【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (52）%10/??BSA?式中： A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面； B條料寬度； S步距。由圖 51 和圖 52；公式（52）得： A=9030+212^2212^2 =2305 mm2 橫排： 由 S=，B=，A=2305 mm 2，代入公式(52)：得 %10/??BSA? =[2305247。(）]100% ≈% 縱排： 12 由 S=， B=，A=2305 mm 2，代入公式(52)：得 %10/??BSA? =[2305247。(）]100% ≈%根據(jù)上述縱排、橫排兩個(gè)式子的計(jì)算對(duì)比，可確定縱排的材料利用率比橫排的材料利用率高。結(jié)合模具結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)，方便操作，最終選用圖 51 橫排作為零件的排樣圖，具體如圖 53 所示。圖 53 排樣示意圖 沖壓力的計(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 一般可以按下式計(jì)算：pF (5?tKLF?3）式中： τ材料抗剪強(qiáng)度，見表 53(MPa） ； L沖裁周邊總長(zhǎng)(mm） ； T材料厚度(mm） 。系數(shù) K 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均）潤(rùn)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13系數(shù) K，一般取 1～3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度 τ 時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度 σb 代替 τ，而取 K= 的近似計(jì)算法計(jì)算。由于 10 鋼的力學(xué)性能查表 54 可得：抗剪強(qiáng)度 τ 取 350MPa。τ 的數(shù)值取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設(shè)計(jì)資料及有關(guān)手冊(cè)中查找，本設(shè)計(jì) τ 取值的通過查下表確定，材料厚度 t=2mm，取 τ=300MPa。 表 54 部分材料抗剪強(qiáng)度 τ/MPa 總沖裁力的計(jì)算 由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。 (54） 21F??沖式中： F1落料時(shí)的沖裁力； F2沖孔時(shí)的沖裁力。 沖裁周邊的總長(zhǎng)(mm）落料周長(zhǎng)為： =230+412+7521L = mm沖孔周長(zhǎng)為： =412 2 = mm由 =，L=，t=2mm， =320Mpa，代入公式(53)得： K? KtLF?1 =2320 = N由 =，L=，t=2mm， =320Mpa，代入公式(53)得： K? =2320 F材料名稱 牌號(hào) 材料狀態(tài) 抗剪強(qiáng)度 τ/MPa10 260~34015 270~38020 280~400碳素結(jié)構(gòu)鋼35 已退火400~52014 = N由 F1= N，F(xiàn) 2= N，代入公式(54）可求總沖裁力得： 21F??沖 =+ = N 卸料力、推件力的計(jì)算 當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而會(huì)緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，凹模型口直壁高度 h=2mm，所需卸料力 和推件力 分別為：卸F推推件力、卸料力計(jì)算公式如下： (5沖推推 FnK?5） (56）沖卸卸式中： F 推 推件力； F 卸 卸料力 ； F 沖 沖裁力 ； K 卸 卸料力系數(shù)，見表 55； K 推 推件力系數(shù)，見表 55； n卡在凹模里的工件個(gè)數(shù)， 。thn? 表 55 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) mm料厚/mm K 卸 K 推 K 頂鋼 ≤~~~ ~~~~~15鋁及鋁合金紫銅、黃銅~~~~K 推 推件力系數(shù)通過查表 55 確定，推件力系數(shù)取 K 推 ＝；由 K 推 ＝，F(xiàn) 沖 =，代入公式(55）得： 沖推推 FnK? =2/2 = NK 卸 卸料力系數(shù)通過查表 55 確定，卸料力系數(shù)取 K 卸 ＝；由 K 卸 ＝，F(xiàn) 沖 =，代入公式(56）得： 沖卸卸 FK? = = N 總沖壓力的計(jì)算 壓力機(jī)公稱壓力： F?? =++ = N 初選壓力機(jī) 壓力機(jī)可分為機(jī)械式和液壓式，機(jī)械式分為摩擦壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)、高速?zèng)_床，液壓式分為油壓機(jī)、水壓機(jī)，而在生產(chǎn)中一般常選用曲柄壓力機(jī)，曲柄壓力機(jī)分有開式和閉式兩種，開式機(jī)身形狀似英文字母 C，其機(jī)身前端及左右均敞開，操作可見大，但機(jī)身剛度差，壓力機(jī)在工作負(fù)荷作用下會(huì)產(chǎn)生變形，一般壓力機(jī)噸位不超過 2022KW。閉式機(jī)左右兩側(cè)封閉，操作不方便，但機(jī)身剛度好，壓力機(jī)精度高?？紤]到經(jīng)濟(jì)性能、加工要求和操作方便在此選開式壓力機(jī)。根據(jù)以上計(jì)算數(shù)值，查下表 56 初選壓力機(jī)為 JB2323 型壓力機(jī)。 表 56 J23 系列開式可傾壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)型號(hào) J2310 J2316 J2325 J2335 JB2323公稱壓力/kN 100 160 250 350 630滑塊行程/mm 45 55 65 100 10016最大閉合高度/mm 180 220 270 290 400閉合高度調(diào)節(jié)/mm 35 45 55 60 80滑塊中心線至床身距離/mm 130 160 200 200 310前后 150 180 220 220 360滑塊底面尺寸/mm 左右 170 200 250 250 400工作臺(tái)板厚度/mm 35 40 50 290 65直徑 30 40 40 40 50模柄孔尺寸/mm 深度 35 60 60 60 70 壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓合力的作用點(diǎn)的位置。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，否者，會(huì)使沖模和壓力機(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。由參考文獻(xiàn)[2] 可知：圖53 壓力中心圖沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： （1）對(duì)稱形狀的單個(gè)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （3）形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖17模壓力中心。因?yàn)樵摿慵淖笥摇⑸舷戮鶎?duì)稱，所以該零件的對(duì)稱中心就是該零件的壓力中心，并且在柄投影范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)合理。壓力中心如圖 O 點(diǎn)所示,如圖 53所示。186 刃口尺寸計(jì)算沖裁件的尺寸精度主要決定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。 沖裁間隙的確定沖裁間隙是影響沖裁工序最重要的工藝參數(shù)，其定義為沖裁凸模與凹模之間的空隙尺寸，如圖 61 所示。設(shè)計(jì)模具時(shí)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。沖裁過程中模具的失效形式一般有磨損、變形、崩刀和凹模刃口脹裂四種。間隙大小主要對(duì)模具磨損及脹裂產(chǎn)生影響,間隙增大可以使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減小。但當(dāng)間隙繼續(xù)增大時(shí)，卸料力增加，又影響模具壽命。一般間隙為（10%～15% ） t 時(shí)的磨損最小，模具壽命較高。 圖 61 沖裁間隙圖由于沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、工件尺寸精度、模具壽命、沖裁力等的影響規(guī)律并非一致，所以，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、模具壽命最長(zhǎng)、沖裁力最小等各方面的要求。所以在實(shí)際生產(chǎn)中，其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪切斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命達(dá)到最長(zhǎng)。目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗(yàn)法和查表法來確定合理的間隙植。本套模具采用查表法予以確定其間隙植。19根據(jù)實(shí)用間隙表 61 查得材料 10 鋼的最小雙面間隙 Zmin=，最大雙面間隙 Zmax=。 表 61 沖裁模初始雙邊間隙值 mm 0309Mn、Q235 16Mn 50 65Mn材料厚度Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax小于 極小間隙(或無間隙） 刃口尺寸的計(jì)算及依據(jù)與法則 在確定沖模凸模和凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循以下原則： （1）根據(jù)落料和沖孔的特點(diǎn)，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故沖孔以凹模為基準(zhǔn)件，用增大凹模尺寸來保證合理間隙。 （2）根據(jù)凸、凹模刃口的磨損規(guī)律，凹模刃口磨損后使落料件尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；凸模刃口磨損后使沖孔件孔徑減小，故應(yīng)使刃口尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸。 （3）凸模和凹模之間應(yīng)保證有合理的間隙。 （4）凸模和凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)。 制造模具時(shí)常用以下兩種方法來保證合理間隙： （1）分別加工法。分別規(guī)定凸模與凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差來保20證間隙要求。凸模與凹模分別加工，成批制造，可以互換。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙的變動(dòng)范圍之內(nèi)，使模具制造難度增加。這種方法主要用于沖裁形狀簡(jiǎn)單、間隙較大的模具或用精密設(shè)備加工凸模和凹模的模具。 （2）單配加工法。用凸模和凹模相互單配的方法來保證合理間隙。先加工基準(zhǔn)件，然后非基準(zhǔn)件按基準(zhǔn)件配做，加工后的凸模和凹模不能互換。通常落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模，沖孔件選擇凸模為基準(zhǔn)模。這種方法多用于沖裁件的形狀復(fù)雜、間隙較小的模具。根據(jù)上述計(jì)算法則，對(duì)于采用分別加工的凸模和凹模，應(yīng)保證下述關(guān)系：│ │＋│ │≤凸?凹 minaxZ?所以，新制造的模具應(yīng)該保證│δ 凸 │＋│δ 凹 │＋ ，否則，模具的axi?初始間隙已