前鉸扣零件沖壓模具設(shè)計

前鉸扣零件沖壓模具設(shè)計,前鉸扣,零件,沖壓,模具設(shè)計 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 前鉸扣零件沖壓模具設(shè)計 學(xué)生姓名：張志剛 班級：0681053 指導(dǎo)老師：羅海泉 摘要：沖壓模具是模具工業(yè)的重要組成部分，它是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備。沖壓模具主要包括沖裁模具、彎曲模具、拉深模具、多工位級進(jìn)模、簡單模具等等。 隨著模具工業(yè)的發(fā)展，沖壓技術(shù)在機(jī)械、航空、汽車、摩托車等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。沖壓工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。 本課題的生產(chǎn)實踐性非常強(qiáng)，所以在設(shè)計時要考慮實際生產(chǎn)條件。此論文的主要特點是通過設(shè)計一套模具使其同時滿足兩個零件的加工。首先對零件進(jìn)行沖裁和彎曲工藝分析，由于零件結(jié)構(gòu)簡單、工藝性較好,所以屬于中批量的生產(chǎn)采用單工序模比較好。然后確定工藝方案為落料、彎曲、最后成形，計算沖壓力確定模具工作部分尺寸及公差來選取模具的結(jié)構(gòu)。最后繪制落料模和彎曲模的裝配圖，并且拆繪一些主要零件圖。本課題的關(guān)鍵是合理選擇模具間隙和在彎曲時考慮彎曲件的回彈，這些因素對零件的質(zhì)量有重要影響。 關(guān)鍵詞：沖壓模 彎曲模 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件 工藝分析 沖壓模間隙 指導(dǎo)老師簽名： Parts of the ram up front of the die design Student name: Zhang Zhi Gang Class:0681053 Supervisor: Luo Hai Quan Abstract: Stamping die plays a very important part in die industry, it is one of the significant process equipment industry process. The principal stamping dies are blanking die, bending die, multiple station progressive die, simple die and other die, etc. With the development of mould industry, stamping technology is very applied extensively in the professions, such as machinery, aviation, automobile and motorcycle. It is the important means of modem industrial production and develops direction. The advantages of stamping technology such as productivity high, cost lowly, utilization high, become complex element and suit a large quantity of productive. In some fields, it has replaced machining, the technology scope is enlarging step by step. Therefore stamping technology has important role for developing production, strengthening benefit and update the product, etc. The production practicality of this program is very strong, so you should consider actual production condition when designing. The major characteristic of this paper is to make it at the same time satisfy the processing of two elements through designing a set of mould. First you should rush to cut and bend technology analysis for the element. Since the element structure is simple and technology better, so belong to only process mould in the production of batch. Then, the technology scheme is falling to expect, bending and becoming shape finally, and calculate the stamping force structure that determines mould working partial size and tolerance to select mould. finally the assembly drawing of stamping die and bending die, and takes apart to paint some major part drawings. The key of this program selects reasonably mould gap, and when bending, consider the spring back of curved, these factors have influence for the quality of element. Keywords: stamping die bending die standard units of stamping die technical analysis clearance of punching mould Signature of supervisor: 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 緒論 1.1課題背景與研究意義 模具是對金屬、塑料、橡膠、玻璃等多種原材料進(jìn)行成形加工的重要工藝設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，模具越來越多的用于國民經(jīng)濟(jì)的各生產(chǎn)部門，許多新產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)在很大程度上依賴模具制造技術(shù)。模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，在國際上稱為“工業(yè)之母”，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%。沖壓是利用沖模在壓床上對金屬(或非金屬)板料施加壓力使其分離或變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。目前沖壓技術(shù)在汽車、摩托車等行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，采用沖壓技術(shù)可以提高生產(chǎn)率、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。 沖壓加工具有很高的生產(chǎn)率。一般在一臺沖壓設(shè)備上每分鐘可以生產(chǎn)中小工件幾件到幾十件，高速沖床可達(dá)幾百件，這是其他任何加工方法都無法實現(xiàn)的。此外，沖壓加工所用坯料是板材或卷料，通常又是在常溫下加工，故易于實現(xiàn)機(jī)械化與自動化，可大幅度地提高生產(chǎn)率。 沖壓加工成本低，在大量生產(chǎn)中采用沖壓工藝加工板料工件是最經(jīng)濟(jì)的工藝方法。以沖裁為例，一般沖裁模的壽命可達(dá)幾百萬次，硬質(zhì)合金沖裁模的壽命可達(dá)幾千萬次至億次；其次，沖壓生產(chǎn)的材料利用率較高，一般可達(dá)70%-85%，故可極大地降低沖壓件的生產(chǎn)成本。 1.2模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動和國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，我國模具行業(yè)發(fā)展很快，2003年全國模具總產(chǎn)值已達(dá)450億元以上。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三位，但設(shè)計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后，其差距主要表現(xiàn)在以下幾方面。 （1）模具自配率較低，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%。 （2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)口結(jié)構(gòu)都不夠合理。 （3）模具產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝水平低，模具制造周期長。 （4）模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低，開發(fā)能力弱。 （5）與國際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后。 我國國民經(jīng)濟(jì)長期持續(xù)高速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中也在不斷發(fā)展，模具行業(yè)發(fā)展趨勢是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方向發(fā)展；向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方向發(fā)展；向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢主要是： （1）CAD/CAM/CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷改進(jìn)，CAD/CAM/CAE技術(shù)的進(jìn)一步集成化 、一體化、智能化。 （2）PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、CAPP（計算機(jī)輔助工藝設(shè)計管理）、KBE（基于知識工程）、ERP（企業(yè)資源管理）、MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及Internal平臺等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用。 （3）高速、高精加工技術(shù)、超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。 （4）快速成形與快速制模（RP/RT）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。 （5）熱流道技術(shù)、精密測量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用。 （6）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；模具自動加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用。 （7）虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。 1.3課題研究的主要內(nèi)容和目標(biāo) 1.3.1課題研究的主要內(nèi)容 某摩托車零件為前鉸扣，其材料為Q235、厚度為δ1.0㎜,其年生產(chǎn)綱領(lǐng)為80000件。本課題研究的主要內(nèi)容如下： （1）根據(jù)所提供的零件圖對其進(jìn)行工藝性分析，從而最終確定工藝方案。 （2）計算沖壓力并且選擇壓力機(jī)，確定模具工作部分的尺寸和公差，選取模具結(jié)構(gòu)。 （3）設(shè)計沖壓模具和彎曲模具裝配圖，并且拆繪主要零件圖。 基于上述任務(wù)設(shè)計一套可降低生產(chǎn)成本的模具。 1.3.2課題研究的主要目標(biāo) 模具間隙是模具設(shè)計的一個重要因素，所以要對模具間隙進(jìn)行合理性分析。由于前鉸扣和鉸扣的形狀相同，本課題通過設(shè)計一套模具使其同時滿足前鉸扣和鉸扣的加工，從而達(dá)到提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的目的。 2 工藝方案設(shè)計 2.1零件的工藝性分析 沖壓工藝規(guī)劃了一個沖壓件（產(chǎn)品）用幾道工序（模具）來沖壓完成及每道工序的基本內(nèi)容，對沖裁設(shè)計、制造、調(diào)試影響很大，在縮短模具制造周期、降低模具價格、保證沖壓件質(zhì)量這三大目標(biāo)中起著重要的作用。 本設(shè)計是關(guān)于前鉸扣零件的沖壓工藝分析與模具設(shè)計，前鉸扣零件簡圖：如圖2-1所示。 圖2-1 前鉸扣零件圖 沖壓工藝設(shè)計的基本要求為： （1）材料利用率要高，即原始材料消耗要盡可能少； （2）考慮工廠的具體生產(chǎn)條件，制定出的工藝方案要技術(shù)上方便可行，經(jīng)濟(jì)上合理； （3）工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制合格的工件； （4）工序數(shù)量盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高； （5）制定的工藝規(guī)程，要方便工廠、車間的生產(chǎn)組織與管理。 良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。從某種意義上講，沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具的質(zhì)量，因此，制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。由零件圖可知，零件的形狀簡單，便于實現(xiàn)少廢料排樣；在各直線或曲線的連接處，都采用了圓角過渡；零件的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要求。 2.2加工工藝方案的確定 沖裁工藝方案的主要內(nèi)容包括沖壓性質(zhì)、沖壓工序數(shù)、沖壓順序和工序組合方式、模具結(jié)構(gòu)型式、沖模壓力中心和沖裁閉合高度等。 根據(jù)以上對零件的工藝分析，并且考慮到現(xiàn)有設(shè)備的情況。加工本零件需要三道工序；根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和精度要求可知沖裁順序為先落料再彎曲，最后成形；送料方式采用手工操作。 沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進(jìn)模（連續(xù)?；蛱侥＃?fù)合模等。各種沖裁模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。 根據(jù)前鉸扣的尺寸精度要求及生產(chǎn)批量，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，本工序組合方式為單工序模，由于單工序模的制造和調(diào)整都比較容易，有時幾副單工序模的制造成本可能會比復(fù)合模（或連續(xù)模）還要低。在多工位壓力機(jī)上使用多個單工序模，不但可以獲得與連續(xù)模相同的生產(chǎn)率，而且沖壓過程中還可以隨意改變毛坯的沖壓方向，單工序模的主要特點：沖壓精度一般較低；對原材料的要求不高；比較容易實現(xiàn)操作機(jī)械化自動化；結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，價格低；生產(chǎn)通用性好，而且適合于中批量生產(chǎn)。 3 沖裁模設(shè)計 3.1毛坯尺寸計算與沖裁工藝分析 3.1.1毛坯尺寸計算 板料彎曲時，中性層長度是不變的，因此根據(jù)變形前后中性層長度不變的原則來確定彎曲件毛坯展開的長度和尺寸。彎曲件分為直邊和彎曲兩部分，以其中性層長度之和可求得彎曲件展開長度，但彎曲部分的中性層要考慮位移。 彎曲件展開長度： 當(dāng)≤180°時 當(dāng)180°﹤≤360°時 式中：─彎曲件直邊部分長度； ─彎曲部分中性層長度； ─中性層位移系數(shù)（見表3-1） 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計設(shè)計指導(dǎo)》表3-6。如圖3-1所示 前鉸扣彎曲展開長度： =103 ㎜ 表3-1 中性層的位移系數(shù)值 彎曲件的展開圖如圖3-1所示 圖3-1彎曲件展開圖 3.1.2沖裁工藝分析 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對一沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差及技術(shù)要求等。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。 由彎曲件展開圖3-1可知：沖裁件的形狀簡單、對稱沒有復(fù)雜的曲線，沖裁件的內(nèi)、外轉(zhuǎn)角處要用圓角過渡。而且本沖裁件沒有凸出懸臂、凹槽和孔等。一般沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級，最高可達(dá)IT8～I(xiàn)T10級，沖孔比落料的精度約高1級。本沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度為IT14。 因此采用單工序、后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向式?jīng)_裁模進(jìn)行加工，以方便工人操作，并且保證制件尺寸精度。 3.2工件排樣與搭邊 3.2.1排樣 沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式，稱為排樣。排樣是沖裁模設(shè)計中的一項極其重要的工作。其目的在于減少材料的耗損，降低零件成本，提高生產(chǎn)率，延長模具壽命。 1. 材料的利用率 材料利用率主要取決于排樣，是衡量排樣方案合理性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。排樣的目的是為了在保證 制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》中（3.2）式和（3.3）式 一個進(jìn)距的材料利用率η的計算如下： η=×100% 式中：A ——沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），（mm2）； n —— 一個進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(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總的計算如下： η總=（）×100% 式中 n總 —— 一張板料上沖裁件總數(shù)目； L ——板料長，（mm）； B ——板料寬，（mm）。 2.排樣的方式 根據(jù)材料的利用情況，排樣可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。有廢料排樣為沿工件的全部 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；少廢料排樣為沿部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在；無廢料排樣為工件與工件之間、工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。 本課題排樣方式為有廢料、直排。排樣圖如圖3-2所示 圖3-2 排樣圖 3.2.2搭邊 在條料上沖裁時，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，以保證沖出合格工件；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，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿被沖壓件周長軍均勻分布，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和厚度有關(guān)，一般約等于0.5t，搭邊的最小寬度的最大值約等于毛坯的厚度。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入模具間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值大小與下列因素有關(guān)。 （1） 材料的力學(xué)性能：硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些； （2） 零件的形狀與尺寸：零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜形狀時，搭邊值應(yīng)大一些； （3） 材料厚度：厚度大的材料搭邊值取大一些； （4） 送料及擋料方式：手工送料時，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》表3-12可知搭邊a和a1數(shù)值：a = 2.5 mm , a1 = 2 mm 沖裁件面積：通過CAD軟件測繪可知A=1724.24mm2 條料寬度：b =103+2=103+2×2.5=108mm 進(jìn)距：h=25+=25+2=27mm 一個進(jìn)距的材料利用率： 3.3沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。 圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸 式中 D凹——沖裁模凹模直徑尺寸（mm） D凸 ——沖裁模凸模直徑尺寸（mm） 沖裁間隙是沖裁過程中一個重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到?jīng)_裁件質(zhì)量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。因此設(shè)計模具時一定要選擇一個合理的間隙，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個合適的范圍作為合理的間隙，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin ，最大值稱為最大合理間隙Zmax ，由于模具在使用過程中會逐步磨損，設(shè)計和制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙。 1、沖裁間隙的選取 沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應(yīng)越大。選取間隙值時應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實際的生產(chǎn)條件來考慮。其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。確定凸、凹模合理間隙有理論去頂法和查表確定法，在設(shè)計時一般采取查表法確定，在沖模制造時，也可按材料厚度的百分比估算。查表3-2（根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》表3-2）選得間隙值為Zmin=0.10、Zmax=0.14（mm）。 表3-2 沖裁模刃口始用間隙 材料名稱 08F、10、35、09Mn、Q235、B2 Q234 40、50 厚度t 初始間隙Z Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 1.0 0.10 0.14 0.10 0.14 0.10 0.14 1.2 0.12 0.18 0.13 0.18 0.13 0.18 1.5 0.15 0.19 0.17 0.24 0.17 0.24 為了使模具能在較長時間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計模具時取Zmin作為初始間隙。 3.4沖裁力計算 沖裁力是設(shè)計模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)壓力必須大于所計算的沖裁力，所設(shè)計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 1、沖裁力計算 沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離所需要的力，它與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》第49頁 一般平刃口模具沖裁時，其沖裁力F可按下式計算： F=K·L·t·τb 式中：F —— 沖裁力, N； L —— 沖裁件的周長, mm； t —— 板料厚度，mm； τb—— 材料的抗剪強(qiáng)度, Mpa； K —— 系數(shù)?？紤]到凸模、凹模間隙波動，材料力學(xué)性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常取K=1.3。 有時也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計算： F=L·t· 式中：—— 為材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大，周邊長的工件時，需要很大的沖裁力。當(dāng)工廠設(shè)備的噸位不能適應(yīng)時，為不影響生產(chǎn)，可采取一定的措施降低沖裁力，常用的方法有階梯沖裁、斜刃沖裁和加熱沖裁等。 沖裁力： 沖裁件周長（用CAD測繪）L=258.6mm 板料厚度t =1mm 材料抗剪強(qiáng)度τ=345MPa 系數(shù)K=1.3 F=K· L·t·τ= 1.3×258.6×1×345=115982N 2、卸料力、推件力和頂件力計算 由于沖裁時材料的彈性變形及摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料或廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。將緊箍在凸模上料卸下所需的力稱為卸料力，將卡在凹模中的料推出所需的力叫推件力；將卡在凹模中的料逆著沖裁力方向頂出所需的力叫頂件力。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》第50頁 卸料力、推件力和頂出力通常采用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算， 卸料力：F卸=K卸·F 落 推件力：F推=n·K推·F孔 頂件力：F頂=K頂· F 落 式中： K卸、K推、K頂—— 分別為卸料力、推件力系數(shù),其值見表3-3； n—— 同時卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)； h——凹模直壁洞口的高度。 表3- 3 推件力、頂件力、卸料力系數(shù) 料厚/（mm） K推 K頂 K卸 鋼 ≤0.1 >0.1~0.5 >0.5~2.5 >2.5~6.5 0.065~0.075 0.045~0.055 0.04~0.05 0.03~0.04 0.1 0.063 0.055 0.045 0.14 0.08 0.06 0.05 卸料力：F卸=K卸·F 落=0.04×115982 =4.64KN 推件力：F推=n·K推·F孔=5×0.055×115982 =31.9KN （n=h／t=5mm／1mm = 5個） F總 = F＋F卸＋F推 =115.98＋4.64＋31.9=152.5KN 3.5模具壓力中心計算 沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常工作，模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機(jī)的滑塊中心線重合。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)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故。因此，設(shè)計沖模時，應(yīng)正確計算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸心線重合，對于制件外形尺寸大、形狀復(fù)雜，多凸模的沖裁模和連續(xù)模，正確確定其壓力中心就顯得更為重要。若因沖件的形狀特殊，從模具結(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。壓力中心的確定有解析法、圖解法和實驗法。 由于本零件形狀簡單，且對稱，其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心。畫出所示制件，選定坐標(biāo)系xoy,如圖3-3所示。沖裁件以X軸對稱，所以Y0 = 0，X0 =51.5 圖3-3 壓力中心圖 3.6凸、凹模刃口尺寸計算 沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。 1、凸、凹模刃口尺寸計算的原則 由沖裁過程和生產(chǎn)實踐可知：落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。計算凸模和凹模尺寸時應(yīng)遵循下述原則： （1）落料時，應(yīng)先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個最小間隙值。 （2）沖孔時，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個最小間隙值。 （3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高1～2級。若制件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級精度來處理，圓形件一般可按IT10級精度來處理。 2、凸、凹模刃口尺寸計算的方法 凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 （1） 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形或簡單形狀的工件。采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差。同時，為了保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足下列條件： δp +δd ≤Zmax-Zmin 或 δp=0.4（Zmax-Zmin） δd=0.6（Zmax-Zmin） 式中:δp—— 凸模的制造公差； δd—— 凹模的制造公差； Zmax—— 最大合理間隙； Zmin—— 最小合理間隙。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》表3-14知凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式如表3-4 表3-4凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 D 后求出Dp=(d--Zmin) 先求出Dd=(D -) 沖孔 d 先求出dp=(d+) 后求出dd=(d-+Zmin) 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計》表3-15知因數(shù)如表3-5 表3-5因數(shù) 材料厚度 t/mm 非圓形值 圓形值 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差Δ/ mm 1 ＜0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.16 1～2 ＜0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.20 2～4 ＜0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24 ＞4 ＜0.30 0.21～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 （2） 凸模與凹模配作加工 凸、凹模配作加工是指先按圖樣設(shè)計尺寸加工好凸模或凹模中的一件作為標(biāo)準(zhǔn)件（一般落料時以凹模為基準(zhǔn)件，沖孔時以凸模為基準(zhǔn)件），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不需要公式+Zmax-Zmin來進(jìn)行校核，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差（一般可去沖裁件公差的），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法。用配合加工法制造模具常用于復(fù)雜形狀及薄料的沖裁件，圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸及其公差，配作件僅注基本尺寸，并注明與基準(zhǔn)件配作及應(yīng)保證的間隙值。 配作加工凸模和凹模的尺寸計算，落料件按凹模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律分為三種，如圖3-4所示；沖孔件按凸模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律也分為三種如圖3-5所示。具體計算公式見表3-6。 圖3-4落料件與凹模尺寸a)落料件 b)凹模 圖3-5沖孔件和凸模尺寸a)沖孔件 b)凸模 表3-6凸模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計算公式 工序 性質(zhì) 制件 尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 A 按凹模尺寸配制，其雙面間隙為Zmin～Zmax Ad=(A-) B Bd=(B+) C C Cd=(C+0.5) C Cd=(C-0.5) C Cd=C 沖孔 A Ap=(A+) 按凸模尺寸配制。其雙面間隙為Zmin～Zmax B Bp=(B-) C C Cp=(C+0.5) C Cp=(C-0.5) C Cp=C 注：Ad 、Bd 、Cd―凹模刃口尺寸，mm；Ap 、Bp 、Cp―凸模刃口尺寸，mm；A、B、C―制件基本尺寸，mm；d 、p―凹模、凸模制造公差，取值為；―制件公差，′―制件偏差，對稱偏差是′=，mm；―因數(shù)；Zmin、Zmax―落料、沖孔模刃口最小、最大合理間隙。 由于前鉸扣落料形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計算具體見表3-7：以凹模為基準(zhǔn)件，因凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于A類尺寸。 表3-7凸、凹模加工部分尺寸和公差 原尺寸 處理后的尺寸L及公差 凸、凹的制造公差 凹模輪廓尺寸ｌ及公差 凸模輪廓尺寸l′及公差 15 15.15 0.025 15.05 14.95 25 25.21 0.052 25 24.9 103 103.3 0.072 103.3 103.2 62.91 63.16 0.062 63.16 63.06 3.7凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.7.1凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部分（即刃口）和固定部分。 1、 凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定 凸模的結(jié)構(gòu)形式主要取決于沖件的形狀和尺寸、沖模結(jié)構(gòu)、加工以及裝配工 藝等實際條件，所以實際生產(chǎn)中使用的凸模種類很多。按照凸模的截面形狀可分為圓形凸模和非圓形凸模；按照凸模刃口形狀可分為平刃口凸模和斜刃凸模；根據(jù)凸模結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護(hù)套式凸模等。 凸模的固定有臺套固定、鉚接、螺釘和銷釘固定、黏結(jié)劑澆注法固定等形式。 2、 凸模長度計算 凸模長度的確定主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、修磨、操作安全、裝配等因素的需要。 凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內(nèi)對板料進(jìn)行沖切，但若凸模過長又降低其工作時的穩(wěn)定性，如果選用沖裁標(biāo)準(zhǔn)典型組合，可取標(biāo)準(zhǔn)長度，其他情況應(yīng)該進(jìn)行計算。 根據(jù)徐政坤主編《沖壓模具設(shè)計與制造》式（3-34），凸模長度： L=h1+h2+h4+h 式中：h1—凸模固定板厚度，mm； h2—固定卸料板厚度,mm； h4—卸料彈性元件被預(yù)壓后的厚度，mm； h—附加長度，它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度0.5～1mm、凸模固定板與卸料板之間的安全距離等一般取10～20mm。 凸模長度：h1=16mm，h2=16mm h4=24mm, h=10mm L=16+16+24+10=66mm 3、凸模材料及其其他要求 模具刃口要有較高的耐磨性，并且能承受沖裁時的沖擊力，所以應(yīng)有較高的 硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀簡單的凸模常選用T8A、710A等制造。形狀復(fù)雜，淬火 變形大，特別是用線切割方法時，應(yīng)選用合金工具鋼（如Cr12、9Mn2V、CrWMn、 Cr6WV等）制造。其熱處理硬度為58～62HRC。本設(shè)計的凸模材料CrWMn。 凸模工作部分的表面粗糙度Ra=0.8～0.4um,固定部分Ra=1.6～0.8um。 4、凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外， 還要考慮螺釘與銷釘孔的設(shè)置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度 的0.6～0.8倍。 故固定板厚度：H1=0.7H=0.7×19=13.3mm，取16mm 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表15.57：固定板160×100×16， Q235 JB/T7643.2 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓 力，保護(hù)模座以免凸模端面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承壓的大小 進(jìn)行判斷 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》式2-23，凸模支承端面對模座的單 位壓力（MPa）為 p= 式中：F－沖裁力（N）； A－凸模支承端面積（mm2）。 如果凸模支承端面的單位壓力p大于模座材料的許用應(yīng)力[]，則需加經(jīng) 淬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取4～12mm。 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表15.60：墊板160×100×8， T8A JB/T7643.3 3.7.2凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、凹模的結(jié)構(gòu)形式與固定 凹模的結(jié)構(gòu)形式比較多，按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)圓凹模和板狀凹模，按結(jié)構(gòu)分為 整體式和鑲拼式，按刃口形式也有平口和斜口。 凹模多采用機(jī)械法固定，有螺釘將其緊固在下模座上，并且用兩個圓柱銷定 位，或用凹模的長寬尺寸與下模座呈過渡配合的止口代替兩圓柱定位。 2、模刃口的結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計的凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式，如圖3-6所示。其主要特點是：刃口強(qiáng)度較 好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大；易積沖裁件或廢料，孔壁磨損和壓力較大， 修磨時刃口磨去的尺寸較多。應(yīng)用范圍：向上（下）頂出零件或廢料的模具；形狀復(fù)雜或精度較高的零件；直徑d＜5mm的沖裁等。 圖3-6 3、 凹模外形尺寸的確定 凹模外形應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度與剛度，沖裁時，凹模要承受一定的沖裁力和 側(cè)向擠壓力。隨著凹模結(jié)構(gòu)形式、固定方法的不同，受力情況比較復(fù)雜，凹模外形還 不能僅用理論計算的方法來確定。在設(shè)計模具時，凹模外形尺寸一般是根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸，按經(jīng)驗公式來確定。 根據(jù)根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》式2-19和2-20 凹模厚度：H=Kb(≥15mm) 凹模壁厚：C=(1.5～2)H(≥30mm) 式中：b－沖裁件的最大外形尺寸； K－系數(shù)，考慮板料厚度的影響。可查表3-8 表3-8 系數(shù)K值 查表3-8得K=0.18,而b=103mm 凹模厚度：H=Kb=0.18×103=18.54≈19mm 凹模壁厚：C=（1.5～2）H=30mm 3.8沖模的閉合高度 沖模的閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低工作位置時，上模座上平面與下模座下平面之間的距離H 。沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時為壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax；連桿調(diào)至最長上時為最小裝模高度Hmin。 沖模的閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度Hmax和最小裝模高度Hmin之間，其關(guān)系為：Hmax－5mm≥H≥Hmin＋10mm 如果沖模的閉合高度大于壓力機(jī)最大裝模高度時，沖模不能在該壓力機(jī)上使用。反之，小于壓力機(jī)最小裝模高度時，可加經(jīng)過磨平的墊板。沖模的其他外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機(jī)相適應(yīng)，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機(jī)墊板、滑塊底面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機(jī)墊板孔尺寸等都必須相適應(yīng)，以便模具能正確安裝和正常使用。 3.9結(jié)構(gòu)件與標(biāo)準(zhǔn)件選用 3.9.1模架 模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。為了縮短模具制造周期，降低成本，我國已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)，并且有商品出售。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合性質(zhì)分為滑動導(dǎo)向模架和滾動導(dǎo)向模架兩大類。每類模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量不同，又各具有多種模架類型。 選擇模架結(jié)構(gòu)時要根據(jù)工件的受力變形特點，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。選擇模架尺寸時要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長度上及寬度上都應(yīng)比凹模大30～40mm。模板厚度一般等于凹模厚度的1～1.5倍。選擇模架時還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 本設(shè)計采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，如圖3-7所示。其主要特點：后側(cè)導(dǎo)柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導(dǎo)柱、導(dǎo)套會單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動連接的模具。 圖3-7后側(cè)導(dǎo)柱式模架 1－上模座；2－下模座；3－導(dǎo)柱；4－導(dǎo)套 3.9.2模座 模座分為上模座和下模座，它們是沖模全部零件安裝的基體，有承受和傳遞沖裁力，因此它要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠大的外形尺寸。上模座通過模柄安裝在沖床滑塊上，下模座用壓板和螺栓固定在工作臺上。模座的前側(cè)面須進(jìn)行機(jī)械加工，以便在此面打上模具的標(biāo)記。上模板導(dǎo)套孔的外側(cè)面要加工一條淺窄槽，便于沖模工作時對導(dǎo)套潤滑。 后側(cè)導(dǎo)柱上模座：材料HT200，上模座160×100×40 GB/T2855.5 后側(cè)導(dǎo)柱下模座：材料HT200，下模座160×100×50 GB/T2855.6 3.9.3模柄 中小型模具一般均通過模柄將模具固定在壓力機(jī)滑塊上的。對于大型模具則可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。常用模柄有：旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄、槽型模柄、通用模柄、浮動模柄、推入式活動模柄。在設(shè)計沖模時，除按模具結(jié)構(gòu)特點選用不同模柄外，必須要根據(jù)選定的壓力機(jī)確定模柄的安裝直徑和高度。模柄安裝直徑d和長度L應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用間隙配合H11/d11，模柄長度應(yīng)小于模柄孔深度5mm～10mm。模柄支撐面應(yīng)垂直于軸線。壓入式模柄配合面的表面粗糙度Ra應(yīng)達(dá)到1.6um～0.8um，模柄壓入上模座后，應(yīng)將底面磨平。 本設(shè)計采用壓入式模柄（如圖3-9所示），它與模座孔采用過渡配合H7/m6，并且加銷釘防轉(zhuǎn)。這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。試用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。 A型壓入式模柄：材料Q235，模柄A32×95 JB/T7646.1 3.9.4導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省調(diào)試模具的時間。大批量生產(chǎn)的沖壓模具中廣泛采用了導(dǎo)向裝置。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是木匠行業(yè)應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置?？稍谏稀⑾履Ｗ戏謩e設(shè)置兩對或四對導(dǎo)柱、導(dǎo)套對凸、凹模進(jìn)行導(dǎo)向。后置導(dǎo)柱的兩導(dǎo)柱直徑相同，中間配置和對角配置的導(dǎo)柱，兩導(dǎo)柱的導(dǎo)向直徑不相等，可避免合模時上模誤裝方向而磨損凸、凹模刃口。 在選用時應(yīng)注意在沖裁過程中導(dǎo)柱最好不要脫離導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證模具閉合后，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于10mm～15mm，而下模座與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5mm～1mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚在0.8mm以下的間隙模具時，選用H6/h5配合的Ⅰ級精度模架。當(dāng)沖裁板厚為0.8mm～4mm時，選用H7/h6配合的Ⅱ級精度模架。 導(dǎo)套壓入上模板中的長度H值要比上模板厚度H上模板小2mm～5mm，以此保證潤滑油注入導(dǎo)套之導(dǎo)向孔內(nèi)。導(dǎo)套上端直徑為d＋1,長度為H＋2，這樣就可避免導(dǎo)套外徑入上模板時引起內(nèi)孔微縮而影響導(dǎo)柱在此部位自如地滑動。一般導(dǎo)柱安裝在下模座,導(dǎo)套安裝在上模座,分別采用過盈配合。高速沖裁、精密沖裁或硬質(zhì)合金沖裁模具，要求采用滾珠導(dǎo)向裝置。 A型導(dǎo)套：材料20#，導(dǎo)套A25H6×90×38 GB/T2861.6 A型導(dǎo)柱：材料20#，導(dǎo)柱A25h5×120 GB/T2861.1 3.9.5卸料裝置 1、卸料板 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并且能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等。設(shè)計時應(yīng)注意以下幾方面。 （1）卸料力一般取5%～20%沖裁力。 （2）卸料板應(yīng)有足夠的剛度、其厚度H可按下式計算，即 H=（0.8～1.0）Hd 式中：H－卸料板厚度，mm； Hd－凹板厚度，mm。 卸料板厚度：H=（0.8～1.0）×19≈16mm （3）卸料板要求耐磨，材料一般選45鋼，淬火，磨削，粗糙度Ra0.4～0.8um。 （4）卸料板安裝尺寸，計算中要求考慮凸模有4～6mm的刃磨量。 （5）卸料板可根據(jù)工件形狀制作成圓形或矩形，型孔與凸模的配合為H7/h6或H8/f7。 2、卸料板的結(jié)構(gòu) 卸料結(jié)構(gòu)是用于將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，分固定卸料板、彈性卸料板兩種。 固定卸料板，又稱剛性卸料板，用于厚料或硬材。特點是卸料力大，使用安全，但送料操作受約束，常用于料厚大于0.5mm，平面度要求不高的工件，特別適用于卸料力較大的簡單沖模。使用條料時固定卸料板可兼作送料導(dǎo)向，在連續(xù)模中也可用作凸模導(dǎo)向。 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面度提高。借助彈簧、橡膠或氣墊等彈性裝置卸料，常兼作壓邊、壓料裝置或凸模導(dǎo)向。 3、彈性組件的選用與計算 在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的彈性組件是彈簧和橡膠。彈簧壓力隨行 程增加而增加，呈一定線性增長。橡膠的壓力和行程呈曲線式增長。彈簧相比，橡膠的剛度要大一些，因此對要求卸料力較大、行程較小的模具，應(yīng)選擇橡膠為好，反之則選擇彈簧。當(dāng)所選橡膠的高度H與直徑D之比值大于1.5時，應(yīng)將橡膠分為若干塊，其間墊以鋼墊片。 本設(shè)計的彈性元件選用橡膠：橡膠是沖模中常用的彈性元件，其許用負(fù)荷比彈簧大，安裝調(diào)整也很方便。卸料、頂件常選用硬橡膠，拉壓邊多選用軟橡膠。 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)》第244頁 為保證橡膠墊不過早失去彈性面損壞，其允許的最大壓縮量不得超過自由高度的45%，一般取h總=（0.35～0.45）h自由。橡膠墊的預(yù)壓縮量一般取自由高度的10%～15%，即h預(yù)=（0.10～0.15）h自由 h工作=h總-h預(yù) 故工作行程：h工作=h總-（0.10～0.15）h自由 由工作行程可計算出橡膠墊高度： h自由=h工件/（0.25～0.30） 式中：h自由－橡膠墊自由狀態(tài)下高度（mm）； h工作－所需工作行程（mm）。 工件的材料厚度是1mm；沖裁時凸模進(jìn)入凹模深度取1mm；模具維修時刃磨留量取4mm；開啟時卸料板高出凸模1mm。 則總的工作行程： h工作=7mm 橡膠的自由高度： h自由=h工件/（0.25～0.30）=23.3～28mm，取h自由=28mm。 模具在組裝時橡膠的預(yù)壓量： h預(yù)=（0.10～0.15）h自由=2.4～4.2mm，取h預(yù)=4mm。 由此可算出模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為24mm。 本設(shè)計采用的橡膠是聚胺酯彈性體，如表3-9所示 4、卸料螺釘?shù)倪x用 對于卸料螺釘為使螺紋根部不直接承受側(cè)壓力，應(yīng)不螺釘圓柱部分埋入卸料卸料板中，其埋入的深度為s=3～5mm。凸模刃磨后也需在卸料螺釘頭下加墊圈調(diào)節(jié)。 圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘M10×80 JB/T7650.6 材料：45鋼 熱處理硬度35～40HRC 技術(shù)條件：JB/T7650.6—94的規(guī)定 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表15.40得表3-10 表3-9 聚酯氨彈性體 表3-10圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 3.9.6定位裝置 為限定被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、擋料銷、定位板、導(dǎo)向銷、定距側(cè)刃和側(cè)壓裝置等。定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度，以保證工作精度、質(zhì)量的穩(wěn)定；定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位裝置應(yīng)避開油污、碎屑的干擾并且不與運動機(jī)構(gòu)干涉。定位精度要求較高時，它們的定位基準(zhǔn)應(yīng)該一致；設(shè)計定位裝置還應(yīng)考慮避免坯件正、反誤放置的措施。 1、擋料銷 擋料銷（又稱定位銷）主要用于定位，保證條料有準(zhǔn)確的送料距。其結(jié)構(gòu)形式主要有固定擋料銷、活動擋料銷、自動擋料銷、始用擋料銷和定距側(cè)刃等。 活動擋料銷借助彈簧可在定位面上自由伸縮以避免運動件的干涉，常與彈性卸料板、壓料板配合使用，始用擋料銷主要用于連續(xù)模的初始定位，或當(dāng)擋料位置與凹模刃口太近會影響凹模強(qiáng)度時使用。 本設(shè)計的擋料銷是圓頭形式固定擋料銷，一般裝在凹模上，適用于帶固定卸料板和彈性卸料板的沖模中。結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會削弱凹模強(qiáng)度。當(dāng)擋料銷離凹模刃口太近時，可采用鉤形擋料銷，但此種擋料銷由于形狀不對稱，需要另加定向裝置，適用于沖制較大較厚材料的工件。設(shè)計固定擋料銷要注意凹模壁的強(qiáng)度，并要求更換方便，且壓料板向下運動時和擋料銷不能產(chǎn)生干涉。擋料銷一般用45鋼制造；熱處理硬度44～48HRC。當(dāng)料厚3mm以下時，擋料銷的高度可高于料厚1mm左右，而當(dāng)料厚5mm以上時，擋料銷的高度可低于料厚1～2mm。 根據(jù)冷沖模標(biāo)準(zhǔn)，如表3-11，選用適當(dāng)尺寸的固定擋料銷： 表3-11 固定擋料銷 A型固定擋料銷：材料45鋼，固定擋料銷 A6 JB/T7649.10 2、定位銷 定位銷用于沖裁、修邊和成形時工件或毛坯輪廓的定位。 定位銷：材料35鋼，B型圓柱銷 B8×58 GB119-86 材料35鋼，B型圓柱銷 B6×15 GB119-86 3.10沖裁設(shè)備選擇 3.10.1沖裁設(shè)備類型的選擇 設(shè)備類型的選擇要依據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖裁件的尺寸、形狀與精度等要求來進(jìn)行。 （1）根據(jù)沖裁件的大小進(jìn)行選擇 對于中小型的沖裁件，彎曲件或淺拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)采用開式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開式?jīng)_床的剛度差，在沖裁力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁模的間隙分部，降低模具的壽命或沖裁件的表面質(zhì)量。但操作方便，價格低廉。對于大中型的沖裁件，深度大的成形件及復(fù)合工序件的生產(chǎn)，可選擇閉式機(jī)械壓力機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊、工件平穩(wěn)。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動拉伸壓力機(jī)，其所用模具結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。 （2）根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量選擇 在小批量生產(chǎn)薄板件中，可選擇通用壓力機(jī)，速度快、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量較穩(wěn)定。在大型厚板的拉深、彎曲等沖裁件的生產(chǎn)中，應(yīng)采用液壓機(jī)。液壓機(jī)行程不固定，不會因為板料厚度變化而超載，而且在需要很大的施力行程加工時，與機(jī)械壓力機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點。 （3）考慮精度與剛度 壓力機(jī)的剛度是由床身剛度、傳動剛度與導(dǎo)向剛度三部分組成的，在選用設(shè)備類型時，應(yīng)允許注意到設(shè)備的精度與剛度，尤其是在進(jìn)行校正彎曲、校形及整形這類工序時，更應(yīng)選擇剛度與精度較高的壓力機(jī)。如果剛度較差，負(fù)載終了和卸載時模具間隙回發(fā)生很大變化，影響沖壓件的精度與模具壽命。 （4）考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的實際問題可能和技術(shù)上的先進(jìn)性 在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)該設(shè)法利用現(xiàn)有設(shè)備來完成工藝過程。有時可利用原有壓力機(jī)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，以滿足生產(chǎn)需要。需要采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行沖裁時，可以選擇帶有數(shù)字顯示的、利用計算機(jī)操作的及具有速控加工裝置的各類新設(shè)備。如對于斷面要求特別光潔的沖裁件加工，對工藝先進(jìn)和設(shè)備先進(jìn)的要求較高，此時，可選擇精沖壓力機(jī)甚至激光加工機(jī)。 3.10.2壓力機(jī)選用原則 確定壓力機(jī)規(guī)格時，一般應(yīng)遵循以下原則。 （1）壓力機(jī)的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。 （2）壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足工件高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。 （3）壓力機(jī)的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝。尤其是壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)于沖模的閉合高度相適應(yīng)。 （4）壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。 根據(jù)3.4沖壓力的計算，總的沖裁力為125.5KN，考慮到壓力機(jī)的適用范圍，故選擇開式雙柱可傾式工作臺壓力機(jī)其型號為JB23-16。查《沖模設(shè)計應(yīng)用實例》附錄B3，其部分參數(shù)如下： 標(biāo)稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 行程次數(shù)：120次/min 最大閉合高度：220mm 最大裝模高度：180 mm 工作臺尺寸（前后×左右）：300mm × 450 mm 模柄孔尺寸(直徑×深度)：φ40 mm × 60 mm 電動機(jī)功率：1.5KW 4 彎曲模設(shè)計 4.1彎曲工藝性分析與工序安排 具有良好的工藝性的彎曲件，不僅能簡化彎曲工藝過程和模具設(shè)計，而且能夠提高彎曲件的精度和節(jié)省材料。 板材彎曲半徑過小，彎曲時板料外層拉伸變形量過大，使拉應(yīng)力達(dá)到超過抗拉強(qiáng)度，則板料外層將出現(xiàn)斷裂，致使工件報廢。因此板料彎曲存在一個最小半徑允許值。材料為Q235的最小半徑允許值是0.8t，而前鉸扣的最小彎曲半徑是2mm。所以該零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和材料均符合彎曲工藝性要求。 彎曲件的工序安排應(yīng)根據(jù)工件形狀的復(fù)雜程度、精度要求的高低、生產(chǎn)批量的大小以及材料的機(jī)械性能等因素進(jìn)行考慮。如果彎曲工序安排得合理，可以減少工序，簡化模具設(shè)計，提高工件的質(zhì)量和產(chǎn)量。反之，安排不當(dāng)，工件質(zhì)量低劣，廢品率高。本設(shè)計的彎曲工序是：先進(jìn)行U形彎曲，最后進(jìn)行彎曲成形。 4.2彎曲回彈 板料在常溫下的彎曲總是由塑性變形和彈性變形兩部分組成，所以在卸載以后，彈性變形完全消失，塑性變形將完全保留下來，使彎曲件的彎曲半徑與彎曲角發(fā)生變化，這一現(xiàn)象稱為回復(fù)、回跳。彎曲回彈是彎曲成形不可避免的現(xiàn)象，它將直接影響彎曲件的精度，必須加以控制。 4.2.1影響回彈量的因素 （1）材料的力學(xué)性能?；貜椀拇笮∨c材料的屈服強(qiáng)度成正比，與彈性模量E成反比，即/E越大，則回彈越大。在材料性能不穩(wěn)定時，回彈值也不穩(wěn)定。 （2）相對彎曲半徑r/t。當(dāng)其他條件相同時，回彈隨r/t值的增大而增大。這是因為，當(dāng)r/t增大時，彎曲變形程度減少，其中塑性變形和彈性變形成分均減少，但總變形中彈性變形所占比例在增加。這也是大曲率半徑的制件難以彎曲成形的原因。因此，可按r/t值來確定回彈角的大小 （3）彎曲工件的形狀。一般U形工件由于各邊互相牽制而比V形工件回彈要小。 （4）模具間隙。U形彎曲模的凸、凹模單邊間隙Z/2越大，則回彈越大；Z/2＞t時，板料處于擠壓狀態(tài)，可能產(chǎn)生負(fù)回彈。 （5）彎曲力。生產(chǎn)中多采用加大彎曲力的校正彎曲。彎曲力的增大可擴(kuò)大彎曲件內(nèi)部的塑性變形區(qū)，從而減少回彈。 4.2.2減少回彈量的措施 彎曲成形必然要發(fā)生回彈現(xiàn)象。如前所述，回彈大小與彎曲的方法及模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，要完全消除回彈是極其困難的，生產(chǎn)中可以采用某些措施來減少或補(bǔ)償由于回彈所產(chǎn)生的誤差，以提高彎曲件的精度。 （1）改善制件的結(jié)構(gòu)，提高材料塑性 ①彎曲處壓出加強(qiáng)筋，使彎曲件回彈比較困難，這樣既能增加彎曲件尺寸的準(zhǔn)確性，又能提高彎曲件的剛度。 ②盡量選用彈性模數(shù)量（E）大而屈服強(qiáng)度（）低的材料彎曲，以減少回彈。 ③硬材料或冷作硬化材料必須先退火，降低其屈服點。 ④采用加熱彎曲。 （2）采用正確的彎曲工藝，改善變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)。 ①采用校正彎曲。在彎曲終了，對板料施加一定的校正力，使內(nèi)外層金屬都被拉長，則回彈可因為相互抵消而減少。一般認(rèn)為，彎曲變形區(qū)的校正壓縮量為料厚的2%～5%時，校正效果較好。 ②采用拉彎工藝。對大曲率半徑的制件，用普通彎曲方法彎曲時，由于回彈大而很難成形，故常用拉彎法，即在制件彎曲的同時施加有軸向拉力，使材料內(nèi)、外層均為拉應(yīng)力，回彈互相抵消，達(dá)到了減少工件回彈的目的。 ③采用端部加壓彎曲，在彎曲終了帖模時，利用模具對板料端部施加壓力，上彎曲變形內(nèi)、外層均產(chǎn)生壓應(yīng)力以減少回彈。 （3）改善模具結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償回彈 ①根據(jù)彎曲件的回彈趨勢和回彈量的大小，修正凸?；虬寄９ぷ鞑糠值男螤畛叽?，使彎曲后的工件回彈量得到補(bǔ)償。如V形彎曲時，根據(jù)工件可能產(chǎn)生的回彈角，將凸模彎曲角預(yù)先做得小升些，一補(bǔ)償回彈；U形彎曲時，可在凸模兩側(cè)分別做出回彈角或?qū)⒛＞叩撞孔龀苫⌒?，利用底部向下的回彈來補(bǔ)償彎曲件側(cè)壁的回彈。 ②利用橡膠或聚酯胺酯軟凹模來代替金屬的剛性凹模進(jìn)行彎曲。這樣可排除在非變形區(qū)的變形和回彈，并且調(diào)整凸模入軟凹模的深度以控制回彈值，此回彈量比金屬凹模小得多。 ③把凹模做成活動式的，以便于實現(xiàn)過正彎曲來控制回彈。 4.3彎曲工藝計算 4.3.1彎曲件展開長度的確定 確定彎曲件展開長度的原則：變形前后中性層長度不變。 根據(jù)前面設(shè)計可知：L=103mm 4.3.2彎曲力和頂件力計算 1、彎曲力計算 彎曲力是指彎曲工件完成預(yù)定形狀時需要壓力機(jī)所施加的壓力，是設(shè)計沖壓工藝和選擇設(shè)備的依據(jù)之一。彎曲力不僅與板料材質(zhì)、板料厚度、彎曲幾何參數(shù)和凸、凹模間隙有關(guān)，而且與彎曲方式關(guān)系密切。由于因素眾多而難以精確計算，故常采用經(jīng)驗公式或簡化公式計算。 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡明設(shè)計手冊》表3.26知： V形自由彎曲 P= V形約束彎曲 P= U形自由彎曲