【文章內(nèi)容簡介】 （ 32） 由公式（ 32）得： ? ?3 5 2 2 . 2 0 . 5 0 . 2 4 0 . 6B m m? ? ? ? ????? 因?yàn)樯a(chǎn)該零件的鋼材為 08 鋼，根據(jù) 鋼材 牌號(hào)查得： 該種鋼的生產(chǎn)型號(hào)和規(guī)格為：厚度為 ~4mm,寬度為 4~200mm?？紤]到工件的尺寸和形狀及材料的利用率，綜合選擇條料的寬度 B=40mm,t=2mm。 西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 7 確定材料的利用率 由 11a[2]公 式 可得： 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率可以采用以下公式來計(jì)算 , （ 33） 其中， F 為沖裁件的面積； 27 2 3 5 2 5 2 0F m m??? n 為一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的件數(shù) ， n=2； b 為條料的寬度 ， b=40mm； h 為進(jìn)距 ， h=153mm； 由公式（ 33）并 帶入數(shù)據(jù)可得 ： 100%nFbh? ??2 7 2 3 5 1 0 0 % 8 3 %4 0 1 5 2? ??? ? ??西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 8 第 4 章 落料模具工藝 計(jì)算 沖裁力的 計(jì)算是 一項(xiàng)必要的計(jì)算，通常 作為 選取 壓力機(jī)和 模具設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。 沖裁力主要包括 落料 力、卸料力、推件力和 頂件力 。 因此 所設(shè)計(jì)的模具必須能 夠 承受 和傳遞 所計(jì)算的沖裁力， 滿足模具 沖裁的要求 ， 機(jī)床的公稱壓力一定要大于沖裁力， 否則將會(huì)損壞機(jī)床或模具，更嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓹C(jī)毀人亡。 為了讓 壓力機(jī)的潛力 充分發(fā)揮 ，避免因 過 載而損壞壓力機(jī)，所以 必須計(jì)算與校核沖裁力 。 落料力 的計(jì)算 落料 力是 指在 沖裁過程中凸模對(duì)材料 施加的壓力，它與 凸模 的 行程 量有關(guān) 。通常說的 沖裁力是指 使板料分離的 最大落料 力。直接影響沖裁的主要因數(shù)有抗剪強(qiáng)度、材料厚度和沖裁輪廓周長。同時(shí)， 落料 力還受到?jīng)_裁間隙、沖裁速度、潤滑情況等的 影響。 為簡便計(jì)算，可用材料的抗拉強(qiáng)度來計(jì)算（ MPa），按 公式 [3]12a? 和 [3]12b? 綜合可得： bP Lt?? (41) 已知零件材料是 08 鋼 ,取 350b MPa? ? ，材料厚度 2t mm? ,L 值 是 零件輪廓線段的長度 即沖裁零件 的 周長 。 通過 對(duì)零件進(jìn)行 分析計(jì)算得到 制件的 周長 和查閱相關(guān)資料的零件參數(shù) 如下 ： 沖裁件的周長 (1 4 9 3 5 ) 2 3 6 8L m m? ? ? ? 材料厚度 t=2mm 材料的抗拉強(qiáng)度 350b MPa? ? 由公式（ 41）得， 落料沖裁力 為： 36 8 2 35 0 25 76 00bP L t N N?? ? ? ? ? 卸料 力的計(jì)算 由 [3]11表 K K K頂卸 推、 、 數(shù)據(jù)可得：、 ?卸 ?推 = = 0 .0 5 2 5 7 6 0 0 = 1 2 8 8 0Q K P N??1 卸 卸 西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 9 推件力的計(jì)算 初步取刃口尺寸高度為 8mm， 1 = 4 0 . 0 5 5 2 5 7 6 0 0 5 6 6 7 2Q n K P N? ? ? ? ?推 推 壓力機(jī)總力的計(jì)算 11= + = 2 5 7 6 0 0 + 1 2 8 8 0 + 5 6 6 7 2 3 2 7P P Q Q K N??總 卸 推 故應(yīng)選取大于 327KN 的壓力機(jī)。 壓力中心的確定 沖裁時(shí)對(duì)沖裁力合力的作用點(diǎn)或多工序模各工序沖裁力的合力作用點(diǎn)稱為 模具的壓力中心 。 為了確保 模具 和 壓力機(jī) 能夠 正常工作， 應(yīng)該讓 沖 壓 模 具 的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心 和模具導(dǎo)向部分的對(duì)稱中心 相重合 。 對(duì)于 有 模柄的沖 壓 模 具 ，其壓力中心 必將通過 模柄軸心線，否則會(huì) 讓 沖 壓 模 具 和壓力機(jī)滑塊 之間 產(chǎn)生偏心力矩 ， 從而導(dǎo)致 模具之間的間隙不均勻，使制件的外形扭曲，同時(shí)使 滑塊和 模具 之間 發(fā)生 過大的磨損， 讓 模具 的 導(dǎo)向零件加劇 磨損， 嚴(yán)重影響了 沖壓 模具和壓力機(jī)的使 用 壽命。 通常用解析法和作圖法來求模具的壓力中心。但對(duì)于形狀 簡單、對(duì)稱的沖壓件的模 具 的壓力中心可以 參考以下計(jì)算原則 ： （ 1） 對(duì)于 形狀簡單且對(duì)稱 的單個(gè)沖 壓 件，沖 壓 模 具 的壓力中心 為 沖裁件的幾何中心。 （ 2） 對(duì)于 工件的形狀 一樣 且分布位置對(duì)稱 的沖壓件 ，沖 壓 模 具 的壓力中心 和零件的對(duì)稱中心相 一致 。 該電阻支架 的形狀是對(duì)稱形狀且較規(guī)則 ，故 落料模具的壓力中心是沖 壓 件的幾何中心。 所以沖裁件的壓力中心為： 8 4( )2hn t? ? ? 件11153 76 .5240202x m my m m???????西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 10 沖壓設(shè)備類型的選擇 沖壓設(shè)備類型是根據(jù) 制件 的 生產(chǎn)批量 大小 ， 沖壓工藝的性質(zhì)和 沖壓件的幾何尺寸及 精度要求來選擇。 （ 1） 閉式曲柄壓力機(jī) 雖然 剛度好 ， 精度高 ，但是 只 有 兩個(gè)方向 可以方便 操作，適 用于 大 、 中型沖壓件的 制造 過程 中 。 （ 2） 開式曲柄壓力機(jī)剛度差，模具的壽命受到影響且不能保證制件的質(zhì)量；但是它成本低，且有三個(gè)方向方便操作的優(yōu)點(diǎn)。故適用于小中型沖壓件、彎曲件和拉深件的制造過程中。 （ 3） 液壓機(jī)行程不固定， 雖然液壓機(jī) 和 生產(chǎn)效率低 但是壓力機(jī) 不會(huì)因 為板材的厚度不同 而發(fā)生過載，全行程中壓力恒定不變。 因此被 廣泛用于小批量沖壓件生產(chǎn)，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。 （ 4） 雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)壓邊力穩(wěn)定、易調(diào) ，有兩個(gè)滑塊 ，適用于 形狀 較復(fù)雜的大 、 中型拉深件的 生產(chǎn)制造中 。 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定 （ 1） 所選取的沖床的閉合高度應(yīng)與模具的閉合高度相同。 （ 2） 沖床的行程應(yīng)能滿足沖壓零件和毛坯順利方便放入。 （ 3） 沖床 的工作臺(tái)面 尺寸應(yīng)大于模具的平面尺寸，并且要留 足夠的 安裝固定空間 ；但工作臺(tái)面上 大于 模具 平面尺寸很多時(shí) ， 易造成應(yīng)力集中， 對(duì)工作臺(tái)的受力條件也是不利的。 （ 4） 可以按照 沖壓過程中壓力機(jī)滑塊 受到的合 力 來 選取沖床的噸位 。 綜上所述，結(jié)合參考資料幾種常用的沖壓設(shè)備 ，最終選定沖壓機(jī) 規(guī)格 如下表 41： 表 41 沖壓機(jī)規(guī)格參數(shù) 名稱 型號(hào) 工稱壓力（ KN） 最大閉合高 度 （ mm） 最大裝模高 度 （ mm） 工作臺(tái)面尺寸 （ mm） 墊板尺寸（ mm） 模柄空尺寸 （ mm） 電 動(dòng) 機(jī) 功率 （ KW） 開式雙柱可傾式壓力機(jī) JG2340 400 300 220 前后 左右 厚度 孔徑 直徑 深度 4 150 300 80 200 50 70 西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 11 第 5 章 落料模具的設(shè)計(jì) 模具的總體設(shè)計(jì) 模具類型的選擇 沖裁模結(jié)構(gòu)種類很多 ， 其中按工序組合可分為：單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模 。 通常把 在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)只完成一 道 工序的模具 稱為單工序模 。 如 沖孔 落料單工序模 、切斷模， 但是單工序模一般 適用于 對(duì) 沖裁精度要求不高，形狀簡單和生產(chǎn)批量小的沖 裁 件。 在壓力機(jī)的一次 工作行程中，在模具的同一部 位同時(shí)完成兩道或 者 兩道以上不同工序的模 具 ，稱為復(fù)合模 。它在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是有一個(gè)或 者 幾個(gè)具有雙重作用的工作零件 —— 凸凹模 。 復(fù)合模因壓料較好，沖件平整精度高，該生產(chǎn)采用的是大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高。 在 壓力機(jī)一次行程中，依次在模具的 多個(gè) 不同工位上同時(shí)完成 數(shù) 道工序的 模 具 ，稱為級(jí)進(jìn)模，又稱跳步模、連續(xù)模 。 在級(jí)進(jìn)模上，根據(jù)沖 壓 件的 工藝要求 ，將各工序按一定 的工藝 順序 沿送料方向安排在模具的各工位上， 再通過逐級(jí) 沖壓 就 可獲得所需沖 壓 件。級(jí)進(jìn)模不但可以完成沖裁工序，還可以完成成形工序等，是一種多工序高效率 沖模。它可分為普通級(jí)進(jìn)模和多工位精密級(jí)進(jìn)模。 根據(jù)零件的沖裁工藝方案 ，確定采用 單工序模 —— 落料模 。此模具的結(jié)構(gòu)較為簡單， 同時(shí)能夠 降低了模具的加 工難度，減少生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效益。 定位方式的選擇 由于 制件的材料形狀 是條料 ，考慮到 導(dǎo)料銷和擋料銷制造方便 ，結(jié)構(gòu)簡單， 根據(jù)模具 整體 結(jié)構(gòu) 要求和 經(jīng)濟(jì) 性要求 ，控制條料的送進(jìn)方向采用 導(dǎo)料銷 ， 控制條料 的 送進(jìn)步距采用擋料銷。 卸料方式的選擇 零件的 卸料 裝置有剛性和彈性兩種形式 ， 此外廢料切 刃 也是卸料的一種形式。 但它們適用的場合是不同的。 西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 12 固定板 卸料是 剛性卸料的典型結(jié)構(gòu) 。常用于較 厚 、較 硬 且精度要求不高的工件沖裁 后卸料。 對(duì)于材料厚度大于 2mm、卸料力要求較大、又不需要壓料的場合時(shí)，則可采用剛性卸料。 彈壓卸料 板 ，此形式卸料力小，但有 壓料作用， 沖裁質(zhì)量較好，沖件比較平整。多用于薄料沖裁時(shí)卸料。當(dāng)對(duì)于卸料力要求較大、卸料板與凹模間又要求有較大的空間位置時(shí)，則可以采用剛彈性相結(jié)合的卸料裝置。 由于本制件 平直度較高，料厚為 2mm 相對(duì)較薄，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便 且具有把工件壓平的作用 ， 而且 操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)態(tài) ，且卸料力是柔性力， 不會(huì)損傷工件表面 。 故采用彈性卸料 方式 。 出件方式 考慮到落料后工件的尺寸較大， 占 用地面 空間 較多 和 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度， 應(yīng) 采用 順 裝落料 模生產(chǎn)， 以 下 出件為佳。 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式 雙柱可傾式 壓力機(jī) 。由于 垂直于送料方向的凹模寬度 B小于 送料方向的凹模長度 L，故采用 橫 向送料方式，即由 右 向 左 送料。 導(dǎo)向方式的選擇 方案一： 采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于 模具 前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 又 因?yàn)閷?dǎo)柱安裝在后側(cè)， 模具 工作時(shí) 由壓力機(jī)產(chǎn)生的 偏心 力 距會(huì)造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴(yán)重影響模具使用壽命，且不能使用浮動(dòng)模柄。 一般用于對(duì)精度要求不高的單工序模中。 方案二： 采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對(duì)稱的對(duì)角線上，所以上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)平穩(wěn)。其對(duì)角導(dǎo)柱模架上、下模座工作平面的橫向尺寸一般大于縱向尺寸。常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蛘呖v向送料的單工序沖 裁 模和復(fù)合模 中 。 方案三： 中間導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠、滑動(dòng)平穩(wěn)；但導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，故只能縱向送料。一般用于單工序?；蛘邚?fù)合模。 方案四： 四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn) 和 準(zhǔn)確可靠，剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件西南科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 13 尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件以及大量生產(chǎn)用的自動(dòng)沖壓模架。 根據(jù)以上 四個(gè) 方案 的 比較 分析 并結(jié)合 落料 模具 的結(jié)構(gòu)和精度要求 ，該 落料 模采用后側(cè) 導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式，即方案 一 最 適合 。 工作零件刃口尺寸計(jì)算 沖 壓 間隙分析 （ 1）間隙對(duì)沖 壓 件尺寸精度的影響 沖 壓 件的實(shí)際尺寸與基本尺寸 之間 的差值 被稱為沖壓件的尺寸精度 。 所得 差值越小，則 沖壓件的尺寸 精度越高 。 這個(gè)差值 主要 由 兩個(gè) 方面 造成 ： 一是沖 壓 件與凸 、凹模之間的 偏差；二是模具 制造時(shí)的誤差 。 （ 2）間隙對(duì)模具壽命的影響 影響模具壽命的因素很多 ， 其中 間隙是 影響 模具壽命 眾多因素中最主要的因素之一。在 沖 壓 過程中， 落料件與 凹模之間 有摩擦， 并 且間隙 值越小， 作用 于模具上 的壓應(yīng)力 就 越大，摩擦 力 也 將 越 大 。 所以過小的間隙 值 對(duì)模具壽命極為不利，而較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小， 也能夠控制 間隙不均勻的不利影響，從而提高模具 的使用 壽命。 （ 3）間隙對(duì)沖 壓 工藝力的影響 間隙對(duì)沖壓工藝力的影響是 隨著間隙 的 增大， 沖壓力先增大 再 減小，最后不變。當(dāng)間隙增大時(shí)， 材料所受到的拉應(yīng)力 也 增大，材料 更 容易 發(fā)生 斷裂分離，因此沖 壓 力就比較 小 ， 但是 通常沖 壓 力的降低并不明顯 ； 當(dāng)單邊間隙 值 為 材料厚度的 %20~%5 左右時(shí)，沖 壓 力 才稍有降低，但 降低 比例 一般 不超過 %10~%5 。 間隙能夠?qū)?卸料力和推料力 產(chǎn)生很大 的影響。 （ 4）間隙值的 選取原則 間隙值的確定應(yīng)該是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的不同使用要求“按件取隙”，合理地選取沖裁的適用間隙。在設(shè)計(jì)和加工模具時(shí)，按照“分類歸類”的原則從沖裁間隙對(duì)沖件的質(zhì)量的影響、對(duì)沖模壽命的影響、對(duì)力能消耗的影響等各方面的因素全面衡量和對(duì)比來選取合理 的 間隙。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定法來選取 合理的 間隙值，但是要按照要求分類選用。對(duì)尺寸精度 、斷面質(zhì)量