計(jì)算，采用凸、凹模配和加工的方法來(lái)計(jì)算。因?yàn)槭锹淞?，所以?jì)算尺寸時(shí)以凹模為基準(zhǔn)件計(jì)算。凹模磨損后，凹模刃口尺寸都增加，都屬于 A類尺寸。 AJ =（ AmaxxΔ ） +δ 0 式中 AJ—— 基礎(chǔ)件尺寸， AJ為 mm； Amax—— 相應(yīng)的工件極限尺寸， Amax為 mm； Δ —— 工件公差，Δ為 mm； δ —— 基礎(chǔ)件制造偏差，δ為 mm。 由文獻(xiàn)【 2】表 ，得工件公差Δ。 由文獻(xiàn)【 2】表 27，取所有 x= 基準(zhǔn)件制造偏差取δ =Δ /4。 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 32。 表 32 落料刃口尺寸計(jì)算表 基本 尺 寸 公 差 基準(zhǔn)件 制造偏差 公 式 結(jié) 果 241 δ = AJ =（ AmaxxΔ ） +δ 0 + 0 72 δ = AJ =（ AmaxxΔ ） +δ 0 + 0 R5 δ = AJ =（ AmaxxΔ ） +δ 0 + 0 該落料凸模各部分尺寸按上述所計(jì)算凹模刃口尺寸配作，必須保證雙面間隙 Zmin～Zmax＝ ～ 。 沖孔凸 模刃口尺寸計(jì)算 （ 1）對(duì)于小圓沖孔凸模，是圓形形狀，采用凸、凹模分開(kāi)加工的方法來(lái)計(jì)算。 由文獻(xiàn)【 1】表 26，得凸模和凹模的制造公差：δ p，δ d。 由文獻(xiàn)【 1】表 ，得工件公差Δ。 由文獻(xiàn)【 1】表 27，取 x=。 校核：所有δ p，δ d滿足δ p+δ d≤ ZmaxZmin。 計(jì)算結(jié)果表 33。 13 表 33 小圓凸模刃口尺寸計(jì)算表 基本 尺寸 公 差 凸模和凹模 制造公差 公 式 結(jié) 果 Φ δ p= δ d= dp =（ d+xΔ ） 0 δp dd =（ dp+Zmin ） +δd 0 + 0 (2) 對(duì)沖工件上的不規(guī)則的大凸模和小凸模，采用凸、凹模配和加工的方法來(lái)計(jì)算。沖孔時(shí)計(jì)算尺寸時(shí)以凸模為基準(zhǔn)件計(jì)算。凸模磨損后，沖孔凸模刃口尺寸都減小，都屬于 B類尺寸。 BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 – δ 式中 BJ—— 基礎(chǔ)件尺寸， BJ為 mm； Bmin—— 相應(yīng)的工件極限尺寸， Bmin為 mm； Δ —— 工件公差，Δ為 mm； δ —— 基礎(chǔ)件制造偏差，δ為 mm。 基準(zhǔn)件制造偏差取δ =Δ /4。經(jīng)計(jì)算得出表 34。 表 34 小凸模和大凸模刃口尺寸計(jì)算表 基本 尺寸 公 差 基準(zhǔn)件 制造偏差 公 式 結(jié) 果 Φ δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ 35 δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ 30 δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ 24 δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ 14 R6 δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ R5 δ = BJ =（ Bmin+xΔ ） 0 δ 該兩個(gè)沖孔凹模各部分刃口尺寸按上述凸模刃口尺寸配作，必須保證雙面間隙Zmin～ Zmax＝ ～ 。 第 4 章模具零部件設(shè)計(jì) 凹模刃口有錐形刃口和直刃口之分。但由于是倒裝復(fù)合模，必須設(shè)置推件塊，所以凹模采用直刃口結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取直刃口高度為 15mm。 沖壓時(shí)，凹模受力狀態(tài)比較復(fù)雜，目前還不能用理論方法計(jì)算。實(shí)際生產(chǎn)中，凹模尺寸常用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定： 凹模高度 H=Kb（但 h不應(yīng)小于 15mm）， 凹模 壁厚 C=（ ～ 2） H。 式中 b—— 凹模刃口尺寸的最大尺寸（ mm）， b為 241mm； C—— 凹模壁厚，系刃口至外形邊緣的距離（ mm）； K—— 系數(shù)， K取 。 凹模高度： H=Kb=（ 241） mm= 凹模壁厚 : C=(～ 2)H=( )mm= 所以凹模的總長(zhǎng)： L=(241+2 )mm= 凹模的總寬： B=（ 72+2 ） mm= 盡量使凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，方便模具設(shè)計(jì)和制造。 凹模整 體尺寸取 400mm 250mm 36mm。 確定凹模板上緊固螺釘、銷(xiāo)釘?shù)臄?shù)量布局。 15 根據(jù)凹模板大小，由文獻(xiàn)【 2】表 得： 8 M12螺釘和 2φ 12銷(xiāo)釘，就可以滿足凹模板和其他零件的連接要求了，其三維圖如圖 41所示，具體尺寸見(jiàn)圖 42所示。 凹模材料的選用要考慮到?jīng)_壓件材料；考慮生產(chǎn)批量；考慮凸、凹模的尺寸精度及幾何形狀的復(fù)雜度。 選擇材料為 Cr12Mov，熱處理硬度（ 60～ 64） HRC。 圖 41 凹模三維圖 16 圖 42 凹模零件圖 從工件圖可以看出，有小圓凸 模、不規(guī)則的小凸模和大凸模三種凸模。前兩種采用臺(tái)階型凸模 ,依靠臺(tái)肩固定在凸模固定內(nèi)。φ ， 采用四個(gè)臺(tái)階 ，其三維圖 如圖 43 所示。不規(guī)則的小凸模采用三個(gè)臺(tái)階，其三維圖如圖 44 所示。不規(guī)則的大凸模形狀太復(fù)雜，采用線切割加工，凸模上有螺釘?shù)木o固位置，固定在凸模墊板，其三維圖如圖 45所示。具體尺寸見(jiàn)零件圖 46,圖 47,圖 48。 凸模材料與凹模材料為 Cr12Mov，但為了延長(zhǎng)凹模使用壽命，熱處理硬度（ 58～ 62）HRC。 凸模長(zhǎng)度為 :L 凸 =H1+ H2=28mm+36mm=64mm 式中 H1為凸模固定板厚度 ， 由下文 確定為 28mm； H2為凹模厚度，由上文 確定為 36mm。 圖 43 小圓 凸模三維圖 圖 小凸模三維圖 17 圖 45 大凸模三維圖 圖 46 小圓凸模零件圖 18 圖 47 小凸模零件圖 19 圖 48 大凸模零件圖 20 該模具是倒裝復(fù)合模，凸凹模形狀比較復(fù)雜，比較難加工處理，所以用線切割 制造。凸凹模上有四個(gè) M10 螺釘緊固位置，直接固定在凸凹模墊板。凸凹模三維圖見(jiàn) 49，具體尺寸見(jiàn)零件圖。 圖 49 凸凹模三維圖 固定零件設(shè)計(jì) 凸模固定板 凸模固定板外形的長(zhǎng)和寬度和凹模一樣，螺釘孔和銷(xiāo)位置也與凹模上的孔位置一樣。 凸凹模固定板厚度取凹模厚度的 80%，即取凸模固定板厚度為 28mm。 選擇材料為 Q235，無(wú)需熱處理。 凸模固定板三維圖如圖 410，具體尺寸見(jiàn)零件圖。 圖 410 凸模固定板三維圖 21 凸模墊板 倒裝復(fù)合模在沖裁時(shí)，五個(gè)凸模和凸凹模要承受很大的沖裁力。這些沖裁力通過(guò)凸模的固定端和凸凹模的固定端分別傳遞到上下模座。如果作用在上下模座上的沖裁力大于其各自許用應(yīng)力時(shí)，就會(huì)在模板上壓出凹陷，從而影響凸模和凸凹模的正確位置。為避免這種情況的發(fā)生，在上模座和凸模固定板、下模座之和凸凹模固定板間加裝一塊淬硬的墊板。 凸模固