【正文】 力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時，滑塊下端面至墊板上平面的距離?？刹楸?38 表 38 系數(shù) K值 查表 38得 K=,而 b=103mm 凹模厚度： H=Kb= 103=≈ 19mm 凹模壁厚： C=（ ～ 2） H=30mm 高度 沖模的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離 H 。在設(shè)計模具時，凹模外形尺 寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸，按經(jīng)驗(yàn)公式來確定。 圖 36 凹模外形尺寸的確定 凹模外形應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度與剛度，沖裁時，凹模要承受一定的沖裁力和 側(cè)向擠壓力。其主要特點(diǎn)是：刃口強(qiáng)度較 好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大；易積沖裁件或廢料，孔壁磨損和壓力較大， 修磨時刃口磨去的尺寸較多。 凹模多采用機(jī)械法固定，有螺釘將其緊固在下模座上，并且用兩個圓柱銷定 位，或用凹模的長寬尺寸與下模座呈過渡配合的止口代替兩圓柱定位。墊板厚度一般取 4～ 12mm。沖裁凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承壓的大小 進(jìn)行判斷 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》式 223，凸模支承端面對模座的單 位壓力（ MPa）為 p=AF 式中： F－ 沖裁力（ N）； 湖南文理學(xué)院芙蓉 20 A－ 凸模支承端面積（ mm2） 。厚度一般取凹模厚度 的 ～ 倍。 凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外， 還要考慮螺釘與銷釘孔的設(shè)置。本設(shè)計的凸模材料 CrWMn。形狀復(fù)雜，淬火 變形大，特別是用線切割方法時，應(yīng)選用合金工具鋼（如 Cr1 9Mn2V、 CrWMn、 Cr6WV 等）制造。 凸模長度： h1=16mm， h2=16mm h4=24mm, h=10mm L=16+16+24+10=66mm 凸模材料及其其他要求 模具刃口要有較高的耐磨性，并且能承受沖裁時的沖擊力，所以應(yīng)有較高的 硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。 湖南文理學(xué)院芙蓉 19 凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內(nèi)對板料進(jìn)行沖切，但若凸模過長又降低其工作時的穩(wěn)定性，如果選用沖裁標(biāo)準(zhǔn)典型組合，可取標(biāo)準(zhǔn)長度，其他情況應(yīng)該進(jìn)行計算。 凸模的固定有臺套固定、鉚接、螺釘和銷釘固定、黏結(jié)劑澆注法 固定等形式。 凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定 凸模的結(jié)構(gòu)形式主要取決于沖件的形狀和尺寸、沖模結(jié)構(gòu)、加工以及裝配工 藝等實(shí)際條件，所以實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模種類很多。 由于小撥叉落料形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算具體見表 37：以凹模為基準(zhǔn)件，因凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。 圖 34 落料件與凹模尺寸 a)落料件 b)凹模 圖 35 沖孔件和凸模尺寸 a)沖孔件 b)凸模 表 36 凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計算公式 工序 性質(zhì) 制件 尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 A0?? 按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 Zmin～ Zmax Ad=(A? ? ) d??0 B??0 Bd=(B+? ? )0p?? C C??0 Cd=(C+? ) 2d?? C0?? Cd=(? ) 2d?? C ?? Cd=C 2d?? 沖孔 A??0 Ap=(A+? ? )0p?? 按凸模尺寸配制。 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 D0?? 后求出 Dp=(d? ? Zmin)0p?? 先求出 Dd=(D ? ? ) d??0 沖孔 d0?? 先求出 dp=(d+? ? )0p?? 后求出 dd=(d? ? +Zmin) d??0 材料厚度 t/mm 非圓形 ? 值 圓形 ? 值 1 工件公差Δ / mm 1 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 1～ 2 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 2～ 4 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ ＞ 4 ＜ ～ ≥ ＜ ≥ 湖南文理學(xué)院芙蓉 17 配作加工凸模和凹模的尺寸計算，落料件按凹模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律分為三種，如圖 34 所示；沖孔件按凸模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律也分為三種如圖 35 所示。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不需要公式 p? + d? ? ZmaxZmin 來進(jìn)行校核，并且還可以放大基準(zhǔn)件的 制造公差（一般可去沖裁件公差的 41 ），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法。同時，為了保證一定的間隙，模具的制造公差必 須滿足下列條件： δ p +δ d ≤ ZmaxZmin 或 δ p=（ ZmaxZmin） δ d=（ ZmaxZmin） 式中 :δ p—— 凸模的制造公差； δ d—— 凹模的制造公差； Zmax—— 最大合理間隙； Zmin—— 最小合理間隙。 （ 1） 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形或簡單形狀的工件。若制件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14 級精度來處理，圓形件一般可按 IT10 級精度來處理。 （ 3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個最小間隙值。計算凸模和凹模尺寸時應(yīng)遵循下述原則： （ 1）落料時，應(yīng)先確定凹模刃口尺寸。因此，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。沖裁件以 X 軸對稱，所以 Y0 = 0， X0 = 湖南文理學(xué)院芙蓉 15 、凹模刃口尺寸計算 沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。 由于本零件形狀簡單，且對稱，其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心。若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機(jī)模 柄孔投影面積的范圍。否則，沖裁過程中壓力機(jī)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。 F 孔 =5 115982 = （ n=h／ t=5mm／ 1mm = 5 個） F 總 = F＋ F 卸 ＋ F 推 =＋ ＋ = 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。 F 落 = 115982 = 推件力： F 推 =n F 落 式中： K 卸 、 K 推 、 K 頂 —— 分別為卸料力、推件力系數(shù) ,其值見表 33； n—— 同時卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)； h—— 凹模直壁洞口的高度。 K 推 根據(jù)牟林、胡 建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》第 50頁 卸料力、推件力和頂出力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計算， 卸料力 ： F 卸 =K 卸 τ = 1 345=115982N 卸料力、推件力和頂件力計算 由于沖裁時材料的彈性變形及摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料或廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。 L當(dāng)工廠設(shè)備的噸位不能適應(yīng)時，為不影響生產(chǎn)，可采取一定的措施降低沖裁力，常用的方法有階梯沖裁、斜刃沖裁和加熱沖裁等。 t考慮到凸模、凹模間隙波動，材料力學(xué)性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常取 K=。 t 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》第 49頁 一般平刃口模具沖裁時，其沖裁力 F 可按下式計算： F=K沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。計算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。 表 32 沖裁模刃口始用間隙 材料名稱 08F、 3 09Mn、Q23 B2 Q234 50 厚度t 初始間隙 Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 為了使模具能在較長時間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計模具時取 Zmin 作為初始間隙。確定凸、凹模合理間隙有理論去頂法和查表確定法，在設(shè)計時一般采取查表法確定，在沖模制造時，也可按材料厚度的百分比估算。選取間隙值時應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實(shí)際的生產(chǎn)條件來考慮。因此設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個合適的范圍作為合理的間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙 Zmin ，最大值稱為最大合理間隙 Zmax ，由于模具在使用過程中會逐步磨損，設(shè)計和制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙。單邊用間隙用 C表示，雙邊用 Z 表示。 （ 1） 材料的力學(xué)性能：硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些； （ 2） 零件的形狀與尺寸：零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜形狀時，搭邊值應(yīng)大一些； （ 3） 材料厚度：厚度大的材料搭邊值取大一些； （ 4） 送料及擋料方式：手工送料時，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些 。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入模具間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。 本課題為單工位形式，一模一工件 圖 32 排樣圖 搭邊 在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。 根據(jù)材料的利用情況，排樣可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》中（ ）式和（ ）式 一個進(jìn)距的材料利用率η的計算如下： 湖南文理學(xué)院芙蓉 10 η =nAbh 100% 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）。 1. 材料的利用率 材料利用率主要取決于排樣，是衡量排樣方案合理性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。排樣是沖裁模設(shè)計中的一項極其重要的工作。 因此采用單工序、后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向式?jīng)_裁模進(jìn)行加工，以方便工人操作，并且保證制件尺寸精度。一般沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于 IT11 級，最高可達(dá) IT8～ IT10 級，沖孔比落料的精度約高 1 級。 由鉚接件展開圖 31可知：沖裁件的形狀簡單、對稱沒有復(fù)雜的曲線，沖裁件的內(nèi)、外轉(zhuǎn)角處要用圓角過渡。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單等。如圖 31 所示 小撥叉鉚接展開長度： ? ?? ? ? ?2694 2 .1 5 4 0 .0 2 6 2 0 .4 13607 3 4 42 0 .3 8 1180L ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? =103 ㎜ 表 31 中性層的位移系數(shù) x 值 湖南文理學(xué)院芙蓉 9 沖壓件的展開圖如圖 31所示 圖 31鉚接件展開圖 沖裁工藝分析 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。﹤ ? ≤ 360176。 鉚接件展開長度： iwL L L?? ?? 當(dāng) ? ≤ 180176。 3 沖裁模設(shè)計 湖南文理學(xué)院芙蓉 8 毛坯尺寸計算 板料鉚接時，中性層長度是不變的，因此根據(jù)變形前后中性層長度不變的原則來確定鉚接件毛坯展開的長度和尺寸。 根據(jù)小撥叉的尺寸精度要求及生產(chǎn)批量，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，本工序組合方式為單工序模，由于單工序模的制造和調(diào)整都比較容易，有時幾副單工序模的制造成本可能會比復(fù)合模（或連續(xù)模）還要低。 沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃?fù)合模等。 根據(jù)以上對零件的工藝分析，并且考慮到現(xiàn)有設(shè)備的情況。由零件圖可知，零件的形狀簡單，便于實(shí)現(xiàn)少廢料排樣；在各直線或曲線的連接處，都采用了圓角過渡；零件 的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要求。 湖南文理學(xué)院芙蓉 7 良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。 2 工藝方 案設(shè)計 湖南文理學(xué)院芙蓉 6 沖壓工藝規(guī)劃了一個沖