【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化沖裁結(jié)構(gòu)、減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí)，由于模具單邊受力，不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具使用壽命，而且直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。因此，排樣時(shí)必須要考慮各方面的因素。綜合上所述，采用有廢料排樣。 、排樣圖設(shè)計(jì) 表 搭邊值 圓形或圓角 r2t 的工件 矩形件邊長(zhǎng) L50mm 矩形件邊長(zhǎng) L? 50mm或圓角 r? 2t 材料厚度 t 工件間1a 側(cè)面 a 工件間1a 側(cè)面 a 工件間1a 側(cè)面 a 以下 ～ ～ 由 表 的最小搭邊值： a1=； a=； 故步距 S＝ D+a1=166+1=167mm； 條料寬度 B０ －△ ＝（ D＋ 2a+C） ０ －△ = － 其中 D —— 沖裁件寬度方向的最大尺寸； C —— 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙查表 取 ? ， ? —— 條料寬度的單向偏差。查表 條料寬度偏差△ =。 表 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙 C 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 條料厚度 t 無(wú)側(cè)壓裝置 條料寬度 B 100 以下 100～ 200 ～ ～ 1 2～ 3 3～ 4 1 4～ 5 1 表 條料寬度偏差 ? mm 條料寬度 B 材料厚度 t ≤ 1 1～ 2 2～ 3 3～ 5 ≤ 50 50～ 100 100～ 150 150～ 220 220～ 300 板料的排樣圖如圖 2 所示： 圖 2 、材料利用率 材料的經(jīng)濟(jì)利用，直接決定于沖壓件的沖壓方法和排樣方法。沖壓工藝設(shè)計(jì)中，評(píng)價(jià)第 3章 確定排樣圖和裁板方案 8 材料經(jīng)濟(jì)利用率的指標(biāo)是材料利用率。材料利用率表示沖壓件在坯料上排樣的合理程度，也就是材料利用的經(jīng)濟(jì)程度。 故一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為： η 1=Ａ /BS 100% =∏ (D/2)2/BS 100% =% A— 實(shí)用材料面積； BS— 消耗材料面積。 每塊板料（ 750mm 1200mm）的利用率為： η =nA/LB 100% =28∏ (D/2)2/LB 100% ≈ % 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 4 章 計(jì)算工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) 、壓邊力的計(jì)算 采用壓邊的目的是為防止變形區(qū)板料在拉深過(guò)程中的起皺，拉深時(shí)壓邊力必須適當(dāng)，壓邊力過(guò)大會(huì)引起拉深力的增加，甚至造成工件的拉裂，壓邊力過(guò)小則會(huì)造成制件直壁或凸緣部分起皺，所以是否采用壓邊裝置主要取決于毛坯或拉深系數(shù) m 和相對(duì)高度 t/D 100%。 壓邊力的計(jì)算公式 注：式中 A—— 在壓邊圈下的毛坯投影面積 P— 值可在《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 中取 p=2MPa D—— 平板毛坯直徑（ mm） nd —— 第 n次的拉深直徑（ mm） 凹r—— 拉深凹模圓角半徑 （ mm） 由表確定壓邊力計(jì)算公式 PDFy ]d[4 22 ?? ? 代入數(shù)據(jù)得： Fy=∏ () 2247。 4 =≈ 、拉深力的計(jì)算 、拉深力 由《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式（ ）得 采用壓邊圈拉深： F=∏ d1tσ bK1 其中： F— 拉深力； t— 板料厚度； d— 拉深后工序件直徑； 拉深情況 公式 拉深任何形狀的工件 APFy ? 圓筒件第一次拉深（用平板毛坯） PrDF y ]2d([4 212 ）凹??? ? 圓筒件以后各次拉深（圓筒毛坯） PddF nny )(4 22 1 ?? ?? 第 4章 計(jì)算 工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) 10 σ b— 拉深件材料的抗拉強(qiáng)度； K1— 修正系數(shù)，其值查《簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 740, K1=； 由《沖壓 工藝與模具設(shè)計(jì)》附表 1可得：σ b =400MPａ； 故 F= 400 =≈ 、工藝總拉力 由《模具設(shè)計(jì)與制造》公式 代入數(shù)據(jù)，得： FZ=F+FY=+= 式中： F— 拉伸力； FY— 壓料力。 、沖孔落料力 沖裁力 F 一般計(jì)算式： F=KLtτ b 式中： F—— 沖裁力； L—— 沖裁周邊長(zhǎng)度； τ b—— 材料抗剪強(qiáng)度； K—— 系數(shù)，一般取 . 故 F= 9 400=≈ ； 、推件力 FT=nKTF 公式（ ） 式中： F—— 沖裁力； KT—— 頂件力系數(shù)，見(jiàn)《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 ； n—— 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件數(shù) (或廢料數(shù) )。 其中 n 取 1， KT=. 表 卸料力、推件力及頂件力系數(shù) 沖裁材料 K卸 K推 K頂 純銅、黃銅 ～ ～ 鋁、鋁合金 ～ ～ 鋼 材料厚度mm ～ ～ ～ ～ 0055 ～ ～ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 ～ ～ ～ 代入數(shù)據(jù)： F=1 ≈ ； 、采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模 FZ=F+ FT =+= 、壓筋力的計(jì)算 在曲柄壓力機(jī)上對(duì)厚度小于 ，面積小于 20xxmm 的小件壓筋時(shí)，由《簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 83 的： F=KSt2 式中： K—— 系數(shù)，對(duì)于鋼件 K取 200～ 300，對(duì)于銅件和鋁件， K取 150～ 200； S—— 成形的面積（㎜ 2） 。 t—— 材料厚度 。 故 F=250∏247。 4 81 = 、切邊力 由于金屬板料具有平面方向性和模具幾何形狀等因素的影響，會(huì)造成拉深件口部不平整齊，因此在多數(shù)情況下采取加大工序件高度，拉深后在經(jīng)過(guò)切邊工序以保證零件質(zhì)量。切邊力可按落料力的計(jì)算公式計(jì)算，故 F 切 = KLtτ b = 400= 式中： F—— 切邊力； L—— 沖裁周邊長(zhǎng)度； τ b—— 材料抗剪強(qiáng)度； K—— 系數(shù)，一般取 . 、總工藝力 F F 總 =Fz+F 落料 +F 切 +F 壓 =+++ ≈ 197KN 、壓力中心的確定 沖壓力的合力作用點(diǎn)稱(chēng)為沖模的壓力中心。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常磨損，還會(huì)使合理間隙的不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或第 4章 計(jì)算 工序沖壓力、壓力中心以及初選壓力機(jī) 12 排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線重合，這事還應(yīng)注意使壓力中心偏離不致超出所選 壓力機(jī)應(yīng)許的范圍內(nèi)。 圖 3 該工件形狀簡(jiǎn)單而對(duì)稱(chēng)，其沖裁時(shí)的壓力中心即工件的幾何中心即為圓心（ 0,0），如圖 4所示。 、壓力機(jī)的選擇 拉深總工藝力是選擇拉深設(shè)備的主要依據(jù)，但不能簡(jiǎn)單按拉深所需的總工藝力去選擇拉深設(shè)備，而應(yīng)結(jié)合拉深設(shè)備的特點(diǎn)合理的選用。例如曲柄壓力機(jī)的標(biāo)稱(chēng)壓力是指其滑塊標(biāo)稱(chēng)壓力行程范圍內(nèi)應(yīng)許的施加壓力，而拉深工藝特別是落料 — 拉深復(fù)合工藝時(shí)的工作行程較大，因此應(yīng)校核采用的拉深工藝的壓力曲線是否符合所選壓力機(jī)的滑塊施用負(fù)荷圖，以避免曲柄壓力機(jī)超載損壞。 一般情況下，拉深總工藝力與拉深 設(shè)備標(biāo)稱(chēng)壓力的關(guān)系可按下式進(jìn)行概略計(jì)算： 淺拉伸（ H/d﹤ ） 總F ≤ (～ ) 壓F 深拉深（ H/d≥ ） 總F ≤ (～ ) 壓F 式中： 總F — 拉深力和壓邊力的總和，在復(fù)合模沖壓時(shí)，還應(yīng)包括其他工藝的變形力（ N）； 壓F — 拉 深設(shè)備標(biāo)稱(chēng)壓力（ N）； H— 拉深件的高度（ mm）； 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 d— 拉深件的直徑（ mm）。 經(jīng)計(jì)算， H/d≈ ， 總F =(～ ) 壓F =323～ 388KN。根據(jù)總壓力選擇壓力機(jī)，工藝總壓力約為 400KN，查《簡(jiǎn)明沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 A1，選擇的壓力機(jī)的型號(hào)為： J23— 63。 第 5 章 模具的主要零部件的尺寸與結(jié)構(gòu)的計(jì)算 14 第 5 章 模具的主要零部件的尺寸與結(jié)構(gòu)的計(jì)算 、拉深模設(shè)計(jì) 、拉深模的基本尺寸 拉深模的凸凹模之間的間隙對(duì)拉深力、零件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙小，拉深力大、模具磨損大，過(guò)小的間隙會(huì)使零件嚴(yán)重變薄甚至拉裂；但間隙小，沖件回彈小，精度高。間隙過(guò)大，坯料容易起皺，沖件錐度大，精度差。因此，生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)板料厚度及公差、拉深過(guò)程板料的增厚情況、拉深次數(shù)、零件的形狀及精度等，正確確定拉深模間隙。對(duì)有壓料圈的拉深模，其間隙值可查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 可知： 2Z =（ 1～ ） t， Z=2t=。 刃口尺寸按凹模 實(shí)際尺寸配作，制件取 IT14 級(jí)，則公差 △ =。當(dāng)零件尺寸標(biāo)注在外行時(shí)， (如下圖 )以凸模為基準(zhǔn)，由公式（ ）和（ ），工作部分尺寸為： 圖 4 dT=(dmin+△ )0σ T=(78+ )= dA=(dmin+△ +Z)0σ A=(+) 0+=+ 其中： dT， dA—— 凸凹模的尺寸； dmin—— 拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸； △ —— 零件的公差； σ Aσ T—— 凹、凸模制造公差，見(jiàn)下表 Z—— 拉深模雙面間隙。 表 凸凹模的制造公差 、拉深凹模的結(jié)構(gòu)尺寸 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁的板料厚度和沖裁件的輪廓尺寸，凹?？卓诒陂g距可按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定，由《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式（ ）、（ ）的： 凹模高度 H=kb （≥ 15mm） 凹模壁厚 C=（ ～ 2） H （≥ 30～ 40mm） 式中： b—— 凹模刃口的最大尺寸（ mm）； k—— 系數(shù)，考慮板料厚度的影響，見(jiàn)表 ，可取 k= 系數(shù) k 的數(shù)值 b 1 2 3 3 50 50~100 100~200 200 代入數(shù)據(jù)：由于 H= 78=﹤ 70mm，故不滿足制件高度。 取 H=73mm， C=(～ 2)H=（ ～ 2） =30mm。由于考慮到切邊凹模嵌入在拉深凸模內(nèi) 的影響， C取 40mm L=D+2C =+80 ≈ 160mm 凹模座采用鑲嵌式的結(jié)構(gòu)，便于切邊凹模的更換和安裝，更節(jié)約材料。各沖裁的 凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模座在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，要將壓力中心與模柄中心重合。凹模座的輪廓尺寸應(yīng)要保證凹模座有足夠的強(qiáng)度和剛度，凹模板的厚度還應(yīng)考慮修模量根據(jù)沖裁件的最大外形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中選取凹模板的各尺寸為：拉深凹模固定板的高度取 100mm，外徑為 160mm，故拉深凹模座的外形尺寸為 100 160mm，結(jié)構(gòu)如圖 5 所示： t 第 5 章 模具的主要零部件的尺寸與結(jié)構(gòu)的計(jì)算 16 圖 5 、拉深凸模的結(jié)構(gòu) 根據(jù)工件外形并考慮加工將拉深凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床、車(chē)床、拉 削等工序加工，凸模中心有墊柱起固定作用，用 4個(gè) M6 螺釘將凸模固定。凸模 的長(zhǎng)度等于工件的高度，即 H=70mm，具體結(jié)構(gòu)如圖 6所示： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 6 、沖孔模的設(shè)計(jì) 、沖孔凸凹模的尺寸計(jì)算 設(shè)凸凹模分別按 IT6 和 IT7 級(jí)制造加工，由料厚 t=，查如下表 得， Zmax=，Zmin=，由《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》公式（ ）和（ ）的： dT =(dmin+△ x) 0σ T =（ 9+ ） = mm dA=(dmin+x△