【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的力為推件力或頂件力；將因彈性收縮而箍緊在凸模上的工件卸料的力為卸料力。沖壓力合力的作用點(diǎn)成為模具的壓力中心，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具 的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，導(dǎo)致滑塊和導(dǎo)軌間和模具導(dǎo)向零件之間非正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。因此，只有正確的計(jì)算出沖裁件的工藝力，才能選擇合適的壓力機(jī)。 沖裁工藝力的計(jì)算 由 [1]式 ?KLtF? ，可以計(jì)算沖件的沖裁工藝力，其中： MP a,mmtmmN材料抗剪強(qiáng)度材料厚度，系數(shù)，取沖裁周邊長(zhǎng)度，沖裁力，??????KLF 由 [4] 表 32 查得，本沖件材料的抗剪強(qiáng)度為 ? ?MPa380~310 ，取330MPa?? ， 由沖件的尺寸，計(jì)算出沖件的周邊長(zhǎng)度為： ? ? ??????L 故 ? ? ??????? ?K L tF 卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 卸料力、推件力、頂件力可由 [1]式（ 321,322,323）計(jì)算得出 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 即：FKFFnKFFKFDDTTXX ???頂件力推件力卸料力 由 [1]表 314 查得： , , DTX ??? KKK 故： 1DD1TT1XX?????????????FKFFnKFFKF 彎曲力的計(jì)算 由沖件可知，該零件彎曲屬 于 U 形件彎曲，彎曲力的計(jì)算可由公式trKB tF ?? b2UZ ?計(jì)算求得， 其中， MP ammmmmmNbUZ安全系數(shù)，取抗剪切強(qiáng)度，彎曲件內(nèi)半徑，材料厚度，彎曲件寬度，自由彎曲力，??????KrtBF? 通過(guò)計(jì)算得知，彎曲件的寬度為 mm18 ，查 [3]表 24 得， MPa330b ?? 。 故： b21UZ ?? ??????? tr tKBF ? 對(duì)設(shè)置頂件式壓料裝置的彎曲模，頂件力 QF 也要由壓力機(jī)滑塊承擔(dān)，QF 近似取自由彎曲力 %60~%30UZ 的F ，即 ? ? UZQ ~ FF ? ，則總的自由彎曲力為： ? ? ? ? ? ? kN2 9 . 9 0~2 4 . 3 ~~ UZQUZU ?????? FFFF 總 壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的確定 壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力必須大于或等于各種沖裁工藝力的總和 ZF ，由于模具結(jié)構(gòu)的不同， ZF 的計(jì)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況具體分析，在這里采用的是彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模結(jié)構(gòu)。 由 [1]式 325 DXZ FFFF ??? ，計(jì)算得 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 ? ? ??????? FFFF 又因?yàn)椋?kN26U ?總F 所以： ? ? kN139kN26113UZZ ????? 總總 FFF 壓力中心的確定 由于本沖件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，故用 Pro/E 軟件進(jìn)行分析得，壓力中心如下圖 31 所示： 圖 31 壓力中心 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 4 章 模具結(jié)構(gòu)及主要零部件的設(shè)計(jì) 多工位級(jí)進(jìn)模又稱(chēng) 連續(xù)模，即在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)，在模具的不同工位上完成多道沖壓工序，級(jí)進(jìn)模除可進(jìn)行沖孔、落料工序外，還可完成壓筋、彎曲、拉深等成形工序，甚至 還可以在模具中完成裝配工序。 冷沖壓模具組成零件按其不同 的作用，可分為工藝零件與結(jié)構(gòu)零件兩大類(lèi)，工藝零件主要有工作零件、定位零件、卸料零件；結(jié)構(gòu)零件主要有基礎(chǔ)零件、導(dǎo)向零件、 連接零件。工藝零件直接進(jìn)行各工藝的沖壓工作，而結(jié)構(gòu)零件在模具的制造，使用中起裝配、導(dǎo)向、輔助、安裝的作用。 級(jí)進(jìn)沖模一般包含有兩種或兩種以上的沖 壓工藝，各類(lèi)模具零件必須滿(mǎn)足各種特定工序的技術(shù)條件，以適應(yīng)高速、連續(xù)、 穩(wěn)定的沖壓加工，而絕不能用設(shè)計(jì)一般沖壓零件的方法進(jìn)行級(jí)進(jìn)模的零件設(shè)計(jì)。 工藝零件的設(shè)計(jì)原則 1. 工藝零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 由 于級(jí)進(jìn)沖模是高速、連續(xù)的沖壓加工，工藝零件的磨損比一般沖壓模具大得多，受力狀態(tài)也是不平衡、不對(duì)稱(chēng)、不垂直的，模具損壞的可能性也較大。所以，在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行受力分析，工藝計(jì)算以及工藝零件的剛度，強(qiáng)度的校核。并按照不同的沖壓工藝，沖件材料，技術(shù)要求合理的選擇模具零件的結(jié)構(gòu)形式以及模具零件的結(jié)構(gòu)形式，模具材 料及熱處理方式，尤其是凸、凹模等主要工作零件的設(shè)計(jì)是否正確合理 。 2. 工藝零件應(yīng)有統(tǒng)一的基準(zhǔn) 級(jí)進(jìn)沖模中，凸、凹模的主要工作零件種類(lèi)不同，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循其基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，以沖件的尺寸基準(zhǔn)作為各凹模型孔間坐標(biāo)位 置的統(tǒng)一基準(zhǔn)， 并以該統(tǒng)一基準(zhǔn)作為凹模、卸料裝置、 固定板等模具零件的型孔坐標(biāo)基準(zhǔn)及各凸模的安裝位置基準(zhǔn)。 3. 工藝零件間應(yīng)有合理的間隙 級(jí)進(jìn)沖模工作零件、卸料零件、 定位零件間都要保持不同的間隙要求，以保持沖壓的穩(wěn)定和沖制時(shí)的精度，對(duì)不同沖壓工序的工藝零件間都要保洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 持穩(wěn)定均勻的配合間隙。 4. 廢料的排除應(yīng)方便、可靠 在級(jí)進(jìn)沖模的連續(xù)沖裁過(guò)程中，產(chǎn)生的廢料較一般沖模要多得多，因此要在凸模上設(shè)置廢料頂桿，凹模上設(shè)置高壓氣孔，以便及時(shí)的清除廢料。 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于較小的凸模，由于 直徑或相對(duì)直徑較小，加工成臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，較大的直接加工成直通式凸模。凸模的固定形式采用通用的臺(tái)肩形式與固定板固定，凸模與凸模固定板的配合采用過(guò)渡配合。 凸模外形結(jié)構(gòu)如圖 41所示： 圖 41 異形凸模外形 2. 凸模的長(zhǎng)度設(shè)計(jì) 凸模 長(zhǎng)度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修模、裝配等的需要來(lái)確定， 這里由于凸模 比較細(xì) 小，所以在保證剛度和強(qiáng)度的前提下給幾個(gè)小的凸模添加保護(hù)裝置 ，這樣可以確保工作的時(shí)候保證不會(huì)被折斷，并 采用彈性卸料裝置 ， 起到二次保護(hù)凸模的作用。 其凸模長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)以下公式計(jì)算： hthhL ???? 21t 其中： mm mm mm mm mm 21t材料厚度，增加長(zhǎng)度，凸模固定卸料板的厚度凸模固定板的厚度，凸模的長(zhǎng)度，?????thhhL 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 經(jīng)計(jì)算得出凸模的長(zhǎng)度是： ? ? mm68mm238152321t ????????? hthhL 3. 凸模強(qiáng)度、剛度校核 在一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，沒(méi)必要進(jìn)行校核，但是當(dāng)凸模的截面尺寸很小而沖壓件板料厚度較大或根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定的凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核，在這里只對(duì)細(xì)小的凸模進(jìn)行校核。 承壓能力的校核，凸模最小斷面承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓力，即： ? ? ? ????? tdAF 4 , m i nm i n ??? 即圓形凸模 式中： ? ?M P aM P a,mmmmmmNM P am in2m in沖裁材料抗剪強(qiáng)度，凸模材料的許用壓應(yīng)力沖裁材料厚度，凸模最小直徑，凸模最小斷面積，凸模縱向總壓力，凸模最小斷面的壓應(yīng)力??????????tdAF 故： ? ? 2 m mmm1300330244 m in ????? ??td 而 3mm min ?d ，故凸模材料的強(qiáng)度和剛度滿(mǎn)足要求。 4. 失穩(wěn)彎曲能力的校核 級(jí)進(jìn)沖模中的凸模一般均有彈壓卸料板或?qū)虮Ｗo(hù)套導(dǎo)向，相當(dāng)于一端固定，另一端鉸支的壓桿，由 [5]式nFEJL2max 2?? 式中：）凸模所受總壓力（—安全系數(shù)，淬火鋼—）凸模最小截面慣性矩（—對(duì)于模具鋼，可取凸模材料的彈性模量，—N3~2mmJMP 45FnnEE??? 簡(jiǎn)化后即：FdL2max 270?， 式中：）凸模所受總壓力（— ）（凸模工作部分最小直徑— N mmFd 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 故 13942702702m a x ??? FdL， 而 mm80max ?L 經(jīng)校準(zhǔn)符合設(shè)計(jì)要求。 模具的刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力，因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性，在這里由于形狀復(fù)雜且模具有較高的壽命要求，故凸模選 C r 1 2 M o V C r 1 2C r W M n 、 等模具鋼制造，熱處理 62HRC~58 。 落料凹模的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 1. 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的設(shè)計(jì)同凸模的設(shè) 計(jì)，固定方式仍采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)， 但是由于落料凹模較多，采用多個(gè)鑲塊拼接可能會(huì)造成強(qiáng)度不夠， 所以在這里把前面的多個(gè)落料凹模設(shè)計(jì)成一整體結(jié)構(gòu)， 落料凹模與凹模固定板的配合部分采用過(guò)渡配合（ H7/n6H7/m6 或 ）。 2. 凹模的壁厚設(shè)計(jì) 凹模的外形和尺寸可由下圖 42 得出： 圖 42 凹模外形 取 mm25,mm4,3 ??? Hh?? ，凹模的壁厚在 最薄 處取 mm51?c 。 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 定位裝置的設(shè)計(jì) 在級(jí)進(jìn)模中，條料送進(jìn)步距及工件定位要精確，故常常 使用導(dǎo)正銷(xiāo)與側(cè)刃配合定位的方式，只有這樣定位才能取得最佳的定距效果，在定位零件中，側(cè)刃作為定距和初定位，導(dǎo)正銷(xiāo)作為精定位。 1. 側(cè)刃定位 側(cè)刃和側(cè)刃擋塊除作為條料的首次定位，還可控制條料的送進(jìn)步距。側(cè)刃的結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方形，控制沖件的外形并采用雙邊定位，一般側(cè)刃的公稱(chēng)尺寸等于步距的公稱(chēng)尺寸加上 ~ ，故側(cè)刃的外形尺寸規(guī)格為 ? ，材料為 C r 1 2 M o V C r 1 2C r W M n 、 等。 2. 導(dǎo)正銷(xiāo)定位 導(dǎo)正銷(xiāo)主要用于自動(dòng)送料的級(jí)進(jìn)模的定位，它 能調(diào)整模具上的任意步距，導(dǎo)料位置的導(dǎo)正，是通過(guò)導(dǎo)向板和導(dǎo)正銷(xiāo)插入料上的導(dǎo)正孔來(lái)導(dǎo)正，在這里則是采用廢料上的工藝孔來(lái)定位，根據(jù) [1]圖 836 可知，導(dǎo)正銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)采用固定式，同時(shí)為提高導(dǎo)向精度，采用雙排導(dǎo)正孔導(dǎo)正，由于在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要一定的壽命，因此導(dǎo)正銷(xiāo)一般采用合金鋼制造，其熱處理硬度不低于 60HRC ，淬火后還須正確的回火以消除其內(nèi)應(yīng)力。導(dǎo)正銷(xiāo)的具體尺寸規(guī)格為： ? ?mmmm633 ??? ，如下圖 43 所示： 圖 43 浮動(dòng)導(dǎo)正銷(xiāo) 1— 上托 2— 上模固定板 3— 彈簧 4— 導(dǎo)正銷(xiāo) 5— 卸料板 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 卸料裝置的設(shè)計(jì) 由于多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且工位較多，故采用把多個(gè)鑲塊拼裝結(jié)構(gòu)固定在一塊剛度較大的基體上，卸料版的安裝形式為采用卸料螺釘?shù)跹b在上模，同時(shí)，級(jí)進(jìn)模又是多工序、多工位的沖壓加工，沖壓前，材料必須被完全壓緊，故這里采用彈壓卸料的結(jié)構(gòu)形式，由于在卸料版 和凸模固定板之間須有較大移動(dòng)空間距離，因此 在此之間安裝彈簧或橡膠，考慮到?jīng)_件較小，模具結(jié)構(gòu)也不是很大，故使 用矩形截面彈簧，卸料板和固定板之間則采用卸料螺釘連接。 托料裝置的設(shè)計(jì) 多工位級(jí)進(jìn)模依靠送料裝置的機(jī) 械動(dòng)作，把帶料按照設(shè)計(jì)的進(jìn)距尺寸送進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖壓，由于帶料經(jīng)過(guò)沖裁、彎曲等變形以后，在厚度方向上會(huì)有所不同，為了順利的送進(jìn)帶料，必須將以成形的帶料托起，以便順利進(jìn)行下一工位的沖壓，因此，需要設(shè)置托料裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。由于條料不大且厚度較厚，故采用托料釘來(lái)進(jìn)行托料，具體結(jié)構(gòu)如下圖 4— 4所示： 圖 4— 4 托料釘托料 1— 卸料版 2— 導(dǎo)料板 3— 凹模固定板 4— 托料釘 5— 墊板 6— 彈簧 7— 緊固螺釘 限位裝置的設(shè)計(jì) 級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸模較多，在存放、搬運(yùn)、試模過(guò)程中若凸模過(guò)多地進(jìn)入凹模，容易損傷模具 ，為此要給級(jí)進(jìn)模安裝限位裝置，限位裝置安洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 裝在上下模座上，分別設(shè)置限位柱，在兩根限位柱之間裝上限位套，在工作時(shí)取下限位套即可，具體結(jié)構(gòu)如下圖 4— 5 所示： 圖 45 限位裝置保護(hù) 1— 限位柱 2— 限位套 3— 限位柱 彈壓卸料板彈簧的選用 根據(jù)模具安裝位置和空間結(jié)構(gòu)，擬使用矩形截面彈簧，初選彈簧的個(gè)數(shù)為： 14?n 由 [5] 121P 式 nFF XY ? ， 為預(yù)壓力為總卸料力，其中 YX FF 所以： N294144120XY ??? nFF 由 Y2F 估算彈簧的極限工作負(fù)荷， N5 8 8N2 9 422 Yj ???? FF ，查 [5]附錄 E 矩形截面彈簧規(guī)格，初選彈簧的規(guī)格為：中載荷， mm22?D 、 mm11?d 、