【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取系數(shù)K=。為了計(jì)算簡(jiǎn)便，也可按下式估算沖裁力： （42） 式中σb為材料的抗拉強(qiáng)度。 由文獻(xiàn)[3]p298知，錫磷青銅抗拉強(qiáng)度σb≥355Mpa，取σb=360Mpa。沖孔周長(zhǎng)：L沖=22π1＋22π=落料周長(zhǎng)：L落=2（1/42π2＋3＋＋1/42π＋8＋1/42π＋＋1/42π2＋1）=側(cè)刃周長(zhǎng)：L側(cè)=2（15+2）=34mm沖孔力：F沖=L沖tσb =360=14921N落料力：F落=L落tσb =360=61700N側(cè)刃力：F側(cè)=L側(cè)tσb =34360=18360N 卸料力和推件力的計(jì)算參考文獻(xiàn)[1]p76可知，卸料力: (43) 推件力: 式中：F——沖裁力 KX、KT——卸料力、推件力系數(shù)n——同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁（或廢料）數(shù)。 n=h/t （46） 式中：h——凹模洞口的直刃壁高度 t——板料厚度由文獻(xiàn)[1]，取KX=，KT=取n=4所以，卸料力：FX=KXF=（14921+61700+18360）=4749N 推件力：FT=nKTF=4（14921+61700+18360）=18996N 由于采用彈性卸料和下出件方式,所以總沖壓力為： FZ =F+FX+FT （47） =14921+61700+18360+4749+18996 =118726N 壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。計(jì)算簡(jiǎn)單圖形壓力中心的位置（1）對(duì)稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。（2）沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于直線段的中心。（3）沖裁圓弧線段時(shí)，其壓力中心位置如圖41，按y=（180Rsinα）/（πα）=Rs/b計(jì)算 ，其中b為弧長(zhǎng)。圖41 圓弧線段的壓力中心多凸模壓力中心的確定 計(jì)算壓力中心時(shí)，畫出模具各凸模收刃口的相對(duì)位置，并在此基礎(chǔ)上建立坐標(biāo)系，應(yīng)使坐標(biāo)軸線盡量多地通過凸模刃口輪廓的壓力中心，坐標(biāo)原點(diǎn)最好是幾個(gè)凸模刃口輪廓壓力中心的對(duì)稱中心。由文獻(xiàn)[1]p79得，壓力中心坐標(biāo)（X0，Y0）計(jì)算公式： （48） （49） 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）；對(duì)該模具受力建立坐標(biāo)系如圖42，圖42 壓力中心坐標(biāo)圖因?yàn)槁淞霞?duì)稱，則落料凸模對(duì)稱部分的壓力中心在x軸上，綜合，可得表41壓力中心數(shù)據(jù)表41 壓力中心數(shù)據(jù)基本要素長(zhǎng)度L／mm各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值xyL1=20L2=0L3=0L4=0L5=1600L6=0L7=0L8=0L9=60L10=1514L11=2L12=015L13=15L14=15L15=1514L16=2將各坐標(biāo)值及相關(guān)線段長(zhǎng)度代入式子（）和（），可計(jì)算出模具壓力中心坐標(biāo)（X0，Y0）=（，）第五章 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備類型的選擇根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命。但是它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)廣泛適用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能兩個(gè)方向操作，適用于大型復(fù)雜沖壓件的生產(chǎn)。雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)適用于大批量生產(chǎn)。液壓機(jī)沒有固定的工作行程，不會(huì)因板厚超差而過載，全行程中壓力恒定，但是力機(jī)的速度低、生產(chǎn)效率低。適用于小批量，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來完成彎曲、成型等沖壓工作。肘桿式精壓機(jī)剛度大、滑塊行程小，在行程末端停留時(shí)間長(zhǎng)，適用于校平、校正和整形等類沖壓工序?？紤]到以上的因素，選用開式曲柄壓力機(jī)比較合適。 選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格1. 公稱壓力 壓力機(jī)的公稱壓力，是指壓力機(jī)滑塊離下止點(diǎn)前某一特定距離，即壓力機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)至離下止點(diǎn)前某一特定角度時(shí)，滑塊上所容許的最大工作壓力。按照曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理可以得知，壓力機(jī)滑塊的壓力在全行程中不是常數(shù)，而是隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化而變化的。因此選用壓力機(jī)時(shí)，不僅要考慮公稱壓力的大小，而且還要保證完成沖壓件加工時(shí)的沖壓工藝力曲線必須在壓力機(jī)滑塊的許用負(fù)荷曲線之下。一般情況下。在開式壓力機(jī)上進(jìn)行精密沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于沖壓總工藝力的2倍。如圖 51所示，曲柄壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線與不同的沖壓工藝力曲線的比較，圖中F為壓力，α為壓力機(jī)的公稱壓力角。 壓力機(jī)的滑塊行程是指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離。壓機(jī)行程的大小應(yīng)能保證毛坯或半成品的放入以及成形零件的取出。一般沖裁、精 壓工序所需行程較小；彎曲、拉深工序則需要較大的行程。拉深件所用的壓機(jī)，其行程至少應(yīng)大于或者等于成第1章 沖裁 b) 彎曲 c) 拉深 d) 落料與拉深圖51曲柄壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線與不同的沖壓工藝力曲線的比較品零件高度的 倍以上。 3. 閉合高度 壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺(tái)面之間的高度。調(diào)節(jié)壓力機(jī)連桿的長(zhǎng)度就可以調(diào)整閉合高度的大小。當(dāng)連桿調(diào)至最短，滑塊底面到工作臺(tái)平面之間的距離，為壓力機(jī)的最大閉合高度。當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)節(jié)至最長(zhǎng)時(shí)，滑塊處于下極點(diǎn)，此時(shí)壓力機(jī)為最小閉合高度。模具的閉合高度必須適合于壓力機(jī)閉合高度范圍的要求，如圖52 圖52 模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具的閉合高度的數(shù)值應(yīng)該滿足下式： （51）由于多位級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力F壓≥。參考文獻(xiàn)[1]P348初選J2116壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：70mm 最大封閉高度：220mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：60mm 工作臺(tái)尺寸（左右前后）：450mm300mm 模柄孔尺寸（直徑深度）：Φ30mm50mm第六章 模具工作部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 沖裁間隙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)。 間隙的重要性 （1）間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響沖裁件的質(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?。粺o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睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。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。（2）間隙對(duì)沖裁力的影響試驗(yàn)證明隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但當(dāng)單面間隙介于材料厚度的5％～20％范圍內(nèi)時(shí)沖裁力的降低不超過5％～l0％。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不很大。 對(duì)卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。一般當(dāng)單面間隙增大到材料厚度的15％～25％時(shí)，卸料力幾乎降到零。但間隙繼續(xù)增大會(huì)時(shí)毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。（3）間隙對(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(rùn)滑條件等。模具間隙是其中的一個(gè)主要因素。當(dāng)沖裁模間隙合理時(shí)，能夠使材料在凸凹模人口處產(chǎn)生的上下裂紋相互重合于同一位置。這樣所得到?jīng)_裁斷面光亮帶區(qū)域較大，而塌面和毛刺較小斷裂錐度適中，零件表面較平整。沖裁件可得到較滿意的質(zhì)量。而間隙較小時(shí)模具壽命也較小，但得到的制件的質(zhì)量較好。而間隙較大時(shí)模具壽命也較大，但得到的制件的質(zhì)量較差。 沖裁間隙值的確定凸、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(zhǎng)，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涂梢曰緷M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Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]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。確定合理間隙的方法主要有理論計(jì)算法和查表選取法兩種。 (1)理論確定法 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、凹口處產(chǎn)生的裂紋成直線會(huì)合。從圖61所示的幾何關(guān)系可得出計(jì)算合理間隙的公式： 式中：h0——產(chǎn)生裂紋時(shí)的凸模壓入深度（mm）； t——料厚（mm）； β——最大切應(yīng)力方向與垂線間夾角（即裂紋方向角）。 圖61 沖裁產(chǎn)生裂紋的瞬時(shí)狀況 由上式可知，間隙Z、材料厚度t、相對(duì)壓入深度h0/t、裂紋方向角β有關(guān)。而h0、β又與材料性質(zhì)有關(guān)，表61為常用材料的h0／t與β的近似值。由表中可以看到，影響間隙值的主要因素是板材力學(xué)性能及其厚度。板材越厚、越硬或塑性越差，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61 h0／t與β值材料h0／t（%）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。 (2)經(jīng)驗(yàn)確定法根據(jù)研究與實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，間隙值可按要求分類查表確定。對(duì)于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高的沖裁件應(yīng)選用較小間隙值，這時(shí)沖裁力與模具壽命作為次要因素考慮。對(duì)于尺寸精度、斷面質(zhì)量要求不高的沖裁件，在滿足沖裁件要求的前提下，應(yīng)選用較大的雙面間隙值。查文獻(xiàn)[2]，取 Zmin=, Zmax= 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙的數(shù)值也必須依靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。（一）計(jì)算原則