【正文】 查《冷沖壓工藝手冊(cè)》表 ： min mm? mm? ? max mm? mm? ? 通過(guò)資料已查得沖模設(shè)計(jì)中的合理間隙的最大及最小值，其差值為： m a x m in 0 .3 2 5 0 .1 7 5 0 .1 5 0Z Z m m? ? ? ? 又因?yàn)樵跊_孔時(shí)有： 0. 10 0 0. 20 0 0. 30 0 0. 15 0AT m m m m??? ? ? ? ?； 所以?xún)商帥_裁均不滿(mǎn)足分別加工時(shí)的條件： m a x m inTA ZZ??? ? ?。 沖裁時(shí)的極限尺寸標(biāo)注為： 磨后變小 磨后變大 磨后不變 落料 0 ?? 沖孔 ? ? 和 ? ? 52 沖大孔 ? ? 和小孔 ? ? ： 查《冷沖壓工藝手冊(cè)》表 ： min mm? mm? ? max mm? mm? ? 通過(guò)資料已查得沖模設(shè)計(jì)中的合理間隙的最大及最小值，其差值為： m a x m in 00 875 125Z Z m m? ? ? ? 又因?yàn)樵跊_孔時(shí)有： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 0 .1 5 0 0 .0 7 5 0 .2 2 5 0 .1 1 2 5AT m m m m??? ? ? ? ?； 所以?xún)商帥_裁均不滿(mǎn)足分別加工時(shí)的條件： m a x m inTA ZZ??? ? ?。 根據(jù)零件圖的分析取水平小孔精度等級(jí)為 IT10。用凸模與凹模的尺寸及制造公差來(lái)保證間隙要求。在本次設(shè)計(jì)中零件沒(méi)有標(biāo)注尺寸公差，對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14 級(jí)來(lái)處理 ,圓形件一般按 IT10 級(jí)來(lái)處理，工件尺寸公差按入體原則標(biāo)注為單向公差。為了提高模具的使用壽命，保證沖裁件的尺寸精度要求，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，制造模具凹模的刃口的基本尺寸（即設(shè)計(jì)尺寸）應(yīng)趨向于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔凸模時(shí)，其刃口基本尺寸應(yīng)趨向于工件孔的最大極限尺寸。故沖裁模的刃口尺寸是指凸模與凹模的尺寸，并按“入體”原則標(biāo)注，其確定凸、凹模刃口尺寸擴(kuò)其制造公差必須遵循以下原則： (1) 落料時(shí)，落料件的外尺寸等于凹模的內(nèi)尺寸；沖孔時(shí)，沖孔件的內(nèi)徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。 1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)，落下來(lái)的料和沖出的孔都是帶有錐度的。在本次設(shè)計(jì)中采用查表方法來(lái)確定沖裁模具間的間隙，由于的要沖裁的零件為一般尺寸精度斷面質(zhì)量要求 。 2 合理間隙值的確定原則 合理間隙一般是指采用某一間隙沖裁時(shí)，由凸、凹模刃口所產(chǎn)生的裂紋重合，能夠得到令人滿(mǎn)意的沖裁件的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度和較小的沖壓力，工使模具具有較長(zhǎng)的使用壽命。因此為提高模具壽命，一般采用較大間隙，若制件精度要求不高，則采用合理大間隙，使 2ct達(dá)到 15% 25% ，模具壽命可提高 35倍。當(dāng)間隙較小時(shí)，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模的擠壓力大，壓縮變形大，在沖裁完畢后材料的彈性恢復(fù)使落料件的尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。 1 間隙對(duì)尺寸精度及模具壽命的影響 (1) 間隙對(duì)尺寸精度的影響 因?yàn)闆_裁件斷面存在區(qū)域性特征，在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用中，都是以光亮帶的尺寸為基準(zhǔn)。 沖裁間隙 沖裁間隙是影響沖裁工序的最重要的工藝參數(shù)，它是指沖載的凸模與凹模刃口之間的間隙值，凸模與凹模每一側(cè)的間隙稱(chēng)為單邊間隙 ()c ，兩側(cè)間隙之和稱(chēng)為雙邊間隙 ()Z 。當(dāng)間隙不合適或刃口變鈍時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的毛刺。 (3) 斷裂帶是指在斷裂階段由刃口處的裂紋在拉應(yīng)力的作用下，不斷擴(kuò)展而形成的 撕裂面，表面粗糙而無(wú)光澤，并且有一定的錐度，不與板面垂直。 (1) 埸角（也稱(chēng)為圓角帶）是由于凸模在壓入材料時(shí)，刃口附近的材料被牽連拉入變形的結(jié)果，是彈性變形階段 產(chǎn)生的初始角，其大小與材料的塑性和模具間隙有關(guān)，材料的塑性越好，凸凹模之間的間隙越大形成的埸角也就越大。此部分主要對(duì)沖裁模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括對(duì)凸凹模之間的間隙值的確定，凸凹模刃口尺寸的設(shè)計(jì)，整個(gè)凸凹模的結(jié)構(gòu)形狀以及零件圖的繪制。當(dāng)然，也并非所有的沖模都必須具備上述五類(lèi)零件在試制或是小批量生產(chǎn)時(shí)，為了縮短試制周期和降低成本，可把沖模簡(jiǎn)化成只有工作零件、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 卸料零件和幾個(gè)固定零件的簡(jiǎn)單模具；而在大批量生產(chǎn)時(shí)，為了確保工件的質(zhì)量和模具的使用壽命及 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，沖模除了包括上術(shù)五類(lèi)零件外，甚至還附加自動(dòng)送、出料裝置。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo) 筒等就屬于這類(lèi)零件。常見(jiàn)的定位零件有擋料銷(xiāo)、導(dǎo)尺、定位銷(xiāo)、定位板、側(cè)壓板和側(cè)刃等。從模具的組成上講，任何一幅模具都是由各種不同的零件組成的，根據(jù)其復(fù)雜程度的確不同，可以幾個(gè)零件組成，也可以由幾十個(gè)零件組成，有的甚至由上百個(gè)零件組成。所以對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，研究和提高沖模的技術(shù)性能，對(duì)沖模設(shè)計(jì)和發(fā)展沖壓技 術(shù)具有十分重要的意義。在此設(shè)計(jì)的沖壓件中由沖裁及彎曲兩部分組成，對(duì)于彎曲以及切斷加工，其輪廓線(xiàn)均視為直線(xiàn)沖壓，其壓力中心在直線(xiàn)的中點(diǎn)上，而對(duì)沖孔加工，其壓力中心應(yīng)在其圓心上，所根據(jù)上面的分析，此沖壓件在垂直于送料的方向上是完全對(duì)稱(chēng)的，和自的壓力中心在一條直線(xiàn)上，故在計(jì)算后的模具的壓力中心在這個(gè)方向上的坐標(biāo)不會(huì)改變，所以可將此方向設(shè)為 y坐標(biāo)，即有： 0 1 2 3 4 0y y y y y? ? ? ? ? 同時(shí)由零件圖可知，彎曲輪廓長(zhǎng)度均等于 條料的寬度 100mm ,而沖孔的輪廓周長(zhǎng)則為圓弧的周長(zhǎng)： 沖孔 35mm? ： 3 .1 4 3 5 1 0 9 .9D mm mm? ? ? ? 沖孔 14mm? ： 3 .1 4 1 4 4 3 .9 6D mm mm? ? ? ? 落料： 2 4 60 111 / 360 44. 72) 259 .06ooD m m m m? ? ? ? ? ? ?2 （ 直 線(xiàn) ） （ 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 壓力中心的確定 18 由零件圖分析可以將復(fù)合模具處作為一個(gè)點(diǎn)，沖孔 35mm? 分別作為一個(gè)點(diǎn)。它是通過(guò)使用勻質(zhì)的金屬絲沿沖裁輪廓彎制成模擬件，然后用縫紉線(xiàn)將模擬件懸掛吊起來(lái)，并從吊點(diǎn)作鉛垂線(xiàn)，再取模擬件的另一點(diǎn)，以同樣的方法作另一鉛垂線(xiàn)，兩垂線(xiàn)的交點(diǎn)即為所求的壓力中心，此點(diǎn)也即是沖壓件的壓力中心。因而設(shè)計(jì)計(jì)算壓力中心的主要目的在于： 1 使沖裁壓力中心與機(jī)床滑塊中心相重合，以免產(chǎn)生偏彎矩，減少模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損； 2 保持沖壓工件間隙的穩(wěn)定性，提高沖壓件的質(zhì)量和模具的使用壽命； 3 合理布置凹模型口位置。 頂件力的計(jì)算 根據(jù)參考資料《沖壓工藝》 P147 可知 ,對(duì)于設(shè)有頂件裝置或壓料裝置的彎曲件其頂件力可取自由彎曲力的 ，在此次設(shè)計(jì)中考慮到彎曲凹模里面沖孔 14?凸模的作用，取 。查《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造》表 310 可得其 U形件自由彎曲力經(jīng)驗(yàn)公式為： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 沖壓件的工藝計(jì)算 14 221000 ( )bKBtF rt?? ?自 式 () 在上式中 K —— 為安全因素，在設(shè)計(jì)中一般取 ? ； B —— 為彎曲件的寬度； t —— 為彎曲件材料的厚度； r —— 為彎曲件內(nèi)彎 半徑。在前面已經(jīng)詳細(xì)分析了沖裁的變形及沖裁力的變化 ,在對(duì)板料彎曲分析也一樣開(kāi)始是彈性彎曲，其后是變形區(qū)內(nèi)外層纖維首先進(jìn)人塑性狀態(tài)，并逐漸向板的中心擴(kuò)展進(jìn)行自由彎曲，最后是凸、凹模與板料互相接觸并沖擊零件的校正彎曲。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，常采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算這些力，則根據(jù)《沖壓手冊(cè)》 P61 可得： 卸料力： xxF KF? 式 () 推件力： ttF nKF? 式 () 式中 xK —— 為卸料力系數(shù)， tK —— 為推件力系數(shù)， n —— 為留在凹模洞口內(nèi)的件數(shù)，由于本次設(shè)計(jì)加工的零件形狀簡(jiǎn)單，精度要求也不是很高。因此，我們把條料或制件從凸模上卸下來(lái)所需的力稱(chēng)為卸料力；而把將制件或廢料從凹模中推出的力稱(chēng)為推出力；另外，所謂的頂件力是指將制件或廢料從凹模洞口逆著沖裁的方向中頂出時(shí)所需的力。 切斷時(shí)沖裁力的計(jì)算 由零件圖可知，切斷落料為圓弧加直邊。對(duì)于平刃口模具沖裁時(shí)，其沖裁力為： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 沖壓件的工藝計(jì)算 11 0F Lt?? 式 () 式中 ? 的數(shù)值查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)而來(lái)。在此點(diǎn)之后，隨著凸模的繼續(xù)下降，材料的變形繼續(xù)增大，由于材料在此時(shí)已達(dá)到了最大變形程度，之后將開(kāi)始剪裂。 沖裁部分沖壓力的計(jì)算 本次設(shè)計(jì)中 ,有兩個(gè)部分的沖裁 ,即沖孔和在彎曲結(jié)束前對(duì)工件的切斷 ,無(wú)論是哪種沖裁 ,在整個(gè)沖裁過(guò)程中沖裁力是隨著凸模進(jìn)入材料的深度 (也即是凸模行程 )而變化的。 又因?yàn)榇斯ぜ暮穸葹?5mm，所以根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng) 2t mm? 時(shí)，彎曲件的孔邊距應(yīng)有 2Lt? ，從零件圖上分析可知此項(xiàng)條件能夠滿(mǎn)足；其次對(duì)彎曲件最小彎曲半徑查《冷沖壓工藝手冊(cè)》 P72 表 由材料硬度得最小彎曲半徑應(yīng)為 ： 0 .2 0 .2 5 1r t m m? ? ? ?， 此設(shè)計(jì)中取 r=6mm；滿(mǎn)足要求。 縱裁時(shí)： 每張板料裁成條料數(shù)： n1 = 1100/100 = 11 余 0mm 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 沖壓件的工藝參數(shù)的確定 9 每塊條料沖制的制件數(shù)： n2 =（ 45002 .5） /180 = 24 余 ∴每張板料沖制的制件數(shù) n=n1 n2=11 24=264 個(gè) 查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 P65 材料的總利用率： η 0=LBnS 100% n—— 條料（或整個(gè)板料）上實(shí)際沖裁的零件數(shù)； L—— 條料（或板料）長(zhǎng)度； B—— 條料（或板料）寬度； S—— 一個(gè)零件的實(shí)際面積； 回彈量的計(jì)算及彎曲參數(shù)的選擇 在前面的分析中已經(jīng)知道，回彈將會(huì)使工件在形狀尺寸上達(dá)不到要求，必須采取相應(yīng)措施來(lái)保證沖壓件的尺寸精度。 由軟件（ PRO/E）可求該制件的實(shí)際面積 S= 板料的剪裁及材料利用率的計(jì)算 條料是從板料剪裁而得。每次沖一個(gè)零件（即 n=1）的步距為： H=D+a，其中 D 為沖壓件在送料方向上寬度，即 D=L ； 此處 L 為沖壓件的展開(kāi)長(zhǎng)度，在此取工件的中性層來(lái)計(jì)算其等效長(zhǎng)度，但是坯料在塑性彎曲時(shí)，其中性層會(huì)發(fā)生內(nèi)移，相對(duì)彎曲半徑越小，中性層的內(nèi)移量就越大。送料步距的大小應(yīng)為條料接連兩次沖裁時(shí)，沖裁輪廓上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。由零件結(jié)構(gòu)可知零件攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 沖壓件的工藝參數(shù)的確定 7 在 條料上的分布形式可以選擇斜排和直排（如下圖）。查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)資 料可知沖壓件的排樣方式有三種，即有廢排樣、少?gòu)U排樣和無(wú)廢排樣，它們的各自特點(diǎn)及使用范圍介紹如下： (1) 有廢排樣即是沿制品零件的全部外形沖裁，四周有一定的余量或是說(shuō)四周均有搭邊的排樣方法。另外，為了保證彎曲件在加工過(guò)程中具有良好的工藝性能，對(duì)彎曲件的結(jié)構(gòu)尺寸也有一定和要求。同時(shí)，沖壓件在生產(chǎn)過(guò)程中，工件的原材料的費(fèi)用占制造成本的 60%左右，所以如何充分利用原材料將具有十分重要的意義。因此主要考慮成本和效率。但是，本次設(shè)計(jì)中，零件尺寸較小，且具有對(duì)稱(chēng)性，加工過(guò)程中的定位則不是很方便，導(dǎo)致零件 的加工精度有所降低。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 總體方案的確定 4 2 總體方案的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知本次設(shè)計(jì)的零件圖如圖 所示： 圖 沖壓零件圖 通過(guò)對(duì)零件圖的分析可知，該零件是由鋼條通過(guò)彎曲、沖孔及落料的方式加工而成的。 沖壓件材料的分析 根據(jù)沖壓件的的使用要求，本次設(shè)計(jì)中的零件主要通過(guò)沖裁加工而成。但是彎曲中的塑性變形與沖裁中塑性變形相比較具有以下特點(diǎn)： 彎曲變形時(shí)是由材料與凸模有三個(gè)接觸點(diǎn)到與凸模完全貼合的過(guò)程，在此過(guò)程中存在一個(gè)彎曲中心角α，在該角度范圍內(nèi)，始終有一個(gè)圓弧層上的圓弧既無(wú)伸長(zhǎng)也無(wú)縮短，我們稱(chēng)它為中性層。 (3) 變形速度、程度、及尺寸的影響 這三種因素在一定程度上決定了工件的加工質(zhì)量及性能，同時(shí)這些都可以按照相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行