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江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)課題：L形支架設(shè)計(jì)
系 別：機(jī) 電 系
專 業(yè)：模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí)：模具???
姓 名：???
學(xué) 號(hào)：???
指導(dǎo)老師： ??
完成時(shí)間：???
38
大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第38頁 共38頁
目 錄
引言 1
1 本課題的目的、意義與主要內(nèi)容 2
1.1 目的 2
1.2 意義 2
1.3 沖壓模具的相關(guān)研究動(dòng)態(tài) 2
1.4 設(shè)計(jì)方法及步驟 4
2 零件沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析和沖壓工藝分析 4
2.1 沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析 4
2.2 工件零件沖壓工藝性分析 5
2.2.1零件工藝分析 6
2.2.2確定沖壓基本工序 6
2.2.3排樣方案的確定 7
2.2.4連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用 10
3 沖孔—落料-彎曲級(jí)進(jìn)模零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
3.1沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算 17
3.1.1沖壓力的計(jì)算 17
3.1.2壓力中心的計(jì)算 24
3.1.3模具主要零件尺寸計(jì)算 24
3.2.選擇沖壓設(shè)備 37
3.3沖模的閉合高度 37
3.4固定與聯(lián)接零件 38
4 模具安裝與調(diào)試 44
4.1上、下模座的安裝 44
4.1.1 上模的安裝形式與聯(lián)接 44
4.1.2 下模的安裝形式與聯(lián)接 44
4.2 調(diào)整和試模 44
4.2.1 調(diào)整模具閉合高度 44
4.2.2 調(diào)整模具間隙 45
4.2.3 試模 45
5 結(jié)論 46
謝 辭 47
參考文獻(xiàn) 48
1 本課題的目的、意義與主要內(nèi)容
1.1 目的
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)理論課并進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)后，進(jìn)行的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是通過設(shè)計(jì)給定沖壓工件的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決工程實(shí)際問題的能力，為以后從事工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。并培養(yǎng)求是、創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和養(yǎng)成嚴(yán)肅、認(rèn)真、細(xì)致的從事技術(shù)工作的優(yōu)良作風(fēng)。
1.2 意義
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是工件的沖孔、落料及彎曲的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，課題的主要內(nèi)容是對(duì)給定零件形狀進(jìn)行沖壓工藝性分析，提出各種可能的沖壓工藝方案，經(jīng)過分析與討論確定適合于大批生產(chǎn)的工藝方案和中批生產(chǎn)的工藝方案。進(jìn)行詳細(xì)的工藝計(jì)算，選擇沖壓設(shè)備，編制工藝文件。然后設(shè)計(jì)出中批生產(chǎn)所用的沖孔、落料、彎曲級(jí)進(jìn)模。
1.3 沖壓模具的相關(guān)研究動(dòng)態(tài)
１.我國模具的發(fā)展現(xiàn)狀：
沖壓技術(shù)廣泛用于航空、汽車、電機(jī)、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。近幾年來，我國具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了較大提高，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具的需求量大幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
(1) 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。
(2) 體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模、覆蓋面大增，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短。
(3) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD ，并陸續(xù)開始使用 UG、 Pro/Engineer 、I-DEAS 、Euclid-IS 等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow 、C-Flow 、DYNAFORM 、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
(4)電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機(jī)床品種增多，水平明顯提高。
(5) 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。
(6) 模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對(duì)模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。
目前,我國模具總量雖然已達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模,模具水平也已有了很大提高,但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進(jìn)水平至少相差10 年， 特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾更加突出，已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。
２.未來沖壓模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該要適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求。達(dá)到要求發(fā)展有以下幾項(xiàng)：
（1）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化、精密化。
（2）多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合具是在多工位級(jí)進(jìn)?；A(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。
（3）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。
（4）快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。適應(yīng)多品種、少批量生產(chǎn)方式。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來越引起人們的重視。例如，中、低 熔點(diǎn)合金模具、噴涂成型模具、陶瓷型精鑄模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。
（5）模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。
（6）模具使用優(yōu)質(zhì)材料及應(yīng)用先進(jìn)的表面處理技術(shù)。
（7）在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)。
（8）高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用。
（9）模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。
（10）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
1.4 設(shè)計(jì)方法及步驟
1、查閱有關(guān)模具材料、模架結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計(jì)理論、模具設(shè)計(jì)實(shí)例等方面的文獻(xiàn)，檢索相關(guān)資料和模具技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)。全面復(fù)習(xí)相關(guān)專業(yè)課程，并翻譯外文資料一篇。
2、初步計(jì)算，根據(jù)所給零件圖樣，進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，確定初步的設(shè)計(jì)方案。
3、通過相關(guān)資料和調(diào)研，熟悉各種沖壓模具的結(jié)構(gòu)，模具的制造、設(shè)計(jì)和裝配流程。
4、模具設(shè)計(jì)，確定快換模架的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合本零件繪制模具裝配圖和指定模具的零件圖。
2 零件沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析和沖壓工藝分析
2.1 沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性分析
產(chǎn)品零件的生產(chǎn)批量對(duì)沖壓工藝加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用。沖壓產(chǎn)品的成本構(gòu)成：C=C材+C1+C模。C材 –材料費(fèi)，C1 –加工費(fèi)，C模模具費(fèi)。提高沖壓生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑有：
1． 提高材料利用率 一般材料費(fèi)要占沖壓件成本的60%，生產(chǎn)中通過合理設(shè)計(jì)零件或改進(jìn)毛坯形狀，合理排樣、搭邊或?qū)嵭刑撞没蚶煤脧U料等；
2． 減少工序數(shù) 世界不少國家大力推行減少每個(gè)零件的工序數(shù)目。日本是瞄準(zhǔn)3-4道工序，目前其某些廠家已達(dá)到2-3道工序。因此日本沖壓件成本一般比我們低25%。其他國家也在大力推行。由于工序數(shù)減少，導(dǎo)致模具數(shù)量及模具出問題的機(jī)會(huì)減少，開動(dòng)率提高，經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高；
3． 推行“按件定隙” 經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)相當(dāng)間隙Z雙收15%-20%時(shí)，模具使用壽命可提高3-5倍。因各種沖壓見的使用要求不同，質(zhì)量要求各異，故其沖裁間隙也應(yīng)不同，“按件定隙”會(huì)取得最佳效益；
4． 推行“按件選模” 因?qū)_壓件質(zhì)量與批量要求差別較大，要根據(jù)具體要求及批量大小選擇各種不同模具結(jié)構(gòu)、模具材料及制模方法等。在大批量生產(chǎn)時(shí)要采用高效的多工位級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模、高壽命的硬質(zhì)合金模等。而在小批量時(shí)，可采用一些造價(jià)低廉、制模周期短、模具材料可回收利用的各種簡易模具、組合模具或低熔點(diǎn)合金模等。
5． 提高生產(chǎn)率 目前世界一些國家，都在向生產(chǎn)效率要效益。有代表傾向的是(a) 建立沖壓自動(dòng)線；(b)沖壓設(shè)備向多工位壓力機(jī)轉(zhuǎn)移；(c)以拉伸墊或數(shù)控拉伸墊代替雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)。由于生產(chǎn)效率高了，分?jǐn)偟絾渭馁M(fèi)用減少，即降低產(chǎn)品成本增加收入。
2.2零件沖壓工藝性分析
圖2.1
圖2.2
2.2.1零件工藝分析
如上圖所示，此工件有沖孔、落料、彎曲三個(gè)工序。材料為08，板料厚度為3mm,具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，但是做出的工件要求的精度高，所以要求做出的模具的精度就相應(yīng)要高，難度就增大。在工件的展開圖中，有一個(gè)Φ6mm的孔和Φ18mm的長孔,在沖裁的時(shí)候在保證他們的精度的時(shí)候還要保證它們的同軸度，在彎曲工序的時(shí)候，要防止彎裂，并且還要保證彎曲的垂直度要夠，該工件是大批量生產(chǎn)，質(zhì)量要求高，若采用單工序模不僅工藝繁瑣，而且質(zhì)量也很難保證，由于零件體積小，操作不方便，多次定位后有些尺寸難以穩(wěn)定，產(chǎn)量低、不能適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。因此采用沖壓多工位級(jí)進(jìn)模。工件的尺寸公差要求為IT7級(jí)，尺寸精度較高，模具要求的精度高。
2.2.2確定沖壓基本工序
從零件的形狀看有以下基本工序，該工件包括沖孔、落料和彎曲三個(gè)基本工序，根據(jù)基本工序可以擬定出以三種工藝方案：
方案一：采用落料à 沖孔à彎曲單工序模；
方案二：采用沖孔à落料復(fù)合模，彎曲單工序模；
方案三：采用沖孔à落料à彎曲級(jí)進(jìn)模。
分析：方案一，雖然模具結(jié)果簡單，但需要三道工序三副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但還是需要量副模具，需要成本還是比較高，并且沖壓后成本品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三，只需一副模具，工序數(shù)目少，沖孔、落料、彎曲整合為一個(gè)工序，大大提高了生產(chǎn)效率，操作方便，并能保證零件的質(zhì)量，延長模具壽命，適合大批量生產(chǎn)。綜合以上分析：本設(shè)計(jì)要求為大批量生產(chǎn)，故采用方案三。
2.2.3排樣方案的確定
按沖裁工藝方法和材料的合理利用，條料的排樣方法可分為三種：
1） 有廢料排樣 沿沖件全部外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模保證，沖件精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。
2） 少廢料排樣 沿沖件部分外形沖切，只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊間有搭邊。
3） 無廢料排樣 沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無搭邊，沖件質(zhì)量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高。
從零件圖上分析可知，零件形狀不算復(fù)雜，但是從外形需要和工件精度的要求來看，可以采用少廢料排料提高材料的利用率，采用合理的排樣方法才能降低廢料的比例。本設(shè)計(jì)的工件為長方形工件，考慮到效率采用一次沖出兩件產(chǎn)品的工序設(shè)計(jì)，沿板（卷）料順長度方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求?？紤]到此為大批量生產(chǎn)，結(jié)合沖壓生產(chǎn)率，沖模耐用度，沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單和操作方便，安全等因素，提出以下幾種方案：
方案一：
工位三 工位二 工位一
圖2.3
此方案采用工位緊靠排樣，只需要三個(gè)工位即可，即是，沖孔，彎曲和落料的設(shè)計(jì)，但此時(shí)排樣材料利用少。
方案二：
工位三 空位 工位二 空位 工位一
圖2.4
與方案一相比，此方案每步增加了空位的工位和改換了產(chǎn)品的排列方位。改善了凸凹模的緊湊性，在凸模固定板和凹模設(shè)計(jì)上都比較合理，增強(qiáng)了凸模和凹模的強(qiáng)度。但工件要求的精度高，此方案和方案一都存在定位精度不夠高情況，所以需要增加定位裝置。
方案三：
圖2.5
此方案是對(duì)方案二的改進(jìn)，增加了兩個(gè)側(cè)刃定位，兩個(gè)定位裝置的配合提高了定位精度，滿足了加工工件的精度要求。這樣方便于凸模的固定安裝，也有利于增加凹模壁厚，這樣都加強(qiáng)了凸凹模的強(qiáng)度，并且還為側(cè)刃的安裝增加了空間。此方案緊湊，工位排布合理，并且達(dá)到了加工工件精度的要求，所以選用此方案。
4）材料利用率
材料的經(jīng)濟(jì)利用，直接取決于沖壓工件的加工工藝和排樣方法。沖壓工藝設(shè)計(jì)中，評(píng)價(jià)材料經(jīng)濟(jì)利用程度的指標(biāo)是材料利用率。
材料利用率：
實(shí)際材料面積即沖壓件（毛坯）的有效面積，它與消耗材料面積之差即為廢料。
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示：
（2——1）
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。
若考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料（或帶料、條料）上總的材料利用率為：
一張板料上總的材料利用率：
（2——2）
式中：A---一張沖裁件（毛坯）的實(shí)際面積（）；
---一張板料（或帶料、條料）上所沖工件總數(shù)量；
---板料長寬（）。
材料利用率。如果，那么將有16%的材料變成沖壓廢料。
經(jīng)計(jì)算，本設(shè)計(jì)工件的面積為
A160。
條料寬度計(jì)算：
。
D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
---側(cè)搭邊值；
n --- 側(cè)刃數(shù)；
---側(cè)刃切去材料寬度方向尺寸。
=0.75
條料長度：3000。
所以：
5）排樣方法
①排樣方法的選擇原則
沖裁小工件或某種工件需要窄條料時(shí)，應(yīng)沿板料順長度方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。
沖裁件在條料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)效率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡單和操作方便與安全等。
條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案，以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料，并減少?zèng)_壓用時(shí)間。
在可能的情況下，要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)修正產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以減少或消除設(shè)計(jì)廢料的形成，并有可能采取小、無廢料排樣方式。
2.2.4連續(xù)模的送料定位系統(tǒng)的選用
沖模的送料定位系統(tǒng)是沖模結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其主要功能是對(duì)送入模具的條、帶、卷料實(shí)施精確定位，控制送為進(jìn)距，達(dá)到準(zhǔn)確、一致，以確保沖模沖壓時(shí)具有均勻一致的搭邊與沿邊，從而使沖件獲得更高的尺寸與形位精度。所以，定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造是沖模設(shè)計(jì)與制造的重要環(huán)節(jié)。而沖模的定位系統(tǒng)是由各種不同的進(jìn)距限位構(gòu)成的。主要包括表2.1所列各種類型，不同規(guī)格的各種進(jìn)距限位裝置。(見表2.1)
兩工位及兩工位以上的連續(xù)模都應(yīng)設(shè)置一套由擋料、進(jìn)距控制、送進(jìn)誤差校準(zhǔn)等裝置構(gòu)成的送料定位系統(tǒng)。
1
2
表2.1
(1)靠切邊定位的側(cè)刃組件構(gòu)成的定位系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)如下：
①可以不間斷連續(xù)沖壓．使壓力機(jī)額定滑塊行程次數(shù)得到充分利用，生產(chǎn)效率更高。
②操作工人的手不需要也不可能進(jìn)入模具T作區(qū)，故操作安全。
③便于實(shí)現(xiàn)沖壓過程的機(jī)械化與自動(dòng)化。
④定位精確度可達(dá)±O．15mm甚至更高精度，比擋料銷定位高一個(gè)檔次。
⑤實(shí)際沖件的尺寸精度都在IT10級(jí)以上。
使用側(cè)刃切邊定位的主要缺點(diǎn)是增加了廢料量，降低了板料利用率。同時(shí)，也增大了沖裁力而且連續(xù)沖壓必然要加大所需沖壓設(shè)備的噸位，也還使沖模的制造與修理趨于復(fù)雜化。而GB與JB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的三種不同斷面形狀的側(cè)刃，最大切邊長度僅40．2mm。
(2)側(cè)刃的形成沖裁
已納入國標(biāo)GB與機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB的側(cè)刃完全相同；共2類6種各38個(gè)規(guī)格，一般進(jìn)行有搭邊排樣的有廢料沖裁。標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃作為一種送料進(jìn)距限位裝置，由于其最大切邊長度Lmax=40．2mm，故僅能用于送料進(jìn)距S≤40．2mm的小型沖壓件，其使用范圍十分有限，通常僅用于：
①成批與大量生產(chǎn)料厚t≤1～2．5mm的各種金屬板料用連續(xù)模沖制的小型沖壓件并要求沖模有更高的生產(chǎn)率。
②沖壓件的尺寸與形位精度要求較高，尺寸精度高于1T10極，送料進(jìn)距S<40．2mm，送進(jìn)進(jìn)距S誤差<±0．15mm。
③沖模的送料進(jìn)距S較小，使用其他進(jìn)距限位裝置不能實(shí)施定位或達(dá)不到進(jìn)距限位精度。
④為實(shí)現(xiàn)帶、卷料的連續(xù)自動(dòng)沖壓或?qū)嵤_壓過程的全機(jī)械化與自動(dòng)化動(dòng)作以及采用卷料進(jìn)行高速連續(xù)沖壓。為克服標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃的缺點(diǎn)，擴(kuò)展側(cè)刃的應(yīng)用范圍，依照沖制沖件需要設(shè)計(jì)與制造非標(biāo)準(zhǔn)的異形斷面?zhèn)热校M(jìn)行沖件的形成沖切或落料，使其具有標(biāo)準(zhǔn)側(cè)刃對(duì)送進(jìn)材料切邊定位的作用，又具有沖裁凸模沖切沖件局部任意形狀外廓的功能，成為專用成形側(cè)刃與落料側(cè)刃。
(3)排樣搭邊和側(cè)搭邊數(shù)值選用
搭邊可用于補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，使條料保持一定的剛度，便于送料，搭邊也是廢料，所以盡量取小，但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，影響模具壽命。
搭邊：
排料時(shí)在沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間設(shè)置的工藝余料稱為搭邊。搭邊有二個(gè)作用：一是補(bǔ)償定位誤差使條料在送進(jìn)過程中產(chǎn)生的偏移，保證沖裁件的精度要求；二是在條料送進(jìn)過程中，搭邊可起送進(jìn)定位作用，同時(shí)搭邊使沖裁后的工藝廢料有一定的剛度，利于條料的順利送進(jìn)。
搭邊是工藝廢料，從提高材料利用率考慮，搭邊值愈小愈好。但搭邊值過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，使沖裁件上毛刺增大；特別是沖裁較薄的材料時(shí)，還有可能被拉入凸、凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。因此搭邊值的設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理，其數(shù)值目前尚需由經(jīng)驗(yàn)確定。一般說來，硬材料的搭邊值可小些，而軟材料的搭邊值取大一些，而較薄板料為了增大其剛度和強(qiáng)度也應(yīng)適當(dāng)增大搭邊值；手工送料可以使搭邊值小些。
最小搭邊值，查相關(guān)資料得：
圖2.6
側(cè)刃沖切的料邊寬度：b1=1.5mm
沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：C=20.25=0.5mm
沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：y=20.05=0.1mm
在有側(cè)刃切邊時(shí)的側(cè)面搭邊可以減小，取=0.75=0.75×1.5mm=1.125mm
(4)側(cè)刃+導(dǎo)正銷定距方式的使用
用側(cè)刃定距時(shí)，使側(cè)刃的實(shí)際長度和凹模型孔間步距一致，可提高送料精度。但采用側(cè)刃定距時(shí)，送料操作時(shí)的認(rèn)為因素，會(huì)產(chǎn)生送料精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。對(duì)于工位較多的級(jí)進(jìn)模，送料的累積誤差，會(huì)使送料精度降低，對(duì)尺寸精度要求高，形狀復(fù)雜的沖件尤為明顯，因此，在側(cè)刃定距的同時(shí)增設(shè)導(dǎo)正銷的方式，在多工位級(jí)進(jìn)模中得到廣泛的應(yīng)用。
導(dǎo)正銷主要用于多工位級(jí)進(jìn)模上，用以校正側(cè)刃或擋料銷的定位誤差，提高送料的步距精度。導(dǎo)正銷安裝在凸模固定板上，分別安裝在第一個(gè)工位后和最后彎曲工位前。在第一的工位先沖出Φ5mm的導(dǎo)正孔，通過條料上的導(dǎo)正孔對(duì)條料進(jìn)行導(dǎo)正定位，導(dǎo)正銷與側(cè)刃或自動(dòng)送料裝置配合使用。導(dǎo)正銷由導(dǎo)入、定位和連接三部分組成。連接部分與沖孔凸模采用螺紋旋入式裝配。導(dǎo)入部分為圓弧或圓錐面，定位部分為圓柱面，定位圓柱直徑按h9制造，但考慮到?jīng)_孔后板料彈性變形收縮，孔徑縮小，導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸d應(yīng)比沖孔凸模直徑小一雙面間隙Z，按計(jì)算，Z是導(dǎo)正銷與孔徑的雙面間隙，其值與孔徑和條料厚度有關(guān)，導(dǎo)向部分高度h值由條料厚度和沖孔直徑確定，見表2.2。
表2.2 導(dǎo)正銷高度h與雙面間隙Z
材料厚度t
沖孔凸模直徑
～10
>10～25
>25～50
h
Z
h
Z
h
Z
1.5
1.0
0.06
1.2
0.07
1.5
0.09
>1.5～3
0.6t
0.07
0.8t
0.09
t
0.12
>3～5
0.5t
0.08
0.6t
0.11
0.8t
0.16
注：當(dāng)沖裁件公差較小時(shí)，可取雙面間隙Z=0.01～0.03mm。
由于本設(shè)計(jì)中板料厚度為1 mm，導(dǎo)正孔為5 mm，故取Z=0.06mm，查表得h=1mm。
要正確安排側(cè)刃孔及導(dǎo)正釘。連續(xù)模的側(cè)刃孔一般安排在第一工位，而采用雙向側(cè)刃時(shí)，本設(shè)計(jì)中考慮到后面?zhèn)热械陌惭b方便，第二側(cè)刃安排在第二個(gè)工位的另一側(cè)。對(duì)于導(dǎo)正銷孔，若采用自動(dòng)送料時(shí)必須要在第一工位先沖出工藝孔，而在第二工位或再隔2～4個(gè)工位的相應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)正銷孔。
圖2.7
如圖6所示沖件形狀簡單但尺寸精度要求較高。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用成形側(cè)刃，雖然制造復(fù)雜，但當(dāng)側(cè)刃刃部磨鈍后，條料邊緣處也不會(huì)出現(xiàn)毛刺，不影響正常送進(jìn)。通過此裁塔邊法完成側(cè)刃搭邊的切除，此側(cè)刃沖切使定位更精確。如圖6中的排樣圖所示。利用沖制工件上的18mm孔，在沖孔后的后續(xù)工位上設(shè)導(dǎo)正銷導(dǎo)正。使送料進(jìn)距S的偏差小于0．015mm。保證良好的沖壓精度。
(5)步距大小的確定
連續(xù)模中，每次送料前進(jìn)的距離稱步距。步距計(jì)算的正確與否，直接關(guān)系到工件質(zhì)量和尺寸精度。
步距的大小可按下式計(jì)算：
A=C+a1 （2——3）
式中 A—步距（mm）；
C—工件最大寬度（mm）；
a1—工件間搭邊寬度。
X=69+1.2=71.2mm
(6)側(cè)刃大小的確定
①側(cè)刃的長度一般應(yīng)等于步距的大小，而寬度可選擇在6～9mm即可；
②側(cè)刃的位置可以根據(jù)沖模的具體情況任意選定，如采用雙側(cè)刃時(shí)則雙側(cè)刃的距離應(yīng)為：
成形側(cè)刃尺寸計(jì)算：L=A+（0.05～0.10）mm
式中 L—成形側(cè)刃斷面沿送料方向的長度；
A—步距。
L=71.2+0.05=71.25mm，如下圖：
(8)用側(cè)刃定距時(shí)導(dǎo)料板間距離
當(dāng)條料的送進(jìn)步距用側(cè)刃定位時(shí)，導(dǎo)料板間距離
（2——4）
=65+1.51.5+21.5+0.5=70.75 mm
（2——5）
=65+1.51.5+0.1=67.25 mm
D---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
---側(cè)搭邊值；
n --- 側(cè)刃數(shù)；
---側(cè)刃切去材料寬度方向尺寸。
搭邊值：=1.5 mm
側(cè)刃沖切的料邊寬度：b1=1.5mm
沖切前的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：C=20.25=0.5mm
沖切后的條料寬度與導(dǎo)料板間的間隙：y=20.05=0.1mm
圖2.8
(9)側(cè)刃檔塊
在用側(cè)刃檔塊定距的級(jí)進(jìn)模中用側(cè)刃檔塊限制條料側(cè)邊沖切缺口的條料送進(jìn)，側(cè)檔塊需和側(cè)刃連用。
側(cè)刃用在級(jí)進(jìn)模中，通過切掉條料旁側(cè)少量材料達(dá)到限定條料的送進(jìn)步距。側(cè)刃定位用于步距較小或材料厚度較?。╰≤1.5mm）場(chǎng)合，也用于對(duì)步距精度要求較高及手工送料的多工位連續(xù)模上。側(cè)刃的種類和結(jié)構(gòu)型式很多，根據(jù)側(cè)刃的截面形狀可分為三種：
a、 長方形側(cè)刃，制造和使用都很簡單，但刃口尖角磨損后，在條料的側(cè)邊容易產(chǎn)生毛刺，影響條料的送進(jìn)和定位的準(zhǔn)確性。
b、 凹型側(cè)刃，其兩端略高于主刃面，由于兩端尖角磨損而產(chǎn)生的毛刺處于條料側(cè)邊凹槽內(nèi)，不會(huì)影響條料的送進(jìn)和定位，步距精度較高，但凹型側(cè)刃形狀較復(fù)雜，刃口制造難度增大，沖裁廢料也較多。
c、尖角形側(cè)刃，需要與彈簧擋料銷配合使用，每送一個(gè)步距需將條料向后拉，由于擋料銷卡住缺口而定位。尖角形側(cè)刃不浪費(fèi)材料，但操作不如前者方便，只適合于生產(chǎn)率要求不太高的手工送料模具。
根據(jù)模具的需求，先選用梯形側(cè)刃。
在本模具設(shè)計(jì)中采用雙側(cè)刃，側(cè)刃沖頭的固定方法采用螺釘聯(lián)接固定，側(cè)刃的工作尺寸取0.010mm的偏差，即S 0-0.02，側(cè)刃結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故凸模尺寸可參照下圖左所示設(shè)計(jì),側(cè)刃凹模與凸模配作，保證單面間隙均勻?yàn)?.005～0.010。
(10)側(cè)導(dǎo)板（導(dǎo)料板）
用側(cè)導(dǎo)板導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)常用于單工序和級(jí)進(jìn)模中。側(cè)導(dǎo)板一般設(shè)在條料兩側(cè)，一種分開制造，用于彈壓卸料板結(jié)構(gòu)中，另一種是在固定卸料板結(jié)構(gòu)中，與卸料板制成整體結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)用的是分開制造的形式。
圖2.12
3 沖孔—落料級(jí)進(jìn)模零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1沖裁模具凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算
3.1.1沖壓力的計(jì)算
沖裁力
沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理地設(shè)計(jì)模具及選用設(shè)備，必須計(jì)算沖裁力。沖裁力是沖裁過程中，模具工作部分對(duì)材料的壓力。沖裁力在沖裁過程中隨上模行程變化而變化，故通常是指沖裁力的最大值。沖裁力是選用沖壓設(shè)備和檢驗(yàn)沖模強(qiáng)度的重要依據(jù)，沖裁力的大小與材料性質(zhì)、厚度和工件分離的輪廓長度有關(guān)。
因采用平刃口沖裁，其理論沖裁力（N）按下式計(jì)算：
F = KLtτb （3——1）
式中 L——沖裁內(nèi)、外周邊的總長，單位為mm；
t——材料的厚度，單位為mm；
τb——材料的抗切強(qiáng)度，單位為MPa；
K——系數(shù)，一般取K=1.3；
F——沖孔力，單位為N；
為了計(jì)算簡便，也可按下式估算沖裁力：
F≈ （3——2）
式中為材料的抗拉強(qiáng)度，單位為MPa。
1.沖6工序孔：
圖3.1
沖孔力： F= （3——2）
查資料得 =490
F=3.14×12/4×1×490= 1230.88（N）
卸料力：
查資料得 取
推件力：
查資料得 取
凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取，
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為：
推料力：
查資料得 取
凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取，
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為：
2.沖2個(gè)18孔：
圖3.3
沖孔力： F= （3——2）
查資料得 =490
卸料力：
查資料得 取
推料力：
查資料得 取
凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取，
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為：
3.沖2個(gè)腰形孔：
圖3.4
沖孔力： F= （3——2）
查資料得 =490
卸料力：
查資料得 取
推料力：
查資料得 取
凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取，
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為：
4. 彎曲工序
剪切力： F= （3——2）
通過計(jì)算得
查資料得 =490
卸料力：
查資料得 取
推料力：
查資料得 取
凹模型口直壁高度：考慮到修模量，取，
則
采用彈性卸料裝置和下出料的總裁力為：
因?yàn)樵诒緩澢羞€要計(jì)算彎曲后的頂件力和壓料力，所以還要計(jì)算本工件的自由彎曲力：
U形件： （3——4）
式中：——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力；
B——彎曲件的寬度；
t——彎曲材料的厚度；
r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑；
——材料的抗拉強(qiáng)度；
K——安全系數(shù)，一般取=1.3
材料抗拉強(qiáng)度為：=490Mpa；
則：
彎曲頂件力或壓料力：
本彎曲模設(shè)有頂件裝置和壓料裝置，其頂件力（或壓料力）可以近似取自由彎曲力的30%～80%，即
=（0.3～0.8） （3——5）
本設(shè)計(jì)中因?yàn)楣ぜ?，材料薄，作用力小，所以取彎曲力?0%，則：
（）=0.3=0.3ｘ2662.558=798.77（N）
由于沖孔、落料和彎曲是同時(shí)進(jìn)行的，故總的沖裁力為：
總卸料力為：=+++++=1905.14(N)
壓力機(jī)公稱壓力：P=1.3=1.3ｘ88182.77=114637.6(N)≈114.6(KN)
3.1.2壓力中心的計(jì)算
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須使壓力中心與滑塊中心線相重合，對(duì)于使用模柄的中小型模具就要使壓力中心與模柄軸線相重合，否則將使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，甚至還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損，影響壓力機(jī)精度。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能會(huì)出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造考慮不宜使壓力機(jī)中心與模柄中心線相重合，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)允許的范圍。
由于本工件的排樣圖中都是中心對(duì)稱的工作圖，所以本模具的壓力中心就在中心處。
3.1.3模具主要零件尺寸計(jì)算
1.凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）凸模的長度尺寸計(jì)算
凸模長度由模具結(jié)構(gòu)尺寸確定。通常應(yīng)考慮留有修磨余量，以及模具在閉合狀態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應(yīng)留的安全距離。這里需要考慮凸模固定板厚度，導(dǎo)料板厚度，彈簧或橡膠的厚度等因素。凸模的長度計(jì)算公式為：
（3——6）
其中--- 凸模固定板厚度（mm）；
--- 卸料板厚度（mm）；
---導(dǎo)料板厚度（mm）
---附加長度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1.0mm），總修磨量（4～6mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板的安全距離（10～15mm）等因素確定。
故凸模的最終長度為56mm。
（2）凸模強(qiáng)度校核
凸模的強(qiáng)度在一般情況下是足夠的，可以不必做強(qiáng)度校核，但是，在凸模特別細(xì)長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)行校核。
凸?？箟簭?qiáng)度校核。凸模沖裁時(shí)的正常工作條件是其刃口端面承受的軸向壓應(yīng)力必須小于凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
（3——7）
式中 ---凸模刃口端面承受的壓應(yīng)力，單位為MPa；
F---作用在凸模端面的沖裁力，單位為N；
A---凸模刃口端面面積，單位為；
---凸模材料許用壓應(yīng)力，單位為MPa。需校核的凸模如下圖：
圖3.9
沖裁力F= 1230.88（N）；A=3.14得：
凸模選用材料為Cr12MoV,許用壓應(yīng)力為1000～1600MPa，此凸模強(qiáng)度足夠。
（3）沖裁模凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
根據(jù)工件尺寸精度不同和加工方法的選擇，沖裁模凸、凹模刃口尺寸技術(shù)方法有分開加工計(jì)算和配作加工計(jì)算兩種方法。本設(shè)計(jì)零件形狀簡單，并且尺寸精度要求為IT7級(jí)，屬于中高精度公差等級(jí)，故須采用分開加工加工計(jì)算方法來計(jì)算刃口尺寸。
1）分開加工計(jì)算方法的特點(diǎn)。
分開加工的方法就是分別規(guī)定凸模或凹模的尺寸和公差，分別進(jìn)行制造，用凸模與凹模的尺寸及制造公差來保證間隙要求。這種加工方法必須把模具的制造公差控制在間隙變動(dòng)的范圍之內(nèi)，使模具的制造難度加大，主要用于沖裁件形狀簡單、間隙較大、精度較低的模具。隨著電火花、線切割等設(shè)備的應(yīng)用和加工精度的不斷提高，分別加工也越來越都地用于形狀復(fù)雜、間隙較小、精度較高的復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等模具。用分開加工的凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。采用分開加工必須滿足下列條件:
δ凸+δ凹≤ZMax-Zmin （3——9）
式中：ZMax——最大沖裁間隙；
Zmin——最小沖裁間隙；
δ凸、δ凹——分別為凸模、凹模的制造公差。凸模公差取下偏差（相當(dāng)于基準(zhǔn)軸的公差帶位置），凹模取上偏差（相當(dāng)于基準(zhǔn)孔的公差帶位置），一般可按零件公差的1/3～1/4來選??；對(duì)于形狀簡單的沖裁件（如圓形件、方形件等），由于制造簡單，精度容易保證。
分開加工凸、凹模刃口尺寸計(jì)算：根據(jù)尺寸計(jì)算的原則，可對(duì)沖裁件凸、凹模工作部分尺寸確定如下。
（1） 落料
設(shè)工件的尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸基本接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸，將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
（3——10）
（3——11）
（2） 沖孔
設(shè)沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸基本接近或等于工件孔的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
（3——12）
（3——13）
（3） 孔心距
孔心距離屬于磨損后基本不變的尺寸。在同一個(gè)步中，在工件上沖出孔距為兩個(gè)孔時(shí)，其凹模型孔中心距可以按下式確定。
（3——14）
上述式中：、——落料凹、凸模尺寸，mm；
、——沖孔凸、凹模尺寸，mm；
——落料件的最大極限尺寸，mm；
——沖孔件孔的最小極限尺寸，mm；
、——工件孔心距和凹?？仔木嗟墓Q尺寸，mm；
——工件制造公差，mm；
——最小合理間隙，mm；
——磨損系數(shù)；值在0.5～1之間，它與沖件精度有關(guān)，可以查相關(guān)的表或按下列關(guān)系選取：
沖件精度為IT10以上時(shí)，X=1；
沖件精度為IT11～I(xiàn)T13時(shí)，X=0.75；
沖件精度為IT14以下時(shí)，X=0.5。
、——凸、凹模的制造公差，可按IT6～I(xiàn)T7級(jí)來選取，或取，。
由工件的形狀可知，查相關(guān)的資料得沖模初始雙面間隙值Z為：=0.024mm，=0.032mm,則
-=（0.032-0.024）mm =0.008 mm
因?yàn)楣ぜ木葹镮T7，所以取X=1,沖8 mm的定位孔時(shí)，精度要求為IT10，則取X=1。則：
① 沖2ｘΦ6mm的孔
圖3.10
工件的精度為IT7，查得Φ6mm的孔的制造公差=0.01mm，則：
（制造精度為IT5）
校核：|δ凸|+|δ凹|≤ZMax-Zmin
0.004mm+0.004mm≤0.032mm-0.024mm
其他尺寸計(jì)算相同,不在重復(fù).
彎曲凹模尺寸設(shè)計(jì)
由于本設(shè)計(jì)模具凸模和凹模刃口尺寸是按照分開加工的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，所以凹模和凸模尺寸設(shè)計(jì)，須確定模具的雙面沖裁間隙，才能計(jì)算出凹模實(shí)際尺寸。
沖裁間隙指的是凸、凹模刃口縫隙的距離，是沖裁過程中的重要工藝參數(shù)。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。間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素，間隙在一定的合理范圍內(nèi)時(shí)，由凸凹模刃口沿最大剪切力方向產(chǎn)生的裂紋將互相重合，制件斷面比較平直、光亮、毛刺很小。間隙過小或過大時(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。間隙還影響零件的尺寸和形狀精度。
間隙的大小及其沿刃口邊緣的均勻性直接影響零件剪切面質(zhì)量。選取合理間隙，保證間隙均勻，并使其在整個(gè)沖裁過程中保持間隙均勻恒定是沖裁技術(shù)的關(guān)鍵條件。間隙主要取決于材料厚度，并與沖裁輪廓、工件材料有關(guān)。
因?yàn)闆_裁模凸、凹模間隙值受多種因素制約，而斷面質(zhì)量和尺寸精度在不同的行業(yè)中其要求也不相同，所以，在生產(chǎn)中很難確定統(tǒng)一的間隙數(shù)值，只能分類按照使用要求及材料性質(zhì)、板料厚度確定一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙值，只要凸、凹模間隙在此范圍內(nèi)就能沖壓出復(fù)合要求的沖壓件。合理間隙的最小值稱為最小合理間隙值，最大值稱為最大合理間隙值Zmax。設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)應(yīng)考慮模具凸、凹模在使用中會(huì)因被磨損而使間隙增大，故應(yīng)按最小間隙值定合理間隙值Zmin，來確定模具間隙。
按凸模尺寸配制，其雙面間隙為～。沖裁間隙Z的確定查下表3.3
表3.3 沖裁模初始雙面間隙
材料厚度/mm
杜拉鋁、中硬度鋼
0.4
0.024
0.032
考慮凸、凹模的磨損，沖裁過程中凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具的使用壽命，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔，凸、凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值。
3）凹模外形尺寸的確定
凹模外形可分為圓形和長方形兩種，其中圓形凹模已標(biāo)準(zhǔn)化。 凹模材料均選擇Cr12MoV，淬火硬度（熱處理）HRC60-64。凹模刃口尺寸較復(fù)雜，根據(jù)基本外形選用長方形凹模外形。
3.2.選擇沖壓設(shè)備
在實(shí)際生產(chǎn)中，沖裁時(shí)凸模進(jìn)入凹模的深度一般均小于沖裁材料的厚度，但在本設(shè)計(jì)中，后面一個(gè)是落料彎曲工序，所以凸模在沖壓工作時(shí)行程比較大，但有效行程還是小于壓力機(jī)的行程長度，因而沖裁模具在選擇設(shè)備時(shí)，需按總沖裁力小于設(shè)備公稱力和標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)是否達(dá)到月產(chǎn)量10件的要求，即
及每分鐘行程次數(shù)：（次），（按一個(gè)月30天，每天工作8小時(shí)算）。
考慮到實(shí)際情況，故選擇公稱壓力為160kN的J23-16F開式液動(dòng)壓力機(jī)。其主要參數(shù)為：
公稱壓力： 160kN
滑塊行程： 70mm
最大閉合高度：250mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：45mm
工作臺(tái)尺寸：前后：300mm
左右：450mm
工作臺(tái)孔尺寸：前后：300mm
左右：530mm
墊板尺寸：厚度：40mm
直徑：210mm
模柄孔尺寸：直徑：40mm
深度：60mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)（不小于） (min-1)
120
立柱間距離（不小于）: 220mm
表3.4
3.3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。沖模的閉合高度必須為壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，其關(guān)系式如下：
Hmax－5Hmin＋10 （3——20）
則： 250-5=245mm≥166.66+40=206.66 mm ＜250-45+10=215mm
(最大閉合高度：250mm ；閉合高度調(diào)節(jié)量：45mm ；模具閉合高度H：166.66mm；墊板厚度40mm)
若無特殊情況，H應(yīng)取上限值，最好為 H≥Hmin＋M/3，以避免因連桿調(diào)節(jié)過長而損壞連接螺紋，如果沖模的閉合高度大于壓力機(jī)最大閉和高度，沖模無法安裝。但若小于壓力機(jī)最小閉和高度，可另附加墊板，本設(shè)計(jì)中要加8.34 mm的墊板。所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，可靈活調(diào)節(jié)。
其示意圖如圖38所示：
圖3.23沖模閉合高度計(jì)算
3.4固定與聯(lián)接零件
固定與聯(lián)接零件是用來將凸、凹模固定在上、下模座上，以及將上、下模座固定在壓力機(jī)上的零件，主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、上模座、下模座和上下模固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?
1. 模柄的類型及選擇
模柄是將上模座安裝在壓力機(jī)滑塊上的零件。選擇模具的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求，模柄工作段的直徑應(yīng)與所選定的壓力機(jī)滑塊孔的直徑相一致。
中小型模具一般都用模柄將上模和壓力機(jī)滑塊相連接。設(shè)計(jì)模具時(shí)，選擇模柄的類型要考慮模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求，模柄工作段的直徑應(yīng)與所選定的壓力機(jī)滑塊孔的直徑相一致。模柄有以下四種形式：
① 整體式：模柄與上模座做成整體，適用于小型模具。
② 壓入式：與模座安裝孔用H7/h6配合，可保證較高的同軸度和垂直度。適于中小型模具。
③ 螺紋旋入式：制造和安裝方便，為防止松動(dòng)擰入防轉(zhuǎn)螺釘，適合于中、小型模具。
④ 凸緣式：用螺釘與銷釘與上模座緊固在一起，使用與較大的模具。
⑤ 浮動(dòng)式：可通過球面墊塊消除壓力機(jī)導(dǎo)軌誤差對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響。這種結(jié)構(gòu)允許模柄有少許傾斜，可以避免壓力機(jī)滑塊導(dǎo)向誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響。
本設(shè)計(jì)中，因?yàn)槟＞卟皇呛艽?，所以在這里選用螺紋旋入式模柄，模柄材料采用Q235的A型鋼，淬硬HRC43～48制造。如圖下圖：
圖3.24
2.固定板
固定板的尺寸和輪廓應(yīng)與相應(yīng)的整體凹模一致。凸模固定板的厚度應(yīng)取凹模厚度的60%～80%，本設(shè)計(jì)中凸模固定板取凹模厚度的80%，為18mm。凸模和固定板選用H7/m6或H7/n6配合，壓入固定板后應(yīng)將底面與固定板一起磨平。固定板通常選用Q235或Q237鋼制造，壓裝配合面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到。
固定板上的型孔應(yīng)與凸模配作，并保證過盈為0～0.011mm。
如下圖：
圖3.25 凸模固定板
3.沖模模架的選用
滾動(dòng)導(dǎo)向模架是在導(dǎo)柱與導(dǎo)套間裝有預(yù)先過盈壓配過的鋼珠，使進(jìn)行相對(duì)滾動(dòng)摩擦運(yùn)動(dòng)的模架。其特點(diǎn)是導(dǎo)向精度高，運(yùn)動(dòng)剛性好，使用壽命長。主要用于高精度、高壽命的硬質(zhì)合金沖模、高速精密級(jí)進(jìn)沖模等。
滾動(dòng)導(dǎo)向裝置的導(dǎo)柱、導(dǎo)套通常用GCr15軸承鋼制造，淬火硬度60～62HRC，表面粗糙度值應(yīng)到達(dá)～。襯套用黃銅H62或鋁合金LY11等材料制造。
4.上下模座
上下模座是用來安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的總體和傳遞沖壓力。因此，模座不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有足夠的剛度。設(shè)計(jì)模座時(shí)，通常都按標(biāo)準(zhǔn)選用模架或模座，本次設(shè)計(jì)的待加工零件的尺寸不大，所以選用標(biāo)準(zhǔn)模架。考慮到零件精度等級(jí)較高，選用滾動(dòng)導(dǎo)向，四導(dǎo)向模座。
上模座的尺寸為：凹模周界L=200mm、B=160mm、厚度取厚度H=40mm，材料為HT200，GB9493，時(shí)效兩次處理。
下模座的尺寸為：凹模周界L=200mm、B=160mm、厚度取厚度H=45mm，材料為HT200，GB9493，時(shí)效兩次處理。
上下模座如下圖：
圖3.26上模座 圖3.27下模座
5.墊板
墊板置于模座和固定板之間。其作用是分散凸模傳遞力。當(dāng)計(jì)算的凸模尾端承受的壓應(yīng)力大于許用壓應(yīng)力時(shí)，為防止凸模尾端壓損模座，在凸模與模座之間必須安裝淬硬磨平的墊板。凸模墊板厚度為6mm，材料選用45號(hào)鋼，熱處理硬度43～48HRC。凹模墊板的作用跟凸模墊板的一樣，凹模墊板厚度為10 mm，材料選用45號(hào)鋼，熱處理硬度43～48HRC。
如下圖：
圖3.28 凸模墊板
圖3.29 凹模墊板
6.螺釘和銷釘
用于對(duì)模具板件固定與定位，通常兩者選用相同的直徑。連接件的銷釘孔應(yīng)同時(shí)鉆、鉸，銷釘與孔采用H7/m6過渡配合。
7.卸料裝置
彈壓卸料裝置主要由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡皮）等構(gòu)成，卸料力由彈性元件提供。彈壓卸料裝置可兼起壓料的作用，因而沖裁質(zhì)量較好，平直度高，適用于薄料沖裁和質(zhì)量要求高的沖裁件。
由于零件排樣方式的特點(diǎn)和工件質(zhì)量要求較高，故采用分體式彈壓卸料板。卸料板只起卸料作用，卸料板上的型孔應(yīng)與凸模配作，并保證與凸模的雙面間隙為0.2mm。
8.彈簧的選用與計(jì)算
沖裁模使用的彈簧已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，只需按標(biāo)準(zhǔn)選用。選用的原則是：滿足模具的結(jié)構(gòu)、行程和作用力的要求。
圓柱螺旋壓縮彈簧：
彈性卸料裝置中的彈簧，一般不進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)，而是按標(biāo)準(zhǔn)選用。
選擇標(biāo)準(zhǔn)彈簧時(shí)應(yīng)滿足如下要求：
（1） 壓力要足夠，即
（3——21）
式中：——彈簧的預(yù)壓力；
——卸料力；
n——彈簧根數(shù)。
（2） 壓縮量要足夠，即
（3——22）
式中 ——彈簧允許的最大壓縮量；
——彈簧需要的總壓縮量；
——彈簧的預(yù)壓縮量；
——卸料板的工作行程，一般取(mm)；
——凸模的總修磨量，一般取4～6（mm）。
（3） 要符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。因模具閉合高度的大小，限定了所選彈簧在預(yù)壓狀態(tài)下的長度；上、下模板的尺寸限定了卸料板的面積，也就限定了允許彈簧占用的面積，所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長度，必須符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。
選擇彈簧的步驟大致如下：
a. 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定彈簧根數(shù)n，并計(jì)算出每根彈簧分擔(dān)的卸料力。
b. 據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)使所選彈簧的最大工作負(fù)荷大于。
c. 據(jù)所選彈簧序號(hào)規(guī)格，查出、，校驗(yàn)是否滿足的要求≥，如滿足，則所選彈簧合適，否則按上述步驟重選。
d. 檢查彈簧的裝配高度（即彈簧預(yù)壓縮后的長度=彈簧的自由長度H-預(yù)壓縮量）、根數(shù)、直徑是否符合模具結(jié)構(gòu)空間尺寸，如符合要求，則為最后選定的彈簧規(guī)格，否則需重選。這一步，一般在繪圖過程中檢查。
板設(shè)計(jì)中彈簧的選擇：
已知：
1) 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，初定4根彈簧，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為：
2) 根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸，由附錄表3.5中可選序號(hào)5