【文章內(nèi)容簡介】 ： m厚 度 圖 21 零件圖 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。此工件只有沖孔和落料兩個(gè)基本工序，材料為紫銅，紫銅有較好的塑性，很容易進(jìn)行冷熱加工，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)比較簡單，整個(gè)外形光滑、圓整，尺寸精度及沖裁斷面質(zhì)量要求均不高，作為普通沖裁，其經(jīng)濟(jì)精度一般在 IT12～I(xiàn)T14 級(jí)，取落料精度為 IT14 級(jí)，沖孔精度為 IT13 級(jí)。最小沖孔直徑為 m10?，大于料厚 t，故沖孔凸模強(qiáng)度足夠，沖裁孔 m10?與孔邊緣間最小距離為 5（105=5）mm，大于表 21 中查得的凸凹模的最小壁厚 ，凸凹模強(qiáng)度足夠且工件邊緣不會(huì)產(chǎn)生膨脹或扭曲變形，零件的加工工藝性較好 [7]。7 / 48 表 21 凸凹模的最小壁厚 單位：（mm）料厚 0．4 1 最小壁厚 a 2 4最小直徑 D 15 18 21 沖裁工藝方案的確定該工件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，可以有以下三種方案：方案一：先落料，后沖孔，需要兩套模具，采用單工序模生產(chǎn)；方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)，需要一套模具；方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)模，需要一套模具。三種方案比較見表 22表 22 三種方案的比較 模具種類比較項(xiàng)目單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模沖件精度 較低 高 一般生產(chǎn)效率 較低 較高 高生產(chǎn)批量 適合大、中、小批量 適合大批量 適合大批量模具復(fù)雜程度 較易 較復(fù)雜 復(fù)雜模具成本 較低 較高 高模具制作精度 較低 較高 高模具制造周期 較快 較長 長模具外形尺寸 較小 中等 較大沖壓設(shè)備能力 較小 中等 較大2 3 4 5 最小壁厚 a 5 10 12最小直徑 D 21 25 28 32 35 40 458 / 48工作條件 一般 較好 好由于這樣一個(gè)工件按單工序模具來加工，則需兩個(gè)工序，即需要兩套模具，兩臺(tái)設(shè)備，模具制造費(fèi)用大，生產(chǎn)效率低，且不容易保證尺寸精度，操作不便，也不夠安全。所以方案一不合理。若采用級(jí)進(jìn)模具則模具制造難度加大，工件的尺寸也不容易保證。生產(chǎn)效率也不高，所以方案三也不合理。而采用復(fù)合模制沖件時(shí)，由于這個(gè)工件的結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜而且軸對(duì)稱，復(fù)合模的成本不是太高，制造的難度也不大，容易保證尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生產(chǎn)效率高。綜合考慮，對(duì)以上三種模具特點(diǎn)的比較后，方案二比較合理。所以采用方案二的復(fù)合模。9 / 48第三章 主要數(shù)據(jù)的計(jì)算 排樣方案的確定及計(jì)算在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義，在模具設(shè)計(jì)中，排樣設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種：一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為設(shè)計(jì)廢料；二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：① 材料的力學(xué)性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。② 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。③ 材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。④ 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。常用的排樣方法有三種：① 有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具壽命也高。10 / 48②少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。③無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。少廢料、無廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。并且工件須具有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多行排等形式。綜上所述排樣如圖31 所示。圖 31 排樣圖由表 31 確定搭邊值表 表 31 搭邊值表 單位：（mm）手送料圓形 非圓形 往復(fù)送料自動(dòng)送料料厚 a1a1a1a1～1 2 3 21～2 2 2 3..5 3 22～3 2 3 4 3～4 3 3 5 4 4 3根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值 a=，側(cè)邊取搭邊值 1a=。11 / 48條料的送料步距按式（31） ， 1adh?? (31)式中， h——送料步距（ m） ；1a——最小搭邊值（ ） 。則步距， (32)???條料寬度按式（33） ， (3??02????CaDB3)其中，——沖裁件寬度方向的最大尺寸；D——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；查表 32 取 ㎜。C ? 表 32 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙表 單位（mm）無側(cè)壓裝置條料寬度 B條料厚度 t100 以下 100～200～ ～1 2～3 3～4 14～5 112 / 4813 / 48?為條料寬度方向的單向偏差，可查表 33，取 ?=。表 33 剪切條料寬度公差 單位（㎜）材料厚度 t條料寬度 B0～1 ﹥1～2 ﹥2～3 ﹥3～5≦50 ﹥50～100 1．0﹥100～150 ﹥150～220 ﹥220～300 （34） ??????????導(dǎo)料板間的距離為， A=B+Z (35)Z 為條料與倒料板之間的間隙，可查表 34，取 Z=。導(dǎo)料板間的距離，A=44mm (36) 表 34 條料與倒料板之間的間隙 Z （單位mm）條料寬度條料厚度 t≦100 ﹥100～200 ﹥200～300≦1 1﹥1～5 1 114 / 48 沖壓力的計(jì)算沖壓力包括沖裁力、卸料力、推料力、頂料力。計(jì)算沖壓力是選擇壓力機(jī)的基礎(chǔ)。 落料力材料的抗剪強(qiáng)度 pa??240? (37)?tKLF落其中， 落——落料時(shí)的沖裁力；F ——落料時(shí)沖裁周邊長度；L ——材料厚度；t ——材料抗剪強(qiáng)度；? ——系數(shù)，一般取 。K (38)?tKLF?落 .??680 沖孔力中心孔， (39)?tKLF1?孔 .?其中，L1——中心孔的沖裁周邊長度。15 / 482 個(gè)小孔， (310)?tKLF2?孔 .??其中，L2——2 個(gè)小孔的沖裁周邊長度。 (311)21孔孔沖 F??? ?16 / 48 沖裁時(shí)的推料力和卸料力頂料力的計(jì)算表 35 卸料力、推料力及頂料力系數(shù)沖裁材料 K卸 推 K頂純銅、黃銅 ～ ～鋁、鋁合金 ～ ～～ ～ ～ ～0055 ～ ～ ～ ～ 鋼材料厚度 m ～ 查表 35 (312)03.?頂推 K2卸 (313)沖推推頂 FnF? (314)th? (315)其中， n——凹?？變?nèi)存件的個(gè)數(shù)；h——凹模刃口直壁高度；T——工件厚度。刃口高度 h 的取值與板料厚度 t 有關(guān)，t= 時(shí)，h=3～5mm [8]。取 m5?，17 / 48則 ， (316)個(gè)105.?thn故， 沖推推 FK? (317) ?? (318)落卸卸 F? ? 最大沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇為避免各凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，且考慮到凸模相距很近時(shí)避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)擠壓力作用而產(chǎn)生傾斜或折斷故把三沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯凸模如圖 33。階梯式凸模不僅能降低沖裁力，而且能減少壓力機(jī)的震動(dòng)。在直徑相差較大、距離又很近的多孔沖裁中，一般將小直徑凸模做短些，可以避免小直徑凸模因受被沖材料流動(dòng)產(chǎn)生的水平力的作用，而產(chǎn)生折斷或者傾斜的現(xiàn)象。圖 33 階梯凸模18 / 48其凸模間的高度差 H 與板料厚度 t 有關(guān)即 t＞3mm 時(shí)， H=t；t＞3mm 時(shí)，H=。因此高度差，H= (319)則最大沖壓力， 推卸沖落總 FF?? (320)＝ 查參考文獻(xiàn)[9]，選取國產(chǎn) 100KN 開式壓力機(jī)。其最大裝模高度為 180m ；最小裝模高度為 130 ；模柄孔尺寸為直徑 30 ，深度為 50 ；工作臺(tái)尺寸左右為 360 ,前后 240 ，厚度 50m；工作臺(tái)孔尺寸：左右 180m,前后 90 ,直徑 130 ；立柱間距離：180 ；傾斜角 300。 模具壓力中心的確定沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。在設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，應(yīng)盡量使壓力中心與壓力機(jī)滑塊相重合，否則會(huì)產(chǎn)生偏心載荷，使模具導(dǎo)向部分和壓力機(jī)導(dǎo)軌非正常磨損，導(dǎo)致模具間隙不勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞刃口。對(duì)于級(jí)進(jìn)模以及輪廓形狀復(fù)雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點(diǎn)即壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)與模柄的軸線重合，否則會(huì)影響模具及壓力機(jī)的精度和壽命。一切對(duì)稱沖裁件的壓力中心，均位于其輪廓圖形的幾何中心點(diǎn)上。對(duì)于該工件，由工件形狀可知壓力中心位于圓心上。如零件圖 21 根據(jù)圖形分析，因?yàn)楣ぜD形對(duì)稱， 所以該工件的壓力中心為該工件的中心。 19 / 48 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。合理的間隙值也是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差來保證的，它的確定需考慮到?jīng)_裁變形的規(guī)律、沖裁件精度要求、模具磨損和制造特點(diǎn)等情況。因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類：（1）按凸模與凹模分開加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類工件的凸、凹模制造相對(duì)簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口的公稱尺寸和制造公差（凸模 凸?，凹模 凹 ） 。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙 Zmax，必須滿足， minaxZ??凹凸 ? (321)如果不成立就更改為， ???凸 (322)mi6Z?凹? (323)進(jìn)行修改調(diào)試。也就是新制造的模具應(yīng)滿足， maxi