【文章內(nèi)容簡介】 瞬間，沖裁力達(dá)最大值，即圖中的 B點。此后，受剪面積的減少超過了加工硬化的影響，于是沖裁力下降。 凸模繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部的微裂紋迅速擴張，沖裁力急劇下降，如圖 BC 段所示，此為沖裁的斷裂階段。 CD 段壓力主要是用于克服磨擦力和將材料由凹模內(nèi)的料推出。通常所說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機、設(shè)計模具和檢驗?zāi)＞叩膹姸取毫C的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)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： b?KLtF? （ 21） 式中 F —— 沖裁力 ； b? —— 材料抗剪強度 (MPa)； L —— 沖裁周邊總長 (mm)； t —— 材料厚度 (mm)； K —— 系數(shù) ； 圖 沖裁力與凸模行程曲線 圖 卸料力 、 推料力 、 頂件力示意圖 15 系數(shù) K 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(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取 K=。 當(dāng)查不到抗剪強度 b? 時，可用抗拉強度 b? 代替 b? ，而取 K＝ 1 的近似計算法計算。 公式為： b?LtF? （ 22） 式中 b? —— 材料的 抗拉強度 。 當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內(nèi)，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(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ， 將梗塞在凹模內(nèi)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(nèi)向 下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱為頂件力 (圖 )。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 FKF XQ ? （ 23） 推料力 FKF TQ1 n? （ 24） 頂件力 FKF DQ2? （ 25） 表 部分常用材料的力學(xué)性能 16 式中 F—— 沖裁力 (N)； XK —— 卸料力系數(shù)，其值為 見表 (薄料取大值，厚料取小值 )； TK —— 推料力系數(shù)，其值為 見表 (薄料取大值，厚料取小值 )； DK —— 頂件力系數(shù)，其值為 見表 (薄料取大值，厚料取小值 )； n—— 梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量 (n＝ h/t)。 h—— 凹模 洞口的 直刃口部分的高 度 (mm)； t—— 材料厚度 (mm)。卸料力和頂件力還是設(shè)計卸料裝置和彈頂裝置中彈性元件的依據(jù)。 表 卸料力 、 推料力 、 頂件力系數(shù) 材料厚度 t/mm XK TK DK 鋼 ≤ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ ～ ＞ ～ 鋁、鋁合金 ～ ～ 純銅、黃銅 ～ ～ 注： 卸料力系數(shù) XK ，在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時取上限值。 沖裁力的計算 由于該沖裁件是 落料、沖孔倒裝復(fù)合模 ，只受沖裁力、卸料力、推件力，其沖裁力由公式（ 21）計算。 沖裁力 b?KLtF? 3 7 .3 ???? ? ?? 沖孔力 b?KCtF ?孔 3 7 .3 ????? 17 ? ?? 式中 L—— 沖裁輪廓的總長度（ mm)； b? —— 板料的抗拉強度（ Mpa）查下表 ； t—— 板料厚度（ mm)； C—— 圓周長（ mm)； 卸料力由公式（ 23）計算： 卸料力 FKF XQ ? ?? ? ?? 推件力的公式（ 24）計算： 推件力 孔FKF TQ1 n? ??? ? ?? 式中 n=6 是因為有兩個孔。 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。 采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時： 1總 FFFF ??? （ 26） 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： 2總 FFFF ??? （ 27） 采用剛性卸料裝置和下出件模具時： 1Q總 FFF ?? （ 28） 在生產(chǎn)中，當(dāng)壓力機的噸位不足時，可采用凸模的階梯布置 (各凸模工作端面不在一個平面 )；斜刃沖裁 (沖孔凸?；蚵淞习寄Ｗ鞒尚比?)或加熱沖裁等措施以降低沖 18 裁力。 因為本次設(shè)計 采用 的是 彈壓卸料裝置和下出件的模具 ，所以根據(jù)公式 （ 26）計算 壓力機的公稱壓力 ： 壓力機的公稱壓力 1總 FFFF ??? ??? ? ?? 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點 稱謂 模具壓力中心。為了確保壓力機和模具正常工作，應(yīng)使沖裁模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖裁模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖裁模的壓力中心，可按下述原則來確定： ，沖裁模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 ，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合 。 、多孔沖裁模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求出沖裁模壓力中心。 另外還可以用作圖法、懸掛法等。 解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的座標(biāo)位置O0(x0,y0)，即為所求模具的壓力中心 (如 圖 )。 19 計算公式為： 因沖裁力與沖裁周邊長度成正比，所以式中的各沖裁力 P１ 、 P２ 、 P３ ……Pn ，可分別用各 沖裁周邊長度 L１ 、 L２ 、 L３ ……Ln 代替，即： (29) 圖 解析法求壓力中心 a）復(fù)雜零件沖壓壓力中心 。 b）多凸模沖壓壓力中心 20 由于該零件 x 方向?qū)ΨQ，如圖 所示 ， 根據(jù)公式 (210)計算，故 壓力中心x0= in1iiin1i0LΣYLΣy??? 821882211 LLL YLYLYL ??? ???? ? ? ? ? ?? 式中 :L1=24mm Y1=12mm L2=60mm Y2=0mm L3=24mm Y3=12mm L4= Y4=12mm L5= Y5= L6= Y6=24mm L7= Y7=12mm (210) 21 L8= Y8=12mm 計算時，忽略邊緣 4179。 圓角。由以上計算可知 沖裁 件的 壓力中心 的坐標(biāo)為（ ， 13） 。 圖 沖裁 件的 壓力中心 壓力機的選擇 一般情況下，設(shè)備的公稱壓力應(yīng)大于或等于成型工藝所 需力和輔助工藝力總和的 倍。根據(jù)總沖壓力 F=,模具閉合高度，沖床工作臺面尺寸等，并結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，選用 J2363 雙柱開式可傾壓力機。 壓力機主要參數(shù)： 壓力機技術(shù)規(guī)格： J23— 63 公稱壓力： 630KN 滑塊行程： 120mm 滑塊行程及次數(shù)： 70 次 /分 最大閉合高度： 360mm 閉合高度調(diào)節(jié)量： 90mm 工作臺尺寸 (前后179。左右 )： 480mm179。 710mm 此壓力機規(guī)定完全符合本模具所要求條件、故選用此壓力機。 降低沖裁力的措施 22 當(dāng)采用平刃沖裁壓力過大時，或因現(xiàn)有設(shè)備無法滿足沖 裁需要時，可采用斜刃進(jìn)行沖裁以降低沖裁力。為了能得到平整的工件，落料時斜刃做在凸模上，如圖 所示。斜刃一般做成中間凹進(jìn)的形狀。 在沖壓高強度材料、厚料和大尺寸沖壓件時，需要的沖裁力較大，生產(chǎn)現(xiàn)場壓力機的噸位不足時，為不影響生產(chǎn)，可采用一些有效措施降低沖裁力。 （如圖 ） 凸模階梯布置由于各凸模工作端面不在一個平面，各凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn)，從而達(dá)到降低沖裁力的目的。當(dāng)凸模直徑有較大差異時，一般把小直徑凸模做短一些，高度差 H=(～ 1 )t。凸模的階梯布置會給刃 磨造成一定困難，僅在小批量生產(chǎn)采用。 （如圖 ） 斜刃是將沖孔凸?；蚵淞习寄５墓ぷ魅锌谧鞒尚比?，沖裁時刃口不是全部同時切入，而是逐步地將材料分離，能顯著降低沖裁力，但斜刃刃口制造和刃磨都比較困難，刃口容易磨損，沖件也不夠平整。為了能得到較平整的工件，落料時斜刃做在凹模上；沖孔時斜刃做在凸模上。 另外，加熱沖裁使金屬抗剪強度降低，也能降低沖裁力。 圖 圖 斜刃沖裁 （ a）、（ b）落料凹模為斜刃；（ c） 、（ d）、（ e）沖孔凸模為斜刃；（ f）用于切口或切斷的單邊斜刃 23 3 止動件的模具設(shè)計 與標(biāo)準(zhǔn)選用 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓 模具 ， 復(fù)合沖壓 模具 有倒裝和順裝之分，倒裝 復(fù)合 模 在結(jié)構(gòu)上比順裝簡單，少一套排除沖 孔廢料的打料裝置，因此優(yōu)先選用倒裝 復(fù)合 模 。 模具零件的分類和標(biāo)準(zhǔn)化 模具零件的分類 按模具零件的不同作用，可將其分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。工藝零件是在完成沖壓工序時，與材料或制件直接發(fā)生接觸的零件；結(jié)構(gòu)零件是在模具的制造和使用中起裝配、安裝、定位作用的零件，以及制造和使用中起導(dǎo)向作用的零件冷沖壓模具零件的詳細(xì)分類如下表 ： 模具零件的分類結(jié)構(gòu)零件 工藝零件緊固件及其他零件導(dǎo)向零件支撐固定零件卸料及壓料零件定位零件成形零件凸模凹模凸凹模擋料銷始用擋料裝置導(dǎo)正銷凸、凹模固定板定位釘、定位板導(dǎo)料板、導(dǎo)向銷側(cè)壓板側(cè)刃、側(cè)刃擋塊承料板卸料板頂件器壓料板上模座、下模座模柄凸、凹模固定板墊板導(dǎo)板導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)筒螺釘銷釘彈簧其他零件 模具標(biāo)準(zhǔn)化的意義 模具標(biāo)準(zhǔn)化，就是將模具的許多零件的形狀和尺寸以及各種典型組合 和典型結(jié)構(gòu)按統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式及尺寸，實行標(biāo)準(zhǔn)系列并組織專業(yè)化生產(chǎn)，以充分滿足用戶選用，象普通工具一樣在市場上銷售和選購。模具標(biāo)準(zhǔn)化還可促使模具工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)技術(shù)交流，簡化模具設(shè)計，縮短生產(chǎn)周期。國家標(biāo)準(zhǔn)總局制訂了 GB2851～ 2875～90 冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)模具類型、導(dǎo)向方式、送料方向、凹模形狀等不同，規(guī)定了十四種典型組合形式。每一種典型組合中，又規(guī)定了多種凹模周界尺寸 (長 24 寬 )以及相配合的凹模厚度、凸模高度、模架類型和尺寸及固定板、卸料板、墊板、導(dǎo)料板等具體尺寸，還規(guī)定了選用標(biāo)準(zhǔn)件的種類、規(guī)格、 數(shù)量、位置及有關(guān)的尺寸。這樣在進(jìn)行模具設(shè)計時，僅設(shè)計直接與沖壓件有關(guān)的部分，其余都可從標(biāo)準(zhǔn)中選取。簡化了模具設(shè)計，縮短了設(shè)計周期，為模具的計算機輔助設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 (一 )凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模結(jié)構(gòu)通常分為兩大類。一類是鑲拼式，圖 ，另一類為整體式。整體式中，根據(jù)加工方法的不同，又分為直通式 (圖 )和臺階式 (圖 、 b)。直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進(jìn)行加工。 臺階式凸模一般采用機械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時，成形部分常采用成型磨削。對于圓形凸模 , GB2863— 81 的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)已制訂出這類