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第一章 工件的分析
1.工件的用途
此工件是微型電動(dòng)機(jī)、電器元件里的一個(gè)關(guān)鍵零件，在電器行業(yè)中作為一種連接件使用相當(dāng)普遍，主要用在電動(dòng)競(jìng)技玩具、CPU風(fēng)扇電機(jī)、錄音機(jī)機(jī)芯等機(jī)電傳動(dòng)和微機(jī)控制中，承受的扭力和轉(zhuǎn)矩大，是磨損最快的部位，成形質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響電器元件的質(zhì)量，其引腳部位與電機(jī)轉(zhuǎn)軸接觸是否良好將嚴(yán)重影響整臺(tái)設(shè)備的正常運(yùn)行。
該工件由圓弧與直線對(duì)稱組成，尺寸精度要求較高。如果尺寸滿足不了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，將對(duì)產(chǎn)品整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)造成嚴(yán)重影響可能使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接觸不良，不能正常工作。其次本身的形狀較為復(fù)雜，多種不同性質(zhì)的沖壓工藝為一身，因此形成具有一定難度。其厚度很薄，體積小，全長只有15mm。將外形視為沖孔，則其他需要沖的孔有4個(gè)，其中兩個(gè)1.2mm 的球形盲孔因材質(zhì)薄可在沖U形槽時(shí)直接用球頭凸模局部脹形將板料拉伸成凸起或凹進(jìn)形狀，起伏成形（又名壓肋、壓凸包、球包成形）。
2.沖裁工序
要求沖裁件形狀盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，并在許可情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無廢料排樣的形狀以減少廢料。由上圖可知，總長1.6mm和總長4mm的矩形孔兩端用圓弧連接，有利于模具加工。若工件的轉(zhuǎn)角處R小于0.5t或以尖角過渡時(shí)，不僅會(huì)使凹模熱處理時(shí)發(fā)生淬裂，而且沖壓時(shí)，在凸凹模尖角處也容易磨損，影響沖裁件的加工精度。該產(chǎn)品樣圖各直線或曲線連接處已盡量避免銳角和尖角，采用很多45°倒角，若采用鑲拼模可不用圓角相連以免除其后附加工序，滿足圖紙要求并節(jié)省材料。為利于模具制造，提高模具壽命，在沖裁件未標(biāo)注倒角的四周，線段夾角a>=90°時(shí)落料模最小圓角半徑取0.18t，沖孔模最小圓角半徑取0.20t；a<=90°時(shí)落料模最小圓角半徑取0.35t，沖孔模最小圓角半徑取0.50t。
另外，沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太小，否則，容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學(xué)性能，凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。如果采用帶保護(hù)套的凸模，穩(wěn)定性高，凸模不易折斷，最小沖孔尺寸可以減小。由表1及參考資料《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-18、2-19知d=1≥0.9×0.11，b=0.7≥0.6×0.11，因此孔能用無保護(hù)套的凸模沖出。
沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-20最小圓孔間距為3.1t=3.1×0.11＜(2－1.2)/2,方孔為4.6t=4.6×0.11＜0.5,所以孔的結(jié)構(gòu)是合理的。
3. 彎曲部位
1）彎曲的圓角半徑
材料產(chǎn)生塑性變形才能形成所須的形狀，為了實(shí)現(xiàn)彎曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值是沒有限制的。例如，可以將0.3mm厚的鐵板卷成300mm 的圓桶，只需計(jì)算或試驗(yàn)出其回彈量，就可制出所需的形狀。
板料彎曲的最小半徑是有限制的，如果彎曲半徑過小，彎曲時(shí)外層材料拉伸變形量過大，而使拉應(yīng)力達(dá)到或超過抗拉強(qiáng)度 , 則板料外層將出現(xiàn)斷裂，至使工件報(bào)廢。因此，板料彎曲存在一個(gè)最小圓角半徑允許值，板料彎曲圓角半徑不應(yīng)小于此值。最小彎曲半徑值可按下表2選用。
當(dāng)彎曲件有特殊要求，其圓角半徑必須小于最小彎曲圓角半徑時(shí)，可設(shè)法提高材料的塑性，例如將材料退火或再加熱狀態(tài)下彎曲。在沖壓工藝安排和模具設(shè)計(jì)上也可采取一些方法，如厚板彎曲時(shí)要求半徑小，可采用預(yù)先開槽或壓槽的方法，使彎曲部位的板料變薄，能防止彎曲部位開裂，如《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》圖3-4所示。
2）板料的纖維方向與彎曲線夾角
表1列出了彎曲線與纖維線之間的角度關(guān)系。用于冷沖壓的材料大都屬于軋制板材，軋制的板材在彎曲時(shí)各方向的性能是有差別的，纖維紋的方向就是軋制的方向。對(duì)于卷料或長的板料，纖維線與長邊方向平行。作為彎曲用的板料，材料沿纖維方向塑性姣好，所以彎曲線最好與纖維線垂直。這樣，彎曲時(shí)不易開裂，如圖3-5所示。
如果在同一零件上具有不同方向的彎曲，在考慮彎曲件排樣經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，應(yīng)盡可能使彎曲件與纖維方向夾角不小于30o，如圖3-6所示。
3）最小彎曲高度
在進(jìn)行直角彎曲時(shí)，如果彎曲的直立部分過小，將產(chǎn)生不規(guī)則變形，或稱為穩(wěn)定性不好，如圖3-7b 所示。為了避免這種情況，應(yīng)當(dāng)如圖3-7a 所示，使直立部分的高度H>2.5t。當(dāng)H<2.5t時(shí)，則應(yīng)在彎曲部位加工出槽，使之便于彎曲，或者加大此處的彎邊高度H，在彎曲后再截去加高的部分。
4）工藝孔、槽及缺口
在一些彎曲工件的工藝設(shè)計(jì)中，為了防止材料在彎曲出受力不均勻而產(chǎn)生裂紋、角部畸變等缺陷，應(yīng)預(yù)先在工件上設(shè)置彎曲工藝所要求的孔、槽或缺口，即所謂工藝孔、工藝槽或工藝缺口。如圖3-8a所示，壓彎后難以形成理想的直角，甚至將產(chǎn)生裂紋或使支架在H處變寬，若如圖所示在該處彎曲前加工出MN的缺口，則能得到較好的彎曲成形。圖3-8b所示為在彎曲處K預(yù)沖工藝孔可以防止偏移，得到正確的形狀和尺寸。
對(duì)于需經(jīng)過多次彎曲才能成形的工件，如圖3-8c所示，可以在圖中D位置增加定位工藝孔，作為壓彎工序的定位基準(zhǔn)，這樣雖然經(jīng)過多次彎曲工序，仍能保證其對(duì)稱性和尺寸要求。
為防止毛坯的偏移，在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)該考慮增加壓料板、定位銷等定位元件。3.5mm引腳處可以以1.2的球形凹包為定位工藝孔來保證左、右引腳形狀與尺寸的對(duì)稱性要求。因?yàn)橹绷⒉糠謱挾葹椋?.4-1.7）/2=0.35mm＞2.5×0.11不需開工藝槽，且45°的倒角也有利于底側(cè)邊作75°/2彎曲時(shí)的穩(wěn)定性。
5）孔與彎曲處的最小距離
工件在彎曲線附近有預(yù)先沖處的孔，在彎曲后由于彎曲時(shí)材料的流動(dòng)，會(huì)使原有的孔變形。為了避免這種情況，必須使這些孔分布在變形區(qū)外的部位。如圖3-9所示，設(shè)孔的邊緣至彎曲半徑R中心的距離為L，則應(yīng)滿足下列關(guān)系：
當(dāng)t<2mm時(shí)，Lt。
當(dāng)t>2mm時(shí)，Lt。
該工件t=0.11mm＜＜2mm，盲孔到彎曲半徑中心的距離為0.8－1.2/2=0.2＞0.11，彎曲后不會(huì)使原有的盲孔變形，滿足工藝要求
工件不能滿足上述要求時(shí)，可采用《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》圖3-10所示的方法，以保證孔的正確性。
6）沖裁毛刺與彎曲方向
彎曲件的毛坯往往是經(jīng)沖裁落料而成的。其沖裁的斷面以面是光滑的，另一面是有刺的。彎曲件應(yīng)盡量使有毛刺的一面作為彎曲件的內(nèi)側(cè)，如圖3-11a所示，當(dāng)彎曲方向必須將毛刺面置于外側(cè)時(shí)，應(yīng)盡量加大彎曲半徑，如圖3-11b所示。
參考《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖4-22，由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表3-2中性層位置因數(shù)K與R/t比值的關(guān)系
105°處折彎處 垂直于纖維方向R=1t=0.11，K=0.31。對(duì)V形件，由表3-4V形彎曲回彈值，根據(jù)力學(xué)性能以30CrMnSiA近似計(jì)算。彎曲角度為105°時(shí)，回彈角度為1°30′
75°處折邊處 平行于纖維方向R=3t=0.33，K=0.42對(duì)兩個(gè)管腳的U形件，參照《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖4-13鈍角U形彎曲模的尺寸差，R=0.2與折邊的圓角過渡可以有效的防止拉裂和截面畸變。為防翹曲可以采用帶側(cè)板的彎曲模，阻止材料沿彎曲線側(cè)向流動(dòng)。
4.沖壓件的精度
沖壓加工與任何機(jī)械加工一樣，也有其自身的加工精度范圍。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于影響加工精度的因素太多，因此對(duì)沖壓件的精度要求不宜太高。若精度要求過高勢(shì)必給工藝設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)和制造都帶來困難，有時(shí)則需增加整形，整修等沖壓工序，甚至機(jī)加工等工序才能達(dá)到工件的要求。
對(duì)沖壓件進(jìn)行設(shè)計(jì)要根據(jù)其功用和要求標(biāo)注尺寸公差、形位公差等質(zhì)量指標(biāo)；在對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝過程設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這些質(zhì)量指標(biāo)。
沖壓件的精度主要從其尺寸精度，沖截?cái)嗝娲植诙?，毛刺高度三個(gè)方面的指標(biāo)來衡量，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)級(jí)尺寸精度，以便簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，方便模具制造與維修，從而降低生產(chǎn)成本。
錫青銅帶的厚度偏差由《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表D-19,厚度＞0.09~0.12時(shí)普通級(jí)偏差為±0.010,基本尺寸為2的寬邊,公差為0.02mm=20um,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·軟件版R2.0》精度高于IT8,為精密級(jí)要求
錫青銅線的抗拉極限強(qiáng)度據(jù)GB/T 1239.6-1992直徑(mm)=＞0.1～2.5時(shí)抗拉強(qiáng)度σb=550 MPa.作為寬度很小,精度很高的異形件,級(jí)進(jìn)沖裁可達(dá)到IT5~8級(jí)精度，可以滿足上述要求
圓球凹進(jìn)部位尺寸0.45在材料厚度0.11＜1，零件尺寸介于10~50之間時(shí)偏差在IT10級(jí)以上。對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)，如果工件精度高于上述要求，則需要在沖裁后整修或采用精密沖裁
錫青銅帶的長度15.2±0.1,基本尺寸大于10至18mm,IT10級(jí)精度.折彎部位處9.7±0.1為IT10級(jí), 其它尺寸精度均未作要求，可采用普通經(jīng)濟(jì)沖裁。對(duì)于沖壓件中未注公差的尺寸，可有兩種方法確定其公差等級(jí)：按國標(biāo)（GB）IT12～I(xiàn)T14標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)選?。换虬葱袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB）A、B、C、D四個(gè)精度等級(jí)選取。
5.沖壓件尺寸標(biāo)注
沖壓件的尺寸標(biāo)注應(yīng)符合沖壓工藝的要求。一般情況下，在標(biāo)注沖壓件時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
（１）沖壓件的各尺寸數(shù)值，若在結(jié)構(gòu)使用上沒有特殊要求時(shí)，應(yīng)選用整數(shù)或偶數(shù)，以有利于沖壓工藝計(jì)算及模具設(shè)計(jì)。
（２）沖壓件在使用上如果沒有配合尺寸要求，其尺寸盡量不要標(biāo)注公差，一般可按自由公差處理。
（３）對(duì)彎曲或拉深成形的工件，應(yīng)允許其壁部有變薄現(xiàn)象。
（４）沖壓件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與沖壓加工的定位基準(zhǔn)重合，這可避免尺寸的加工誤差。
（５）沖壓件上孔的位置尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能選擇在沖壓過程中自始至終不參加變形的面或線上。
（６）拉深件的徑向，只允許標(biāo)注外形尺寸或內(nèi)形尺寸，不允許兩者同時(shí)標(biāo)注。
本沖裁件的尺寸基準(zhǔn)與制造模具時(shí)的定位基準(zhǔn)重合,1.9mm的凹孔中心距不會(huì)隨模具磨損增大,避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合的誤差,比較合理
6.經(jīng)濟(jì)分析
所謂經(jīng)濟(jì)性，就是以最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效果。也就是生產(chǎn)中的“最小最大”原則。在沖壓生產(chǎn)中，保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成產(chǎn)品數(shù)量，品種計(jì)劃，勞動(dòng)安全，環(huán)境保護(hù)的前提下，產(chǎn)品成本越低，說明企業(yè)經(jīng)濟(jì)效果越大。
由以上技術(shù)分析，僅需要在精度高于1T10的沖裁部位2±0.02與0.5±0.02處局部加以整修或采用精密沖裁工藝，對(duì)板料施加測(cè)向壓力，使變形達(dá)三向壓力狀態(tài)。（1）采用V型齒圈壓板（2）采用極小的沖裁間隙（3）具有反向頂力的頂板（4）落料凹模或沖孔凸模做成R0.01-0.03的圓角，獲得純剪切分離的沖裁斷面。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，采用（2）光潔沖裁的方法；其他部位的尺寸精度要求可以通過普通沖裁達(dá)到生產(chǎn)工藝要求. 采取一沖三的結(jié)構(gòu),多個(gè)工件同時(shí)成形。
本產(chǎn)品的材料是QSn6.5-0.1 。
我國的材料基本上采用前蘇聯(lián)的標(biāo)號(hào)。
7.材料的分析
錫青銅有較好的機(jī)械性能；耐磨、耐低溫、耐蝕、可焊，工業(yè)上變形錫青銅多可用作彈性元件以及耐磨抗磁零件。磷能有效的進(jìn)行脫氧增加合金的流動(dòng)性。錫青銅是工業(yè)上廣泛使用的彈性材料。
而國標(biāo)中：
厚度0.05~0.15mm時(shí)，寬度容許20~300mm
電刷作為永磁直流微電機(jī)的關(guān)鍵零件，起導(dǎo)電和換向作用。其所選材料要求不但要有較好的導(dǎo)電性、彈性和抗疲勞性，而且要有較好的沖壓成形性能。為此，本文選用材料QSn6.5~1，厚度為0.1mm的帶料,剪床下料
選取材料=錫青銅QSn6.5-0.1
彈性模量\E\Gpa=113 切變模量\G\Gpa=41
泊松比\=0.32～0.35 抗剪強(qiáng)度\\MPa=480
抗拉強(qiáng)度\b\MPa=650 屈服強(qiáng)度\s\MPa=546
特性及應(yīng)用=錫青銅、磷青銅，有高的強(qiáng)度、彈性、耐磨性和抗磁性，在熱態(tài)和冷態(tài)下壓力加工性良好，對(duì)電火花有較高的抗燃性，可焊接和釬焊，切削性好，在大氣和淡水中耐蝕。用于制作彈簧和導(dǎo)電性好的彈簧接觸片，精密儀器中的耐磨零件和抗磁零件，如齒輪、電刷盒、振動(dòng)片、接觸器。
由《工程材料及應(yīng)用》表8-8常用青銅的牌號(hào)、成分、性能及用途：
QSn6.5-0.1屬于壓力加工錫青銅，第一主加元素錫含量Wsn=6.0~7.0，具有很好的冷變形塑性，其他Wp=0.5~1.0，余量為Cu
加工硬化狀態(tài)的力學(xué)性能：b=400Mb，=65℅ 硬度80HB；600℃退火狀態(tài)下的力學(xué)性能：b=600Mb，=180℅ 硬度180HB
由生產(chǎn)加工圖紙，緯氏硬度為HV=P/S，由于不同硬度法測(cè)得的硬度無可比性，據(jù)《工程材料及應(yīng)用》附錄A，GB1172-74，HV160~200換算應(yīng)相當(dāng)HBS148~181，為半硬（Y2）錫青銅
第二章 沖壓模具選型
1.模具的介紹
模具是指制造零部件時(shí)使用的各種剪切沖裁、成型用的“模型工具”。換句話說，能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的圖樣或格式，制造出固定形式的制品式樣模型或工具，皆屬于模具的范疇。
在鈑金沖壓加工模具（Dies for Sheet Metal Working）方面，其應(yīng)用的模具泛稱“沖壓模具”（Stamping Dies）或“沖床模具”（Press Dies），因而簡(jiǎn)稱為沖模。其加工內(nèi)容以薄金屬板的沖裁與成型為主要加工對(duì)象。同時(shí)，塑料板、皮革、紙板、布料、橡膠、軟木(Cork)、云母(Mica)等非金屬板的剪切沖裁、落料及沖孔等方面也常使用。 沖壓模具的主要類型見表
類型
模具名稱
沖裁加工用模具
Dies for Shearing&Cutting
落料模具（Blanking Dies）
沖孔模具（Punching Dies;Piercing Dies）
模具（Shearing Dies;Cutting Dies）
沖孔落料模具（Punching&Blanking Dies）
復(fù)合落料模具(Compound Blanking Dies)
沖切模具(Hollow Cutting Dies)
多列落料模具(Multi-Row Blanking Dies)
剪切模具(Trimming Dies)
刮邊模具(Shaving Dies)
沖口模具(Notching Dies)
其他
彎曲加工用模具
Dies for Blending
普通彎曲模具(Reglar Bending Dies)
凸輪彎曲模具(Cam Action Bending Dies)
剪開彎曲模具(Slitting&Bending Dies)
彎曲落料模具(Bending&Blanking Dies)
彎床用彎曲模具(Bending Dies for Press Brake)
其他
類型
模具名稱
拉深加工用模具
Dies for Drawing
普通拉深模具(Regular Drawing Dies)
再拉深模具(Redrawing Dies)
普通再拉深模具(Regular Redrawing Dies)
反向再拉深模具(Reverse Redrawing Dies)
組合模具(Combinatiom Dies)
落料拉深模具(Blanking&Drawing Dies)
拉深剪邊模具(Drawing&Trimming Dies)
成型模具
Dies for Forming
普通成型模具(Common Forming Dies)
卷邊模具(Curling Dies)
矯平模具(Flattening Dies)
頸縮模具(Necking Dies)
壓印模具(Coining Dies)
擠壓模具(Extrusion Dies)
橡膠墊模具(Rubber Pad Dies)
簡(jiǎn)易凸緣模具(Simple Flanging Dies)
凸脹成型模具(Bulging Dies)
圓緣成型模具(Beading Dies)
液力成型模具(Hydro-Forming Dies)
孔凸緣成型模具(Hole Flange Forming Dies)
高速度成型模具(High Speed Forming Dies)
連續(xù)模
Progressive Dies
沖剪落料式連續(xù)模(Progressive Blanking Dies)
剪斷成型式連續(xù)模(Progressive Cutoff&Forming Dies)
剪送成型式連續(xù)模(Cut&Carry Progressive Dies)
剪開拉深式連續(xù)模(Progressive Drawing Dies)
落料壓回式連續(xù)模(Cut&Push-Back Progressive Dies)
傳送模具
Transfer Dies
傳送模具(Transfer Dies)
2.連續(xù)模
1）連續(xù)模的定義
連續(xù)模是指，能在沖床一個(gè)工序中完成兩個(gè)以上的一系列薄鈑金加工作業(yè)。在各種類型的沖床模具中，連續(xù)模因?yàn)榫邆淇纱_保高效率及高經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以最適合大量連續(xù)生產(chǎn)之用。其所適用的沖壓制品是單純的兩工序制品，乃到非常復(fù)雜的多工序零部件，幾乎都可以利用連續(xù)模加以制造。
“連續(xù)?！保≒rogressive Dies,也稱“級(jí)進(jìn)模具”或“順?biāo)湍＞摺保┒际前鍘Р牧希l料）一站一站向前移送，含有強(qiáng)烈的連續(xù)推進(jìn)的意思。又因?yàn)樗诟鱾€(gè)站點(diǎn)配置著各種不同形式的模具，而也稱為“多級(jí)工具”（Multistage Tools）。之外，本類型的模具又依其加工性質(zhì)，及模具形狀的特征，有時(shí)也稱為“剪送模具”（Cut-and-Carry Dies）、“從動(dòng)模具”（Follow Dies）或“多排模具”（Gang Dies）
條料在沖床每一個(gè)沖程中向前移動(dòng)的距離稱為“步距”（progressive，進(jìn)度），也稱“躍距”（Advance，躍度），或“節(jié)距”（Pich），這個(gè)距離即為模具中各相鄰站點(diǎn)的站間距離。
2）連續(xù)模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（1）結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)
①結(jié)構(gòu)組成
沖模的主要零部件可分為工藝構(gòu)件和輔助構(gòu)件兩部分。一般沖裁模由以下6個(gè)部分組成,但不是所有的沖裁模必須具備這6個(gè)部分。沖裁模的結(jié)構(gòu)多種多樣,有些模具比這個(gè)模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有些模其結(jié)構(gòu)卻十分簡(jiǎn)單,這要決定于沖裁工件的要求、生產(chǎn)批量的大小、制模條件等因素。
②與單工序模和復(fù)合模相比，連續(xù)模的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：
1. 構(gòu)成連續(xù)模的零件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2. 模具制造與裝配難度大，精度要求高，步距控制精確，且要求刃磨、維修方便。
3. 剛度大。
4. 對(duì)有關(guān)模具零件材料及熱處理要求高。
5. 一般應(yīng)采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，有時(shí)還采用輔助導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
6. 自動(dòng)化程度高，常設(shè)有有自動(dòng)送料、安全檢測(cè)等機(jī)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化生產(chǎn)。
2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
①設(shè)計(jì)原則
連續(xù)模設(shè)計(jì)應(yīng)遵守以下原則：
1. 盡量選用成熟的模具結(jié)構(gòu)或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
2. 模具要有足夠的剛性，以滿足精度和壽命要求。
3. 模具應(yīng)有良好的加工工藝性。
4. 送料方便，操作簡(jiǎn)便安全，易于出件。
5. 要考慮廢料處理和安全性的問題。
6. 模具有關(guān)零件之間的安裝要準(zhǔn)確可靠、聯(lián)接牢靠。
7. 模具結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有沖壓設(shè)備要協(xié)調(diào)匹配。
8. 模具易損壞件更換、維修方便。
第三章 工件圖和確定排樣圖
本零件是一體積小、質(zhì)量輕、精度高的產(chǎn)品。下面是零件圖：
本零件是有許多種排樣方式：
由于零件的體積小、寬度只有2mm多，所以1出1、1出2兩種排樣方法不適合這個(gè)零件的生產(chǎn)。
1出4的排樣圖如下：
1出4的排樣圖由于采用的是兩邊沖導(dǎo)正孔的方法導(dǎo)正，材料的利用率不高，精度沒有側(cè)刃定位高。在工位5必須完成成形彎曲和切斷（否則，摸具的設(shè)計(jì)將更加復(fù)雜和難加工），對(duì)摸具的制造精度有很高的要求。
1出6的排樣方法如下：
1出6的排樣方法的模具的設(shè)計(jì)比較緊簇，對(duì)安裝和修模都比較困難。
1出3直排方法如下：
1出3斜排方法如下：
在上面的排樣中，要求模具的精度很高，模具的加工曲面比較復(fù)雜，本排樣方法在要求產(chǎn)品精度特高的時(shí)候（如照相機(jī)的電機(jī)刷片時(shí)）使用。
通過比較和分析，本排樣方式為最佳方法
第四章 主要計(jì)算與加工工藝設(shè)計(jì)
1.沖裁間隙
一、沖裁間隙指凸模刃口與凹模刃口之間的間隙。有單邊間隙與雙邊間隙之分。
Z=Da—dt Z正常：上下微裂紋重合。
Z ——沖裁間隙
Da ——凹模刃口尺寸
dt ——凸模刃口尺寸
二、本次設(shè)計(jì)查表根據(jù)《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-5
材料名：磷青銅（軟），力學(xué)性能：HBS=148~181 b=400~600Mb 料厚=0.11
始用間隙2c=Zmin=0，
Zmax數(shù)據(jù)無據(jù)可查，從趨勢(shì)看應(yīng)該＜0.035,由于高速?zèng)_裁模具易發(fā)熱，按照生產(chǎn)要求每日生產(chǎn)10萬件，每分鐘沖程為10×10000/24×60=70次；采用硬質(zhì)合金沖模；沖小孔且凸模導(dǎo)向較差，凸模易折斷，結(jié)合對(duì)沖裁件尺寸與形狀、模具材料和加工方法、沖壓工藝和生產(chǎn)率的分析可適當(dāng)增大間隙，采用插值法，取《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》電器儀表行業(yè)表2-6中的Zmax=0.014
初始間隙的最小值相當(dāng)于間隙的標(biāo)稱數(shù)值，最大值是考慮到凸凹模制造公差所增加的數(shù)值，由于模具使用過程中的磨損，間隙有所增加，因而間隙的使用最大值要超過以上數(shù)值
2.沖裁模刃口尺寸的計(jì)算
沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙數(shù)值也必須靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及公差，是設(shè)計(jì)沖裁模的主要任務(wù)之一。
由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶錐度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件以小端尺寸為基準(zhǔn)。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生磨擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果是間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時(shí)，必須遵守下述原則：
一、 尺寸計(jì)算原則:
????1、 落料件的尺寸取決於凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決於凸模尺寸。
????2、 計(jì)算尺寸時(shí)要考慮磨損情況，落料時(shí)，凹模取最小尺寸，沖孔時(shí)凸模取最大尺寸。
????3、 確定刀口制造公差時(shí)，要保證工件的精度要求又能保證有合理的間隙，一般模具制造精度要比工件精度高3～4級(jí)，若零件沒有標(biāo)注則對(duì)于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級(jí)精度來處理，圓形件一般按IT10級(jí)精度來處理，工件尺寸公差按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向標(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，只表注正公差。
對(duì)于沖制形狀復(fù)雜或薄板制件的模具，采用凸凹模配合加工的方法，模具間隙是在配制中保證不用校驗(yàn)。這樣可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并易于保證凸、凹模間的間隙。尺寸標(biāo)注簡(jiǎn)單，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，配制件只標(biāo)注基本尺寸并注以配做就留的間隙。
采用電火花加工沖裁模，也屬于配合加工法，其凹模刃口尺寸精度由電極精度來保證。也可以采用成形磨削加工，間隙的均勻性由工藝方法來保證
二、 尺寸計(jì)算方法：
參考《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》第55頁第二節(jié)尺寸計(jì)算部分，采用級(jí)進(jìn)沖裁出上圖零件，因?yàn)闆_下的外輪廓部分和兩個(gè)內(nèi)孔都是廢料，零件留在條料上，所以沖長孔和落周邊廢料都應(yīng)該視為沖孔工序。但在實(shí)際應(yīng)用中，作為級(jí)進(jìn)模，可將多個(gè)凸模視為一個(gè)封閉的大沖頭，由其所包圍的輪廓曲線沖出來的面域?yàn)榱慵€是廢料來確定是沖孔還是落料?？蓞⒖肌赌＞呒夹g(shù)手冊(cè)》的相關(guān)說明，因而常將后道工序視為落廢料或沖外形
對(duì)此工序而言，兩個(gè)矩形孔凹模與凸?？煞珠_加工，然后為保證沖周邊廢料的凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)也能沖出合格的制件，應(yīng)該以凹模為基準(zhǔn)件，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)接近或等于廢料孔的最小極限尺寸（制件的最大極限尺寸），然后配做凸模。凸模刃口的標(biāo)稱尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。
凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況，應(yīng)根據(jù)不同情況分別進(jìn)行計(jì)算
1）磨損后凸模尺寸變小，設(shè)工件尺寸為A，則
Ap=（A+x）
2）磨損后凸模尺寸變大，設(shè)工件尺寸為B，則
Bp=（B—x）
3）磨損后凸模尺寸不變，按照制件標(biāo)注尺寸不同分為
制件標(biāo)注尺寸為C
Cp=（C+0.5）±
制件標(biāo)注尺寸為C
Cp=（C—0.5）±
制件標(biāo)注尺寸為C±時(shí)
Cp=C±
公式中Ap、Bp、Cp為凸模刃口尺寸（mm）
為凸模制造偏差（mm），=/4~/5
對(duì)下長孔C處尺寸0.5±0.02由圖示的6mm、下長孔的寬度0.71與尺寸2.35等共同保證的.可參照《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖3-16關(guān)于連續(xù)模的尺寸標(biāo)注
因?yàn)橥鼓Ｄp后尺寸1.7—2×(0.5±0.02)變小，0.5±0.02由窄邊2±0.02來保證,工件尺寸為0.7按照1）計(jì)算, =0.010由《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-11可查
Ad=（A+x）+Zmin
=(0.7+1×0.010) +0
=0.71
該零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙尺寸值Zmin ～Zmax=0mm～0.014mm。
以下分別對(duì)15.2±0.1、2±0.02這兩個(gè)主要需滿足的精度展開計(jì)算，因?yàn)槠渌叽鐭o公差要求，由《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-12工件公差與凹模公差對(duì)照表可查得
0.04
0.10
0.01
0.025
為達(dá)到±0.02尺寸IT8級(jí)的精度,且便于模具制造,采用在凹模刃口倒圓角的光潔沖裁方式,凸凹模間隙小于0.01~0.02mm,這樣不需要特殊的壓力機(jī),能比較簡(jiǎn)便的得到平滑的沖裁斷面.適用于塑性好的軟鋁、紫銅、低碳鋼等。
因?yàn)槟p后凸模尺寸變小，導(dǎo)致此沖孔件A的雙邊寬度將擴(kuò)大，B的長度不變，參考《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖3-14內(nèi)形尺寸的尺寸分類
設(shè)凹模刃壁帶有斜度15’，按表3-7第（6）欄計(jì)算，
工件2±0.02=2.02,=0.04
按照從表3-11選取0.010
需要同時(shí)滿足以下兩式：
①≤2Cmax-2Cmin
=0.014-0
=0.014
②≤－M’－（M’按已定h從表3-9選?。?
取凹模允許刃磨高度h=5,
凹模刃壁每側(cè)斜度為10’以便于落廢料,
由表3-9查得: M’=0.0275,N3=0.009 N6=0.012
則≤0.04-0.01-0.0275
=0.0025
凸模da=A-2Cmin-N4-N6
=2.02-0.036-0.012
=1.972
凹模Da=da+2Cmin
=A-2Cmin-N4-N6+2Cmin N4按及從表3-11選取0.036
=2.02-0.036-0.012
=1.972
因此B的設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)為3.5-1.972=1.528 ,
db=1.528
Db=1.972
為保證懸出凸模的強(qiáng)度,經(jīng)強(qiáng)度校核可取，具體計(jì)算附后
15.2±0.1先通過切廢料確定以下底邊基準(zhǔn),因?yàn)樵摮叽鐑蓚?cè)刃磨量相等,以圖3-14的外形C類尺寸計(jì)算,需要先化為L±的形式
由表3-7凸凹模的尺寸計(jì)算第5欄有
按△從表3-11選取, △=0.2, =0.04, =△/4=0.05
D=d=L
凹模尺寸為D±/2
=15.2±0.05/2
=15.2±0.025
凸模配合尺寸為D±/2
=15.2±0.04/2
=15.2±0.02
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于底邊廢料已經(jīng)被側(cè)刃切除，沖廢料凸、凹模3.5mm的長度尺寸可適當(dāng)增大，由兩個(gè)導(dǎo)正銷精定位
3.沖壓力的計(jì)算
沖壓力是指在沖裁時(shí)，壓力機(jī)應(yīng)具有的最小壓力，是選擇沖床噸位，進(jìn)行模具強(qiáng)度、剛度校核依據(jù)。
1、沖裁力：使板料分離的力稱作沖裁力.
用平刃模具沖裁時(shí)，沖裁力F（N）可按下式進(jìn)行計(jì)算：P沖=Ltσb
其中：P沖—沖裁力
L—沖裁件周邊長度
t—板料厚度
b—材料抗拉強(qiáng)度極限
由上圖知 L為2個(gè)孔的總周長與工件外輪廓線周長之和的3倍，一次沖三個(gè)
即L=（15.75×2+1.59+3.18+0.6×2+3.3×2+2∏×0.5+2∏×0.35）×3
=（43.77+5.338）×3
=143.33
沖孔力P =Ltσb
=143.33×0.11×600
=9459.8N
2、 卸料力：把工件或廢料從凸模上卸下的力
Px=KxP沖 其中Kx—卸料力系數(shù)
由《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-2查得
料厚（mm）
Kx
Kt
紫銅、黃銅等
0.02~0.06
0.03~0.09
參考《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-15、3-16取Kx=0.06
Px=0.06×9459.8=567.6N
3、 推件力：將工件或廢料順著沖裁方向從凹模內(nèi)推出的力Pt=KtPn
Kt—推件力系數(shù) n—卡留于凹模洞口內(nèi)的件數(shù)，n=h\t h—查表
采用錐形出口無工件卡住，則Pt=0，不計(jì)算推件力。
4、總的沖壓力選擇
壓力機(jī)噸位時(shí)，沖壓力計(jì)算要根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)考慮其計(jì)算方法。在級(jí)進(jìn)沖模中,Pz——總的沖裁力即是壓力機(jī)在沖裁工序段需要提供的最小壓力.
采用彈性卸裝置和自然落料方式：Pz=P+Px+Pt=P+KxP+KtPn
所以完成沖廢料這一工步所需要的沖壓力
Pz=P+Px+Pt=P+KxP+KtPn
=9459.8+567.6+0
=10027N=1.0027×10N
4.彎曲力的計(jì)算
回彈的計(jì)算:電刷片有3處彎曲,用計(jì)算法或查表法計(jì)算回彈量,都要已知道彎曲的圓角半徑,對(duì)于t＞1mm較厚的板料,當(dāng)工件對(duì)圓角半徑?jīng)]有要求時(shí),可選取較小的圓角半徑,使其回彈最小.因此,如果工件圖上沒有標(biāo)注圓角半徑時(shí),在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量取小值
電刷片的厚度是0.11mm,圓角半徑定為0.1mm,可以在Auto CAD中用三點(diǎn)定圓的方法,選取圓弧連接的兩條邊求得較小的圓角半徑
參考《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖4-22，由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表3-2中性層位置因數(shù)與R/t比值的關(guān)系
垂直于纖維方向R=1t=0.11，=0.31;平行于纖維方向R=3t=0.33，=0.42
對(duì)V形件，由《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表3-4,3-5 V形彎曲回彈值，表中所列鋼材品種有限,根據(jù)力學(xué)性能,以30CrMnSiA近似計(jì)算，彎曲角度為105°時(shí)，回彈角度為1°30′。
因?yàn)?05°±2°對(duì)回彈的要求不高,故不再采取消除回彈的措施
自由彎曲力的計(jì)算F==0.6×1.3×2×0.11×600/（0.11+0.11）=51.48
K—安裝系數(shù)，一般取1.3；
B—料寬（mm）,B=2mm；
t—料厚（mm）,t=0.11mm；
r—彎曲半徑（mm）,r=1mm；
σb—材料的強(qiáng)度極限強(qiáng)度（Mpa）；
τ—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）
對(duì)于r＞0.5t=0.5×0.11=0.055的彎曲件,零件變薄不嚴(yán)重且斷面畸變較輕,可以按照中性層長度等于毛坯長度的原則來計(jì)算:
毛坯長度 L=
=9.7+5.5+[(180°-105°)/180°]×(0.11+0.11×0.31)×∏
=15.38mm
對(duì)兩個(gè)管腳的U形件部位，可采取兩次彎曲成形等方法消除回彈。參照《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖4-13鈍角U形彎曲模的尺寸差，R=0.2
彎曲有色金屬時(shí)=+nt=0.10+0.11×0.05=0.1055mm
--凸、凹模的單面間隙
--材料的最小厚度
t-材料的公稱厚度
n—因數(shù)，其與彎曲件高度H和彎曲線長度B有關(guān)，查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表3-6因數(shù)n值有 n=0.05
彎曲件高度H/min
＞0.5~2，B≤2H
10
0.05
查《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》表3-5并且采用插值法，當(dāng)R\t=0.2\0.11=1.82,U形彎曲回彈角為±1°，回彈量的計(jì)算可參考《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》圖3-23。參照《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖4-13鈍角U形彎曲模的單面差值為x=tA=0.456×0.11=0.0502mm
式中x—凸模和凹模的單面偏差值
t-材料厚度（mm）
A-系數(shù)，
在AutoCAD中量得θ=41°由《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-20，A=0.456
1凸凹模的圓角半徑
凸模的圓角半徑rP應(yīng)等于彎曲件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料允許的最小曲半徑rmin。如果r
10），則必須考慮回彈，修正凸模圓角半徑。
凹模的圓角半徑rd可根據(jù)板料的厚度t來選取；t≥2mm, rd=(3～6)t凹模的圓角半徑不宜過小，以免彎曲時(shí)擦傷毛坯表面，同時(shí)凹模兩邊的圓角半徑一致，否則在彎曲時(shí)毛坯會(huì)發(fā)生偏移。
對(duì)于V形件彎曲凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑rd=（0.6～0.8）（rp+t）。
2 凹模深度
凹模深度可按《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表3-6～表3-8選取。彎曲U形件時(shí)，若直邊高度不大或要求兩邊平直，凹模深度應(yīng)大于零件的高度；否則，凹模深度可小于零件高度。
3 凸、凹模間隙
彎曲V形件時(shí)，凸、凹模之間的間隙是靠壓力機(jī)的閉合高度來控制的，但設(shè)計(jì)中必須考慮在合模時(shí)使毛坯完全壓靠，以保證件的質(zhì)量。
對(duì)于U形件彎曲，必須合理選擇凸、凹模間隙。間隙過大，則回彈也大，彎曲件尺寸和形狀不易保證；間隙過小，會(huì)使零件邊部壁厚減小，降低模具壽命，且彎曲力大。生產(chǎn)中常按材料性能和厚度選?。簩?duì)有色金屬C=（1.0～1.1）t。
4模具寬度尺寸
彎曲寬度尺寸標(biāo)注在外側(cè)時(shí)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，先確定凹模尺寸。如果考慮到模具磨損和彎曲件的回彈，凹模寬度尺寸應(yīng)為 Bd=(B-0.75Δ)凸模尺寸按凹模配制，保證單邊間隙C，即Bp= Bd-2C。
彎曲件寬度尺寸標(biāo)注在內(nèi)側(cè)時(shí)，則應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，先計(jì)算凸模尺寸；BP=，凹模尺寸按凸模配制，保證單邊間隙C,即Bp= Bd+2C。
式中 B—彎曲件基本尺寸；
Δ—彎曲件制造公差；
δp,δd—凸，凹模制造公差，按IT6～8級(jí)公差選取。
5.壓凸力的計(jì)算
球頭凸包的計(jì)算：
先計(jì)算它的變形程度，若當(dāng)變形程度超過規(guī)定值時(shí)，將產(chǎn)生裂紋而不能成形
變形程度可粗略的用下式驗(yàn)算
≤（0.70~0.75）
其中-工件的變形程度
-變形后沿截面的材料長度（mm）
L-變形前材料的原有長度（mm）,在PRO\E中量得1.16mm
-材料的伸長率（%），據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1-59，錫青銅的延伸率約為10~40%，由Y2插值法取30%進(jìn)行計(jì)算
因數(shù)（0.70~0.75）視局部成形的形狀而定，半球形取最大值，梯形取最小值，此處取0.75
第四章 主要零件的確定
一.工作零件和定位零件、緊固零件
本產(chǎn)品的1出3斜排排樣圖的尺寸為154*18*0.1，單位為mm。根據(jù)排樣圖，選用滾動(dòng)導(dǎo)向模架中的后側(cè)導(dǎo)柱模架。模具零件尺寸如下：（標(biāo)準(zhǔn)零件）
設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配的方法。結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割機(jī)床加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化。
1.工作零件
1） 凸、凹模的固定形式
如果采用整體結(jié)構(gòu)，在零件大批量生產(chǎn)中，模具如有操作不妥和正常磨損，這將給模具的維修處理帶來困難，所以在該模具設(shè)計(jì)過程中對(duì)上下模多處采用鑲拼結(jié)構(gòu)，鑲拼位置選在定伸彎處，這樣有利于型孔的加工和改善型孔的應(yīng)力分布，提高模具壽命，也利于模具的維修處理。
多工序級(jí)進(jìn)沖模的前段工位是采用凸模分解沖裁。用壓板緊固凸模，裝卸方便。為保護(hù)細(xì)小凸模采用如左圖的結(jié)構(gòu)。
? 對(duì)于變形力較小的成形凸模直接裝在彈壓卸料板上，便于修磨其他沖裁凸模。由于沖壓小件，且是多凸模沖裁，其中個(gè)別凸模特別易磨損，需快速、經(jīng)常的更換，而且廣泛采用低熔點(diǎn)合金或防氧樹臘等高分子塑料澆注的結(jié)合方法，使模具的制造和裝配大為簡(jiǎn)化。
磨削拼合式凹模適用于精密沖件，對(duì)于強(qiáng)度薄弱的凹模拼塊，可在凹模底面增加淬硬墊塊。對(duì)于中、小型鑲拼模，鑲塊的固定可采用框套螺釘固定法，圓形鑲拼模可采用框套熱壓法。
? 布置螺孔、銷孔時(shí)，使鏍釘接近刃口和接合面。銷釘離刃口遠(yuǎn)些。現(xiàn)將《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》、《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》上可行的相關(guān)資料匯總于下表：
凸模形式簡(jiǎn)圖
特??????? 點(diǎn)
適? 用? 范? 圍
下端為工作部分，中間的圓柱部分用以與固定板配合（安裝），臺(tái)肩承受向下拉的卸料力
? 沖圓孔凸模，用以沖裁（包括落料、沖孔）
直通式凸模，便于線切割加工，如凸模斷面足夠大，可直接用螺釘固定
? 各種非圓形凸模用以沖裁（包括落料、沖孔）
斷面細(xì)弱的凸模，為了增加強(qiáng)度和剛度，上部放大。要保證凸模的剛性及強(qiáng)度，增加過渡段及采用滑過渡。
? 凸模受力大，而凸模相對(duì)來說強(qiáng)度、剛度薄弱
凸模固定結(jié)構(gòu)?
特?????? 點(diǎn)
凸模與固定板緊配合，上端帶臺(tái)肩，以防拉下。圓凸模大多用此種形式固定
直通式凸模，上端開孔，插入圓銷以承受卸料力
護(hù)套式，用于沖小孔（孔徑與料厚較接近）
2.凹模刃口形式
簡(jiǎn)??????? 圖
特?????? 點(diǎn)
適 用 范 圍
? 凹模厚度即有效刃壁高度。刃壁帶有斜度，沖件或廢料不易滯留在刃孔內(nèi)，因而刃壁磨損小，一次刃磨量少。α一般取5′～15′
? 適用于凹模較薄的小型薄料沖裁模
? 凹模硬度較低，一般為40HRC左右，可借敲擊調(diào)整模具間隙
? 適用于軟而薄的金屬?zèng)_裁模和非金屬?zèng)_裁模
3.凹模外形和尺寸的確定
<1>厚度 Ha=Kb, 其中：b—沖裁件的最大外形尺寸 K-系數(shù)見左表
<2>壁厚
小凹模 C=（1.5-2）Ha 大凹模 C=（2-3）Ha
其中Ha一般為15-20mm C一般為26-40mm
凹模刃口間最小壁厚（mm）
沖 件 材 料
材??? 料??? 厚??? 度??? t
硅鋼、磷銅、中碳鋼
1.2～1.5
1.5～2.0
(2.0～2.5)t
<3>凹模尺寸的確定： 式中 F——最大沖裁力（N）。
A． 如果計(jì)算出Ha〈10mm，則可取Ha=10mm
B． 如果沖裁輪廓長度大於50mm。則需以修正系數(shù)K．
C. 模具材料是碳素工具鋼時(shí)，應(yīng)把計(jì)算結(jié)果乘以1.3
<4> 凹模刃口輪廓線與凹模邊緣尺寸的確定。
A） 凹模刃口輪廓線是平滑曲線時(shí) C≥1.2 Ha
B） 刃口輪離為直線時(shí) C≥1.5 Ha
C） 刃口為復(fù)雜開頭或夾角時(shí) C≥2.0 Ha
4.凸模長度確定及其強(qiáng)度核算
凸模的長度 L=h1+h2+h3+(10～20)mm
其中 h1--導(dǎo)尺厚度 h2--卸料板厚度 h3 --凸模固下板厚度
10～20mm--包括凸模伸進(jìn)凹模的涂度，修磨量及模具在閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板之間的距離。
細(xì)小凸模工作中容易折斷，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真校核其強(qiáng)度，并且選擇合適的安裝方法。其主要的損壞方式是受壓失穩(wěn)而折斷，在《材料力學(xué)》中屬于壓杠穩(wěn)定的問題，一般不會(huì)因?yàn)閴簯?yīng)力達(dá)到破壞值而壓碎，主要是產(chǎn)生彎曲變形而折斷。
無導(dǎo)向裝置的細(xì)小凸模比有導(dǎo)向裝置的細(xì)小凸模更容易折斷
防止失穩(wěn)破壞，主要應(yīng)計(jì)算出失穩(wěn)段長度L值，當(dāng)L小于一定數(shù)值時(shí)就不會(huì)折斷。參考《沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例》P44頁以上型孔為例,校核彎曲應(yīng)力如下：
使用左圖所示帶導(dǎo)向裝置的非圓形凸模
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版R2.0, Ix=0.34 cm, Iy=0.13cm,I=bH/12=1.6/12=0.13
Lmax≤1200（mm）
=1200
=1200=25.56mm
式中Lmax－允許的凸模最大自由長度（mm）
d－凸模的最小直徑（mm）
F-沖裁力（N）
I-凸模最小橫截面的慣性距（mm）
通過以上計(jì)算,凸模允許的自由長度不大于25.56mm,可采取上圖所示的結(jié)構(gòu).在凸模固定板和卸料板上裝上保護(hù)套.上邊的保護(hù)套與凸模間隙H7/m6,起固定凸模的作用,下邊的保護(hù)套與凸模是間隙配合H7/h6,同時(shí)L也必須大于卸料板的工作行程2.5mm.
保護(hù)套中的矩形孔可以采用電火花機(jī)床加工,采用這種結(jié)構(gòu)的凸模易于制造,折斷后更換也很方便
0.7mm×4mm凹模孔用線切割很難加工，必須要在窄孔的側(cè)面打3mm穿絲孔，在線切割加工時(shí)，切割出4mm×8mm的矩形孔，然后再鑲上鋼塊.鋼塊的一側(cè)就是沖裁的刃口.為便于制造加工和更換修配,本人采用了“工”字形的凹模剪口鑲件
2.定位零件
1）導(dǎo)正銷
結(jié)? 構(gòu)? 簡(jiǎn)? 圖
特????????? 點(diǎn)
? 一般適用于＜φ5mm孔的導(dǎo)正。采用彈簧壓住導(dǎo)正銷，在送料不正常的情況下可避免損壞導(dǎo)正銷和模具
導(dǎo)正銷導(dǎo)正材料位置的方式有兩種，即利用沖件孔直接導(dǎo)正及利用條料上另外設(shè)置的工藝孔間接導(dǎo)正。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)正銷和孔間的空隙、導(dǎo)正銷工作高度可查表。導(dǎo)正銷工作部位直徑為3mm，制造偏差為（按照GB286.4-81制造），直接裝在凸模固定板上，制造卸料板時(shí)導(dǎo)正銷的位置偏差不應(yīng)大于0.005mm
連續(xù)模上用來對(duì)條料精確定位。保證工件內(nèi)形與外形相對(duì)位置精度。裝于廢料凸模上，落料前進(jìn)行內(nèi)孔導(dǎo)向，清除送料步距的誤差。
結(jié)構(gòu)：頭部有錐形的導(dǎo)入部分和柱形的定位部分。
柱形定位部分：高：h=(0.5-0.8)t t--料厚度
垂直：Dx=dt-2a
②導(dǎo)尺（導(dǎo)料板）
對(duì)板料送料起導(dǎo)向作用，防止送料傾斜。
常用于簡(jiǎn)單沖裁模與連續(xù)沖裁模中。
結(jié)構(gòu)：可與卸料板合為體或與卸料板分離。
尺寸：高h(yuǎn)=4-8mm,寬A=B+(0.5-1.5)mm
?、蹅?cè)刃 側(cè)刃斷面的長度等于進(jìn)料步距基本尺寸加上±O.Olmm,側(cè)刃切掉條料寬一般為(1～1.5)t為宜.但不應(yīng)小干1mm,因?yàn)榍腥チ线呥^寬,材料浪費(fèi)大.過窄則不易切掉,易產(chǎn)生卷邊，影響送進(jìn)和定位。
2）浮料及卸料零件
卸料裝置
卸料裝置由卸料板、導(dǎo)板、卸料彈性元件和卸料螺釘?shù)冉M成，除卸料作用外，對(duì)于不同的沖壓工序還有不同的作用。在沖裁工序中，可起壓料作用；在彎曲工序中，可起到局部成型作用；在拉深工序中同時(shí)起到壓邊圈的作用。卸料板在級(jí)進(jìn)模具中要求卸料平穩(wěn)，有足夠的卸料力。
卸料板對(duì)各凸模還可起到導(dǎo)向和保護(hù)作用。在級(jí)進(jìn)模中經(jīng)常要使用細(xì)小的凸模，有的凸模厚度不足5mm，為保護(hù)這些小凸模在高速連續(xù)沖裁中確保有足夠的使用周期，則主要是依靠卸料板對(duì)小凸模的保護(hù)。
級(jí)進(jìn)模上常采用的是彈壓卸料板，只有當(dāng)工位數(shù)較少及料厚大于1.5mm的沖件，或是在某些特定條件下才采用固定卸料裝置。
此外，本設(shè)計(jì)中最后一道工序處采用的廢料切刀也是卸料的一種形式
彈性卸料板結(jié)構(gòu)如左圖所示，此形式卸料力量小，但有壓料作用，沖裁質(zhì)量好，多用于薄料的沖裁。有敞開的空間，操作方便，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
卸料板和凹模的單邊間隙一般取0.1~0.5mm，但不小于0.05mm。
卸料板各工作型孔與對(duì)應(yīng)凸模的徑向配合間隙0.005～0.02mm（根據(jù)沖裁間隙的大小），應(yīng)該是凸模與凹模間隙的～才能起到對(duì)凸模的導(dǎo)向和保護(hù)作用。
卸料裝置的設(shè)計(jì)，要注意以下原則：
1. 在多工位連續(xù)模中，卸料板一般采用鑲拼結(jié)構(gòu)。這有利于保證孔型精度、孔距精度、配合間隙、熱處理等要求。它的鑲拼原則是在卸料板基體上加一個(gè)通槽，各拼塊對(duì)通槽按基孔制配合加工。所以基準(zhǔn)好。鑲拼塊用螺釘、銷釘固定在基體上
2. 卸料板各工作形孔與凹模形孔同心。卸料板的各形孔與對(duì)應(yīng)凸模的配合間隙只有凸凹模沖裁間隙的1/3～1/4，一般與凸模按H7/h6。高速?zèng)_壓時(shí)，卸料板與凸模間隙要求取較小值。參照表20.4-6-B。
3. 卸料板各工作型孔應(yīng)較光潔，其表面粗糙度值一般取Ra0.4～0.8μm。沖裁速度越高，表面粗糙度值越小。
4. 多工位連續(xù)模應(yīng)具有良好的耐磨性能。卸料板采用高速鋼或合金鋼制造，淬火硬度56～58HRC。一般速度沖壓時(shí)，卸料板可選用中碳鋼或碳素工具鋼制造，淬火硬度40～45HRC。
5. 卸料板應(yīng)具有必要的強(qiáng)度和剛度。為保護(hù)細(xì)小的凸模，要求有很高的運(yùn)動(dòng)精度。
6. 卸料螺釘?shù)墓ぷ鏖L度L在一副模內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格一致，以免造成不平衡卸料，因?yàn)樾读习迤倍鴵p壞凸模。
7. 卸料螺釘沉孔深度應(yīng)有足夠的活動(dòng)量。
8. 卸料彈簧的選用。根據(jù)所需要的壓力，并考慮一定的預(yù)壓力選用彈簧。
9. 卸料板各工作型孔應(yīng)與凹模型孔、凸模固定板的型孔保持同軸，為確保同軸度的要求，可以采用慢走絲數(shù)控線切割機(jī)床加工。
卸料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
特????????? 點(diǎn)
彈壓式導(dǎo)板，導(dǎo)板由獨(dú)立的小導(dǎo)柱導(dǎo)向，用于薄料沖壓。導(dǎo)板不僅有卸料功能，更重要的是對(duì)凸模導(dǎo)向保護(hù)，因而提高了模具的精度和壽命
? 當(dāng)沖件材料厚度＞0.8～3mm時(shí)，導(dǎo)板孔與凸模配合為H7/h6
無導(dǎo)向彈壓卸料板，廣泛應(yīng)用于薄材料和沖件要求平整的落料、沖孔、復(fù)合模等模具上的卸料。卸料效果好、操作方便。彈壓元件可用彈簧或硬橡膠板，一般以使用彈簧較好
3）浮料裝置
級(jí)進(jìn)模中若存在拉深、彎曲等工序，條料的下面必然不平整，落在凹模面之下的模腔內(nèi)，送進(jìn)有障礙。對(duì)此有兩種措施，一是在凹模上開槽，二是每次沖壓后都用彈頂器將條料抬高，使條料在浮頂器上送進(jìn)，不會(huì)卡入凹模，從而避開了障礙。
提升裝置常采用浮動(dòng)頂料釘。當(dāng)沖壓結(jié)束后上模隨機(jī)床滑塊上升，安裝在下模上的頂料釘在下方彈簧力的作用下彈起，頂?shù)降淖罡呶恢脛t是條料的送料平面，頂起的高度應(yīng)保證條料在送進(jìn)過程中不會(huì)因有彎曲等形成的凸起而受到阻礙，并在導(dǎo)料板上設(shè)置限位臺(tái)階，以防止條料有可能跟著凸模上行，造成模具損壞。
浮頂器的作用就是將條料提升到一定高度，以保證連續(xù)模沖壓時(shí)，條料順暢送進(jìn)。浮頂器的提升高度取決于制品的最大成型高度。
圖a，b標(biāo)準(zhǔn)彈頂器，圖c，d為導(dǎo)向槽浮頂器
a)頂料銷直接頂料? b)頂料銷不直接接觸料
c)頂料銷直接頂料導(dǎo)料? d)頂料銷間接頂料
導(dǎo)料在級(jí)進(jìn)模中導(dǎo)向槽浮頂器有浮頂和取代導(dǎo)料板導(dǎo)向的雙重作用，可減少送進(jìn)阻力
在本次設(shè)計(jì)中，采用圖a標(biāo)準(zhǔn)彈頂器。因?yàn)榍擅畹陌褟澢ば蚺旁诤?，然后切斷即得到工件，因此只要提?.45mm以上，以免凸包被卡住。若彎曲工序在前將需要提高9.45mm，也不利于后續(xù)孔的加工，由此可見合理安排工序的重要性
條料浮頂器與帶臺(tái)式導(dǎo)料板配合使用構(gòu)成多工位連續(xù)模的導(dǎo)料系統(tǒng)。它的作用只起托頂條料浮離凹模平面，因此可以設(shè)置在任何位置，但應(yīng)盡量設(shè)置在靠近成型部分的材料平面上，浮頂力大小要均勻、適當(dāng)。
4.固定及緊固零件
①凸模固定板
???? 凸模固定板的外形大小根據(jù)沖壓工件大小而定，與卸料板外形尺寸相同或稍小，并考慮緊固螺釘與銷釘?shù)奈恢谩?
?????厚度：h3=(0.6～0.8)Ha其中：h3--凸模固定板厚（mm) Ha--凹模厚度。(mm)
?????要求:凸模固定板的上下中面要磨平并與型孔中心線垂直 材料A3，A5。
②墊板
當(dāng)凸模與上模座接角面上的壓力超出模座材料的許用壓力需要在以模與模座之間加上主要度較高的墊塊 其開頭與凸模固定板一樣。
厚度是H為3～10mm 材料：45，T8。HRC48～52 ，淬火后墊板兩平面應(yīng)磨平。
③模柄模架
模炳的作用是固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)，使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致。所以模柄的長度不