【文章內(nèi)容簡介】 （ mm ），得 R =5mm ； 根據(jù)公式（ 52）得： 0 ??A mm 圖 51 導(dǎo)料銷 10 排樣方法 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟利用，還影響制件的質(zhì)量、模具的壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟指標。 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣又可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。 采用少、無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定 位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。 根據(jù) 我 設(shè)計的零件的形狀、厚度、材料等方面的全面考慮，排樣方法采用有 廢 料直排法如下圖所示。 圖 52 豎排示意 圖 11 圖 53 橫排示意 圖 材料利用率 材料利用率通常以一個步距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率 ?表示： %100)( ?? LBnA? 公式 （ 54） 式中： ? — 材料利用率 （ % ）； n — 沖裁件的數(shù)目 （ n =1）； A — 沖裁件的實際面積 （ mm 2）； B — 板料寬度 （ B = mm ）； L — 步距 （ l = mm）。 計算沖壓件的面積： A=2（ 10 2π－ 5 2π） +π（ 30－ 15 ） 2 =471+ =（ mm 2） 豎排 條料寬度計算： B =77+2+ =（ mm ） 橫排 條料寬度計算： B =68+2+ 12 =（ mm ） 步 距的計算： L =77+ =（ mm ） 根據(jù)公式（ 53）得： 豎 排： %%) . 5 / 8 059021( ?????? 橫排： %%) . 5 / 7 159021( ?????? 由此可之， ? 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料 。 因 , 橫豎 ?? ?所以該零件采用 豎排 法。如圖 55 所示： 圖 55 排 樣 圖 13 6 沖裁力相關(guān)的計算 計算沖裁力的公式 計算沖裁力是為了選擇合 適的壓力機，設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸?，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 pF 一般可以按下式計算 ： ?tLKF pp ? 公式 （ 61） 式中： ? — 材料抗剪強度 （ MPa ） ； L — 沖裁周邊總長 （ mm） ； t — 材料厚度 （ mm） ； 系數(shù) pK 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(shè)置的安全系數(shù) pK ，一般取 pK =。 根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出 Q235 抗剪強度 ? 為 303～ 372MPa ,取 ? =350MPa 。 表 61 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 屈服強度 普通碳素鋼 Q195 未退火 255～ 314 315～ 4390 195 Q235 未退火 303～ 372 375～ 460 235 Q275 未退火 392～ 490 490～ 610 275 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08F 已退火 230～ 310 275～ 380 180 08 已退火 260～ 360 215～ 410 200 10 已退火 260～ 340 295～ 430 210 20 已退火 280～ 400 355～ 500 250 45 已退火 440～ 560 530～ 685 360 14 總沖裁力、推料力、卸料力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式。總的沖裁力包括： （ 1） F — 總沖壓力 （ 2） pF — 總沖裁力 （ 3） QF — 卸料力 （ 4） 1QF — 推料力 總沖裁力 PF ?)( 2121 LLtKFFF pp ???? 公式 （ 62） 式中： 1F — 落料時的沖裁力； 2F — 沖孔時的沖裁力； 1L — 落料周長（ mm）； 2L — 沖孔周長（ mm）。 計算其沖裁周邊的長（ mm）： 落料周長為： 1L =60π +20π 2 471? mm 沖孔周長為： 2L =30π +10π 2 157? mm 落料沖裁力為： 1F=KptL1τ =2471304 =（ N ） 沖孔沖 裁力為： 15 2F =KptL2τ =2157304 =（ N ） 所以可求總沖裁力為： pF = 1F + 2F =+ =（ KN ） 表 62 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 ～ ～ ～ ～ 注：對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值 計算卸料力 QF PXQ FKF ? 公式 （ 63） 查表 62 得： ?XK 根據(jù)公式（ 63）得： QF = = 計算推料力 1QF PtQ FnKF ?1 公式 （ 64） 查表 61 得： ?tK n根塞在凹模內(nèi)的制件或度料數(shù)量（ thn /? =6/2=3） 16 根據(jù)公式（ 64）得： 3 5 . 7 2 5 K N1 ?QF 計算總沖壓力 F 1p FFFF ??? 公式 （ 65） = + + = 根據(jù)總沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機 J2363（參數(shù)見附錄 4） 。 17 7 模具壓力中心與計 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(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來確定： （ 1）對稱零件的單個沖裁件，沖裁的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 （ 2）工件形狀相同且分布對稱時，沖裁的壓力中心與零件的對稱中心重合。 （ 3）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=），即為所求模具的壓力中心。 nnno LLLXLXLXLX ????? 212211 / 公式 （ 71） nnno LLLYLYLYLY ????? 212211 / 公式 （ 72） 零件屬于 形狀 屬于 X 方向 Y 不對稱的工件，所以工件的壓力中心為X=0Y= nnno LLLYLYLYLY ????? 212211 / ?10 (10+30) ? 圖 71 零件圖 18 8 沖裁間隙 沖裁間隙分析 根據(jù) JB/Z27186 規(guī)定，沖裁間隙是指凸、凹模刃口間隙的距離，用符號 C表示，其值可為正也可為負，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 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睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。 間隙對模具 壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，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(yīng)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。 而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配 精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。 間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚 度的 5~20%左右時，沖裁力的降低不超過 5~10%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力，當單邊間隙達到材料厚度的 15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。 19 間隙值的確定 由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設(shè)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。考慮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隙 Zmin，最大值稱為最大合理間隙 Zmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Zmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。 根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂 直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。 經(jīng)驗公式； 軟材料： t＜ 1mm， C=(3%~4%)t t=1~3mm， C=(5%~8%)t t=3~5mm， C=(8%~1%)t 硬材料： t＜ 1mm， C=(4%~5%)t t=1~3mm， C=(6%~8%)t t=3~8mm， C=(8%~13%)t 根據(jù)分析沖裁模間隙采用查表法確定 ，查沖裁模初使用間隙（見附 錄 3） 得Zmin=,Zmax= 刃口尺寸的計算方 法 由于模具的加工方法不同，凸、凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為兩種方法： 凸、凹模分開加工，主要用于圓形或簡單形狀制件； 凸、凹模配合加工，主要用于 形狀復(fù)雜或薄板制 件 。 由于該制件形狀簡單， 選擇凸、凹模分開加工。 20 沖孔 設(shè)沖孔尺寸為 ??0d ， 根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模為設(shè)計基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙 Zmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式 81 如下： pd ＝（ d ＋ X△ ） 0p?? 公式 （ 81） d ＝（