【文章內(nèi)容簡介】 阻力,推出已分離的料。L=（18＋6）=㎜所以:F=3350= 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長時(shí)，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法：（一）階梯凸模沖裁在多凸模沖裁模具中，為避免各凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，可根據(jù)凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少?zèng)_裁力。這種模具的缺點(diǎn)是長凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。（大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。、推件力、壓料力和推件力的計(jì)算當(dāng)沖裁完成后，由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，在板材上沖裁出的廢料（或工件）孔徑沿徑向發(fā)生彈性收縮，會(huì)箍在凸模上。而沖裁下來的工件或（廢料）徑向會(huì)擴(kuò)張， 因此會(huì)卡在凹模內(nèi)，為了使沖裁過程連續(xù)，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹?？變?nèi)的工件或廢料推出。從凸模上將零件或廢料卸下來的力稱卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱推件力，逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔內(nèi)頂出的力稱。卸料力、推件力是由壓力機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學(xué)性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。在此用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力計(jì)算： [5]；由表21查的K=～；則取===F=KF==推件力計(jì)算： 料厚（mm）K卸K推K頂鋼≤～～～ ～～～～～鋁 鋁合金紫銅 黃銅～～～～ 注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。沖裁時(shí)，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否要考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待。沖裁時(shí)的合力作用或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與滑塊的壓力中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具壽命和壓力機(jī)的使用壽命。計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖32所示。為了減少計(jì)算，坐標(biāo)設(shè)在和、上，此時(shí)=0， =0，=0?？缮偎闳齻€(gè)數(shù)。如圖所示，將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心上，將沖裁輪廓線按集合圖形分解為L1～L7共7段基本線段。壓力中心汁算： 因?yàn)樵摴ぜ禽S對(duì)稱零件，所以其重心在對(duì)稱中心線上，計(jì)算壓力中心時(shí)，僅考慮如圖3—2所示x方向的值。 設(shè)模具的壓力中心坐標(biāo)為 ，則=0，其計(jì)算公式如下： 圖32沖裁時(shí)的壓力中心 =mm=51mm =0 式中 xx2……xn——各圖形沖裁力的x軸坐標(biāo)（mm）； yy2……yn——各圖形沖裁力的y軸坐標(biāo)（mm）； 主要工藝參數(shù)計(jì)算毛坯的尺寸計(jì)算 該毛坯的工件展開圖如圖33所示。按彎曲件展開來計(jì)算，由中性層半徑公式的： =R+Xt [3] R=+8*3=中性層長度 ：L= （r+X0it）I =（+3）90 圖33毛坯的工件展開圖= 直線部分長度為： a == b== L=a+b+l=++= 則毛坯的外形尺寸為： L3=26mm L4=40mm L2=[2]mm= L1=Ll2== 第四章 沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。間隙值的大小對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角??；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實(shí)際尺寸與標(biāo)稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏差。沖裁件相對(duì)凸?；虬寄３叽绲钠?，主要是由于沖裁過程中，材料受拉伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結(jié)束后工件脫離模具時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。偏差值可能是正的，也可能是負(fù)的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模的間隙。當(dāng)間隙較大時(shí)，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的尺寸則大于凸模尺寸。當(dāng)間隙較小時(shí)，凸模壓入板料接近擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。此外，尺寸變化量的大小還與材料力學(xué)性能、厚度、軋制方向、沖裁件形狀等因素有關(guān)。材料軟，彈性變形量小，沖裁后彈性恢復(fù)量就小，零件的精度也就高。材料硬，彈性恢復(fù)就大。上述討論的是模具在制造精度一定的前途下進(jìn)行的，間隙對(duì)沖裁件精度的影響比模具本身制造精度的影響要小得多，若模具刃口制造精度低，沖裁出的工件精度也就無法得到保證。模具的制造精度與沖裁件精度之間的關(guān)系見表51。表41 沖裁件精度沖模制造精度材 料 厚 度 t (mm)2345681012IT6～I(xiàn)T7IT7～I(xiàn)T9IT9IT8IT8IT9IT9IT10IT10IT10IT12IT10IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14模具的磨損及模具刃口在壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形也會(huì)影響到間隙及沖裁件應(yīng)力狀態(tài)的改變，對(duì)沖裁件的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生綜合性影響。 對(duì)模具壽命的影響沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后的總壽命。沖裁過程模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種形式。影響模具壽命的因素很多，有模具 圖41 間隙與磨損的關(guān)系間隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度。被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等模具間隙是其中的一個(gè)主要因素。因?yàn)樵跊_裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力和側(cè)壓力，而模具表面與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就意味著即使整個(gè)模具在許用壓應(yīng)力下工作，但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會(huì)使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損——附著磨損。其磨損量與接觸壓力、相對(duì)滑動(dòng)距離成正比，與材料屈服強(qiáng)度成反比。它被認(rèn)為是模具磨損的主要形式。當(dāng)模具間隙減小時(shí)，接觸應(yīng)力（垂直力、側(cè)壓力、摩擦力）會(huì)隨之增大，摩擦距離隨之增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加劇（圖41），甚至使模具與材料之間發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口等異常損壞。這些都導(dǎo)致模具壽命大大降低。因此適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大，板料的彎曲拉伸相應(yīng)增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形使磨損加劇，降低模具壽命。同時(shí)，間隙過大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)增加模具的磨損。所以間隙是影響模具壽命的有一個(gè)重要因素。 模具刃口的磨損，帶來刃口的鈍化和間隙的增加，使制件尺寸精度降低，沖裁能量增大，斷面粗糙。刃口的鈍化會(huì)使裂紋發(fā)生點(diǎn)由刃口端面向側(cè)面移動(dòng)，發(fā)生在刃口磨損部分終止處，從而產(chǎn)生大小和磨損量相當(dāng)?shù)拿蹋ㄍ鼓Ｈ锌谀モg，毛刺產(chǎn)生在落料件上，凹模刃口磨鈍，毛刺產(chǎn)生在孔上），所以必須注意盡量減小模具磨損。為提高模具壽命，一般需要增大間隙，使2/t達(dá)到15%～25%，模具壽命可提高3～5倍，若采用小間隙，就必須提高模具硬度與模具制造精度，在沖裁刃口進(jìn)行充分的潤滑，以減小磨損。 對(duì)沖裁力、卸料力的影響 當(dāng)間隙減小，凸模壓入板材的情況接近擠壓狀態(tài)，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，板料不易產(chǎn)生裂紋，因此最大沖裁力增大；當(dāng)間隙增大，板料所受拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此沖裁力減小。繼續(xù)增大間隙值，凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會(huì)發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩。間隙大小對(duì)卸料力的影響可見間隙增大時(shí)，而沖裁件光滑帶窄，落料件尺寸偏差為負(fù)，沖孔件尺寸偏差為正，因此使卸料力推件力或頂件力減小。間隙繼續(xù)增大時(shí)，而毛刺增大，卸料力、頂件力迅速增大。 由以上分析可知，凸、凹模間隙是沖裁過程最重要的工藝參數(shù)，它對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，一定要選擇一個(gè)合理的間隙，使沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，模具壽命長，所需沖裁力小。但嚴(yán)格來說，并不存在一個(gè)同時(shí)滿足所有理想要求的合理間隙?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，就可以基本滿足以上各項(xiàng)要求，沖出合格制件。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。 考慮到模具在使用過程中的逐步磨損，設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙確定合 圖44合理沖裁間隙的確定理間隙的方法主要有理論計(jì)算法和查表選取法兩種。（一）理論計(jì)算法確定間隙時(shí)理論計(jì)算的依據(jù)主要是：在合理間隙的情況沖裁時(shí)，材料在凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋成直線會(huì)合。從圖44所示的幾何關(guān)系可得出計(jì)算合理間隙的公式： 式中 ——產(chǎn)生裂紋時(shí)的凸模壓入深度（mm）； ——料厚（mm）； ——最大切應(yīng)力方向與垂線間夾角（即裂紋方向角）。由于這種方法用起來不方便，所以目前生產(chǎn)上普遍使用的是查表選取法。表4 2 與β值材料（%）βt1t=1～2t=2～4t4軟鋼中硬鋼硬鋼75～7065～6054～4770～6560～5547～4565～5555～4844～3850～4045～3535～255176?！?176。4176?！?176。4176。（二）查表選取法 如上所述，間隙的選取主要與材料的種類、厚度有關(guān)，但由于各種沖壓件對(duì)其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，各種資料中給的間隙值并不相同，有的相差較大，選用時(shí)應(yīng)按使用要求分別選取。對(duì)于斷面質(zhì)量和尺寸精度要求高的工件，應(yīng)選用小的間隙值，而對(duì)于精度要求不高的工件，則應(yīng)盡可能采用大間隙，以利于提高模具壽命、降低沖裁力。同時(shí)還必須結(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法及生產(chǎn)率等，靈活掌握、斟情增減。本模具設(shè)計(jì)沖裁間隙的選取，參考表43選取。表43 沖裁模具初始雙面間隙Z（mm）材料厚度tT451Cr18Ni9Q215Q235 35CrMoQSnP10108F、15 H6TTT3LLLL5