【文章內(nèi)容簡介】 ；無廢料排樣為工件與工件之間、工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。 本課題排樣方式為 有廢料、對(duì)排。排樣圖如 32圖所示 圖 32 排樣圖 搭邊 在條料上沖裁時(shí)，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 邊。搭邊的作用是：補(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格工件；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進(jìn)入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿被沖壓件周長軍均勻分布，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料 性質(zhì)和厚度有關(guān)，一般約等于，搭邊的最小寬度的最大值約等于毛坯的厚度。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入模具間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值大小與下列因素有關(guān)。 （ 1） 材料的力學(xué)性能：硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些； （ 2） 零件的形狀與尺寸：零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊值應(yīng)大一些； （ 3） 材料厚度：厚度大的材料搭邊值取大一些； （ 4） 送料及擋料方式：手工送料時(shí)，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些。 根據(jù)薛啟翔主編《冷沖壓實(shí)用技術(shù)》表 32可知搭邊 a 和 a1數(shù)值： a= a1= 沖裁件面積：通過 CAD 軟件測(cè)繪可知 A= 條料寬度 B=120mm 送料進(jìn)距 h=（ +30/2+） mm= 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率： 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊用間隙用 C 表示，雙邊用 Z 表示。 圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D 凹 D 凸 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 式中 D 凹 —— 沖 裁模凹模直徑尺寸（ mm） D 凸 —— 沖裁模凹模直徑尺寸（ mm） 沖裁間隙是沖裁過程中一個(gè)重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到?jīng)_裁件質(zhì)量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。因此設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇一個(gè)合理的間隙，考慮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)合適的范圍作為合理的間隙，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 ，由于模具在使用過程中會(huì)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。 沖裁間隙的選取 沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應(yīng)越大。選取間隙值時(shí)應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實(shí)際的生產(chǎn)條件來考慮。其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。確定凸、凹模合理間隙有理論去頂法和查表確定法，在設(shè)計(jì)時(shí)一般采取查表法確定，在沖模制造時(shí)，也可按材料厚度的百分比估算。根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 選得間隙值為 Zmin=、 Zmax=（ mm）。 為了使模具能在較長時(shí)間內(nèi)沖制 出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計(jì)模具時(shí)取 Zmin 作為初始間隙。 3. 4 沖裁力的預(yù)算 沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力，沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具所必須的數(shù)據(jù)。 沖裁力計(jì)算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。 沖裁力計(jì)算 沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離所需要的力，它與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 一般平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力 F 可按下式計(jì)算： F=K L tτ 式中： F —— 沖裁力 , N； L —— 沖裁件的周長 , mm； t —— 板料厚度， mm； τ —— 材料的抗剪強(qiáng)度 , Mpa； K —— 系數(shù)?？紤]到凸模、凹模間隙波動(dòng)，材料力學(xué)性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常取 K=。 有時(shí)也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算： F=L t b? 式中： b? —— 為材料的抗拉強(qiáng)度， Mpa 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大，周邊長的工件時(shí)，需要很大的沖裁力。當(dāng)工廠設(shè)備的噸位不能適應(yīng)時(shí)，為不影響生產(chǎn)，可采取一定的措施降低沖裁力，常用的方法有階梯沖裁、斜刃沖裁和加熱沖裁等。 沖裁力： 沖裁件周長（有 CAD 測(cè)繪） L=330mm 板料厚度 t =5mm 材料抗剪強(qiáng)度τ =480MPa 系數(shù) K= F=K L tτ = 330 5 480=1029600N 卸料力、推件力和頂件力計(jì)算 由于沖裁時(shí)材料的彈性變形及摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將 發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料或廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。將緊箍在凸模上料卸下所需的力稱為卸料力，將卡在凹模中的料推出所需的力叫推件力；將卡在凹模中的料逆著沖裁力方向頂出所需的力叫頂件力。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》第 50頁 卸料力、推件力和頂出力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算， 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 卸料力 ： F 卸 =K 卸 F 落 推件力： F 推 =n K 推 F 孔 頂件力： F 頂 =K 頂 F 落 式中： K 卸 、 K 推 、 K 頂 —— 分別為卸料力、推件力系數(shù) ,其值見表 33； n—— 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)； h—— 凹模直壁洞口的高度。 表 3 3 推件力、頂件力、卸料力系數(shù) 料厚 /（ mm） K 推 K 頂 K 卸 鋼 ≤ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 卸料力： F 卸 =K 卸 F=792020 x =31680N 推件力 ： F 推 =FK 推 n=792020 x（ 10/5） =63360N F 總 =F+ F 推 +F 卸 =887040 沖模對(duì)工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常工作，模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機(jī)的滑塊中心線重合。否則，沖裁過程中壓力機(jī)滑塊和沖模將會(huì)承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故。因此，設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)正確計(jì)算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心與模 柄軸心線重合，對(duì)于制件外形尺寸大、形狀復(fù)雜，多凸模的沖裁模和連續(xù)模，正確確定其壓力中心就顯得更為重要。若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。壓力中心的確定有解析法、圖解法和實(shí)驗(yàn)法。 由于本零件形狀簡單，且對(duì)稱，其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心。畫出所示制件，選定坐標(biāo)系 xoy,如圖 33 所示。沖裁件以 X 軸對(duì)稱，所以 Y0 = 0，X0 = 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 壓力中心如下圖 33 圖 33 壓力中心圖 X0=[0x14+12x10+()+35x28+++++47x96+++++12x10]/330= 取整數(shù) 41。 Y0=[*14+12*30+*+*12+*15+*+35*+47*+35*+*+*+77*+*+12*]/330= 取整數(shù) 45。 所以求得 X0=41 Y0=45 、凹模刃口尺寸計(jì)算 沖栽模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則 由沖裁過程和生產(chǎn)實(shí)踐可知：落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等 于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。計(jì)算凸模和凹模尺寸時(shí)應(yīng)遵循下述原則： （ 1）落料時(shí)，應(yīng)先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個(gè)最小間隙值。 （ 2）沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個(gè)最小間隙值。 （ 3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取 決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高 1～ 2 級(jí)。若制件沒有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14 級(jí)精度來處理，圓形件一般可按 IT10 級(jí)精度來處理。 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 （ 1） 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形或簡單形狀的工件。采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差。同時(shí)，為了保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足下列條件： δ p +δ d ≤ ZmaxZmin 或 δ p=（ ZmaxZmin） δ d=（ ZmaxZmin） 式中 :δ p—— 凸模的制造公差； δ d—— 凹模的制造公差； Zmax—— 最大合理間隙； Zmin—— 最小合理間隙。 （ 2） 凸模與凹模配作加工 凸、凹模配作加工是指先按圖樣設(shè)計(jì)尺寸加工好凸?；虬寄Ｖ械囊患鳛闃?biāo)準(zhǔn)件（一般落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)件，沖孔時(shí)以凸模為基準(zhǔn)件），然后根據(jù)基 準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配作保南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 證，工藝比較簡單，不需要公式 p? + d? ? ZmaxZmin 來進(jìn)行校核，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差（一般可去沖裁件公差的 41 ），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法。用配合加工法制造模具常用于復(fù)雜形狀及薄料的沖裁件，圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸及其公差，配作件 僅注基本尺寸，并注明與基準(zhǔn)件配作及應(yīng)保證的間隙值。 計(jì)算各主要零件的尺寸 1） 凹模厚度：其中 b=111mm,K=,故 H=Kb=*111= 但是該件上還需沖一較小的空，且均在同一凹模上進(jìn)行，所以凹模厚度應(yīng)適當(dāng)增加，故取 H=30 C=（ ~2） H=60mm 凹模的外形尺寸：長 *寬為 300*195 2） 凸模固定板的厚度 H1==*= 取整數(shù) 25mm 3） 墊板的采用與厚度：是否采用墊板，以承壓面的凸模進(jìn)行計(jì)算 δ =F/A = 鑄鐵 模板的 δ p 為 90~140MPa 故δ δ p 因此須采用墊板，墊板厚度是 10mm。 4） 卸料模的自由高度：根據(jù)工件材料厚度為 5mm，沖裁是凸模進(jìn)入凹模深度取 2mm，考慮模具維修時(shí)刃磨留量 2mm，再考慮開啟時(shí)卸料板高出凸模 1mm,z 則總工作行程 h