【正文】 倍。但過(guò)大的間隙，將使工件斷面質(zhì) 量下降，毛刺和彎曲度增大，而且會(huì)增加凸、凹模端面邊緣的應(yīng)力集中，使刃邊很快屈服變形而失去棱角、變鈍，從而降低沖模壽命。間隙小時(shí)，由于剪切條件苛刻，凸、凹模之間的摩擦力很大，磨損劇增，甚至因摩擦溫升而粘結(jié)。此外，還可能產(chǎn)生凹模脹裂、凹模折斷、凸凹模互啃等損壞情況，使沖模壽命極低。同時(shí)，沖模間隙不均勻時(shí)，即局部間隙小和局部間隙大，對(duì)沖模壽命也是不利的。 對(duì)工藝力能消耗的影響 籠統(tǒng)地說(shuō)，選用中等或偏大的間隙，會(huì)收到省力節(jié)能的效果。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)增大間隙，剪切區(qū)內(nèi)的壓應(yīng)力降低，而拉應(yīng)力增大，容易產(chǎn) 生裂紋，從而抗剪強(qiáng)度變小，使沖裁力下降。同樣，由于增大間隙，沖出的工件尺寸會(huì)因拉伸變形產(chǎn)生回彈而縮小，因而不至于再堵塞在凹?？變?nèi)，使推件力明顯變小。間隙過(guò)小或過(guò)大時(shí)，沖裁功都會(huì)有所增加，只有間隙合適時(shí)，沖裁斷裂時(shí)的上、下裂紋才會(huì)相遇匯合，使沖裁功最小。 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 凸、凹模工作部分尺寸和公差計(jì)算 （一） 尺寸計(jì)算原則 在確定沖模凸模和凹模工作部分尺寸時(shí)，必須遵循以下幾項(xiàng)原則： 根據(jù)落料和沖孔的特點(diǎn)，落料件的尺寸取決于凹模尺寸，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來(lái)保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸 ，故沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸來(lái)保證合理間隙。 根據(jù)刃口的磨損規(guī)律，刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸減小，應(yīng)取接近或等于工件的最大極限尺寸。 考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，在選擇模具刃口制造公差時(shí)，既要保證工件的精度要求，有能保證有合理的間隙數(shù)值。一般沖模精度較工件精度高2~3 級(jí)。 （二）尺寸計(jì)算公式 凸模與凹模配合加工 對(duì)于沖制復(fù)雜形狀零件的模具或單間生產(chǎn)的模具，其凸、凹模常常采用配合加工的方法。凸、凹模的尺寸計(jì)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，沖孔件按凸模磨損后尺寸變小、變大、不變的規(guī)律分為三種，具體計(jì)算公式見表 44。在制造本零件的模具時(shí)，落料工藝采用配合加工法制造模具。 表 45 曲線形狀的沖裁凸、凹模的制造公差（單位為 mm） 注： 本表所列公差，只在凸?；虬寄Ｒ粋€(gè)零件上標(biāo)注，而另一件則注明配作間隙。 本表適用于汽車拖拉機(jī)行業(yè)。 李蕊 ：轎車 后 保險(xiǎn)杠 內(nèi)支撐架 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 24 表 44 配合加工法凸、凹模尺寸及其公差的 表中 凸凸凸 、 CBA —— 凸模刃口尺寸， [ 凸凸凸 、 CBA ]為 mm； 凹凹凹 、 CBA —— 凹模刃口尺寸， [ 凹凹凹 、 CBA ]為 mm； CBA 、 —— 工件基本尺寸， [ CBA 、 ]為 mm； ? —— 工件公差， [? ]為 mm； ‘? — — 工件的偏差，對(duì)稱偏差時(shí) ??? 2/1‘ ； 凹凸 、 ?? —— 凸，凹模制造公差， [ 凹凸 、 ?? ]為 mm； 當(dāng)標(biāo)注形式為 凹?? （或 凸?? ）時(shí)， 4/??? 凹凸 ?? ； 當(dāng)標(biāo)注形式為 凹?? （或 凸?? ）時(shí)， 4/8/ 39。????? 凹凸 ?? ； x —— 磨損系數(shù)，其值見表 310 所示。 根據(jù)零件形狀 ，凹模磨損后落料件尺寸變化有三種變化情況，如圖 47 所示。 第一類：凹模磨損后尺寸增大的是圖中的 ?? AA 、?? 。 由表 410 查得： ?? xx 由表 45 查得： ?凹? ， ?凹? 由表 44 查得： 1 ??? ??????? ）（）（ 凹凹 ?xAA 9 9 72 2 ??? ??????? ）（）（ 凹凹 ?xAA 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 表 46 工件為非圓形時(shí)，沖裁凸、凹模的制造偏差（單位為 mm） 第二類：凹模磨損后減小的尺寸是圖中的尺寸 mmB ? 。 由表 410 查得： ?x 由表 45 查得： ?凹? 由表 44 查得： ??? ??????? ）（）（ 凹凹 ?xBB 第三類：磨損后沒有增減的尺寸是圖中的尺寸 ?C （ C 為正偏差）。 由表 410 查得： ?x 由表 45 查得： ?凹? 由表 44 查得： ??????????? ）（）（ 凹凹 ?CC 李蕊 ：轎車 后 保險(xiǎn)杠 內(nèi)支撐架 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 26 圖 47 凹模磨損后落料件尺寸的三種變化情況 凸模與凹模分開加工 在制造本零件的模具時(shí)，沖孔工藝采用分別加工法制造模具，這種加工方法適用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的沖裁件，其尺寸計(jì)算公式如表 47 所示。 表 47 分開加工法凸、凹模工作部分尺寸和公差計(jì)算公式 注：計(jì)算時(shí)，需先將工件尺寸化成 ??D ， ??d 表中 凸D 、 凹D —— 分別為落料凸、凹模的刃口尺寸， [ 凸D 、 凹D ]為 mm； 凸d 、 凹d —— 分別為沖孔凸、凹模的刃口尺寸， [ 凸d 、 凹d ]為 mm； D —— 落料件外形的最大的極限尺寸， [D ]為 mm； d —— 沖孔件孔徑的最小極限尺寸， [d ]為 mm； 凸? 、 凹? —— 分別為凸、凹模的制造公差， [ 凸? 、 凹? ]為 mm，見表 3 表 39； ? —— 零件（工件）的公差， [? ]為 mm； min2C —— 最小合理間隙。 為了保證新沖模的間隙小于最大合理間隙（ max2C ），凸模和凹模制造公差必須保證： m inm a x 22 CC ??? 凹凸 ?? 當(dāng) 凸? 、 凹? 無(wú)現(xiàn)成資料時(shí)，一般可取 ??41凸? ， 凸凹 ?? 2? 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 x —— 磨損系數(shù)，其值得選取見表 410 所示。 表 48 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁凸模、凹模的極限偏差（單位為 mm） 注：（ 1）當(dāng) m inm a x 22 CC ??? 凹凸 ?? 時(shí)，圖紙只在凸?；虬寄Ｒ粋€(gè)零件上標(biāo)注偏差，而另一件則著名配作間隙。 （ 2）本表適用于汽車拖拉機(jī)行業(yè)。 表 49 圓形凸模、凹模的極限偏差（單位為 mm） 注：（ 1）當(dāng) m inm a x 22 CC ??? 凹凸 ?? 時(shí)，圖紙只在凸?；虬寄Ｒ粋€(gè)零件上標(biāo)注尺寸，而另一件則注明配作間隙。 （ 2）本表適用于電器儀表行業(yè)。 李蕊 ：轎車 后 保險(xiǎn)杠 內(nèi)支撐架 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 28 表 410 磨損系數(shù) x （ 1）孔 1 的尺寸和公差計(jì)算 mmd 28? ， ?? ， ?x ， ?C ， ?C ， ??凸? ，??凹? 。 因此， ??? ?d ； 0 2 8 )()( ??? ??????? 凸凸 ?xdd； i n )()2( ??? ?????????? 凹凹 ?Cxdd 。 4 m inm a x ????? CC凹凸 ?? （ 2） 孔 2 的尺寸和公差計(jì)算 mmd ? ， ?? ， ?x ， ?C ， ?C ， ??凸? ，??凹? 因此， ??? ?d ； )()( ??? ???????凸凸 ?xdd； 0 i n 1 4 )()2( ??? ?????????? 凹凹 ?Cxdd 。 3 m inm a x ????? CC凹凸 ?? （ 3）孔 3 的尺寸和公差計(jì)算 mmd 22? ， ?? ， ?x ， ?C ， ?C ， ??凸? ，??凹? 因此， ??? ?d ； 0 2 8 )()( ??? ???????凸凸 ?xdd； i n )()2( ??? ?????????? 凹凹 ?Cxdd 。 2 m inm a x ????? CC凹凸 ?? （ 4）孔 4 的尺寸和公差計(jì)算 mmd ? ， ?? ， ?x ， ?C ， ?C ， ??凸? ，??凹? 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 因此， ??? ?d ； )()( ??? ??????? 凸凸 ?xdd； 0 i n 1 4 )()2( ??? ?????????? 凹凹 ?Cxdd 。 5 m inm a x ????? CC凹凸 ?? 零部件的設(shè)計(jì) 凹模的設(shè)計(jì) （ 1）凹模外形選擇 如圖 48 所示，其中圖 a、 b、 c 為直筒式刃的凹模，其特點(diǎn)是 制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復(fù)雜的精密制件。但因廢料 (或制件的聚集 )而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸模、凹模的強(qiáng)度都帶來(lái)了不利的影響。一般復(fù)合模上出件的沖裁模用圖 d、 c型，下出件的沖裁模用圖 b 或圖 a 型，圖 d、 c 型足錐筒式口徑向尺寸略有增大（如 030?? 時(shí)，刃磨 時(shí)，其尺寸增大 ，凹模錐角 ? ，后角 ? 和洞高度 h，均隨制件材料 的厚度增加而增大，一般取 39。30~39。15?? ， ??? 3~2? ，8?h ），綜上所述及其對(duì)應(yīng)工件的落料孔分析，選擇 a 型凹模洞口，取 h=10mm 。 圖 48 凹模的刃口形式 （ 2）凹模外形尺寸 凹模外形尺寸，一般按經(jīng)驗(yàn)方法確定，主要有查表法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法兩李蕊 ：轎車 后 保險(xiǎn)杠 內(nèi)支撐架 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 30 種，針對(duì)本零件主要采用查表法確定凹模外形尺寸，如表 411 所示。料厚t=， b=200mm，因此選擇凹模高度 h=35mm，壁厚 c=52mm。如圖 49 所示。 表 411 凹模高度 h 和壁厚 c（單位為 mm） 圖 49 凹模尺寸 凸模的設(shè)計(jì) （ 1）凸模外形選擇 對(duì)于具有復(fù)雜外形的凸模，其固定部分應(yīng)做成圓柱形（圖 410）或長(zhǎng)方形2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 （圖 411）。針對(duì)本工件，應(yīng)選擇長(zhǎng)方形外形的凸模。 圖 410 復(fù)雜外形凸模 （ 之一 ） 圖 411 復(fù)雜外形凸模（之二） （ 2）凸模外形尺寸 凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的。如圖 412 所示結(jié)構(gòu)，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算： hhhhL ???? 321 式中 L —— 凸模長(zhǎng)度， [ L ]為 mm； 1h —— 凸模固定板高度， [ 1h ]為 mm； 2h —— 卸料板高度， [ 2h ]為 mm； 3h —— 導(dǎo)尺高度， [ 3h ]為 mm； h —— 附加高度，它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度，李蕊 ：轎車 后 保險(xiǎn)杠 內(nèi)支撐架 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 32 凸模固定板與卸料板的安全距離等。一般取 mmh 20~15? 。 那么針對(duì)本零件中， mmh 271 ? ， mmh 112 ? ， mmh 123 ? ， mmh 20? 。 因此，本零件凸模長(zhǎng)度為 mmhhhhL 7020211127321 ????????? 。 圖 412 凸模長(zhǎng)度的確定 卸料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本模具采用的是彈性卸料板，其主要裝置有卸料板、彈性元件、卸料螺釘和輔助裝置等部分組成。其各導(dǎo)向型孔必須與凹模固定板的相應(yīng)型孔同心，以保證工作時(shí)凸、凹模間的間隙均勻。 （ 1）彈性元件的選取 選取普通橡膠彈性元件，其厚度為： mmH 35? 。 （ 2）落廢料的方式 廢料采用下出料的方式，沖孔時(shí)產(chǎn)生的廢料通過(guò)下模座直接落到機(jī)器下面。 檢驗(yàn)：設(shè)備的參數(shù)說(shuō)明 200t 的壓力機(jī)的工作臺(tái)板尺寸（左右 (mm)? 前后(mm)）： 7101120? ,比零件的尺寸還大，所以廢料可以直接落下。 2021屆機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 設(shè)備的選用 表 412 開式 壓力機(jī)規(guī)格 續(xù)表 312 壓力機(jī)除了要滿足一般的要求外，還須注意壓力機(jī)的精度和剛性是否有保證及沖壓速度是否滿足生產(chǎn)率的要求。由于沖件采用的是一般的沖壓方法，由所計(jì)算得的沖壓力，以及所需的裝模高度。壓力機(jī)的規(guī)格及參數(shù)見表 412 所示。根據(jù)分析計(jì)算，落料壓 力機(jī)可選用 2021KN