【文章內(nèi)容簡介】 。 排樣圖的設(shè)計與計算設(shè)計級進模首先要設(shè)計排樣圖。這是設(shè)計級進模的重要依據(jù)。排樣的要求是切除廢料，將零件留在條料上，以分步完成各個工序，最后根據(jù)需要將零件彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 9從條料上分離下來。多工位級進模排樣設(shè)計的內(nèi)容包括：確定模具的工位數(shù)目，各工位加工的內(nèi)容及各工位沖壓工序順序的安排；確定被沖工件在條料上的排列方式；確定條料載體的形式；確定條料寬度和步距尺寸，從而確定了材料利用率。排樣圖的好壞對模具設(shè)計的影響很大，需要設(shè)計出多種方案加以分析、比較、綜合與歸納，以確定一個經(jīng)濟、技術(shù)效果相對較合理的方案，衡量排樣設(shè)計的好壞主要是看其工序安排是否合理，能否保證沖件的質(zhì)量并使沖壓過程正常、穩(wěn)定的進行，模具結(jié)構(gòu)是否簡單、制造維修是否方便，能否得到較高的材料利用率，是否符合制造和使用單位的習(xí)慣和實際條件等等。 排樣圖設(shè)計原則（1） 先沖孔，后沖外形。（2） 復(fù)雜型孔可分解為若干簡單型孔，分步進行沖裁。（3） 工序要分散，以確保凹模有足夠的強度。所有的孔不應(yīng)在同一工位上沖切，最好分開。布置在同一工位及相鄰工位上的沖切輪廓（包括孔）的間距不應(yīng)小于凹模最小壁厚。（4） 尺寸與形狀要求高的輪廓應(yīng)布置在較后的工位上沖切。（5） 有孔位精度要求的孔應(yīng)在同一工位上沖，若無法安排在同一工位上時，可安排在相近的工位上沖。（6） 孔精度有要求并與輪廓靠近，沖外輪廓時孔可能會變形，應(yīng)先沖外形后沖孔。（7） 外形薄弱部分的沖切應(yīng)安排在較前的工位上。（8） 輪廓周界較大的沖切工藝，盡量安排在中間工位，以使壓力中心與模具幾何中心重合。 排樣圖排樣圖見圖 ；排樣采取對稱布置，這樣可以提高生產(chǎn)效率，并且在彎曲是可以避免因為受力不均而產(chǎn)生的材料流動。具體工位為：、。在 7 處設(shè)置空工位主要目的是為了增加成形凹模之間的距離，從而增強凹模強度。彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 10圖 排樣圖的計算1) 說明：在級進模中，一般排料會采取搭邊，由于此零件在彎曲前需要有切槽的工序，故為了提高材料利用率，將切槽所用廢料即作為搭邊值，考慮到凹模強度，沖槽寬度定為 。2) 由于采用對稱排樣布置，其送料步距基本尺寸為： S=D+a （式 2. 1）式中 D平行于送料方向的沖裁寬度（ mm） ； a沖裁件之間的搭邊值(mm)。 Smin= +=在 1 處以說明，搭邊和沖槽共享，則 a=，所以 S =3）零件展開尺寸由圖 可知，零件展開尺寸分為三段，即直線段，斜線段和彎曲段。故展開尺寸為三段相加：L 總=L 直+L 斜+L 彎=18++=由于排樣為對稱布置，故在兩個零件垂直方向之間有搭邊，取 。故排樣的總展開尺寸為 2L 總+=。4）條料寬度 B彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 11由于采用側(cè)刃進行縱向定距，條料寬度必須考慮到側(cè)刃切去的寬度即側(cè)刃。故條料寬度為：B=排樣展開尺寸 + 側(cè)刃切除部分=+ 22=。5）材料利用率計算材料的利用率通常是以一個步距內(nèi)零件的有效面積與所用毛坯面積的百分率來表示： η=(S/AB)100% (式 23)式中 S一個步距內(nèi)零件的有效面積(mm 2)；AB一個步距內(nèi)所需毛胚面積（mm 2） 。η1=（ 2 22）/ （）=%η2=（ 2）/（ ）=%η4=（ 23）/（）=%η8=（ ）/（）=%η 總=η1η2η3η4=% 沖裁力的計算沖壓力是選擇壓力機的主要依據(jù),也是設(shè)計模具所必需的數(shù)據(jù)。 沖裁力對于普通平刃口的沖裁,其沖裁力 F 可按下式計算： F=KLtτ （式）式中 F沖裁力（N） ； K系數(shù)。是考慮到刃口鈍化，間隙不均勻，材料力學(xué)性能與厚度波 動等因素而增加的安全系數(shù)，常取 K=； L沖裁力周長（mm） ； t板料厚度（ mm） ； τ材料抗剪強度(Mpa)。查《冷沖模設(shè)計》 P38 表 23 沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能，得：τ=275MPaF 側(cè)刃=（2 + 22）1275=10153NF 沖孔=1275=彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 12 F 切槽=（2 + 23）1275=40170NF 沖裁=F 側(cè)刃+F 沖孔+F 切槽= 彎曲力彎曲力是設(shè)計計算彎曲模和選擇壓力機噸位的重要依據(jù)。特別是在彎曲板料較厚、彎曲線較長、相對彎曲半徑較小、材料厚度較大，而彎曲設(shè)備噸位與功率有限的情況下，必須對彎曲力進行計算。 F 自= 2бb/(r+t） （式 ）式中 F 自沖壓行程結(jié)束時的自由彎曲力（N） K安全系數(shù)，一般 K= b彎曲件的寬度（mm） t彎曲材料的厚度（mm） r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（mm） Бb材料的強度極限（MPa）F 自=11275/（2+1）= 卸料力、推件力計算卸料力 FQ1,即將緊箍在凸模上的材料與凸模分離所需的力；推件力FQ2，即將落料件或沖孔廢料推出凹模所需要的力；卸料力、推件力和沖輪廓的形狀，沖裁間隙，材料種類和厚度，潤滑情況，凹模洞口形狀等因素有關(guān)。在級進模中，我設(shè)計的是彈性卸料裝置，需要計算卸料力。以便順利地將條料往前送。在實際生產(chǎn)中常用以下經(jīng)驗公式計算：FQ1=K1F （式 ）FQ2=nK2F （式 ）式中 F沖壓力（N）KQ1卸料力系數(shù)KQ2推件力系數(shù)n梗塞在凹模內(nèi)的沖件數(shù)，n = h/t，h 為凹模直刃高度，t 為料厚查《沖模設(shè)計手冊》, t ≤ 3，h=3 ，n=3/=。查 《冷沖模設(shè)計》P57 表 38 卸料力、推件力系數(shù)，得：FQ1= = FQ2=3 = 壓力機所需總沖壓力的計算彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 13計算總沖壓力的時候，只能計算同時發(fā)生的力。我所設(shè)計的模具需要的總壓力包括沖壓力、卸料力和推件力。在彎曲時的卸料力為自由彎曲力的 30%80%，故彎曲時的卸料力為=。F 總 =F 沖壓力 +F 彎卸+ F Q1 + FQ2 （式 ）F 總 =+ + + = =66KN 壓力機噸位和型號的選擇查《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》P288 表 ，開式可傾壓力機技術(shù)規(guī)格，選擇 JB2325 型壓力機，其參數(shù)如下：公稱壓力：250KN滑塊行程：80mm滑塊行程次數(shù)：100 次/min最大封閉高度：250mm最大裝模高度：200mm封閉高度調(diào)節(jié)量：80mm工作臺尺寸：前后 560mm；左右 360mm墊板尺寸：厚度 40mm模柄孔尺寸：直徑 50mm；深度 70mm設(shè)備外形尺寸：前后 1130mm；左右 921mm；高度 1890mm 壓力機的可用性分析所選壓力機的壓力為 250KN 模具所需壓力 66KN。所選壓力機的工作臺尺寸 560360 模架尺寸 212216。所選壓力機的裝模高度為 200mm 模具閉合高度 185mm。綜上，所選壓力機可用。 壓力中心的計算沖裁力合力的作用點是沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心線基本重合，否則，模具和壓力機滑塊將受到側(cè)向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會引起壓力機導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機的精度。建立如圖 坐標:彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 14圖 如圖所示建立直角坐標系，由于該排樣方法為對稱排樣，因此在 Y 軸上的壓力中心坐標即為 Y=0，根據(jù)公式，則：對于第一工位：沖裁側(cè)刃和兩個孔，由于與所建立坐標系 X 軸重合，因此該工位壓力中心的位置為：X1=0mm對于第二工位：沖裁 2 個孔，由于對稱，因此計算一個孔的壓力中心 X 軸坐標：X2=對于第三工位，此工位為空位。對于第四工位，沖裁 2 條窄槽，同樣由于對稱。計算單邊 X 坐標：X4=對于第五工位，此工位為空位。對于第六工位，此工位為彎曲工位，根據(jù)公式得：X6=61mm對于第七工位，此工位為空位對于第八工位，此工位進行最后的落料，則：X8=則，最后壓力中心為： mX1625.?由于壓力機壓力中心相對于坐標系為 ，相差將近 2 ，相差不多，m符合要求。彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 153 成型零件的設(shè)計凸模和凹模直接擔(dān)負著沖壓工作。由于加工性質(zhì)不同，凸模與凹模的形狀，結(jié)構(gòu)也不同。多工位級進模一般都含有兩種或兩種以上的沖壓工藝，凸模和凹模數(shù)量之多是可想知的。 設(shè)計原則級進模結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：1. 盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標準結(jié)構(gòu)。2. 模具要有足夠的剛性，以滿足壽命和精度的要求。3. 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單、實用，要具有合理的經(jīng)濟性。4. 能方便地送料，操作要簡便安全，出件容易。5. 模具零件之間定位要準確可靠，連接要牢固。6. 要有利于模具零件的加工。7. 模具結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的沖壓設(shè)備要協(xié)調(diào)。8. 模具容易安裝，易損件更換方便。 凸、凹模的設(shè)計與計算由于落料件的實際尺寸基本與凹模刃口尺寸一致，所以落料時應(yīng)先計算凹模刃口尺寸，再改變凸模刃口尺寸，以獲得合理的沖裁間隙值。而沖孔時孔的實際尺寸基本與凸模刃口尺寸一致，因此應(yīng)先計算凸模刃口尺寸，合理沖裁間隙值靠改變凹模刃口尺寸獲得。 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計1. 凹模的基本類型見表 表 凹模的基本類型整體凹模 不適宜用于多工位級進模，但是由于設(shè)計簡單，一些工位數(shù)不多的或工位數(shù)較多而只是純沖裁的級進模會選用鑲套式凹模 為了小的工作型孔的加工方便，容易更換和刃磨，在整體凹?；蚱渌问桨寄５木植啃涂孜恢描偳短籽b凹模拼合式型孔凹模 為滿足凹模型孔加工精度這一要求，用于某些不易加工的凹模型孔分段拼合凹模 解決各工位型孔間的間距精度，將模具的凹模分成若干段，每段中的型孔數(shù)不一，然后將這幾段凹模的結(jié)合面研和鑲彈簧片沖模設(shè)計與制造工藝 16入凹模外套（或圍框）內(nèi)，構(gòu)成的一個整體凹模，較多采用綜合拼合凹模 是上述各種拼合鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的綜合，多