【正文】 徑r≥，沖裁件的凸出或凹入不宜太小，應(yīng)避免長懸臂和過窄的凹槽，要求懸臂和槽長L于寬度b有一定的比例。懸臂與凹槽的長度最大為L≤5b。通過對工件零件圖分析可知，均滿足以上要求。；彎曲件的彎曲半徑不宜過小或過大，如果彎曲半徑過小，則容易彎裂；若彎曲半徑過大，因受到回彈影響，彎曲成形角度和圓角半徑的精度不容易得到保證；同時，在設(shè)計中還應(yīng)該考慮到彎曲件直邊高度不宜過短，即使彎曲半徑r=0時，一般彎曲件直邊高度h大于2t。沖壓工件的產(chǎn)量為1萬件/月，屬于中小批量生產(chǎn)；工件外觀的最大長度為53mm，屬于小型工件，由于其工序較多，生產(chǎn)效率要求高，因此采用生產(chǎn)效率高的級進模來完成此工件的加工是符合沖壓生產(chǎn)要求的。工件排樣圖的設(shè)計可以確定：模具的工位數(shù)和各工位的工序內(nèi)容；被沖制工件各工序的安排及先后順序；工件的排列方式；模具的步距、條料的寬度和材料利用率；導(dǎo)料的方式、彈頂器的設(shè)置和導(dǎo)正銷的安排；（基本確定）模具結(jié)構(gòu)。在進行排樣設(shè)計之前，首先需要對工件圖進行展開，其過程如下。工件展開尺寸的準確性決定于中性層計算得準確性。（2） 同樣的彎曲形式，材料不同，彎曲系數(shù)也不同。在此工件圖中，設(shè)計要求的彎曲內(nèi)半徑為r=0，即直角折彎，根據(jù)參考文獻[2]中式（437），彎角部分的補償長度l0=π(r+Kt)/2，當r=0時，l0=πKt/2。在此設(shè)計中t=，故中性層位移系數(shù)K=，中性層位置Kt==（mm）。當然對于形狀復(fù)雜的工件，又無經(jīng)驗可借鑒的情況下，在初步確定毛坯長度后，還需反復(fù)試彎，不斷修正，才能最后確定合適的毛坯長度。（2）以折彎線內(nèi)側(cè)線為基準，計算折彎部分的補償尺寸。 折彎位置示意圖（3）將工件按長度方向和寬度方向?qū)澢孢M行拉直，加上上面計算得到的補償量，分別得到長度L和寬度B方向的總尺寸為L＝(53－1)＋=(mm)B ＝(10－1)＋＋(－2)＋＋(10－1)＋2＝(mm)。為了方便敘述和在設(shè)計中思路清晰，首先將工件各部分的沖裁與彎曲各處按A、B、C……進行分區(qū)。經(jīng)過分析可知，該方案具有模具結(jié)構(gòu)簡單，易加工，制造周期短，工件的彎曲精度、平面度、尺寸、外觀形狀容易得到保證，在設(shè)計中設(shè)置空工位（有必要時）既有利于調(diào)節(jié)有效工位數(shù)又有利于產(chǎn)品變更時模具的改進設(shè)計等優(yōu)點。 1工位：沖裁轉(zhuǎn)軸孔A及導(dǎo)正孔B。 3工位：沖裁E區(qū)兩長條孔，沖裁外形F區(qū)，G處切舌。 5工位：彎曲工件兩側(cè)K處。 工件的排樣在沖壓件的成本中，材料的費用占用60%以上，因此材料的經(jīng)濟利用有非常重要的意義。衡量排樣經(jīng)濟型的指標是材料的利用率。排樣的常用方法：有廢料排樣法；少廢料排樣法；無廢料排樣法。通過分次裁切排樣法設(shè)計加工出來的工件具有精度高，有利于凹模、凸模外形的簡化、制造和排布等優(yōu)點。 工件的排樣方法工件的排樣方法為：可制作沖壓件展開毛坯樣板（3至5個），在圖面上反復(fù)試排，綜合考慮材料利用率、條料纖維方向等因素，確定初步方案，再在AutoCAD軟件中對工件展開圖進行排布，在初步排樣圖中按照沖壓工序設(shè)計的基本原則，進行沖壓工位設(shè)計。在安排工位時，要盡量避免沖小半孔，以防凸模因受力不均而折斷。 工件的排樣原則（1）第一工位一般安排沖孔和沖工藝導(dǎo)正孔，第二工位設(shè)置導(dǎo)正銷對帶料導(dǎo)正，在以后的工位中，視其工位數(shù)和易發(fā)生竄動的工位設(shè)置導(dǎo)正銷，也可以在以后工位中每隔2至3個工位設(shè)置導(dǎo)正銷，本設(shè)計工件的精度要求比較高，為了保證工件的精度，每一個工位均設(shè)計導(dǎo)正銷。（2）沖壓件上孔數(shù)較多，且孔的位置相隔太近時可以分布在不同工位上沖出，但孔的位置不能因后續(xù)成型工序而影響變形。（3）為提高凹模鑲塊、卸料板和固定板的強度，便于產(chǎn)品的變更和保證各成型零件安裝位置不發(fā)生干涉，可在排樣中設(shè)置空工位。（4）為了提高材料利用率，在不影響工件使用性能指標的前提下，可以適當?shù)馗淖児ぜ男螤?。?）模具結(jié)構(gòu)應(yīng)當盡量簡單。 載體設(shè)計載體是指連續(xù)模沖壓時，條料內(nèi)連接工序件并運載其穩(wěn)定前進的部分材料。但條料載體強度的強弱，并不能單純靠增加載體寬度來保證，重要的是要合理選擇載體形式。載體形式主要有雙側(cè)載體、單側(cè)載體和中間載體三種。支架工件富惡化選用雙側(cè)載體的條件，因此選擇等寬雙側(cè)載體。 搭邊值的確定排樣時工件與工件之間以及工件與側(cè)邊之間留下的工藝材料，叫做搭邊。搭邊應(yīng)選擇適當，過大會造成材料的浪費，過小不利于工件的成型，或者沖裁不出合格的工件。查參考文獻[1]材料厚度t≤1mm，手工送料，對于非圓形，側(cè)搭邊值a=2mm，間隙搭邊值b=，在級進模設(shè)計中料帶要設(shè)計載體，并且載體的寬度要遠大于搭邊值的寬度。搭邊值的確定如下： （1）間隙搭邊值：間隙搭邊是指相鄰兩個工件之間的間隙，因材料厚度t=，按理間隙搭邊值b=，但由于要設(shè)計作為載體，搭邊值將增加，為保證工件送進的平穩(wěn)性，中間載體寬度為5mm，同時為保證沖裁工件外形的凸模的強度。按理論料厚t=，側(cè)搭邊值a=2mm。 排樣的步驟由工件的外觀形狀和展開的平面形狀可知，排樣方式如果將工件設(shè)計成直排，材料利用率會比較高，但由于工件在兩個相互垂直的方向上都有彎曲，這樣必然會有一個彎曲線與板料纖維方向平行。由于該工件時訂書機上的一個零件，強度要求不高，而材料的塑性又比較好，即使彎曲線與纖維方向平行也不會發(fā)生破壞。在AutoCAD軟件中對工件的展開圖進行試排。a）b） 排樣圖對比分析，雖然排樣a的材料利用率高，但為單側(cè)載體，而浮頂銷只能設(shè)在載體一側(cè)，整個條料送進的剛度不夠，送進不順暢，將影響工件的制造精度。 （1）條料寬度。 （2）步距的確定。本設(shè)計中，考慮到模具制造和強度方面因素，工件之間的搭邊距離按以上分析，載體寬度5mm，外形沖裁最窄處2mm，則步距S=工件排樣同一水平寬度+=+=67（mm）， b）所示。參照參考文獻[1]第336頁，多工位級進模步距精度一般按如下經(jīng)驗公式進行估算： （mm）式中 ——多工位級進模步距對稱極限偏差值（mm）； ——沿送料方向毛坯輪廓展開尺寸的精度提高三級后的公差值，零件未 標注公差尺寸為一般尺寸，通常取IT12級， ，； ——級進模工位數(shù)，設(shè)計中工位數(shù)為6； ——修正系數(shù)根據(jù)參考文獻[1]。見后面沖裁間隙的確定。 排樣圖 （4）接刀點的確定。由沖壓工位可知，設(shè)計中共有4處接刀點，其中都為圓角接刀。 工件接刀點位置 接刀示意圖 （5）凹模凸模刃口形狀的確定。對于工件內(nèi)外形狀不規(guī)則部分的沖裁，其中沖裁凸模。異形凹模或凸模的刃口形狀沒有固定的設(shè)計標準，在滿足工件外形的情況下刃口形狀可以自己確定，但必須考慮形狀應(yīng)力求簡單，以利于材料的合理利用，同時要避免細長懸臂結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，尖角處應(yīng)該用圓弧連接，以避免尖角處因應(yīng)力集中而使沖模裂開的危險。時，；當圓弧角小于90176。②沖孔部分：當圓弧角大于或等于90176。時。 （6）帶料的定位方式。 （7）浮頂銷的布置。在本設(shè)計中，工件的制造精度要求比較嚴格，同時工件在料帶的縱向尺寸比較大，且料帶比較長、送進步距較大，為了使送料順暢，不發(fā)生阻滯現(xiàn)象和在送進過程中料帶浮起以及在初次送料時方便，料帶雙邊的第一個托料銷設(shè)計成長方形，在長度方向的尺寸為20mm，可使料帶在此導(dǎo)滑槽內(nèi)得到更好的導(dǎo)向和方便操作人運送料，第一個托料銷與模具邊緣之間的距離一般為（5~20）mm，本設(shè)計中取18mm。第五章 沖壓力的計算和沖壓設(shè)備的確定 沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機，設(shè)計和檢驗?zāi)＞叩膹姸取_裁力的計算公式為 式中 ——沖裁力（N）； ——材料的抗剪強度（MPa）； ——沖裁周邊的總長（mm）； ——材料的厚度（mm）； ——安全系數(shù)，是考慮到?jīng)_裁模模具刃口的磨損，凸模、凹模之間間隙 的波動，、潤滑情況、材料力學(xué)性能與公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的 安全系數(shù)。在AutoCAD軟件中打開排樣圖，異形孔輸入“area”命令，分別點選封閉圖形中各線段相接點（即沖裁刃口外形各點），即可計算出沖裁件的周邊長度和切廢料部分的周邊長度，圓孔應(yīng)輸入“l(fā)ist”命令來計算周長。 彎曲力的計算影響彎曲力的因素很多，如材料的性能零件外形、彎曲外形、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等。設(shè)計中有6個90176。 壓凸包力的計算和沖裁力的影響因素一樣，影響壓凸包力的因素很多，如材料的性能、零件外形、凸包深度、模具結(jié)構(gòu)等，設(shè)計中壓凸包力的計算公式為式中 ——壓凸包力（N）； ——凸包周長（mm）； ——材料的屈服強度（220MPa）； ——材料的厚度（mm）； ——安全系數(shù)。由上式計算得到的壓凸包力為在此設(shè)計中需要同時完成兩個凸包的沖壓成型，因此，所需要的沖壓力為以上結(jié)果的兩倍，即總沖凸包力為 卸料力、推料力、頂件力的計算影響卸料力、推料力和頂件力的因素很多，要精確計算是很困難的，實際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式進行計算：卸料力推料力頂件力式中 ——沖裁力（N）； ——同時梗塞在凹模內(nèi)的工件（或廢料）數(shù)，； ——凹模洞口的直壁高度（mm）； ——材料厚度（mm）； ——卸料力、推料力、頂件力系數(shù)， 料。 （1）根據(jù)沖壓件的大小進行選擇。 （2）根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量選擇。 （3）考慮精度和剛度。壓力機的剛度是由床身剛度、傳動剛度和導(dǎo)向剛度三部分組成，如果剛度較差，則負載終了和卸載時模具間隙會發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度和模具壽命。尤其是在進行校正彎曲、校形及整修這類工藝時更應(yīng)該選擇剛度與精度較高的壓力機。（4） 考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的現(xiàn)有設(shè)備。 設(shè)備規(guī)格的選擇設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀大小、模具尺寸及工藝變形力等進行。壓力機行程的大小，應(yīng)該保證坯料的方便放進與零件的方便取出。壓力機的中作臺面尺寸應(yīng)大于模具的平面尺寸（一般是模具底板），還應(yīng)有模具安裝與固定的余地，但過大的余地對工作臺的受力不利；工作臺面中間孔的尺寸要保證漏料或順利安放模具頂出料裝置；大噸位壓力機滑塊上應(yīng)加工出T形槽（與壓力機工作臺板一樣），用于固定模具，而一般開式壓力機滑塊上有模柄孔尺寸（直徑高度），為兩件哈夫式加緊模柄用。沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點時，滑塊下平面至工作臺上平面間的開檔空間尺寸。顯然沖床的閉合高度要與模具的閉合高度相適應(yīng)。 （4）設(shè)備噸位。要求設(shè)備的名義壓力要大于所需的變形力，而且，還要有一定的力量儲備，以防萬一。從提高設(shè)備的工作剛度、沖壓件的精度及延長設(shè)備的壽命的觀點出發(fā)，要求設(shè)備容量有較大的剩余。本設(shè)計中的針槽沖壓件沒有拉深，因此不用再考慮壓力機的許用力——行程曲線。 JB2363型開式壓力機基本參數(shù)項目參數(shù)項目參數(shù)公稱壓力/KN630工作臺尺寸/mm前后570滑塊行程/mm100左右860滑塊行程次數(shù)/min40工作臺孔尺寸/mm前后310最大封閉高度/mm400左右450閉合高度調(diào)節(jié)量/mm80直徑400滑塊中心距床身距離/mm310模柄孔尺寸/mm直徑50立柱間距/mm420深度70墊板厚度/mm80滑塊底面尺寸/mm前后360床身最大可傾角25176。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機滑塊的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)和模具導(dǎo)向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響工件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。由于工件的沖裁和彎曲工序比較多，每道工序的外形復(fù)雜，因此可以考慮用解析法進行計算。 各工位壓力中心的計算 對于多凸模沖裁時壓力中心，根據(jù)理論力學(xué)，對于平衡力系，合力對軸的力矩等于各分力對同軸力矩之和，總壓力中心的計算公式為由于該沖壓件為左右對稱結(jié)構(gòu)，為了方便計算和測量，各個沖壓部位壓力中心均以排樣圖右邊側(cè)刃端部線與板料中心線相交的點為原點，向左和向上分別為x和y的正方向其中規(guī)則幾何圖形如圓、折彎的壓力中心在其幾何中心點上，、。 沖裁部位與壓力中心位置第六章 沖裁間隙刃口尺寸的確定 凸、凹模間隙的確定 理論及生產(chǎn)實踐證明，間隙值的大小，分布均勻與否，對沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具壽命有直接的影響。經(jīng)驗計算公式為式中 Z——合理沖裁間隙（mm）； t——板料厚度（mm）； m——系數(shù)，與料厚及材料性質(zhì)有關(guān)，m通常為料厚的百分之幾。 凸、凹模刃口尺寸的計算 （1），查參考文獻[1]、=、δd=、x=。 （3）F是長條孔的沖孔，查參考文獻[1]、=、δd=、x=，寬度方向δp=、δd=、x=。其他所有的沖裁凸、凹模刃口尺寸可按上述的計算原則進行，在此不再贅述，具體尺寸可見零件圖。 模具總體結(jié)構(gòu)圖級進模主要由上模座凸模墊板凸模固定板卸料板凹模板凹模墊板下模座7等骨架零件和定位零件、緊固零件、工作零件等組成。模板的精確定位方式：用定位銷D對上模座、凸模固定板進行精確定位；用定位銷E對凹模板、下模座進行精確定位。為了保證導(dǎo)向精度，采用內(nèi)導(dǎo)柱和外導(dǎo)柱結(jié)合的導(dǎo)向方式，同時為了彌補外導(dǎo)柱的導(dǎo)向精度的不足和保證卸料板的導(dǎo)向精度，使上下模合模時更加精確，延長模具使用壽命，內(nèi)導(dǎo)柱可設(shè)計成對卸料板和凹模板同時導(dǎo)向的形式，內(nèi)導(dǎo)柱H及內(nèi)導(dǎo)套I、J。 模具材料的選取冷沖模材料的選用要根據(jù)沖模使用條件進行，若選材不當