【正文】 (4)凸模出氣孔尺寸 凸模工。 該制件的盒形拉深成形可一次拉成，故凸模圓角半徑與工件底部的圓角半徑相等，即 rp=1mm。據(jù)該盒形零件的制件公差查表 標準公差數(shù)值知，長邊 b1的制件公差等級為 IT12 級、短邊 b 的制件公差等級為IT14 級和轉(zhuǎn)角半徑 r 的制件公差等級為 IT14 級，故凸模長邊 b1p、短 邊 bp 和轉(zhuǎn)角半徑 r的制造公差等級分別為 IT8 級、 IT10 級和 IT10 級。 對于非圓形凸、凹模的制造公差可根據(jù)制件公差來選定。 表 U 形件彎曲模間隙系數(shù) n 彎曲件高度 H/mm 材料厚度 t/mm ~2 2~4 4~ ~2 2~4 4~ ~12 B≤2H B2H 10 20 35 50 75 故長邊 B1單邊間隙 cb1=t(1+nb1)=(1+)= 短邊 B 單邊間隙 cb=t(1+nb)=(1+)= 轉(zhuǎn)角 r 單邊間隙 cr=t(1+nb1)+=(1+)+= 22 (2)凸、凹模工作部分 尺寸 盒形拉深部分形狀較復(fù)雜，則拉深凸、凹模配作。 U形件的壓彎模單邊間隙按式 計算 c=t(1+n) () 式中 n——間隙系數(shù)，由彎曲件彎曲線長度 B 和高度 H 決定，查表 可知，該盒形件長邊 b1和短邊 b 的彎曲系數(shù)分別為 nb1=， nb=。落料凸模不必注公差，以 ~ [4]。由落料件基本尺寸查表 標準公差 IT12 級確定制件各部分的制件公差值，整合得落料件各部分的尺寸分別為：mmL 0 ?? 、 mmK 0 ?? 、 mmC ?? ，如圖 所示。對于落料件可先確定凹模刃口尺寸，凸模刃口尺寸按凹模刃口尺寸配制，保證一定的間隙 [4]。 凸、凹模刃口尺寸計算 不同的沖壓加工方式，加工凸、凹模刃口的方式有一定的差異，刃口尺寸參數(shù)計算過程也有所不同，以下我們從落料、矩形盒拉深、圓筒形拉深和沖孔四個加工工序分別計算凸、凹模刃口尺寸。沖孔凹模安裝于上模，通過打料桿和打料快實現(xiàn)沖孔廢料的排出；為了提高定位精度，可以在凹模上安裝定位板提高定位精度。如果采用吊裝，由于凸模尺寸較小且各個沖孔凸模之間距離較近，吊裝不便于實現(xiàn)，且據(jù)計算可知若凸模吊裝于上模座，模柄最大直徑僅剩余 15mm，故此方案不適用于實際生產(chǎn)。把彈性壓邊圈裝配在上模，并將壓邊圈與制件接觸一側(cè)切槽對毛坯件起到定位作用，拉深凹模也做成毛坯件內(nèi)形尺寸大小，提高定位精度。廢料的卸料通過起壓料和卸料作用的彈性卸料板實現(xiàn)，毛坯件的卸料通過打料桿和打料塊來實現(xiàn)。由于坯料厚度較薄，材料為 08 鋼屬于軟鋼，因此落料時需要壓料裝置 (也是彈性卸料裝置 )，并采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，固定擋料銷控制送進步距。 模具類型及結(jié)構(gòu)形式的比較選擇 落料拉深復(fù)合模包括落料和盒形拉深兩道工序，本文選用正裝式復(fù)合模。 (3)沖孔模壓力機預(yù)選 該沖孔模只進行沖孔工序，其 屬于單工序模，為了保證所需的成形工藝力，且留有一定的力量儲備，第三套沖孔模的壓力機噸位為 Py2≥=== 沖孔模壓力機可選用公稱壓力值為 及以上的開式機械壓力機。 (1)落料拉深復(fù)合模壓力機預(yù)選 該落料拉深復(fù)合模包括落料和盒形拉深兩道工序，為了保證所需的成形工藝力，且留有一定的力量儲備，第一套落料拉深復(fù)合模的壓力機噸位為 Py1≥=(Fb1+Fb2)=(+)= 落料拉深復(fù)合模壓力機可選用公稱壓力值為 63KN 及以上的開式機械壓力機。因為沖壓過程中的各個毛坯件及制件均為對稱圖形，故它們的壓力中心就是其幾何意義上的對稱中心。為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心通過模柄軸線與壓力機滑塊中心重合，否則，沖裁過程中壓力機滑塊和沖模將會承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故。 16 綜上所述，落料過程總的沖裁工藝力為 Fb1=ΣF=F 沖 +F 推 +F 壓 =++= 矩形盒拉深工藝力 (1)矩形盒拉深力 對于低矩形盒拉深，一次拉深成形的拉深力 [7]按式 計算 F 拉 =k(2B1+)tσb () 式中 k——一次拉深低矩形盒的系數(shù)，據(jù)毛坯相對高度 (H/B)=、相對厚度(t/D)100=，角部相對轉(zhuǎn)角半徑 (r/B)=，查表 可知， k≈ 即矩形盒拉深拉深力 F 拉 =(230+2)340=9690N= 表 一次拉深成形低矩形件的系數(shù) k 值 (08 鋼 ~15 鋼 ) 毛坯相對厚度 (t/D)100 角部相對轉(zhuǎn)角半徑 r/B 2~ ~ ~ ~ 盒形件相對高度 H/B 系數(shù) k 值 — — — — — — — — — — (2)矩形盒壓邊力 對于低矩形盒拉深，可用拉深任何形狀工件的壓邊力計算公式即式 計算 F 壓 =Ap () 式中 A——壓邊圈的面積， A=πR2+K(LK)[BB1(4r2πr2)]= p——單位壓邊力，據(jù)單動壓力機上拉深 08 鋼毛坯，查表 可知，單動壓力機上拉深時單位壓邊力 p=~3MPa，此處取 p= 即矩形盒拉深壓邊力 F 壓 =Ap==2338N= 表 在單動壓 力機上拉深時單位壓邊力的數(shù)值 材 料 單位壓邊力 p/MPa 鋁 ~ 紫銅、硬鋁（退火的或剛淬好火的） ~ 黃銅 ~2 壓軋青銅 2~ 20 鋼、 08 鋼、鍍錫鋼板 ~3 軟化狀態(tài)的耐熱鋼 ~ 高合金鋼、高錳鋼、不銹鋼 3~ 綜上所述，矩形盒拉深過程的總工藝力為 Fb2=ΣF=F 拉 +F 壓 =+= 17 圓筒形拉深工藝力 (1)圓筒形拉深拉深力 對于圓筒形拉深，可用任意形狀的拉深件拉深力計算公式即式 計算 F 拉 =kLtσb () 式中 L——凸模周邊長度， L=2πdp=2π= k——拉深件形狀系數(shù)，查表 可知，易加工件的形狀系數(shù) k= 即圓筒形拉深拉深力 F 拉 =kLtσb=340=3529N= 表 任意形狀拉深件的系數(shù) k 值 制件復(fù)雜程度 難加工件 普通加工件 易 加工件 k 值 (2)圓筒形拉深壓邊力 對于圓筒形拉深，可用拉深任何形狀工件的壓邊力計算公式 F 壓 =Ap 即式 計算 式中 A——壓邊圈的面積， A=b1b(4r2πr2)2πR12=(其中 R1=) p——單位壓邊力，據(jù)單動壓力機上拉深 08 鋼毛坯，查表 可知，單動壓力機上拉深時單位壓邊力 p=~3MPa，此處取 p= 即圓筒形拉深壓邊力 F 壓 =Ap==951N= 綜上所述，圓筒形拉 深過程的總工藝力為 Fb3=ΣF=F 拉 +F 壓 =+= 沖孔工藝力 (1)沖孔沖裁力 對于此平刃口模具沖孔，沖裁力可按 F 沖 ≈Ltσb 即式 計算 式中 L——沖孔廢料周長， L=42πr 孔 =8π= 即沖孔沖裁力 F 沖 ≈Ltσb=340=14099N= (2)沖孔卸料力 沖孔卸料力可按實用公式 F 卸 = 沖 ，即式 計算 即沖孔卸料力 F 卸 = 沖 == (3)沖孔推件力 沖孔推件力可按實用公式 F 推 = 沖 ，即式 計算 即沖孔推件力 F 推 = 沖 == (4)沖孔壓料力 沖孔壓料力可按實用公式 F 壓 =(~)F 沖 ，即式 計算 式中 (~)——取 即沖孔壓料力 F 壓 = 沖 ==F 卸 該沖孔模，壓料力是沖程時，壓力機傳遞給彈性卸料板產(chǎn)生的；而卸料力是回程時， 18 處于壓縮狀態(tài)的彈性裝置產(chǎn)生并作用于工件上的，計算總工藝 力時取較大者。 沖壓力計算 該盒形零件的成形包括落料、矩 形盒拉深、反向圓筒形拉深和沖孔四道基本的沖壓工序，以下就這四道工序分別計算工藝力。其中板料沖件總數(shù) n3=2922=638。其板料的材料利用率 η按式 計算 %1000033 ?? BL An? () 式中 A——沖裁件毛坯面積， A=πR2+K(LK)= L0——板料長度， L0=1500mm， B0——板料寬度， B0=800mm ① 若采用縱裁的裁板方法，則可裁出 800/=，即 15 塊條料，每塊條料規(guī) 15 格為 1500，可沖出 (2)/=，即 41 個沖件，板料沖件總數(shù)n3=1541=615。通常，選用余料較少的裁板方法，從而提高材料利用率。 圖 排樣工藝圖 材料利用率的計算 板料裁成條料的裁板方法分為縱裁、橫裁和組合裁。另外，查表 可知條料寬度的單向極限值為 Δ=。該盒形零件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸 L= 及坯料厚度 t=，查表 可知，搭邊值分別為 a=， a1=。 搭邊值的大小與材料的性質(zhì)、板料厚度、工件的形狀和尺寸、排樣方法、以及送料、卸料、坯料的定位方式等有一定的關(guān)系。 搭邊值的確定 沖裁搭邊值的大小要合理確定。鑒于此沖裁件的形狀接近為矩形，且材料為 08 鋼，其屬于軟鋼，因此選用直排有搭邊的排樣方式，如圖 所示。 排樣形式的確定 沖裁件在條料上的布置方法叫排樣。故圓筒首次拉深相對高度 h/d1=2/=，首次拉深系數(shù) m1=d1/D1=另一方面，該盒形零件盒底帶凸緣的圓筒形拉深，根據(jù)前述數(shù)據(jù)可得：凸緣相對直徑 (d 凸 /d1)=6/=、毛坯相對厚度 (t/D1)=100=，查表 可知圓筒的首次拉深的最大相對高度 (h1/d1)=~(h/d1)，首次拉深的極限系數(shù) m’1=m1，故可一 12 次拉成。 11 表 盒形件一次拉深許可的最大值 H/r0 r/B 方形盒 矩形盒 毛坯相對厚度 (t/D)100 ~ ~1 1~2 ~ ~1 1~2 (2)校核角部的拉深系數(shù) 該矩形盒拉深，根據(jù)前述數(shù)據(jù)可得：毛坯相對厚度 (t/D)100=、角 部相對轉(zhuǎn)角半徑 (r/B)=，查表 可知，該矩形盒角部第一次拉深的極限拉深系數(shù) m1= 表 盒形件角部第一次拉深系數(shù) m1 r/B 毛坯的相對厚度 (t/D)100 ~ ~ ~ ~ 矩形 方形 矩形 方形 矩形 方形 矩形 方形 另一方面，對于低矩形盒拉深，由于直邊部分對圓角部分的影響相對較小，圓角處的變形最大，故變形程度可用圓角處的假想拉深系數(shù) m 來表示 [3]，其按式 計算 m=r/Ry () 式中 Ry——毛坯轉(zhuǎn)角部分的假想半徑 , mmrrrrHrR ppy )( ????? 即圓角處的假想拉深系數(shù) m=r/Ry=m1，圓角處拉深能夠?qū)崿F(xiàn)，故可一次拉成。查表 可知，該矩形盒第一次拉深許可的最大比值 (H/r0)=(H/r)，故可一次拉成。查表 可知，該矩形盒一次拉深的最大相對高度 (H/B0)≈~(H/B)，故可一次拉成。 圖 毛坯尺寸和形狀 拉深次數(shù)的確定 該盒形零件包括矩形盒拉深和圓筒拉深，在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)之前，需要先確定其拉深次數(shù)，再根據(jù)所算的拉深次數(shù)和各道次的拉深情況進行模具設(shè)計。 圖 盒形件不同拉深情況的分區(qū)圖 在 Ⅱ c 區(qū)，該 B1B 矩形盒拉深件是兩個邊長為 B 的半方盒件和寬度為 B、長度為B1B 的中間部分組成，毛坯形狀是兩個半徑為 R 的半圓弧和兩個平行邊組成的長圓形毛坯，如圖 所示。 該盒形件相對高度 (H/B)=、角部相對轉(zhuǎn)角半徑 (r/B)=，其滿圖中： H 為計入修邊余量的工件高度； h0 為圖紙要求的盒形件高； Δh 為修邊余量； r 為盒形件側(cè)壁間的 轉(zhuǎn)角 半徑；H=h0+Δh 9 足式 H/B(r/B)+，故盒形件可一次拉深成形。 毛坯尺寸的計算 對于拉深件而言，毛坯尺寸的確定是進行其他工藝計算的基礎(chǔ)，因此需要先確定落料毛坯的尺寸，再進行其他工藝計算。 比較以上四種工藝方案，從保證零件質(zhì)量、零件的尺寸精度、大批量生產(chǎn)、模具制造及維護等幾個方面綜合