【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)進(jìn)行了沖孔、壓彎、切斷連續(xù)模的設(shè)計(jì)。文中簡(jiǎn)要概述了沖壓模具目前的發(fā)。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了詳細(xì)工藝分析和工藝方案的確定。卸料板、拉簧、擋料銷、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板等。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架，選用了合適的沖壓設(shè)。設(shè)計(jì)中對(duì)工作零件和壓力機(jī)規(guī)格均進(jìn)行了必要的校核計(jì)算。本模具采用了少廢料排。樣，有自動(dòng)定心裝置。

　　

【正文】 F F F F? ? ?總 沖 卸 推 （ 46） 采用彈性卸料裝置和上出料方式的的總壓力為 F F F F? ? ?總 頂沖 卸 （ 47） 式（ 45）、（ 46）、（ 47）引自文獻(xiàn) [2]P52。 因?yàn)楣ぜ?1mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故采用彈性卸料 裝置上出料方式，總沖壓力 F總： F 總 = F 沖孔 + F 卸料 + F 側(cè)刃 + F 側(cè)卸料 + FU + F U 卸料 + F異 + F 異 卸料 + F 頂件 + F 彎曲 1+ F 彎曲 2+ F長 + F 長 卸料=++23403+++30972++63162++1740+1160+17400+870=≈ 148KN 4． 2 壓力中心計(jì)算 沖裁時(shí)的合力作用或多工序模各工序沖壓力的合力 作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如 23 果模具壓力中心與滑塊的壓力中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具壽命和壓力機(jī)的使用壽命。 計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖 42 所示。為了減少計(jì)算，坐標(biāo)設(shè)在 12l和 1l 上 ，此時(shí) X=0， Y =0，可少算兩個(gè)數(shù)。如 圖所示，將 xoy 坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心上，將沖裁輪廓線按集合圖形分解為 L1～ L17 共 17 段基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心 C 點(diǎn) 的坐標(biāo)（ ， ）。若選用 J2125 沖床，模柄孔Φ 50， C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。有關(guān)計(jì)算如表 41。 其計(jì)算公式如下： 1 1 2 2 n 11 2 n1niinic niilxl x l x l xx l l ll??? ? ???? ? ???……= （ 48） 1 1 2 2 n 11 2 n1niinic niilyl y l y l yy l l ll??? ? ???? ? ???……= （ 49） 式（ 48）、（ 49）引自文獻(xiàn) [2]P248。 式中 x x2?? xn—— 各圖形沖裁力的 x軸坐標(biāo)（ mm）； y y2?? yn—— 各圖形沖裁力的 y軸坐標(biāo)（ mm）； 1l 、 2l ?? nl —— 各圖形沖裁周邊長度（ mm）。 第五章 沖壓設(shè)備的選擇 24 第五章 沖壓設(shè)備的選擇 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選定開式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽 命。但是它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)廣泛適用于中小型沖裁件、彎曲件或拉深件的生產(chǎn)中。 （ 1）壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)該能保證成型零件的取出和毛坯的放進(jìn)，例如拉深所用的壓力機(jī)行程，至少應(yīng)大于成型零件高度兩倍以上。 （ 2）壓力機(jī)工作臺(tái)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(tái)面上安裝小尺寸的沖模，工作臺(tái)的受力條件也是不利的。 （ 3）所選壓力機(jī)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(shí)，下模板的底面到上模板的頂面的距離，如圖 103。 壓力機(jī)的閉合高度 H是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長度能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機(jī)有最大的閉合高度 maxH ,最小閉合高度 minH 。 設(shè)計(jì)模具時(shí)，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? ? ? ? 無特殊情況 H0應(yīng)取上限值，即最好取在：0 min 13H H L??（ L 見圖 103），這是為了避免連桿調(diào)節(jié)過長，螺紋接觸面積小而壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床下面加墊板。見圖 103。 （ 4）沖壓力與壓力機(jī)能的配合關(guān)系：當(dāng)進(jìn)行沖裁等沖壓加工時(shí)，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(jī)滑塊上所有力的總和 F 總 選取壓力機(jī)。通常取壓力機(jī)的名義噸位比 F 總 大 20%～ 30%。 25 當(dāng)拉深行程較大，特別是采用落料拉深復(fù)合沖壓時(shí)，不能簡(jiǎn)單地將落料力和拉深力疊加去選擇壓力機(jī)。因?yàn)榍鷫毫C(jī)的標(biāo)稱壓力上指滑塊下死點(diǎn)（或接近下死點(diǎn)）時(shí)發(fā)生的。因此，應(yīng)該注意曲柄壓力機(jī)的允許壓力曲線。否則，很可能會(huì)由于過早地出現(xiàn)最大沖壓力而使壓力機(jī)超載損壞。見圖 51。 由于多位級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力 F ?壓 總（ ～ ） F 選擇壓力機(jī)。考慮到制件的精度要求，參考文獻(xiàn) [2]P49 初選 J2125 壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力： 250KN 標(biāo)稱壓力行程 :6mm 滑塊行程： 80mm 最大封閉高度： 250mm 封閉高度調(diào)節(jié)量： 70mm 工作臺(tái)孔徑（前后左右）： 360mm 560mm 模柄孔尺寸（直徑深度）：Φ 50mm 70mm 第六章 卸料零件計(jì)算 26 第六章 沖裁模工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 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(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。 對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角小；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)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(jié)構(gòu)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(shí)際尺寸與標(biāo)稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏 差。 沖裁件相對(duì)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(jié)束后工件脫離模具時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。偏差值可能是正的，也可能是負(fù)的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模的間隙。 此外，尺寸變化量的大小還與材料力學(xué)性能、厚度、軋制方向、沖裁件形狀等因素有關(guān)。材料軟，彈性變形量小，沖裁后彈性恢復(fù)量就小，零件的精度也就高。材料硬，彈性恢復(fù)就大。 上述討論的是模具在制造精度一定的前提下進(jìn)行的，間隙對(duì)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。模具的制造精度與沖裁件精度之間的關(guān)系見表 61。表 61 引自文獻(xiàn) [2]P55表 23。 27 表 61 沖裁件精度 沖模制造精度 材 料 厚 度 t (mm) 2 3 4 5 6 8 10 12 IT6～ IT7 IT7～ IT9 IT9 IT8 IT8 IT9 IT9 IT10 IT10 IT10 IT12 IT10 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14 IT14 模具的磨損及模具刃口在壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形也會(huì)影響到間隙及沖裁件應(yīng)力狀態(tài)的改變，對(duì)沖裁件的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生綜合性影響。 對(duì)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(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后的總壽命。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(gè)主要因素。 因?yàn)樵跊_ 裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力和側(cè)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(gè)模具在許用壓應(yīng)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(huì)使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，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(duì)滑動(dòng)距離成正比，與材料屈服強(qiáng)度成反比。它被認(rèn)為是模具磨損的主要形式。當(dāng)模具間隙減小時(shí)，接觸應(yīng)力（垂直力、側(cè)壓力、摩擦力）會(huì)隨之增大，摩擦距離隨之增長，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加劇（圖 61），甚至使模具與材料之間發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口等異常損壞。這些都導(dǎo)致模具壽命大大降低。因此適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)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(yīng)增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)第六章 卸料零件計(jì)算 28 生崩刃或產(chǎn)生塑性變形使磨損加劇，降低模具壽命。同時(shí)，間隙過大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)增加模具的磨損。所以間隙是影響模具壽命的有一個(gè)重要因素。 從圖 61 可看出，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(dòng)比較自由， 而凸模下面的材料沿板面方向的移動(dòng)受到限制的原因，而圖中所看到凸模側(cè)面的磨損最大，是因?yàn)閺耐鼓Ｉ闲读希L距離，摩擦加劇了側(cè)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(shí)減少與凸模的摩擦，從而減小凸模側(cè)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(huì)使裂紋發(fā)生點(diǎn)由刃口端面向側(cè)面移動(dòng)，發(fā)生在刃口磨損部分終止處，從而產(chǎn)生大小和磨損量相當(dāng)?shù)拿蹋ㄍ鼓Ｈ锌谀モg，毛刺產(chǎn)生在落料件上，凹模刃口磨鈍，毛刺產(chǎn)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(dá)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(jìn)行充分的潤滑，以減小磨損。 對(duì)沖裁力、卸料力的影響 當(dāng)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(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，板料不易產(chǎn)生裂紋，因此最大沖裁力增大；當(dāng)間隙增大，板料所受拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此沖裁力減小。繼續(xù)增大間隙值，凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會(huì)發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩（圖62）。 間隙大小對(duì)卸 料力的影響可見圖63。間隙增大時(shí)，而沖裁件光滑帶窄，落料件尺寸偏差為負(fù)，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(shí)，而毛刺增大，卸料力、頂件力迅速增大。 29 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(shù)，它對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力和卸料力等都有很大的影響。 因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，一定要選擇一個(gè)合理的間隙，使沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，模具壽命長，所需沖裁力小。但嚴(yán)格來說，并不存在一個(gè)同時(shí)滿足所有理想要求的合理間隙?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的 磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，就可以基本滿足以上各項(xiàng)要求，沖出合格制件。這個(gè)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(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙。 確定合理間隙的方法主要有理論計(jì)算法和查表選取法兩種。 （一）理論計(jì)算法 確定間隙時(shí)理論計(jì)算的依據(jù)主要是：在合理間隙的情況沖裁時(shí)，材料在凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋成直線會(huì)合。從圖 64 所示的幾何關(guān) 系可得出計(jì)算合理間隙的公式： 002( ) 2 (1 / )Z t h tg t h t tg??? ? ? ? （ 61） 式（ 61）引自文獻(xiàn) [2]P56 式（ 25）。 式中 0h —— 產(chǎn)生裂紋時(shí)的凸模壓入深度（ mm）； t—— 料厚（ mm）； ? —— 最大切應(yīng)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(duì)壓入深度 0/ht、 裂紋方向角 β 有關(guān)。而 0h 、β 又與材料性質(zhì)有關(guān)，表 62為常用材料的 0/ht與 β的近似值。由表中可以看到，影響間隙值的主要因素是板材力學(xué)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 t