【導讀】工廠實際生產零件。的方法和步驟，能設計一般的沖壓模具，能夠熟悉模具行業(yè)的標準，能夠借助工具翻譯相關英文資料等。進一步深化，并可以熟悉通用三維造型軟件等。礎上完成一副完整的成型模具的設計及關鍵零件加工工藝的制定。折合為兩張A0圖，編寫說明書萬字左右。圖示零件為側彎支座，材料為2A12M，厚度為1mm，生產批量為120萬件。對制件技術要求是表面不得有劃痕，無毛刺等，而2A12M材料表面容易劃痕，因此要求沖件間隙合理，工作面表面粗糙度值要小。采用級進模生產。而且精度要求比較高，形狀比較復雜，生產批量大。通過工藝性分析，工序為。落料、沖孔和彎曲。為了適應大批量生產的要求，采用級進模制造，能很好的解決上述。原料為2A12M，采用自動送料器和自動送料裝置送料。機構的小導柱和小導套，保證卸料板有足夠的運動精度。2工藝分析、排樣設計及方案對比確定-------------------------------------------------------------4. 沖裁件工藝性分析----------------------------------------------------------------------------------------4. 零件材料的選用--------------------------------------------------------------------------------------5. 沖裁工序的組合--------------------------------------------------------------------------------------6. 沖裁順序的安排--------------------------------------------------------------------------------------7

　　

【正文】 側彎支座沖壓模具及工藝設計 20 4 模具結構設計 沖裁間隙 沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用 C 表示 ,雙邊間隙用 Z 表示。 間隙值的大小對沖裁件質量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設計中一個極其重要的工藝參數。 沖裁間隙的影響 （ 1） 對沖裁件質量的影響 沖裁件的質量主要是指斷面質量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應平直、光滑；圓角?。粺o裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應盡可能平整。尺寸應在圖樣規(guī)定的公差范圍內。影響沖裁件質量的因素有 ：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結構與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對凸模或凹模尺寸的偏差，主要是由于沖裁過程中，材料受拉伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結束后工件脫離模具時，會產生彈性恢復而造成的。偏差值可能是正的，也可能是負的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹 模的間隙。 當間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復，沖裁件尺寸向實體方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的尺寸則大于凸模尺寸。當間隙較小時，凸模壓入板料接近擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。 此外，尺寸變化量的大小還與材料力學性能、厚度、軋制方向、沖裁件形狀等因素有關。材料軟，彈性變形量小，沖裁后彈性恢復量就小，零件的精度也就高。材料硬，彈性恢復就大。 上述討論的是模具在制造精度一定的前途下進行的 ，間隙對沖裁件精度的影響比模具本身制造精度的影響要小得多，若模具刃口制造精度低，沖裁出的工件精度也就無法得到保證。 模具的磨損及模具刃口在壓力作用下產生的彈性變形也會影響到間隙及沖裁件應力狀態(tài)的改變，對沖裁件的質量會產生綜合性影響。 （ 2） 對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命 以沖出合格制品的沖裁次數來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨側彎支座沖壓模具及工藝設計 21 損后的總壽命。沖裁過程模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種形式。 影響模具壽命的因素很多，有模具間隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等。 模具間隙是其中的一個主要因素。因為在沖裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力和側壓力，而模具表面與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就意味著即使整個模具在許用壓應力下工作，但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會使沖裁模具和板材的接觸面之間產生局部附著現象，當接觸面發(fā)生相對滑動時，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損 —— 附著磨損。其磨損量與接觸壓力、相對滑動距離成正比，與材料屈服強度成反比。它被認為是模具磨損的主要形式。當模具間隙減小時，接觸應力（垂直力、側壓力、摩擦力）會隨之增大，摩擦距離隨之增長， 摩擦發(fā)熱嚴重，因此模具磨損加?。ㄈ缟蠄D），甚至使模具與材料之間發(fā)生粘結現象。而接觸壓力的增大，還會引起刃口等異常損壞。這些都導致模具壽命大 大降低。因此適當增大模具間隙，可使凸、凹模側面與材料間的摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大，板料的彎曲拉伸相應增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產生崩刃或產生塑性變形使磨損加劇，降低模具壽命。同時，間隙過大，卸料力會隨之增大，也會增加模具的磨損。所以間隙是影響模具壽命的有一個重要因素。 凹模端面的磨損比凸模大，這是由于凹模端面上材料 的滑動比較自由，而凸模下面的材料沿板面方向的移動受到限制的原因，而圖中所看到凸模側面的磨損最大，是因為從凸模上卸料，長距離，摩擦加劇了側面的磨損，若采用較大的間隙可使孔徑在沖裁后因彈性回彈增大，卸料時減少與凸模的摩擦，從而減小凸模側面的磨損。 模具刃口的磨損，帶來刃口的鈍化和間隙的增加，使制件尺寸精度降低，沖裁能量增大，斷面粗糙。刃口的鈍化會使裂紋發(fā)生點由刃口端面向側面移動，發(fā)生在刃口磨損部分終止處，從而產生大小和磨損量相當的毛刺（凸模刃口磨鈍，毛刺產生在落料件上，凹模刃口磨鈍，毛刺產生在孔上），所以必須注 意盡量減小模具磨損。為提高模具壽命，一般需要增大間隙，使 2/t 達到 15%～ 25%，模具壽命可提高 3～ 5 倍，若采用小間隙，就必須提高模具硬度與模具制造精度，在沖裁刃口進行充分的潤滑，以減小磨損。 （ 3） 對沖裁力、卸料力的影響 當間隙減小，凸模壓入板材的情況接近擠壓狀態(tài)，材料所受拉應力減小，壓應力增大，板料不易產生裂紋，因此最大沖裁力增大；當間隙增大，板料所受拉應力增大，材料容易產生裂紋，因此沖裁力減小。繼續(xù)增大間隙值，凸、凹模刃口產生的裂紋不相重合，會發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩。 間隙增大時，而沖裁件光滑帶 窄，落料件尺寸偏差為負，沖孔件尺寸偏差為正，因此使卸料力、推件力或頂件力減小。間隙繼續(xù)增大時， 而毛刺增大，卸料力、頂件力迅速增大。 側彎支座沖壓模具及工藝設計 22 ．合理間隙的選用 由以上分析可知，凸、凹模間隙是沖裁過程最重要的工藝參數，它對沖裁件質量、模具壽命、沖裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設計模具時，一定要選擇一個合理的間隙，使沖裁件的斷面質量好，尺寸精度高，模具壽命長，所需沖裁力小。但嚴格來說，并不存在一個同時滿足所有理想要求的合理間隙。考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產中通常是選擇一個適當的范圍，就可以基 本滿足以上各項要求，沖出合格制件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 minZ ，最大值稱為最大合理間隙 maxZ 。考慮到模具在使用過程中的逐步磨損，設計和制造新模具時應采用最小合理間隙。 確定合理間隙的方法主要有理論計算法和查表選取法兩種： （ 1） 理論計算法 確定間隙時理論計算的依據主要是：在合理間隙的情況沖裁時，材料在凸、凹模刃口處產生的裂紋成直線會合。從幾何關系可得出計算合理間隙的公式： 002( ) 2 (1 / )Z t h tg t h t tg??? ? ? ? 式中 0h —— 產生裂紋時的凸模壓入深度（ mm）； t —— 料厚（ mm） ； ? —— 最大切應力方向與垂線間夾角（即裂紋方向角）。 由上式可知，間隙 Z一板材厚度、相對壓入深度 0/ht、裂紋方向角β有關。而 0h 、β 又與材料性質有關 由表中可以看到，影響間隙值的主要因素是板材力學性能及其厚度。板材越厚、越硬或塑性越差， 0/ht值越小，合理間隙值越大。材料越軟， 0/ht值越大 ，合理間隙值越小。材料硬化后， 0/ht之比值較表中值要小 10%左右。式中，令02(1 / )K h t tg ??? ，稱為材料的品質系數。 由于這種方法用起來不方便，所以目前生產上普遍使用的是查表選取法。 （ 2） 查表選取法 如上所述，間隙的選取主要與材料的種類、厚度有關， 但由于各種沖壓件對其斷面質量和尺寸精度的要求不同，以及生產條件的差異，在生產實踐中就很難有一種統一的間隙數值，各種資料中給的間隙值并不相同，有的相差較大，選用時應按使用要求分別選取。對于斷面質量和尺寸精度要求高的工件，應選用小的間隙值，而對于精度要求不高的工件，則應盡可能采用大間隙，以利于提高模具壽命、降低沖裁力。同時還必須結合生產條件，根據沖裁件尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法及生產率等，靈活掌握、斟情增減。 側彎支座沖壓模具及工藝設計 23 本模具設計沖裁間隙的選取，采用查表選取法。 本模具所沖裁的材料為 2A12M，材料厚度為 1mm，查表得： minZ =， maxZ = mm. 模具刃口尺寸的計算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙的數值也必須依靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設計沖裁模的主要任務之一。 計算原則 由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測量與使用過程中，落料件是以大端尺寸為 基準，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸 模越磨越小，凹模越磨越大，結果使間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循下述原則： （ 1）落料模先確定凹模尺寸，其標稱尺寸應取接近或者等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。 （ 2）沖裁模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應接近或者等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙。 （ 3）選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證 工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖裁件精度較工件精度高 2～ 3 級。若零件沒有標注意公差，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，工件尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸時應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。 計算方法 模具工作部分尺寸及公差的計算方法與加工方法有關，基本上可分為兩類。 （ 1） 凸模與凹模分開加工 凸、凹模分開加工，是指凸 模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙 maxZ ，不僅凸、凹模分別標注公差（凸模 p? ，凹模 d? ），而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件 側彎支座沖壓模具及工藝設計 24 m a x m i ndp ZZ??? ? ? 或取 m ax m ( )p ZZ? ?? m a x m in0 .6 ( )d ZZ? ?? 也就是說，新制造的模具應該是 m in m axdp ZZ??? ? ?。否則制造的模具間隙已超過允許的變動范圍 minZ ~ maxZ ，影響模具的使用壽命。 （ 2） 凸模與凹模配合加工 對于沖制件形狀復雜或薄板制件的模具 ,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模 （或凹模）作為基準件，然后根據此基準件的實際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。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“尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣?？煞糯蠡鶞始闹圃旃?。其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。 由于復雜形狀工件各部分尺寸性質不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢不同，所以基準件的刃口尺寸計算方法也不相同。 各工位凸凹模刃口尺寸計算 工位 1 中：沖 4? 的 導正銷孔和側刃 圖 41 磨損系數 ?x mma 8 9 0 ??? ???? ）（凹 側彎支座沖壓模具及工藝設計 25 圖 42 磨損系數 ?? xd 為 ，其余 ?x mmb ??? ???? ）（凹 mmc 0 ??? ???? ）（凹 mmd ??? ???? ）（凹 工位 2 中：異形沖裁 圖 43 磨損系數 ?x mme ??? ???? ）（凹 mmf ??? ???? ）（凹 mmg ??? ???? ）（凹 側彎支座沖壓模具及工藝設計 26 mmh 8 8 ??? ???? ）（凹 圖 44 mmi ??? ???? ）（凹 mmj ??? ???? ）（凹 工位 3 中：沖切分隔 圖 45 mmk ??? ???? ）（凹 mml 0 3 ??? ???? ）（凹