【文章內(nèi)容簡介】 排、斜對(duì)排、混合排、沖裁搭邊等。 由于受沖裁件外型的限制，該工件的排樣只能采用有廢料的排樣形式，為了使模具設(shè)計(jì)簡單并且能達(dá)到最大的材料利用率，采用直排的形式即可，排樣方式 如圖 2 所示。 圖 2 排樣方式圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第 10 頁 共 34 頁 搭邊 排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。 搭邊的主要作用有： (1) 補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 (2) 還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面 質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。搭邊的設(shè)計(jì)主要考慮幾方面的因素： (1) 材料的力學(xué)性能。塑性好的材料，搭邊值要大 — 些，硬度高與強(qiáng)度大的材料，搭邊值小一些。 (2) 材料的厚度。材料越厚，搭邊值也越大。 (3) 工件的形狀和尺寸。工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值也越大 (4) 排樣的形式。 對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。 查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P59 表 32） 根據(jù)材料厚度 t=1mm，確定搭邊值： 兩工件間的搭邊： a1 = mm 工件邊緣搭邊： a = mm 步距為： S＝ 18＋ ＝ mm 查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表 34）， 確定導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙 Z 無側(cè)壓裝置 Z = mm 條料寬度 B ＝（ D＋ 2 a＋ Z） － Δ ＝（ 30＋ 2 ＋ ） － Δ ＝ － Δ mm Δ－ 條料寬度的偏差，查 （冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表 34） 得 確定后排樣圖如圖 3 所示。 計(jì)算材料利用率 把工件按圖 4 所示分割計(jì)算工件面積： 33.51.51 . 25 . 21 . 21 9 . 2圖 3 排樣圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第 11 頁 共 34 頁 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 η 為： η＝ A/BS 100％ ＝ ( ) 100％＝ ％ A 一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積 BS 一個(gè)步距內(nèi) 毛坯的面積 查板材標(biāo)準(zhǔn)，選用 1000mm 2021mm 1mm 的鋼板，假如，條料長度為 1000，則條料上可沖壓工件數(shù)為： n1=＝ 52 個(gè) 則條料利用率為： η 1＝ n1A/LB 100％ ＝ (52 )247。 (1000 ) 100％ ＝ ％ 假如，條 料長度為 2021，則條料上可沖壓工件數(shù)為 n2=＝ 104 個(gè) 則條料利用率為： η 2＝ n2A/LB 100％ ＝ (104 )247。 (2021 ) 100％ ＝ ％ 顯然，兩種規(guī)格的條料材料利用率是相等的。 每張鋼板可剪裁 59 塊條料（ 1000mm），每塊條料可沖 52個(gè)工件；一張鋼板料 1000mm 2021mm 可沖 3068 個(gè)工件。（如圖 5 所示） 則每張板材的材料利用率 η 總 為： η 總 ＝ nA1/LB 100％ ＝ (3068 )247。 (1000 2021) 100％ ＝ ％ 面積 A1= 4 25＝ 100 mm2 面積 A2= 6 30=180 mm2 面積 A3= 21（ 25+30） 8）＝ 220mm2 面積 A4=πR2= = 面積 A5=2 + 10= mm2 工件總面積 A＝ A1+ A2+A3－ 2A4－ 2A5 ＝ 100＋ 180+220－ 2 － 2 ＝ A 1A 2A 3A 5A 4圖 5 裁料圖 2 0 0 03 3 . 53 3 . 53 3 . 5 5 9 ＝ 1 9 7 6 . 52 3 . 51000圖 4 面積計(jì)算圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第 12 頁 共 34 頁 ????niniLnLnXn115 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 壓力中心的計(jì)算 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為了保證沖裁和壓力機(jī)正常和平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而與壓力機(jī)滑塊的中心重合。如果壓力中心不在模柄軸線上，滑塊會(huì)承受偏心載荷，沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生歪斜，從而導(dǎo)至滑塊導(dǎo)軌 和模具導(dǎo)向裝置的不正常磨損。同時(shí)引起凸、凹模間隙不均勻，使刃口迅速變鈍，甚至造成刃口損壞，降低模具使用壽命。 計(jì)算壓力中心必須在凹模刃口 設(shè)定 XY 軸的 正方向，并選擇 L5 的中點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)， 如圖 6 所示： 由于工件 Y 方向?qū)ΨQ， 故壓力中心 Y0=0mm X0= = ? ? ? ? ? ? ? ? ＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋－＋－＋－＋ ???????? = ＝ 其中： L1=25mm x1=－ 18mm； L2=2 4＝ 8mm x2=－ 16mm L3=2 22 ? =2 ＝ ； x3=－ 10mm； L4=2 6＝ 12mm x4=―3mm； L5=30mm x5=0mm； L6=2 πd=2 3＝ x6=（搭邊） ＋ 4＝； L7=2（ 2πd+2 8＋ 2 ）＝ x7=； 計(jì)算時(shí)，忽略邊緣 圓角。 由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為（ ， 0 ），與沖床滑塊中心只偏移 mm，可忽略不計(jì)，故基本重合。 yo x5 . 2L 2L 3 L 4L 5L 6L 7L 1凹模型口圖 圖 6 壓力中心 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第 13 頁 共 34 頁 沖壓力的計(jì)算 沖裁力是選擇和確定沖壓設(shè)備、及模具強(qiáng)度較核的重要依據(jù)，在沖裁模設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)，應(yīng)掌握影響沖裁力大小的因素及降低沖裁力的方法。 沖裁力包括落料力、沖孔力、卸料力 和頂件力。 當(dāng)沖裁工作完成后，從板料上沖裁下來的工件 (或廢料 )由于徑向發(fā)生彈性變形而擴(kuò)張。會(huì)卡在凹模模腔內(nèi)；同時(shí)，在板料上沖裁出的孔徑則沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會(huì)緊箍在凸模上。為了將緊箍在凸模上的板料卸下來所需要的力稱為卸料力，以 sP 表示；將卡在凹模中的板料推出或頂出所需的力分別稱為推件力與頂件力，以 pP 與 cP 表示。 卸料力、推件力與頂件力是由壓機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。在選擇壓 機(jī)噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計(jì)算。影響這些力的因素較多，主要有 :材料的機(jī)械性能和厚度，工件形狀和尺一寸大小，凸、凹模間隙，排樣的搭邊大小及潤滑情況。生產(chǎn)中，常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： PKP ss ?? PnKP pp ??? PKP ee ?? 式中 sP ， pP ， eK — 分別為卸料系數(shù)、推件系數(shù)和頂件系數(shù)，其值見表 27； P—— 沖裁力 N； N—— 卡在陰模孔內(nèi)的工件數(shù)， n=h/t (h 為凹模刃孔的直壁高度， t為工件厚度 )。 注：此模具結(jié)構(gòu)中卸料裝置為卸料板卸料，并且用頂件塊頂出工件，因此只需要計(jì)算卸料力與頂件力。 以下為沖裁中各力的計(jì)算： 落料力 F 落 ＝ L tτ ＝ 1 290 ＝ (N) 其中： L=(工件落料周長 ) t＝ 1mm(材料厚度 ) 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 》表 . 2 按 08F 鋼板，取 τ＝ 290N/mm2 沖孔力 F 沖 ＝ （ L1＋ L2 ） tτ ＝ （ ＋ ） 1 290＝ 1 290）＝ （ N） 其中： L1 、 L2 為工件孔的周長。 卸料力 F 卸 ＝ Kx （ F 落 ＋ F 沖） 查表 29（教材）得 Kx = ＝ （ ＋ ）＝ （ N） 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第 14 頁 共 34 頁 頂件力 F 頂 ＝ kD F 落 查表 29 取 KD = ＝ ＝ （ N） 總沖壓力： F 總 = F 落 ＋ F 沖 ＋ F 卸 + F 頂 ＝ ＋ ＋ + ＝ （ N） 該模具采用級(jí)進(jìn)模， 擬選擇彈性卸料、 上 出件。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選 J2316 降低沖裁力的方法 沖壓生產(chǎn)中，由于設(shè)備條件以及減少振動(dòng)、噪聲的需要，可以采用以下幾種常用方法降低沖裁力。 (1) 加熱沖裁，材料在加熱狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度有明顯下降，所以加熱沖裁能降低沖裁力。這種沖裁方法的缺點(diǎn)是，材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因加熱勞動(dòng)條件差，只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的工件。 (2) 多凸模階梯布置沖裁，當(dāng)沖裁模有多個(gè)凸模時(shí)，可將凸模刃口底平面呈階梯形布置，多凸模沖裁時(shí)，總沖裁力是每個(gè)凸模沖裁力的疊加。而將凸 模作階梯形布置后，可以避免各個(gè)凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，減少了任意沖裁瞬時(shí)的剪切面面積，從而降低了沖裁力的峰值。在將多個(gè)凸模進(jìn)行階梯形布置時(shí)，需要注意以下幾方面的要求： 階梯形布置需要對(duì)稱分布，防止偏載；為了避免沖大孔時(shí)材料流動(dòng)的擠壓力對(duì)小孔沖頭的影響，階梯形應(yīng)安排先沖大孔、后沖小孔，這樣也有利于減少小孔沖頭的長度。多凸模之間的高度差 H 可以取： 當(dāng)板料厚度 t3mm 時(shí)， H=t； 當(dāng)板料厚度 t3mm 時(shí)， H=。 (3) 斜刃口模具沖裁，普通模具刃口都是采用與模具軸線相垂直的平面形式。若將，凸 模 (或凹模 )刃口平面設(shè)計(jì)成與軸線傾斜一定的角度進(jìn)行沖裁時(shí)，刃口逐步?jīng)_切材料，減少了每一瞬時(shí)的剪切面積，從而降低了沖裁力。與平刃沖裁相比，斜刃口沖裁的沖裁力可以降低 50%75%。為了制取平整的零件，落料時(shí)，將凹模設(shè)計(jì)為斜刃。沖孔時(shí)，則相反，沖裁彎曲狀工件時(shí)，采用有圓頭的凸模。單邊斜刃沖裁，只適用于折彎的切口。設(shè)計(jì)斜刃模具時(shí)，應(yīng)注意將斜刃作對(duì)稱布置，以免沖裁時(shí)承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃壞刀刃。輪廓復(fù)雜的工件，不宜采用斜刃沖模的減力程度由斜刃高度 H和角度 ? 決定，H和 ? 可參考下列數(shù)值選?。? 當(dāng)板料厚度 t 3mm, H=2t， ? ?5 ； 當(dāng)板料厚度 t =3～ 10mm, H=t， ? ?8 ； 一般情況時(shí)， ? 角不大于 ?12 。 斜刃沖裁力 P，可按下式計(jì)算： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第 15 頁 共 34 頁 kPPi ? 式中 P— 用平刃沖模沖裁時(shí)所需的力 。 k— 沖裁減力系數(shù)。 斜刃沖裁厚板時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算沖裁功。其公式如下： A= 1000/tPi 式中 A— 沖裁功， N? m。 t— 板厚， mm； iP — 斜刃沖裁力， N。 采用斜刃模具的主要缺點(diǎn)是：刃口制造與修磨 比較復(fù)雜，刃口極易磨損，工件不夠平整，因此一般情況下盡量不用，只用于大型工件及厚料沖裁。 6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 沖裁模凸、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，在沖裁模設(shè)計(jì)中，正確確定與計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及其公差是極為重要的。 刃口尺寸計(jì)算原則 確定和計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差必須遵循以下原則： (1) 根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸，故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先確定凹模的人口尺寸，再按間隙值確定凸模的刃口尺 寸；沖孔時(shí)孔徑的尺寸決定于凸模尺寸，故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先決定凸模的刃口尺寸，再按間隙值確定凹模的刃口尺寸。 (2) 考慮凸、凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過程中有磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具的使用壽命，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)去工件尺寸公差范圍內(nèi)的