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摘 要
本文說(shuō)明了直角多孔板連續(xù)模設(shè)計(jì)的全過(guò)程，首先對(duì)冷沖壓連續(xù)模技術(shù)的定義、分類(lèi)、特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀作了簡(jiǎn)略概述；論述了級(jí)進(jìn)模沖壓零件的成形原理、基本模具結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其設(shè)計(jì)原理；重點(diǎn)對(duì)連續(xù)模的沖裁、彎曲、分離工序的方案分析設(shè)計(jì)，并且對(duì)多工位連續(xù)模重要零部件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)略有復(fù)雜，是以多工位級(jí)進(jìn)模成型代替多副沖模分序沖制方向的一個(gè)挑戰(zhàn)，對(duì)類(lèi)似工件的大批量生產(chǎn)以及提升沖壓模具技術(shù)含量及自動(dòng)化方向具有一定的參考作用。
關(guān)鍵詞：連續(xù)模 模具設(shè)計(jì) 多工位 成型
Abstrcat
This article explains the whole process of progressive die design of right angle porous plate. First , gave a brief overview of progressive die technology of cold stamping the definition, classification, characteristics and development status. Explains the forming principle of the progressive die stamping parts and the basic design principles of mold structure and movement. Focus on progressive die of punching, bending, separation process design of program analysis and multi-station progressive die design of the important parts in details. This article describes an instance of the structure of the mold a little complicated, is a deputy direction of punching a challenge of multi-position progressive die casting instead of multi-point sequence. It will give some reference direction to mass of similar parts’ production of the technical content and enhance the stamping dies and automation.
Key word: Progressive die, dies design，Multi-station, Forming
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………I
Abstrcat……………………………………………………………………………II
第1章 緒論………………………………………………………………………1
1.1連續(xù)模的含義………………………………………………………………1
1.2連續(xù)模的特點(diǎn)………………………………………………………………1
1.3連續(xù)沖壓模具的應(yīng)用現(xiàn)狀…………………………………………………1
第2章 沖壓工藝分析及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型…………………………………………3
2.1工藝分析……………………………………………………………………3
2.2工藝方案的確定……………………………………………………………3
第3章 排樣設(shè)計(jì)…………………………………………………………………5
3.1排樣原則……………………………………………………………………5
3.2排樣方式的確定……………………………………………………………6
3.2.1彎曲件毛坯尺寸計(jì)算…………………………………………………6
3.2.2沖壓方向的確定………………………………………………………6
3.2.3排樣形式的確定………………………………………………………6
第4章 沖壓力與壓力中心計(jì)算…………………………………………………8
4.1沖壓力計(jì)算…………………………………………………………………8
4.1.1彎曲力的計(jì)算…………………………………………………………8
4.1.2卸料力的計(jì)算…………………………………………………………8
4.2壓力中心計(jì)算………………………………………………………………10
4.2.1確定沖模的壓力中心的原則…………………………………………11
4.2.2沖壓模壓力中心計(jì)算…………………………………………………11
第5章 沖壓力與壓力中心計(jì)算…………………………………………………13
5.1切邊模刃口尺寸計(jì)算的基本原則…………………………………………13
5.2刃口尺寸的計(jì)算方法………………………………………………………14
5.3各工位凸、凹模刃口與尺寸的計(jì)算………………………………………14
5.3.1工位一的尺寸計(jì)算……………………………………………………14
5.3.2工位二的沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算………………………………15
5.4強(qiáng)度校核計(jì)算………………………………………………………………17
5.4.1凸模強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………17
5.4.2銷(xiāo)釘強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………18
5.4.3螺釘?shù)脑S用荷載計(jì)算………………………………………………18
第6章 彎曲工藝的設(shè)計(jì)………………………………………………………20
6.1彎曲的工藝分析…………………………………………………………20
6.1.1制件回彈分析………………………………………………………20
6.1.2彎曲結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)………………………………………………20
6.2彎曲凸、凹模工作部分尺寸設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………20
6.2.1圓角半徑……………………………………………………………20
6.2.2曲凸、凹模的間隙…………………………………………………21
6.2.3凹模深度……………………………………………………………21
6.2.4彎曲凸、凹模的外形尺寸確定……………………………………21
第七章 模板、卸料板及其它結(jié)構(gòu)整體尺寸設(shè)計(jì)……………………………22
7.1凹模板結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)……………………………………………………22
7.1.1凹模板結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算………………………………………………22
7.1.2凹?？卓谛问皆O(shè)計(jì)…………………………………………………22
7.1.3凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………22
7.2卸料板整體尺寸計(jì)算……………………………………………………23
7.3其它板的尺寸設(shè)計(jì)………………………………………………………24
第8章 多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)和選用………………………………25
8.1模架的設(shè)計(jì)………………………………………………………………25
8.2模架的導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)……………………………………………………25
8.3模具安全裝置設(shè)計(jì)………………………………………………………26
8.4導(dǎo)料裝置設(shè)計(jì)……………………………………………………………27
8.4.1導(dǎo)料零件的設(shè)計(jì)原則………………………………………………27
8.4.2導(dǎo)料零件的主要結(jié)構(gòu)形式及選用…………………………………27
8.5導(dǎo)正裝置設(shè)計(jì)……………………………………………………………29
8.6彈壓卸料板卸料彈簧的選用與計(jì)算……………………………………29
第9 章 模具調(diào)試………………………………………………………………31
第10章 總結(jié)……………………………………………………………………32
致謝………………………………………………………………………………33
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………34
附錄一……………………………………………………………………………35
第一章 緒論
1.1連續(xù)模的含義
連續(xù)模又稱(chēng)級(jí)進(jìn)模、多工位級(jí)進(jìn)模、跳步模，指的是壓力機(jī)在一次沖壓行程中，采用帶狀沖壓原材料，在一副模具上用幾個(gè)不同的工位同時(shí)完成多道沖壓工序的冷沖壓沖模，模具每沖壓完成一次，料帶定距移動(dòng)一次，至產(chǎn)品完成。
連續(xù)模在沖壓過(guò)程中材料料帶始終向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；模具內(nèi)部料帶切斷后向兩個(gè)或者兩個(gè)以上方向運(yùn)動(dòng)的叫級(jí)進(jìn)模；料帶送料在模具內(nèi)部完成的叫自動(dòng)連續(xù)模；在一個(gè)沖壓生產(chǎn)鏈上用不同工藝的沖壓模具用機(jī)械手或其他自動(dòng)化設(shè)施，采用模具或者零件移動(dòng)完成工件沖壓加工的模具叫多工位模。
1.2連續(xù)模的特點(diǎn)
連續(xù)模和其他沖模相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：
⑴、連續(xù)模是多工序沖模，在一副模具中可以包括沖裁、彎曲、拉深成型等多種多道工序，因此比復(fù)合模有更高的生產(chǎn)效率，也能生產(chǎn)相當(dāng)復(fù)雜的沖壓件。
⑵、連續(xù)模設(shè)計(jì)時(shí)，工序可以分散。因?yàn)楣ば蚩梢圆槐丶性谕还の?，不存在?fù)合模中的“最小壁厚”問(wèn)題。因此相對(duì)來(lái)說(shuō)，模具強(qiáng)度好，壽命長(zhǎng)。
⑶、由于連續(xù)模中不存在人為送料誤差，故精度較高。
⑷、連續(xù)模操作安全，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
連續(xù)模在沖壓模具中亦有其缺點(diǎn)：
⑴、連續(xù)模的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，制造周期長(zhǎng)，成本高。
⑵、對(duì)于外形較大較復(fù)雜的工件，若用連續(xù)模，則模具往往很大，有時(shí)無(wú)法與沖床匹配。
⑶、因?yàn)檫B續(xù)模是將工件的形狀依次在不同的工步?jīng)_出，每次都有定位誤差。因此工件上如有相對(duì)位置精度較高的部分，盡量考慮在模具的同一工位沖出，以保證精度。
⑷、連續(xù)模對(duì)材料的寬度有較嚴(yán)的要求：過(guò)寬時(shí)，材料不能進(jìn)入導(dǎo)料板，送料不暢；過(guò)窄，則影響送料精度，還易損壞模具。
1.3連續(xù)沖壓模具的應(yīng)用現(xiàn)狀
近幾年，我國(guó)模具技術(shù)發(fā)展較快，隨著現(xiàn)代沖壓模具技術(shù)的迅速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)制造水平有了較大提高，一些按傳統(tǒng)沖壓工藝要多副沖模分序沖制的中小型復(fù)雜的沖件，越來(lái)越多地采用多工位級(jí)進(jìn)模成型，以提高沖件質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低沖件生產(chǎn)成本。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)與制造連續(xù)模已有一定的基礎(chǔ)，個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已有較高水平，但大部分企業(yè)仍依靠引進(jìn)模具來(lái)維持生產(chǎn)，因而生產(chǎn)成本較高；而對(duì)于五金模具行業(yè)來(lái)講，提升技術(shù)含量、提高沖壓模具的自動(dòng)化是未來(lái)必然的選擇。
第二章 沖壓工藝分析及模具結(jié)構(gòu)類(lèi)型
2．1 工藝分析：
（1） 結(jié)構(gòu)：制件如圖2-1所示， 從整體上看該制件主要由沖孔、落料和彎曲完成。
（2） 尺寸精度：制件尺寸如圖2-2所示，該零件尺寸圖上所有標(biāo)注尺寸均為樣品測(cè)量尺寸，由于該制件尺寸精度要求低，其公差尺寸按普通沖裁件查取。
（3） 合理性：由于該制件要求大批量生產(chǎn)，若采用多副單工序模具成型，則會(huì)大大降低生產(chǎn)效率；而采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行連續(xù)沖壓成型能夠獲取較高的生產(chǎn)效率，同時(shí)該制件完全可以連續(xù)沖壓成型。
（4） 材料性能：制件材料為未經(jīng)退火普通碳素鋼Q235，其抗剪強(qiáng)度為310~380MPa，其抗拉強(qiáng)度440~470MPa，伸長(zhǎng)率21~25%?？梢?jiàn)Q235具有良好的沖裁性能。[4]
2．2 工藝方案的確定
確定工藝方案主要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
（1）工序的性質(zhì)：沖壓件工序的性質(zhì)是指該零件的所需的沖壓工序類(lèi)型。沖壓工序的性質(zhì)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀.各工序的變形性質(zhì)和應(yīng)用范圍予以確定。
（2）工序的數(shù)量和工序順序：工序的數(shù)量主要決定于材料的力學(xué)性能，幾何形狀的復(fù)雜程度和尺寸精度的高低。當(dāng)零件需要經(jīng)過(guò)數(shù)道工序沖壓成型時(shí)，零件的總體形狀是通過(guò)各個(gè)成型工序部分逐步地形成。因而零件工序順序的安排需根據(jù)零件的形狀特征尺寸精度要求來(lái)確定。
（3）工序的組合方式：一個(gè)沖壓件往往需要多道工序才能完成。因此，編制工藝方案，必須考慮是采用單工序分散沖壓，還是將工序組合起來(lái)，選用復(fù)合?；蚣?jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
從產(chǎn)品尺寸圖2-2分析可知，該零件形狀較為簡(jiǎn)單，尺寸精度要求不高，但有一處要進(jìn)行直角彎曲，所需的主要工序有：沖孔——彎曲——落料。彎曲部分一次成型，若采用單工序模，工序多，手工操作，操作不方便、不安全，累積誤差較大，質(zhì)量難以保證。制件生產(chǎn)批量較大，采用連續(xù)模加工，可節(jié)約沖壓設(shè)備和模具，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)減少手工送料的誤差，因而適宜采用多工位級(jí)進(jìn)模加工。[2]
第三章 排樣設(shè)計(jì)
在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，因此排樣對(duì)材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。沖壓件在條料或板料上的布置方法稱(chēng)為排樣。級(jí)進(jìn)模的排樣是指制件在條料上分幾個(gè)工位沖制的布置方法。排樣是級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)，其合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。實(shí)際上，一張完整、合理、可行的級(jí)進(jìn)模排樣圖，就已宣告了一套新的級(jí)進(jìn)模的產(chǎn)生。
3.1 排樣原則：
①可以將展開(kāi)輪廓繪制好，在繪圖區(qū)反復(fù)試排，待初步方案確定后，在排樣圖的開(kāi)始端安排沖孔、切口、切廢料等分離工位，再向另一端依次安排成形工位，歸后安排制件和載體分離。
②第一工位一般安排沖孔和沖工藝導(dǎo)正孔。
③沖壓件上孔的數(shù)量較多，且孔的位置太近時(shí)，可分布在不同工位上沖出孔，但孔不能加后續(xù)開(kāi)形工序的影響而變形。
④為提高凹模鑲塊、卸料板和固定板的強(qiáng)度，保證各成形零件安裝位置不發(fā)生干涉，可在排樣中設(shè)置空工位，空工位的數(shù)量根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求而定。
⑤成形方向的選擇（向上或向下）要有利于模具的設(shè)計(jì)和制造，有利于送料的順暢。
⑥對(duì)彎曲和拉深成形件，每一工位的變形程度不宜過(guò)大，變形程度較大的沖壓件可分幾次成形。
⑦為避免U形彎曲件變形區(qū)材料的拉伸，應(yīng)考慮先變成45°，再變成90°。
⑧在級(jí)進(jìn)拉深排樣中，可應(yīng)用拉深前切口，要切槽等技術(shù)，以便材料的流動(dòng)。
⑨當(dāng)級(jí)進(jìn)成形工位數(shù)不是很多，制件的數(shù)度要求較高時(shí)，可采用壓回條料的技術(shù)，即將凸模切入料厚的后，模具中的機(jī)構(gòu)將被要制件反向條料內(nèi)，再送到下一工位加工，但不能將制件完全脫離帶料后再壓入。
⑩在級(jí)進(jìn)沖壓過(guò)程中，各工位分段切除作料后，形成完整的外形，此時(shí)一個(gè)重要的問(wèn)題是如何使各段沖載的連接部位平直或圓滑，以免出現(xiàn)毛刺、錯(cuò)位、尖角告等。[12]
3.2 排樣方式的確定：
3.2.1彎曲件毛坯尺寸計(jì)算
當(dāng) r＜0.3t 或無(wú)彎曲圓角半徑的零件時(shí)，展開(kāi)尺寸是根據(jù)毛坯與零件體積相等的原則， 并考慮在彎曲處材料的變薄來(lái)求得的。毛坯的總長(zhǎng)度等于各平直部分長(zhǎng)度之和再加上彎曲角的部分。即
由于在實(shí)際彎曲變形過(guò)程中，不僅在毛坯的圓角變形區(qū)產(chǎn)生變薄，而且與其相鄰的直邊部分也產(chǎn)生一定程度的變薄，同時(shí)會(huì)受到多種因素的影響，如材料力學(xué)性能、模具狀況、彎曲方式等，因此可能會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。對(duì)于本制件形狀比較簡(jiǎn)單，尺寸精度要求不高，在此取系數(shù)K=0.45以便作尺寸修整。最終計(jì)算得到制件毛坯尺寸如圖3-1所示。由于該制件要求普通沖裁，所標(biāo)注尺寸公差按經(jīng)濟(jì)公差I(lǐng)T12級(jí)查取標(biāo)準(zhǔn)公差。
3.2.2沖壓方向的確定
考慮到制件的結(jié)構(gòu)情況和板料送料方式，由于沖壓件的彎曲部分均彎曲成直角，為避免或減少毛刺，便于送料，制件沖壓方向詳見(jiàn)排列方式圖3-2。
3.2.3排樣形式的確定
依據(jù)制件展開(kāi)形狀和尺寸，有此排列方式，如圖3-2所示：豎排形式，材料利用率較高，送料、出料方便，對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也好控制，適宜連續(xù)沖壓。因此采用此排列方式。
由于考慮大批量生產(chǎn)，自動(dòng)送料方式，因而采用對(duì)排、雙側(cè)載體排樣方式，這樣從材料利用率方面有所提高，料帶送進(jìn)更加平穩(wěn)。采用排樣如圖3-3所示，共8個(gè)工位。
第一工位：沖兩個(gè)φ4mm導(dǎo)正銷(xiāo)孔及十二個(gè)φ4mm圓孔、六個(gè)φ2mm圓孔；
第二工位：沖外形；
第三工位：空步；
第四工位：翻孔
第五工位：預(yù)彎曲45°外形；
第六工位：校正直角外形；
第七工位：切斷分離；
第四章 沖壓力與壓力中心計(jì)算
4．1 沖壓力計(jì)算
沖裁力：沖裁力由四部分組成，即、、、；其中為沖孔工序中12個(gè)孔的沖裁力；為沖外形工序的沖裁力；為翻孔工序的沖裁力；為分離工序的沖裁力。
計(jì)算沖裁力，以普通平刃口沖裁計(jì)算，其沖裁力一般可按下式計(jì)算：
＝Ltτ 式（4.1）
?? ?式中τ—— 材料抗剪強(qiáng)度（MPa）(Q235取值380)；
? L——沖壓周邊總長(zhǎng)(mm)；
?? ? t——材料厚度(mm)；
K—系數(shù)，考慮K是實(shí)際沖壓中，凸、凹模刃口鈍化、間隙不均、材料力學(xué)性能和厚度的波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取K=1.3。
用Auto CAD軟件測(cè)量各部分的沖壓周邊長(zhǎng)度得
式（4.2）
式（4.3）
式（4.4）
式（4.5）
則
式（4.6）
式（4.7）
4.1.2彎曲力的計(jì)算：
彎曲力：本模具將制件的彎曲過(guò)程劃分為兩步，彎曲力分為、，其中為預(yù)彎外形45°的彎曲力；為彎曲、校正外形90°的彎曲力。彎曲力是指彎曲件在完成預(yù)定彎曲時(shí)所需要的壓力機(jī)施加的壓力，是設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機(jī)械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，理論分析方法很難精確計(jì)算，在實(shí)際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗(yàn)公式或通過(guò)簡(jiǎn)化的理論公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)分析排樣圖3-4，彎曲過(guò)程中可按V形自由彎曲力計(jì)算：
式（4.8）
式中：——自由彎曲力；K——安全系數(shù)，一般取1.3；B——彎曲件的寬度；t——彎曲件厚度；——彎曲材料的抗拉強(qiáng)度；r——內(nèi)圓彎曲半徑。在此取對(duì)應(yīng)的B值為40mm，=470MPa，t=0.4mm,r=0，則
式（4.9）
由于為校正外形90°的彎曲力，按以下公式計(jì)算
=Ap 式（4.10）
式中，為校正彎曲力；A為校正部分的投影面積；p為單位面積校正力，其值參考表4-1，取p=50MPa,由Auto CAD軟件測(cè)量得
式（4.11）
式（4.12）
式（4.13）
4.1.3卸料力的計(jì)算：
卸料力：沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上取下來(lái)的力叫卸料力，按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
式（4.14）
式中，為沖裁力，為卸料力系數(shù)，查表4-2取值為0.05。則
式（4.15）
由以上計(jì)算可估算出總沖壓力
式（4.16）
一般情況下，壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力應(yīng)大于或等于總沖壓力的1.3倍，因此，取壓力機(jī)的壓力為：
式（4.17）
據(jù)此可預(yù)先選擇壓力機(jī)型號(hào)如下：
開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)型J23-100
公稱(chēng)壓力/kN
1000
墊板尺寸/mm
厚度
/
滑塊行程/mm
140
直徑
/
滑塊調(diào)節(jié)行程/mm
140
滑塊行程次數(shù)/(次min)
不少于60
最大封閉高度/mm
400
模柄孔尺寸/mm
/
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
110
工作臺(tái)板厚度/ mm
110
滑塊中心至機(jī)身間距/mm
320
立柱間距/mm
420
床身可傾角
不少于25°
工作臺(tái)尺寸/mm
前后
600
左右
900
工作臺(tái)孔尺寸/mm
前后
230
直徑/mm
300
左右
300
4．2 壓力中心計(jì)算
模具壓力中心是指沖壓時(shí)所有沖壓力合力的作用點(diǎn)位置。一副沖模的壓力中心就是指這副沖模各個(gè)沖壓部分的沖壓力的合力作用點(diǎn)。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能通過(guò)模具中心并與壓力機(jī)滑塊中心重合，以避免偏心載荷使模具歪斜，間隙不均，從而加速壓力機(jī)和模具的導(dǎo)向部分及凸、凹模刃口的磨損。
為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。對(duì)于帶有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)通過(guò)模柄的軸心線。否則會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過(guò)大的磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命；對(duì)于沒(méi)有模柄的沖壓模，壓力中心應(yīng)盡量通過(guò)模具的幾何中心，以保證沖壓過(guò)程的平穩(wěn)性。
4.2.1 確定沖模的壓力中心的原則：
（1）對(duì)稱(chēng)形狀的單個(gè)沖壓件，沖模的壓力中心就是沖壓件的幾何中心。
（2）工件形狀相同且分布位置對(duì)稱(chēng)時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱(chēng)中心相重合。
（3）形狀復(fù)雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計(jì)算法求出沖模壓力中心
4.2.2沖壓模壓力中心計(jì)算
根據(jù)理論力學(xué)，對(duì)于平行力系，合力對(duì)同一軸之力矩等于各分力對(duì)同軸力矩之和，由此求多凸模沖裁時(shí)的壓力中心按如下公式計(jì)算：
式（4.20）
式（4.21）
式中，為各沖裁力和彎曲力，為各沖裁周長(zhǎng)和彎曲處寬度，為各沖裁外形中心坐標(biāo)。
如圖4-1所示，由于排樣圖采用對(duì)排方式，各沖壓工序均是對(duì)稱(chēng)分布，壓力中心必位于對(duì)稱(chēng)線上，因此可簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，只需計(jì)算即可知道壓力中心的位置。利用Auto CAD軟件標(biāo)識(shí)各沖裁、彎曲位置的橫坐標(biāo)，測(cè)量各部分的沖壓周邊長(zhǎng)度，如圖所示，利用式 計(jì)算各坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的沖壓力如下
式（4.22）
式（4.23）
式（4.24）
式（4.25）
式（4.26）
式（4.27）
式（4.28）
式（4.29）
式（4.30）
式（4.31）
式（4.32）
式（4.33）
式（4.34）
式（4.35）
式（4.42）
最終得到壓力中心坐標(biāo)（-50.77，0），其位置見(jiàn)圖4-1，可見(jiàn)壓力中心較為靠近排樣的幾何中心，即模具中心，沖壓排樣工序合理。
第五章 凸模與凹模刃口尺寸的計(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。模具的合理間隙也靠凸、凹模刃口尺寸及公差來(lái)保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差是沖模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。
5.1切邊模刃口尺寸計(jì)算的基本原則
在沖壓件的尺寸測(cè)量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生產(chǎn)的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的。故計(jì)算刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行，從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：
（1）由于凸模、凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，切邊件的小端尺寸等于凸模尺寸。
（2）在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，切邊邊長(zhǎng)是以小端尺寸為基準(zhǔn)。
（3）沖壓時(shí)，凸模、凹模要與沖壓件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結(jié)果使間隙越來(lái)越大。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需考慮下述原則：
（1）落料件尺寸由凹模尺寸決定，切邊時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)切邊模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
（2）考慮到?jīng)_壓中凸模、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)切邊模時(shí)，凸模基本尺寸則應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸模、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。凸模、凹模間隙則取最小合理間隙值。
（3）確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。凸模和凹模的刃口尺寸精度選擇應(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，保證模具一定的使用壽命。
如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高( 即制造公差過(guò)小)，會(huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低(即制造公差過(guò)大)，則生產(chǎn)出來(lái)的制件可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。若制件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形件，一般可按IT7～I(xiàn)T6級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；切邊件下偏差為零，上偏差為正。
5．2 刃口尺寸的計(jì)算方法
由于模具加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為二種情況。一種是凸、凹模分別加工方法，另一種是凸、凹模配合加工作方法。
由于采用凸、凹模分開(kāi)加工時(shí)，凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于成批制造。連續(xù)沖壓模需要整修時(shí)應(yīng)有快換性，因此凸、凹模采用分開(kāi)加工，在圖樣上分別標(biāo)注凸凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證間隙值，應(yīng)滿足下列關(guān)系式：
｜δ p｜＋｜δd｜≤Zmax－Zmin 式（5.1）
也就是說(shuō)，新制造的模具應(yīng)該是
｜δp｜＋｜δd｜≤Zmax-Zmin 式（5.2）
否則制造的模具間隙就會(huì)超出允許變動(dòng)范圍 Zmin～Zmax，影響模具的使用壽命。
若｜δ p｜＋｜δd｜>Zmax－Zmin，當(dāng)大得不多時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整以滿足上述條件，這時(shí)凸、凹模的公差應(yīng)直接按公式可取δp≤0.4(Zmax－Zmin)和δd≤0.6(Zmax－Zmin)確定。
5.3各工位凸、凹模刃口與尺寸的計(jì)算
5.3.1工位一的尺寸計(jì)算
工位一為沖孔，孔徑有和。按IT12精度查取標(biāo)準(zhǔn)公差得，。查表5-1、表5-2、表5-3得
，，，，
根據(jù)刃口尺寸計(jì)算原則，分別代入公式計(jì)算。
尺寸：
式（5.3）
式（5.4）
尺寸：
式（5.5）
式（5.6）
5.3.2工位二的沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
工位二、三、四均為落料外形，其基本尺寸如圖5-1所示，均按IT12精度查取標(biāo)準(zhǔn)公差，按如下公式進(jìn)行計(jì)算，所需參數(shù)由表5-1、表5-2、表5-3查得。計(jì)算結(jié)果如圖5-2所示。
校核間隙：
不符合條件，但相差不大，可調(diào)整如下：
凹模： （式5-6）
凸模： （式5-7）
其中，Dd、Dp——落料凹、凸模尺寸；Dmax——落料件的最大極限尺寸；Δ——沖裁件制造公差；Zmin——最小合理間隙；δp、δd——凸、凹模的制造公差，可查有關(guān)資料，或取δp≤0.4（Zmax -Zmin）、δd≤0.6（Zmax- Zmin）；x——磨損系數(shù)，在 0.5～1之間，與沖裁件的精度等級(jí)有關(guān)。
圖5-2
凹模： （式5-8）
凸模： （式5-9）
凹模： （式5-10）
凸模： （式5-11）
凹模： （式5-12）
凸模： （式5-13）
凹模： （式5-14）
凸模： （式5-15）
凹模： （式5-16）
凸模： （式5-17）
5.4強(qiáng)度校核計(jì)算
5.4.1凸模強(qiáng)度計(jì)算
凸模直徑或?qū)挾却笥跊_件料厚度：查表5-4
表5-4：
校核項(xiàng)目及條件
圓形凸模
異形凸模
壓應(yīng)力
凸模直徑或?qū)挾却笥跊_件料厚
σk=2τ1-0.5td≤[σ]
σk=LtτFk≤[σ]
最大允許長(zhǎng)度
采用卸料板導(dǎo)向凸模
lmax=π8Ed3tr
lmax=πEJP
帶臺(tái)肩的凸模
lmax=CEd03tr
lmax=nEJ0P
σk—凸模刃口接觸應(yīng)力（MPa）；
σ—凸模平均壓應(yīng)力（MPa）；
[σ]—凸模材料許用應(yīng)力，對(duì)于常用合金模具鋼，可取1800～2200（MPa）;
t—沖件材料厚度（mm）；
d—凸模或沖孔直徑（mm）；
τ—沖件材料抗剪強(qiáng)度（MPa）;
lmax—凸模最大允許長(zhǎng)度；
E—凸模材料彈性模量，對(duì)于鋼材可取E=210000（MPa）;
C—系數(shù)；
d0—凸模大端直徑（mm）；
L—沖件輪廓周長(zhǎng)；
P—沖裁力（N）；
J—凸模斷面最小慣性矩（mm4）；
J0—凸模最大端斷面最小慣性矩（mm4）；
n—系數(shù)。
根據(jù)計(jì)算，沖和孔采用帶臺(tái)肩標(biāo)準(zhǔn)圓凸模，其它的采用卸料板導(dǎo)向異形凸模。[7]
5.4.2銷(xiāo)釘強(qiáng)度計(jì)算
沖模上廣泛采用圓柱銷(xiāo)作凸模、凹模與模板連接的定位元件，有時(shí)也用于凸模與固定板連接中的支承元件。當(dāng)銷(xiāo)釘受載荷較大時(shí)，需要對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行核算。
上模、下模定位銷(xiāo)釘直徑：
dmin=2Pπ[τ] （式5-8）
dmin—銷(xiāo)釘最小直徑（mm）；
P—側(cè)向載荷（N）；
[τ]—銷(xiāo)釘材料的許用剪應(yīng)力（MPa）。經(jīng)淬火的銷(xiāo)釘，取[τ]300MPa；未經(jīng)淬火的銷(xiāo)釘，取[τ]=120MPa。
根據(jù)計(jì)算dmin得14mm,上、下模各取銷(xiāo)釘直徑16mm兩根，未經(jīng)淬火的。
5.4.3螺釘?shù)脑S用載荷計(jì)算
沖模上廣泛采用內(nèi)六角螺釘作緊固件、并采用卸料板螺釘來(lái)控制卸料板的行程。當(dāng)螺釘承受較大載荷時(shí)，應(yīng)核算其許用載荷。
1、緊固螺釘螺釘在工作時(shí)，主要承受拉應(yīng)力，其許可載荷按下式計(jì)算：
[P]≤πd24[σ] （式5-9）
式中[P]—一個(gè)螺釘?shù)脑S用載荷（N）；
d—螺釘?shù)淖钚≈睆剑╩m）；
[σ]—許用應(yīng)力（MPa），對(duì)于緊固螺釘，取[σ]=120MPa。
表5-5緊固螺釘?shù)脑S用載荷
螺釘規(guī)格/mm
M6
M8
M10
M12
M14
M16
M20
M24
螺紋內(nèi)徑d/mm
4.9
6.6
8.4
10.1
11.8
13.8
17.3
20.7
許用載荷[P]/N
2260
4100
6650
9600
13000
18000
28000
40000
根據(jù)計(jì)算及考慮安全性，模板尺寸較大，取M10螺釘，上模18，下模16根
卸料板螺釘工作時(shí)，也是主要承受拉應(yīng)力，其計(jì)算公式與緊固螺釘相同；但由于它承受的是動(dòng)載荷，故一般選許用應(yīng)力[σ]=80（MPa）。常用卸料板螺釘?shù)脑S用載荷列于下表，以供選用。
表5-6
表卸料板螺釘?shù)脑S用載荷
螺釘規(guī)格M/mm
M6
M8
M10
M12
M16
M20
最小直徑d/mm
4.5
6.2
7.5
9.5
13
16.5
許用載荷[P]/N
1270
2400
3500
5700
11000
17000
根據(jù)計(jì)算及考慮安全性，取M10卸料螺釘，20根。
第6章 彎曲工藝的設(shè)計(jì)
6.1彎曲的工藝分析
6.1.1制件回彈分析
回彈——常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣，在外力作用下產(chǎn)生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成；當(dāng)彎曲結(jié)束，外力去除后，塑性變形留存下來(lái)，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長(zhǎng)，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn)象，稱(chēng)為彎曲件的回彈。
彎曲件的回彈現(xiàn)象通常表現(xiàn)為兩種形式：一是彎曲半徑增大，二是彎曲中心角增大。在影響回彈的因素中，相對(duì)彎曲半徑r／t越小，板料的彎曲變形程度越小，在板料中性層兩側(cè)的純彈性變形區(qū)增加越多，塑性變形區(qū)中的彈性變形所占的比例同時(shí)也增大。當(dāng)r／t〈（5—8）時(shí)，彎曲半徑的回跳值一般不大，實(shí)際生產(chǎn)中只考慮角度的回跳，回跳值常按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選用，然后在模具調(diào)試中修正。
該制件彎曲部位為直角彎曲變形，其相對(duì)彎曲半徑r／t〈1，回跳角度可查表6-1。排樣圖給出的彎曲工序中，第四工步的直角彎曲為一次成形，由于成形部分的尺寸較小，只需在模具結(jié)構(gòu)中，根據(jù)可能產(chǎn)生的回彈量，用補(bǔ)償法修正凹模的尺寸和幾何形狀，即可保證在允許的回彈誤差范圍內(nèi)。
表6-1較軟金屬材料90度單角校正彎曲回跳角度
材料
r／t
1
>1~2
>2~3
Q215、Q235
純銅、黃銅、鋁
6.1.2彎曲結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
制件的彎曲形式詳見(jiàn)排樣圖。由于采用浮動(dòng)送料，為使送料方便，出料不受阻礙，考慮到制件兩角彎曲部位的高度有13mm，中間U形彎曲部位的彎曲高度有15mm，浮動(dòng)高度預(yù)定為25mm。這樣模具的凸、凹模采用鑲嵌件形式，彎曲凸模留在下模，不論從加工和強(qiáng)度方面都容易保證。最終定為彎曲的凸模留在下模，采用彎曲和校形鑲嵌件。[3]
6.2彎曲凸、凹模工作部分尺寸設(shè)計(jì)與計(jì)算
6.2.1 圓角半徑：因制件彎曲部位為直角彎曲，各工步的凸、凹模則不需設(shè)計(jì)圓角半徑。
6.2.2彎曲凸、凹模的間隙
V形件彎曲時(shí)，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的，設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮。U形和其他形狀工件彎曲，則必須確定適當(dāng)?shù)拈g隙。
U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙Z：
彎曲有色金屬工件:
彎曲黑色金屬工件:
式中 、——材料最大、最小厚度，n——間隙系數(shù)，可查相關(guān)資料。
根據(jù)彎曲結(jié)構(gòu)，查相關(guān)資料，可得
第五、六工步彎曲凸、凹模單邊間隙，n=0.05：
6.2.3凹模深度
凹模深度要適當(dāng)，若過(guò)小則彎曲件兩端自由部分太長(zhǎng)，工作回彈大，不平直；若深度過(guò)大則凹模過(guò)高，浪費(fèi)模具材料并需要較大的壓力機(jī)工作行程。 凹模深度及底部最小厚度h值查表6-2，，但應(yīng)保證開(kāi)口寬度不能大于彎曲坯料展開(kāi)長(zhǎng)度的0.8倍。
表6-2 凹模深度及底部最小厚度h值
彎曲件邊長(zhǎng)
材料厚度t
2
2~4
>4
h
h
h
10~25
20
10~15
22
15
>25~50
22
15~20
27
25
32
30
6.2.4彎曲凸、凹模的外形尺寸確定
對(duì)U形彎曲件，當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，先計(jì)算凹模尺寸；當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，先計(jì)算凸模尺寸。再用減小或增大間隙來(lái)確定凸?；虬寄３叽?。該制件標(biāo)注的外形尺寸，為雙向偏差，應(yīng)采用先計(jì)算凹模尺寸，再確定凸模尺寸。
第六工步：
凹模尺寸為：
（式6-3）
凸模尺寸為：
（式6-4）
式中為、凸、凹模制造公差，可按表5-1選取。
第五工步為非90度彎曲，其凸、凹模的單面差為
（式6-5）
由以上分析和計(jì)算，最終確定各彎曲工序的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖6-1所示：
第七章 凹模板、卸料板及其它結(jié)構(gòu)整體尺寸設(shè)計(jì)
7.1凹模板結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)
7.1.1凹模板整體尺寸計(jì)算
凹模厚度（高度）H
（取H=25mm） （式7-1）
式中，s—垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離，由排樣圖測(cè)量得；
K—系數(shù)，考慮板料厚度的影響，其值可查表取為0.15。
垂直送料方向凹模寬度B
（式7-2）
送料方向的凹模長(zhǎng)度L
（取720mm） （式7-2）
式中，—送料方向的凹模刃壁間最大距離，由排樣設(shè)計(jì)得；
—送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離（㎜），其值查表可知為45㎜。
確定凹模板整體尺寸為720×240×37mm。
7.1.2凹?？卓谛问皆O(shè)計(jì)
凹模的刃壁形式為直刃壁，采用圖7-1中的圖C形式，該形式同時(shí)適用于圓孔和非圓孔。
7.1.3凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于大、中型或復(fù)雜形狀的沖模，采用鑲塊，可節(jié)約貴重的工具鋼，改善加工工藝性，減少鉗工工作量，提高模具加工精度。凹模整體尺寸表明，該模具較大，因此將凹模板設(shè)計(jì)為鑲拼結(jié)構(gòu)，部分凹模刃口亦設(shè)計(jì)為鑲嵌件，其中圓凹模嵌套采用標(biāo)準(zhǔn)A型圓凹模。
7.2卸料板整體尺寸計(jì)算
卸料裝置在一般冷沖壓加工中主要起卸料和壓料的作用，而多工位級(jí)進(jìn)模由于帶料（或條料）在連續(xù)送進(jìn)的沖壓過(guò)程中必須浮離凹模平面一定的高度，同時(shí)，多工位級(jí)進(jìn)模又是多工序、多工位的沖壓加工，在沖壓前，材料必須被完全壓緊，因此，多工位級(jí)進(jìn)模中絕大部分采用彈壓卸料的結(jié)構(gòu)形式，而較少采用固定卸料的方式。
卸料裝置的設(shè)計(jì)原則
在級(jí)進(jìn)沖模中彈壓卸料板一般設(shè)計(jì)成平板形，反凸臺(tái)形或一側(cè)臺(tái)肩形的三種基本結(jié)構(gòu)形式。
1）卸料裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)與模具的總體結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。當(dāng)級(jí)進(jìn)模沖模采用兩側(cè)均為帶導(dǎo)向槽浮頂導(dǎo)料柱送料時(shí)，宜選用平板形彈壓卸料板，以板平面壓緊材料；當(dāng)級(jí)進(jìn)模沖模采用兩側(cè)均為側(cè)導(dǎo)板送料，時(shí)，家選用反凸臺(tái)形彈壓卸料板，凸出部分正好進(jìn)入兩側(cè)導(dǎo)板之間壓緊材料；當(dāng)級(jí)進(jìn)沖模采用一側(cè)為側(cè)導(dǎo)板，另一側(cè)為帶導(dǎo)向槽浮頂導(dǎo)料柱送料時(shí)，家選用一側(cè)臺(tái)肩形彈壓卸料板，其凸臺(tái)臺(tái)肩側(cè)面應(yīng)保證與導(dǎo)料板之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙。
2）凹模部分為整體式，彈壓卸料板亦為整體式；凹模部分為分塊式，彈壓卸料板也為分塊式；凹模部分為組合分塊式，一般彈壓卸料板也應(yīng)為組合分塊式。
3）卸料板所有型孔的基準(zhǔn)軸線應(yīng)與凹模相對(duì)應(yīng)型孔的基準(zhǔn)軸線一致，由于級(jí)進(jìn)沖模中所有工作零件的導(dǎo)向精度是由卸料板的導(dǎo)向精度來(lái)保證的，同時(shí)又由于在模具零件的加工全過(guò)程中存在可能的形狀或位置加工誤差及最后的組裝誤差，因此，凹模各型孔間的相對(duì)位置精度首先要由模具的設(shè)計(jì)、工藝的編排、設(shè)備的加工精度和質(zhì)量檢測(cè)控制來(lái)保證。為使卸料板對(duì)凸模的導(dǎo)向精度和保護(hù)作用達(dá)到最終的使用要求，卸料板型孔和與之對(duì)應(yīng)的凸模、鑲件的配合間隙一般取實(shí)際選用沖裁雙面間隙的1/4～1/3。對(duì)簡(jiǎn)單型孔的配制間隙取前者，復(fù)雜型孔的配合間隙取后者，亦可采用對(duì)形狀簡(jiǎn)單的型孔0.01～0.02mm的雙面配合間隙值，對(duì)形狀較為復(fù)雜的型孔0.02～0.03mm的雙面配制間隙值。
4）卸料板型孔為保證與各凸模的配合精度和減少磨損，型孔表面粗糙度Ra≤0.8μm，高速?zèng)_壓級(jí)進(jìn)沖模的卸料板型孔表面粗糙度Ra≤0.4μm。
5）卸料板板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)保證各凸模工作零件在卸料板內(nèi)的有效導(dǎo)向長(zhǎng)度，并應(yīng)充分考慮對(duì)細(xì)小、狹長(zhǎng)形、風(fēng)度差的凸模的導(dǎo)向和保護(hù)?？稍谛读习鍍?nèi)增加鑲套對(duì)細(xì)小凸模進(jìn)行導(dǎo)向保護(hù)。
6）由于大多數(shù)級(jí)進(jìn)沖模的壓力中心并不在模具的工作尺寸中心，因此要求各卸料彈簧加的合力作用點(diǎn)與沖壓力的作用點(diǎn)重合，否則將存在一個(gè)彎矩M，當(dāng)這個(gè)彎矩M足夠大時(shí)，會(huì)在模具的沖壓過(guò)程中使模具產(chǎn)生政治歪斜，從而影響模具的精度和使用壽命，降低沖件的質(zhì)量。因此，內(nèi)導(dǎo)柱及卸料彈簧在卸料板上的分布應(yīng)在計(jì)算卸料力矩后，對(duì)稱(chēng)、均勻、合理地設(shè)置。卸料裝置在多工位級(jí)進(jìn)模中，主要采用彈壓卸料板或在局部配以懸臂式固定卸料裝置的結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)上述原則選擇平板式彈壓卸料板，板厚。整體結(jié)構(gòu)尺寸如圖7-3所示：尺寸為720×240×33mm
7.3其它板的尺寸設(shè)計(jì)
根據(jù)制件的讓位高度45.36mm，確定其尺寸為729×240×37mm；
凸模固定板尺寸的選擇：尺寸為720×240×30mm；
凸模墊板尺寸選擇：尺寸為720×240×20mm；
模座整體結(jié)構(gòu)與尺寸的選擇：
根據(jù)凹模、定位和卸料裝置等的平面布置，來(lái)選擇模座的外形尺寸。在進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)模板設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證模座的外形尺寸比凹模具相應(yīng)尺寸大40~70㎜。模座厚度一般取凹模厚度的1~1.5倍。下模座的外形尺寸每邊至少應(yīng)超過(guò)壓力機(jī)臺(tái)面孔約50㎜。（沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南，P64頁(yè)）
在此模具設(shè)計(jì)，模座采用滾動(dòng)導(dǎo)向、非標(biāo)準(zhǔn)模座形式，上、下模座尺寸為：
820×460×50mm。
第8章 多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)和選用
8.1模架的設(shè)計(jì)
模架由上模座、下模座和導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下原則：
①多工位級(jí)進(jìn)模應(yīng)滿足剛性高和精度高的要求。
②為保證模架的強(qiáng)度，其上、下模板的厚度要足夠，通常比普通沖模模座厚約30﹪。
③模架要有精確的導(dǎo)向，基本上都采用四根兩組的滾珠滾動(dòng)導(dǎo)向，導(dǎo)柱直徑應(yīng)在許可范圍內(nèi)取大，并考慮裝錯(cuò)措施。
④加工、裝配中，應(yīng)保證以下技術(shù)條件：
a、上模座對(duì)下模座的平行度0.003/100。
b、導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定部分對(duì)滑動(dòng)部分圓柱面的同軸度，不大于0.003mm。
c、上模座與下模座安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的孔。分別加工時(shí)，其孔距誤差應(yīng)<0.003mm；在坐標(biāo)鏜床上一并加工，以保證孔距一致；將上模座上的導(dǎo)套裝配孔徑同軸擴(kuò)大0.8～1.0mm，用環(huán)氧樹(shù)脂粘接導(dǎo)套。
在此模具設(shè)計(jì)，模架采用四柱滾動(dòng)導(dǎo)向、非標(biāo)準(zhǔn)模架形式。
8.2模架的導(dǎo)向零件設(shè)計(jì)
模架的導(dǎo)向裝置是指在上下模座上安裝了主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件所組成的導(dǎo)向副，有了它，使上下模相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)位置始終沿著一個(gè)正確的方向運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到精密沖壓的目的。常見(jiàn)的模架導(dǎo)向裝置有滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩類(lèi)，滾動(dòng)導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、鋼球保持圈、圓柱螺旋壓縮彈簧等，其結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。滾珠導(dǎo)向裝置及其組成零件均已標(biāo)準(zhǔn)化，滾珠與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間保持有0.01～0.02mm的過(guò)盈量。設(shè)計(jì)時(shí)有關(guān)尺寸如下：
導(dǎo)套內(nèi)徑
（式8-1）
式中為滾珠直徑（mm），為導(dǎo)柱直徑（mm）。在此設(shè)計(jì)中采用滾珠導(dǎo)向標(biāo)準(zhǔn)件四套，其中的規(guī)格為：
導(dǎo)柱50h5×220 GB2861-81；導(dǎo)套63H6×125×48 GB/T2816.6；
鋼球保持圈50×61.5×102 JB/T7187.5；圓柱螺旋壓縮彈簧2.5×52×110JB/T7187.6。
姜伯軍《級(jí)進(jìn)沖模設(shè)計(jì)與模具結(jié)構(gòu)實(shí)例》P117頁(yè)
8.3模具安全裝置設(shè)計(jì)
模具在工作中，經(jīng)常會(huì)因一次失誤（誤送、凸模折斷、廢料或制件回升與堵塞等）而使精密模具損壞，甚至造成壓力機(jī)的損壞。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中必須有制止失誤的安全檢測(cè)裝置。檢裝置可設(shè)在模具內(nèi)，也可安裝在模具外。
沖壓時(shí)，因某種原因影響到模具的正常工作時(shí)，檢測(cè)的傳感元件能迅速地把信號(hào)反饋給壓力機(jī)的制動(dòng)部位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。目前常用的是光電傳感檢測(cè)和接觸傳感檢測(cè)。
沖壓設(shè)備上配備了各類(lèi)安全裝置，其裝置探頭一部分布置在模內(nèi)，另一部分布置在模外。如圖8-2所示，其中a為板料沖壓時(shí)的各種安全檢測(cè)裝置原理圖；
圖8-2b為導(dǎo)正孔檢測(cè)裝置，在級(jí)進(jìn)沖壓時(shí)，材料的自動(dòng)送料裝置有時(shí)會(huì)因環(huán)境的微小變化而使送進(jìn)步距失準(zhǔn)，若不及時(shí)排除，就會(huì)損壞制件或造成凸模的折斷。為了防止級(jí)進(jìn)加工出現(xiàn)的送料步距失誤，在多工位級(jí)進(jìn)模內(nèi)裝入檢測(cè)凸模。當(dāng)檢測(cè)凸模發(fā)現(xiàn)誤送時(shí)，檢測(cè)凸模的動(dòng)作將推動(dòng)項(xiàng)桿使其與微動(dòng)開(kāi)關(guān)接觸，從而接通電路達(dá)到使沖床急速停止的目的。圖8-2b所示為利用導(dǎo)正孔檢測(cè)的幾種形式。當(dāng)檢測(cè)銷(xiāo)1因送料失誤不能進(jìn)入條料的導(dǎo)正孔時(shí)，便被條料推動(dòng)向上移動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)觸銷(xiāo)2使微動(dòng)開(kāi)關(guān)3閉合，因微動(dòng)開(kāi)關(guān)同壓力機(jī)的電磁離合器是同步的，所以電磁離合器脫開(kāi)，壓力機(jī)滑塊停止運(yùn)動(dòng)。
8.4導(dǎo)料裝置設(shè)計(jì)
8.4.1導(dǎo)料零件的設(shè)計(jì)原則
由于多工位級(jí)進(jìn)模導(dǎo)料零件對(duì)模具的沖壓加工效率和沖件精度有直接的影響，所以在設(shè)計(jì)模具內(nèi)導(dǎo)料零件時(shí)，必須按以下原則合理地設(shè)計(jì)、組合、選用配置各導(dǎo)料零件。
①應(yīng)按不同沖壓零件的特點(diǎn)、精度要求、排樣中各工位沖壓工序的排列方式，正確選用條料的導(dǎo)向形式和條料的浮頂形式，以及條料浮離凹模平面所需的實(shí)際安全高度等；
②應(yīng)按所需的沖壓速度，選擇合適的導(dǎo)料零件及其組合形式。在高速?zèng)_壓加工時(shí)，為保證條料的導(dǎo)向精度，減少條料在連續(xù)送進(jìn)中的摩擦阻力，一般選用帶導(dǎo)向槽浮頂式導(dǎo)料柱，在超高速?zèng)_壓時(shí)應(yīng)選用滾動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)料零件；
③應(yīng)按不同的送料方式選擇導(dǎo)料零件，手工送料因?qū)Я狭慵Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不再配；
④應(yīng)按沒(méi)的模具結(jié)構(gòu)行徑導(dǎo)料零件，如對(duì)帶有拉深的多工位級(jí)進(jìn)模，因其凸模的安裝形式不同（正、反拉深），導(dǎo)向送料的導(dǎo)料零件選用也不同；
⑤導(dǎo)料零件的選用無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)形式都必須與設(shè)計(jì)、選用的卸料裝置結(jié)合起來(lái)考慮。[12]
8.4.2導(dǎo)料零件的主要結(jié)構(gòu)形式及選用
如圖8-3所示為多工位級(jí)進(jìn)模中常用的三種導(dǎo)料零件的配置結(jié)構(gòu)形式。其中圖（a）所示為帶料（或條料）在模具中采用兩側(cè)導(dǎo)料板導(dǎo)向送料的結(jié)構(gòu)開(kāi)展；圖（b）所示為帶料（或條料）在模具中一側(cè)采用導(dǎo)料板導(dǎo)向，另一側(cè)為帶導(dǎo)向槽浮頂式導(dǎo)料柱導(dǎo)向選料的結(jié)構(gòu)形式；圖（c）所示為帶料（或條料）在模具中采用兩側(cè)均為帶導(dǎo)向槽浮頂式導(dǎo)料柱導(dǎo)向送料的結(jié)構(gòu)形式。
帶導(dǎo)向槽浮頂式導(dǎo)料柱對(duì)帶料的導(dǎo)向?qū)傩渣c(diǎn)的間斷性導(dǎo)向，其特點(diǎn)是導(dǎo)向性好，摩擦阻力小，適宜高速?zèng)_壓生產(chǎn)，但對(duì)帶料的寬度尺寸和帶料兩側(cè)的平直度有嚴(yán)格的要求。在本次設(shè)計(jì)中，排樣的設(shè)計(jì)為雙側(cè)載體，因此采用圖（c）結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向槽高度一般為：，h取2mm,浮料高度25mm。
導(dǎo)正銷(xiāo)的類(lèi)型：多工位級(jí)進(jìn)模中，間接導(dǎo)正銷(xiāo)（指沒(méi)有安裝在凸模上的導(dǎo)正銷(xiāo)）通常都安裝在凸模固定板或卸料板上。見(jiàn)圖8-4：[6]其中圖（a）、圖(b)是固定式導(dǎo)正銷(xiāo)，圖(c)、圖(d)是浮動(dòng)式導(dǎo)正銷(xiāo)。在一般精度的級(jí)進(jìn)沖壓模中，使用固定式導(dǎo)正銷(xiāo)時(shí)，進(jìn)距精度會(huì)高一點(diǎn)，但易于折斷或不易卸料。使用浮動(dòng)式導(dǎo)正銷(xiāo)時(shí)，因?yàn)閺椈善饓壕o和緩沖作用，這種導(dǎo)正銷(xiāo)不易折斷，但進(jìn)距精度也不高。
浮動(dòng)式導(dǎo)正銷(xiāo)在精密沖壓模中的應(yīng)用：
對(duì)于一些高精度的沖壓件，上述導(dǎo)正銷(xiāo)工作直徑的計(jì)算方法就不適用了，因?yàn)檫@樣計(jì)算出的導(dǎo)正銷(xiāo)與導(dǎo)正孔的間隙太大，再加上工位間的累積誤差，進(jìn)距誤差將比導(dǎo)正銷(xiāo)與導(dǎo)正孔的間隙還要大。所以我們要采用新的導(dǎo)正銷(xiāo)設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)仍然采用了浮動(dòng)式導(dǎo)正銷(xiāo)的基本工作原理。但導(dǎo)正銷(xiāo)工作部分不是圓柱面，而是下端的圓錐面。圓柱面的直徑大于導(dǎo)正孔的直徑，因此當(dāng)圓錐面插入導(dǎo)正孔后肯定會(huì)使某一層錐面與導(dǎo)正孔無(wú)間隙接觸，這就避免了因?qū)дN(xiāo)與導(dǎo)正孔的間隙而產(chǎn)生的進(jìn)距誤差。此時(shí)由于導(dǎo)