《鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)（44頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、鏈板片沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì) 摘要：根據(jù)鏈板片的圖樣及產(chǎn)量要求，確定采用復(fù)合模具來生產(chǎn)該零件：首先，對零件的排樣方式進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)；根據(jù)計(jì)算出的模具刃口尺寸設(shè)計(jì)出相應(yīng)的凹模、凸模及凹凸模，根據(jù)計(jì)算出的沖裁力選擇合適的壓力機(jī)；然后查找資料選擇冷沖壓模的標(biāo) 準(zhǔn)零件，并繪制模具裝配及零件圖；最后，對主要零件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，通過工藝的設(shè)計(jì)來滿足零件的精度要求。 關(guān)鍵詞：沖壓工藝；沖孔落料模；加工工藝 TheDesignofPunching-BlankingDieofChainPlate Abstract:Accordingtotheworkpieceofchainplateandproducti

2、onrequirements,thepunching-blankingdieisdeterminedtodesign:Firstly,thenestingdiagramoftheworkpieceisdesigned;Accordingtothecalculatedsizeofcuttingedgedimension,theconvexdie,theconcavedieandconcave-convexdiearedesigned;Accordingtothecalculatedofthepunching-blankingforce,therightpressischosenandtheass

3、emblyandpartdrawingaredrawn.Finally,theprocessingtechnologyofallpartsiscompiledinordertomeettheaccuracyrequirements. Keywords:Stampingprocess;Punching-blankingdie;Processingtechnology 目錄 第1章緒論1 1.1 沖壓模具發(fā)展簡史、優(yōu)勢、種類1 1.1.1 沖壓模具發(fā)展簡史1 1.1.2 沖壓模具的優(yōu)勢1 1.1.3 沖壓模具的種類2 1.2 模具的發(fā)展現(xiàn)狀與前景3 1.3 課題的主要特點(diǎn)及意義4

4、 1.4 本章小結(jié)4 第2章沖裁工藝及沖裁模具設(shè)計(jì)5 2.1 沖壓件的過程分析5 2.1.1 沖壓件變形階段分析5 2.1.2 沖壓件的質(zhì)量分析6 2.2 工藝過程分析7 2.2.1 沖壓件的形狀和尺寸7 2.2.2 沖壓件的尺寸精度7 2.2.3 生產(chǎn)批量7 2.2.4 沖壓工藝方案的制定7 2.3 排樣設(shè)計(jì)8 2.3.1 排樣8 2.3.2 搭邊9 2.3.3 送料進(jìn)距10 2.3.4 條料寬度10 2.4 本章小結(jié)11 第3章沖裁模具設(shè)計(jì)計(jì)算13 3.1 沖裁間隙13 3.2 凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算14 3.2.1 沖裁模刃口尺寸計(jì)算的原則14

5、 3.2.2 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算15 3.3 沖壓力計(jì)算16 3.3.1 沖裁力的計(jì)算16 3.3.2 壓力機(jī)的選擇18 3.3.3 降低沖裁力的措施19 3.4 壓力中心的確定20 3.5 模具閉合高度和壓力機(jī)的尺寸關(guān)系21 3.6 本章小結(jié)21 第4章模具零件及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)23 4.1 模具零件的組成和分類23 4.2 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)分析23 1.1.1 凸模24 1.1.2 凹模26 1.1.3 凹凸模28 1.1.4 上下模座29 1.1.5 定位、導(dǎo)正方式的選擇29 1.1.6 卸料與出件裝置的選擇30 1.1.7 模架的選擇31 4.4

6、 模具裝配圖32 4.5 本章小結(jié)33 第5章模具主要零件的加工工藝過程34 5.1 上下模座的工藝過程34 5.2 凸模、凹模和凸凹模的工藝過程35 5.3 本章小結(jié)37 第6章總結(jié)38 參考文獻(xiàn)39 致謝40 第1章緒論 模具是成批和大量生產(chǎn)各種機(jī)電與家電必備的基礎(chǔ)工藝裝備，是進(jìn)行少無切削加工 的主要工具，是制造業(yè)發(fā)展的前提。國內(nèi)模具產(chǎn)業(yè)近幾年以12%?15%的增速，持續(xù)、 穩(wěn)定、高速發(fā)展，支撐并保證國內(nèi)制造業(yè)，特別是機(jī)械、汽車、電子、石化及建筑業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展。 1.1 沖壓模具發(fā)展簡史、優(yōu)勢、種類 1.1.1 沖壓模具發(fā)展簡史 195

7、3年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該汽車廠于1958年開 始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。走過漫長的發(fā)展道路，目前我國已形成約300多億元沖壓模具的生產(chǎn)能力。形成了如浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)迅速崛起，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。隨著與 國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，模具的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)已經(jīng)越來越認(rèn)識到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。

8、 目前我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。在國際競爭的局勢下，我過的模具工業(yè)得到飛速的發(fā)展，很多的專門模具研究中心不斷的建立起來，模具結(jié)構(gòu)和鋼材的研究取得了顯著的成就，但還是存在很大的差距。一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含 量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術(shù)含量較低的中低檔模具，因此技術(shù)含量 高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率。 1.1.2 沖壓模具的優(yōu)勢 成批與大量生產(chǎn)的各類機(jī)電與家電產(chǎn)品零

9、部件及半成品坯件，都需要大量、不同種類的模具進(jìn)行加工。其中，約65%的零件要用各種金屬板、條、帶卷料，沖成個(gè)種形狀復(fù)雜、精度高、用其他加工方法無法完成的板料沖壓零件，所使用的冷沖模種類繁多，結(jié)構(gòu)各異而又千變?nèi)f化。 沖壓加工在技術(shù)上有以下優(yōu)勢： (1)在壓力機(jī)滑塊上下往復(fù)的簡單沖擊下，使用的沖?？梢詻_制其他加工方法難以制造的、形狀復(fù)雜的沖壓零件。 (2)板料沖壓零件質(zhì)量輕，剛度大，承載能力強(qiáng)，長期使用不變形，是各類機(jī)電與 家電產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕型化，取代笨重鑄、鍛及切削加工零部件的首選。因而對沖模數(shù)量的需求日益增多，沖模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和沖壓工藝水平日益提升。 (3)沖壓零件的一致性好，互換性強(qiáng)

10、，尺寸和形位精度高，一般只需局部甚至不再進(jìn)行切削加工，即可進(jìn)行產(chǎn)品的裝配。 (4)便于實(shí)現(xiàn)沖壓過程機(jī)械化、自動化及組建CNC連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)線。當(dāng)設(shè)計(jì)與使用自動沖模時(shí)也可實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化作業(yè)。 (5)現(xiàn)代沖壓高技術(shù)的大力推廣與實(shí)施，可對各種復(fù)雜形狀沖壓零件，用多工位連續(xù)形成，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低能耗。 1.1.3 沖壓模具的種類 按照沖模適用沖壓零件生產(chǎn)性質(zhì)(投產(chǎn)批量大小)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及制模費(fèi)用大小、沖壓精度高低，可將沖模大致劃分如下幾類： (1)制造經(jīng)濟(jì)的簡易沖模適用于新產(chǎn)品樣式與批式，需要單件、小批量生產(chǎn)的 沖壓零件所使用各種簡易結(jié)構(gòu)，用新材料與新工藝及簡易制模方法制造的經(jīng)

11、濟(jì)、簡易沖模。其制模工藝簡便，制模周期短，造價(jià)低，但模具使用壽命也低。 (2)萬能通用沖模與組合沖模使用中小批量、多品種生產(chǎn)低精度沖壓零件。萬 能通用沖?？梢荒６嘤茫唤M合沖模是備有多種工作元件，按需要隨時(shí)組合成個(gè)種沖模，將沖壓零件分解成多工序，加工用多套組合沖模沖制。 (3)普通全鋼沖模適用于成批和大批量生產(chǎn)各種沖壓零件，是應(yīng)用廣泛的標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)構(gòu)與非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的全鋼材質(zhì)普通沖壓用模具。 (4)精沖模用于各種精沖工藝專用的精沖模具。 (5)大型、特種、高精度與高壽命沖模適用于大量生產(chǎn)的汽車覆蓋件沖模、高 精度硅鋼片硬質(zhì)合金模等。 1.2 模具的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 (1)中國模具行業(yè)發(fā)展

12、現(xiàn)狀 鑒于模具作為包括機(jī)床工具、汽車制造、食品包裝等在內(nèi)的機(jī)械行業(yè)中機(jī)械基礎(chǔ)件產(chǎn)業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力當(dāng)中，處于非常關(guān)鍵并服務(wù)全行業(yè)的地位，其發(fā)展對產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，國 內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命1?2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5公斤大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。

13、在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面， 現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。 (2)沖壓模具行業(yè)遇到的問題和解決方法 阻力一：機(jī)械化、自動化程度低 美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機(jī)，日本國內(nèi)250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機(jī)，而這種代表當(dāng)今國際水平的大型多工位壓力機(jī)在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴(yán)重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機(jī)價(jià)格昂貴，是普通壓力機(jī)的5-10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。

14、 突破點(diǎn)：加速技術(shù)改造 阻力二：生產(chǎn)集中度低 許多汽車集團(tuán)大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導(dǎo)致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱。 突破點(diǎn)：走專業(yè)化道路 阻力三：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進(jìn)工藝推廣慢 在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達(dá)到了國際先進(jìn)水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進(jìn)沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。 技術(shù)開發(fā)費(fèi)用投入少，導(dǎo)致企業(yè)對先進(jìn)技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺

15、少研究與技術(shù)儲備。 突破點(diǎn)：走產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合之路 (3)中國模具行業(yè)發(fā)展前景 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志。 隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在： ①汽車覆蓋件模； ②精密沖模； ③大型及精密塑料模； ④主要模具標(biāo)準(zhǔn)件； ⑤其它高技術(shù)含量的模具； 1.3 課題的主要特點(diǎn)及意義 該課題主要針對鏈板片的復(fù)合模設(shè)計(jì)，在對其進(jìn)行落料工

16、藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用復(fù)合模生產(chǎn)的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計(jì)過程中綜合考慮采用宥廢料排樣”，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動生產(chǎn)率。 本課題涉及的知識面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識的同時(shí)，對于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺。 1.4 本章小結(jié) 本章主要介紹了我國模具行業(yè)的發(fā)展簡史、制造業(yè)中的地位、沖壓模具的優(yōu)勢及模具的種類與選用等，重點(diǎn)介紹了模具的發(fā)展現(xiàn)狀、模具的發(fā)展前景等。我國的模具行業(yè)雖在十二五期間飛速發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比。我國的模具行業(yè)要抓住機(jī)遇，發(fā)展自己

17、的高科技模具產(chǎn)品。 第2章沖裁工藝及沖裁模具設(shè)計(jì) 沖裁是指利用模具在壓力機(jī)上使板料產(chǎn)生分離的沖壓工藝。沖裁可直接沖出所需要形狀的零件，也可為其它工序制備毛坯。沖裁時(shí)所使用的模具稱為沖裁模。 沖裁的工藝種類很多，常用的有落料、沖孔、切斷、切邊、切口等，其中落料和沖孔應(yīng)用最多。從板料上沖下所需形狀的零件（或毛坯）稱為落料；在零件上（或毛坯）上沖出所需零件形狀的孔（沖去的部分為廢料）稱為沖孔。落料與沖孔的變形性質(zhì)完全不同，但進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，模具尺寸的確定方法不同，因此，工藝上必須作為兩個(gè)工序加以區(qū)分。沖制外形D的沖裁工序?yàn)槁淞?，如圖2.1所示；沖制內(nèi)孔d的工序?yàn)闆_孔，如圖2-1所示。 根據(jù)沖

18、裁的變形機(jī)理不同，沖裁工藝可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類。精密沖裁斷面較為光潔，精度較高，但需專門的設(shè)備與模具。 0⑥]□E 圖2-1落料與沖孔 2.1 沖壓件的過程分析 2.1.1 沖壓件變形階段分析 沖裁變形過程，大致可分為三個(gè)階段： （1）彈性變形階段當(dāng)鏈板片的凸模下壓接觸板料時(shí)，材料將產(chǎn)生短暫的、輕微 的彈性變形。此時(shí)如果提升凸模，變形將完全消失。 （2）塑性變形階段凸模繼續(xù)下壓，板料變形區(qū)的應(yīng)力將繼續(xù)增大。當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)滿足屈服極限時(shí)，材料便進(jìn)入塑性變形階段。這一階段突出的特點(diǎn)是材料只發(fā)生塑性流動，而不產(chǎn)生任何裂紋，凸模繼續(xù)切入板料，同時(shí)將板料擠入凹模孔內(nèi)。 (3)斷

19、裂變形階段當(dāng)鏈板片的凸模切入板料達(dá)到一定深度時(shí)，在凹模側(cè)壁靠近 刃口處首先出現(xiàn)裂紋，這表明塑性剪切變形終止和斷裂分離的開始。 2.1.2 沖壓件的質(zhì)量分析 沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應(yīng)該保證在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。零件外形應(yīng)該滿足圖樣要求；表面 盡可能垂直即拱彎小。 (1)尺寸精度沖裁模的制造精度對沖裁件尺寸精度的影響最直接，沖裁模的制 造精度越高，沖裁件的精度就越高。 由于在沖裁過程中材料產(chǎn)生一定的彈性變形，沖裁結(jié)束后發(fā)生回彈”現(xiàn)象使落料 件尺寸與凹模尺寸不符，沖孔的尺寸與凸模尺寸不符，從而影響其精度。對于比較軟的材

20、料，彈性變形量較小，沖裁后回彈值也較小，因而零件精度高。硬的材料，情況正好相反。 材料相對厚度t/D(t為板厚，D為沖裁件直徑)越大，彈性變形量越小，因而沖裁零件尺寸精度越高。 沖裁件尺寸越小，形狀越簡單，其精度越高。 (2)斷面質(zhì)量對于斷面質(zhì)量起決定作用的是沖裁間隙。如果間隙選的合理，沖 裁時(shí)上、下刃口處所產(chǎn)生的裂紋就能重合。所得工件斷面雖不光滑，且?guī)в幸欢ㄥF度，但以滿足要求。 當(dāng)間隙過小或過大時(shí)，就會使上下裂紋不能重合。間隙過小時(shí)，凸模刃口附近的裂紋比合理間隙時(shí)向外錯(cuò)開一段距離，上、下裂紋中間的一部分材料，隨著沖裁經(jīng)行，將被第二次剪切，在斷面上形成第二光亮帶。間隙過大時(shí)，凸模刃口

21、附近的裂紋較合理問隙時(shí)向里錯(cuò)開一段距離，材料受很大的拉伸，使斷面光亮帶減少，毛刺、圓角和錐度都會增大。 (3)毛刺凸?；虬寄Ｄモg后，其刃口處形成圓角。在沖裁時(shí)，沖裁件的邊緣就 會出現(xiàn)毛刺。在沖裁工作中，產(chǎn)生很大的毛刺是不允許的，應(yīng)查明原因加以解決。 2.2 工藝方案分析 2.2.1 沖壓件的形狀和尺寸材料：10; 材料厚度：0.5mm； 圖2-2沖裁件 10鋼為普通碳素鋼，具有較好的沖載成型形性能。零件結(jié)構(gòu)簡單對稱，無尖角， 對沖裁加工較為有利。零件中有兩個(gè)對稱孔，孔的最小尺寸為10mm,滿足沖載最小孔 徑：孔的最小尺寸＞10^5mm的要求，另外，經(jīng)計(jì)算孔距零件外形之

22、間的最小孔邊距滿足載件最小孔邊距》1.%0.75mm的要求，所以該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。 2.2.2 沖壓件的尺寸精度 零件圖上的尺寸示標(biāo)注公差，沖裁件的精度按IT13確定，沖模制造精度按IT6?IT7確定。 2.2.3 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批量：大批量。 2.2.4 沖壓工藝方案的制定 工件為圖2-3所示的落料沖孔件，材料為10鋼，材料厚度為0.5mm,生產(chǎn)批量為 大批量。 圖2-3沖壓件 零件為滿足沖孔落料件，可提出加工方案如下： 方案一：先落料，后沖孔，采用兩套單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料沖孔復(fù)合模沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進(jìn)模生

23、產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序，兩幅模具，生產(chǎn)效率低，零件精度較差，在批量較大的情況下不適合使用。方案二只需要一副模具，沖壓件形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)效率較高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但是由于零件的幾何精度較為簡單，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率也高，但與方案二相比零件的精度稍差。欲保證沖壓件的形狀精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷，模具裝配較復(fù)合模具復(fù)雜。 所以，比較三個(gè)方案，采用方案二生產(chǎn)。 2.3 排樣設(shè)計(jì) 沖載件在條料或板料上的布置方式稱為排樣。排樣方案對材料的利用率、沖載件質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和模具結(jié)構(gòu)形式都有重要的影響 2.3.1 排樣

24、 排樣圖是排樣設(shè)計(jì)最終的表達(dá)形式，通常應(yīng)繪制在沖壓工藝規(guī)程的相應(yīng)卡片上和沖 裁?？傃b圖的右上角。排樣圖的內(nèi)容應(yīng)反映出排樣方法、沖裁件的沖裁方式、用側(cè)刃定距時(shí)側(cè)刃的形狀與位置、材料利用率等。 (1)排樣的設(shè)計(jì)原則： ①提高材料的利用率沖裁件生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率高，材料費(fèi)用一般會占總成 本的60%以上，所以排樣的利用率是衡量排樣經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在不影響零件性能的前提下，應(yīng)合理設(shè)計(jì)零件外形及排樣，提高材料的利用率。 ②改善操作性沖裁件排樣應(yīng)使工人操作方便、安全、勞動強(qiáng)度低。一般來說， 在沖裁生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量減小條料翻動次數(shù)，在材料利用率相同或相近時(shí)，應(yīng)選用條料寬度及進(jìn)料小的排樣方式

25、。 ③使模具結(jié)構(gòu)簡單合理，使用壽命高。 ④保證沖載件質(zhì)量。 (2)排樣方式的分類按照材料的利用率，排樣可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無 廢料排樣三種。廢料是指沖裁中除零件以外的其它板料，包括工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料。 (a)(b)(c) 圖2-4排樣方式 ①有廢料排樣：有廢料排樣是指在沖載件與沖載件之間、沖載件與條料側(cè)邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件中除零件以外的其他板料，包括工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料，如 圖2-4(a)所示。 ②少廢料排樣：少廢料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與條料側(cè)邊之間留有 搭邊，如圖2-4(b)所示。沖裁只沿沖裁件的部分輪廓進(jìn)行，材料的利用率可達(dá)70%

26、? 90%。 ③無廢料排樣：無廢料排樣是指在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，沖裁件實(shí)際上是直接由切斷條料獲得，如圖2-4(c)所示，材料的利用率可達(dá)85%?90%。 2.3.2 搭邊 沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝預(yù)料稱為搭邊。搭邊的作用是避免因誤送發(fā)生零件缺角、搭邊或尺寸超差；使凸凹模刃口受力均勻，提高模具的使用壽命及沖裁件的斷面質(zhì)量，此外利用搭邊還可以實(shí)現(xiàn)模具的自動送料。 搭邊的合理數(shù)值主要取決與沖裁件的板料厚度、材料性質(zhì)、外廓形狀及尺寸大小等。 一般來說，材料硬時(shí)，搭邊值可取小些；軟材料或脆性材料，搭邊值可取大些；板料厚度大，需要的搭

27、邊值大；沖裁件的形狀復(fù)雜，尺寸大，過度圓角半徑小，需要的搭邊值大；手工送料或有側(cè)壓板導(dǎo)料時(shí)，搭邊值可取小些。 鏈板片搭邊設(shè)計(jì)： 板料厚度t=0.5mm,工件邊長L>50mm,查表得a1=1.2mm,a=1mm。 2.3.3 送料進(jìn)距 模具每沖裁一次，條料在模具上前進(jìn)的距離稱為送料進(jìn)距或步距。當(dāng)單個(gè)進(jìn)距內(nèi)只 沖裁一個(gè)零件時(shí)，送料進(jìn)距的大小等于調(diào)料上兩個(gè)對應(yīng)點(diǎn)之間的距離。 A=D+a1(2.1) 式中：A為送料進(jìn)距，單位mm；D為平行于送料方向的沖裁件寬度，單位mm； a1為沖裁件之間的搭邊值，單位mm。 所以鏈板片的送料進(jìn)距為：A=D+a1=24+1.2=25.2 2.3.4

28、 條料寬度 沖裁前通常需要按要求將板料裁剪為適當(dāng)寬度的條料。為保證送料順利，不因過寬而發(fā)生卡死現(xiàn)象，條料的下料公差規(guī)定為負(fù)偏差。條料在模具上送料時(shí)，一般都有導(dǎo)料裝置，有時(shí)還要使用測壓裝置。 條料寬度： B=L+2a+A(2.2) 式中：B為條料寬度，單位mm；L為沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位mm；a為沖裁件與條料之間的搭邊，單位mm；A為條料下料時(shí)的下偏差值，單位為mm。 所以條料寬度B=L+2a+A=60+2X1=62 圖2-5排樣圖 材料利用率計(jì)算： S n=—（2.3） So 2S=1316.4mm SS1316.4 M00%=——X100%=M

29、00%=84.3% SoAB62x25.2 式中，“一材料利用率； S一工件的實(shí)際面積； S。一所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A一步距（相鄰兩個(gè)制件對應(yīng)點(diǎn)的距離）； B一條料寬度； 2.4本章小結(jié) 本章介紹了沖壓件的過程分析（包括沖壓件變形階段分析，沖壓件的質(zhì)量分析）、 鏈板片的工藝分析（主要是沖壓方案的選擇）、排樣設(shè)計(jì)、搭邊設(shè)計(jì)、調(diào)料寬度、送料進(jìn)距等，本章重點(diǎn)介紹了鏈板片沖孔落料復(fù)合模的工藝方案的選擇，由于材料的利用率不可能為100%及盡量提高材料的利用率，因此選用少廢料排樣的方式。 第3章沖裁模具設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 沖裁間隙 沖裁模凹、凸模刃口部分尺寸之差稱

30、為沖裁間隙，其雙面間隙用C表示，單面問 隙為C/2。沖裁間隙的大小對沖裁件質(zhì)量的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要的工藝參數(shù)。 設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，使沖裁件的斷面質(zhì)量較好，所需的沖裁力較小，模具壽命較高。但分別按質(zhì)量、精度、沖裁力等方面的要求，各自確定的合理間隙值并不相同，考慮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鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的零件。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]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙。

31、 表3-1沖裁間隙的數(shù)值 厚度 t T8、45、1Cr18Ni9Ti Q235Q21535CrMo 08F10、15、H62 L1、L2、L3 Cmin C Jmax Cmin C Jmax Cmin C Jmax C. Jmin C Jmax 0.35 0.03 0.05 0.02 0.05 0.01 0.03 -- -- 0.5 0.04 0.08 0.03 0.07 0.02 0.04 0.02 0.03 0.8 0.09 0.12 0.06 0.10 0.04 0.07 0.025 0.045

32、 1.0 0.11 0.15 0.08 0.12 0.05 0.08 0.04 0.06 1.2 0.14 0.18 0.10 0.14 0.07 0.10 0.05 0.07 1.5 0.19 0.23 0.13 0.17 0.08 0.12 0.06 0.10 沖裁件質(zhì)量要求較高時(shí)，其間隙應(yīng)取小值；反之應(yīng)取大間隙，以降低沖壓力及提高模具使用壽命。 由于各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，還必須根據(jù)沖裁件尺寸與形狀，模具材料和加工方法，以及沖壓方法、速度等因素適當(dāng)增減間隙值。比如： ①在相同的條件下，非圓形比圓形間隙大，沖孔比落料

33、間隙大； ②直壁凹模比錐口凹模間隙大； ③高速沖壓時(shí)，模具以發(fā)熱，間隙應(yīng)增大，當(dāng)行程次數(shù)超過200次/min時(shí)，間隙 應(yīng)增大10%左右； ④用電火花加工的凹模，其間隙比用磨削加工凹模小0.5%?2%; 根據(jù)以上分析，可從表3-1中選取Cmin=0.02,Cmax=0.06； 此外，也可采用下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出合理間隙Z的取值： Z=ct(3.1) 式中：t為材料厚度，單位mm；c位系數(shù)，與材料性能及厚度有關(guān)。 表3-2合理間隙系數(shù)值 材料 當(dāng)tv3mm 當(dāng)t>3mm 軟鋼、純鐵 c=(6?9)% c=(15?19)% 銅、鋁合金 c=(6?10)% c=(16

34、?19)% 硬銅 c=(8?12)% c=(17?25)% 3.2 凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算 3.2.1 沖裁模刃口尺寸計(jì)算的原則 沖裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指凸模與凹模直徑(對圓形件而言)尺寸，并按人體”原則標(biāo)注。確定凹凸模刃口尺寸及公差必須遵循以下的原則： (1)由于剪切面是凹凸模的側(cè)面與材料接觸并擠光而得到的光滑面，所以落料件的外經(jīng)尺寸等于凹模內(nèi)徑尺寸，沖孔件的內(nèi)徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。故落料模應(yīng)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，再按間隙值確定凹模尺寸。 (2)凹、凸模在沖裁過程中有磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減少，凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸變大。為保

35、證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具使用壽命，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模刃口的基本尺寸(設(shè)計(jì)尺寸)應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔凹模時(shí)其刃口基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔凸模 時(shí)，其刃口基本尺寸應(yīng)取接近或等于工件孔的最大極限尺寸；并分別按最小合理間隙分 別制造，或配作相應(yīng)的凹模、凸模。這樣，才能保證凹凸模磨損到一定程度后仍能沖出合格的零件。 (3)凹、凸模刃口尺寸的精度應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn)，保證合理的間隙值，保證模具具有一定程度的使用壽命。一般沖模精度較工件精度高2-3級。若零件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件按IT14級來處理，圓形件可按IT10來處理

36、，工件尺寸公差應(yīng)按人體”原則標(biāo)注為單向公差，沖裁件的精度見表3-3。 表3-3沖裁件精度 模具制造精度材料厚度t/mm 0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 IT6-IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 - - - IT7-IT8 - IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 - IT9 - - - IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 3.2.2 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算 查表得間隙值Zmin=0.02,Zmax=0.06 刃口計(jì)算米用凸模與凹模配作

37、法。 (1)凸模或凹模磨損后會增大的尺寸---第一類尺寸A -1A Aj二(Amax-XZ\)04 (2)凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸---第一類尺寸B Bj二(Bmin+X△)屋 "4 (3)凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸---第一類尺寸C 其中，x為磨損系數(shù)。 x=1 查表得： 工件精度IT10級以上 工件精度IT1-IT13 工件精度IT14x=0.5 因?yàn)楸竟ぜ叽缇鶠榛境叽?，故按IT13級精度，x=0.75o在所有的尺寸中， 屬于A類尺寸的有：R120-0.27 屬于B類尺寸的有：小10+0.22 屬于C類尺寸的有：36±0.2 注：①凸?；虬寄?/p>

38、磨損后將會增大的尺寸——第一類尺寸Ao ②凸模或凹模磨損后將會減小的尺寸——第二類尺寸Bo ③凸?；虬寄Ｄp后會基本不變的尺寸一一第三類尺寸C其中，x為磨損系數(shù)，公差等級按IT13,選擇x為0.75。具體計(jì)算如表3-4。 表3-4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 備注 落料 R120-0.27 Aj=(Amax-xq?1/4，" R11.800,02 保證雙邊間隙為 0.02-0.06。 沖孔 410+0.22 Bj=(Bmin+xA)\/4)& (^10.17-0.02 中心距 36±0.2 Cj=(Cmin+—△)士］△2

39、8 36+0.05 3.3 沖壓力計(jì)算 在沖裁過程中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(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，以適應(yīng)沖裁工藝的需要。 3.3.1 沖裁力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具以及檢驗(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，以適應(yīng)沖裁工藝的需求。一般可按下公式計(jì)算： FP=Lt. 式中Fp——沖裁力（N）; L沖裁周邊長度（mm）; t沖裁料厚（mm）; 心抗剪強(qiáng)度（MPa）; （1）落料力計(jì)算按上式： F落=Lt7 式中：F落

40、一一落料力（N）; L工件外輪廓周長（mm）; T材料厚度（mm）,t=0.5mm； r——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，E=340MPa。 根據(jù)零件圖可算落料輪廓長度L=147.4mm 則F落=147.Mm0m5m3M0Pa2RN （2）沖孔力 F沖孔=Lt￡ 式中F沖孔一一沖孔力（N）; L工件外輪廓周長（mm）; T材料厚度（mm）,t=0.5mm； r——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）。由查表，T=340MPa。 根據(jù)零件圖可算沖孔輪廓長度L=62.84mm 則F沖孔=62.8mmx0m5m3M0P爸1（kN 2 .落料時(shí)的卸料力的計(jì)算 Fw=KxF落 式中F

41、卸卸料力（N）; F落落料力（N） Kx------卸料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表3-11,P57其值為0.03? 0.04,取K=0.04o 則 5卸=KxF落=0.0423.8=0.952(KN) 3 .沖孔時(shí)的推件力的計(jì)算 F推=nkTF沖 式中F推推料力（N）; Ki--——推料系數(shù)，查《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表3-11,其值為0.05; n梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量，n=h/t,h為刃口部分的高（mm）, t為材料厚度（mm）,其中，h=5mm,t=0.5mm,取n=10, 則 F推=nkTF沖=10X0.0510.7=5.35（KN） 沖裁時(shí)，

42、壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 F>^=F^+F沖孔+F?+Fffi 式中：沖裁力F落=23.8KN,F沖孔=10.7KN,卸料力F卸=0.952KN,推料力F推=5.35KN, 則： %、=F落+F沖孔+F卸+F推=40.8（KN） 4 .3.2壓力機(jī)的選擇 表3-5壓力機(jī)參數(shù) 型號 J23-16 公稱壓力/kN 160 滑塊行程/mm 55 公稱壓力行程/mm 55 最大傾斜角度 35° 最大裝模圖度/mm 180 閉合圖度調(diào)初量/mm 45 墊板尺寸（厚度mm（孔徑mm） 40X210 模柄孔尺寸（直徑mm（深度mm） ①

43、4040 工作臺尺寸 前后 300 左右 450 由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力F壓々1.3F總選擇壓力機(jī)。參照 設(shè)計(jì)手冊選取公稱壓力為的壓力機(jī)，壓力機(jī)型號為J23-16。 表3-5為壓力機(jī)J23-16技術(shù)參數(shù)：(《沖壓模具簡明設(shè)計(jì)手冊》表13.10,P389) 5 .3.3降低沖裁力的措施 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚料和大尺寸沖件時(shí)，需要的沖裁力很大。當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場沒有足夠大噸位壓力計(jì)時(shí)，為了不影響生產(chǎn)，可采取一些有效措施降低沖裁力，以充分利用現(xiàn)有設(shè)備。同時(shí)，降低沖裁力還可以減少沖擊、振動和噪聲，對改善沖壓環(huán)境也有積極意義。 目前，降低沖裁力的方法主要有以

44、下幾種： (1)采用階梯凸模沖裁 在多凸模的沖模中，可根據(jù)凸模的截面尺寸的大小，將凸模設(shè)計(jì)成不同的長度，使工件端面呈階梯型布置。這樣，各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減少了沖裁力。缺點(diǎn)是長凸模插入凹模較深，易磨損。 階梯凸模不僅能降低沖裁力，在直徑相差懸殊、彼此距離又較小的多孔沖裁中，還可避免小直徑凸模因受材料流動擠壓的作用而產(chǎn)生傾斜或斷面現(xiàn)象。這時(shí)一般將小直徑凸模做短一些。止匕外，各層凸模的布置盡量對稱，是模具受力平衡。 階梯凸模間的高度差H與板料厚度有關(guān)，可按如下關(guān)系確定。 料厚t<3mm時(shí)，H=t; 料厚t>3mm時(shí)，H=0.5t; 階梯凸模沖裁的沖裁力，一般只按產(chǎn)生最

45、大沖裁力的那一層階梯進(jìn)行計(jì)算。 (2)采用斜刃口沖裁 一般在使用平刃口模具沖裁時(shí)，因整個(gè)刃口面都同時(shí)切入材料，切斷是沿沖裁件周邊同時(shí)發(fā)生的，因此沖床的負(fù)荷是突然增加的，故所需的沖裁力很大。采用斜刃口模具沖裁，就是將沖模的凸?；虬寄Ｖ瞥膳c軸線傾斜一定角度的斜刃口，這樣，沖裁時(shí)整個(gè)刃口不是全部同時(shí)切入，而是逐步將材料切斷，因而能顯著降低沖裁力。 斜刃口的配置形式是采用斜刃口沖裁時(shí)，會使板料產(chǎn)生彎曲。斜刃口的配置原則是：必須保證沖裁件平整，只允許廢料產(chǎn)生彎曲變形。為此，落料時(shí)凸模應(yīng)為平刃口；沖孔時(shí)凹模應(yīng)為平刃口，而將凸模做成斜刃口。斜刃口還對稱布置，以免沖裁時(shí)承受單項(xiàng)側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃傷刃口

46、。向一邊傾斜的單邊斜刃口沖模，只能用于切口或切斷。 斜刃口的主要參數(shù)是余^刃角和斜刃高度H。斜刃角越大越省力，但過大的斜刃角會降低刃口強(qiáng)度，并使刃口易于磨損，從而降低使用壽命。斜刃角不能過小，過小的斜刃角起不到較少力作用。斜刃高度H也不易過大或過小，過大的斜刃高度會使凸模進(jìn)入凹模過深，加快刃口磨損，而過小的斜刃高度也起不到減力的作用。 斜刃口沖裁的主要缺點(diǎn)是刃口制造與刃磨比較復(fù)雜，刃口容易磨損，沖裁件也不夠 平整，并且省力不省功，因此一般情況下盡量不用，只用于大型、板厚沖裁件（如汽車覆蓋件）的沖裁。 （3）采用加熱沖裁 金屬材料在加熱狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度會顯著降低，因此采用加熱沖裁能降低

47、沖裁力。下表為部分鋼在加熱狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度，從表3-6中可以看出，當(dāng)鋼加熱至900c時(shí)，其抗剪強(qiáng)度最低，沖裁最為有利，所以一般加熱沖裁是把鋼加熱到800c?900c時(shí)進(jìn) 行的。 表3-6金屬材料在加熱狀態(tài)的抗剪強(qiáng)度 結(jié)構(gòu) 加熱溫度/C 200 500 600 700 800 900 1000 Q195Q215 360 320 200 110 60 30 20 Q235Q255 450 450 240 130 90 70 65 Q275 530 520 330 160 90 70 60 采用加熱沖裁時(shí)，條件不能過長，搭邊

48、應(yīng)適當(dāng)放大，同時(shí)模具間隙適當(dāng)減少，凸、 凹模應(yīng)選用耐熱材料，刃口尺寸計(jì)算時(shí)要考慮沖裁件的冷卻收縮，模具受熱部分不能設(shè)置橡皮等。由于加熱沖裁工藝復(fù)雜，沖裁件精度也不高，所以只用于厚板或表面質(zhì)量與精度要求都不高的沖裁件。 加熱沖裁的沖裁力按平均刃口沖裁力公式計(jì)算，但材料的抗剪強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)沖裁溫度按上表選取。 3.4 壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。為了保證壓力機(jī)和沖模正常、平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心重合，對于帶模柄的中小型沖模就是要使其壓力中心與模柄軸心線重合。否則，沖裁過程中壓力機(jī)滑塊和沖模將會承受偏心載荷，使 滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常的磨

49、損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖裁件質(zhì)量和模具壽命，甚至損壞模具。因此，設(shè)計(jì)沖模時(shí)應(yīng)正確計(jì)算出沖模時(shí)的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸心線重合，若因沖裁件的形狀特殊，從模具的結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。 圖3-2沖裁件 由于該沖件屬于對稱形狀的零件，所以壓力中心為于刃口輪廓圖形的幾何中心上。 3.5 模具閉合高度和壓力機(jī)的尺寸關(guān)系 沖模的閉合高度是指模具在最低工作位置時(shí)，上模板的上平面與下模板的下平面之間的距離H;沖模的閉合高度應(yīng)與壓力機(jī)的裝配高度相匹配。 壓力機(jī)的裝配高度是指滑塊處

50、于下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺墊板上平面之間的距離。我國生產(chǎn)的壓力機(jī)的連桿長度一般是可以調(diào)節(jié)的，所以裝模高度也是可以變化的；當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)至最短，此時(shí)壓力機(jī)的裝配高度稱為最大裝配高度，常用Hmax表示,當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)至最長，此時(shí)的壓力機(jī)的裝配高度稱為最小高度，常用Hmin表示。 為了使模具正常工作，模具的閉合高度應(yīng)介于壓力機(jī)最大裝配高度與最小裝配高度 之間，一般按下式?jīng)Q定: Hmax-H1-5mrmHI>Hmin-Hi+10mm 3.6 本章小結(jié) 本章是沖裁模具的設(shè)計(jì)計(jì)算，是模具設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)章節(jié)。本章主要介紹了模具設(shè)計(jì)中的沖裁間隙的選用（查表），凸、凹模刃口尺寸計(jì)算（包括計(jì)算原則及詳細(xì)

51、計(jì)算），沖壓力的計(jì)算（包括沖裁力、推件力、頂件力及卸料力的具體計(jì)算），壓力機(jī)及公稱壓力 的選取，降低沖裁力的措施及壓力中心的確定；本章重點(diǎn)介紹了凸凹模的刃口尺寸及算和沖壓力的計(jì)算，它們是模具設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，有著非正常重要的地位。 第4章模具零件及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì) 4.1 模具零件的組成和分類 模具設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上就是模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(選擇)和模具零部件的設(shè)計(jì)(選擇)。 模具的組成： (1)工作零件：凸模、凹模； (2)定位零件：導(dǎo)料板、擋料銷； (3)卸料與推(頂)件裝置；彈性和剛性； (4)導(dǎo)向裝置：無導(dǎo)向模；導(dǎo)板模；導(dǎo)柱導(dǎo)套模； (5)固定與聯(lián)接零件：模架； 盡管沖裁模的結(jié)

52、構(gòu)形式及復(fù)雜程度不同，組成模具的零件有多有少，但沖裁模的主要零、部件仍相同。按模具零件的不同作用可將其分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類。工 藝零件是在完成沖壓工序時(shí)與材料或制品直接接觸的零件；結(jié)構(gòu)零件是模具的制造和使 用中起裝配、安裝、定位作用的零件，以及制造和使用中起導(dǎo)向作用的零件。 工藝零件又分為工作零件、定位零件、卸料與推件零件。結(jié)構(gòu)零件又分為支撐固定零件、導(dǎo)向零件、緊固件及其他零件。工作零件有凸模、凹模、凹凸模；定位零件主要有檔料銷、擋料釘始用擋料裝置、導(dǎo)正銷、定位銷、導(dǎo)尺、導(dǎo)料銷、側(cè)壓板、側(cè)刃及側(cè)刃擋塊、承料板等；卸料及推料零件主要有卸料板、頂料板、壓料板等；導(dǎo)向零件有導(dǎo)柱、導(dǎo)套、

53、導(dǎo)板等；支撐固定零件有上模座、下模座、模柄、凸模固定板、凹模固定板、凹凸模固定板、墊板、墊塊等；緊固件及其它零件主要有螺釘、銷釘、卸料螺釘、彈簧、橡膠、打料桿、推板、頂桿等。沖模零件已制定出國家標(biāo)準(zhǔn)供模具設(shè)計(jì)時(shí)選用。 4.2 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)分析 條料在復(fù)合模中進(jìn)行沖裁時(shí)，一次定位就可以完成沖裁件的內(nèi)外形尺寸，故沖裁件的內(nèi)外形的位置尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，適合位置精度高、生產(chǎn)批量大的沖裁件選用。但是這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，周期長，冉則沖孔凸模插入凹模深度較大，加劇了沖孔凸模和凹凸模的磨損而降低其使用壽命。另外，當(dāng)沖裁件內(nèi)外形尺寸相差較小時(shí)也不宜選用復(fù)合模。 復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是具有一個(gè)

54、落料凸模又作為沖孔凹模的凹凸模。按落料凹模 安裝位置不同，又有倒裝復(fù)合模與正裝復(fù)合模之分。一般沖孔落料復(fù)合模多采用倒裝結(jié)構(gòu)，落料拉伸復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)；中小尺寸制件的單工序落料?；驔_孔模采用正裝結(jié)構(gòu)。 倒裝復(fù)合模多采用剛性打料裝置進(jìn)行打料出件，結(jié)構(gòu)簡單、造作方便，但對制件不起壓平作用。正裝復(fù)合模向上出件，彈性定件裝置安裝在下模上，并從壓力機(jī)工作臺上的漏料孔中向下伸出，條料在凸模和頂件器上下壓緊的情況下沖裁；故制作平整，適用于裁薄料。 4.3 復(fù)合模工作零部件詳細(xì)設(shè)計(jì) 各種結(jié)構(gòu)的沖裁模，一般都是由工作零件（包括凸模、凹模）、定位零件（包括檔料銷、導(dǎo)尺等）、卸料零件（如卸料板）、導(dǎo)向零件（

55、如導(dǎo)柱、導(dǎo)套）和安裝固定零件（包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷）等五種基本零件組成。沖模零件已制定出國家標(biāo)準(zhǔn)供模具設(shè)計(jì)使用。 4.3.1 凸模 ⑴凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：①精確定位； ②防止拔出； ③防止轉(zhuǎn)動； ⑵凸模的結(jié)構(gòu)形式與固定方法 ①圓形凸模（如圖4-1所示）： 強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便；與凸模固定板配合部分按過渡配合制造；臺肩保證 工作時(shí)凸模不被拉出。 ②非圓形凸模與凸模固定板配合的固定部分可做成圓形或矩形，如圖4-2所示。 圖4-1圓形凸模 (b)挪接固定 (c)直通式凸模 (a)臺肩固定 圖4-2非圓形凸模 (3)凸模的強(qiáng)度校核 在

56、一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，所以不用進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。但是由于特別細(xì)長的凸?；虬辶虾穸容^大的情況下，應(yīng)進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查其危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長度是否滿足強(qiáng)度要求。 壓應(yīng)力的校核，圓形凸模按下式進(jìn)行壓應(yīng)力校核: (4.1) 式中：dm,為凸模最小直徑，單位mm；t為材料厚度，單位mm；丁為材料的抗剪強(qiáng)度，單位MPa；b】為凸模材料的許用壓應(yīng)力，單位MP 4t 因?yàn)殒湴迤耐鼓min=10mm,而百］=4>0.5850/100=7mm 4t 所以dmin^L(即10mms7mm)成立，所以該凸模酒足強(qiáng)度要求hrJ 鏈板片沖孔落料的凸模設(shè)計(jì)形式如圖4-3所示：

57、nn 圖4-3凸模 4.3.2 凹模 (1)凹模刃口的結(jié)構(gòu)類型： 幾種常見的凹模刃口形狀如圖4-4所示： 圖4-4凹模刃口形狀 ①直壁刃口: a刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變； b凹模內(nèi)易積存廢料或沖裁件，尤其間隙較小時(shí)，刃口直壁部分磨損較快; c用于沖裁形狀復(fù)雜或精度要求較高的零件； ②斜壁刃口： a刃口強(qiáng)度較差，修磨后刃口尺寸略有增大； b凹模內(nèi)不易積存廢料或沖裁件，刃口內(nèi)壁磨損較慢； c用于沖裁形狀簡單、精度要求不高的零件； (2)凹模外形尺寸 圖4-5凹模 凹模厚度的確定： (4.2) H=Kb 式中：b為凹?？椎淖畲髮挾?，

58、K位系數(shù)，查表選擇K=0.2; 所以凹模厚度：H=Kb=0.2X70=14nim； 凹模壁厚的確定： c=(1.5?2)H(4.3) 式中：c為凹模壁厚，H為凹模厚度； 所以，凹模壁厚：c=(1.5?2)H=(21?28)mm； 按上式計(jì)算的凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠大的強(qiáng)度和剛度，一般可不再進(jìn) 行強(qiáng)度計(jì)算。 鏈板片沖孔落料的凹模設(shè)計(jì)形式如圖4-5所示。 4.3.3 凹凸模 凹凸模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。為了保證凸凹模有一定的強(qiáng)度，凸凹模有一定的壁厚。 凹凸模的最小壁厚值m一般可按

59、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。不積聚廢料的凹凸模最小壁厚按下式計(jì)算： m=1.5t(4.4) 式中：m為凹凸模的最小壁厚值；t為材料厚度； 所以m=1.5t=0.75; 鏈板片沖孔落料的凹凸模設(shè)計(jì)形式如下圖所示： 5 圖4-6凹凸模 ^1 ■ 4.3.4 上下模座 模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)要求確定是否帶導(dǎo)柱的模座。 本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套來保證模具上、下模的精確導(dǎo)向。滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形的，具加工方便，可采用車床加工，裝配容易。導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證上模座最底位置時(shí)（閉合狀態(tài)），導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離15mm。而下模座底面與導(dǎo)柱底面 的距離為5mm。導(dǎo)柱的

60、下部與下模座導(dǎo)柱孔采用R7/h5的過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用R7/h5的過盈配合。導(dǎo)套的長度，需要保證沖壓時(shí)導(dǎo)柱一定要進(jìn)入導(dǎo)套10mm以上。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6的間隙配合，導(dǎo)柱與導(dǎo)套均采用20鋼，熱處理硬度滲碳淬硬56?60HRC。導(dǎo)柱的直徑、長度，按標(biāo)準(zhǔn)選取。 上模座如圖5-1所示。 圖5-1上模座 下模座如圖5-2所示 訓(xùn) 圖5-2下模座 4.3.5 定位、導(dǎo)正方式的選擇 模具上定位零件的作用是使毛坯在模具上能夠正確定位。 在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為送進(jìn)導(dǎo)向，零件屬于導(dǎo)料裝置。 在送料方向上

61、的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步距）稱為送料定距，零件屬于擋料裝置。 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)料銷，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷定距，而第一件的沖壓位置因?yàn)闂l料長度有一定余量，可以靠操作工目測來定。 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 4.3.6 卸料與出件裝置的選擇 卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一沖壓后，把沖裁件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖裁件或廢料從凸模上卸下稱為卸料，把沖裁件或廢料從凹模中卸下稱為出件。 (1)卸料裝置按卸料方式分為固定卸料裝置、彈性卸料裝置和廢料

62、切刀三種。 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般按在下模的凹模上。固定卸料裝置卸料力大，卸料可靠，但沖壓時(shí)坯料得不到壓緊，因此常用于沖裁坯料較厚、卸料力大、平直度要求不太高的沖裁件。 彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。彈性卸料板的平面外形尺寸等于或稍大于凹模板尺寸，厚度取凹模厚度的0.6?0.8倍。卸料板與凸模的雙邊間隙根據(jù)沖裁件的厚度確定一般取0.1?0.3mm。卸料螺釘一般采用標(biāo)準(zhǔn)的階梯型螺釘，其數(shù)量按卸料板形狀與大小確定，卸料板為圓形時(shí)常用3?4個(gè)，為矩形時(shí)一般用4?6個(gè)。卸料螺釘?shù)闹睆礁鶕?jù)模具大小可選8?12mm,各卸料螺釘?shù)拈L度應(yīng)一致，以保證裝配后卸料板水平和卸料均勻

63、。彈性卸料裝置可裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫蛳鹌さ膹椓硇读闲读狭Σ惶?，但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故可用于沖裁薄料及平面度要求較高的沖裁件。 廢料切刀是在沖裁過程中將沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的一種卸料零件。廢料切刀已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)在沖裁件及廢料尺寸、料厚等進(jìn)行選用。沖裁形狀簡單時(shí)，一般設(shè)兩個(gè)廢料切刀，沖裁件形狀復(fù)雜時(shí)，可設(shè)多個(gè)廢料切刀或采用彈性卸料與廢料切刀聯(lián)合卸料。 (2)出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖裁件或廢料。規(guī)定把裝在上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置，裝在下模內(nèi)的出件裝置稱為頂件裝置。 推件裝置有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。剛性推件裝置的推件力大，工作可靠，所以應(yīng)用十分廣

64、泛。彈性推件裝置是以安裝在上模內(nèi)的彈性元件的彈力來代替打桿給予推件塊的推件力。它主要適用于板料較薄且平直度要求高的沖裁件。 因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm,相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)閺?fù)合模生產(chǎn)，所以采用出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 4.3.7 模架的選擇 模架是上、下模座與導(dǎo)向零件的組合體。模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)沖模模架主要有兩大類：一類是上下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)料模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。 (1)導(dǎo)柱模模架按其導(dǎo)向結(jié)構(gòu)分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩種。因滑動導(dǎo)向 模架導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，加工與裝配方便，故應(yīng)用最廣泛；滾

65、動導(dǎo)向模架中導(dǎo)向精度高，使用壽命較長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也高，主要用于精密沖模、硬質(zhì)合金沖模，高高素質(zhì)沖模及其他精密沖模上。 (2)導(dǎo)板模模架有對角導(dǎo)柱彈壓導(dǎo)板模架和中間導(dǎo)柱彈壓導(dǎo)板模架兩種。其主要特 點(diǎn)是：導(dǎo)板對凸模起導(dǎo)向作用，并與下模座以導(dǎo)柱、導(dǎo)套為導(dǎo)向構(gòu)成整體架構(gòu)；凸模與固定板是間隙配合而不是過渡配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量，這樣的結(jié)構(gòu)形式可以起保護(hù)凸模的作用。 所以，由以上的分析可選模架為：導(dǎo)柱模架。 4.4 模具裝配圖 圖5-4裝配圖 通過以上的設(shè)計(jì)，可得到模具總裝圖。模具的上模部分由上模座、上模墊板、凸模、凸模固定板、及卸料板等組成。卸料方式是采用的彈性

66、卸料板卸料。上模座、上模墊板、凸模固定板、及卸料板用螺釘和圓柱銷固定。 裝配圖圖5-4所示。 4.5 本章小結(jié) 本章是模具零件、裝配及結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。本章介紹了模具零件的組成和分類、模具的結(jié)構(gòu)分析及零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及模具的裝配。重點(diǎn)介紹了工作零件（凸模、凹模）、定位零件（檔料銷、導(dǎo)尺等）、卸料零件（卸料板）、導(dǎo)向零件（導(dǎo)柱、導(dǎo)套）和安裝固定零件（上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷）等幾種基本零件以及由這幾種主要零件所裝配起來的整套模具。 第5章模具主要零件的加工工藝過程 在零件的生產(chǎn)制造過程中，由于零件的精度、結(jié)構(gòu)、作用和生產(chǎn)條件等不同，其制造工藝方案也不相同。相同的零件采用不同的工藝方案生產(chǎn)時(shí)，其生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益也是不相同的。在確保零件質(zhì)量的前提下，擬定具有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、合理可行的工藝方案的過程稱為零件的加工工藝過程設(shè)計(jì)。 零件的切削加工工藝過程由許多工序組合而成，每個(gè)工序又由工位、工步、走刀和安裝組成，在本模具的設(shè)計(jì)加工工程中，我們只列出其中主要零件的加工工藝過程。 5.1 上下模座的工藝過程 上下模座是模具的重要組成部分，它的的主要作用是支撐