【文章內(nèi)容簡介】 式 （ 6— 1） 式中 τ—— 材料抗剪強度，見附表（ MPa）； L—— 沖裁周邊總長（ mm）； t—— 材料厚度（ mm） 。 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 。當查不到抗剪強度 r 時，可以用抗拉強度σ b 代替τ，而取 Kp=1 的近似計算法計算。 根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學(xué)性能查出 20 鋼 的抗剪強度為 246～ 328(MPa)， 取 τ=300(MPa) 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式?？偟臎_裁力包括 F—— 總沖壓力。 Fp—— 總沖裁力。 FQ—— 卸料力 FQ1—— 推料力。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 FQ2—— 頂件力 FC—— 彎曲力 根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學(xué)性能查出 LY21— Y 的抗剪強度為 280～310(MPa ) 1 .總沖裁力： Fp=F1 公式 () F1—— 落料時的 沖裁力。 落料時的周邊長度為： L1=2（ 64+14+12） =180（ mm） 根據(jù)公式 5— 1 F1=KptLτ =1 80300 =(KN) 總沖裁力： Fp=F1=(KN) 表 2— 5 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。 FQ 的計算 FQ=Kx Fp 公式 () K—— 卸料力系數(shù)。 查表 。 2— 5 得 KＸ ＝ ~，取 KＸ ＝ 根據(jù)公式 6— 2 FQ=KＸ Fp ＝ ＝ (KN) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 FQ1 的計算 FQ1=KtFp 公式 () Kt—— 推料力系數(shù)。 查表 6— 5 得 Kt＝ , 根據(jù)公式 6— 3 FQ1=KtFp = ≈(KN) FQ2 的計算 FQ2=KdFp 公式 () Kd—— 頂件力系數(shù)。 查表 6— 5 得 Kd＝ 根據(jù)公式 6— 4 FQ2=KdFp = ≈(KN) 曲力 FC的計算 影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質(zhì)量；彎曲件的形狀和尺寸；模具結(jié)構(gòu)及凸凹模間隙；彎曲方式等，因此很難用理論的分析法進行準確的計算。實際中常用經(jīng)驗公式進行慨略計算，以作為彎曲工藝設(shè)計和選擇沖壓設(shè)備的理論。 ? 形彎曲件的經(jīng)驗公式為： Fu=+t 公式 ) Fu—— 沖壓行程結(jié)束時不校正時的彎曲力。 B—— γ彎曲件的寬度（ mm） 。 t— — 彎曲件的厚度（ mm） 。 γ—— 內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑） （ mm） 。 σb—— 彎曲拆料的抗拉強度 (MPa)(查機械手冊 σb=410(MPa)。 K—— 安全系數(shù)，一般取 . 根據(jù)公式 6— 5 Fu=(γ+t) =84 10/(3+) =(KN) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 對于頂件或壓料裝置的彎曲模，頂件力或壓料力可近似取彎曲力的 30%～80%。 F 壓 =80% Fu =80% =(KN) 彎曲力 : FC= Fu+ F 壓 =+ =(KN) 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC =++++ =(KN) 根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機為： ?。 確定壓力中心 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。 模具的壓力中心，可安以下原則來確定： 對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 工件形狀 相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 各分力對某坐標軸的力矩之 代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置 0， 0（ x=0,y=0） ，即為所求模具的壓力中心。 Xo=L1X1+L2X2+…… LnXn/L1+L2+…… Ln Yo=L1Y1+L2Y2+…… LnYn/L1+L2+…… Ln 由于該零件是一個矩形圖形，屬于對稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心 O 處。如圖 2— 3 所 示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 o 圖 2— 3 壓力中心 本章小結(jié) 本章主要做了沖裁模具設(shè)計的一些前期準備工作，了解了模 具設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容和步驟。同時對沖壓件進行了工藝分析，分別計算了沖壓件的沖裁力和壓力中心，對設(shè)計方案進行初步判斷，為以后的設(shè)計工作做好前期準備。 在沖壓生產(chǎn) 過程中 ， 工藝設(shè)計時 各種工藝參數(shù)的正確采用，是獲得優(yōu)質(zhì)沖壓件的決定因數(shù)，而 合理、先進的 沖壓模 具 則是 實現(xiàn)按 參數(shù) 加工 的基礎(chǔ) 和保證 ； 沖壓模具設(shè)計 的 合理 性 、先進 性 和適用 性 ， 對于 材料利用率和 沖壓件合格率 和 的高低 、 模具 加工的工藝性 及模具的使用壽命等都具有重要的影響 ，其屬性的高低是評價一個模具設(shè)計的優(yōu)良的關(guān)鍵。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 第 3章 沖裁模凹模和凸模設(shè)計 沖裁模間隙的確定 設(shè)計模具時 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?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 Cmin，最大值稱為最大合理間隙 Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Cmin。 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重 要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。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，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 根據(jù)實用間隙表 3— 1 查 得材料 20 鋼 的最小雙面間隙 2Cmin=，最大雙面間隙 2Cmax= 表 3— 1 沖裁模初始用間隙 2c(mm) 材料 厚度 3 09Mn、 Q235 16Mn 50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于 極小間隙 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 . 落料時凹、凸模刃口尺寸計 算 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙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制造公差，是設(shè)計沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)： 由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準。 沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 磨愈大，結(jié)果使間隙越來越 大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： 落料件尺寸由凹模尺寸決定。故設(shè)計落料模時，以凹模為基準，間隙去在凹模上。 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料凹模時，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過?。瑫鼓＞咧圃炖?，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有可能不和格，會使模具的壽 命降低。若工件沒有標注公差，則對于非圓形工件安國家“配合尺寸的公差數(shù)值” IT14 級處理，沖模則可按 IT11 級制造；對于圓形工件可按 IT17～ IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“如體”原則標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負。 刃口尺寸的計算 沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計算和標注的方法，即分開加工和配做加工兩種方法。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場合，后者用于形狀復(fù)雜或波板工件的模具。 對于該工件厚度只有 （ mm）屬于薄板零件，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，必須采用 配合加工。此方法是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞始?，然后以此基準件的實際尺寸來配合加工另一件，使它們之間保留一定的間隙值，因此，只在基準件上標注尺寸制造公差，另一件只標注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。這δ p 與δ d 就不再受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗，普通模具的制造公差一般可取δ =△ /4（精密模具的制造公差可選 4~6μ m）。這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙枝很小。而且還可以放大基準件的制造公差，使制造容易。在計算復(fù)雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時，可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后，在一個凸模或凹模上會同時存在三種不同磨損 性質(zhì)的尺寸，這時需要區(qū)別對待。 ○ 1 第一類：凸?；虬寄Ｄp會增大的尺寸； ○ 2 第二類：凸?；虬寄Ｄp或會減小的尺寸； 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 ○ 3 第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸； 計算凸、凹模刃口的 尺寸 凸模與凹模配合加工的方法計算落料凸凹模的刃口尺寸。 凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計算，即 Aa=（ Amaxx△ ） +δA 0 公式 （ 9— 1） 凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模公式計算，因它 在凹模上相當于沖孔凸模尺寸，即 Ba=(Bmax+x△ ) 0δA 公式 （ 9— 2） 3