擋板沖裁級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì),擋板,沖裁級(jí)進(jìn)模,設(shè)計(jì) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第33頁(yè) 共34頁(yè) 編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 題 目： 擋板沖裁級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì) 院 （系）： 應(yīng)用科技學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 陳凱鵬 學(xué) 號(hào)： 030Y20135 指導(dǎo)教師： 劉紅 王玲 職 稱： 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 高級(jí)工程師 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā) 2007 年 6 月 15 日 目 錄 1 引言 3 2 沖裁機(jī)理分析 5 2.1 沖裁變形過(guò)程分析 5 2.2 沖裁件質(zhì)量分析 6 2.3 沖裁模間隙 6 2.4 間隙對(duì)沖裁力的影響 7 3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 7 3.1 沖壓件工藝性分析 8 3.2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類型 8 4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 8 4.1 排樣設(shè)計(jì) 8 4.2 搭邊 8 4.3 計(jì)算材料利用率 8 5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 8 5.1 壓力中心的計(jì)算 8 5.2 沖壓力的計(jì)算 8 5.3 降低沖裁力的方法 8 6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 8 6.1 刃口尺寸計(jì)算原則 8 6.2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 8 6.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 8 7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 7.1 模具類型的選擇 8 7.2 定位方式的選擇 8 7.3 確定送料方式 8 7.4. 確定卸料形式 8 7.5. 模架形式 8 8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 8.1.1落料凹模 8 8.1.2典型組合的選擇 8 8.1.3 落料凸模尺寸的確定 8 8.1.4 沖孔凸模尺寸的確定 8 8.2 定位零件的設(shè)計(jì) 8 8.2.1.導(dǎo)正銷 8 8.2.2.導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 8 8.2.3.擋料銷 8 8.2.4始用擋料裝置 8 8.3 卸料零件的設(shè)計(jì) 8 8.3.1 卸料板 8 8.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用 8 8.3.3 頂件塊 8 8.3.4 頂桿 8 8.4 模架及其他零部件 8 8.4.1模架的選用 8 8.4.2模 柄 8 9 計(jì)算模具閉合高度 8 10 繪制模具總裝圖 8 11 選擇壓力機(jī)并校核閉合高度 8 12 典型零件的制造工藝 8 12.1 工藝路線的擬定 8 12.1.1 表面加工方法的選擇 8 12.1.2加工路線的劃分 8 12.1.3加工工序的組成 8 12.1.4加工順序的安排 8 12.2 制訂加工工藝規(guī)程的指導(dǎo)思想 8 12.3主要成型零件的加工工藝 8 13 結(jié)論 8 謝 辭 8 參考文獻(xiàn) 8 1 引言 目前，沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬制品個(gè)行業(yè)中，如汽車，儀表，家用電器等工業(yè)中，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，模具制造業(yè)在工業(yè)中所占的地位越來(lái)越重要。 沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價(jià)的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著，深受制造行業(yè)的重視。 沖壓工藝是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬材料，而且也可以加工非金屬板料。冷沖壓的加工方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品一致性好，使用于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)，增強(qiáng)效益，更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。 1.2 本設(shè)計(jì)需完成的工作 本課題主要研究的是級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。級(jí)進(jìn)模在壓力機(jī)一次沖程中，在有規(guī)律排列的幾個(gè)工位上分別完成一部分沖裁工序，在最后工序沖出完整工件。因?yàn)榧?jí)進(jìn)模是連續(xù)沖壓，生產(chǎn)過(guò)程中相當(dāng)于每次沖程沖制一個(gè)工件，故生產(chǎn)效率高。級(jí)進(jìn)模沖裁可以減少模具數(shù)量，操作方便安全，便于實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化。但它在定位中產(chǎn)生的累計(jì)誤差會(huì)影響工件精度，因此級(jí)進(jìn)模多用于生產(chǎn)批量大，精度要求不高，需要多工序沖裁的小零件加工。 本設(shè)計(jì)模具用于加工擋板。本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括零件的工藝性分析，工件的尺寸精度，刃口尺寸的計(jì)算模具的整體結(jié)構(gòu)，選擇正確的壓力機(jī)，各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)和材料，零件的尺寸設(shè)計(jì)，主要加工零件的加工工藝等，主要內(nèi)容如下： (1）到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解模具生產(chǎn)，制造，加工情況。結(jié)合本設(shè)計(jì)課題，查閱相關(guān)資料。 (2）分析設(shè)計(jì)已知工件級(jí)進(jìn)模具。充分分析工件結(jié)構(gòu)，工藝性，了解級(jí)進(jìn)模機(jī)構(gòu)及工作原理，進(jìn)行必要的計(jì)算，確定模具設(shè)計(jì)的基本步驟，設(shè)計(jì)模具的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)模具的主體結(jié)構(gòu)，工作零件，卸料裝置，導(dǎo)料裝置等。 (3）繪制模具總裝配圖，零件圖，完成本工件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。 (4）分析制定主要零件加工工藝。根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)要求，進(jìn)行工藝計(jì)算，編制主要零件加工工藝規(guī)程。 2 沖裁機(jī)理分析 生產(chǎn)中為了滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求，采用多樣的沖壓加工方法。概括起來(lái)可以分為分離工序與成形工序兩大類。 分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法、主要分離工序有落料、沖孔、切邊、剖切、整修等，其又以沖孔、落料應(yīng)用最廣。 落料和沖孔是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。沖裁加工之后，材料分成兩個(gè)部分沖孔是指在板料或者工件上沖出所需形狀的孔，沖去的為廢料，即封閉輪廓外的部分是工件，封閉輪廓內(nèi)的部分是廢料而落料是指從板料上沖下所需形狀的零件或者毛坯，即封閉輪廓內(nèi)的部分是工件，封閉輪廓外的部分是廢料。落料工序和沖孔工序的變形過(guò)程和模具結(jié)構(gòu)是相同的，習(xí)慣上統(tǒng)稱為沖裁。沖裁既可以加工出成品零件，又可以為其他成形工序制備毛胚。 2.1 沖裁變形過(guò)程分析 沖裁工序是利用凸模與凹模組成上、下刃口將板料置于凹模上，凸模下行使板料變形，直至全部分離。因凸模與凹模之間存在間隙z,使凸、凹模作用于板料的力呈不均勻分布，主要集中于凸、模刃口。沖裁變形過(guò)程見(jiàn)下圖。在具有尖銳刃口及間隙合理的凸、凹模作用下，板料的變形過(guò)程可分為彈性變形、塑性變形、斷裂分離三個(gè)階段。 (1) 彈性變形階段 凸模與板料接觸后，使板料壓縮產(chǎn)生拉伸和彎曲彈性變形，此時(shí)，板料內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)材料的彈性極限。若卸去載荷，板料則恢復(fù)原狀。 (2) 塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)下壓，板料內(nèi)的應(yīng)力值達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)開(kāi)始產(chǎn)生塑性流動(dòng)、滑移變形，在凸、凹模的壓力作用下，板料表面受到壓縮，由于凸、凹模之間有間隙存在，使板料同時(shí)受到彎曲和拉伸的作用，凸模下的材料產(chǎn)生彎曲，凹模下的材料則向上翹曲出現(xiàn)彎曲和拉伸形成的圓角，并且出現(xiàn)壓痕。隨著凸模擠入板料的深度增大，塑性變形程度逐漸增大，變形區(qū)材料硬化加劇，直到刃口附近的板料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，沖裁力達(dá)到最大值，板料出現(xiàn)裂紋，開(kāi)始破壞，塑性變形階段結(jié)束。 (3) 斷裂分離階段 凸模的繼續(xù)壓入，使刃口附近的變形區(qū)的應(yīng)力達(dá)到材料的破壞應(yīng)力，在凹、凸模側(cè)面的變形區(qū)先后產(chǎn)生裂紋。已形成的上、下裂紋逐漸擴(kuò)大并沿最大切應(yīng)力方向向材料內(nèi)層延伸，甚至兩裂紋相遇重合，板料被剪斷分離，沖裁過(guò)程結(jié)束。 2.2 沖裁件質(zhì)量分析 沖裁件質(zhì)量主要是指沖切斷面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形狀誤差和尺寸精度。對(duì)于沖裁工序而言，沖裁切斷面質(zhì)量往往是關(guān)系到工序成功與否的重要因素。沖裁件沖切斷面可以明顯地區(qū)分為四個(gè)部分:光亮帶、斷裂帶、圓角和毛刺。 光亮帶的形成，是在沖裁過(guò)程中沖裁模具刃口切入板料后，板料與模具刃口側(cè)面擠壓而產(chǎn)生塑性變形的結(jié)果:光亮帶部分出于具有擠壓特征，表面光潔垂直，是沖裁件切斷面上精度最高、質(zhì)量最好的部分。光亮帶所占比例通常是沖裁件斷面厚度的1/2-1/3。 斷裂帶是在沖裁過(guò)程的最后階段，板料剪斷分離時(shí)形成的區(qū)域，是模具刃口附近裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的斷裂面。斷裂帶表面粗糙并略帶斜角，不與板平面垂直。 圓角形成的原因，是當(dāng)模具壓入板料時(shí)刃口附近的材料被牽連變形的結(jié)果。材料塑性越好，則圓角帶越大。沖切斷面上的毛刺是在沖裁過(guò)程中出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成的。隨后已形成的毛刺被拉長(zhǎng)，并殘留在沖裁件上。 影響沖裁件沖切斷面質(zhì)量的因素很多。沖切斷面上的光亮帶、斷裂帶、圓角、毛刺等四個(gè)部分各自所占斷面厚度的比例也是隨著制件材料、模具和設(shè)備等各種沖裁條件不同而變化的。分析研究表明，凸凹模之間的間隙值是最主要的影響因素。提高沖裁件質(zhì)量。重要的是必須清楚間隙的影響規(guī)律，并尋求獲得合那間隙的確定方法。 2.3 沖裁模間隙 沖裁模具的凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有很大的影響。間隙適中時(shí)，上、下裂紋互相重合，沖裁件斷面雖有一定斜度，但比較平直、光潔且毛刺很小。當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)，由于分離面上、下裂紋向材料中間擴(kuò)展時(shí)不能互相重合，將被第二次剪切才完成分離，因此出現(xiàn)二次擠壓而形成二次光亮帶，毛刺也有所增長(zhǎng)，沖裁件毛刺容易清除拱彎，斷面比較垂直。 間隙過(guò)大時(shí)，材料受到很大的拉伸和彎曲應(yīng)力作用，沖裁件光亮帶小，圓角和斜度加大，毛刺大而厚，難以去除。表1和表2縫沖裁件斷面質(zhì)量要求。 表1 普通沖裁斷面的近似粗糙度值 板料厚度 1 >1～2 >2～3 >3～4 >4～5 表面粗糙度值 3.2 6.3 12.5 25 50 表2 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 板料厚度 0.3 >0.3～0.5 >0.3～0.5 >0.3～0.5 >0.3～0.5 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 0.015 0.02 0.03 0.04 0.05 普通沖裁斷面允許的毛刺高度 0.05 0.08 0.10 0.13 0.15 當(dāng)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)均使沖裁件尺寸精度降低。同時(shí)，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力和沖裁力等。 2.4 間隙對(duì)沖裁力的影響 隨著問(wèn)隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。但繼續(xù)增大間隙值，會(huì)因從凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不相重合的影響，沖裁力下降變緩，由于間隙的增大，使沖裁后零件的光亮面變窄，落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是，間隙增大時(shí)，因?yàn)槊淘龃?，引起卸料力、頂件力迅速增? 3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 沖裁工藝設(shè)計(jì)包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案確定。良好的工藝性和合理的工藝方案，可以用最少的材料，最少的工序數(shù)和工時(shí)，使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)，能穩(wěn)定地獲得合格沖件，因而可以減小勞動(dòng)量和沖件成本。勞動(dòng)量和沖裁件成本是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)合理性的主要指標(biāo)。 零件名稱：擋板 生產(chǎn)批量：大批 材 料：鋼板08F 材料厚度：t＝1mm 本課題為按擋板（如下圖）尺寸設(shè)計(jì)其模具，并編制模具主要零件的加工工藝規(guī)程。 圖1 產(chǎn)品零件圖 3.1 沖壓件工藝性分析 沖裁零件的工藝性是指沖裁零件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，即沖裁零件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。沖裁零件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 沖裁零件應(yīng)滿足如下要求： (1) 沖裁工件的形狀 沖裁零件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、排樣廢料少。 (2) 沖裁零件的圓角 除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，允許工件有尖銳的清角外，沖裁零件的外形或內(nèi)孔的交角處，應(yīng)避免尖銳的清角，其交角處用適宜的圓角相連。 (3) 沖裁件局部凸出或凹入部分的寬度和深度寬度不宜太小，應(yīng)避免有窄長(zhǎng)切口和過(guò)窄的切槽，否則會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量。 (4) 沖裁件的孔徑 沖裁件的孔徑太小時(shí)，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)，各種形狀的孔的最小尺寸可查表 。沖小孔的凸模，如果采用保護(hù)套，凸模不易損壞，穩(wěn)定性提高，最小沖孔尺寸可以減小。 (5) 沖裁件孔邊之間距離 沖裁件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過(guò)小，否則會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。復(fù)合沖裁時(shí)，因模壁過(guò)薄而容易破損；分別沖裁時(shí)，也會(huì)因材料易于被拉入凹模而影響模具壽命，特別是沖裁小孔距的小孔時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生凸模彎曲變形而卡住模具。當(dāng)沖孔邊緣與工件外形邊緣不平行時(shí)a1應(yīng)不小于平行時(shí)。應(yīng)不小于1.5t。 (6) 沖裁件尺寸的標(biāo)注 沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，并選擇在沖裁過(guò)程中不參加變形的面或線上。 (7) 沖裁件兩孔心距所能達(dá)到的公差查表 該沖裁件的工藝性可按以下幾方面進(jìn)行分析： (1) 材料：該沖裁件的材料08F鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性。 (2) 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、對(duì)稱，并在轉(zhuǎn)角處都有R0.5圓角，比較適合沖裁。 (3) 尺寸精度：零件圖上尺寸未注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。 查公差表(GB1800 表2)可得各尺寸公差為： 零件外形： 25 0 -0.52 mm 30 0 -0.52 mm 180 -043 mm 8±0.18 mm 6 0 -0.3mm R0.5 mm 零件內(nèi)形：Φ3 +0.25 0mm 10 +0.36 0 mm 2.8+0.25 0mm R0.5 mm 孔心距：15±0.21 mm 10±0.21 mm 孔邊距：4±0.15 mm 從上面所分析可得出結(jié)論：該工件適合沖裁。 3.2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類型 沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。 (1) 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模，如落料模，沖孔模，拉深模等結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率不高，一般適用于小批量生產(chǎn)。 (2) 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種較先進(jìn)的模，在一副沖模中一次定位可以同時(shí)完成幾個(gè)工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，一套模具能完成若干工序，大大減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高。 (3) 連續(xù)模是把完成一個(gè)沖件的幾個(gè)工序，排列成一定的順序，組成連續(xù)模，在沖裁過(guò)程中，條料在模具中依次在不同的工序位置上，分別完成沖件所要求的工序，除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個(gè)(或幾個(gè))沖裁件。由于定位誤差影響到工件的精度，一般多用于精度低多工序的小零件。 從零件圖可看出，該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案： (1) 先落料，再?zèng)_孔，采用兩副單工序模生產(chǎn)。 (2) 落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 (3) 沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 對(duì)以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較： 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁模或級(jí)進(jìn)沖裁模方式。 方案二：復(fù)合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求，但需要考慮凸凹模的強(qiáng)度，正裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值對(duì)黑色金屬等硬性材料可按板料厚度的1.5倍確定，但最小值不小于0.7mm。對(duì)有色金屬等軟材料可約等于板料厚度，但最小值不小于0.5mm。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。由于本零件孔比較多，必須用倒裝復(fù)合模方便落料，根據(jù)材料厚度t=1mm，則最小壁厚為3mm，而從零件圖可知，工件的最小壁厚為2.1mm，因此復(fù)合模的凸凹模的強(qiáng)度不夠，該工件并不適合用復(fù)合模加工。 方案三：級(jí)進(jìn)模本身能滿足大批量生產(chǎn)，而且生產(chǎn)效率高，由于工件精度為IT14級(jí)，符合級(jí)進(jìn)模加工工件的精度要求。 綜上所述，最后確定用級(jí)進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。 4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 4.1 排樣設(shè)計(jì) 排樣是指沖裁零件（毛坯）在條料、帶料或板料上布置的方法。 合理有效的排料在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合 設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。在沖壓工作中，沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)到總成本的60%~75%，每降低1%的沖壓廢料，將會(huì)使成本降低0.4%~0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件，甚至數(shù)百萬(wàn)件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效果更為突出。 排樣方法的選擇原則： (1) 沖裁小工件或某中工件需要窄條（帶）料時(shí)，應(yīng)沿板料順長(zhǎng)方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。 (2) 沖裁彎曲毛坯時(shí)，應(yīng)考慮板料扎制方向。 (3) 沖件在條（帶）料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單和操作方便與安全等。 (4) 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)_壓時(shí)間。 按沖裁工藝方法和材料的合理利用，條料排樣方法可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣。根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置形式分類，有直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、沖裁搭邊等。 由于受沖裁件外型的限制，該工件的排樣只能采用有廢料的排樣形式，為了使模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且能達(dá)到最大的材料利用率，采用直排的形式即可，排樣方式如圖2所示。 圖2 排樣方式圖 4.2 搭邊 排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。 搭邊的主要作用有： (1) 補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。 (2) 還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。 搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過(guò)小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。搭邊的設(shè)計(jì)主要考慮幾方面的因素： (1) 材料的力學(xué)性能。塑性好的材料，搭邊值要大—些，硬度高與強(qiáng)度大的材料，搭邊值小一些。 (2) 材料的厚度。材料越厚，搭邊值也越大。 (3) 工件的形狀和尺寸。工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值也越大 (4) 排樣的形式。?對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。 查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P59 表3-2） 根據(jù)材料厚度t=1mm，確定搭邊值： 兩工件間的搭邊： a1 = 1.2 mm 工件邊緣搭邊： a = 1.5 mm 步距為： S＝18＋1.2＝19.2 mm 查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表3-4）， 確定導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Z 無(wú)側(cè)壓裝置 Z = 0.5 mm 圖3 排樣圖 條料寬度B ＝（D＋2 a＋Z）－Δ ＝（30＋2×1.5＋×0.5）－Δ ＝ 33.5－Δ mm Δ－- 條料寬度的偏差，查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表3-4）得0.4mm 確定后排樣圖如圖3所示。 4.3 計(jì)算材料利用率 把工件按圖4所示分割計(jì)算工件面積： 面積A1= 4×25＝100 mm2 面積A2= 6×30=180 mm2 面積A3= （25+30）×8）＝220mm2 面積A4=πR2= 3.14×1.52=7.065mm2 面積A5=2×π0.52+2.8×10=29.57 mm2 工件總面積A＝A1+ A2+A3－2A4－2A5 ＝100＋180+220－2×7.065－2×29.57 ＝426.73mm2 圖4 面積計(jì)算圖 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為： η＝A/BS×100％ ＝426.73/(33.5×19.2)×100％＝66.35％ A ----一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積 BS---- 一個(gè)步距內(nèi)毛坯的面積 查板材標(biāo)準(zhǔn)，選用1000mm×2000mm×1mm的鋼板，假如，條料長(zhǎng)度為1000，則條料上可沖壓工件數(shù)為： n1=1000-1.2/19.2=52.44個(gè) 取n1＝52個(gè) 則條料利用率為： 圖5 裁料圖 η1＝n1A/LB×100％ ＝(52×426.73)÷(1000×33.5)×100％ ＝66.2％ 假如，條料長(zhǎng)度為2000，則條料上可沖壓工件數(shù)為 n2=2000-1.2/19.2=104.1個(gè) 取n1＝104個(gè) 則條料利用率為： η2＝n2A/LB×100％ ＝(104×426.73)÷(2000×33.5)×100％ ＝66.2％ 顯然，兩種規(guī)格的條料材料利用率是相等的。 每張鋼板可剪裁59塊條料（33.5mm×1000mm），每塊條料可沖52個(gè)工件；一張鋼板料1000mm×2000mm可沖 3068個(gè)工件。（如圖5所示）則每張板材的材料利用率η總為： η總＝nA1/LB×100％ ＝(3068×426.73)÷(1000×2000)×100％ ＝65.5％ 5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 5.1 壓力中心的計(jì)算 沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為了保證沖裁和壓力機(jī)正常和平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心必須通過(guò)模柄軸線而與壓力機(jī)滑塊的中心重合。如果壓力中心不在模柄軸線上，滑塊會(huì)承受偏心載荷，沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生歪斜，從而導(dǎo)至滑塊導(dǎo)軌 和模具導(dǎo)向裝置的不正常磨損。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。 計(jì)算壓力中心必須在凹模刃口 設(shè)定XY軸的正方向，并選擇L5 的中點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)， 如圖6所示： 凹模型口圖 圖6 壓力中心 由于工件Y方向?qū)ΨQ， 故壓力中心Y0=0mm X0= = = ＝1.31mm 其中：L1=25mm x1=－18mm； L2=2×4＝8mm x2=－16mm L3=2×=2×8.48＝16.96mm；x3=－10mm；L4=2×6＝12mm x4=―3mm； L5=30mm x5=0mm； L6=2×πd=2×3.14×3＝18.84mm x6=1.2（搭邊）＋4＝5.2mm； L7=2×（2πd+2×8＋2×2.8）＝59.76mm x7=15.2mm； 計(jì)算時(shí)，忽略邊緣R0.5圓角。 由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為（1.31，0 ），與沖床滑塊中心只偏移1.31 mm，可忽略不計(jì)，故基本重合。 5.2 沖壓力的計(jì)算 沖裁力是選擇和確定沖壓設(shè)備、及模具強(qiáng)度較核的重要依據(jù)，在沖裁模設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)，應(yīng)掌握影響沖裁力大小的因素及降低沖裁力的方法。 沖裁力包括落料力、沖孔力、卸料力和頂件力。 當(dāng)沖裁工作完成后，從板料上沖裁下來(lái)的工件(或廢料)由于徑向發(fā)生彈性變形而擴(kuò)張。會(huì)卡在凹模模腔內(nèi)；同時(shí)，在板料上沖裁出的孔徑則沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會(huì)緊箍在凸模上。為了將緊箍在凸模上的板料卸下來(lái)所需要的力稱為卸料力，以表示；將卡在凹模中的板料推出或頂出所需的力分別稱為推件力與頂件力，以與表示。 卸料力、推件力與頂件力是由壓機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。在選擇壓機(jī)噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來(lái)考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計(jì)算。影響這些力的因素較多，主要有:材料的機(jī)械性能和厚度，工件形狀和尺一寸大小，凸、凹模間隙，排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況。生產(chǎn)中，常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 式中，，—分別為卸料系數(shù)、推件系數(shù)和頂件系數(shù)，其值見(jiàn)表2-7； P——沖裁力 N； N——卡在陰?？變?nèi)的工件數(shù)，n=h/t (h為凹模刃孔的直壁高度，t為工件厚度)。 注：此模具結(jié)構(gòu)中卸料裝置為卸料板卸料，并且用頂件塊頂出工件，因此只需要計(jì)算卸料力與頂件力。 以下為沖裁中各力的計(jì)算： 落料力 F落＝1.3 L tτ ＝1.3×91.76×1×290 ＝34593.52 (N) 其中：L=91.76mm(工件落料周長(zhǎng)) t＝1mm(材料厚度) 查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 》表1.5. 2 按08F鋼板，取τ＝290N/mm2 沖孔力 F沖＝1.3 （L1＋L2 ）tτ ＝1.3×（18.84＋59.76）×1×290＝1.3×78.60×1×290）＝29632.20（N） 其中：L1 、L2 為工件孔的周長(zhǎng)。 卸料力 F卸＝Kx （F落＋F沖） 查表2-9（教材）得Kx = 0.04 ＝0.04×（34593.52＋31140.20）＝2629.34（N） 頂件力F頂＝kD F落 查表2-9取KD = 0.06 ＝0.06×34593.52 ＝2075.61（N） 總沖壓力： F總 = F落＋F沖＋F卸+ F頂 ＝ 34593.52＋29632.20＋2629.34+2075.61 ＝ 68930.67（N） 該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料、上出件。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-16 5.3 降低沖裁力的方法 沖壓生產(chǎn)中，由于設(shè)備條件以及減少振動(dòng)、噪聲的需要，可以采用以下幾種常用方法降低沖裁力。 (1) 加熱沖裁，材料在加熱狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度有明顯下降，所以加熱沖裁能降低沖裁力。這種沖裁方法的缺點(diǎn)是，材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因加熱勞動(dòng)條件差，只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的工件。 (2) 多凸模階梯布置沖裁，當(dāng)沖裁模有多個(gè)凸模時(shí)，可將凸模刃口底平面呈階梯形布置，多凸模沖裁時(shí)，總沖裁力是每個(gè)凸模沖裁力的疊加。而將凸模作階梯形布置后，可以避免各個(gè)凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，減少了任意沖裁瞬時(shí)的剪切面面積，從而降低了沖裁力的峰值。在將多個(gè)凸模進(jìn)行階梯形布置時(shí)，需要注意以下幾方面的要求： 階梯形布置需要對(duì)稱分布，防止偏載；為了避免沖大孔時(shí)材料流動(dòng)的擠壓力對(duì)小孔沖頭的影響，階梯形應(yīng)安排先沖大孔、后沖小孔，這樣也有利于減少小孔沖頭的長(zhǎng)度。多凸模之間的高度差H可以取： 當(dāng)板料厚度t<3mm時(shí)，H=t； 當(dāng)板料厚度t>3mm時(shí)，H=0.5t。 (3) 斜刃口模具沖裁，普通模具刃口都是采用與模具軸線相垂直的平面形式。若將，凸模(或凹模)刃口平面設(shè)計(jì)成與軸線傾斜一定的角度進(jìn)行沖裁時(shí)，刃口逐步?jīng)_切材料，減少了每一瞬時(shí)的剪切面積，從而降低了沖裁力。與平刃沖裁相比，斜刃口沖裁的沖裁力可以降低50%-75%。為了制取平整的零件，落料時(shí)，將凹模設(shè)計(jì)為斜刃。沖孔時(shí)，則相反，沖裁彎曲狀工件時(shí)，采用有圓頭的凸模。單邊斜刃沖裁，只適用于折彎的切口。設(shè)計(jì)斜刃模具時(shí)，應(yīng)注意將斜刃作對(duì)稱布置，以免沖裁時(shí)承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃壞刀刃。輪廓復(fù)雜的工件，不宜采用斜刃沖模的減力程度由斜刃高度H和角度決定，H和可參考下列數(shù)值選?。? 當(dāng)板料厚度t < 3mm, H=2t，<； 當(dāng)板料厚度 t =3～10mm, H=t，<； 一般情況時(shí)，角不大于。 斜刃沖裁力P，可按下式計(jì)算： 式中 P—用平刃沖模沖裁時(shí)所需的力; k—沖裁減力系數(shù)。 斜刃沖裁厚板時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算沖裁功。其公式如下： A= 式中 A—沖裁功，Nm; t—板厚，mm； —斜刃沖裁力，N。 采用斜刃模具的主要缺點(diǎn)是：刃口制造與修磨比較復(fù)雜，刃口極易磨損，工件不夠平整，因此一般情況下盡量不用，只用于大型工件及厚料沖裁。 6 工作零件刃口尺寸計(jì)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。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，在沖裁模設(shè)計(jì)中，正確確定與計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及其公差是極為重要的。 6.1 刃口尺寸計(jì)算原則 確定和計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差必須遵循以下原則： (1) 根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸，故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先確定凹模的人口尺寸，再按間隙值確定凸模的刃口尺寸；沖孔時(shí)孔徑的尺寸決定于凸模尺寸，故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先決定凸模的刃口尺寸，再按間隙值確定凹模的刃口尺寸。 (2) 考慮凸、凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過(guò)程中有磨損，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)取落料件尺寸公差范圍內(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)去工件尺寸公差范圍內(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) 刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凸、凹模刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn)，保證合理的凸、凹模間隙值，保證模具的一定使用壽命。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2-5。一般情況下，也可按工件公差的1/3-1/4選取。對(duì)于圓形凸、凹模，由于制造容易，精度易保證，制造公差可按IT6-IT7級(jí)選取。 6.2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 凸凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開(kāi)加工法和凸、凹模配合加工法。 當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是，制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模分配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)單，成本低。 根據(jù)刃口尺寸計(jì)算的原則，并且使凸、凹模具有一定的間隙，從而令到加工出來(lái)的工件達(dá)到一定的尺寸精度，最好的方法就是采用凸凹模配合加工。凸、凹模配合加工，是指先加工凸模(或凹模)，然后根據(jù)制造好的凸模(或凹模)的實(shí)際尺寸，配做凹模（或凸模），在凹模(或凸模)上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模(或凹模)作為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配做的凹模(或凸模)，只需在圖紙上標(biāo)注相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸(或凹模公稱尺寸)，注明“x x尺寸按凸模{或凹模}配作，每邊保證間隙x x”。這樣，基準(zhǔn)件的制造公差（或）的大小，就不再受凸、凹模間隙大小的限制，使模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差（或）=4。形狀簡(jiǎn)單時(shí)按IT6（）級(jí)IT7（）公差制造。配合加工法在工廠中被廣泛采用，適用于形狀復(fù)雜的沖裁件。 1、落料 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。因此，凹模尺寸應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。 (1) 凹模磨損后尺寸增大，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凹模尺寸按下公式計(jì)算： (2) 凹模磨損后尺寸減小，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凹模尺寸按下公式計(jì)算： (3) 凹模磨損后尺寸不變，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成的形式。這時(shí)凹模尺寸按下式計(jì)算： 2、沖孔 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹?？礇_孔件，沖孔凸模磨損后，刃口尺寸變化也有減小、增大、不變?nèi)N情況。因此，凸模尺寸也應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。 (1)凸模磨損后尺寸減小，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凸模尺寸按公式計(jì)算： （2）凸模磨損后尺寸增大，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凸模尺寸按落料凹模公式計(jì)算： (3)凸模磨損后尺寸不變，如圖2- 14中C1，C2這類尺寸計(jì)算方法與落料件相同，按公式(2-7)計(jì)算： 式中 D —— 工件的最大極限尺寸 (mm) d —— 工件的最小極限尺寸 (mm) —— 工件公差 （mm） X ——系數(shù)，X=0.5～1。它與工件公差等級(jí)有關(guān)： 當(dāng)工件公差等級(jí)為IT10級(jí)或更高時(shí)，取X=1； 當(dāng)工件公差等級(jí)為IT11～I(xiàn)T13級(jí)時(shí)，取X=0.75 當(dāng)工件公差等級(jí)為IT14級(jí)或更低時(shí)，取X=0.5 如表3中的零件尺寸所示，把工件各尺寸進(jìn)行分類： (1) 落料凹模磨損后，會(huì)增大的尺寸有：D1=25 0 -0.52 mm D2=180 -043 mm D3=30 0 -0.52 mm D4=6 0 -0.3mm D5=4±0.15 mm 不變的尺寸有： L1=8±0.18 mm (2) 沖孔凸模磨損后，會(huì)減小的尺寸有： 為 d1=Φ3 +0.25 0mm d2=10 +0.36 0 mm d3=2.8+0.25 0mm 不變的尺寸有： L2=10±0.21 mm L3=15±0.21 mm 根據(jù)凸、凹模配合加工的刃口計(jì)算方法，對(duì)以上各尺寸進(jìn)行計(jì)算 表3 刃口尺寸計(jì)算 基本尺寸及分類 沖裁間隙 磨損系數(shù) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 落料凹模 25 0 -0.52 查表2-2(教材) (7%~10%)t Zmin=0.07 Zmax=0.10 Zmax －Zmin =0.03mm 制造精度為：IT14級(jí)， 故X=0.5 （P22） +Δ/4 0 當(dāng)凹模磨損后，尺寸25、18、30、6、R0.5會(huì)增大。故基本尺寸按下式計(jì)算： DA=( Dmax－xΔ) DA=24.74＋0.13 0 相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在 0.07～0.10之間 180 -043 DA=17.78＋0.11 0 同上 0 -0.52 30 DA=29.74＋0.13 0 同上 60 -0.36 同上 DA=5.85＋0.08 0 同上 8±0.18 同上 當(dāng)凹模磨損后，尺寸8基本不變故基本尺寸按下式計(jì)算： L=( Lmin+1/2Δ) ±?/8 L=8±0.05 孔邊距 4±0.15 同上 +Δ/4 0 按落料凹模考慮，當(dāng)凹模磨損后， 4會(huì)增大。故基本尺寸按下式計(jì)算： Lp=( Lmax－xΔ) LP＝4 ＋0.08 0 同上 孔心距 L±?/2 = 15±0.21 同上 按沖孔凸模考慮，當(dāng)凸模磨損后，孔心距尺寸15、10基本不會(huì)變。故基本尺寸按下式計(jì)算： Lj=( Lmin+1/2Δ) ±?/8 Lj=15±0.05 （注：Δ =0.21×2＝0.42） 10±0.21 同上 Lj=10±0.05 沖孔凸模 Φ3 +0.25 0 同上 0 -Δ/4 當(dāng)凸模磨損后，孔尺寸?3、R0.5、10、2.8會(huì)減小。故基本尺寸按下式計(jì)算： dT=( dmin+xΔ) dT=3.13 0 －0.06 相應(yīng)凹模尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙在 0.07～0.10之間 10 +0.36 0 同上 dT=10.180 －0.09 2.8+0.25 0 同上 dT=2.93 0 －0.06 6.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 橡膠的允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)如果選擇圓形套在4個(gè)卸料釘，初步計(jì)算橡膠尺寸為： 1．卸料板的工作行程：△＝t＋h＝1＋0.5＝1.5 t為板料厚度；h為凸模縮進(jìn)卸料板 的高度0.5mm。 2．橡膠工作行程：△H1＝△＋ ＝1.5＋4.5＝6 其中： ――凸模刃口修磨量，一般4～10 mm， 取4.5mm。(P79) 3．橡膠自由高度H0＝△H1/（0.25～0.3）＝6/0.25=24mm 取△H1為H0的25％ 4． 橡膠的預(yù)壓縮量：△H0＝15％H0＝0.15×24＝3.6mm 一般△H0＝10％～15％H0 5．每塊橡膠的預(yù)壓力F0：卸料力為2629.34（N），選用四個(gè)圓筒形橡膠，則為： F0≥Fxy/n＝2629.34/4=657.33(N) 6．橡膠的內(nèi)徑d ：因圓筒形橡膠是套在卸料釘上，而卸料釘?shù)闹睆綖?mm,故取橡膠的內(nèi)徑d＝10mm。 7．橡膠的外徑D： 按表2.9.12（P65）計(jì)算出橡膠的外徑D = 其中：Fxy－橡膠所產(chǎn)生的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力Fx（即F0）； P－橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮量有關(guān)，其值可按圖2.9.30（P66）確定，設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位壓力。 因選取預(yù)壓縮量15％，一般預(yù)壓縮量為自由高度的10％～15％（P64） 根據(jù)預(yù)壓縮量為自由高度的15％查圖2.9.30得P=0.6(MPa=N/mm2) 故：D= ＝ ＝38.62mm≈40mm 8．校核橡膠自由高度H0 0.5< H0/D =24/40=0.6< 1.5 滿足要求。 9．橡膠的安裝高度H＝H0－△H0＝24－3.6＝20.40≈20mm 圓筒形橡膠尺寸為：內(nèi)徑10mm 外徑40mm 自由高度24mm 安裝高度20mm 7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。 7.2 定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無(wú)側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置采用始用擋料銷定位。 7.3 確定送料方式 模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式，還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模長(zhǎng)度)＜B(垂直于送料方向的凹模寬度)時(shí)，采用縱向送料方式；L＞B時(shí)，則采用橫向送料方式；L=B時(shí)，縱向或橫向均可。就本例的凹模板而言，其送料方式應(yīng)采用橫向送料。另外采用何種送料方式，還得考慮壓力機(jī)本身是開(kāi)式還是閉式而定。 7.4. 確定卸料形式 模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時(shí)比固定卸料模具方便，操作者可以看見(jiàn)條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作，且彈壓卸料板卸料時(shí)對(duì)條料施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，因此實(shí)際設(shè)計(jì)中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時(shí)，才改用固定卸料板。實(shí)際中，當(dāng)材料料厚約在2mm以下時(shí)采用彈壓卸料板，大于2mm時(shí)采用固定卸料板較為貼近實(shí)際。 本模具所沖材料的料厚為1mm，因此可采用彈壓卸料板。 7.5. 模架形式 如采用橫向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架或?qū)菍?dǎo)柱導(dǎo)套模架；而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢)，但工作時(shí)受力均衡性和對(duì)稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些；四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具；而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具采用對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，對(duì)橫向送料方式較適宜。 8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.1.1落料凹模 凹模采用整體凹模，并且選擇直筒形刃口。各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心盡量重合。 凹模的外形尺寸設(shè)計(jì) 凹模因其結(jié)構(gòu)形式不一，沖裁時(shí)受力狀態(tài)比較復(fù)雜，現(xiàn)在還不能用理論計(jì)算方法確定其尺寸。在生產(chǎn)實(shí)際中，一般根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度，按經(jīng)驗(yàn)公式概略地計(jì)算凹模的外形尺寸（見(jiàn)圖7） 凹模厚度：H＝kb(≥15mm)（P64 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)） 查表3-3得K=0.42 H＝0.42×35.7＝15mm （b＝35.7凹摸刃口的最大尺寸，對(duì)級(jí)進(jìn)模應(yīng)是包括落料和沖孔兩部分） 凹模邊壁厚：C＝（1.5～2）H (≥30～40mm) C＝（1.5～2）×15＝（22.5～30）mm 實(shí)取C＝32mm 凹模寬度：B＝b+2C (圖7) ＝35.7＋2×32＝99.7mm B＝99.7mm，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.1－1994：根據(jù)“就近就高” 的原則初定凹模周界，考慮到固定凹模的螺孔與凹模刃 圖7 凹模尺寸的確定 壁間的距離不能太近，則取凹模板寬B=100mm；L=125mm； H=20mm；故確定凹模板外形為：125×100×20mm。 8.1.2典型組合的選擇 計(jì)算凹模周界及確定模具的主要結(jié)構(gòu)是為了選用合適的模具結(jié)構(gòu)典型組合。根據(jù)本模具采用橫向送料方式、彈壓卸料板、對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及凹模周界為L(zhǎng)×B=125×100，可從《冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》查到彈壓卸料－橫向送料典型組合(GB2872.2-81)。各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸列于表4: 表4 各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸 序號(hào) 名 稱 標(biāo) 準(zhǔn) 長(zhǎng)×寬×厚 數(shù)量 1 上 墊 板 JB/T7643.3－94 125×100×6 1 2 凸模固定板 JB/T7643.2－94 125×100×16 1 3 卸 料 板 JB/T7643.2－94 125×100×14 1 4 導(dǎo) 料 板 JB/T7648.5－94 165×B×6 1 5 凹 模 JB/T7643.1－94 125×100×16 1 6 承 料 板 JB/T7648.6－94 100×40×2 1 7 緊 固 螺 釘 （承料板） GB65－76 M6×10 2 8 圓 柱 銷 （凸模） GB119－76 8×40 2 9 緊 固 螺 釘 （凸模） GB70－76 M8×40 4 10 卸料螺釘 JB/T7650.5－81 8×42 4 11 彈簧或聚胺脂橡膠墊 設(shè)計(jì)選用 4 12 緊 固 螺 釘 （卸料板） GB70－85 M8×20 4 13 圓 柱 銷 （導(dǎo)料板） GB119－76 6×20 4 14 圓 柱 銷 （凹模） GB119－76 8×40 2 15 緊 固 螺 釘 （凹模） GB70－85 M8×40 4 本典型組合凸模的推薦長(zhǎng)度為48mm、配用對(duì)角導(dǎo)柱模架(GB/T2851.1-90)125×100,閉合高度在120～150mm之間。這些尺寸是否合適，還要經(jīng)過(guò)綜合設(shè)計(jì)后才能最后確定。 8.1.3 落料凸模尺寸的確定 落料凸模的外形尺寸是按照凹模的尺寸，并保證一定的間隙值來(lái)配合加工。 根據(jù)零件外形將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，這樣可便于用線切割加工，使刃口尺寸精度提高。其定位方式是用一個(gè)M6沉頭螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H7/m6。 落料凸模長(zhǎng)度：L＝ h1+h2 + h3－h(huán)4 ＝16+14+20－0.5＝49.5mm h1－凸模固定板厚度； h2－彈性卸料板厚度； h3－彈性元件安裝高度； h4－凸?？s進(jìn)卸料板的高度 8.1.4 沖孔凸模尺寸的確定 沖孔凸模長(zhǎng)度：與落料凸模長(zhǎng)度一樣 LT=L= 49.5mm 所沖的2圓形孔的沖孔凸模采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，沖2個(gè)長(zhǎng)形孔的凸模采用直通式結(jié)構(gòu)。 與固定板配合采用H7/n6或H7/m6 過(guò)渡配合，直通式凸模為防止卸料力將凸模拉出，在凸模尾部加一個(gè)Ф2mm的掛銷固定。 凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，故強(qiáng)度足夠。 刃口尺寸按表1計(jì)算的數(shù)值，其他尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T5825-91選取。 8.2 定位零件的設(shè)計(jì) 8.2.1.導(dǎo)正銷 使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差。導(dǎo)正銷先進(jìn)入已沖孔中，導(dǎo)正條料位置，保證孔與外形相對(duì)位置公差的要求。導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模，其特點(diǎn)是：導(dǎo)正銷固定在凸模上，與凸模之間不能相對(duì)滑動(dòng)，送料失誤時(shí)易發(fā)生事故。為了使導(dǎo)正銷工作可靠，避免折斷，導(dǎo)正銷的直徑一般應(yīng)大于2mm?？讖叫∮?mm的孔不宜用導(dǎo)正銷導(dǎo)正，但可另沖直徑大于2mm的工藝孔進(jìn)行導(dǎo)正。 本設(shè)計(jì)模具是在條料送進(jìn)時(shí)采用擋料銷作為粗定距，在落料凸模下部安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上φ3mm兩孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在擋料銷上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距。擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0．1mm，沖壓過(guò)程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0．1mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到0．02mm。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。 導(dǎo)正銷直徑d＝dp－Z=3.13－0.05＝3.08mm dp－沖孔凸模直徑（按前表計(jì)算值） Z－導(dǎo)正銷與孔徑的雙面間隙，查表3－4(教) 得0.05， (1) 導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度 考慮裝配后卸料板下平面超出凸模端面0.5mm ，所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為： H＝h+h1=1+0.5＝1.5mm h— 導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分高度查表3－4(教) 得1mm；h1—裝配后卸料板下平面超出凸模端面的高度 (2) 擋料銷與導(dǎo)正銷之間的位置關(guān)系采用推料的定位。 (3) 擋料銷與導(dǎo)正銷的中心距為： e＝L1＋a1＋d＋C=1.2＋4+5+0.1=10.3mm L1—導(dǎo)正銷邊距；a1—兩工件間的搭邊； d—圓形擋料銷工作部分半徑； C—擋料銷位置的向前偏移的距離。 (4) 擋料銷與凹模板中心距為：E＝e＋14＝10.3＋14＝24.3mm 8.2.2.導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板一般在條料兩側(cè)，導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，為使條料順利通過(guò)，兩導(dǎo)料板間距離應(yīng)等于條料寬度加上一個(gè)間隙值，其間隙值查2.5.4得C=0.5mm。 導(dǎo)料板間距離A=Dmax＋2a＋2C=30+2×1.5＋2×0.5=34mm Dmax －條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a—側(cè)搭邊值 ； 可確定導(dǎo)料板的寬度：L=（B凹－A）/2＝（100－34）/2＝33mm 其中：B凹－凹模寬度 導(dǎo)料板的厚度按表2應(yīng)選H＝6mm，導(dǎo)料板尺寸為165×33×6比凹模長(zhǎng)出40mm可參照標(biāo)準(zhǔn)（JB/T 7648.5－94）設(shè)計(jì)。采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。 8.2.3.擋料銷 擋料銷起定位作用，用它擋住搭邊或沖件輪廓，以限定條料送進(jìn)距離。它可分為固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷。 固定擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，廣泛用于沖