【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? ? ? ? ????? 因為生產(chǎn)該零件的鋼材為 08 鋼，根據(jù) 鋼材 牌號查得： 該種鋼的生產(chǎn)型號和規(guī)格為：厚度為 ~4mm,寬度為 4~200mm。考慮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 課程設(shè)計說明書 7 確定材料的利用率 由 11a[2]公 式 可得： 一個進距內(nèi)的材料利用率可以采用以下公式來計算 , （ 33） 其中， F 為沖裁件的面積； 27 2 3 5 2 5 2 0F m m??? n 為一個進距內(nèi)沖裁件的件數(shù) ， n=2； b 為條料的寬度 ， b=40mm； h 為進距 ， 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 課程設(shè)計說明書 8 第 4 章 落料模具工藝 計算 沖裁力的 計算是 一項必要的計算，通常 作為 選取 壓力機和 模具設(shè)計及強度校核的重要依據(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)計的模具必須能 夠 承受 和傳遞 所計算的沖裁力， 滿足模具 沖裁的要求 ， 機床的公稱壓力一定要大于沖裁力， 否則將會損壞機床或模具，更嚴重的甚至會造成機毀人亡。 為了讓 壓力機的潛力 充分發(fā)揮 ，避免因 過 載而損壞壓力機，所以 必須計算與校核沖裁力 。 落料力 的計算 落料 力是 指在 沖裁過程中凸模對材料 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)有抗剪強度、材料厚度和沖裁輪廓周長。同時， 落料 力還受到?jīng)_裁間隙、沖裁速度、潤滑情況等的 影響。 為簡便計算，可用材料的抗拉強度來計算（ 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 對零件進行 分析計算得到 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 課程設(shè)計說明書 9 推件力的計算 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 壓力機總力的計算 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。 壓力中心的確定 沖裁時對沖裁力合力的作用點或多工序模各工序沖裁力的合力作用點稱為 模具的壓力中心 。 為了確保 模具 和 壓力機 能夠 正常工作， 應(yīng)該讓 沖 壓 模 具 的壓力中心與壓力機滑塊的中心 和模具導向部分的對稱中心 相重合 。 對于 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 讓 沖 壓 模 具 和壓力機滑塊 之間 產(chǎn)生偏心力矩 ， 從而導致 模具之間的間隙不均勻，使制件的外形扭曲，同時使 滑塊和 模具 之間 發(fā)生 過大的磨損， 讓 模具 的 導向零件加劇 磨損， 嚴重影響了 沖壓 模具和壓力機的使 用 壽命。 通常用解析法和作圖法來求模具的壓力中心。但對于形狀 簡單、對稱的沖壓件的模 具 的壓力中心可以 參考以下計算原則 ： （ 1） 對于 形狀簡單且對稱 的單個沖 壓 件，沖 壓 模 具 的壓力中心 為 沖裁件的幾何中心。 （ 2） 對于 工件的形狀 一樣 且分布位置對稱 的沖壓件 ，沖 壓 模 具 的壓力中心 和零件的對稱中心相 一致 。 該電阻支架 的形狀是對稱形狀且較規(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 課程設(shè)計說明書 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 雖然 剛度好 ， 精度高 ，但是 只 有 兩個方向 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，且有三個方向方便操作的優(yōu)點。故適用于小中型沖壓件、彎曲件和拉深件的制造過程中。 （ 3） 液壓機行程不固定， 雖然液壓機 和 生產(chǎn)效率低 但是壓力機 不會因 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） 雙動曲柄壓力機壓邊力穩(wěn)定、易調(diào) ，有兩個滑塊 ，適用于 形狀 較復雜的大 、 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 ；但工作臺面上 大于 模具 平面尺寸很多時 ， 易造成應(yīng)力集中， 對工作臺的受力條件也是不利的。 （ 4） 可以按照 沖壓過程中壓力機滑塊 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 規(guī)格 如下表 41： 表 41 沖壓機規(guī)格參數(shù) 名稱 型號 工稱壓力（ KN） 最大閉合高 度 （ mm） 最大裝模高 度 （ mm） 工作臺面尺寸 （ mm） 墊板尺寸（ mm） 模柄空尺寸 （ mm） 電 動 機 功率 （ KW） 開式雙柱可傾式壓力機 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 課程設(shè)計說明書 11 第 5 章 落料模具的設(shè)計 模具的總體設(shè)計 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、復合模和級進模 。 通常把 在壓力機的一次行程內(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 沖裁精度要求不高，形狀簡單和生產(chǎn)批量小的沖 裁 件。 在壓力機的一次 工作行程中，在模具的同一部 位同時完成兩道或 者 兩道以上不同工序的模 具 ，稱為復合模 。它在結(jié)構(gòu)上的主要特點是有一個或 者 幾個具有雙重作用的工作零件 —— 凸凹模 。 復合模因壓料較好，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 壓力機一次行程中，依次在模具的 多個 不同工位上同時完成 數(shù) 道工序的 模 具 ，稱為級進模，又稱跳步模、連續(xù)模 。 在級進模上，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 沖壓 就 可獲得所需沖 壓 件。級進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。它可分為普通級進模和多工位精密級進模。 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 性要求 ，控制條料的送進方向采用 導料銷 ， 控制條料 的 送進步距采用擋料銷。 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 課程設(shè)計說明書 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，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。多用于薄料沖裁時卸料。當對于卸料力要求較大、卸料板與凹模間又要求有較大的空間位置時，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動態(tài) ，且卸料力是柔性力， 不會損傷工件表面 。 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 減輕勞動強度， 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 。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。 導向方式的選擇 方案一： 采用后側(cè)導柱模架。由于 模具 前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。 又 因為導柱安裝在后側(cè)， 模具 工作時 由壓力機產(chǎn)生的 偏心 力 距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。 一般用于對精度要求不高的單工序模中。 方案二： 采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。其對角導柱模架上、下模座工作平面的橫向尺寸一般大于縱向尺寸。常用于橫向送料級進?；蛘呖v向送料的單工序沖 裁 模和復合模 中 。 方案三： 中間導柱模架。具有導向準確可靠、滑動平穩(wěn)；但導柱安裝在模具的對稱線上，故只能縱向送料。一般用于單工序?；蛘邚秃夏！? 方案四： 四導柱模架。具有導向平穩(wěn) 和 準確可靠，剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件西南科技大學 課程設(shè)計說明書 13 尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。 根據(jù)以上 四個 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) 導柱的導向方式，即方案 一 最 適合 。 工作零件刃口尺寸計算 沖 壓 間隙分析 （ 1）間隙對沖 壓 件尺寸精度的影響 沖 壓 件的實際尺寸與基本尺寸 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 。 這個差值 主要 由 兩個 方面 造成 ： 一是沖 壓 件與凸 、凹模之間的 偏差；二是模具 制造時的誤差 。 （ 2）間隙對模具壽命的影響 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）間隙對沖 壓 工藝力的影響 間隙對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。當間隙增大時， 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 ； 當單邊間隙 值 為 材料厚度的 %20~%5 左右時，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)計和加工模具時，按照“分類歸類”的原則從沖裁間隙對沖件的質(zhì)量的影響、對沖模壽命的影響、對力能消耗的影響等各方面的因素全面衡量和對比來選取合理 的 間隙。但是在實際生產(chǎn)過程中，一般是根據(jù)經(jīng)驗確定法來選取 合理的 間隙值，但是要按照要求分類選用。對尺寸精度 、斷面質(zhì)量