【正文】 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(shì)不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算方法也不相同?？煞糯蠡鶞?zhǔn)件的制造公差。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo) 注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺寸，并注明“尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。 （ 2） 凸模與凹模配合加工 對(duì)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。此種方法適用于圓形或形狀簡(jiǎn)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(biāo)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(jì) 24 m a x m i ndp ZZ??? ? ? 或取 m ax m in0. 4( )p ZZ? ?? m ax m in0 .6 ( )d ZZ? ?? 也就是說(shuō)，新制造的模具應(yīng)該是 m in m axdp ZZ??? ? ?。 計(jì)算方法 模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。一般沖裁件精度較工件精度高 2～ 3 級(jí)。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循下述原則： （ 1）落料模先確定凹模尺寸，其標(biāo)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(biāo)稱尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。在測(cè)量與使用過(guò)程中，落料件是以大端尺寸為 基準(zhǔn)，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 23 本模具設(shè)計(jì)沖裁間隙的選取，采用查表選取法。對(duì)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(duì)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。 由于這種方法用起來(lái)不方便，所以目前生產(chǎn)上普遍使用的是查表選取法。材料硬化后， 0/ht之比值較表中值要小 10%左右。板材越厚、越硬或塑性越差， 0/ht值越小，合理間隙值越大。 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)。 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： （ 1） 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。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 。但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，并不存在一個(gè)同時(shí)滿足所有理想要求的合理間隙。 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 22 ．合理間隙的選用 由以上分析可知，凸、凹模間隙是沖裁過(guò)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。 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。 （ 3） 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。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。 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(zhǎng)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。同時(shí)，間隙過(guò)大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)增加模具的磨損。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。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口等異常損壞。它被認(rèn)為是模具磨損的主要形式。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。模具間隙是其中的一個(gè)主要因素。沖裁過(guò)程模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種形式。 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。材料硬，彈性恢復(fù)就大。 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)。 當(dāng)間隙較大時(shí)，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。偏差值可能是正的，也 可能是負(fù)的。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。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。零件表明應(yīng)盡可能平整。 沖裁間隙的影響 （ 1） 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。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。標(biāo)稱壓力為 KN800 ，最大裝模高度 mm380 ，模柄孔尺寸為 mm60 ，所以模柄 所 選直 徑為 mm60 。 為避免設(shè)備過(guò)載，按公稱壓 力 選擇壓力機(jī) 。通常取壓力機(jī)的名義噸位比 F總 大 10%~20% 。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床下面加墊板。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長(zhǎng)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 。 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 19 模具閉合高度 0H 是指上模在最低工作位置時(shí)，下模板的底面到上模板頂面的距離。 （ 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(guò)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。 結(jié)合以上所述和工件自身及生產(chǎn)狀況，選用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。 摩擦 壓 力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低 廉 、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所 以在小批量生產(chǎn)中常用來(lái)完成彎曲、成形等沖壓工作。液壓機(jī)沒(méi)有固定的行程，不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便?？?是，由于它 提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。 對(duì)于中 小型的沖裁件，彎曲件或 拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng) 采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。 壓力機(jī)的選擇 ． 沖壓設(shè)備類型的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容 ，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品制造、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要的問(wèn)題。否則在沖裁過(guò)程中要產(chǎn)生偏心力矩，從而使沖裁時(shí)模具的間隙變得不均勻，使得沖壓件的外形發(fā)生歪扭，切口斷面質(zhì)量變壞，甚至?xí)?dǎo)致壓力機(jī)滑塊導(dǎo)軌和模具的嚴(yán)重磨損。此時(shí)，在整個(gè)輪廓曲線上所受到?jīng)_裁力合力的作用點(diǎn)或多工序模各工序沖裁力的合力作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心。 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 13 材料利用率的確定 27 零件展開(kāi)圖 材料利用率 %100?? BSA? 式中 A—— 沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（ mm2）； B—— 條料寬度（ mm）； S—— 步距（ mm）； mmA ? mmB 60? mmS 56? %%1 005660 72 5 ????? ? 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 14 3 沖壓力及壓力中心的確定 沖壓力的計(jì)算 圖 31 材料強(qiáng)度表 查圖 31得： b? =400MP （ 1） 校正 彎曲力的計(jì)算 pAF 11 ?校 式中 校F —— 校正 彎曲 時(shí)的彎曲 力 p —— 單位面積上的校正力 )(MPa ，其值見(jiàn)表 31。 圖 23 搭邊值 沖壓件展開(kāi)長(zhǎng) 54mm，非圓形，查 圖 23，搭邊值 a=~,a1=~ 取 a=2mm,a1=2mm 條料寬度的確定 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 12 圖 24 條料寬度 圖 25 最小間隙 圖 26 極限偏差 無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料條料寬度 ： B0Δ =[D+2(a1+Δ )+bo]0Δ =［ 54+2（ 2+） +］ == 式中 B—— 條料標(biāo)稱寬度（ mm）； D—— 工件垂直于送料方向的最大尺寸（ mm）； a1—— 側(cè)搭邊值（ mm）； ? —— 條料寬度的公差（ mm）； b0—— 條料與導(dǎo)料板間的間隙（ mm） 查以上兩圖得： ? ＝ , b0= 步距的確定 步距是指條料在模具上每次送進(jìn)的距離，進(jìn)距的計(jì)算與排樣方式有關(guān)。 側(cè)彎支座沖壓模具及工藝設(shè)計(jì) 11 （ 4）排樣的形式 對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。 （ 2）材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大。過(guò)大，材料利用率低；過(guò)小，材料利用率高，但是過(guò)小時(shí)不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過(guò)程中會(huì)被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)被拉入凸模和凹模之間，損壞模具刃口，降低模具壽命。另外，還可以防止沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺拉入模具中損壞模具。在彎曲工位中，為了使 3 次彎曲不發(fā)生干涉及簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)及制造成本，選擇具體工位如下： 8 7 6 5 4 3 2 1 （ 1） 側(cè)刃和沖導(dǎo)正銷孔 （ 2） 異型沖裁 （ 3） 沖切 （ 4） 分隔沖孔 （ 5） 向下彎曲 （ 6） 向上彎曲 （ 7） 側(cè)向彎曲 （ 8） 切斷沖裁 搭邊值的選用 搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送 料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 成形此零件包括沖裁、彎曲 、 沖孔 等工序。 本設(shè)計(jì)采用單排直排方式，原因如下： （ 1）零件展開(kāi)毛坯最大尺寸 60mm,屬中尺寸零件，基本形狀為矩形，多工位沖壓時(shí)選用單排方式可大大降低模具的制造成本。但它們的應(yīng)用范圍有一定局限性，受工件形 狀的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會(huì)直接影響工件尺寸而使工件精度降低。 少、無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，同時(shí)，少、無(wú)廢料排樣法有利于一次沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。 （ 3）無(wú)廢料排樣 工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得到工件所示。 沖裁件排樣設(shè)計(jì) 排樣方法 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法分三種： （ 1）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢 料。 通過(guò)上述三種方案的分析比較，沖壓方法采用方案三為佳，即采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 若采用方案三，只需一副模具即可成型，能滿足生產(chǎn)所需的精度和批量，操作安全方便，且生產(chǎn)效率高 。 若采用方案二， 由于有 3 次彎曲，需三副以上模具才可完成 。 若采用方案一，需 五 副模具才能完成，一副沖 外形 ，一副 沖孔 ， 三 副 彎曲 。由于采用條料（或帶料）進(jìn)行 連續(xù)沖壓，所以操作方便安全。 方案三：采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證。單工序模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作周期短，制作成本低廉；但生產(chǎn)效率低，沖出的制件精度不高，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適合大批量的生產(chǎn)