【文章內(nèi)容簡介】 0mm1500mm 鋼板，每張鋼板可剪裁為 5 張條料臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 （ 70mm1500mm） ，每張鋼板可沖 2 個工件，則 總? 為： %10 01 ?? LBnA總? %100150 0125 0 12910 ???? %? (22) 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3 汽車底盤支架模具的工藝尺寸計(jì)算 工作零件刃口尺寸計(jì)算 [6] 刃口尺寸確定的原則 沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔工序，并遵循如下原則： （ 1） 設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為 基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 （ 2） 根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時，凹模基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時，仍能沖出合格的零件。 模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。用 x、 ? 表示，其中 ? 為 工件的公差值， x為磨損系數(shù) ,其值在 ～ 1 之間，根據(jù)工件制造精度進(jìn)行選?。? 工件精度 IT10 以上 X=1 工件精度 IT11～ IT13 X= 工件精度 IT14 X= （ 3） 不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值 ( minZ )。 （ 4） 選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高 2～ 4 級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按 IT6～ IT7 級來選??；對于形狀復(fù)雜 的刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的 1/4 來選??；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的 1/8 并冠以 (? )。 （ 5） 工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按 “ 入體 ” 原則標(biāo)注為單向公差，所謂 “ 入體 ” 原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。 刃口尺寸確定的方法 由于沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類 ： （ 1） 按凸模與凹模圖樣分別加工法 這種方法主 要適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工件，因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工，設(shè)計(jì)時，需在圖紙上分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 （ 2） 凸模與凹模配作法 采用凸、凹模分開加工法時，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須嚴(yán)格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料（因 maxZ 與 minZ 的差值很?。┑臎_模，或沖制復(fù)雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常常采用凸模與凹模配作的加工方法。 配作法就是 先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個基準(zhǔn)件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核 +≤ 的條件，并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。設(shè)計(jì)時，基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，而配作件上只標(biāo)注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明： “ 凸（凹）模刃口按凹（凸）模實(shí)際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值 minZ ” 。 在材料厚度較大是，間隙值可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得， ? ?tZ %20~%15? 。 采用配作法，計(jì)算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽?，首先是根據(jù)凸模或凹模磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計(jì)算。 圖 7 是沖孔各部分尺寸與公差分布情況。 刃口尺寸計(jì)算： ? ?0m in pxdd p ????? (31) ? ?0 ???? ? 沖孔 : ? ? ? ? dd ZxdZdd pd ?? ?? ?????? 0m inm in0m in (32) ? ? 8 7 1 7 1 4 ?? ??? 孔心距： ? ? 22m in dd LL ????? ? ? in ??????? L (33) 式中 pd 、 d 沖孔凸、凹模尺寸 dL 凹模孔心距的尺寸，公差 d? 取工件公差的 41 ，即 4??d? minL 工件孔心距的最小極限尺寸 mind 沖孔件孔的最小極限尺寸 ? 沖載件制造公差 minZ 最小初始雙面間隙 p? 、 d? 凸、凹模的制造公差 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 x 系數(shù) 圖 7 沖孔各部分尺寸與公差分布情況 沖裁力與壓力中心的計(jì)算 [7][8] 沖裁力的計(jì)算 通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，平刃口沖裁模的沖裁力 F 計(jì)算公式， 落料力： ?ltF ?落 (34) ?????? ? ?? 沖孔力 ： ?ltF ?沖 (35) ????? ? ? ?? 卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力：將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力。 卸料力 : 沖卸卸 FK?F (36) ?? ? ?? 推件力： 落推推 FF nK? (37) ??? ? ?? 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 其中 2 是因有兩個孔。 總沖壓力： 推卸沖總 FFFF ??? (38) ??? ? ?? 汽車底盤支架沖模壓力中心的確定 [9] 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。由于工件結(jié)構(gòu)對稱，故壓力中心在零件中心上。設(shè)零件中心的坐標(biāo)為 ? ?00， ， L1 距 y 軸 150mm， L2 距 x 軸 625mm。 壓力中心： 沖裁合力中心 s 相對 y 軸的距離為： iniiininnns lxllllxlxlxlx11212211?????????????? (39) 沖裁合力中心 s 相對 x 軸的距離為： iniiininnns lyllllylylyly11212211?????????????? (310) 其中 L 在 X 和 Y 軸的坐標(biāo)如表 2 所示 : 表 2 L 在 X 和 Y 軸的坐標(biāo) L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 150 150 150 150 150 150 150 150 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 10 10 20 20 30 30 625 625 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 10 10 20 20 30 30 150 150 由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為 ? ?0,0 。 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 4 汽車底盤支架沖孔模具設(shè)計(jì) 沖孔模具的總體設(shè)計(jì) [10][11] 沖孔模具類型的確定 按照工序性質(zhì)選擇沖孔模。 按工序組合程度選擇單工序。 按照模具導(dǎo)向方式，選擇導(dǎo)柱式。 總結(jié)設(shè)計(jì)要求，最終確定模具類型為導(dǎo)柱式單工序沖孔模。 定位零件的選 擇 模具采用兩側(cè)擋零件和彎曲定位零件精確定位，利用定位零件可實(shí)現(xiàn)制件的精確。圖 8 和 9 分別是模具的側(cè)定位和縱向定位。 圖 8 側(cè)定位 圖 9 縱向定位 卸料、出件方式的選擇 卸料和頂件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。 彈壓卸料裝置既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高。因此就選擇彈壓卸料裝置。 推件裝置一般是剛性的，由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。由于剛性推件裝置推件力大，工作可靠，所以采用這種裝置。 導(dǎo)向裝置的選擇 導(dǎo)柱導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置是常用的裝置，導(dǎo)套和導(dǎo)柱分別固定在上、下模座上。導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模座可以采用過渡配合 67mH 代替過盈配合，容易保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的軸線垂直于模座平面。故選此裝置。 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 [12] 沖孔凸模尺寸 凸模長度： 5304035321 ???????? hhhhL 凸 (41) 110? 其中： 1h — 凸模固定板厚度 2h — 固定卸料板厚度 3h — 導(dǎo)料板厚度 h — 增加長度 凸模強(qiáng)度校核：該凸模沖頭比較粗大，強(qiáng)度足夠，并且使用凸模固定板固定。 沖孔凹模尺寸 凹模外形采用矩形，結(jié)構(gòu)采用整體式，刃口取平刃。 凹模高度 H: ? ?8不小于ksH ? (42) 式中 :s — 垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離 （ mm）； K — 系數(shù)，查《沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)》 [3]。 垂直于送料方向的凹模寬度 B: ? ?HsB ~?? (43) 送料方向的凹模長度 L： 21 2ssL ?? (44) 式中 : 1s — 送料方向的凹模 刃壁間最大距離 ? ?mm ； 2s — 送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離 ? ?mm ； 其值查《沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)》 [3],經(jīng)計(jì)算得 : ? ? mmmmH 60,~ 取? ； ? ? mmmmB 300,350~250 取? ； ? ? mmmmL 450,550~400 取? ； 結(jié)合零件取： 60?H 、 300?B 、 450?L 。 聚胺脂橡膠的選用與計(jì)算 橡膠選用與計(jì)算步驟如下： 臨沂大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2022 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 （ 1）根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能、形狀和數(shù)量。沖裁卸料用較硬橡膠。 （ 2）根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸。 橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算： ApF? (45) 所以，橡膠橫截面積為： mmpFA ??? 式中： F橡膠所產(chǎn)生的壓力，設(shè)計(jì)時取大于或等于卸料力 p 橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力（ N/mm2），與壓縮量有關(guān) A橡膠橫截面積（ mm2） （ 3）求橡膠高度尺寸 限壓極縮量： Hh jj ?? (46) 式中： H橡膠自由狀態(tài)下的高度（ mm） j? 橡膠極限壓縮率。對于合成橡膠，可取 %45~%35?j? 橡膠預(yù)壓縮量： Hh yy ?? (47) 上兩式相減得橡膠高度 H 的計(jì)算公式： ? ? ? ? ? ? mmhhhH yjgyjyj 80?????? ???? (48) 式中： gh 橡膠工作壓縮量 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸及模架尺寸 根據(jù) 單工序 模形式特點(diǎn) :凹模板尺寸并查 《 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 》 [9]， 確定其它模具模板尺寸 如表 3： 表 3 其他模具模板尺寸 名稱 尺寸（ mm） 材料 凸模墊板 45030035 45 鋼 凸模固定板 45030045 45 鋼 凸模脫料板 45030040 45 鋼 根據(jù)模具 凹模等 零件結(jié)構(gòu)尺寸 ， 查 《沖模設(shè)計(jì)手冊》 [13]， 選取后 模架如表 4： 表 4 后模架 名稱 尺寸（ mm） 材料 上模座 70045055