【文章內(nèi)容簡介】 個或多個零件。進(jìn)距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。進(jìn)距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。復(fù)合模送料步距 S=零件的長度+搭邊值 （22）S＝23+＝(mm) 材料利用率材料利用率通常是指在一個進(jìn)距內(nèi)的制件實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分比 η： η=F/F0 100% =F/AB100% （23）式中：η 材料利用率（%） ； F — 沖裁件的實(shí)際面積 (mm2)； F0— 所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A — 送料進(jìn)距（相鄰兩個制件對應(yīng)點(diǎn)的距離） ； B — 條料寬度(mm)。7 / 55η=F/F0 100% =F/AB100% =3011+148+（7178。/2)(4 2+222)/34100%=61%8 / 553 模具總體設(shè)計(jì) 沖壓力與壓力中心計(jì)算沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具重要依據(jù)之一。表 31 部分常用沖壓材料的力學(xué)性能材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 伸長率屈服強(qiáng)度Q195 未退火 260～320 320～400 28～33 200Q235 未退火 310～380 380～470 21～25 240普通碳素鋼Q275 未退火 400～500 500～620 15～19 28008F 已退火 220～310 280～390 32 18008 已退火 260～360 330～450 32 20010 已退火 260～340 300～440 29 21020 已退火 280～400 360～410 25 25045 已退火 440～560 550～700 16 360優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼65Mn 已退火 600 750 12 400 沖壓力計(jì)算計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì) 算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力 F p 一般可以按下式計(jì)算： Fp=KptLτ (31) 式中：τ—材料抗剪強(qiáng)度， ； L—沖裁周邊總長（mm） ； t—材料厚度（mm）。9 / 55系數(shù) Kp 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均） ，潤滑 情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù) Kp，一般取 1~3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度 r 時，可以用抗拉強(qiáng)度 σb 代替 τ，而取 Kp=1 的近似計(jì)算法計(jì)算。根據(jù)公式 31 可得出詳見表（表 33） 。　　抗剪強(qiáng)度 按退火 45 鋼板計(jì)算，查表(《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊 》 P329，表?8－49 黑色金屬的機(jī)械性能)，得 45 鋼退火 τ=440～560；取 τ=500MPa。表 32 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚 t/mm Kx Kt Kd鋼≤＞~＞~＞~＞~~~~~鋁、鋁合金純銅，黃銅~~~~ 對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小直，薄材料取大值。表 33 沖壓力 項(xiàng)目分類 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注落料力 F 落 F 落 = 137800Nτ=500MPaL=106mm沖孔力 F 沖 F 沖 = 65312N L=卸料力 F 卸 F 卸 =K 卸 F 沖 查表 5 得 K 卸 =推件力 F 推 F 推 =nK 推 F 落 9646Nn=h/t=12/2=6K 推 =沖壓力總沖壓力 F 總 F 總 =F 落 +F 沖 +F 卸 +F 推 10 / 55 壓力中心計(jì)算 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：（1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可以用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置 0，0（x=0,y=0） ，即為所求模具的壓力中心如圖（圖 31） ，根據(jù)公式： （3????niPiiiPnPp FxFxx 1210? ?2） （3????niPiiiPnPp FyFyyy 1210? ?3）先求合力，即使有力矩也要轉(zhuǎn)化成單一的力矢量；然后選取任意點(diǎn)作轉(zhuǎn)動中心根據(jù)力矩平衡原理求作用點(diǎn)的坐標(biāo)。最后從作用點(diǎn)出發(fā)畫出合力交與物體表面得到的交點(diǎn)即壓力中心。得出表（表 34），最后畫出壓力中心圖如圖（圖 31） 。11 / 55表 34 壓力中心計(jì)算L1234567890XY圖 31 壓力中心由以上計(jì)算結(jié)果可以看出該工件的壓力中心在（0，）這一點(diǎn)。各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值基本要素長度 L/mmX YL1=30 0 0L2=11 15 L3=8 11 11L4=8 7 15L5= 0 19L6=8 7 15L7=8 11 11L8=11 15 L9= 0 19L10= 10 L11= 10 合計(jì) 0 12 / 55 沖裁模間隙的確定沖裁間隙時指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA與凸模刃口橫向尺寸 dr的差值（如圖 32），是設(shè)計(jì)模具的重要工藝參數(shù)。 圖 32 沖裁間隙（1）間隙對沖裁件尺寸精度的影響沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實(shí)際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。（2）間隙對模具壽命的影響間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。設(shè)計(jì)模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近。考慮到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個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。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Zmin。 根據(jù)始用間隙表（35）查得材料 45 號鋼的最小雙面間隙 Zmin=，最大雙面間隙 Zmax=表 35 沖裁模初始用間隙 2c(mm)13 / 550309Mn、Q23516Mn 450 65Mn材料厚度2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax小于極小間隙..46014 / 55 工作零件刃口尺寸計(jì)算 刃口尺寸確定的原則（1）凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，是沖裁模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律、沖模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟(jì)的合理性，遵循以下原則：① 設(shè)計(jì)落料模時，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，靠減小其尺寸獲得；設(shè)計(jì)沖孔模時，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。② 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，因此設(shè)計(jì)落料模時，凹模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的下極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小，因此設(shè)計(jì)沖孔模時，凸模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的上極限尺寸。③ 沖裁模在使用中，由于磨損間隙值將不斷增大，因此設(shè)計(jì)時無論是落料模還是沖孔模，新模具都必須選取最小合理間隙 ，使模具具有較長的壽命。minc④ 根據(jù)工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級。 （2）工作零件刃口計(jì)算凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，是沖裁模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律、沖模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟(jì)的合理性，遵循以下原則：① 設(shè)計(jì)落料模時，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，靠減小其尺寸獲得；設(shè)計(jì)沖孔模時，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。② 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，因此設(shè)計(jì)落料模時，凹模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的下極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小，因此設(shè)計(jì)沖孔模時，凸模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的上極限尺寸。③ 沖裁模在使用中，由于磨損間隙值將不斷增大，因此設(shè)計(jì)時無論是落料模還是沖孔模，新模具都必須選取最小合理間隙 ，使模具具有較長的壽命。minc15 / 55④ 根據(jù)工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級。 刃口尺寸確定的方法 模具刃口尺寸計(jì)算方法分為兩種。（1）凸模和凹模分開加工在這種情況下，需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。落料時，間隙取在凸模上；沖孔時，間隙取在凹模上。凸模和凹模分開加工的優(yōu)點(diǎn)是凸模和凹模具有互換性，可以批量生產(chǎn)。但是為了保證合理的間隙，要求加工凸模和凹模的機(jī)床精度高，加工難度大，因此凸模和凹模分開加工的方法僅適用于形狀簡單的沖裁模。（2）凸模和凹模配合加工所謂配合加工就是在凸模和凹模中先選定一件為基準(zhǔn)件，制造好后用它的實(shí)際刃口尺寸來配做另一件，使它們之間達(dá)到最小合理間隙值。落料時，先做凹模，以它為基準(zhǔn)件配做凸模，保證最小的合理間隙值；沖孔時，先做凸模，以它為基準(zhǔn)件配做凹模，保證最小的合理間隙值。凸、凹模配合加工方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設(shè)備的精度要求，而沖模的生產(chǎn)規(guī)模多數(shù)情況下均屬于單件或小批量生產(chǎn)，因此，目前多數(shù)工廠均采用配合加工法生產(chǎn)凸模和凹模。所以，根據(jù)工件圖，確定落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算 ,落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算,沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。設(shè)沖孔尺寸為??0d，設(shè)工件尺寸為 D ,根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模為設(shè)計(jì)0??基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙 2Cmin。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。 刃口尺寸計(jì)算根據(jù)工件圖，確定落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算 ,落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算,沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔16 / 55凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制，詳細(xì)計(jì)算見表（表 36） 。表 36 刃口尺寸尺寸及分類 沖裁間隙磨損系數(shù)計(jì)算公式 結(jié)果 備注Dmax=30 076.? Dd= ?Dmax=11 053.? Dd= ?Dmax=19 032.? Dd= 08.?落料凹模R7 052.?制件精度為：IT14 級,故x=Dd＝（Dmax－X△） 0?? Dd＝（Dd－Zmin) 0p??＝（Dmax－X△－Zmin) 0p?? Dd= ?Dmin=216。4 ? p= 062.?沖孔凸模 Dmin=216。8? pd＝（ ＋ X△）0p?? d＝（ ＋ Zmin) 0??＝（ p＋ X△ ＋ Zmin) d pd= 08.?L20 ? Ld=20 ?孔心距 L17 Zmin=Zmax= Zma－Zmin=－0= 制件精度為：IT12 級,故x=Ld=L D