【文章內容簡介】 與在危險斷面上的抗拉強度相等，便可求出最小拉深系數的理論值，此值即為極限拉深系數。但在實際生產過程中，極限拉深系數值一般是在一定的拉深條件下用實驗的方法得出的，我們可 以通過查表來取值。 零件的總拉深系數為 ??? Ddm總，其相對凸緣直徑 ???dd f ，屬于帶寬凸緣拉深的拉深件。根據 ??dh ， %%100 ??Dt ，由教材 沖壓工藝與模具設計 上表 45,46 查得一次允許的拉深系數 ?m ，第一次拉深的最大相對高度 ~11 ?dh 。 因材料為 20號鋼 ,具有良好的強度和塑性 ,其加 工工藝性較好 ,可減小帶凸緣筒形件的首次拉深系數及增大最大相對高度。 使得111 , dhdhmm ??總 ，所以零件只需要一次拉深。 畫排樣圖 沖裁件條料或板料上的布置方法叫排樣。排樣不合理就會浪費材料，衡量排樣經濟性的標準就是材料利用率。排樣的是否正確不但影響材料的利用率，而且影響模具的壽命與生產率。 排樣應考慮幾個問題： 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 7 （ 1）材料利用率力求在相同的材料面積上得到最多的工件，提高材料利用率 K=Ana 100﹪。 （ 2) 生產批量：排樣必須考慮 生產批量的大小，生產量大時可采用多件排樣法，但這種方法模具結夠復雜，成本高。 （ 3) 注意板料軋制纖維方向，以防止工件的開裂。 排樣時工件之間與條料之間留下的余料稱為搭邊。搭邊的作用是補償送料的誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以使條料保持一定的剛度，便于送料。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料的角度出發(fā)，搭邊值越小越好。但過小的搭邊容易擠進凹模，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量。一般來說，搭邊值是由經驗確定的，下表 21 列出了沖裁時常用的最小搭邊值?？紤]到操作方便及模具結構，故采用單排 排樣設計。 由下表 21 查的搭邊值 a=,b=. 條料寬度 B=(92+2)=95mm 條料送進步距 S=92+= 表 21 沖裁金屬材料 材料排樣圖見圖 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 8 圖 排樣圖 計算材料的利用率 查《沖壓工藝與模具設計》 Ｐ 67 式 一個步距內的材料利用率 η為： η=BhnA 100﹪ 式中： A一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）（ mm） n個進距內沖孔數目 B條料寬度（ mm） S步距（ mm） 則 η=π(46)2/95 =75% 工藝力的計算 (1）沖裁力 沖裁力可按《沖模設計手冊》 Ｐ 65 式計算： Ｐ 0 =τLt 其中： Ｐ 0 沖裁力（ N） τ材料抗剪強度 Mpa 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 9 L材料輪廓長度（ mm） t材料厚度（ mm） 查《模具實用技術手冊》 P43 得： τ=375Mp 在實際應用中，抗沖剪強度 ? 的值一般取材料抗拉強度 b? 的 ~。為便于估算，通常取抗沖剪強度等于該材料抗 拉強度 b? 的 80%。即 b?? ? 落料力 F 落 = kltτ =（ 246） 13 75 = (2)卸料力 一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會使落料件梗塞在凹模內，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以要精確地計算 這些力是困難的，一般用下列經驗公式計算： 卸料力 FKF 1?卸 式中 F—— 沖裁力 (N) 1K —— 頂件力及卸料力系數，其值可查教材表 17。 這里取 1K 為 。 查《實用模具技術手冊》 P44 得： K 卸 =,K 推 = F 卸 = = （ 3）推件力 將卡在凹模中的材料逆著沖 裁力方向頂出所需要的力稱為推件力。根據 《 沖壓工藝與模具設計 》 書上公式 18，則推件力為： F 推 ＝ nK 推 F 沖 式中 K 推 推件力因數 n工件在凹模內的個數， n=h/t=16 F 推 =16 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 10 = （ 4）拉深力 一般情況下拉深力隨凸模行程變化而改變，其變化曲線如圖 。從圖中可以看出，在拉深開始時，由于凸緣變形區(qū)材料的變形不大，冷作硬化也小，所以雖然變形區(qū)面積較大，但材料變形抗 力與變形區(qū)面積相乘所得的拉深力并不大；從初期到中期，材料冷作硬化的增長速度超過了變形區(qū)面積減少速度，拉深力逐漸增大，于前中期拉深力達到最高點位置；拉深到中期以后，變形區(qū)面積減少的速度超過了冷作硬化增加的速度，于是拉深力逐漸下降。零件拉深完以后，由于還要從凹模中推出，曲線出現延緩下降，這是摩擦力作用的結果，不是拉深變形力。 oFmax拉深力凸模行程 圖 拉深力變化曲線 由于影響拉深力的因素比較復雜，按實際受力和變形情況來準確計算拉深力是筆尖困難的。所以 ，實際生產中通常是以危險斷面的拉應力不超過其材料抗拉強度為依據，采用經驗公式進行計算。對于帶凸緣圓筒形零件的拉深力近似計算公式為： bKdtF ???拉 式中 d— 圓筒形零件的凸模直徑（ mm） K— 系數，這里取 1 b? — 材料的抗拉強度（ MPa） t — 材料厚度 因此 NF 452162521481 ?????? ?拉 （ 5）壓邊力 壓邊力的大小對拉深件的質量是有一定影響的，如果過大，就要增加拉深力，因而山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 11 會使制件拉裂，而壓邊圈的壓力過小就會使工件的邊壁或凸緣起皺，所以壓邊圈的壓力必須適當。合適的壓邊力范圍一般應以沖件既不起皺、又使得沖件的側壁和口部不致產生顯著的變薄為原則。壓邊力的大小和很多因素 有關，所以在實際生產中，可以根據近似的經驗公式進行計算。 qQ AFF ? 式中 A— 初始有效壓邊面積 (mm2 )。 qF — 單位壓邊力 (MPa),這里經查《模具手冊》得 Fq= 所以有 NAF qQ )( ????? （ 6）拉深功的計算 拉深所需的功可按下式計算 1000maxhCPW ? 式中 maxP — 最大拉深力（ N） h — 拉深深度（ mm） W— 拉深功（ N m） C— 修正系數，一般取為 C=~。 所以 ????N m 計算壓力中心 沖裁力的作用點稱為沖模的壓力中心，在設計沖裁模的時候，應該使沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心相重合，即沖模的模柄中心應該與壓力中心一致，以保證沖裁模在壓力機上正常、平衡的工作。若無法使壓力中心與滑塊中心線完全重合，則應在設計中考慮采取平衡偏心載荷的措施，但偏載力要控制在盡可能小的范圍內，且偏心距離不應超過沖模的模柄尺寸。 本設計中的零件為對稱幾何體 ,其壓力中心就在它的圓心處，所以不需要再次計算它的壓力中心，即，壓力中心為圓心。 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 12 計算凸凹模刃口尺寸 依據復合模特點，刃口尺寸最好采用配合 加工的方法。落料部分以落料凹模為基準計算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分按沖孔凸模為基準計算，沖孔凹模按間隙值配制。即以落料凹模、沖孔凸模為基準，凸凹模按間隙值配制。具體間隙值見表 22 表 22 落料、沖孔模刃口始用間隙 材 料 名 稱 45 T T (退火 ) 磷青銅 (硬 ) 鈹青銅 (硬 ) 1 冷軋鋼帶、 30鋼板 H6 H68(硬 ) LY12(硬鋁 ) 硅鋼片 Q21 Q235 鋼板 0 15 鋼板 H62 、 H68( 半硬 ) 純銅 (硬 ) 磷青銅 (軟 ) 鈹青銅 (軟 ) H6 H68(軟 ) 純銅 (軟 ) 防銹鋁 LF2 LF2 軟鋁 L2～ L6 LY12(退火 ) 銅母線 鋁母線 力學性能 HBS≥ 190 ? b≥ 600MPa HBS=140～ 190 ? b=400 ～600MPa HBS=70～ 140 ? b=300 ～400MPa HBS≦ 190 ? b≦ 300MPa 厚度 t 初始間隙 Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax * * * 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 13 （ 1）落料部分 落料時，因為落料件表面尺寸與凹模刃口尺寸相 等或基本一致，應該先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準，又因為落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，為了保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹?；境叽鐟撊÷淞霞叽绻罘秶鷥鹊妮^小尺寸，落料凸模的基本尺寸則是凹模基本尺寸上減去最小合理間隙。 dXDDd ????? 0)( 0m in )2(pCDD dp ???? 式中 pD — 落料凸模最大直徑（ mm） dD — 落料凹模最大直徑（ mm） D — 工件允許最大尺寸（ mm） ? — 沖裁工件要求的公差 X — 系數，為避免多數沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取X=。 對于未標注公差可按 IT14 級計算，根據教材上表 25 查得，沖裁模刃口雙面間隙： mmZmmZ , maxmin ?? d? 、 p? — 凹、凸模制造偏差，這里可以按 IT7 來選取 : 落料刃口最大尺寸計算mm92? 凸 模 制 造 公 差 按 IT8 級 精 度 選 取 ， 得 落 料 尺 寸mm0192??，查表得 mmmm , ?? 凹凸 ?? 校核間隙： ｜ 凸? ｜ +｜ 凹? ｜ ? minmax ZZ ? 條件，但相差不大，可作如下調整： )( m i nm a x ZZ ??凸? = ? ? )( m i nm a x ZZ ??凹? 山東建筑大學畢業(yè)設計說明書 14 ?? ? 則 dXDDd ????? 0)( =02 )( ??? = ? 0m in)(pZDD dp ???? =0 ) ?? =? （ 2）拉深部分 拉深時， 拉深模直徑尺寸的確定的原則，與沖裁模刃口尺寸的確定基本相同，只是具體內容不同，這里不在復述。 拉深凸模和凹模的單邊間隙 Z=， t=1mm 計算凸凹模制造公差，按 IT8 級精度選取，由附錄表 4 查得，對于拉深尺寸mm15?， ?? 凹凸 ?? 。 因拉深件注內形尺寸，按凸模進行配作： pdd P ????? )(