【文章內(nèi)容簡介】 有解析法、圖解法和實驗法。 由于本零件形狀簡單，且對稱，其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心。畫出所示制件，選定坐標系 xoy。沖裁件以 X 軸對稱，所以 Y0 = 0， X0 = 湖南文理學院芙蓉 15 、凹模刃口尺寸計算 沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設計的重要環(huán)節(jié)。 凸、凹模刃口尺寸計算的原則 由沖裁過程和生產(chǎn)實踐可知：落料件的光面是因凹模刃口擠切材 料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。計算凸模和凹模尺寸時應遵循下述原則： （ 1）落料時，應先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個最小間隙值。 （ 2）沖孔時，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本 尺寸加上一個最小間隙值。 （ 3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高 1～ 2 級。若制件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的 IT14 級精度來處理，圓形件一般可按 IT10 級精度來處理。 凸、凹模刃口尺寸計算的方法 凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 （ 1） 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形或簡單形狀的工件。采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差。同時，為了保證一定的間隙，模具的制造公差必 須滿足下列條件： δ p +δ d ≤ ZmaxZmin 或 δ p=（ ZmaxZmin） δ d=（ ZmaxZmin） 式中 :δ p—— 凸模的制造公差； δ d—— 凹模的制造公差； Zmax—— 最大合理間隙； Zmin—— 最小合理間隙。 湖南文理學院芙蓉 16 根據(jù) 牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設計》表 314 知凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差 計算公式如表 34 表 34凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式 根據(jù) 牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設計》表 315 知因數(shù) ? 如表 35 表 35因數(shù) ? （ 2） 凸模與凹模配作加工 凸、凹模配作加工是指先按圖樣設計尺寸加工好凸?；虬寄Ｖ械囊患鳛闃藴始ㄒ话懵淞蠒r以凹模為基準件，沖孔時以凸模為基準件），然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不需要公式 p? + d? ? ZmaxZmin 來進行校核，并且還可以放大基準件的 制造公差（一般可去沖裁件公差的 41 ），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法。用配合加工法制造模具常用于復雜形狀及薄料的沖裁件，圖樣上只需標注基準件的尺寸及其公差，配作件僅注基本尺寸，并注明與基準件配作及應保證的間隙值。 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 D0?? 后求出 Dp=(d? ? Zmin)0p?? 先求出 Dd=(D ? ? ) d??0 沖孔 d0?? 先求出 dp=(d+? ? )0p?? 后求出 dd=(d? ? +Zmin) d??0 材料厚度 t/mm 非圓形 ? 值 圓形 ? 值 1 工件公差Δ / mm 1 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 1～ 2 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 2～ 4 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ ＞ 4 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 湖南文理學院芙蓉 17 配作加工凸模和凹模的尺寸計算，落料件按凹模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律分為三種，如圖 34 所示；沖孔件按凸模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律也分為三種如圖 35 所示。具體計算公式見表 36。 圖 34 落料件與凹模尺寸 a)落料件 b)凹模 圖 35 沖孔件和凸模尺寸 a)沖孔件 b)凸模 表 36 凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計算公式 工序 性質(zhì) 制件 尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 A0?? 按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 Zmin～ Zmax Ad=(A? ? ) d??0 B??0 Bd=(B+? ? )0p?? C C??0 Cd=(C+? ) 2d?? C0?? Cd=(? ) 2d?? C ?? Cd=C 2d?? 沖孔 A??0 Ap=(A+? ? )0p?? 按凸模尺寸配制。其雙面湖南文理學院芙蓉 18 B0?? Bp=(B? ? ) p??0 間隙為 Zmin～ Zmax C C??0 Cp=(C+? ) 2p?? C0?? Cp=(? ) 2p?? C ?? Cp=C 2p?? 注： Ad 、 Bd 、 Cd― 凹模刃口尺寸， mm； Ap 、 Bp 、 Cp― 凸模刃口尺寸， mm； A、 B、C― 制件基本尺寸， mm； ? d 、 ? p― 凹模、凸模制造公差，取值為 4? ； ? ― 制件公差， ? ′― 制件偏差，對稱偏差是 ? ′ = ?21 ， mm； ? ― 因數(shù)； Zmin、 Zmax―落料 、沖孔模刃口最小、最大合理間隙。 由于小撥叉落料形狀較復雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算具體見表 37：以凹模為基準件，因凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。 表 37 凸、凹模加工部分尺寸和公差 原尺寸 處理后的尺寸L及公差 ? 凸、凹的制造公差 ? 凹模輪廓尺寸ｌ 及公差 ? 凸模輪廓尺寸 l′ 及公差? 15 ?? ? ? ? 25 ? ? 25 ? ? 103 ? ? ? ? ? ? ? ? 、凹模結(jié)構(gòu)設計 凸模結(jié)構(gòu)設計 凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部分（即刃口）和固定部分。 凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定 凸模的結(jié)構(gòu)形式主要取決于沖件的形狀和尺寸、沖模結(jié)構(gòu)、加工以及裝配工 藝等實際條件，所以實際生產(chǎn)中使用的凸模種類很多。按照凸模的截面形狀可分為圓形凸模和非圓形凸模；按照凸模刃口形狀可分為平刃口凸模和斜刃凸模；根據(jù)凸模結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護套式凸模等。 凸模的固定有臺套固定、鉚接、螺釘和銷釘固定、黏結(jié)劑澆注法 固定等形式。 凸模長度計算 凸模長度的確定主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、修磨、操作安全、裝配等因素的需要。 湖南文理學院芙蓉 19 凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內(nèi)對板料進行沖切，但若凸模過長又降低其工作時的穩(wěn)定性，如果選用沖裁標準典型組合，可取標準長度，其他情況應該進行計算。 根據(jù)徐政坤主編《沖壓模具設計與制造》式（ 334），凸模長度： L=h1+h2+h4+h 式中： h1— 凸模固定板厚度， mm； h2— 固定卸料板厚度 ,mm； h4— 卸料彈性元件被預壓后的厚度， mm； h— 附加長度，它包括凸 模的修磨量、凸模進入凹模的深度 ～ 1mm、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等一般取 10～ 20mm。 凸模長度： h1=16mm， h2=16mm h4=24mm, h=10mm L=16+16+24+10=66mm 凸模材料及其其他要求 模具刃口要有較高的耐磨性，并且能承受沖裁時的沖擊力，所以應有較高的 硬度與適當?shù)捻g性。形狀簡單的凸模常選用 T8A、 710A 等制造。形狀復雜，淬火 變形大，特別是用線切割方法時，應選用合金工具鋼（如 Cr1 9Mn2V、 CrWMn、 Cr6WV 等）制造。其熱處理硬度為 58～ 62HRC。本設計的凸模材料 CrWMn。 凸模工作部分的表面粗糙度 Ra=～ ,固定部分 Ra=～ 。 凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應保證凸模安裝孔外， 還要考慮螺釘與銷釘孔的設置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度 的 ～ 倍。 故固定板厚度： H1== 19=，取 16mm 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡明設計手冊》表 ：固定板 160 100 16， Q235 JB/ 墊板的作用是直接承受和擴散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓 力，保護模座以免凸模端面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應根據(jù)模座承壓的大小 進行判斷 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設計指導》式 223，凸模支承端面對模座的單 位壓力（ MPa）為 p=AF 式中： F－ 沖裁力（ N）； 湖南文理學院芙蓉 20 A－ 凸模支承端面積（ mm2） 。 如果凸模支承端面的單位壓力 p大于模座材料的許用應力 [p? ]，則需加經(jīng) 淬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取 4～ 12mm。 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡明設計手冊》表 ：墊板 160 100 8， T8A JB/ 凹模結(jié)構(gòu)設計 凹模的結(jié)構(gòu)形式與固定 凹模的結(jié)構(gòu)形式比較多，按外形可分為標準圓凹模和板狀凹模，按結(jié)構(gòu)分為 整體式和鑲拼式，按刃口形式也有平口和斜口。 凹模多采用機械法固定，有螺釘將其緊固在下模座上，并且用兩個圓柱銷定 位，或用凹模的長寬尺寸與下模座呈過渡配合的止口代替兩圓柱定位。 模刃口的 結(jié)構(gòu)形式 本設計的凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式，如圖 36所示。其主要特點是：刃口強度較 好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大；易積沖裁件或廢料，孔壁磨損和壓力較大， 修磨時刃口磨去的尺寸較多。應用范圍：向上（下）頂出零件或廢料的模具；形狀復雜或精度較高的零件；直徑 d＜ 5mm 的沖裁等。 圖 36 凹模外形尺寸的確定 凹模外形應保證有足夠的強度與剛度，沖裁時，凹模要承受一定的沖裁力和 側(cè)向擠壓力。隨著凹模結(jié)構(gòu)形式、固定方法的不同，受力情況比較復雜，凹模外形還 不能僅用理論計算的方法來確定。在設計模具時，凹模外形尺 寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸，按經(jīng)驗公式來確定。 根據(jù)根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設計指導》式 219 和 220 凹模厚度： H=Kb(≥ 15mm) 凹模壁厚： C=(～ 2)H(≥ 30mm) 式中： b－ 沖裁件的最大外形尺寸； 湖南文理學院芙蓉 21 K－ 系數(shù)，考慮板料厚度的影響?？刹楸?38 表 38 系數(shù) K值 查表 38得 K=,而 b=103mm 凹模厚度： H=Kb= 103=≈ 19mm 凹模壁厚： C=（ ～ 2） H=30mm 高度 沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離 H 。沖模的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面的距離。當連桿調(diào)至最短時為壓力機的最大裝模高度 Hmax；連桿調(diào)至最長上時為最小裝模高度 Hmin。 沖模的閉合高度 H 應介于壓力機的最大裝模高度 Hmax 和最小裝模高度 Hmin 之間，其關(guān)系為： Hmax－ 5mm≥ H≥ Hmin＋ 10mm 如果沖模的閉合高度大于壓力機最大裝模高度時，沖模不能在 該壓力機上使用。反之，小于壓力機最小裝模高度時，可加經(jīng)過磨平的墊板。沖模的其他外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機相適應，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機墊板、滑塊底面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機墊板孔尺寸等都必須相適應，以便模具能正確安裝和正常使用。 模架 模架包括上模座、下模座、導柱和導套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。為了縮短模具制造周期，降低成本，我國已制定出模架標準，并且有商品出售。根據(jù)模架導向用的導柱和導套的配合性質(zhì)分為滑動導向模架和滾動 導向模架兩大類。每類模架中，由于導柱安裝位置和數(shù)量不同，又各具有多種模架類型。 湖南文理學院芙蓉 22 選擇模架結(jié)構(gòu)時要根據(jù)工件的受力變形特點，坯件定位、出件方式，材料送進方向，導柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進行綜合考慮。選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應比凹模大 30～ 40mm。模板厚度一般等于凹模厚度的 1～ 倍。選擇模架時還要注意到模架與壓力機的安裝關(guān)系。 本設計采用后側(cè)導柱式模架，如圖 37所示。其主要特點：