【文章內容簡介】 和生產(chǎn)上的具體要求可按下列原則進行選取 l 當工件的斷面質量沒有嚴格要求時為了提高模具壽命和減小沖裁力可以選擇較大間隙值 2 當工件斷面質量及制造公差要求較高時應選擇較小間隙值 3 計算沖裁模刃尺寸時考慮到模具在使用過程中的磨損會使刃間隙增大應當按 Zmin 值來計算確定合理間隙的方法 計算法經(jīng)驗法查表法 314 凸模與凹模刃口尺寸的確定 凸模和凹模的刃口尺寸和公差直接影響沖裁件的尺寸精度模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證因此正確確 定凸凹模刃口尺寸和公差是沖裁模設計中的一項重要工作 由于凸凹模之間存在著間隙所以沖裁件斷面都帶有錐度但在沖裁件尺寸的測量和使用中則是以光亮帶的尺寸為基準 落料件的光亮帶處于大端尺寸其光亮帶是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的且落料件的大端光面尺寸等于凹模尺寸 沖孔件的光亮帶處于小端尺寸其光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的且沖孔件的小端光面尺寸等于凸模尺寸 沖裁過程中凸凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦凸模輪廓越磨越小凹模輪廓越磨越大結果使間隙越用越大因此確定凸凹模刃口尺寸應區(qū)分落料和沖孔工序并遵循如下原則 １．設計落料 模先確定凹模刃口尺寸以凹模為基準間隙取在凸模上即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸以凸模為基準間隙取在凹模上沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得 ２．根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律設計落料模時凹模基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸設計沖孔模時凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸這樣凸凹在磨損到一定程度時仍能沖出合格的零件 模具磨損預留量與工件制造精度有關用 xΔ表示其中Δ為工件的公差值 x為磨損系數(shù)其值在 0５～１之間根據(jù)工件制造精度進行選取 工件精度 IT10 以上 X 1 工件精度 IT11～ IT13 X 075 工件精度 IT14 X 05 ３．不管落料還是沖孔沖裁間隙一般選用最小合理間隙值 Zmin ４．選擇模具刃口制造公差時要考慮工件精度與模具精度的關系即要保證工件的精度要求又要保證有合理的間隙值一般沖模精度較工件精度高 2～ 4 級對于形狀簡單的圓形方形刃口其制造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取對于形狀復雜的刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的 14 來選取對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的 18 并冠以177。 ５．工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差 原則上都應按入體原則標注為單向公差所謂入體原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注但對于磨損后無變化的尺寸一般標注雙向偏差凸模與凹模配作法采用凸凹模分開加工法時為了保證凸凹模間一定的間隙值必須嚴格限制沖模制造公差因此造成沖模制造困難對于沖制薄材料因 Z 與 Zmin 的差值很小的沖?；驔_制復雜形狀工件的沖?；騿渭a(chǎn)的沖模常常采用凸模與凹模配作的加工方法 配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件凸?；虬寄Ｈ缓蟾鶕?jù)基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證工藝比較簡單不必 校核 ≤ 的條件并且還可放大基準件的制造公差使制造容易設計時基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注而配作件上只標注公稱尺寸不注公差但在圖紙上注明凸凹模刃口按凹凸模實際刃口尺寸配制保證最小雙面合理間隙值 Zmin 采用配作法計算凸?；虬寄Ｈ锌诔叽缡紫仁歉鶕?jù)凸?；虬寄Ｄp后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大變小還是不變這三種情況然后分別按不同的公式計算凹模磨損后會增大的尺寸第一類尺寸 A 制得凹模后按照其刃口實際尺寸配制凸模保證最小間隙 1200 R150 R340 490 315 沖裁工藝力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機設計模具和檢驗模具的強度壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力以適應沖裁的需求 普通平刃沖裁模 其沖裁力 F 一般可按下式計算 F＝ KptLτ Lt 207516KN 式中τ 材料抗剪強度 查資料 [6] 見 P23 附表 16 得 300MP L 沖裁周邊總長 mm L 231434022314150248652190 34580mm t 材料厚度 mm 2mm 系數(shù) Kp 是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損 凸模與 凹模 間隙之波動 數(shù)值的變化或分布不均 潤滑情況 材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數(shù)一般取 13 當查不到抗剪強度τ時可用抗拉強度σ b代替τ而取 Kp＝ 1的近似計算法計算當上模完成 一次沖裁后沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內模面上的材料因彈性 收縮而緊箍在 凸模上 為了使沖裁工作繼續(xù)進行必須將箍在凸模上的材料料刮下 將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上頂出從凸模上刮下材料所需的力稱為卸料力 從凹模內向下推出制件或廢料所需的力稱為推料力從凹模內向上頂出制件需的力稱為 頂件力 影響卸料 力推料力和 頂件力 的因素很多要精確地計算是困難的 在實際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗 公式計算 卸料力 FQ＝Ｋ F 0045 202116 933822KN 2 推料力 FQ1＝ nＫ 1F 0063 202116 13073508KN 3 頂件力 FQ2＝ K２ F 008 202116 1660128KN 4 圖 35 工藝力示意圖 式中 P 沖裁力 N K 卸料力系數(shù)其值為 002～ 006 薄料取大值 厚料取小值 0045 K1 推料力系數(shù)其值為 003～ 007 薄料取大值 厚料取小值 0063 K2 頂件力系數(shù)其值為 004～ 008 薄料取大值 厚料取小值 008 n 梗塞在凹模內的制件或廢料數(shù)量 n＝ ht h 直刃口部分的高 mm t 材料厚度 mm 卸料力和頂件力還是設計卸料裝置和彈頂裝置中彈性元件的依據(jù) 壓力機公稱壓力的選取 沖裁時壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和 采用剛性卸料裝置和下出件的模具時 沖裁工藝力 沖裁力卸料力推件力 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置為了確保壓力機和模具正常工作應使 沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合對于帶有模柄的沖壓模壓力中心應通過模柄的軸心線否則會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷使滑塊和導軌之間產(chǎn)生過大的磨損模具導向零件加速磨損降低模具和壓力機的使用壽命 沖模的壓力中心可按下述原則來確定 1 對稱形狀的單個沖裁件沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心 2 工件形狀相同且分布位置對稱時沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合 3 形狀復雜的零件多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心 解析法的計算依據(jù)是各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該坐標軸力矩 求出合力作用點的座標位置 O0 x0 y０ 即為所求模具的壓力中心 計算公式為 6 7 綜上 O0 855245 32 拉深 拉深又稱拉延是利用拉深模在壓力機的壓力作用下將平板坯料或空心工序件制成開口空心零件的加工方法它是沖壓基本工序之一廣泛應用于汽車電子日用品儀表航空和航天等各種工業(yè)部門的產(chǎn)品生產(chǎn)中不僅可以加工旋轉體零件還可加工盒形零件及其它形狀復雜的薄壁零件可分為不變薄拉深和變薄拉深前者拉深成形后的零件其各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變后者拉深成形后的零件其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的 變薄這種變薄是產(chǎn)品要求的零件呈現(xiàn)是底厚壁薄的特點在實際生產(chǎn)中應用較多的是不變薄拉深 圖 36 拉延模具結構裝配圖 321 油底殼的拉深工藝分析 3211 對拉深件形狀的要求 1 設計拉深件時應明確注明必須保證的是外形還是內形不能同時標往內外形尺寸 2 盡量避免采用非常復雜的和非對稱的拉深件對半敞開的或非對稱的空心件應能組合成對進行拉深然后將其切成兩個或多個零件 3 拉深復雜外形的空心件時要考慮工序間毛坯定位的工藝基準 4 在凸緣面上有下凹的拉深件如下凹的軸線與拉深方向一致可以拉出若下凹的軸線與拉深方 向垂直則只能在最后校正時壓出 1 為了使拉深順利進行拉深件的底與壁凸緣與壁盒形件的四壁間的圓角半徑應滿足否則應增加整形工序 2 一般情況下不要對拉深件的尺寸公差要求過嚴其斷面尺寸公差等級一般都在 ITll 以下如果公差等級要求高可增加整形工序 壓邊力的計算 解決拉深工作中的起皺問題的主要方法是采用防皺壓邊圈至于是否需要采用壓邊圈可按表 的條件決定 壓邊力是為了防止毛坯起皺保證拉深過程順利進行而施加的力它的大小對拉深影響很大壓邊力的數(shù)值應適當太小時防皺效果不好太大時則會增加危險斷面處的拉應力引起拉裂 破壞或嚴重變薄超差 圖圖 在生產(chǎn)中壓邊力 都有一定的調節(jié)范圍 圖 其范圍在最大壓邊力和最小壓邊力 之間當拉深系數(shù)小至接近極限拉深系數(shù)時這個變動范圍就小壓邊力的變動對拉深工作的影響就顯著通常是使壓邊力稍大于防皺作用所需的最低值并按下列公式進行計算 表 采用或不采用壓邊圈的條件 圖 拉深力與壓邊力的關系 圖 壓邊力對拉深的影響 總壓邊力 1 式中 A 為在開始 MP ㎡ 由資料 [6]表 429 得 b 拉深力的計算 1 壓力機的壓力曲線 2 拉深力 3 落料力圖 拉深力與壓力機的壓力曲線 104784KN K 08t 2mm 300MPL 2183mm 322 油底殼拉深模具設計及其結構設計要點 3221 結構設計要點 油箱底殼模具結構的設計是對油箱底殼進行工藝分析后進行的由于所使用的設備不同 模具結構有所不同 但模具的工作部分是相同的所用拉伸設備一般分為雙動拉伸壓力機 分液壓和機械 和通用液壓機 用頂缸作為壓邊的壓力源 兩種雙動拉伸壓力機主要是由壓邊滑塊和凸?；瑝K構成雙動首先是壓邊滑塊運動與凹模壓緊毛坯然后凸模滑塊運動進行拉伸油箱底殼主要參數(shù)是凸凹模間隙及凹模圓角半徑這些參數(shù)的確定均要求有利于拉伸 出件 1 凹模圓角半徑的確定由于油箱底殼四邊變形方式不同 對于四邊圓角處 或近似圓角 凹模圓角半徑 R a 應較大而在大頭 即最深處 短邊 R a 也應相應大些 因為該處也屬于主進料區(qū)而長度方向屬彎曲成形 由于變形方式不同可小些經(jīng)驗是作為一次拉伸成形和需二次拉伸的第二道拉伸 將凹模圓角半徑統(tǒng)一先按R a 3 5～ 5 t 確定然后在拉伸中按上述原則調整對于中間拉伸 由于中間部分材料成形基本上兩邊材料流動過來 其短邊 R a 角和角部 R a 角要更大些 對于小 R 過渡高低部分要建議設計改大 而其他 部分圓角也相應增大 主要是板料法蘭尺寸大 若 R a 小則材料變薄嚴重通常做法是兩邊及大頭一邊凹模圓角半徑取 R a 5～ 10 t 設計時取小些以后再根據(jù)實際放大 2 凸凹模間隙由于油箱底殼長度方向兩邊流動較其它部位快 而為保證拉伸件兩邊壁部直而挺 作為一次拉伸和二次拉伸的第二道拉伸凸凹模間隙要小些 單邊間隙一般取 1 15～ 1 2 t 而大頭部分圓角處和短邊的凸凹模間隙要大些 一般取 1 8～ 2 5 t 對于中間工序拉伸的凸凹模間隙 為便于拉伸可放大不少 按油箱底殼形狀有無脫模斜度等來考慮 一般最小單邊間隙按 1 5～ 2 t 考慮球墨鑄鐵在鐵水球墨生鐵澆注前加一定量的球化劑常用的有硅鐵鎂等使鑄鐵中石墨球化由于碳石墨以球狀存在于鑄鐵基體中改善其對基體的割裂作用球墨鑄鐵的抗拉強度屈服強度塑性沖擊韌性大大提高并具有耐磨減震工藝性能好成本低等優(yōu)點現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及部分鑄鋼鍛鋼件如曲軸連桿軋輥汽車后橋等Cr12M o V 鋼有高淬透性截面為 300 ～ 400 ㎜以下者可以完全淬透在 300 ～ 400 時仍可保持良好硬度和耐磨性韌性較 Cr12 鋼高淬火時體積變化最小可用來制造斷面較大形狀復雜經(jīng)受較大沖 擊負荷的各種模具和工具例如形狀復雜的沖孔凹模復雜模具上的鑲塊鋼板深拉深模拉絲模螺紋挫絲板冷擠壓模冷切剪刀圓鋸標準刀具量具等合金工具鋼 Cr12MoV 標準 GBT 12991985 ●特性及適用范圍●力學性能 硬度 退火 255～ 207HB壓痕直徑 38～ 42mm淬火≥ 58HRC ●熱處理規(guī)范及金相組織 熱處理規(guī)范 1 淬火 950～ 1000油冷 2 淬火 1020200℃回火 2h 金相組織細粒狀珠光體碳化物材料名稱碳素工具鋼 牌號 T10A 標準 GBT 12981986 ●特性及適用范圍此鋼強度及耐磨性均較 T8和 T9高但熱硬性低淬透性不高且淬火變形大適于制造切削條件差耐磨性要求較高且不受忽然和劇烈振動需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具如車刀刨刀鉆頭切紙機低精度而外形簡單的量具 如卡板等 可用作不受較大沖擊的耐磨零●力學性能硬度 退火≤ 197HB 壓痕直徑≥ 430mm 淬火≥ 62HRC●熱處理規(guī)范及金相組織熱處理規(guī)范試樣淬火 760～780 水冷 45 號鋼是 GB 中的叫法 JIS 中稱為 S45CASTM 中稱為 1045080M46DIN 稱為 C45 熱處理推薦溫度正火 850 淬火 840 回火 60045 號鋼為 優(yōu)質碳素結構用鋼