【正文】 式中，令 02(1 / )K h t t。材料越軟， 0/ht值越大 ，合理間隙值越小。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。 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)。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）。 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。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)格來說，并不存在一個(gè)同時(shí)滿足所有理想要求的合理間隙。 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。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。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）。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(rùn)滑，以減小磨損。 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。所以間隙是影響模具壽命的有一個(gè)重要因素。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。這些都導(dǎo)致模具壽命大大降低。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(zhǎng)，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加?。▓D 61），甚至使模具與材料之間發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。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。 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。 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(rùn)滑條件等。 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。表 61 引自文獻(xiàn) [2]P55表 23。 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。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。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模的間隙。 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。 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。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角??；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。 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)?？紤]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。見圖 51。因此，應(yīng)該注意曲柄壓力機(jī)的允許壓力曲線。 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)。 （ 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)。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 。 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。 （ 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。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。 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(zhǎng)度（ mm）。有關(guān)計(jì)算如表 41。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)（ ， ）。 計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖 42 所示。 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(zhǎng) + F 長(zhǎng) 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。 沖裁時(shí)，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否要考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待。如下所示： 表 41 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚（ mm） K 卸 K 推 K 頂 鋼 ≤ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 鋁 鋁合金 紫銅 黃銅 ～ ～ ～ ～ 注：表 41引自文獻(xiàn) [2]。 材 料的抗剪強(qiáng)度（ MPa）查文獻(xiàn) [1]P3196 表 3214：取 σ b=290 MPa 一般情況下，材料的 σ b=，故 F =L T σ b F 沖孔 =L 沖孔 T σ b= 3 1 290= F 卸料 = F 沖孔 = = F 側(cè)刃 =L 側(cè)刃 T σ b=(34+++8+2) 1 290=23403N F 側(cè)卸料 = F 側(cè)刃 = 202158= FU=LU T σ b=(20+3+14+++4+20+16) 1 290=30972N F U 卸料 = FU= = F異 =L異 T σ b=(32+20+17++3++74+20+8+9+18+) 1 290=63162N F 異 卸料 = F異 = 63162= F 頂件 = （ ~） F 落料 取 F 頂件 = 落料 F 頂件 = 落料 = = 由自由公式： 得 F 彎曲 1= 12 12 290=1740N F 彎曲 2= 12 8 290=1160N F長(zhǎng) =L長(zhǎng) T σ b=(40+20) 1 290=17400N F 長(zhǎng) 卸料 = F長(zhǎng) = 17400=870N 式中： L 沖孔 、 L 側(cè)刃 —沖裁件周邊長(zhǎng)度（ mm）； t—材料厚度（ mm）； 第四章 沖裁工藝力的計(jì)算 22 τ —材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）； σ b —材料抗拉強(qiáng)度（ MPa）； K對(duì) U形件 K取 (～ )； B—U彎曲件寬度； K 1—卸料力系數(shù)（ ～ ）（查表，姜奎華主編。 式中 L—— 沖裁件周邊長(zhǎng)度（ mm）； t—— 材料厚度（ mm）； τ —— 材料抗剪強(qiáng)度（ MPa）； K0—— 系數(shù)。 沖裁力的計(jì)算公式 沖裁力的大小主要 與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度有關(guān)。凸模再繼 21 續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴(kuò)張，沖裁力急劇下降，如圖中 CD 段所示，此為沖裁的斷裂階段。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積秒減小，但只要材料加工硬化的影響超過受剪切面積小的影響，沖裁力就繼續(xù)上升，當(dāng)兩者達(dá)到相當(dāng)?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達(dá)最大值，即圖中 C點(diǎn)。 沖裁力的行程曲線 圖 41 沖裁力 凸模行程曲線 在沖裁過程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖 41 為沖裁時(shí)沖裁力 凸模行程曲線。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。 沖裁力 是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長(zhǎng)度等參數(shù)有關(guān)。 19 一個(gè)步距的材料利用率 ?為 ?= nA/Bh 100% (35) 上式引自文獻(xiàn) [2]P67 式 221. 式中 A—— 沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（ mm2）； N—— 一個(gè)布距內(nèi)沖裁件數(shù)目； B—— 條料寬度（ mm）； H—— 進(jìn)距（ mm）； 沖裁件的面積 A= 8+（ ） 12+ = 進(jìn)距 S=B+a=101+= 故一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率為 : η =nA/Bh 100%=2 100%=% 按照下面二種方案排列，分別計(jì)算其材料利用率為 方案 1(B=)： ?總 1=1 100%=% 方案 2(B=)： ?總 2=1 100%=% 經(jīng)過比較， B= 及內(nèi)沖件數(shù)目為 2的材料利用率提高到 40%。 每次只沖一個(gè)零件的進(jìn)距的計(jì)算公式為 A B a?? （ 34） 式中 B—— 平行于送料方向工件的寬度； a—— 沖件 之間的搭邊值。 第 三 章 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 18 圖 36 有側(cè)刃時(shí)條料寬度的確定 表 33 1b 和 C 值 (mm) 材料厚度 C 1b ～ ～ ～ 3 上表引自文獻(xiàn) [2]P74 表 216. 進(jìn)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)，每個(gè)進(jìn)距可以沖出一個(gè)零件，也可以沖出幾個(gè)零件。 112A D a b? ? ? 式中 1b—— 沖切后條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙。 其余符號(hào)意義同前。 當(dāng)導(dǎo)料板之間有側(cè)壓裝置時(shí)（圖 35），條料寬度按下式計(jì)算 001[ 2 ]B D a?? ??? ? ? ? （ 32） 式中各符號(hào)意義同上。 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）； 1a —— 側(cè)搭邊（ mm）； ? —— 條料寬度的公差（ mm），見表 31。因第 三 章 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率的計(jì)算 16 此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別計(jì)算。 （二）條料寬度的確定 排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度和進(jìn)距。搭邊值過小，會(huì)使作用在凸模側(cè)面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值的選取關(guān)系到送料的順利進(jìn)行、制件的質(zhì)量、材料的利用率、模具壽命。其作用是補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 合理的排樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排和裁搭邊等。由于采用單邊剪切，也會(huì)加快模具磨損而降低沖模壽命，并直接影響工件的斷