【導(dǎo)讀】工廠實際生產(chǎn)零件。的方法和步驟，能設(shè)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(guān)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(chǔ)上完成一副完整的成型模具的設(shè)計及關(guān)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(cè)彎支座，材料為2A12M，厚度為1mm，生產(chǎn)批量為120萬件。對制件技術(shù)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(chǎn)。而且精度要求比較高，形狀比較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大。通過工藝性分析，工序為。落料、沖孔和彎曲。為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)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(gòu)的小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套，保證卸料板有足夠的運動精度。冷沖壓與模具技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀----------------------------------------------------------------2. 沖裁件工藝性分析----------------------------------------------------------------------------------------4. 分析工件的技術(shù)要求-------------------------------------------------------------------------------5. 沖裁工藝方案的對比與確定--------------------------------------------------------------------------6

　　

【正文】 20 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中一個極其重要的工藝參數(shù)。 沖裁間隙的影響 （ 1） 對沖裁件質(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?；虬寄３叽绲钠睿饕怯捎跊_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，會產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。偏差值可能是正的，也可能是負的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹 模的間隙。 當(dāng)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(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w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(dāng)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(fù)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(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(chǎn)生的彈性變形也會影響到間隙及沖裁件應(yīng)力狀態(tài)的改變，對沖裁件的質(zhì)量會產(chǎn)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(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)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(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(dāng)模具間隙減小時，接觸應(yīng)力（垂直力、側(cè)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，因此模具磨損加劇（如上圖），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)生崩刃或產(chǎn)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(cè)面的磨損最大，是因為從凸模上卸料，長距離，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。刃口的鈍化會使裂紋發(fā)生點由刃口端面向側(cè)面移動，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(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(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)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(shù)，它對沖裁件質(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)計模具時，一定要選擇一個合理的間隙，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(chǎn)中通常是選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶?，就可以?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 ?？紤]到模具在使用過程中的逐步磨損，設(shè)計和制造新模具時應(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(jù)主要是：在合理間隙的情況沖裁時，材料在凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋成直線會合。從幾何關(guān)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(chǎn)生裂紋時的凸模壓入深度（ 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) 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 tg ??? ，稱為材料的品質(zhì)系數(shù)。 由于這種方法用起來不方便，所以目前生產(chǎn)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(guān)， 但由于各種沖壓件對其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)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(yīng)按使用要求分別選取。對于斷面質(zhì)量和尺寸精度要求高的工件，應(yīng)選用小的間隙值，而對于精度要求不高的工件，則應(yīng)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(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法及生產(chǎn)率等，靈活掌握、斟情增減。 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計 23 本模具設(shè)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(shù)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(shè)計沖裁模的主要任務(wù)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(jié)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(yīng)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(nèi)，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(yīng)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(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標稱尺寸應(yīng)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(guān)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(yīng)按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸時應(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。 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(guān)，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(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計 24 m a x m indp ZZ??? ? ? 或取 m ax m ( )p ZZ? ?? m ax m ( )d ZZ? ?? 也就是說，新制造的模具應(yīng)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(fù)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(jù)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(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)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(dǎo)正銷孔和側(cè)刃 圖 41 磨損系數(shù) ?x mma 0 3 ??? ???? ）（凹 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計 25 圖 42 磨損系數(shù) ?? xd 為 ，其余 ?x mmb ??? ???? ）（凹 mmc ??? ???? ）（凹 mmd ??? ???? ）（凹 工位 2中：異形沖裁 圖 43 磨損系數(shù) ?x mme ??? ???? ）（凹 mmf 0 ??? ???? ）（凹 mmg ??? ???? ）（凹 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計 26 mmh ??? ???? ）（凹 圖 44 mmi ??? ???? ）（凹 mmj ??? ???? ）（凹 工位 3中：沖切分隔 圖 45 mmk ??? ???? ）（凹 mml ??? ???? ）（凹 工位 4中：沖孔 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計 27 圖