【文章內(nèi)容簡介】 沖壓件的形位精度和尺寸易于保證，且生產(chǎn)效率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡 單，模具制造并不困難。 方案（ 3）也只需要一套模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度較復(fù)合模的低。欲保證沖壓件的形位精度，通過以上三種方案的分析比較，對(duì)該見沖壓生產(chǎn)以采用方案（ 2）為最佳 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 正裝式復(fù)合模和倒 裝 式結(jié)構(gòu)比較： 正裝式復(fù)合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖載件，還可以沖制孔邊距較小的沖載件。 廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次由打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，有利于凸凹模減小最小壁厚。 倒裝式復(fù)合模不宜沖制孔邊距較小的沖載件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單，又可以直接 利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有力條件，所以應(yīng)用十分廣泛。 制件的平直度要求較高，孔邊距較小，工件最小壁厚為 3mm，小于倒裝式復(fù)合模要求最小許用壁厚 ，不能使用倒裝式復(fù)合模生產(chǎn)。由以上分析確定該制件的生產(chǎn)采用正裝式復(fù)合模具生產(chǎn)。 排樣設(shè)計(jì) 排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸呏担墙档统杀?、保證工件質(zhì)量及延長模具壽命的有效措施。 排樣的方式有多種多樣，如：直排、斜排、直對(duì)排、混合排、少廢料和五廢料等排樣方式，由止動(dòng)片圖 得，此沖裁件采用直排。 排樣時(shí)工件以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件；保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： （ 1） 材料的力學(xué)性能，硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。 （ 2） 工件的形狀與尺寸，工件的尺寸大或者有圓角半徑較小的凸起時(shí)，搭邊值取大一些。 （ 3） 材料厚度，材料厚度大則搭邊值大一些。 （ 4） 送料及擋料方式， 手工送料、有側(cè)壓裝置的模具，搭邊值要小一些 ；止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 11 用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （ 5） 卸料方式，彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模， 增加刃口磨損，降低模具壽命，并且影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表 2. 5. 2,確定搭邊值 : 條料邊緣的搭邊和工件間的搭邊分別為 2mm和 從而可計(jì)算出條料寬度和送進(jìn)步距分別為 38mm。 如圖 22 所示 毛坯排樣采用的是條料，且垂直于送料方向的凹模寬度大于送料方向的凹模長度，為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，采用橫向手工送料方式，條料的送進(jìn)方向 。 圖 12 止動(dòng)片排樣圖 一個(gè)步距內(nèi)的材料利 用率η為 . 裁單件材料的利用率按 [2]式計(jì)算 ,即 %100bhn 1 ?? A? 止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 12 式中 A— 沖裁面積 (不包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料 )； 1n — 一個(gè)沖距內(nèi)沖沖裁件數(shù)目； b— 條料寬度； h— 進(jìn)距。 利用 CAD 可計(jì)算得 214 20 .56 m mA ? 所以 %%1 0 4 2 01%1 0 0bhn 1 ??????? A? 查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選 1000m m900m m? 的鋼板，每張鋼板可剪裁為 9 張條料( ? )，每張條料可沖 26 個(gè)工件，則 總? 為： %%1001 0 0 0900 4 2 0269%100n ???????? LBA總? 沖壓力的計(jì)算 沖件外輪廓線的沖載力： ?KLtF ?1 式中： 1F 落 — 落料力（ KN）； L— 工件外輪廓周長，由 CAD 計(jì)算可得 L=； t— 材料厚度 ，其中 t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得取＝ 350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K=； 所以 KNK L tF ?????? ? 沖孔力： 孔 mm4? 的沖載力 ?KLtF ?2 式中： 2F — 沖孔力（ KN）； L— 工件外輪廓周長，其中 mmdL ???? ? t— 材料厚度， t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得取＝ 350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K= 所以 KNK L tF ?????? ? 孔 mm20? 的沖載力 ?KLtF ?3 式中： 3F — 沖孔力（ KN）； 止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 13 L— 工件外輪廓周長，其中 mmdL ???? ? t— 材料厚度， t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得 取＝ 350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K= 所以 KNK L tF 5 ?????? ? 孔 mm9? 的沖載力 ?KLtF ?4 式中： 4F — 沖孔力（ KN）； L— 工件外輪廓周長，其中 mmdL ???? ? t— 材料厚度， t=2mm； ? — 材料的搞剪強(qiáng)度（ Mpa），查表得?。?350Mpa。 K— 系數(shù)，取 K= 所以 KNK L tF 5 ?????? ? 故 KNFFFF ???????沖 卸料力 按式 得： 1FKF XX ? (35) 式中： XF — 卸料力因數(shù)，其值由表 查得 XF ＝ 。 則卸料力： KNF X ??? 頂件力計(jì)算按式 ： )( 1FFKF DD ?? 沖 (37) 式中： DK — 頂件力因數(shù)，其值由表 查得 ?DK 頂件力則為 ： KNF D ) 9 ( ???? ： KNFFFFF TX 1 9 71 ????????? 沖總 壓力中心的計(jì)算 模具壓力中心是指沖壓時(shí)諸沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑快的中心相重合。否則，會(huì)使沖模止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 14 和壓力機(jī)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，減低模具和壓力機(jī)的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定： （ 1）對(duì)稱形狀的單個(gè)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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 （ 3）形狀復(fù)雜 的零件，多孔沖模，級(jí)進(jìn)模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力 如圖 13 所表示 圖 13 凹模型口圖 工件的 y 方向?qū)ΨQ，故壓力中心到 y 軸的距離： 820 yyy ?? 其中： mmy 52 ? mmy 58 ?? 所以： mmyyy 0820 ??? x 方向不對(duì)稱，故壓力中心到 x軸的距離為： 1110987654321111110109988776655443322110 lllllllllll xlxlxlxlxlxlxlxlxlxlxlx ?????????? ??????????? 其中： mml ? mmx ?? mml ? mmx 352 ?? mml ? mmx ?? 其中 r=18mm， ?? rl? ， ? 為弧度 mml ? mmx ? 止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 15 mml ? mmx ? mml ? mmx ? mml ? mmx ?? mml ? mmx 358 ?? mml ? mmx 509 ?? mml ? mmx 010 ? mml ? mmx 2511 ? 將以上數(shù)值代入公式得： mmlllllllllll xlxlxlxlxlxlxlxlxlxlxlx 111110109988776655443322110 ???????????? ??????????? 該工件沖載力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)。 初選壓力機(jī) 壓力機(jī)公稱壓力的確定：對(duì)于沖裁工序，壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于或等于沖裁時(shí)總沖壓力的 ～ 倍，即 KNFP 1 4~ 5 0)~( ?? ? 因此初選壓力機(jī)為： J23－ 40。 2 模具總體設(shè)計(jì) 模具類型的選擇 沖裁模結(jié)構(gòu)類型很多，按工序組合程度分類，可分為：單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等。 單工序模是指在壓力 機(jī)的一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模，落料模只適用于沖裁精度要求不高，形狀簡單和生產(chǎn)批量小的沖件。 復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上不同沖裁工序的沖模。它在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是有一個(gè)或幾個(gè)具有雙重作用的工作零件 —— 凸凹模，如在落料沖孔復(fù)合模中只有一個(gè)既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。根據(jù)凸凹模在模具中的裝配位置不同，分為正裝式復(fù)合模和倒裝式復(fù)合模。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。 級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模 ，是指在壓力機(jī)一次行程中，依次在同一模具的不同工位上同時(shí)完成多道工序的沖裁模。在級(jí)進(jìn)模上，根據(jù)沖件的實(shí)際需要，將各工序沿送料方向按一定順序安排在模具的各工位上，通過級(jí)進(jìn)沖壓便可獲得所需沖件。止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 16 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，確定采用復(fù)合模。此模具的結(jié)構(gòu)較為簡單，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 因?yàn)閷?dǎo)料銷和固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距。 卸料方式的選擇 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖載后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取 )~( t 。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)向作用時(shí)，卸料板與凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖載間隙。此時(shí)要求凸模卸料時(shí)不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大，材料厚度大于 2mm 且模具結(jié)構(gòu)為 倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于 料厚 小于或等于 2mm 的板料，由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇t)~0( ，若彈壓卸料板還要起對(duì)凸模導(dǎo)向作用時(shí)，二者的配合間隙應(yīng)小于沖載間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。 工件平直度較高，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，操作者可以看見條料在模具中的送 進(jìn)動(dòng)態(tài)，且彈性卸料板對(duì)工件施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，故 采用彈性卸料。 出件 方式 因采用正裝式復(fù)合模生產(chǎn)，故采用上出件為佳。 確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度 B 大于送料方向的凹模長度 L，故采用縱向送料方式，即由前向后送料。 導(dǎo)向方式的選擇 方案一：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L 一般大于縱向尺寸 B， 常用于橫向送料級(jí)進(jìn)?；蛘呖v向送料的單工序沖載模、復(fù)合模。 止動(dòng)片沖壓工藝分析及模具設(shè)計(jì) 17 方案二：采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便，因?yàn)閷?dǎo) 柱安裝在后側(cè)，工作時(shí)，偏心距會(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。 方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，剛性好等優(yōu)點(diǎn)。常用于沖壓件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。 方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對(duì)稱線上，導(dǎo)向 準(zhǔn)確可靠、滑動(dòng)平穩(wěn)。 但 只能 縱向 送料 ，一般用于單工序?；驈?fù)合模。 根據(jù)以上方案比較并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式