【正文】 t ＝ mm τ＝ 300 MPa 則沖孔力 F 沖 ＝ L tτ＝（ 300） N ＝ 57 KN 故托板落料沖孔時所需沖裁力的大小為： F＝ F 沖 ＋ F 落 ＝（ 206＋ 57） KN＝ 263 KN 2） 卸料力、推件力和頂出力 當(dāng)沖裁結(jié)束后，由于 材料的彈性恢復(fù)及摩擦的存在，從板料上沖裁下的部分回梗塞在凹模孔口內(nèi)，而沖裁剩下的材料則會緊箍在凸模上。 一般對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力 F 可按下式計算： F1＝ L tτ (2－ 15) 式中 F —— 沖裁力（ N）； L —— 沖裁件的沖裁長度（ mm）； t —— 板料厚度（ mm）； τ —— 材料的抗剪強度（ Mpa）。直接影響 沖裁力的大小主要因素有抗剪強度、材料厚度和沖裁件輪廓周長。由其定義可知，沖壓力的計算包括沖裁力的計算、卸料力的計算、推件力的計算和頂件力的計算。 圖 2－ 9 南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 24 本文檔由優(yōu)秀排骨整理，由于百度愛問文庫很難上傳 CAD 圖紙超大附件，需要的同學(xué)請聯(lián)系 ：1940527833 沖壓力的計算 在沖裁過程中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱，是沖裁時壓力機應(yīng)具有的最小壓力。 托板零件是軸對稱零件，所以其重心在對稱中心上，所以得其所示制件展開圖，選定坐標(biāo)系 xoy，如圖 2－ 9 所示。所以在設(shè)計模具時，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑塊中心重合。 表 2－ 10 倒裝式復(fù)合模的凸凹模最小壁厚 /mm 材料厚度 最小 壁厚 a 南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 23 最小直徑 D 15 18 21 沖壓中心與沖壓力的計算 壓力中心的計算 沖裁模的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。凸凹模的最小壁厚與沖模的結(jié)構(gòu)有關(guān)：正裝式復(fù)合模因 凸凹模內(nèi)孔不積存廢料、脹力小，最小壁厚可小些；倒裝式復(fù)合模的凸凹模內(nèi)孔一般積存廢料，脹力大，最小壁厚應(yīng)大些。其結(jié)構(gòu)形式見凹模零件圖 FH－ 01－ 04。 根據(jù)凹模標(biāo)準(zhǔn)，可以選用 200 160 作為凹模的外行尺寸，其結(jié)構(gòu)形式見凹模零件圖。 取整后，取凹模厚度為 24 mm，凹模壁厚為 35 mm， 圖 2－ 7（ Ⅱ ）中 h 取 h=6mm。 表 2－ 9 因數(shù) K 的數(shù)值 材料厚度 t/ mm 1 2 南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 22 b/ mm ＞ 50～ 100 ＞ 100～ 200 按上式計算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不再進(jìn)行強度校核。 H=Kb （ 2－ 13） 凹模壁厚的確定式見（ 2－ 14） 。 當(dāng) t﹤ ，α＝ 15′； 當(dāng) t＝ ~6mm時，α＝ 30′； 當(dāng)采用電火花加工凹模時，α＝ 4~20′。但刃口強度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。 2） 凹模的刃口形式 （ 1） 錐形刃口：如圖 2－ 7(Ⅰ )所示。 此次設(shè)計采用的是整體式凹模，其結(jié)構(gòu)形式見凹模零件圖。此次設(shè)計時采用的是圓形凸模 B 型，其強度不 需要進(jìn)行校核。 3）凸模強度的校核 在一般情況下，凸模的強度是足夠的，所以不用進(jìn)行強度校核。 L＝ t1＋ t2＋ t3＋ l (2－ 12) 式中， t1—— 凸模固定板的厚度（ mm） ； t2—— 卸料板的厚度（ mm） ； t3—— 導(dǎo)尺厚度； l—— 附加厚度，包括：凸模進(jìn)入凹模的深度：總修磨量 6～ 12mm；凸模固定板與卸料板之間的安全距離 L1=15～ 20mm。采用固定卸料板的沖裁模，基本結(jié)構(gòu)如圖所示。此次設(shè)計采用的是圓形凸模 B 型，其其結(jié)構(gòu)形式見凸模零件圖 FH－ 01－ 01和圖 FH－ 01－ 02。為保證強度、剛度及便于加工與裝備，凸模結(jié)構(gòu)常做成圓滑過渡的階梯形，前段直徑為 d 的部分是具有鋒利刃口的工作部分，中間直徑為 D 的部分是安裝部分， 它與固定板按 H7/m6 或 H7/n6 配合。 凸模的固定方法有臺肩固定、鉚接固定、粘結(jié)劑澆注固定、螺釘與銷釘固定等。 復(fù)合模凸模、凹模和凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模 1） 凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法 由于沖件的形狀和尺寸不同，所以凸模按結(jié)構(gòu)分有：整體式、護(hù)套式和 鑲拼式；按截面形狀分有：圓形凸模結(jié)構(gòu)和非圓形結(jié)構(gòu)凸模。條料的寬度要保證沖裁時沖件周邊有足夠的搭邊值，導(dǎo)板見距應(yīng)使條料能在沖裁時順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與條料之間在一定的間隙。 圖 2－ 5 毛坯的展開圖 則中性層半徑： r=+ = 中性層長度： l=（л rα） /180186。 圖 2－ 4 排樣圖 南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 18 毛坯的展開尺寸 由托板零件可得展開圖見圖 2－ 5，毛坯的展開尺寸按彎曲件展開來算。 上述的三類排樣方法，按工件的外行特征又可分為直排法、斜排樣、對排法、混合排、多行排、裁搭邊法等形式。但這類排樣可以節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點。 3） 無廢料排樣 無廢料排樣是指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。但是，有了搭邊值的存在就保證了南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 17 沖裁件的質(zhì)量，提高了模具的壽命。 1） 有廢料排樣 有廢料排樣是指沿工件全部外性沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留 有搭邊。 表 2— 7 沖裁金屬材料的搭邊值 料 厚 手送料 自動送料 圓形 非圓形 往復(fù)送料 a a1 a a1 a a1 a a1 ~1 2 3 2 3 2 1~2 2 2 3 2 因為此次設(shè)計采用的往復(fù)送料形式，故由表可查得搭邊值：沖裁時的最小搭邊值的大小為： a＝ ， a1＝ 。 一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的。 4）送料方式及擋料方式：用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些。 2）工件的形狀與尺寸：沖裁件的尺寸大或有尖突的復(fù)雜形狀時，則搭邊值要去取大一些；反之則取小一些。為了避免這一現(xiàn)象，一般可取等于材料的厚度。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊 越小越好。搭邊的作用是補償條料的定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖出合格的工件和送料方便。 由以上公式可得，η (η 總 )值越大，則材料廢料越少，材料的利用率也越高。一般以一個進(jìn)距內(nèi)的材料利用率η來表示，其計算公式如下： η = nAbh 100% （ 2－ 9） 式中 A —— 沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料）（ mm2）； n —— 一個進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b —— 條料寬度（ mm）； h —— 進(jìn)距（ mm）。 材料的合理利用 排樣的目的在于節(jié)約原材料，在保證安全的情況下，盡可能的降低成本。排樣設(shè)計是一項極為重要的、技術(shù)性很強的設(shè)計工作。 查表 2－ 6 得磨損因數(shù) x 為：當(dāng) △ ＜ 時， x＝ 1；當(dāng) ＜ △ ＜ 時， x＝ 。（ ） = 30177。 ），由沖孔是獲得，故有： L 凹 =（ Lmin + ）177。 由凸、凹模刃口尺寸的計算方法，對于孔 2－Ф 11 ? 的凸、凹模刃口尺寸可采南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 14 用凸模與凹模分開加工方法計算。 滿足 Zmax－ Zmin≥ δ 凸 －δ 凹 條件。 查 表 2－ 5 得 凸、凹模制造公差： δ 凸 ＝ mm ， δ 凹 ＝ mm。 8? （ 2－ 8） 下面就此次托板設(shè)計的凸、凹模刃口部分尺寸及制造公差計算如下： 1）沖孔凸、凹模刃口 部分尺寸 孔Ф 11mm：由沖孔所得。 南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 13 Ⅰ 落料件 Ⅱ 沖孔件 圖 2－ 3 落料、沖孔件的尺寸分類 對于與基準(zhǔn)件相配合的非基準(zhǔn)件凸?；虬寄５娜?口尺寸和公差一般不在圖樣上標(biāo)注，而是僅標(biāo)注基本尺寸，并注明其公差按基準(zhǔn)件凹模或凸模的實際尺寸配做，并保證應(yīng)留的間隙值。 A 類： Aj＝（ Amax－ x△） 40?? B 類： Bj＝（ Bmin － x△） 04?? C 類： Cj＝（ Cmin＋ △）177。當(dāng)凸模磨損后，其尺寸的增減情況也是增大、減小、不變這一同樣的規(guī)律。如圖 2－ 3Ⅰ 為一落料件，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，凹模的磨損情況可分為三類： 第一類是凹模磨損后增大的尺寸 （圖中 A類尺寸）； 第二類是凹模磨損后減小的尺寸 （圖中 B類尺寸）； 第三類是凹模磨損后沒有增減的尺寸 （圖中 C類尺寸）。 目前一般工廠大多采用這種方法，但用此方法的缺點是制造的凸、凹模是不能互換的。這種加工方法的特點是： （ 1）模具間隙是在配制中保證的，因此不需要校核δ 凸 + δ 凹 ≤ Zmax－ Zmin，所以加工基準(zhǔn)件可以適當(dāng)放寬公差，使其加工容易。 2） 凸模與凹模配合加工 對于形狀復(fù)雜或材料薄的零件，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須采用配合加工。仍然是凸模取負(fù)偏差，凹模取正偏差。 表 2－ 6 磨損系數(shù) x 料厚 t/mm 非圓形沖件 圓形沖件 1 沖件公差Δ /mm 1 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 1～ 2 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 2～ 4 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ （ 2）落料 根據(jù)刃口尺寸計算原則，落料時應(yīng)首先確定凹模刃口尺寸。凸模的制造取負(fù)偏差，凹模取正偏差。 （ 1）沖孔 根據(jù)刃口尺寸計算原則，沖孔時應(yīng)首先確定凸模刃口尺寸。 δ 凸 +δ 凹 ≤ Zmax－ Zmin （ 2－ 2） 式中： δ 凸 —— 凸模的制造公差，其值見表 2－ 5； δ 凹 —— 凹模的制造公 差，其值見表 2－ 5。采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別計算和標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差 。由于模具加工和測量方法的不同，凸模與凹模刃口尺寸及制造公差的計算方法，可分為兩種：凸模與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。 4）沖裁模刃口尺寸均按“入體”原則標(biāo)注，即凹模刃口尺寸偏差標(biāo)注正值，凸模刃口尺寸偏差標(biāo)注負(fù)值，而對孔心距以及不隨刃口磨損而變的尺寸，取為雙向偏差。 3）在確定模具刃口制造公差時，既要能保證工件的精度要求，又能保證合理的間隙數(shù)值。 2） 在設(shè)計 凸、凹模刃口尺寸時，考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，故在設(shè)計落料模時，凹模公稱尺寸取工件尺寸公差范 圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸模公稱尺寸取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。所以，計算凸 、凹模刃口尺寸及制造公差時應(yīng)遵循的原則如下： 1） 落料時，落料件的尺寸取決于凹模尺寸；沖孔時，孔的尺寸取決于凸模尺寸。 因此，正確確定沖裁模凸、凹模刃口的尺寸及制造公差是相當(dāng)重要的。 表 2－ 4 沖裁模刃口始用間隙 材料 名稱 08F、 3 09Mn、 Q235 16Mn 4 T7 厚度 （ t） 初始間隙 Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 由上表可查得：托板的沖裁間隙可取 Z＝ Zmin＝ 。同時考慮到?jīng)_模在使用時會逐漸磨損，間隙會增大，故在設(shè)計和制造新模具時，應(yīng)采用最小合理間隙值。沖孔比落料的間隙要大； 3）凹模為斜壁刃口時的間隙值比直壁刃口間隙要??； 4）高速沖裁時模具容易發(fā)熱，間隙應(yīng)增大； 由以上所述可以得知，為了獲得合格的沖裁件、較小的沖壓力和保證模具有一定的壽命，沖裁間隙有一 個合理的范圍，稱為合理間隙，只要間隙取在在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的零件。 南昌航空大學(xué) 科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 9 沖裁間隙的選取 由上述可知道：沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、沖壓力、模具壽命等都有很大的影響，