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目 錄
第1章 緒論 1
1.1 精沖概述 1
1.2 精沖的原理及特點(diǎn) 1
1.2.1 精密沖裁的原理 1
1.2.2 精密沖裁的特點(diǎn) 2
1.3 精沖技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展 2
1.3.1精沖技術(shù)在國(guó)際上的應(yīng)用 2
1.3.2精沖技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 3
1.4 課題研究的目的意義及論文主要研究?jī)?nèi)容 4
第2章 精密沖裁工藝與精密沖裁模的設(shè)計(jì) 5
2.1 精密沖裁工藝 5
2.1.1 精沖的分類 5
2.1.2 精沖材料 8
2.1.3 精沖零件的工藝性 9
2.1.4 精沖零件的質(zhì)量 10
2.1.5 精沖工藝的應(yīng)用范圍 11
2.2 精密沖裁模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 12
2.2.1 精沖模具結(jié)構(gòu) 12
2.2.2 精沖模具設(shè)計(jì)的基本原則 12
2.2.3 精沖設(shè)備 13
2.3 本章小結(jié) 13
第3章 汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板精沖模設(shè)計(jì) 14
3.1 沖壓工藝設(shè)計(jì) 14
3.1.1 沖壓件工藝分析 14
3.1.2 排樣設(shè)計(jì) 15
3.1.3 沖壓工藝力計(jì)算 16
3.1.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算 18
3.1.5 壓力中心計(jì)算 18
3.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.2.1 凸模設(shè)計(jì) 19
3.2.2 凹模的設(shè)計(jì) 20
3.2.3 卸料板的設(shè)計(jì) 21
3.2.4 推件裝置 23
3.2.5 擋料銷 24
3.2.6 橡膠 25
3.2.6支撐零件設(shè)計(jì) 25
3.2.7壓力機(jī)的選用 27
3.3 模具制造裝配要點(diǎn) 28
3.4 本章小結(jié) 29
第4章 結(jié)論 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
II
摘 要
精沖是沖壓中一種比較先進(jìn)的金屬加工方法，它在汽車、航天等領(lǐng)域正在發(fā)揮越來越重要的作用。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，精沖的作用會(huì)在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
本說明書通過對(duì)汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板工藝的正確分析，在查閱了大量相關(guān)資料后，設(shè)計(jì)了一套精密沖壓模具。本文從工藝分析開始對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳盡的介紹，敘述了模具成型零件的設(shè)計(jì)與加工工藝過程，主要零件的工藝參數(shù)的選擇與計(jì)算，壓力中心的計(jì)算，精沖壓力機(jī)的選擇等。本設(shè)計(jì)中對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的改良和創(chuàng)新，使之更易操作和維修，在不影響工件質(zhì)量的前提下，降低了生產(chǎn)成本。有利于精沖模具的普及和發(fā)展。
關(guān)鍵詞：汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板；精沖；模具設(shè)計(jì)
Abstract
The fine flushing which is widely applied in the automotive and aerial industries is a new machining method .Whose principle was presented in this paper .The brake adjustment toothed rack mold of an automobile was designed with some refinement and originality that offered an ease of use and maintenance and a decrease in cost with the same precision . This paper also elaborated the entire design process including structure design and process design .
This instruction booklet through to the automobile brake adjustment toothed rack craft correct analysis, after has consulted the massive correlation data, has designed set of precise ramming molds. This article started from the craft analysis to the entire design process to carry on the exhaustive introduction, narrated the mold to take shape the components design and the processing technological process, the important components craft parameter choice and the computation, The selection of the process parameter and the press as well as some relative calculations ---such as the pressure center, was also performed. In this design has carried on the certain improvement and the innovation to the mold structure, causes it to be easier to operate and the service, in does not affect the work piece quality under the premise, reduced the production cost. Is advantageous to fine flushes the mold the popularization and the development.
Key Words: The automobile brake adjustment toothed rack；The essence flushes；Mold design
第1章 緒論
1.1 精沖概述
精密成形技術(shù)具有高效、精密、節(jié)能、少費(fèi)料等特點(diǎn)，國(guó)外稱之為凈形加工或近似凈形加工（net shape or near net shape）。作為精密成形技術(shù)之一的精沖技術(shù)是通過精沖模具，在專用壓力機(jī)或經(jīng)過改裝的通用壓力機(jī)上，使板料在三向壓力狀態(tài)下沿所需輪廓進(jìn)行純剪切分離，能得到斷面光潔、垂直、平整度好、精度高的板狀精密輪廓零件。精沖零件的尺寸可達(dá)IT6～I(xiàn)T9，孔距公差為0.101～0.105毫米，剪切面粗糙度為Ra0.4～Ra1.6，光亮帶可達(dá)板厚的100%[1]。精密沖裁工藝代替切削加工來制造盤狀精密輪廓零件（如齒輪、凸輪、鏈輪及齒板等），加工效率可以提高十幾倍以上，大大降低了生產(chǎn)成本，是目前制造技術(shù)發(fā)展的方向之一。
1.2 精沖的原理及特點(diǎn)
1.2.1 精密沖裁的原理
圖1.1 精沖過程
1- 壓桿；2- 凸模；3- 頂桿；4-導(dǎo)向壓板；
5- 頂件板；6- 內(nèi)形凸模；7- 材料；8-凹模；9-齒圈
板狀零件輪廓的精密沖裁是在專用（三動(dòng)）壓力機(jī)或普通壓力機(jī)上，借助于特殊結(jié)構(gòu)的精沖模，并伴之適宜的精沖材料和潤(rùn)滑劑而進(jìn)行的。在沖裁過程中（圖1.1），凸模2接觸材料7之前，通過壓邊力Pr使V型齒圈9將材料壓緊在凹模上，在V型齒的內(nèi)面產(chǎn)生橫向側(cè)壓力，以阻止材料的剪切區(qū)內(nèi)撕裂和金屬的橫向流動(dòng)[2]模壓入材料的同時(shí)，利用頂件板5的反壓力Pg，將材料壓緊，并在壓緊狀態(tài)中，Ps進(jìn)行沖裁，剪切區(qū)內(nèi)的金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，使金屬材料產(chǎn)生流動(dòng)而被純塑剪分離，而非普通沖裁的斷面纖 維被拉斷、撕裂分離。由于凸凹模的小間隙、凹模刃口有小圓角和反壓力的特點(diǎn)，使齒廓在受到剪切的同時(shí)受
到橫向擠壓作用，因而可得到平整度較好，精度較高和斷面質(zhì)量較好的工件。
1.2.2 精密沖裁的特點(diǎn)
1）斷面是在三向壓應(yīng)力下純剪切分離，要求沖壓設(shè)備或模具能同時(shí)提供三個(gè)方向的主沖壓、壓料和頂件力，并且有一定大小關(guān)系和作用時(shí)機(jī)。
2）模具的間隙非常小——料厚的0.51%；制造精度要求高，并要采用高精度的導(dǎo)向裝置——滾珠導(dǎo)向。
3）凸模或凹模刃口有小圓角，以便更多的材料被擠入變形區(qū)，增加壓應(yīng)力成分。
4）沖裁過程的壓力非常大，精度要求高，對(duì)設(shè)備精度模具結(jié)構(gòu)、材料乃至潤(rùn)滑都提出了高的要求[3]。
1.3 精沖技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展
1.3.1精沖技術(shù)在國(guó)際上的應(yīng)用
精沖技術(shù)發(fā)明于1923年，20世紀(jì)50年代進(jìn)入實(shí)用階段。60年代以前精沖主要用于儀器儀表、辦公機(jī)械等行業(yè)。70年代以后，精沖進(jìn)入汽車、摩托車行業(yè)。70年代后期開始進(jìn)入精沖件大型化階段。80年代精沖復(fù)合工藝迅速發(fā)展，出現(xiàn)了精沖和半沖孔、壓沉孔、壓扁、擠壓、體積成形、壓印、彎曲及翻邊等復(fù)合工藝。90年代精沖復(fù)合工藝進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)可以加工復(fù)雜的三維精沖件[4]。
撥叉精沖件的研制成功象征著精沖技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
目前，精沖技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家是瑞士、德國(guó)和日本。瑞士的Finetool公司、Sch mid公司、德國(guó)的SMG公司和日本的川崎油工株式會(huì)社等均是精沖壓力機(jī)的主要生產(chǎn)廠家。其中Finetool公司是較大的跨國(guó)公司，在許多國(guó)家擁有精沖件生產(chǎn)開發(fā)基地；而日本的山本制作所是專業(yè)生產(chǎn)精沖件的公司，擁有近20臺(tái)精沖壓力機(jī)，在日本的精沖件市場(chǎng)上占據(jù)相當(dāng)大的份額。精沖技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。
現(xiàn)在世界上幾乎沒有一輛汽車不使用精沖零件。從60年代起，北京機(jī)電研究所率先開展精沖技術(shù)研究，對(duì)精沖中厚板齒形件技術(shù)、精沖擠壓復(fù)合成形技術(shù)及復(fù)雜形狀三維精沖件的制造技術(shù)進(jìn)行深入研究，開發(fā)出近百套單工位及多工位精沖模具，加工出汽車變速箱換擋全套撥叉的復(fù)雜三維精沖零件，厚度達(dá)到8.5，材質(zhì)涉及碳鋼、合金鋼、銅合金和鋁合金等有色金屬[5]。
現(xiàn)在各大汽車生產(chǎn)廠家都己建立了自己的精沖生產(chǎn)基地，國(guó)內(nèi)也擁有廣州精沖件制造公司、北京機(jī)電研究所、二汽沖模廠、上海星火模具廠及武漢長(zhǎng)江有線電廠等專業(yè)性精沖件生產(chǎn)廠家或精沖生產(chǎn)點(diǎn)。由于國(guó)內(nèi)的精沖起步較晚，在汽車、摩托車上的應(yīng)用還不很廣泛，主要原因是精沖技術(shù)含量相當(dāng)高，人們對(duì)精沖工藝和模具設(shè)計(jì)技術(shù)的掌握不夠，加之精沖模具的制造精度不高，缺乏專用壓力機(jī)，以及所用材料不合適等諸多因素阻礙了精沖技術(shù)的推廣和應(yīng)用。
1.3.2精沖技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
目前，我國(guó)精沖技術(shù)的應(yīng)用尚處于起步階段，汽車、摩托車零部件精沖化開發(fā)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距。1976年中國(guó)與Feintool公司開始精沖技術(shù)交流，F(xiàn)einto公司第一次向我國(guó)提供了精沖技術(shù)培訓(xùn)資料，我國(guó)第一次引進(jìn)了精沖機(jī)，已從最初的手表、照相機(jī)工業(yè)逐步擴(kuò)大到機(jī)械工業(yè)，1980年我國(guó)開始把精沖技術(shù)引入汽車工業(yè)。預(yù)計(jì)未來兩年內(nèi)，我國(guó)小轎車的產(chǎn)量將超過100萬輛，每輛車上使用的精沖件約80個(gè)，因此汽車行業(yè)每年需用的精沖件接近1億個(gè)[7]。而當(dāng)前摩托車的年產(chǎn)量達(dá)1200萬輛，每輛摩托車上可以用精沖生產(chǎn)的零件也有20余個(gè)，所以總的需求量將達(dá)到2.4億個(gè)。
隨著我國(guó)汽車、摩托車工業(yè)的迅速發(fā)展，新車型更新?lián)Q代的速度不斷加快，傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的要求。汽車、摩托車精沖件主要向更厚、尺寸更大、強(qiáng)度更高、功能更復(fù)雜的方向發(fā)展。因此，大力發(fā)展精沖技術(shù)，將是開發(fā)汽車、摩托車零部件精沖化生產(chǎn)首先要面對(duì)的問題[8]。
精沖模具作為汽車、摩托車精沖件生產(chǎn)的工藝裝備將直接制約著汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和新車型的開發(fā)。據(jù)中國(guó)模具行業(yè)協(xié)會(huì)的不完全調(diào)查統(tǒng)計(jì)，近年來我國(guó)引進(jìn)的汽車模具每年約2億美元，這不僅耗費(fèi)了大量的外匯，而且嚴(yán)重阻礙了汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代[9]。在模具的設(shè)討制造中，是否采用了CAD/CAM/CAE技術(shù)，已是汽車、摩托車精沖件模具制造的現(xiàn)代方法區(qū)分于傳統(tǒng)加工方法的重要標(biāo)志，也是發(fā)展我國(guó)汽車工業(yè)的必然趨勢(shì)。
發(fā)展汽車、摩托車零部件的精沖化生產(chǎn)，還必須著手制定“汽車、摩托車精沖件系列型譜”。這項(xiàng)工作的意義在于搞清現(xiàn)有汽車、摩托車所需精沖件的種類、規(guī)格和數(shù)量，以便開展有針對(duì)性的汽車精沖件模具系列化設(shè)計(jì)。
精沖技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用不理想，我認(rèn)為有以下原因：
1）精沖機(jī)的價(jià)格昂貴（是普通壓力機(jī)的510倍），多數(shù)企業(yè)無力投資。
2）精沖機(jī)的專業(yè)性強(qiáng)，對(duì)多品種小批量的適應(yīng)性差（批量小時(shí)單件成本較高）。只有在生產(chǎn)批量達(dá)到一定規(guī)模后才是經(jīng)濟(jì)的，根據(jù)我國(guó)各行業(yè)的狀況：市場(chǎng)瓜分為許多單元，各廠家各自為陣，很難形成較大批量的生產(chǎn)，這與精沖技術(shù)生產(chǎn)不宜分散、應(yīng)適當(dāng)集中相違背[10]。
3）精沖技術(shù)是一個(gè)較新、較復(fù)雜的技術(shù)，它不僅要有先進(jìn)的精沖機(jī)，還要有許多先進(jìn)的配套設(shè)備（包括精密的檢測(cè)設(shè)備和精密的模具加工設(shè)備等），另外，還要有一批高素質(zhì)的工程師和技術(shù)工人，才能掌握和發(fā)揮它的作用，才能在生產(chǎn)實(shí)際中充分體現(xiàn)出它的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性[11]。因此精沖技術(shù)是一項(xiàng)高技術(shù)的系統(tǒng)工程，應(yīng)該集中一定的人力、物力和財(cái)力去較快地掌握和應(yīng)用它。
4）由于精沖技術(shù)在我國(guó)仍屬起步階段，精沖設(shè)備、精沖模具、精沖材料和精沖潤(rùn)滑油等在國(guó)內(nèi)還不配套，為了加快國(guó)內(nèi)沖壓行業(yè)發(fā)展的步伐和加入世貿(mào)組織后經(jīng)濟(jì)全球化的挑戰(zhàn)，在起步階段從國(guó)外引進(jìn)部分設(shè)備、模具和原材料是不可避免和必要的；但是，從發(fā)展的角度來看，無論是精沖機(jī)精沖模具，還是精沖材料都應(yīng)該立足于國(guó)內(nèi)，加強(qiáng)技術(shù)隊(duì)伍和人才的培養(yǎng)與開發(fā)，這些都是精沖技術(shù)國(guó)產(chǎn)化過程不可逾越的步驟。研制實(shí)用的精沖復(fù)動(dòng)模具，以便在普通壓力機(jī)上進(jìn)行零件的精沖，降低其產(chǎn)品成本是當(dāng)前的重點(diǎn)。
1.4 課題研究的目的意義及論文主要研究?jī)?nèi)容
在當(dāng)代社會(huì)，精沖技術(shù)作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的精加工手段，具有廣闊的發(fā)展前景。以精沖這種先進(jìn)工藝大量取代傳統(tǒng)機(jī)加工工藝來生產(chǎn)零件，是制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。由于未來市場(chǎng)對(duì)更厚、尺寸更大、強(qiáng)度更高、功能更復(fù)雜精沖零件的不斷需求，精沖技術(shù)將在工藝、模具、精沖材料、潤(rùn)滑及設(shè)備等方面全面提升。一個(gè)嶄新的、系統(tǒng)化的、全球性的精沖工業(yè)網(wǎng)將會(huì)出現(xiàn)。精沖技術(shù)作為制造業(yè)技術(shù)中的一個(gè)重要組成部分，將因其獨(dú)特的、無法替代的少、無切削性精加工優(yōu)點(diǎn)，在未來的社會(huì)中充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用[12]。
本文以沖壓理論為基礎(chǔ)，以汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板為研究對(duì)象，采用先進(jìn)的精沖理論，全面分析汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板的沖壓工藝性能，同時(shí)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的探討，從而對(duì)汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與改進(jìn)具有極其重要的實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。
本文的主要內(nèi)容歸納如下：
1）簡(jiǎn)要闡述精密沖裁工藝與精密沖裁模的設(shè)計(jì)，論述了常見沖壓模具的設(shè)計(jì)方法。
2）介紹了汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板精沖模具的沖壓工藝，常用結(jié)構(gòu)及其主要零件的設(shè)計(jì)方法和步驟。
3）對(duì)設(shè)計(jì)過程中的收獲和不足進(jìn)行總結(jié)并對(duì)后續(xù)研究工作做出展望。
33
第2章 精密沖裁工藝與精密沖裁模的設(shè)計(jì)
2.1精密沖裁工藝
精沖是在普通沖壓技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種精密板料加工工藝，在壓力機(jī)的一次或連續(xù)的幾次沖壓行程中，由原材料直接獲得比普通沖壓零件精度高、光潔度好、平面度高、垂直度好的高質(zhì)量沖壓零件。精沖可以取代普通沖壓及事后進(jìn)行各種切削加工的繁雜工藝，并以較低的成本改善產(chǎn)品質(zhì)量。
精沖工藝不僅能沖裁小于料厚的孔、細(xì)長(zhǎng)的窄槽、外輪廓上的窄懸臂、較小的壁間距等普通沖裁達(dá)不到的、工藝難度較大的零件，而且還可與其他沖壓工序復(fù)合，進(jìn)行如沉孔、壓印、壓凸、壓扁、彎曲、半沖孔、內(nèi)孔翻邊等精密沖壓，從而突破了普通沖裁基本上是板料平面成形的范圍[13]。
由于精沖能獲得尺寸精度高、光潔度好、平整的沖壓件，故精沖技術(shù)發(fā)展較快，不僅在鐘表、儀器儀表、打字機(jī)、計(jì)算機(jī)、照相機(jī)等精密機(jī)械工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用，而且在其他工業(yè)部門中的應(yīng)用范圍也正在日益擴(kuò)大。
2.1.1精沖的分類
按照工藝方式，精沖大致可以分為普通精沖、齒圈壓板精沖、對(duì)向凹模精沖、往復(fù)沖裁和小間隙圓角刃口沖裁等。其中應(yīng)用最多的是齒圈壓板精沖。
1）齒圈壓板精沖
齒圈壓板精沖工藝，是一種很有發(fā)展前途的精密沖裁方法，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用廣泛。人們通常所說的精沖加工就是這種齒圈壓板精沖。
（1）工藝過程
齒圈壓板精沖模，是精密沖裁的重要工藝裝備。它的工作部分主要由凸模、凹模、齒圈壓板以及推板（又稱反向凸模或推桿）所組成，其精沖工藝過程如下（如圖2.1所示）。
? 模具開啟，將條料9送進(jìn)工作位置。
? 模具閉合，齒圈壓板10將條料壓到凹模6上，其V形突齒嵌入材料，同時(shí)推板1與落料凸模7將材料夾緊。
? 材料在受壓的狀態(tài)下進(jìn)行精沖。
? 精沖完畢。
? 模具開啟，卸料，頂桿8頂出沖孔廢料，推板推出零件。
? 用壓縮空氣排走零件和廢料，同時(shí)送進(jìn)條料，準(zhǔn)備下一個(gè)零件的精沖。
從上述工藝過程可知，齒圈壓板精沖需要壓料、剪切、反壓三個(gè)作用力，并要求這三個(gè)作用力按順序施加，分別作用。同時(shí)，還要有推件力和卸料力，但這兩個(gè)力的施加需滯后于剪切力，即在精沖完成之后開始施加[14]。
（2）工藝特點(diǎn)
c）
b）
a）
e）
d）
f）
圖2.1 齒圈壓板精沖的工藝過程
1- 推板；2- 沖孔凸模；3，8- 頂桿；4- 墊板；5- 凸模固定板；6- 凹模；7- 落料凸模；9- 條料；10- 齒圈壓板
a）
b)
圖2.2 精密沖裁與普通沖裁的比較
a) 普通沖裁 b）精密沖裁
與普通沖裁相比，齒圈壓板精沖主要有以下工藝特點(diǎn)（如圖2.2所示）。
? 普通沖裁只有凸模一個(gè)作用力，而齒圈壓板精沖則有齒圈壓板壓力、頂桿頂力和凸模作用力三個(gè)力。
在精沖過程中，齒圈壓板和推板對(duì)材料上下施壓夾緊，使材料剪切變形區(qū)處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)。
? 普通沖裁的凸、凹模間隙較大，而精沖的凸、凹模間隙極小。
精沖時(shí)采用微間隙（雙向間隙值約為材料厚度1%），主要是為了避免普通沖裁時(shí)板料產(chǎn)生的彎曲—拉伸 —撕裂現(xiàn)象[15]。
? 普通沖裁的凸、凹模刃口是鋒利的，而精沖的凹模（或凸模）刃口帶有較小的圓角。
精沖凹模（或凸模）刃口帶有較小的圓角，主要是防止變形材料在刃口處產(chǎn)生應(yīng)力集中與微裂紋，并且還有增大壓應(yīng)力及對(duì)剪切面進(jìn)行擠光的作用。但圓角不宜過大，過大時(shí)必然增大零件的塌角和毛刺。
綜上所述，齒圈壓板精沖的特點(diǎn)是：對(duì)材料施加相當(dāng)大的壓緊力，采用盡量小的精沖間隙和適宜的刃口圓角使剪切區(qū)的材料處于三向受壓狀態(tài)。三向壓應(yīng)力狀態(tài)，提高了金屬材料的塑性，并為精沖時(shí)使材料實(shí)現(xiàn)塑性剪切分離提供了有利的變形條件。三向壓應(yīng)力狀態(tài)能提高金屬材料塑性的原因如下[16]。
? 拉伸應(yīng)力會(huì)促使晶間變形，加速晶界的破壞，而壓縮應(yīng)力能阻止或減少晶間變形。三向壓應(yīng)力作用越大，晶間變形越困難。
? 三向壓應(yīng)力能使金屬內(nèi)某些夾雜物與缺陷的危害程度大為減少。金屬內(nèi)夾雜物的存在，以及晶粒內(nèi)部空洞，往往會(huì)形成應(yīng)力集中。在拉應(yīng)力作用下，這種應(yīng)力集中十分危險(xiǎn)，而三向壓應(yīng)力作用，能全部或部分地消除其危害性。
? 三向壓應(yīng)力能抵消或減小由于不均勻變形所引起的附加拉應(yīng)力。
2）其他精沖方法簡(jiǎn)介
（1）對(duì)向凹模精沖
其模具結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是有兩個(gè)凹模：一個(gè)帶凸起的凹模，簡(jiǎn)稱凸起凹模；一個(gè)平面凹模，簡(jiǎn)稱凹模。模具結(jié)構(gòu)與齒圈壓板精沖模類似，只是將后者的V形環(huán)壓邊圈改為凸起凹模。對(duì)向凹模精沖過程如圖2.3所示。
? 將精沖材料放置在凹模表面上。
? 凹模上升，材料隨之上升，凸起凹模和凹模開始逐漸切入材料。在此過程中，廢料開始向四周轉(zhuǎn)移，部分材料進(jìn)入凹模型腔。
? 凹模停止切入材料而將材料夾緊在兩個(gè)凹模之間，連皮減薄至料厚的 20%～30%，廢料完成向四周的轉(zhuǎn)移，大量材料進(jìn)入凹模型腔，少量材料進(jìn)入凸起凹模型腔。
? 在兩個(gè)凹模夾持下，凸模下降，將零件推入凹模完成材料分離。然后，凹模下降，頂件器頂出零件。
（2）往復(fù)沖裁法（或稱上下沖裁法）
其沖裁過程如圖2.4所示，它是在一個(gè)沖裁過程中用兩個(gè)凸模從上、下兩次沖裁工件。首先，材料在上凸模1的作用下產(chǎn)生變形（如圖2.4中a）所示），當(dāng)凸模1切入材料15% ～30%時(shí)停止（如圖2.4中 b）所示）。然后用下凸模4反向?qū)Σ牧线M(jìn)行向上的沖裁，直至材料分離（如圖c）、d）所示）[19]。
該方法的變形機(jī)理類似于普通沖裁，仍然產(chǎn)生剪裂紋，存在斷裂帶。但由于對(duì)材料從正反兩面進(jìn)行兩次沖裁，使工件剪切面具有雙面塌角、無毛刺，而且有上下兩個(gè)光亮帶，從而使沖裁件的斷面質(zhì)量有較大的提高。
（3）小間隙圓角刃口沖裁
其主要是采用了小圓角刃口和很小的沖裁間隙，實(shí)質(zhì)是沖裁擠光的復(fù)合工藝過程。落料時(shí)，凹模刃口帶小圓角、倒角或橢圓角，凸模刃口鋒利；沖孔時(shí)，凸模刃口帶小圓角或倒角，而凹模刃口鋒利。凸、凹模間的間隙小于0.01～0.02，且與材
d）
c）
a）
b）
圖2.3 對(duì)向凹模精沖過程
1- 凸模；2- 凸起凹模；3- 板料；4- 凹模；5- 頂件器；6- 廢料；7- 零件
料厚度無關(guān)。由于凹模（或凸模）刃口為圓角及采用極小間隙，提高了沖裁區(qū)的靜水壓，減少了拉應(yīng)力，加之圓角刃口還可以減少應(yīng)力集中，起到抑制裂紋產(chǎn)生的作用，從而獲得光潔的剪切面[20]。
2.1.2精沖材料
被沖零件的材料狀況是實(shí)現(xiàn)精沖件剪切面光潔的基本條件。一般對(duì)精沖材料的
圖2.4 往復(fù)沖裁的變形過程
1- 凸模；2- 壓料板；3- 凹模；4- 凸模
a）
d）
c）
b）
要求是：塑性好、組織結(jié)構(gòu)均勻。對(duì)于碳鋼和合金鋼，碳化物的形態(tài)和分布應(yīng)以球化完全、彌散性好的組織為最佳。目前，用于精沖的板材主要是容易冷擠壓成形的材料：鋼材主要是低碳鋼、低合金鋼和不銹鋼，沖裁厚度以12以下為宜；有色合金主要是鋁合金和銅合金，沖裁厚度以18以下為宜。也有一些中碳鋼和高碳鋼可在球化處理后用于精沖生產(chǎn)。將來，隨著模具材料及處理方法的發(fā)展以及被沖板材球化處理工藝的進(jìn)一步完善與普及，一些較硬的高碳鋼和高合金鋼以及其他低韌性的材料請(qǐng)如鎳基或鉆基合金材料等也會(huì)用于生產(chǎn)精沖零件[21]。
2.1.3精沖零件的工藝性
精沖零件的工藝性好壞，直接影響模具的使用壽命、精沖件質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。因此必須對(duì)零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、精度及所用材料等提出具體要求。
1）精沖件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸
（1）圓角半徑
精沖件應(yīng)盡量避免尖角，所以必須以圓角過渡。否則，在工件相應(yīng)的剪切面上會(huì)發(fā)生撕裂，而且容易使模具相應(yīng)部位應(yīng)力集中及嚴(yán)重磨損。最小圓角半徑的大小取決于零件角度、材料種類、材料厚度及其力學(xué)性能。其計(jì)算方法為按材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，得出的凸出圓角和尖角處最小半徑的近似值。對(duì)于強(qiáng)度較高或較低的材料，圓角半徑應(yīng)按照強(qiáng)度的變化量成比例的增大或減小。
除特殊情況外，為了提高模具刃磨壽命、減小塌角和改善沖裁面質(zhì)量，精沖零件尖角部位的圓角半徑盡可能取較大的數(shù)值。
（2）孔徑和槽寬
精沖的最小孔徑，主要是考慮沖孔凸模所能承受的最大壓應(yīng)力，其值與材料性質(zhì)及材料厚度等因素有關(guān)。沖窄長(zhǎng)槽時(shí)，凸模將受到側(cè)壓力，所能承受的壓力比與其同樣大斷面的圓形凸模小，所以需要按槽長(zhǎng)與槽寬的比值來考慮。
（3）最小壁厚
壁厚是指精沖零件上的相鄰孔之間、槽之間、孔和槽之間或孔（槽）與內(nèi)外形輪廓之間的距離，即間距或孔邊距。在普通沖裁時(shí)，壁厚要大于或等于料厚；在精沖時(shí)，壁厚則可以小于料厚。
（4）齒形
在精沖齒輪、齒條之類的齒形零件時(shí)，凸模齒形部分承受著壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。為了避免凸模在其齒形根部斷裂，必須限制齒形零件的最小模數(shù)和齒寬。影響模數(shù)和齒寬的主要因素有齒形、料厚、材料的抗拉強(qiáng)度和模具制造質(zhì)量等。
（5）懸臂和凸耳
懸臂（又稱窄帶）是指精沖件外輪廓上細(xì)而長(zhǎng)的凸起部分。凸耳（又稱凸臺(tái)）是指精沖件外輪廓上短而寬的凸起部分。
2）精沖件的尺寸精度
精沖零件的尺寸精度，主要與模具結(jié)構(gòu)、模具精度、材料厚度及其力學(xué)性能、設(shè)備精度及壓力調(diào)整等因素有關(guān)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，精沖的內(nèi)形比外形精度高；精沖低強(qiáng)度材料比高強(qiáng)度材料更容易獲得嚴(yán)格的公差。
2.1.4精沖零件的質(zhì)量
精沖零件的質(zhì)量，主要指剪切而上光亮帶質(zhì)量、垂直度、毛刺、塌角、平直度及尺寸精度等。
（1）光亮帶質(zhì)量
普通沖裁件的剪切斷面，一般由圓角帶、光亮帶、撕裂帶和毛刺組成。其中有實(shí)用價(jià)值的光亮帶，僅占材料厚度的1/3左右。光亮帶的大小，隨沖裁間隙大小和材料力學(xué)性能的不同而變化。精沖件的剪切斷面，在正常情況下，其光亮帶可占料厚的90%以上，甚至達(dá)到100%既無裂紋，又無撕裂，整個(gè)剪切而基本上都可作為零件的工作面。精沖件光亮帶上的表面粗糙度，主要取決少凸、凹模的刃口狀況和材料的組織性能。一般表面粗糙度可達(dá)Ra=0.4～1.5μm。
（2）垂直度
精沖件的剪切面垂直度較高，其斜角一般都比較?。s），它與材料的力學(xué)性能、厚度、零件的幾何形狀、模具剛度及刃口狀況、精沖壓力大小等因素有關(guān)。垂直度可用角度偏差值來表示，也可用垂直度偏差（或稱傾斜度偏差）值表示。
（3）毛刺
精沖零件一般都帶有較小的毛刺。當(dāng)凸、凹模嚴(yán)重磨損后，也會(huì)產(chǎn)生較大的毛刺由于落料凸模比沖孔凹模磨損快，所以，精沖件的外廓毛刺比內(nèi)廓毛刺大。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，應(yīng)考慮及時(shí)修磨刃口。
精沖件上毛刺的大小，除與凸、凹模的刃口狀況有關(guān)外，還與間隙大小、凸模進(jìn)入凹模的深度、材料厚度及其力學(xué)性能等因素有關(guān)。
在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于精沖件上根部較薄的毛刺（易去毛刺），普遍采用滾筒清理和振動(dòng)清理的方法。對(duì)于根部較厚的毛刺（不易去毛刺），需要采用砂帶磨光機(jī)磨去毛刺。
（4）塌角
塌角是指精沖件內(nèi)、外輪廓平面與剪切斷面交界處的不規(guī)則塑性變形面，它是在凸?；虬寄Ｈ锌趧傞_始?jí)喝氩牧蠒r(shí)產(chǎn)生的。塌角與料厚、材質(zhì)、零件形狀、反壓力及齒圈高度等有關(guān)。
（5）平直度
由于精沖件在內(nèi)外壓緊狀態(tài)下與板料分離，故平直度比普通的沖裁件要高，一般無需校平工序即可使用。精沖件的平直度，主要取決于精沖件的幾何形狀及尺寸、壓力大小、材料厚度及力學(xué)性能等。一般來說，厚料比薄料平直；低強(qiáng)度材料比高強(qiáng)度材料平直；推板反壓力大比反壓力小時(shí)平直。
2.1.5精沖工藝的應(yīng)用范圍
? 從滿足零件的使用要求看，若是以精沖件的剪切面作為配合、運(yùn)動(dòng)、安裝，裝飾以及基準(zhǔn)面的平板狀零件，要求其剪切面的表面粗糙度Ra小于3.2μm，尺寸精度在IT9級(jí)以上及形位精度較高的都可采用精沖工藝加工，直接獲得合格的零件。
? 從精沖件能達(dá)到的極限尺寸看，精沖比普通沖裁前進(jìn)了一大步。在普通沖裁中不可能生產(chǎn)的零件，在精沖中有可能實(shí)現(xiàn)。例如，可精沖僅為材料厚度50%（甚至更小）的孔、僅為材料厚度60%的窄槽或懸臂、極小的圓角（落料時(shí)外緣圓角半徑為材料厚度的10%，沖孔時(shí)內(nèi)緣圓角半徑僅為材料厚度5% ）等。精沖件的最大材料厚度可達(dá)25最大外廓尺寸為800。
? 從精沖材料的范圍看，其實(shí)用性也在日益擴(kuò)大。不僅精沖塑性較好的有色金屬、低碳鋼及合金鋼，而且對(duì)于強(qiáng)度高達(dá)750MPa， 850MPa的高碳鋼、合金工具鋼、軸承鋼以及不銹鋼、耐熱鋼等塑性較差的鋼材，經(jīng)軟化處理后也開始采用精沖工藝。
? 從精沖所能完成的沖壓工序看，它不再局限于落料、沖孔等分離工序，而且能通過復(fù)合或連續(xù)的精沖方法，完成壓倒角、壓印、壓沉孔、半沖孔、彎曲及淺拉延等成形工序，進(jìn)一步擴(kuò)大了精沖工藝的應(yīng)用范圍。
? 從精沖所用的設(shè)備看，不再局限于專用精沖壓力機(jī)，尤其是對(duì)于沒有精沖壓力機(jī)的中小型工廠，可采用帶液壓模架與滾珠模架的精沖模進(jìn)行生產(chǎn)。實(shí)踐證明，在一定范圍內(nèi)推廣精沖工藝，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。
2.2 精密沖裁模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)
2.2.1精沖模具結(jié)構(gòu)
精沖模具結(jié)構(gòu)與普通沖模結(jié)構(gòu)基本相似，但由于精沖原理與普通沖裁原理不同，所以精沖模具結(jié)構(gòu)主要有以下特點(diǎn)。
? 精沖模具使用齒圈壓板和推板，在精沖過程中對(duì)金屬板料施加較大的作用力，使金屬板料剪切變形區(qū)產(chǎn)生三向壓應(yīng)力。而普通沖裁模的卸料板和頂件板，只起到卸料和頂件的作用。因此，精沖模具所承受的載荷要比普通沖裁模大得多。
? 精沖模具的凸、凹模間隙比普通沖模小得多，所以對(duì)凸，凹模同軸度要求更為嚴(yán)格。
? 精沖模的凹模（或凸模）刃口帶有小圓角，而普通沖模的凸、凹模刃口鋒利。
? 精沖模的齒圈壓板上帶有凸出齒形，普通沖模的卸料板為平面。
? 精沖模沖孔的廢料，都采用頂桿頂出。普通沖模的沖孔廢料，大都由凹?？茁┫隆?
2.2.2精沖模具設(shè)計(jì)的基本原則
1）對(duì)精沖模具的設(shè)計(jì)要求
精沖模具是實(shí)現(xiàn)精沖工藝的重要手段，它直接影響精沖件的質(zhì)量。在精沖模具的設(shè)計(jì)中，除了滿足普通沖模設(shè)計(jì)的要求外，還必須特別注意以下要求。
? 模具結(jié)構(gòu)必須滿足精沖工藝要求，只能在工作狀況下，使板料處在三向壓應(yīng)力狀態(tài)。
? 模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（剛度好），功能可靠，有良好的導(dǎo)向精度。
? 要考慮模具零部件的工藝性和加工性能。
? 合理選用模具各零件的材料及其熱處理方法，特別要選用耐磨性高、淬透性好和微變形的材料來制造凸模和凹模。
? 必須滿足精沖件的質(zhì)量特征與要求。
? 認(rèn)真考慮精沖模的潤(rùn)滑與排氣系統(tǒng)。
? 便少及時(shí)清除沖裁完畢的零件與廢料。
? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便。
? 整套精沖模具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
2）精沖模具的設(shè)計(jì)內(nèi)容
精沖模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容。
? 分析精沖件的工藝性與精沖材料性能。
? 確定精沖工藝順序與排樣圖。
? 計(jì)算精沖模設(shè)計(jì)所需的基木數(shù)據(jù)（如排樣、沖裁力、壓料作用力、推板作用力、作用力中心及其模具零件的強(qiáng)度校核等）。
? 了解精沖機(jī)有關(guān)的技術(shù)參數(shù)。
? 進(jìn)行精沖模總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
? 繪制精沖模零部件圖，注明技術(shù)條件。
3）精沖模具的設(shè)計(jì)步驟
精沖模總體設(shè)計(jì)步驟如下。
? 根據(jù)對(duì)精沖件的工藝分析選擇精沖模具系統(tǒng)，確定精沖模種類及其結(jié)構(gòu)形式。
? 計(jì)算各力并確定精沖模的壓力中心。
? 計(jì)算并確定模具零件的主要尺寸。
? 選擇適合的精沖模具標(biāo)準(zhǔn)件。
? 計(jì)算模具的閉合高度及確定模具的裝夾方式。
? 選擇精沖機(jī)。
? 繪制精沖模具總圖及零件圖，并注明各項(xiàng)技術(shù)要求
2.2.3精沖設(shè)備
精沖設(shè)備是實(shí)現(xiàn)精沖工藝的基本前提，它包括精沖機(jī)本體以及自動(dòng)化生產(chǎn)兩大部分。精沖機(jī)本體應(yīng)具有剛性好、導(dǎo)向精度高和換模方便等性能，自動(dòng)化生產(chǎn)部分應(yīng)能實(shí)現(xiàn)送出料自動(dòng)化和節(jié)拍快等功能[22]。目前，國(guó)際上已擁有一批精沖機(jī)生產(chǎn)廠家，例如瑞士Feintool-Osterwalder和德國(guó)Maypress等機(jī)械式精沖壓力機(jī)生產(chǎn)廠家，以及瑞士HeinrichSchmid、瑞士Hydrel、英國(guó)Fine-O-Matic、德國(guó)SMG-Feintool、日本川崎油工株式會(huì)社和日本森鐵工株式會(huì)社等液壓式精沖壓力機(jī)生產(chǎn)三家。在國(guó)內(nèi)，北京機(jī)電研究所與內(nèi)江鍛壓機(jī)床廠也已聯(lián)合研制開發(fā)了精沖壓力機(jī)。
2.3 本章小結(jié)
本章從兩方面系統(tǒng)的介紹了精密沖裁技術(shù)。首先通過精密沖裁工藝來了解精密沖裁的分類方法，材料的選用，精沖零件的工藝性及其應(yīng)用范圍等問題。對(duì)精沖有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。其次，具體介紹精密沖裁模的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，為我們的設(shè)計(jì)提供備選的設(shè)備，有利于提高設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)的可靠性。
第3章 汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板精沖模設(shè)計(jì)
3.1 沖壓工藝設(shè)計(jì)
3.1.1 沖壓件工藝分析
1） 沖壓件形狀和尺寸
該沖裁件（如圖3.1所示）結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，各直線或曲線的連接處都有圓角，無尖角，比較適合沖裁。
2） 材料性能：該沖裁件的材料1Cr13是合金鋼，具有良好的可沖壓性能，適合精沖生產(chǎn)。
3） 沖壓精度：精沖件的尺寸公差與零件材料厚度等因素有關(guān)。
圖3.2 零件的精度
圖3.1 零件圖
本零件材料厚度4
公差等級(jí) 公差
A=4 IT7 0.079
B=51 IT8 0.022
C=39.5 IT7+0.04 0.083
3.1.2 排樣設(shè)計(jì)
1）排樣：
排樣指沖裁件在條料上或條料在板料上的布置形式。
排樣的目的是提高材料利用率。
（1）材料利用率
K=F0/F×100%=沖裁件實(shí)際面積×100%
其中： K=材料利用率。
F=板料面積。
F0=沖裁件面積設(shè)計(jì)廢料：工件的各種內(nèi)孔所產(chǎn)生的廢料。
（2）沖裁件的廢料：
工藝廢料：由于工件之間及工件與條料側(cè)邊之間的邊存在而產(chǎn)生的廢料及料頭料尾而產(chǎn)生的廢料。取決于沖壓方法和排樣方法。
設(shè)計(jì)廢料：工件內(nèi)孔而產(chǎn)生的廢料
（3）排樣方法：
? 有廢料排樣：即工件與工件之間，工件與條料邊緣間都有塔邊存在。
? 少?gòu)U料排樣：即工件與工件間有搭邊存在。工件與條料邊緣大廢料搭邊存在。
? 無廢料的排樣：即工件與工件間，工件與條料邊緣之間均無搭邊存在。具體的排樣形式有：直排，斜排，對(duì)排，混合排樣，多排沖裁搭邊。
根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和實(shí)際需要選擇直排方式。
圖3.3 排樣圖
2）搭邊和邊距
精沖零件的材料消耗取決于搭邊和邊距。由于精沖時(shí)壓邊圈上帶有V形環(huán)，故搭邊、邊距和步距數(shù)值較普通沖裁為大。影響它們的因素有：零件沖裁面質(zhì)量；料厚及強(qiáng)度；零件形狀；壓料齒圈分布。搭邊和邊距數(shù)值一般為：搭邊e≥2t（t為板厚，）邊距a=1.5t，根據(jù)零件形狀及料厚查表可得出：搭邊值為a=6.4；b=5.2。
表3.1 常用排樣形式
有廢料排樣
少?gòu)U料排樣
排樣
類型
直排
單排
排樣
多行排
斜排
對(duì)頭直排
對(duì)頭斜排
混合排
3.1.3 沖壓工藝力計(jì)算
精沖工藝力包括剪切力、壓料力和反壓力等。
沖裁力 ==243.2（KN） （3.1）壓料力 =（0.4～0.6）=145.9（KN） （3.2）
反壓力 =60.8（KN） （3.3）
卸料力 =24.3（KN） （3.4）
頂件力 =24.3（KN） （3.5）
精沖工藝力 =449.9（KN） （3.6）
其中：-----安全系數(shù)，一般取1.25
------剪切線總長(zhǎng)，
------材料的抗剪強(qiáng)度，MPa
t-------材料厚度
表3.2 刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸和分類
沖裁間隙
磨損系數(shù)
計(jì)算公式
制造公差
計(jì)算結(jié)果
落料凹模
=0.04
制件精度為：IT8級(jí)，故x=1
=
相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.04左右
=
同上
=
同上
沖孔凸模
=
=
同上
制件精度為：IT7級(jí)，故x=1
=
=
凹模尺寸按凸模配作，保證雙面間隙在0.04
孔心距
=
同上
3.1.4 工作零件刃口尺寸計(jì)算
落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算，落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制，如表3.2所示。
3.1.5 壓力中心計(jì)算
一副沖模的壓力中心就是這副沖模各個(gè)沖壓力的合力作用點(diǎn)，一般指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機(jī)滑塊的中心在同一垂直線上。
絕大多數(shù)的沖裁件，沿著沖裁輪廓的斷面厚度不變。輪廓各部分的沖裁力，與輪廓的長(zhǎng)度成正比，同時(shí)沖裁力沿輪廓分布。因此，求輪廓各部分沖裁力的合力作用點(diǎn)，即壓力中心，可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的重心位置。
圖3.4 零件壓力中心計(jì)算
設(shè)沖裁模的全部沖裁輪廓可分成n部分，每部分的長(zhǎng)度分別為。在某一選定的平面坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，各部分輪廓的重心位置分別為（）、（）、（）…… （），則壓力中心的位置（）可按以下公式求得。
（3.7）
（3.8）
式（7）和式（8）適用于單凸模或多凸模的單工序沖裁模、復(fù)合沖裁模和連續(xù)沖裁模。
沖裁輪廓大多是直線和輪廓。直線線段的重心即是線段的中點(diǎn)，圓弧的長(zhǎng)度和重心按以下兩式求得：
（3.9）
（3.10）
其中 l——圓弧展開長(zhǎng)度（）
r——圓弧半徑（）
α——中心半角（度）
——圓弧重心與圓距離（）。
本零件為左右對(duì)稱式結(jié)構(gòu)設(shè)以底邊中線為原點(diǎn)則的值為零，只需計(jì)算即可，
=24
則壓力中心的坐標(biāo)為（0，24）。
3.2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.2.1 凸模設(shè)計(jì)
沖裁時(shí)凸模所收的應(yīng)力，有平均壓應(yīng)力σ和刃口的接觸應(yīng)力兩種?？讖酱笥跊_件材料后度時(shí)，接觸應(yīng)力大于平均壓應(yīng)力σ，因而強(qiáng)度核算的條件是接觸應(yīng)力小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力[σ]?？讖叫∮诨虻扔跊_件材料厚度時(shí)，強(qiáng)度核算條件可以是平均壓應(yīng)力σ小于或等于凸模材料的許用應(yīng)力[σ]。
本零件d≤t,凸模強(qiáng)度按下式核算：
(3.11)
其中 t——沖件材料厚度（）
d——凸模或沖孔直徑（）
——沖件材料抗剪強(qiáng)度（）
σ——凸模平均壓應(yīng)力（）
[σ]——凸模材料許用壓應(yīng)力，對(duì)于常用合金模具鋼，可取1800~2200。
取凸模材料許用壓應(yīng)力為1800本沖件的材料抗剪強(qiáng)度為380，根據(jù)上式可算出凸模平均壓應(yīng)力σ的值為1520。小于凸模材料許用壓應(yīng)力，故符合要求。
根據(jù)零件需求，本設(shè)計(jì)的采用帶臺(tái)肩的凸模。
圖3.5 臺(tái)肩式?jīng)_孔凸模
它的最大允許長(zhǎng)度按下式計(jì)算：
(3.12)
其中 C——系數(shù)
——凸模大端直徑（）
對(duì)于凸模1，50
對(duì)于凸模2，40
3.2.2 凹模的設(shè)計(jì)
1）凹模壁厚
凹模壁厚是指凹模刃口與外緣的距離，凹模壁厚可按表3.3選擇。
表3.3 凹模壁厚
料寬
料厚
≤0.8
＞0.8~1.5
＞1.5~3
＞3~5
≤40
＞40~50
＞50~70
20~25
22~28
28~36
22~28
24~32
30~40
24~32
28~36
32~42
28~36
30~40
35~45
2）凹模厚度
凹模厚度可根據(jù)沖裁力P選擇。
在求得凹模壁厚和厚度后，就初步有了外形尺寸，這個(gè)外形尺寸還須向國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)靠攏。
先計(jì)算沖裁力。
P=128×4×380×1.3=252928N≈253 KN (3.13)
查表得h=30
由表3.3，從沖件料寬（＞50～70）及料厚（＞3～5）取壁厚b=45
凹模直徑D=141
查對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將上述尺寸改為160。
3）刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h可按下列規(guī)則計(jì)算：
沖件料厚 t ≤3，h = 3
沖件料厚 t ＞3，h =t
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確定凹模的尺寸，然后根據(jù)模具的需要在上面加工各種特征。
凹模加工后結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。
圖3.6 凹模結(jié)構(gòu)
3.2.3 卸料板的設(shè)計(jì)
合理的卸料板結(jié)構(gòu)形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進(jìn)行卸
料外，在某些結(jié)構(gòu)的模具中還起到保護(hù)凸模的重要作用。
（1） 固定卸料裝置
a）
b）
c）
d）
圖3.7 固定卸料裝置
a）一體式 b）分體式 c）懸臂式 d）拱橋式
固定卸料板，又稱剛性卸料板，用于厚料或硬材。特點(diǎn)是卸料力大，使用安全，但送料操作受約束，常用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件，特別適用于卸料力較大的簡(jiǎn)單沖模。常用的固定卸料板如圖3.5所示。其中圖a是與導(dǎo)料板制成一體的卸料板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但裝配調(diào)整不便；圖b是分體式卸料板，導(dǎo)料板裝配方便，
應(yīng)用較多；圖c是懸臂式卸料板，用于窄長(zhǎng)件的沖孔或切口后的卸料；圖d是拱橋式卸料板，用于空心件或彎曲件沖底孔后的卸料。
固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，當(dāng)沖裁板料較厚（大于0.5）、平直度要求不很高的沖裁件時(shí)，一般采用固定卸料裝置。
（2） 彈壓卸料裝置
常用的彈壓卸料結(jié)構(gòu)形式如圖3.6所示。彈壓卸料裝置的基本零件包括卸料板、彈性元件（彈簧或橡膠）、卸料螺釘?shù)取?
彈壓卸料裝置卸料力較小，但它既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖載件或薄板沖載（t≤1.5）宜用彈壓制料裝置。圖a）是最簡(jiǎn)單的彈壓卸料方法，用于簡(jiǎn)單沖裁模；圖b）是以導(dǎo)料板為送進(jìn)導(dǎo)向的沖模中使用的彈壓卸料裝置。
圖3.8 彈壓卸料裝置
a) 卸料板 b) 彈性元件 c) 卸料螺釘
本設(shè)計(jì)采用圓形彈壓卸料板，查表可得卸料板大小為160×16。卸料裝置如圖3.9所示。卸料板具體結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。
圖3.9 卸料裝置
圖3.10 卸料板結(jié)構(gòu)圖
3.2.4 推件裝置
推件和頂件一般指把沖件或廢料從凹模中卸出來的裝置。本設(shè)計(jì)采用剛性卸料裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。
圖3.11 推件裝置結(jié)構(gòu)圖
3.2.5 擋料銷
在落料模與復(fù)合模中，縱向定位的主要作用是保證縱向搭邊值；而在級(jí)進(jìn)沖裁模中，還將影響制件的形位尺寸精度，因此要求更高。
（1） 固定擋料銷
固定擋料銷裝在凹模型孔出料一側(cè)，利用落料以后的廢料孔邊進(jìn)行擋料，控制送料距離，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的固定擋料銷如圖3.12所示。其中B型用于廢料孔較窄時(shí)擋料，但應(yīng)用不多，一般都采用A型。
固定擋料銷主要用在落料模與順裝復(fù)合模上。在2～3個(gè)工位的簡(jiǎn)單級(jí)進(jìn)模上有時(shí)也用。采用固定擋料銷定距時(shí)，如果模具為彈性卸料方式，卸料板上要開避讓孔，以防卸料板與擋料銷碰撞。
（2） 活動(dòng)擋料銷
活動(dòng)擋料銷是一種可以伸縮的擋料銷。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的活動(dòng)擋料銷如圖3.13。其中，圖a）所示為彈簧彈頂擋料裝置；圖b）所示為扭簧彈頂擋料裝置；圖c）所示為橡膠彈頂擋料銷?；顒?dòng)擋料銷通常安裝在倒裝落料?；虻寡b復(fù)合模的彈壓卸料板上。
本設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選用橡膠彈頂擋料銷。如圖3.13 c）所示結(jié)構(gòu)。
圖3.12 活動(dòng)擋料銷
a)彈簧彈頂擋料銷 b)扭簧彈頂擋料銷 c)橡膠彈頂擋料銷
圖3.13 固定擋料銷
3.2.6 橡膠
1）高度計(jì)算
橡膠的高度按下式計(jì)算：
（3.14）
其中 H——橡膠高度
L——工作行程或橡膠在工作時(shí)的壓縮量（）
——橡膠預(yù)壓縮量（%）
——工作行程末的橡膠壓縮量（%）
對(duì)于普通橡膠，可取=10～15%，≤45%。對(duì)于聚氨酯橡膠，=5～10%，=10～35%。硬度越高，和都應(yīng)減少。
按上式算得的高度，還需以下式復(fù)核：
(3.15)
其中 D——橡膠外徑（）。
3.2.6支撐零件設(shè)計(jì)
1）模柄的選用
中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上。常用模柄型式有以下幾種。
旋入式模柄：這種模柄裝卸方便，但與上模座的垂直度誤差較大，主要用于中、小型有導(dǎo)柱的模具上。
壓入式模柄：主要用于上模座較厚而又沒有開設(shè)推板孔的場(chǎng)合。
凸緣模柄：上模座的沉孔與凸緣為H7/h6 配合，并用3個(gè)或4個(gè)內(nèi)六角螺釘進(jìn)行
3.14 模柄
固定。由于沉孔底面的表面粗糙度較差，與上模座的平行度也較差，所以裝配后模柄的垂直度遠(yuǎn)不如壓入式模柄。這種模柄的優(yōu)點(diǎn)在于凸緣的厚度一般不到模座厚度的一半，凸緣模柄以下的模座部分仍可加工出形孔，以便容納推件裝置的推板。
浮動(dòng)模柄：主要用于滾動(dòng)導(dǎo)向模架，在壓力機(jī)導(dǎo)向精度不高時(shí)，選用一級(jí)精度滑動(dòng)導(dǎo)向模架也可采用。但選用浮動(dòng)模柄的模具必須使用行程可調(diào)壓力機(jī)，保證在工作過程中導(dǎo)柱與導(dǎo)套不脫離。
本設(shè)計(jì)采用凸緣模柄具體結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。
2）凸模固定板的設(shè)計(jì)
3.15 凸模固定板
凸模固定板對(duì)模具有很重要的作用，它對(duì)凸模的固定是否準(zhǔn)確直接影響工件的質(zhì)量，甚至影響模具能否正常工作。
3）凸凹模固定板設(shè)計(jì)
3.16 凸凹模固定板
3.2.7壓力機(jī)的選用
1）沖壓設(shè)備的選用原則
沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、尺寸及精度要求等因素來確定的。沖壓生產(chǎn)中常用的沖壓設(shè)備種類很多，選用設(shè)備時(shí)主要應(yīng)考慮下述音速：
? 沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序；是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。
? 沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成工序的需要。
? 沖壓設(shè)備的裝模高度、工作臺(tái)尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所用的模具。
? 沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。
2）選用沖壓設(shè)備
本模具為精沖模故要在精沖壓力機(jī)中選擇，模具所需總壓力為500KN，閉合高度為203,下模座為375×240,料厚為4。根據(jù)以上信息，確定選擇Y26A-100型精沖壓力機(jī)即可滿足生產(chǎn)需要，該壓力機(jī)的數(shù)據(jù)如下：
總壓力： 1000KN
壓邊力： 100～500KN
反壓力： 50～250KN
廢料剪斷力： 250KN
最大行程次數(shù)： 60
沖裁速度： 5～50
工作行程： 30～90
壓邊行程： 25
反壓行程： 25
裝模高度： 280～350
上工作臺(tái)： 420×420
下工作臺(tái)： 400×500
立柱間前后距離：290
立柱間左右距離：460
最大送料步距： 130×2
最大料款： 180
最大料厚； 12
主電機(jī)功率： 18.5KW
總功率： 25KW
質(zhì)量： 10t
3.3 模具制造裝配要點(diǎn)
固定在上模座上的上模部分，各凸模和凸模墊板淬硬，裝配前將凸模淬硬并完成全部加工。墊板裝配之前不淬硬。
裝配時(shí)，將凸模壓入凸模固定板，推件塊放入凹模型腔內(nèi)通過配磨調(diào)節(jié)位置間隙。將上模座、墊板、凸模固定板和凹模用銷穿起來，并使凸模插入推件塊孔中將它們定位。然后用六角螺釘進(jìn)行緊固。同理，裝配下模時(shí)，將凸凹模壓入凸凹模固定板，將下模座、凸凹模固定板調(diào)節(jié)好相對(duì)位置用螺釘固定。然后將橡膠、圈卸料板通過卸料螺釘和下模座、凸凹模固定板裝在一起。將上模座通過導(dǎo)柱，導(dǎo)套與下模座裝在一起。上模座拆開，將墊板淬硬磨平，再次裝配上模，完成模具裝配。
圖3.17 裝配圖
3.4 本章小結(jié)
本章通過具體的設(shè)計(jì)過程完成對(duì)汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板的精沖模具設(shè)計(jì)，首先對(duì)汽車制動(dòng)器調(diào)節(jié)齒板進(jìn)行了工藝分析，由此選擇適