支架（BS14-F15151）鈑金成形工藝及沖裁模具設(shè)計(jì)-級(jí)進(jìn)模含12張CAD圖.zip,支架,BS14,F15151,成形,工藝,模具設(shè)計(jì),級(jí)進(jìn)模含,12,CAD 任務(wù)書 屆次 20XX 姓名 XX 班級(jí) XX 學(xué)號(hào) XX 一、設(shè)計(jì)題目： 支架（BS14-F15151） 鈑金成形工藝及沖裁工序模具設(shè)計(jì) 二、產(chǎn)品零件圖及要求： 名稱 支架 材料 10 生產(chǎn)批量 中批 生產(chǎn)條件 不限 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1．產(chǎn)品零件的鈑金沖壓工藝規(guī)程：1份 2．鈑金成形模具設(shè)計(jì)圖樣（含二維總裝圖、非標(biāo)準(zhǔn)零件圖）：1套 3．設(shè)計(jì)說(shuō)明書：1份 發(fā)題日期：20XX 年 3 月 18 日 完成日期：20XX 年 4 月 26 日 指導(dǎo)教師： XX 專業(yè)主任： XX 摘要 本文是對(duì)尺寸小，精度要求相對(duì)較高，工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大的支架進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對(duì)支架結(jié)構(gòu)工藝性和材料加工工藝性正確分析的基礎(chǔ)上，采用敘述與計(jì)算相結(jié)合的方式，分別對(duì)級(jí)進(jìn)模的沖孔、落料等工序進(jìn)行了從材料的選擇到工作零件、定位零件、卸料零件、導(dǎo)向零件和安裝固定零件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。討論了思路的可行性，并對(duì)其進(jìn)行了整體和局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)，對(duì)以往的學(xué)習(xí)進(jìn)行了一次綜合性的運(yùn)用，對(duì)今后的工作也有相當(dāng)大的指導(dǎo)意義。 通過(guò)對(duì)課題的沖壓工藝的分析及模具零件的計(jì)算后，首先對(duì)主要的工作零件以及非標(biāo)零件進(jìn)行二維圖的繪制，并且繪制本套模具的裝配圖；其次對(duì)主要工作零件的加工進(jìn)行工藝卡片的編制。 關(guān)鍵詞：工藝分析； 零件設(shè)計(jì)； 模具裝配 Abstract This paper is the size of small, relatively high precision, the process is more complicated, mass production of electronic components large base unit for deep, piercing and flanging progressive die design..Base unit in the structure of materials and processing sexual correct analysis on the basis of Narration and calculated using a combination of methods, the Progressive Piercing Die incision, Drawing, flanging of the processes from the choice of materials to the design.of work components, positioning components and dump parts, oriented parts and fixed components .This design has good ideas from nature. This progressive die design, the study of the past, carried out a comprehensive application, for the future work of a great guiding significance. Based on the analysis of the topic of was stamping process after the calculation and mould parts,first of main job parts and non-standard parts,two-dimensional was drawing and plot the set of mould assembly drawings;Next to the main part was processing process card program-ming. Key words:Process analysis; Parts design; The mold assembly 目 錄 1 前言 1 2 沖壓件工藝分析 2 2.1分析工件的技術(shù)要求 2 2.1.1加工表面的尺寸精度及尺寸基準(zhǔn) 2 2.1.2主要加工表面的形位公差精度 2 2.1.3表面質(zhì)量要求 2 2.2工件材料及機(jī)械性能 3 2.3零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 3 3 工藝方案確定 4 3.1工藝方案的提出 4 3.2工件生產(chǎn)工序的確定 4 3.3模具定位零件與卸料零件的選擇 4 3.3.1定位零件的選擇 4 3.3.2卸料零件的選擇 5 3.3.3出料方式的選擇 5 3.3.4導(dǎo)向方式的選擇 5 4 排樣設(shè)計(jì) 6 4.1材料利用率 6 4.2排樣方法 6 4.3.1 排樣及搭邊值的計(jì)算 7 4.3.2 步距的計(jì)算 8 4.3.3 條料寬度的確定 8 4.3.4 材料利用率的計(jì)算 9 5 模具主要受力分析計(jì)算 12 5.1沖壓力的計(jì)算 12 5.2.1 總沖裁力的計(jì)算 12 5.2.2 卸料力、推件力的計(jì)算 13 5.2.3 總沖壓力的計(jì)算 13 5.2壓力機(jī)噸位選擇 14 5.2.1 沖壓設(shè)備類型的選擇 14 5.2.2確定壓力機(jī)設(shè)備的規(guī)格 14 6 模具工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 17 6.1沖裁間隙 17 6.1.1沖裁間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 17 6.1.2 間隙對(duì)模具壽命的影響 18 6.1.3 對(duì)沖裁力、卸料力的影響 20 6.2合理間隙的選用 20 6.2.1理論計(jì)算法 21 6.2.2查表選取法 21 6.3 模具刃口尺寸的計(jì)算 22 6.3.1計(jì)算原則 22 6.3.2計(jì)算方法 22 6.4級(jí)進(jìn)模的各個(gè)工位沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 23 7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要零、部件設(shè)計(jì) 26 7.1 凹模周界的確定 26 7.2 模座及導(dǎo)套的選取 26 7.3 模柄的選用 27 7.4 沖裁凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 7.4.1模具材料選擇與熱處理 27 7.5.2 鋼的性能 28 7.5.3 凹模刃口形式的確定 28 總 結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 1 前言 板料成形一般稱為沖壓，它是對(duì)厚度較小的板料，利用專門的模具，使金屬板料通過(guò)一定?？锥a(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需的形狀、尺寸的零件或坯料。沖壓這類塑性加工方法可進(jìn)一步分為分離工序和成形工序兩類。分離工序用于使沖裁件與板料沿一定的輪廓線相互分離，如沖裁、剪切等工序；成形工序用來(lái)使坯料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，成為具有要求形狀和尺寸的零件，如彎曲、拉深等工序。 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，還不斷產(chǎn)生新的塑性加工方法，例如連鑄連軋、液態(tài)模鍛、等溫鍛造和超塑性成形等，這些都進(jìn)一步擴(kuò)大了塑性成形的應(yīng)用范圍。 塑性加工按成形時(shí)工件的溫度還可以分為熱成形、冷成形和溫成形三類。熱成形是充分進(jìn)行再結(jié)晶的溫度以上所完成的加工，如熱軋、熱鍛、熱擠壓等；冷成形是在不產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶的溫度以下進(jìn)行的加工，如冷軋、冷沖壓、冷擠壓、冷鍛等；溫成形是在介于冷、熱成形之間的溫度下進(jìn)行的加工，如溫鍛、溫?cái)D壓等。本工件的成形屬于冷成形。 雖金屬塑性成形的方法多種多樣，具有各自的特點(diǎn)。但它們具有共同的特點(diǎn)，即都要利用金屬的塑性，并都要借助于一定的外力使其產(chǎn)生塑性變形，這就是所謂的金屬塑性加工。 金屬的塑性加工是以塑性為前提條件。塑性越好，則預(yù)示著金屬具有更好的塑性成形適應(yīng)能力，允許產(chǎn)生更大的變形量；反之，如果金屬一受力即行斷裂，則塑性加工也就無(wú)從進(jìn)行，因而，從工藝角度出發(fā)，人們總是希望變形金屬具有良好的塑性。 因而對(duì)金屬塑性成形工藝應(yīng)提出相應(yīng)的要求： 1）使金屬具有良好的塑性； 2）使變形抗力??； 3）保證塑性成形件質(zhì)量，即使成形件組織均勻、晶粒細(xì)小、強(qiáng)度高、殘余應(yīng)力小等； 4）能了解變形力，以便為選擇成形設(shè)備、設(shè)計(jì)模具提供理論依據(jù)。 31 2 沖壓件工藝分析 沖壓件的工藝性，是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖壓工藝要求。本次設(shè)計(jì)的工件形狀如圖2-1，現(xiàn)對(duì)該工件沖壓工藝性進(jìn)行分析： 圖 2-1 工件圖 2.1分析工件的技術(shù)要求 2.1.1加工表面的尺寸精度及尺寸基準(zhǔn) 工件中對(duì)標(biāo)有尺寸精度的尺寸按照零件圖的精度進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其他未標(biāo)尺寸按一般精度設(shè)計(jì)，即按國(guó)標(biāo)對(duì)非圓形工件精度等級(jí)取IT14級(jí)設(shè)計(jì)，對(duì)圓形工件精度等級(jí)取IT10級(jí)設(shè)計(jì)。 沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?？孜怀叽缁鶞?zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過(guò)程中始終不參加變形的面或線上，切不要與參加變形的部分聯(lián)系起來(lái)。 2.1.2主要加工表面的形位公差精度 通過(guò)分析零件圖，該零件的未表注形位公差精度按一般的精度要求處理即可滿足工藝要求。 2.1.3表面質(zhì)量要求 該工件為標(biāo)有表面質(zhì)量精度要求按照一般要求處理即可滿足工藝要求，即表面粗糙度。 2.2工件材料及機(jī)械性能 在本次設(shè)計(jì)中，沖壓零件使用的材料為10鋼，厚度t=1mm。 2.3零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 此設(shè)計(jì)為支架多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)，工件體積不大。主要工序?yàn)闆_孔、落料。 所示工件部分要采用沖孔工序。沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀，以減少?gòu)U料。矩形孔兩端宜用原弧連接，以利于模具加工。 沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角。除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命，圓角半徑R的最小值可參考文獻(xiàn)[4]第75頁(yè)表2-17選取。 沖裁件的孔徑受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太小，否則容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸可參考文獻(xiàn)[4]第75頁(yè)表2-18。如果采用帶保護(hù)套的凸模，穩(wěn)定性高，凸模不易折損，最小沖孔尺寸可以減小，參考文獻(xiàn)[4]第76頁(yè)表2-19。 沖孔件上孔和孔、孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小，以避免工件變形、模壁過(guò)薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔邊距取：對(duì)圓孔為（1～1.5）t，對(duì)矩形孔為（1.5～2）t?？拙嗟淖钚〕叽缈梢?jiàn)文獻(xiàn)[4]第76頁(yè)表2-20。 本工件基本符合上述各項(xiàng)要求，因而在結(jié)構(gòu)上是滿足工藝的，能夠進(jìn)行級(jí)進(jìn)模加工。 3 工藝方案確定 3.1工藝方案的提出 根據(jù)本工件的外形尺寸及形狀，可確定本工件屬于落料沖孔工序。 根據(jù)上述的加工方法可提出以下幾種模具典型結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的模具加工方案： 1）單工序模生產(chǎn) 單工序模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作周期短，制作成本低廉，生產(chǎn)效率低，沖出的制件精度不高，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適合大批量的生產(chǎn)。 2）復(fù)合模生產(chǎn) 復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件精度較高，適合大批量生產(chǎn)，特別是孔與制件外形的同心度容易保證。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具制造較困難，制造成本高，制造周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。 3）級(jí)進(jìn)模生產(chǎn) 在一副級(jí)進(jìn)模上可對(duì)形狀十分復(fù)雜的沖壓件進(jìn)行沖裁、彎曲、拉深成形等工序，故生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適于大批量生產(chǎn)。由于采用條料（或帶料）進(jìn)行連續(xù)沖壓，所以操作方便安全。級(jí)進(jìn)模的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期較長(zhǎng)，成本高。 在生產(chǎn)本工件時(shí)若采用單工序模生產(chǎn)，制作本工件至少需要5個(gè)單工序，也就意味著需要5副以上的模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，而且本工件需要長(zhǎng)年大批大量生產(chǎn)，采用單工序不但所需的單工序模較多而且會(huì)造成產(chǎn)品精度無(wú)法保證，經(jīng)濟(jì)效益低等缺點(diǎn)，故不宜采用單工序模進(jìn)行生產(chǎn)。 若采用復(fù)合模生產(chǎn)，本工件因工件有孔離邊緣較近，若采用沖孔落料復(fù)合模，則造成模具的凸凹模壁厚太薄，凸凹模無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。 若采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，在排樣時(shí)，只要按正常沖裁工序，保證工件間的精度，同時(shí)降低模具的制造難度。 綜合上述幾種方案的比較，應(yīng)選用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)，既可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，也可以節(jié)約材料。因此選用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 3.2工件生產(chǎn)工序的確定 生產(chǎn)工序最終確定為：1 沖孔 2 落料。 3.3模具定位零件與卸料零件的選擇 3.3.1定位零件的選擇 定位部分零件的作用是使毛胚（條料或塊料）送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置，保證沖出合格制件，不致沖缺而造成浪費(fèi)。該模具設(shè)計(jì)時(shí)，采用擋料銷定位，保證工件沖裁時(shí)的定位精度。 3.3.2卸料零件的選擇 卸料裝置分為剛性（即固定卸料板）和彈性兩種，廢料切刀也是一種卸料的形式。 固定卸料板的卸料力大，但無(wú)壓料作用，毛胚材料厚度大于0.8mm時(shí)多采用次形式。 彈性卸料板的卸料力小，但有壓料作用，沖裁質(zhì)量較好，多用于薄料。 因本工件的表面質(zhì)量要求高，需要有壓料作用，且工件卸料力不大，故選用彈性卸料裝置。 3.3.3出料方式的選擇 出料方式有上出料和下出料兩種方式，若采用上出料方式，則還需將廢料或工件鉤出，不利于級(jí)進(jìn)模的連續(xù)生產(chǎn)；若采用下出料方式，廢料或工件可直接從凹?？字新┏?，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且有利于連續(xù)大量生產(chǎn)。故出料方式選用下出料方式。 3.3.4導(dǎo)向方式的選擇 由于工件是大批量生產(chǎn)，采用滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套定位，導(dǎo)柱、導(dǎo)套是一種間隙、精度高、壽命較長(zhǎng)的導(dǎo)向裝置，適用于大批量的高精度生產(chǎn)。 4 排樣設(shè)計(jì) 4.1材料利用率 排樣的合理與否，影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用率，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。其計(jì)算公式如下： 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率η為 （4.1） 式中 A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2）； n——一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖件數(shù)目； B——條料寬度（mm）； h——進(jìn)距（mm）； 一張板料上總的材料利用率η∑為： （4.2） 式中 N——一張板料上沖件總數(shù)目； L——板料長(zhǎng)度（mm）。 （1）結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，稱為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。 （2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式，是可以改變的，我們提高材料的利用率，主要就是減少工藝廢料，優(yōu)化排樣方式。 4.2排樣方法 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法分三種： 1．有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（搭邊） 存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖4-1（a）所示。 圖 4-1 排樣方法 2．少?gòu)U料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在，如圖4-1（b）所示。 3．無(wú)廢料排樣 工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得到工件。如圖4-1（c）所示。 有廢料排樣法的材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無(wú)廢料排樣法的材料利用率較高，同時(shí)，少、無(wú)廢料排樣法有利于一次沖裁多個(gè)工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這兩種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但它們的應(yīng)用范圍有一定局限性，受工件形狀的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差，會(huì)直接影響工件尺寸而使工件精度降低。同時(shí)也會(huì)降低沖模的壽命，并會(huì)影響到工件的斷面質(zhì)量，所以少、無(wú)廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。 本工件對(duì)外形尺寸雖無(wú)嚴(yán)格的尺寸精度要求，但工件形狀比較復(fù)雜；本工件大批大量生產(chǎn)，因而對(duì)模具壽命要求較高，因此排樣方法采用有廢料排樣法的直排法。 要提高材料的利用率，就必須減少?gòu)U料面積，排樣圖我們選擇采用直對(duì)排的方式（如圖4-2）。 4.3搭邊值的選用和條料的選用及步距的確定 4.3.1 排樣及搭邊值的計(jì)算 在條料上沖裁時(shí)，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是：補(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格產(chǎn)品；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進(jìn)入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。綜合考慮工件質(zhì)量及成本，根據(jù)零件形狀尺寸，材料厚度，材料的力學(xué)性能以及送料及擋料方式，我們來(lái)選擇合理的搭邊值。 表4-1 工件的搭邊值 卸料板形式 條料厚度t/mm 搭邊值/mm 料寬≤50 料寬＞50 剛性卸料板 ≤0.25 2.2 2.2～3.2 ＞0.25～0.5 2.0 2.0～3.0 ＞0.5～1.0 1.5 1.5～2.5 ＞1.0～1.5 1.8 1.8～2.8 ＞1.5～2.0 2.0 2.0～3.0 ＞2.0～2.5 2.5 2.2～3.2 彈性卸料板 ≤0.25 1.5 1.8～2.6 ＞0.25～0.5 1 1.5～2.5 ＞0.5～1.0 1.5 1.8～2.6 ＞1.0～1.5 2.0 2.2～3.2 此次設(shè)計(jì)采用的是彈性性卸料裝置，根據(jù)表4-1確定工件的側(cè)搭邊值為1.8mm，工件間為1.5mm。 4.3.2 步距的計(jì)算 步距是指沖壓過(guò)程中壓力機(jī)每沖壓一次條料向前送進(jìn)的距離，其值為排樣沿送進(jìn)方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值 步距可定義為： S=L+b (4.3) 式中 S—沖裁步距； L—沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值； b—沿送進(jìn)方向的搭邊值 本設(shè)計(jì)沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值L=7mm, 沿送進(jìn)方向的搭邊值b=1.5mm所以步距 S=L+b =16+1.5 =17.5mm 4.3.3 條料寬度的確定 條料寬度指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸。理論上條料寬度可按下式計(jì)算： (4.4) 式中 B—條料寬度的基本尺寸； D—工件在寬度方向的尺寸； a—側(cè)搭邊最小值。 △—條料寬度偏差（查表得本設(shè)計(jì)△=0.5） 由于模具加工誤差，條料的裁剪誤差及送料時(shí)的誤差。實(shí)際的條料寬度應(yīng)有一定的裕度，具體尺寸可根據(jù)不同的送料側(cè)定位方式計(jì)算。 本設(shè)計(jì)條料寬度可用下式計(jì)算： =mm 所以板料寬度為39.6mm。 4.3.4 材料利用率的計(jì)算 材料利用率定義為： η=A/BS×100% (4.5) 式中 η—材料利用率 A—產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積，CAD測(cè)量得：449.3mm2 B—條料寬度 S—沖裁步距 η=A/BS×100% =449.3/39.6×17.5×100% =64.8% η越大，廢料多占面積越小。因此，一般將η作為衡量毛坯排樣方案優(yōu)劣的指標(biāo)。材料利用率的計(jì)算有時(shí)也可以整個(gè)條料為基礎(chǔ)計(jì)算。 圖4-2 零件排樣圖 根據(jù)進(jìn)距s及料寬b得板材規(guī)格： 如圖所示為排樣圖： 1. 采用橫裁法： 條料數(shù)量 每條零件數(shù) 每張板料可沖零件數(shù) 每件有效面積 材料利用率 2. 采用縱裁法： 條料數(shù)量 每條零件數(shù) 每張板料可沖零件數(shù) 每件有效面積S不變 材料利用率： 由此可見(jiàn)，縱裁比和橫裁材料利用率小，且考慮到零件加工操作的方便性，則采用縱裁效果好，故采用縱裁。 5 模具主要受力分析計(jì)算 5.1沖壓力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力Fp一般可以按下式計(jì)算： Fp=KptLτ (5.1) 式中:τ-材料抗剪強(qiáng)度； L-沖裁周邊總長(zhǎng)(mm)； t-材料厚度(mm); 系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均）潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取1～3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度τ時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取Kp=1.3的近似計(jì)算法計(jì)算。 τ的數(shù)值取決于材料的種類和坯料的原始狀態(tài)，可在設(shè)計(jì)資料及有關(guān)手冊(cè)中查找，本設(shè)計(jì)τ取值的通過(guò)查下表確定，材料為10鋼，厚度t=1mm，取τ=440MPa。 5.2.1 總沖裁力的計(jì)算 由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。 F沖= F1+F2 (5.2) 式中: F沖-總沖裁力； F1-落料時(shí)的沖裁力； F2-沖孔時(shí)的沖裁力。 沖裁周邊的總長(zhǎng)(mm)，落料周長(zhǎng)為： L1≈92.4(mm) 沖孔周長(zhǎng)為： L2=72(mm) 落料沖裁力由公式(5-3)得： F1=KptL1τ =1.3×1×92.4×440 =52853(N) 沖孔沖裁力由公式(5-3)得： F2=KptL2τ =1.3×1×72×440 =41184(N) F總=52853+41184=94037（N） 5.2.2 卸料力、推件力的計(jì)算 當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而會(huì)緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。 模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu)，凹模型口直壁高度h=5mm，所需卸料力F卸和推件力F推分別為： 推件力、卸料力計(jì)算公式如下： F推=nK推F沖 (5.3) F卸= K卸 F落 (5.4) 式中：F推-推件力； F卸-卸料力； F沖-沖裁力； K卸-卸料力系數(shù)； K推-推件力系數(shù)； n-卡在凹模里的工件個(gè)數(shù)，n=h/t。 5-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) mm 料厚/mm K卸 K推 K頂 鋼 ≤0.1 ＞0.1~0.5 ＞0.5~2.5 ＞2.5~6.5 ＞6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.02~0.02 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁及鋁合金 紫銅、黃銅 0.025~0.08 0.02~0.06 0.03~0.07 0.03~0.09 注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。 K推-推件力系數(shù)通過(guò)查表4-1確定，推件力系數(shù)取K推＝0.055； 由公式得： 推件力 F推=nK推F沖 =6/1×0.055×94037 =31032（N） K卸—卸料力系數(shù)通過(guò)查表5-4確定，卸料力系數(shù)取K卸＝0.05； 由公式得： 卸料力 F卸= K卸 F落 =0.05×94037 =4702（N） 5.2.3 總沖壓力的計(jì)算 F= F沖+F落+F卸+F推 =94037+31032+4702 =129771（N） 5.2壓力機(jī)噸位選擇 5.2.1 沖壓設(shè)備類型的選擇 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓件的幾何尺寸和精度要求等來(lái)選擇設(shè)備的類型。 對(duì)于中小型的沖裁件，彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開(kāi)式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。可是，由于它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。 對(duì)于大中型沖壓件的生產(chǎn)．多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺(tái)面較小而剛度大的專用擠壓壓力機(jī)、精壓機(jī)等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。 在小批量生產(chǎn)當(dāng)中，尤其是大型厚板沖壓件的生產(chǎn)多采用液壓機(jī)。液壓機(jī)沒(méi)有固定的行程，不會(huì)因?yàn)榘辶虾穸茸兓d，而且在需要很大的施力行程加工時(shí)，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。但是，液壓機(jī)的速度小，生產(chǎn)效率低，而且零件的尺寸精度有時(shí)因受到操作因素的影響而不十分穩(wěn)定。 摩擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所以在小批量生產(chǎn)中常用來(lái)完成彎曲、成形等沖壓工作。但是，摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)較少，生產(chǎn)率低，而且操作也不太方便。 在大批量生產(chǎn)或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。 綜合以上因素，選用開(kāi)式壓力機(jī)比較合適。 5.2.2確定壓力機(jī)設(shè)備的規(guī)格 （1）壓力機(jī)的行程太小，應(yīng)能保證成型零件的取出和毛坯的放進(jìn)，例如拉深所用的壓力機(jī)行程，至少應(yīng)大于成型零件的高度兩倍以上。 （2）壓力機(jī)工作臺(tái)面的尺寸應(yīng)大于沖模平面尺寸，且還需留有安裝固定的余地，但過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝小尺寸的沖模，工作臺(tái)的受力條件也是不利的。 （3）所用壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與沖模閉合高度相適應(yīng)。 模具閉合高度是指上模在最低工作位置時(shí)，下模板的底面到上模板頂面的距離。 壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)面到滑塊的距離。大多數(shù)壓力機(jī)，其連桿長(zhǎng)度能調(diào)節(jié)，也即壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機(jī)有最大的閉合高度，最小閉合高度。 設(shè)計(jì)模具時(shí)，模具的閉合高度的數(shù)值應(yīng)該滿足下式 如無(wú)特殊情況應(yīng)取上限值，即最好取在.這是為了避免連桿調(diào)節(jié)過(guò)長(zhǎng)，螺紋接觸面積小而壓壞。如果模具閉合高度實(shí)在太小，可以在壓床下面加墊板。 圖5-1 壓力機(jī)和模具的閉合高度關(guān)系 （4）沖壓力與壓力機(jī)能的配合關(guān)系：當(dāng)進(jìn)行沖裁等沖壓加工時(shí)，由于其施力行程較小，近于板料的厚度，所以可按沖壓過(guò)程中作用于壓力機(jī)滑塊上所有力的總和選取壓力機(jī)。通常取壓力機(jī)的名義噸位比大。 本模具在沖裁過(guò)程中總的沖壓力，結(jié)合模具的閉合高度，為防止設(shè)備過(guò)載，可按公稱壓力選擇壓力機(jī)。參考文獻(xiàn)[6]第49頁(yè)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-25壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：250KN 滑塊行程：65mm 最大封閉高度： 封閉高度調(diào)節(jié)量： 工作臺(tái)尺寸（前后左右）： 模柄孔尺寸（直徑深度）： 6 模具工作部分設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1沖裁間隙 沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙分為單邊間隙和雙邊間隙單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。 間隙值的大小對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。 6.1.1沖裁間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角?。粺o(wú)裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實(shí)際尺寸與標(biāo)稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對(duì)凸?；虬寄３叽绲钠?，主要是由于沖裁過(guò)程中，材料受拉伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結(jié)束后工件脫離模具時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彈性恢復(fù)而造成的。偏差值可能是正的，也可能是負(fù)的。影響這一偏差值的因素主要是凸、凹模的間隙。 當(dāng)間隙較大時(shí)，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的尺寸則大于凸模尺寸。當(dāng)間隙較小時(shí)，凸模壓入板料接近擠壓狀態(tài)，材料受凸、凹模擠壓力大，壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖孔件的孔徑則變小。 此外，尺寸變化量的大小還與材料力學(xué)性能、厚度、軋制方向、沖裁件形狀等因素有關(guān)。材料軟，彈性變形量小，沖裁后彈性恢復(fù)量就小，零件的精度也就高。材料硬，彈性恢復(fù)就大。 上述討論的是模具在制造精度一定的前途下進(jìn)行的，間隙對(duì)沖裁件精度的影響比模具本身制造精度的影響要小得多，若模具刃口制造精度低，沖裁出的工件精度也就無(wú)法得到保證。模具的制造精度與沖裁件精度之間的關(guān)系見(jiàn)表6-1。 表6-1 沖裁件精度 沖模制造精度 材 料 厚 度 t (mm) 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12 IT6～I(xiàn)T7 IT7～I(xiàn)T9 IT9 IT8 - - IT8 IT9 - IT9 IT10 - IT10 IT10 IT12 IT10 IT12 IT12 - IT12 IT12 - IT12 IT12 - - IT12 - - IT14 - - IT14 - - IT14 - - IT14 模具的磨損及模具刃口在壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形也會(huì)影響到間隙及沖裁件應(yīng)力狀態(tài)的改變，對(duì)沖裁件的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生綜合性影響。 6.1.2 間隙對(duì)模具壽命的影響 沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來(lái)衡量，分兩次刃磨間的壽命與全部磨損后的總壽命。沖裁過(guò)程模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、啃壞等多種形式。 影響模具壽命的因素很多，有模具間隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤(rùn)滑條件等。模具間隙是其中的一個(gè)主要因素。因?yàn)樵跊_裁過(guò)程中，模具端面受到很大的垂直壓力和側(cè)壓力，而模具表面與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就意味著即使整個(gè)模具在許用壓應(yīng)力下工作，但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會(huì)使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損——附著磨損。其磨損量與接觸壓力、相對(duì)滑動(dòng)距離成正比，與材料屈服強(qiáng)度成反比。它被認(rèn)為是模具磨損的主要形式。 圖6.1 間隙和磨損的關(guān)系 當(dāng)模具間隙減小時(shí)，接觸應(yīng)力（垂直力、側(cè)壓力、摩擦力）會(huì)隨之增大，摩擦距離隨之增長(zhǎng)，摩擦發(fā)熱嚴(yán)重，因此模具磨損加?。ㄈ鐖D6-1），甚至使模具與材料之間發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。而接觸壓力的增大，還會(huì)引起刃口等異常損壞。這些都導(dǎo)致模具壽命大 大降低。因此適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過(guò)大，板料的彎曲拉伸相應(yīng)增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形使磨損加劇，降低模具壽命。同時(shí)，間隙過(guò)大，卸料力會(huì)隨之增大，也會(huì)增加模具的磨損。所以間隙是影響模具壽命的有一個(gè)重要因素。 從上圖可看出，凹模端面的磨損比凸模大，這是由于凹模端面上材料的滑動(dòng)比較自由，而凸模下面的材料沿板面方向的移動(dòng)受到限制的原因，而圖中所看到凸模側(cè)面的磨損最大，是因?yàn)閺耐鼓Ｉ闲读?，長(zhǎng)距離，摩擦加劇了側(cè)面的磨損，若采用較大的間隙可使孔徑在沖裁后因彈性回彈增大，卸 料時(shí)減少與凸模的摩擦，從而減小凸模側(cè)面的磨損。 圖6.2 間隙大小對(duì)沖裁力的影響 模具刃口的磨損，帶來(lái)刃口的鈍化和間隙的增加，使制件尺寸精度降低，沖裁能量增大，斷面粗糙。刃口的鈍化會(huì)使裂紋發(fā)生點(diǎn)由刃口端面向側(cè)面移動(dòng)，發(fā)生在刃口磨損部分終止處，從而產(chǎn)生大小和磨損量相當(dāng)?shù)拿蹋ㄍ鼓Ｈ锌谀モg，毛刺產(chǎn)生在落料件上，凹模刃口磨鈍，毛刺產(chǎn)生在孔上），所以必須注意盡量減小模具磨損。為提高模具壽命，一般需要增大間隙，使2/t達(dá)到15%～25%，模具壽命可提高3～5倍，若采用小間隙，就必須提高模具硬度與模具制造精度，在沖裁刃口進(jìn)行充分的潤(rùn)滑，以減小磨損。 6.1.3 對(duì)沖裁力、卸料力的影響 當(dāng)間隙減小，凸模壓入板材的情況接近擠壓狀態(tài)，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，板料不易產(chǎn)生裂紋，因此最大沖裁力增大；當(dāng)間隙增大，板料所受拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此沖裁力減小。繼續(xù)增大間隙值，凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會(huì)發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩（圖6.2）。 圖6.3 間隙大小對(duì)卸料力的影響 間隙大小對(duì)卸料力的影響可見(jiàn)圖6-3。間隙增大時(shí)，而沖裁件光滑帶窄，落料件尺寸偏差為負(fù)，沖孔件尺寸偏差為正，因此使卸料力、推件力或頂件力減小。間隙繼續(xù)增大時(shí)，而毛刺增大，卸料力、頂件力迅速增大。 圖6.4 合理間隙的確定 6.2合理間隙的選用 由以上分析可知，凸、凹模間隙是沖裁過(guò)程最重要的工藝參數(shù)，它對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力和卸料力等都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)，一定要選擇一個(gè)合理的間隙，使沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，模具壽命長(zhǎng)，所需沖裁力小。但嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，并不存在一個(gè)同時(shí)滿足所有理想要求的合理間隙?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，就可以基本滿足以上各項(xiàng)要求，沖出合格制件。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙?？紤]到模具在使用過(guò)程中的逐步磨損，設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小 合理間隙。 確定合理間隙的方法主要有理論計(jì)算法和查表選取法兩種。 6.2.1理論計(jì)算法 確定間隙時(shí)理論計(jì)算的依據(jù)主要是：在合理間隙的情況沖裁時(shí)，材料在凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋成直線會(huì)合。從圖6-4所示的幾何關(guān)系可得出計(jì)算合理間隙的公式： （引自文獻(xiàn)第56頁(yè)） 式中——產(chǎn)生裂紋時(shí)的凸模壓入深度（mm）； ——料厚（mm）； ——最大切應(yīng)力方向與垂線間夾角（即裂紋方向角）。 由上式可知，間隙Z一板材厚度、相對(duì)壓入深度、裂紋方向角β有關(guān)。而、β又與材料性質(zhì)有關(guān)，表6-2為常用材料的與β的近似值。由表中可以看到，影響間隙值的主要因素是板材力學(xué)性能及其厚度。板材越厚、越硬或塑性越差，值越小，合理間隙值越大。材料越軟，值越大，合理間隙值越小。材料硬化后，之比值較表中值要小10%左右。式中，令，稱為材料的品質(zhì)系數(shù)。 由于這種方法用起來(lái)不方便，所以目前生產(chǎn)上普遍使用的是查表選取法。 6.2.2查表選取法 如上所述，間隙的選取主要與材料的種類、厚度有關(guān)，但由于各種沖壓件對(duì)其斷面質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，以及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)踐中就很難有一種統(tǒng)一的間隙數(shù)值，各種資料中給的間隙值并不相同，有的相差較大，選用時(shí)應(yīng)按使用要求分別選取。對(duì)于斷面質(zhì)量和尺寸精度要求高的工件，應(yīng)選用小的間隙值，而對(duì)于精度要求不高的工件，則應(yīng)盡可能采用大間隙，以利于提高模具壽命、降低沖裁力。同時(shí)還必須結(jié)合生產(chǎn)條件，根據(jù)沖裁件尺寸和形狀、模具材料和加工方法、沖壓方法及生產(chǎn)率等，靈活掌握、斟情增減。本模具所沖裁的材料為08鋼，材料厚度為1.5mm， 查表得：=0.17mm， =0.20mm. 6.3 模具刃口尺寸的計(jì)算 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理的間隙的數(shù)值也必須依靠模具刃口尺寸來(lái)保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。 6.3.1計(jì)算原則 由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測(cè)量與使用過(guò)程中，落料件是以大端尺寸為 基準(zhǔn)，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。沖裁過(guò)程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵循下述原則： （1）落料模先確定凹模尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或者等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。 （2）沖裁模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)接近或者等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標(biāo)稱尺寸應(yīng)比凸模大一個(gè)最小合理間隙。 （3）選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖裁件精度較工件精度高2～3級(jí)。若零件沒(méi)有標(biāo)注意公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級(jí)精度來(lái)處理，圓形件一般可按IT10級(jí)精度來(lái)處理，工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即：落料件正公差為零，只標(biāo)注負(fù)公差；沖孔件負(fù)公差為零，只標(biāo)注正公差。 6.3.2計(jì)算方法 模具工作部分尺寸及公差的計(jì)算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 1.凸模與凹模分開(kāi)加工 凸、凹模分開(kāi)加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡(jiǎn)單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙，不僅凸、凹模分別標(biāo)注公差（凸模，凹模），而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件 或取 也就是說(shuō)，新制造的模具應(yīng)該是，如圖6-5所示。否則制造的模具間隙已超過(guò)允許的變動(dòng)范圍~，影響模具的使用壽命。 2.凸模與凹模配合加工 對(duì)于沖制件形狀復(fù)雜或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。因此，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺寸，并注明“××尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣。可放大基準(zhǔn)件的制造公差。其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。 圖6.5 凸、凹分別加工時(shí)的間隙變化范圍 由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢(shì)不同，所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計(jì)算方法也不相同。 6.4級(jí)進(jìn)模的各個(gè)工位沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算，有兩種計(jì)算方法，第一種計(jì)算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計(jì)算；第二種計(jì)算方法是凸模與凹模配作法。 該沖件尺寸較多，若采用分開(kāi)加工法計(jì)算，計(jì)算繁瑣，且計(jì)算量較大，不宜采用，故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。 （1）凸?；虬寄Ｄp后會(huì)增大的尺寸---第一類尺寸A Aj=(Amax-x△) （2） 凸?；虬寄Ｄp后會(huì)減小的尺寸---第一類尺寸B Bj=(Bmin+x△) （3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C Cj=(Cmin+) 其中，x為磨損系數(shù)。 查表得： 工件精度IT10級(jí)以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故按IT14級(jí)精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于A類尺寸的有：、、； 屬于B類尺寸的有：、、、； 屬于C類尺寸的有：15±0.25 注：①凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)增大的尺寸——第一類尺寸A。 ②凸?；虬寄Ｄp后將會(huì)減小的尺寸——第二類尺寸B。 ③凸?；虬寄Ｄp后會(huì)基本不變的尺寸——第三類尺寸C。 具體計(jì)算如表5-3。 表 6-2 工作零件刃口尺寸計(jì)算 尺寸類型 公稱尺寸 公式 計(jì)算后尺寸 落料 15±0.25 15±0.06 沖孔 7 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要零、部件設(shè)計(jì) 凡屬模具，無(wú)論其結(jié)構(gòu)形式如何，一般都是由固定和活動(dòng)兩部分組成。固定部分是用壓鐵、螺栓等緊固件固定在壓力機(jī)工作臺(tái)面上，稱下模；活動(dòng)部分一般固定在壓力機(jī)的滑塊上，稱上模。上模隨著滑塊做上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行沖壓工作。 一套模具根據(jù)其復(fù)雜程度不同，一般由數(shù)個(gè)、數(shù)十個(gè)甚至更多的零件組成。但無(wú)論其復(fù)雜程度如何，或是哪種形式，根據(jù)模具零件的作用可以分成五種類型的零件。 1．工作零件 是完成沖壓工作的零件，如凸模、凹模、凸凹模等。 2．定位零件 這些零件的作用是保證送料時(shí)有良好的導(dǎo)向和控制送料的進(jìn)距，如擋料銷、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷、定位板、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。 3．卸料、推件零件 這些零件的作用是保證在沖壓工序完畢后將制件和廢料排除，以保證下一次沖壓工序順利進(jìn)行。如推件器、卸料板、廢料切刀等。 4．導(dǎo)向零件 這些零件的作用是保證上模與下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)有精確的導(dǎo)向，使凸模、凹模間有均勻的間隙，提高沖壓件的質(zhì)量。如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板等。 5．安裝、固定零件 這些零件的作用是使上述四部分零件聯(lián)結(jié)成“整體”，以保證各零件間的相對(duì)位置，并使模具能安裝在壓力機(jī)上。如上模板、下模板、模柄、固定板、墊板、螺釘、圓柱銷等。 對(duì)于試制或小批量生產(chǎn)的情況，為了縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約成本，可把模具簡(jiǎn)化成只有工作部分零件如凸模、凹模、和幾個(gè)固定部分零件即可；而對(duì)于大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，除做成包括上述零件的沖模外，甚至還附加自動(dòng)送、退料裝置等。 本模具為級(jí)進(jìn)模，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，上述五部分零件均有。下面進(jìn)行各部分零件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)件選擇。 7.1 凹模周界的確定 根據(jù)排樣圖，凹模周界，初選凹模周界為。 7.2 模座及導(dǎo)套的選取 根據(jù)文獻(xiàn)續(xù)表選取其推薦模架見(jiàn)表7-1，其中模架選用滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架。 表7-1 模架組合 名 稱 數(shù) 量 材 料 規(guī) 格 標(biāo) 準(zhǔn) 上模座 1 下模架 1 導(dǎo) 柱 1 1 20 導(dǎo) 套 1 1 20 7.3 模柄的選用 壓力機(jī)模柄孔尺寸（直徑深度）：，為使模具所選用的模柄能很好的與壓力機(jī)配合，保證模具能正常工作，根據(jù)文獻(xiàn)[7]第586頁(yè)表22.5-24選用A型壓入式模柄，規(guī)格為，材料為。若選用凸緣模柄，會(huì)造成模柄與模具的固定螺釘干涉，故不選用。若選用其他種類的模柄，會(huì)造成模具的成本增加，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 7.4 沖裁凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有：凸模、凹模的固定形式的設(shè)計(jì)；凹模刃口形式設(shè)計(jì)；凹模外形和尺寸的確定；凸模長(zhǎng)度的確定及其強(qiáng)度校核；凸模、凹模的鑲塊結(jié)構(gòu)等五部分。 7.4.1模具材料選擇與熱處理 模具材料的選擇是否正確不僅影響到模具使用壽命，也影響著制件的生產(chǎn)質(zhì)量。應(yīng)該根據(jù)模具制造條件、模具工作條件、模具材料的基本性能等相關(guān)因素，來(lái)選擇經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)、適用的模具材料。選材時(shí)必須兼顧模具使用性能要求。對(duì)于冷沖模應(yīng)主要考慮鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。強(qiáng)度與韌性以及韌性與耐磨性之間往往此消彼長(zhǎng)。當(dāng)模具的主要失效方式是脆性開(kāi)裂時(shí)可考慮選擇強(qiáng)度較低但韌性更好的材料或制訂合理的熱處理工藝以改善鋼的韌性，亦可根據(jù)實(shí)際情況選擇同時(shí)具有高強(qiáng)度與高韌性的高級(jí)合金鋼。從兼顧韌性和耐磨性的角度除了整體合理選材外，亦可考慮在保證韌性的同時(shí)，采用合理的表面處理以改善模具的耐磨性。塑料模具鋼選用時(shí)要兼顧其在塑料成形溫度下的強(qiáng)度、耐磨性和耐蝕性，同時(shí)還應(yīng)考慮其加工性能和鏡面度。 熱處理不當(dāng)是導(dǎo)致模具早期失效的重要因素。熱處理對(duì)模具壽命的影響主要反映在熱處理技術(shù)要求不合理和熱處理質(zhì)量不良兩個(gè)方面。統(tǒng)計(jì)資料表明，由于選材和熱處理不當(dāng)，致使模具早期失效的約占70％。 7.5.2 鋼的性能 鋼C含量0.9%～1.05%,Mn含量0.8%～1.1%,Si含量0.15%～0.35%，Cr含量0.9%～1.2%，淬火溫度820～840℃，HRC不低于62，回火溫度140～160℃，HRC62～65（查文獻(xiàn)[2]第126頁(yè)）。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸穩(wěn)定性好，變形小，并有效好的韌性。 由于鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后具有比鉻鋼和 9SiCr 鋼更多的過(guò)剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。此外，鎢還有助于保存細(xì)小晶粒，從而使鋼獲得較好的韌性。所以由 鋼制成的刃具，崩刃現(xiàn)象較少，并能較好地保持刀刃形狀和尺寸。 但是，鋼對(duì)形成碳化物網(wǎng)比較敏感，這種網(wǎng)的存在，就使工具刃部有剝落的危險(xiǎn)，從而使工具的使用壽命縮短，因此，有碳化物網(wǎng)的鋼，必須根據(jù)其嚴(yán)重程度進(jìn)行鍛壓和正火。這種鋼用來(lái)制造在工作時(shí)切削刃口不劇烈變熱的工具和淬火時(shí)要求不變形的量具和刃具，例如制作刀、長(zhǎng)沖裁模的工作零件對(duì)材料性能特殊要求，沖裁模的刃口在工作時(shí)受到強(qiáng)烈的摩擦和沖擊，所以其模具材料應(yīng)該具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。 由于該模具模具工作刃口形狀較簡(jiǎn)單且尺寸較小，故采用材料，熱處理HRC60～64。 7.5.3 凹模刃口形式的確定 凹模刃口通常有如圖7-1所示的幾種形式。 圖7.1 凹模刃口形式 圖a的特點(diǎn)是刃邊強(qiáng)度較好該刃口形式的特點(diǎn)是刃邊強(qiáng)度較好，刃磨后工作部分尺寸不變,但洞口易積存廢料或制件,推件力大且磨損撒,刃磨時(shí)磨去的尺寸較多。一般刃磨后工作部分尺寸不變，但洞口積存廢料或制件，推件力大且磨損大，刃磨時(shí)磨去的尺寸較多。一般用于形狀復(fù)雜和精度要求較高的制件,對(duì)向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。 圖b的特點(diǎn)不易積存廢料或制件,對(duì)洞口磨損及壓力很小,但刃邊強(qiáng)度差。且刃磨后尺寸稍有增大,不過(guò)由于它的磨損小,這種增大不會(huì)影響模具壽命。一般適用于形狀較簡(jiǎn)單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。 圖c、d與圖b相似,圖c適用于沖裁較復(fù)雜的零件;圖d適用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。 圖e 與圖a相似,適用于上出件或上出料的模具。 圖f 適用于沖裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（35～40HRC），采用這種形式可用手錘打斜面以調(diào)整間隙，直到試出滿意的沖裁件為止。 本模具采用的下出料方式，但工件材料較厚，需要有較大的刃邊強(qiáng)度，工件是常年大批大量生產(chǎn)，采用圖a所示的刃口形式，可保證經(jīng)過(guò)修模后，工件尺寸不變，保證后續(xù)生產(chǎn)，故選用圖a所示的刃口形式，落料工序只是為了落料，沖