【正文】 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?。▓D61），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(guò)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(lái)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(wú)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?；虬寄３叽绲钠睿饕怯捎跊_裁過(guò)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；圓角小；無(wú)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）：360mm560mm 模柄孔尺寸（直徑深度）：Φ50mm70mm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(jiàn)圖51。因此，應(yīng)該注意曲柄壓力機(jī)的允許壓力曲線。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(guò)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,最小閉合高度。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(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。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 xx2……xn——各圖形沖裁力的x軸坐標(biāo)（mm）； yy2……yn——各圖形沖裁力的y軸坐標(biāo)（mm）； 、……——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L(zhǎng)1～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(huà)出凹模型口圖，如圖42所示。因?yàn)楣ぜ?mm，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=≈148KN4．2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σb=290 MPa一般情況下，材料的σb=，故F =L T σbF 沖孔=L 沖孔T σb=31290= F卸料= F 沖孔== F 側(cè)刃=L 側(cè)刃T σb=(34+++8+2)1290=23403N F 側(cè)卸料= F 側(cè)刃=200158=FU=LU T σb=(20+3+14+++4+20+16)1290=30972NF U卸料= FU==F異=L異 T σb=(32+20+17++3++74+20+8+9+18+)1290=63162NF 異卸料= F異=63162=F 頂件= （~）F 落料取F 頂件= 落料F頂件===由自由公式：得F 彎曲1=12 12290=1740NF 彎曲2=12 8290=1160NF長(zhǎng)=L長(zhǎng) T σb=(40+20)1290=17400NF 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）； τ—材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； σb —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(guò)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)。 圖41 沖裁力凸模行程曲線在沖裁過(guò)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)。 一個(gè)步距的材料利用率h為 h= nA/Bh100% (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/Bh100%=2100%=%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=)：h總1=1100%=%方案2(B=)：h總2=1100%=% 經(jīng)過(guò)比較，B=%。每次只沖一個(gè)零件的進(jìn)距的計(jì)算公式為 （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。 圖36 有側(cè)刃時(shí)條料寬度的確定 表33 和C值 (mm)材料厚度C～～～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。導(dǎo)料板間的距離： 式中 ——沖切后條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙。導(dǎo)料板之間的距離： 圖35 有側(cè)壓裝置條料寬度的確定表31 剪切條料寬度的公差 （mm）條料寬度B材 料 厚 度 t～11～22～33～5～5050～100100～150150～220220～300表32 條料與導(dǎo)料板之間的間隙 （mm）條 料 厚 度無(wú) 側(cè) 壓 裝 置有 側(cè) 壓 裝 置條 料 寬 度 ≤100100～200200～300≤100100≤11～51115588表3表32引自文獻(xiàn)[2]P73表214和表215.當(dāng)模具有側(cè)刃時(shí)，條料寬度按下式計(jì)算（圖36） （33）式中 n——側(cè)刃數(shù)； C——側(cè)刃沖切的料邊寬度（mm），見(jiàn)表32?！獥l料與導(dǎo)料板之間的的間隙（mm），見(jiàn)表32。當(dāng)條料在無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí)（圖34），條料寬度按下式計(jì)算 （31）上式引自文獻(xiàn)[2]P72。條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，根據(jù)工件寬和材料厚度，由文獻(xiàn)[2] P72表213，選工件間搭邊值a= mm,側(cè)面搭邊a1=2mm。搭邊值小，材料利用率雖高，但過(guò)小就不能發(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)被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值要合理確定。此外，還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件的斷面質(zhì)量。考慮到該工件的外形特征和材料的利用情況，此采用雙排斜排中間載體排樣方式，如圖33所示： 圖33沖裁件的排樣（一）搭邊排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對(duì)于形狀復(fù)雜的工件要作出正確判斷則比較困難，通常用放樣的方法，即用厚紙片剪3～5個(gè)樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一個(gè)比較合理的方案。有廢料、少?gòu)U料或無(wú)廢料排樣。在幾個(gè)工件的匯合點(diǎn)容易產(chǎn)生毛刺。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。少、無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，在無(wú)廢料排樣時(shí)只有料頭、料尾損失，材料利用率可達(dá)85%～95%，少?gòu)U料排樣法也可達(dá)70%～90%。如圖32c所示。（三）無(wú)廢料排樣工件與工件之間。根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種：（一）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，如圖32a所示。2． 工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。如圖31所示。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。在現(xiàn)代沖壓技術(shù)中，發(fā)展級(jí)進(jìn)模占有重要地位，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的沖壓件尤其應(yīng)當(dāng)采用多工位的級(jí)進(jìn)模適合于復(fù)雜沖壓件的大批量生產(chǎn)通過(guò)上述五種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案五為佳。方案五采用沖孔、落料、拆彎級(jí)進(jìn)模沖壓模具生產(chǎn)提高生產(chǎn)率、降低成本、提高質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化等方面有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義．它可以對(duì)各種沖壓件進(jìn)行沖裁、彎曲、拉深、成形等加工。方案三采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)，與方案二相比，倒裝復(fù)合模具把凸凹模放在下模，雖然模具結(jié)構(gòu)較方案二簡(jiǎn)單，可沖工件的孔邊距也較大，工人清掃廢料是不安全，而且工件的精度性較方案五差。方案二采用正裝復(fù)合模具生產(chǎn)，適合大批量生產(chǎn)。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。采用倒裝復(fù)合模生產(chǎn)。采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。采用單工序模生產(chǎn)。復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個(gè)沖裁件。工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的方案。由此，可變費(fèi)用將得到有效降低。設(shè)法降低固定費(fèi)用或可變費(fèi)用，都能使成本降低、利潤(rùn)增加并積累資金。