【導(dǎo)讀】得了較大的進展。特別是隨著計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設(shè)計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進。模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設(shè)計制造出。達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需。式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量。沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。少則60%以上，多則90%以上。復(fù)合-級進——在一副沖模上包含復(fù)合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形

　　

【正文】 凹模強度校核 凹模強度校核主要是檢查其高度。凹模在沖裁力的作用下會產(chǎn)生彎曲，如果凹模強度高度不夠，就會產(chǎn)生較大的彎曲變形甚至斷裂。 矩形凹模裝在有方形洞的板上， 計算公式為： minH = ? ?WP? 式中： minH —— 凹模最小厚度， mm； P —— 沖裁力， mm； ? ?W? —— 許用彎曲應(yīng)力。對于 Cr12MoV， ? ?W? =（ 300～ 500） MPa minH = 25mm 所以取凹模厚度 25滿足要求。 拉簧的設(shè)計 拉簧作用是在沖壓工作中使導(dǎo)料板與帶料壓緊，保證帶料不偏移；在非工作狀態(tài). . 下，使導(dǎo)料板與帶料分離，并擁有一定的間隙，保證帶料的送進。 設(shè)計彈簧的一般步驟 設(shè)計彈簧時，當給出彈簧的工作條件、工作載荷 F和對應(yīng)的變形量 f，其計算步驟大體是： （ 1）根據(jù)工作條件確定彈簧的載荷類型，選擇材料，并獲得許用切應(yīng)力； （ 2）根據(jù)要求，初選旋繞比 C； （ 3）計算材料直徑 d，并計算出彈簧 的中徑 D； （ 4）計算有效圈數(shù) n； （ 5）最后進行彈簧性能校核。 拉簧類型的選擇 圓柱螺旋彈簧的型式、代號及參數(shù)系列。選擇 LIII 型 彈簧材料及許用應(yīng)力 彈簧多數(shù)在變應(yīng)力下工作，它的性能和使用壽命在很大程序上取決于材料的選擇。要求材料具有較高的疲勞極限、屈服點和足夠的沖出韌度。對熱成型的彈簧還要求材料有良好的淬透性、低的過熱敏感性和不易脫碳等性能。 1）圓柱螺旋彈簧按所受載荷分類 圓柱螺旋彈簧按所受載荷的情況分為三類： Ⅰ類──受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 1 106次以上的彈簧 ； Ⅱ類──受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 1 103～ 1 106次范圍內(nèi)及受沖出載荷的彈簧； Ⅲ類──受靜載荷及受循環(huán)載荷作用次數(shù)在 1 103次以下的彈簧； 三類彈簧的許用切應(yīng)力 p? 和許用彎曲應(yīng)力 Bp? 有的值，按表 56選取 2）對許用應(yīng)力的修正 在選取材料和確定許用應(yīng)力時，遇到下列情況應(yīng)作適當?shù)男拚? a）對重要的彈簧，其損壞對整個機械有重大影響時，許用應(yīng)力應(yīng)適當降低； b）經(jīng)強壓處理的彈簧，能提高其疲勞極限，對改善載 荷下的松弛有明顯效果，可適當提高許用應(yīng)力； c）經(jīng)噴丸處理的彈簧，也能提高疲勞強度或疲勞壽命，其許用應(yīng)力可提高 20%； d）當工作溫度超過 60℃時，應(yīng)對切應(yīng)變模量 G 進行修正，其修正公式為 ttG KG? . . 式中 G—— 常溫下的切變模量； tG —— 工作溫度下的切變模量； tK —— 溫度修正 系數(shù)。 凸模固定板的選擇 對于小型凹、凸模零件，一般通過固定板間接固定在模板上，以節(jié)約貴重的模具鋼。固定板固定凸模要求固緊牢并有良好的垂直度。因此固定板必須有足夠的厚度。固定板有矩形和圓形兩種，選擇矩形固定板：長度 L=200mm、寬度 B=100mm、厚度 H= 24mm,材料為 45 鋼。 第 6 章 確定凸、凹模間隙及計算工作部分尺寸 沖裁間隙值的確定 凸、凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、 卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值選取。 10 鋼對應(yīng)的刃口雙面間隙 minZ =， maxZ =。 凹、凸模刃口尺寸計算 . . 確定凹凸刃口尺寸的原則 ① 考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸來保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模，因此沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸 ,用增大 凹模尺寸來保證合理間隙。 ② 考慮刀口的磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸 。刀口磨損后尺寸減小 ,應(yīng)取接近或等于沖件的最大極限尺寸。 ③ 考慮沖件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具制造公差時，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較沖件精度高 2～ 3 級。若零件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的 IT14 級來處理。圓形件一般可按 IT10 級精度來處理，工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注 工件公差時應(yīng)向材料實體方向單向標注，即：落料件正公差 為零，只標注負公差；沖孔件負公差為零，只標注正公差。 沖裁模刃口尺寸的計算方法 模具刃口尺寸及公差的計算方法與加工方法有關(guān)，基本可以分為兩類。一是凸模與凹模分開加工；二是凹模與凸模配合加工。凹、凸模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸，為了保證凹、凸模間初始間隙小于最大合理間隙，不僅凹、凸分別標注公差，而且要求有較高的制造精度。凹模與凸模配合加工，是指先加工好凸模或凹模作為基準件，然后根據(jù)此基準件的實際尺寸，配做凹模或凸模，使它們保持一定的間隙。因此只需在基準件上標注尺寸及公差，另一件只標注標稱尺寸，并注明“某尺寸按凹?；蛲鼓Ｅ渥?，保證雙面間隙多少”。這樣可以放大基準件的制造公差。其公差不在受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凹、凸模間的間隙。 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備類型的選擇 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。 開式曲柄壓力機雖然剛度差，降低了模具壽命。但是它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點廣泛適用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。 . . 閉式曲柄壓力機剛度好、 精度高，只能兩個方向操作，適用于大型復(fù)雜沖壓件的生產(chǎn)。 雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。 高速壓力機或多工位自動壓力機適用于大批量生產(chǎn)。 液壓機沒有固定的工作行程，不會因板厚超差而過載，全行程中壓力恒定，但是壓力機的速度低、生產(chǎn)效率低。適用于小批量，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)。摩擦壓力機結(jié)構(gòu)簡單、造價低、不易發(fā)生超負荷損壞。在小批量生產(chǎn)中用來完成彎曲、成型等沖壓工作。肘桿式精壓機剛度大、滑塊行程小，在行程末端停留時間長，適用于校平、校正和整形等類沖壓工序。 考慮到以 上的因素，選用開式曲柄壓力機比較合適。 確定設(shè)備的規(guī)格 （ 1）壓力機的行程大小，應(yīng)該能保證成型零件的取出和毛坯的放進，例如拉深所用的壓力機行程，至少應(yīng)大于成型零件高度兩倍以上。 （ 2）壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模，工作臺的受力條件也是不利的。 （ 3）所選壓力機的閉合高度應(yīng)與沖模閉合高度相適應(yīng)。 模具的閉合高度 H0 是指上模在最低工作位置時，下模板的底面到上模板的頂面的距離。如圖 71。 壓力機的閉合高度 H是指滑塊在下死點時，工作臺面 到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機，其連桿長度能調(diào)節(jié)，也即壓力機的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機有最大的閉合高度 maxH ,最小閉合高度 minH 。 設(shè)計模具時，模具的閉合高度 0H 的數(shù)值應(yīng)該滿足下式 m a x 0 m in5 10H m m H H m m? ? ? ? （ 81） 所選模架最大的閉合高度 maxH 為 250mm,最小閉合高度 minH =210mm。模具的閉合高度0H 小于了（ min 10H mm? ），所以可以在壓床下面加 20mm 墊板。 沖壓力與壓力機能的配合關(guān)系：當進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力行程較小，近于板材的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的總和 F總 選取壓力機。通常取壓力 故總沖裁力 FFFFF推卸沖落 ????0 N1864564216408042160136000 ????? . . 為防止設(shè)備過載，可按公稱壓力可取大一些。選 JB2023 開式壓力機，符合以上技術(shù)的要求。 第 3 章 翻邊模設(shè)計 塑性變形的基本概念 在金屬材料中，原子之間作用著相當大的力，足以抵抗重力的作用，所以在沒有其它外力作用的條件下，金屬物體將保持自有的形狀和尺寸。 （ 1）彈性變形 當物體受到外力 作用之后，它的形狀和尺寸將發(fā)生變化即變形，變形的實質(zhì)就是原子間的距離產(chǎn)生變化。假如作用于物體的外力去除后，由外力引起的變形隨之消失，物體能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸，這樣的變形稱為彈性變形。 （ 2）塑性變形 如果作用于物體的外力去除后，物體并不能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形。塑性變形和彈性變形都是在變形體不破壞的條件下進行的（即連續(xù)性不破壞）通常用塑性表示材料塑性變形能力。 （ 3）塑性指標 是以材料開始破壞時的塑性變形量來表示，它可借助于各種實驗方法測定。目前應(yīng)用比 較廣泛的是拉伸試驗，對應(yīng)于拉伸試驗的塑性指標，用延伸率δ和斷面收縮率ψ表示。 需要指出，各種試驗方法都是相對于特定的受力狀況和變形條件的，由此所測定的塑性指標，僅具有相對的比較意義。 （ 4）塑性 指固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性能力。金屬的塑性不是固定不變的，影響它的因素很多，除了金屬本身的晶格類型、化學(xué)成分和金相組織等內(nèi)在因素之外，其外部因素 —— 變形方式（機械因素即應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)）、變形條件（物理因素即變形溫度與變形速度）的影響也很大。衡量金屬塑性高低的參數(shù)稱為塑性指標（延伸 率δ、斷面收縮率ψ）。 （ 5）變形抗力 金屬抵抗變形的力稱為變形抗力，它反映材料產(chǎn)生塑性變形的難易程度，一般用金屬材料產(chǎn)生塑性變形的單位變形力表示其大小。 （ 6）變形力 塑性變形時，使金屬產(chǎn)生變形的外力稱為變形力 沖壓力分析與計算 沖壓力與壓力中心 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓壓力中心。沖裁模對工件施加的. . 沖裁力合力的中心稱為沖裁壓力中心，拉深模對工件施加的拉深力合力的中心稱為拉深壓力中心。要使沖壓模具正常地工作，必須使壓力中心與模柄的中心線相重合，從而使 壓力中心與所選沖壓設(shè)備滑塊的中心相重合。否則在沖壓時將產(chǎn)生彎曲，使沖壓設(shè)備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設(shè)備和模具的導(dǎo)向機構(gòu)產(chǎn)生不均勻磨損。對于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過模柄的軸心線，否則會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(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。 對于此次模具設(shè)計零件的形狀可得出零件的壓力中心， X0=69,Y0=47，壓力中心與零件的集合中心重合對模具的磨損較小，可以減少損耗量延長使用壽命。 通 過對零件的形狀分析得到該工序設(shè)計所需沖壓力包括零件的外緣翻邊力，送入凸凹莫內(nèi)的推件力，凹模將凸凹模內(nèi)的成形零件推出所需要卸料桿的頂件力、彈性元件裝置將箍在凸凹模內(nèi)的成品零件卸下需彈性卸料力。 沖壓力的計算 利用模具把板料上的孔緣或外緣翻成豎邊的沖壓工藝稱為翻邊，翻邊工藝可加工形狀較為復(fù)雜且具有較好剛度的立制體件，還能再沖壓上制取其他零件裝配的部位。翻邊可以替代某些復(fù)雜零件的拉深工序，改善零件的塑性流動以免發(fā)生破裂或起皺。用翻邊代表“先拉深后切底”的方法制取無底零件，可減少加工次數(shù)，并節(jié)省材料。 翻邊時變形區(qū)的材料沿徑向和切向伸長變形，所受的切向應(yīng)力從凹模圓角到翻邊邊緣處逐漸增大，并在外緣處到最大，因此，翻邊的失敗往往是因為外緣拉裂，而外緣是否被拉裂則取決于拉伸變形的大小。 頂件力 N34000?頂F 翻邊力 FKLtF ?? ?翻 F— 內(nèi)緣翻邊所需要的力； L— 彎曲線長度； L=50 ㎜ t— 材料厚度； t=2 ㎜ σ — 零件材料的抗拉強度；σ =440Mpa F— 壓邊力為（ ） F K— 系數(shù)近似為 ； K= . . NKLtFKLtF 1 3 7 5 ????????? ??翻 推件力 頂推 nKFF ? n— 同時卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)目 K— 推件力系數(shù) NnK FF 1 7 0 03 4 0 0 ?????推 卸料力 ???? 頂卸卸 FF 卸料力系數(shù)卸 ?K 故此工序所需要的總 沖壓力 KN51N5 0 4 7 01 0 2 01 7 0 01 3 7 5 03 4 0 0 0 ?????????? 推卸頂翻總 FFFFF 壓力設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備的選擇直接關(guān)系到設(shè)備的安全以及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)成本等一系列重要問題。沖壓設(shè)備的選擇主要包括設(shè)備的類型和規(guī)格參數(shù)兩個方面。在沖壓設(shè)備類型選定以后，應(yīng)進一步根據(jù)沖壓加工中所需要的沖壓力、變形功以及模具的結(jié)構(gòu)形式和閉合高度、外形輪廓尺寸等選擇沖壓設(shè)備的規(guī)格。沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁時各工藝力的總和。翻邊工序所需總的沖壓力KNF 51?總 ， F