【正文】 沖壓力的計(jì)算，模具壓力中心與閉合高度的計(jì)算等。工件沖孔落料后的形狀和尺寸如圖3－1所示：圖31 計(jì)算毛坯尺寸由于落料尺寸即零件的平面展開(kāi)尺寸，摩托車離心塊固定板零件的第一道加工工藝為沖裁中間的腰弧孔，因此落料形狀也應(yīng)該為方形。該零件屬于一個(gè)拉伸件或者說(shuō)是一個(gè)壓凸零件，計(jì)算毛坯長(zhǎng)度。 。間隙的大小影響沖裁件的質(zhì)量，沖裁力的大小以及模具的壽命。間隙過(guò)小或過(guò)大時(shí)，上、下裂紋不重合，出現(xiàn)硬擠裂或者撕裂，斷面質(zhì)量較差，毛刺較大。間隙增大：材料受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，沖裁力有一定程度的降低，但繼續(xù)增大間隙，沖裁力下降緩慢。在間隙合理情況下，沖裁力較小。但間隙過(guò)大會(huì)使毛刺增大，反而使卸料力增加。間隙過(guò)小時(shí)，側(cè)壓力和摩擦力增大，使磨損加劇，壽命降低。 合理間隙的確定原則間隙的大小影響沖件的質(zhì)量、沖裁力及模具壽命等，但要想用同一間隙值，同時(shí)滿足上述要求的可能性不大。確定合理間隙的原則是：①、合理間隙范圍應(yīng)按零件使用要求分類選用。下列情況應(yīng)酌情減小間隙值：凹模為斜壁刃口；加熱沖裁；沖孔后須攻絲的沖件。③、間隙方向的確定原則：沖孔尺寸應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，通過(guò)增大凹模尺寸獲得間隙；落料尺寸應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，通過(guò)減小凸模尺寸獲得間隙。選取合理間隙，保證四周間隙均勻，并使其在整個(gè)沖裁過(guò)程中保持間隙均勻恒定是沖裁技術(shù)的關(guān)鍵條件。 凸、凹模刃口尺寸的確定 確定凸、凹模刃口尺寸的原則①考慮落料和沖孔的區(qū)別，落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減小凸模尺寸的方法保證合理間隙；沖孔件的尺寸取決于凸模，因此沖孔模應(yīng)先決定凸模尺寸，用增大凹模尺寸的方法來(lái)保證合理間隙。③考慮到?jīng)_件精度與模具精度間的關(guān)系，在選擇模具制造公差時(shí)，既要保證沖件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，沖模精度要高于沖件精度2~3級(jí)沖孔工序： 查文獻(xiàn)[16]表2－20得沖裁雙面間隙，φ28孔自由公差，可按IT14級(jí)計(jì)算，則△=，取磨損系數(shù)χ=，查文獻(xiàn)[16]表2－23得：查文獻(xiàn)[16]表2－23得： δp=，δd=則δp+δd ，滿足間隙公差條件。因此，落料凹模：= （34） 落料凸模：= （35）同理，另一邊也是一樣，由于數(shù)值相同，此處省略。沖裁件在條料、帶料或板料上布置方式稱為排樣。 搭邊是排樣時(shí)，在沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間設(shè)置的工藝余料。搭邊值過(guò)大會(huì)降低利用率；搭邊過(guò)小時(shí)，沖件易產(chǎn)生毛刺，甚至縮短刃口壽命。沖件的合理布置（即材料的經(jīng)濟(jì)利用）與沖件的外形有很大關(guān)系。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η＝Ａ/BS100% 公式（36）式中　 A—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B—條料寬度；S—步距；由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：（1） 提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當(dāng)改變制件的形狀）。（3) 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積A=π502π322 π422π142+2(π14260/3601/214)=所以一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率Η=Ａ／BS100% 公式（37） =／110100%=%考慮料頭 、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率η總為η總= nA1／LB100% （38）式中 n—一張板料上沖裁件的總數(shù)目；A1—一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積；L—板料長(zhǎng)度；B—板料寬度。 沖裁工藝力的計(jì)算1. 沖裁力P1在沖裁過(guò)程中，沖裁力是隨凸模進(jìn)入凹模材料的深度而變化的。用平刃沖裁時(shí)，其沖裁力Ｆ一般按下式計(jì)算：F=KLtτb 公式（39）式中　　F—沖裁力； L—沖裁周邊長(zhǎng)度；　　　　t—材料厚度；　　　　τb—材料抗剪強(qiáng)度；　　　?。恕禂?shù)；L=π100+π8+π6+π28240/360+28 =系數(shù)Ｋ是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動(dòng)和不均勻，刃口磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般?。?。為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。一般按以下公式計(jì)算：卸料力　　　F X=KXF 公式（310）頂件力　　　FD=KDF 公式（311）FX=KXF==（KX 、KD為卸料力系數(shù)，其值查表7可得）FD=KDF==所以總沖壓力FZ=F+FX+FD=++ = 沖壓設(shè)備的選擇沖壓設(shè)備的選擇是沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。沖壓設(shè)備的選擇原則如下：（1）壓力機(jī)的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時(shí)的總力，即F（2）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機(jī)類型和行程（沖程）次數(shù)；（3）根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺(tái)面尺寸，如果有推件應(yīng)考慮臺(tái)面的大小，使沖后有關(guān)零件能自由通過(guò)；（4）選擇壓力機(jī)的閉合高度與模具是否匹配；（5）模具直徑、長(zhǎng)度尺寸是否與壓力機(jī)滑塊模柄孔直徑、深度尺寸相當(dāng)；（6）壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)保證有最高的生產(chǎn)率；（7）壓力機(jī)應(yīng)該使用方便安全。表3－1壓力機(jī)參數(shù)型號(hào)J2325 公稱壓力(KN) 250 滑塊行程(mm) 65 滑塊行程次數(shù)(min1)55 最大閉合高度(mm) 270閉合高度調(diào)節(jié)量(mm)55滑塊中心線至床身距離(mm)200立柱距離(mm)270工作臺(tái)尺寸(mm)前后370左右560工作臺(tái)孔尺寸(mm)前后200左右290直徑260墊板尺寸(mm)厚度50直徑模柄孔尺寸(mm)直徑40深度60滑塊底面尺寸(mm)前后左右床身最大可傾角(186。 壓力中心的計(jì)算及確定：沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。尤其是精沖，凸凹模之間的間隙很小，偏心載荷會(huì)使模具導(dǎo)向精度降低，凸、凹模之間的間隙發(fā)生變化，影響精沖件斷面質(zhì)量，并加劇模具刃口磨損。對(duì)于復(fù)雜的零件，可將刃口分為若干段，由各線段的重心位置決定合力的重心位置，或?qū)⒏鱾€(gè)簡(jiǎn)單圖形的合力中心合成為整個(gè)圖形的壓力中心。凡是質(zhì)量分布均勻,具有中心對(duì)稱形狀的沖栽件,其壓力中心與重心相重合。示例見(jiàn)圖3－4圖 3－4壓力中心復(fù)雜形狀工件的壓力中心：X0=L1X1+L2X2+……LnXn /L1+L2+…Ln　　　　　　　　　　　?。?－12）Y0= L1Y1+L2Y2+……LnYn /L1+L2+…Ln　　　　　　　　　　　?。?－13）其中：X0壓力中心到Y(jié)軸的距離。L1Ln各段輪廓的長(zhǎng)度X1……Xn各段輪郭壓力中心到Y(jié)軸的距離。沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。同時(shí)引起凸凹模間隙不均勻，使刃口迅速變鈍，甚至造成刃口損壞，降低模具使用壽命。 沖模的閉合高度 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(shí)，上模座上平面與下模座下平面之間的距離H。壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下端面至墊板上平面的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最長(zhǎng)時(shí)為最小裝模高Hmin。對(duì)于此沖孔落料復(fù)合模，模具的閉合高度為280mm。因?yàn)槟ν熊囯x心塊固定板零件為大量生產(chǎn)，復(fù)合模生產(chǎn)率高，但與此同時(shí)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，制造難度大。按凸凹模的安裝位置，復(fù)合模分倒裝式和順裝式兩中結(jié)構(gòu)形式?？紤]到?jīng)_孔時(shí)有沖裁廢料，為了保證沖壓操作安全，本模具采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)。沖圓形孔所用的凸模，按整體式設(shè)計(jì)和制造，為增強(qiáng)凸模的強(qiáng)度和剛度及避免應(yīng)力集中，凸模做成過(guò)渡的階梯形，最大的一個(gè)階梯（或稱臺(tái)肩）用來(lái)保證凸模在卸料時(shí)不被拉出。凸模的長(zhǎng)度L根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)需要，考慮到有修邊余量，以及模具在閉合狀態(tài)下，卸料裝置推塊（彈簧圈）到凸模固定板間應(yīng)留有一定的安全距離，則凸模長(zhǎng)度L可用公式計(jì)算：L=h1+h2+h　　　　　　　　　　　　（3－16）式中 ：L——凸模長(zhǎng)度（mm）； h1——凸模固定板厚（mm）； h2——卸料板厚度（mm）； h——附加長(zhǎng)度；主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度、總修磨量及模具閉合狀態(tài)下推塊到凸模固定板安全距離等因素確定。凸模的強(qiáng)度在一般的情況下是足夠的，可以不必做強(qiáng)度校驗(yàn)，但是在凸模特別細(xì)長(zhǎng)或凸模的斷面尺寸很小，沖裁厚且硬的材料時(shí)，必須對(duì)凸?？箟簭?qiáng)度和抗彎剛度進(jìn)行校驗(yàn)。凸模材料均選擇Cr12，淬火硬度（熱處理）HRC5862。凸凹模是復(fù)合模具中的一種特殊工作零件，其特點(diǎn)是凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，從強(qiáng)度考慮，其壁厚受最小值限制。順裝復(fù)合模的凸凹模裝于上模，沖孔廢料由裝在上模的打料裝置推出，凸凹模型孔內(nèi)不積聚廢料，脹力小，最小壁厚可小于倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚值。㎜。倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的2～3倍確定，板料厚度小取大值，相反取小值。該結(jié)構(gòu)尺寸較大，可做成直通式的結(jié)構(gòu)形式，固定方法選擇用螺釘?shù)跹b來(lái)固定凸模，故應(yīng)采用裝配式，吊裝螺釘?shù)臄?shù)目同樣根據(jù)橫截面的大小，并考慮螺釘孔與螺釘孔之間及孔到凸模邊緣距離要求的條件，確定選擇2個(gè)M8的螺釘，用兩個(gè)圓柱銷來(lái)定位凸凹模的內(nèi)部形狀則按凹模的結(jié)構(gòu)來(lái)選擇，大孔凹模型孔采用直通式型孔，如下圖所示。這種型孔適用于所有非圓形型孔，漏料孔是銑削制成的。材料選擇Cr12，淬火硬度（熱處理）HRC5862。凹模刃口類型分為直壁刃口和錐形刃口兩類。增加了推件力并加速了孔壁磨損。直壁口適合精度要求高和形狀復(fù)雜的沖壓件使用。但每次刃磨后尺寸要加大，且刃口、強(qiáng)度低，適合精度要求不高、形狀簡(jiǎn)單的沖壓件。凹模外形可分為圓形和長(zhǎng)方形兩種，其中長(zhǎng)方形凹模外形的長(zhǎng)寬已經(jīng)模塊化，其厚度尺寸H及凹模洞口到邊緣的壁厚C影響凹模強(qiáng)度，按以下方法確定：①厚度尺寸：為防止凹模受力后產(chǎn)生過(guò)大彎曲變形，凹模應(yīng)有足夠的厚度，常按以下的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： H=（~）B（mm）　　　　　　　　（3－17）式中：H—凹模厚度（mm）；B—凹?？卓谧畲蟪叽纾蝗=20mm?？扇=（~2）H或按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)選取。因?yàn)槁淞霞閳A形件，故采用圓形凹模板，這樣可使整體模具體積減小，重量減輕，尺寸為Φ180mm，從連接螺釘旋入深度與凹模剛度考慮，整體模板的厚度可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： H=k1k2　　　　　　　　　　　　　　?。?－18）式中：F——沖裁力（N）； k1——凹模材料修邊系數(shù)，合金取k1=1，碳素工具鋼取k1=； k2——凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，查文獻(xiàn)13表2—18得k2=；圖3－6型孔計(jì)算出的凹模板厚度規(guī)格化后，采用全直壁型孔，如圖3－6所示，它適用于凹模型孔內(nèi)帶反頂料板的落料模和復(fù)合模。使用條料時(shí)，應(yīng)使條料在送進(jìn)方向定位，以保證送料步距，通常稱作擋料，使用的定位零件有擋料銷、側(cè)刃等；在垂直于送料方向上的定位，稱作送進(jìn)導(dǎo)向，使用的定位零件有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷等。導(dǎo)料銷的材料一般為：T7或T8，熱處理HRC45~52。擋料銷：擋料銷是用來(lái)限制條料送進(jìn)步距的零件，根據(jù)結(jié)構(gòu)特征，擋料銷分為固定式和活動(dòng)式兩類。沖裁時(shí)隨凹模下行而壓入孔中，用圓柱螺旋彈簧彈頂擋料銷復(fù)位。擋料銷的材料為G