普通本科畢業(yè)設計（論文）說明書課題名稱 雙側(cè)凸耳散熱片多工位級進模具設計年 05 月 25 日學 院：專 業(yè)：班 級：學 號：姓 名：指導老師：II摘 要級進模用于中小型、復雜薄壁零件的沖壓加工，不僅能夠減少模具的套數(shù)，避免重復定位誤差，且生產(chǎn)效率高、沖裁質(zhì)量好，所以在工業(yè)生產(chǎn)中得到很高的重視。在這次課題中介紹了散熱片沖壓連續(xù)模的設計。文中簡單闡述了散熱片的各個工藝過程，以及散熱片多工位級進模具零件的選取。首先對散熱片進行了工藝分析接著確定散熱片的工藝步驟，在排樣上采取有廢料排樣、直排的樣式設計，然后參考級進模具設計的通常步驟，計算并設計出了本套模具上的主要零部件，比如：沖裁力和彎曲力的計算、壓力中心在散熱片的幾何中心上，凹模、凸模、卸料零件等的確定。散熱片的異形沖孔凸模和切邊凸模用固定板固定，由于散熱片需要沖 4 個異形孔，所以凹模件采用鑲嵌式凹模，在異形孔凹模磨損之后方便更換。本設計中的模具模架根據(jù)標準模架選擇了鋼片四導柱模架，選擇 J23-3.15 開式雙柱可傾壓力機。本次的散熱片級進模設計可以保證模具的正常工作和生產(chǎn)的散熱片的質(zhì)量要求。本設計的雙側(cè)凸耳散熱片多工位級進模具結(jié)構簡單牢固、成本低、壽命長、效率高、生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量高，得到的級進模設計方法可用于類似零件的級進沖壓工藝和模具。整個設計過程牽扯到較多模具知識，綜合運用所學的課程去獨立完成本次設計的同時，也要查閱很多資料，也汲取了很多資料上面的知識和經(jīng)驗，在專業(yè)上的知識面也得到了拓展。面對這種高強度的工作，必須要有持之以恒，堅持到底的精神，只有這樣這次的散熱片級進模設計才能順利的完成。關鍵詞：散熱片，級進模，沖孔，落料IIIABSTRACTProgressive die stamping for small, complex thin-walled parts, not only can reduce the die sets, avoid repeated positioning error, and has high production efficiency, good quality of blanking, so it gets high attention in industrial production.In this paper, we introduce the design of the continuous die for heat sink. In this paper, the various processes of the heat sink and the selection of the multi position progressive die parts are introduced. Firstly, then analyzes the technology of fin heat sink to determine process steps, in the same style design take waste layout, straight row, and then refer to general steps progressive die design, calculation and design of the main components of the sets of molds such as calculation, blanking force and bending the center of pressure at the geometric center of the heat sink, determine the die punch unloading parts etc Shaped punch fins and trimming punch fixed plate, the heat sink need to punch 4 shaped hole, so die parts with embedded die, convenient replacement after shaped hole die wear. The design of the mold to choose steel sheet four pillar sets according to the standard mold, select the J23-3.15 type double column inclinable press. The heat sink progressive die design can ensure the normal work of the mold and the quality requirements of the heat sink.In the bilateral lug fin die structure the design of the multi position with simple structure and low cost, long service life, high efficiency and high quality of the products produced, the progressive die design method can be used in similar parts of the progressive stamping process and die. The design process involves more mold knowledge, comprehensive use of the course to finish the design at the same time, also want to consult a lot of information, but also learned a lot of information on the knowledge and experience in the professional knowledge, has also been expanding. In the face of this high-intensity work, we must have perseverance, adhere to the spirit of the end, the only way to enter the heat sink design can be completed smoothly. Key words: heat sink, progressive die, punching, blanking目 錄摘 要 .IIABSTRACTIII目 錄 IV緒 論 1第一章 設計任務 31.1 設計題目 .31.2 任務分析 51.3 沖壓設計原則 5第二章 沖裁件的工藝分析 72.1 沖裁件的工藝性分析 72.2 沖裁件材料分析 72.3 沖裁件的形狀分析 72.4 沖裁件精度分析 72.5 沖裁件的尺寸基準 72.6 沖裁間隙 82.7 沖裁件的沖壓方案確定 92.8 載體設計 102.9 排樣設計 102.9.1 排樣的設計原則 .112.9.2 條料的排樣方法 .112.10 搭邊的選取 .122.11 定位和步距的確定 .132.11.1 定位方式的確定 .132.11.2 步距的確定 .132.12 條料寬度的確定 .14第三章 散熱片級進模模的工藝計算 163.1 沖裁力的計算 163.2 彎曲力的計算和彎曲回彈 183.2.1 彎曲力的計算 .183.2.2 彎曲件的回彈 .193.3 壓力中心計算 203.4 刃口尺寸的計算 213.4.1 刃口尺寸計算的基本原則 .213.4.2 沖裁刃口尺寸的計算 .21第四章 散熱片級進模的結(jié)構設計以及其零部件的計算和選用 274.1 凹模的設計 .274.1.1 凹模厚度 .274.1.2 凹模的長度和寬度設計 .284.2 凸模固定板的選用與厚度的確定 .284.3 墊板的選用與厚度 284.4 導料板的設計 284.5 卸料裝置的設計 294.5.1 卸料板的設計 .294.5.2 彈簧的設計 .294.5.3 卸料裝置的導向形式 .304.5.4 卸料螺釘?shù)脑O計 .304.6 浮料銷的設計 .304.7 頂料桿的設計 314.8 凸模長度的計算 324.9 模架的設計 324.10 標準模架閉合高度 H 的確定： 334.11 模柄的設計和選用： 334.12 螺釘銷釘?shù)倪x用： 334.13 沖床選用 344.13.1 沖壓設備的選擇 .344.13.2 壓力機的選擇 344.14 模具的總體結(jié)構設計 35結(jié) 論 36致 謝 37參考文獻 381緒 論在平時我們的日常生活中，模具比比皆是。小到我們寫字用的簽字筆，大到我們經(jīng)常在街道上看到汽車都離不開模具。從此可知，模具在現(xiàn)在工業(yè)上有很大的作用。模具工業(yè)的發(fā)展需要需要我們的齊心協(xié)力，共同努力。首先要做的就是要做到模具的標準化。只有模具標準化了，有了統(tǒng)一規(guī)定之后，生產(chǎn)效率自熱而然的就會逐步上升。除此之外制作模具的材料，設計的模具結(jié)構，專用的機床設備等的也同樣影響這模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。模具產(chǎn)業(yè)有很多種分類，其中沖壓模具最為顯眼。據(jù)不完全統(tǒng)計，沖壓模具在模具工業(yè)中有著過半的比例。沖壓加工就是把板料放在沖壓模具中，通過壓力機施加一個壓力，使板料受力變形，包括拉伸、彎曲等變形，達到制件的工藝要求的一種生產(chǎn)技術。因為沖壓過程一般對溫度沒有苛刻的要求，不需要想塑料模那樣的高溫條件，所以沖壓加工也加做冷沖壓加工。塑料模一般加工塑料件，則我們的沖壓模一般加工金屬件，根據(jù)被加工金屬件的不同材料屬性，采取相應的沖裁工藝就可以把制件順利沖裁出來。沖壓加工的材料叫做板料或者條料。沖壓工藝是指在對工件進行加工的具體步驟，每個步驟做什么都要明確。沖壓模具就是專門把板料如何沖壓成制件的特殊的加工工具。沖壓加工必須要有板料、沖壓模具和沖壓設備。沖壓加工使用普遍，與其他加工方法比較肯定有自己優(yōu)勢的地方。在技術領域和經(jīng)濟效益上有以下幾個特點：（1）沖壓模具的精度是我們制件的精度的重要保障。所以模具的標準化非常重要。（2）沖壓模具的加工可以獲得比較復雜的制件，精度要求高的薄片零件也不成問題。（3）沖壓加工對溫度沒有過高的要求，減少了加熱所需的熱能和切割金屬的動能損耗，在材料上也把效益提大最大化。（4）沖裁壓力機一般選用高速壓力機，這樣就可以大大提高生產(chǎn)率。本課題研究的是散熱片的多工位級進模設計，該沖裁方案比其他的方案的效率高，精度高，生產(chǎn)的散熱片質(zhì)量好。在散熱片生產(chǎn)中，級進模沖裁先沖孔導正，定位銷精確定位，然后再沖異形孔和邊料，最后切斷落料。一個散熱片生產(chǎn)完成后，自動送料裝置繼續(xù)送料，接著繼續(xù)如此循環(huán)工作。本文根據(jù)級進模的沖壓工藝制定了散熱片的沖壓加工工藝，對散熱片的工藝方案、工位的安排、各個凸凹模的計算、設計的模具結(jié)構、模具結(jié)構的主要零件選取和選用的壓力機等做了詳細的介紹。本次設計是通過自身掌握知識，查閱資2料，與老師同學們交流后完成的，存在不足的地方希望老師能夠包容，同時希望老師能給出寶貴的意見。3第一章 設計任務1.1 設計題目零件名稱：散熱片零件的材料:H62 黃銅零件厚度：0.2mm生產(chǎn)綱領：100 萬件/年未標注公差等級零件如下所示：圖 1.1 零件圖4零件具體尺寸如下：圖 1.2 零件尺寸圖5根據(jù)零件形狀可知零件為常規(guī)的彎曲零件，零件展開圖如下圖 1.3所示：圖 1.3 零件展開圖1.2 任務分析如圖 2.3 所示為零件散熱片的展開圖，其外形為一比較規(guī)則的矩形片，四角外側(cè)有凸耳，凸耳的內(nèi)側(cè)有 4 個呈“凸”字孔，彎曲成形后，該凸形散熱片相互扣合用槽在扣合槽底部有小掛耳。散熱片采用厚 0.2mmH62 黃銅帶制造，彎曲半徑為 0.24mm，且對稱中心，成形比較容易。零件的年生產(chǎn)量為 100 萬件一年，屬于大批量生產(chǎn)，排除單工序模。為了節(jié)省生產(chǎn)模具的材料，排除復合膜沖裁，故這里選擇多工位級進模生產(chǎn)。這種方法快速簡單，制作成本也低。工位數(shù)的多少對生產(chǎn)效率的影響很小，比較適合生產(chǎn)大批量的制件。本次設計，用導正銷定位，精確定位，導正銷定位孔設置在胚件和胚件的切斷處。1.3 沖壓設計原則（1）設計的零件要在已有的技術支持下完成，要求組裝和修配能夠簡單的進行操作。6（2）設計的制件的工藝裝備和工藝流程盡量簡便，以便保證模具的壽命。（3）要求沖壓件結(jié)構簡單，均勻?qū)ΨQ。如果是級進模，工序盡量以少為上，這樣方便延長模具的使用時間，在提高生產(chǎn)率的同時盡量的降低制造成本。 （4）為了節(jié)省制造成本，提高效率，優(yōu)先使用廢料少的排樣方法。（5）沖壓件要根據(jù)現(xiàn)有的標準沖壓模具來配制，保證模具的使用時間。7第二章 沖裁件的工藝分析2.1 沖裁件的工藝性分析不同材料的沖裁件，對應不同的沖壓工藝。沖裁件對沖壓工藝的適應性，應當盡量不超過現(xiàn)有的設備性能和現(xiàn)有的技術支持。我們所設計的散熱片，外形簡單，為一規(guī)則的矩形片，材料是 H62 黃銅，散熱片沒有明確的公差。如果沖裁件的工藝性合理，則散熱片的質(zhì)量就可以得到保障，延長模具的使用時間，提高生產(chǎn)率，節(jié)省材料，在同等成本時有著更高的利潤。沖裁過程中只需沖 2 個導正工藝孔。2 個導正孔之間的距離定為 3mm。沒有影響到制件的強度。m5.1?2.2 沖裁件材料分析本設計的散熱片，材料為 H62 黃銅。查看課本《沖壓工藝與模具設計》P25可以得知 H62 黃銅的材料屬性：軟態(tài)：抗剪強度 260 ，抗拉強度 300 ，伸長率 20 。MPa/?MPab/?%/10?半硬態(tài)：抗剪強度 300 ，抗拉強度 380 ，伸長率 20 ，屈服強度 250 。s/?2.3 沖裁件的形狀分析（1）本散熱片外形為凸耳形狀，展開圖為規(guī)則的矩形，簡單、對稱，在排樣設計上優(yōu)先選用廢料少的排樣設計。（2）散熱片的外形彎曲處有圓角過渡，質(zhì)量有保證。（3）散熱片上沒有懸臂和窄槽，強度較高。（4）為保證散熱片的強度問題，沖散熱片的異形孔和條料邊緣的距離，不能太小。（5）散熱片上面的孔徑盡量選取較大的值，要不然在沖裁過程中會受到?jīng)_孔凸模的沖擊，對散熱片的質(zhì)量不利。2.4 沖裁件精度分析散熱片的形狀不是很復雜，要求精度一般，沒有標注公差，參照標準該散熱片的精度按照 IT12 級計算。2.5 沖裁件的尺寸基準沖裁件孔位尺寸基準應保持不變，因此在定下沖裁件的尺寸基準時要把尺寸基準定在加工過程中始終不參與變形的直線或平面上。8本設計的散熱片展開圖為一普通矩形，結(jié)構簡單，矩形上雖有幾個異形槽孔，但其分布對稱均勻，成形比較容易。該制件沒有表明明確的公差等級，所以精度要求不高。所以散熱片的尺寸基準定在散熱片的幾何中心。2.6 沖裁間隙沖裁凸凹模之間要留有一定的孔間才能沖裁出制件。沖裁間隙太小的話凸凹模無法正常工作，間隙太大則沖裁出來的制件很粗糙。整套模具的各個零件都是連在一起工作的，如果沒有合理的沖裁件間隙，牽一發(fā)而動全身，其他零件的精度也會受到不同的影響。所以在沖裁散熱片的過程中，咱們要確定一個合理的沖裁間隙，這樣在散熱片精度得到保證的同時，模具的使用壽命也會長很多?？紤]到?jīng)_裁模具在生產(chǎn)過程中會存在偏差和磨損，一般咱們在選擇一定的范圍來補償這個磨損量。這個范圍就會有一個最小值和最大值，只要在這個范圍內(nèi)加工出來的工件都是滿足我們尺寸要求的零件。這個范圍的最小值叫做最小合理間隙，最大值叫做最大合理間隙。分別用 和 表示。在確定散熱片的合理minCax間隙時有理論法和經(jīng)驗法。（1）理論法 根據(jù)以下公式確定： ??tan)1(tan)(00hthc????式中的 為凸模切入的深度； 為最大切應力方向和垂線方向夾角。0h(2)經(jīng)驗法這是根據(jù)多年的科學經(jīng)驗研究和使用經(jīng)驗確定的間隙值。其值按以下經(jīng)驗選用：軟材料: t〈1mm，c=(3%～4%）tt=1～3mm，c=(5%～8%）tt=3～5mm，c=(8%～10%）t硬材料： t〈1mm，c=(4%～5%）tt=1～3mm，c=(6%～8%）tt=3～8mm，c=(8%～13%）t9表 2.1 沖裁模初始用間隙 2c 10、 15、 20、 30鋼板 、 冷 軋 鋼 帶 、 H62、H65（ 硬 ） 、 LY12硅鋼 片 Q235、 Q235鋼 板 、08、 10、 15鋼 板 、H62、 H68（ 半 硬 ） 、磷 青 銅 （ 軟 ） 、 鈹 青銅 （ 軟 ） H62、 H68(軟 ） 、 紫銅 （ 軟 ） 、 L21～ LF2、硬 鋁 、 LY12（ 退 火 ） 力 學 性 能 HBS 140～ 190 70～ 140 ≤ 70 MPab/?40～ 60 30～ 40 ≤ 30 厚 度 t min2c ax min2c ax min2c ax 0.3 0.3 0.5 0.2 0.4 0.1 0.3 0.5 0.6 0.8 0.4 0.6 0.25 0.45 0.8 0.10 0.13 0.7 0.10 0.45 0.75 本設計的散熱片的材料為 H62 黃銅，其抗拉強度為 380MPa，查上表可知其沖裁間隙為 =0.02， =0.04。min2Cax22.7 沖裁件的沖壓方案確定沖壓該散熱片的工序包括沖孔、彎曲和切斷落料?，F(xiàn)在初定下面三種級進模的方案，如下：方案一：沖 2 個工藝定位孔，導正銷精定位，沖 4 個異形孔，沖異形槽，沖邊料，彎曲，切斷落料。選擇級進模生產(chǎn)。方案二：側(cè)刃定位，沖 4 個異形孔，沖兩邊邊料，彎曲切斷。選擇級進模模生產(chǎn)。方案三：定位，落料彎曲，后沖孔。選擇級進模生產(chǎn)。方案 1 到方案 3 都是級進模生產(chǎn)，區(qū)別是工序內(nèi)容和前后順序不同。方案二中沖異形孔和沖邊料分兩步進行，耗費時間久，浪費生產(chǎn)時間。方案三中先落料需要較大的沖裁力，是的模具受到很大壓力。后面的沖孔切邊工藝需要用到斜切機構，模具結(jié)構復雜，同時給制造模具方面帶來更大的難度，生產(chǎn)周期也長。10方案一用導正銷道正，導正銷定位簡單易懂，定位孔之間的精度也高。沖異形孔和邊料同時進行節(jié)省時間。先沖孔后切斷沒有整體落料那么復雜，所需的沖裁力也小。通過上述對比分析，采用方案一的多工位級進模更為適合散熱片的生產(chǎn)。2.8 載體設計載體是指級進模沖壓時，作為承載條料的那部分工藝材料，起到承載條料的作用。載體寬度遠大于搭邊寬度。載體和平時我們所說的搭邊既有相同之處也有不同的地方，大家都知道搭邊主要是為了補償定位誤差而設計的，一般要求較高的制件都會要有搭邊。載體在多工位連續(xù)模中是必須要用到的，在多工位連續(xù)模中如果沒有載體就實現(xiàn)不了連續(xù)模的連續(xù)性，也就是我們所說的自動化沖壓。載體一般有以下幾種類型：（1）雙側(cè)載體:指條料在被送進的過程中，在最后工位前，沖壓件和條料的兩側(cè)連接的工藝材料。（2）單側(cè)載體：條料一側(cè)外形被切掉，另一側(cè)沒有切掉同時和沖壓件連接的那部分工藝材料。單側(cè)載體一般應用在厚度不能太薄的制件上，要求料厚t≥0.5mm。（3）中間載體在兩個工位之間，與條料中間連接的工藝材料。例如定位孔設計在兩個工位之間的排樣設計。（4）邊料載體：利用搭邊沖出導正孔的那部分材料，一般應用于制件是圓形的設計。結(jié)合我們的散熱片的零件圖分析可以知道，散熱片工件的排樣設計采用自動送料，導正銷精定位，導正銷定位孔位置設置在坯件與坯件的切斷處，這樣制件的長度方向切斷處會留下兩個半圓。符合選用中間載體的條件，因此采用中間載體。2.9 排樣設計我們知道，在沖壓模具中，低廢料消耗的設計對于成本的降低起了決定性的作用，因為材料的浪費而導致成本成倍上翻的案例數(shù)不勝數(shù)。因此材料的合理利用是有我們在排樣設計中應該重點關注的地方。沖裁件在條料上的排列方式就做排樣。排樣的設計合理與否關系到材料的利用率，有時往往因為排樣的不合理而中斷設計方案的繼續(xù)進行。。在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，很大一部分的成本都花費在材料的利用率上，在大批量生產(chǎn)中排樣的設計顯得尤為重要。所以排樣圖的設計不僅僅是確定工序的先后順序，在經(jīng)濟上更是要有效的利用原材料。112.9.1 排樣的設計原則（1）以低消耗，提高材料的使用率是在設計排樣時的第一要意，甚至在一定情況下，為了提高材料利用率還可以改變零件的外形尺寸。（2）排樣設計應盡量使模具結(jié)構簡單，在制件的強度上也要給予保證，不能以質(zhì)量作為代價。（3）排樣設計應使整套模具的結(jié)構簡單化，并延長模具的適用時間。（4）盡量使條料的纖維方向和排樣設計的方向一致，以保證制件的強度。2.9.2 條料的排樣方法在設計散熱片的排樣方法時，必須按照排樣原則逐一分析，最終選出最適合散熱片沖壓加工的拍樣圖。雖說優(yōu)先考慮無廢料排樣，盡管這種方法材料利用率非常高，但散熱片的四周都有不同程度的缺口，需要多個相應的凸模來沖壓成形，沖掉的那部分均是廢料，所以不可能做到無廢料排樣設計。為了保證散熱片的周邊尺寸的精確度，在本次設計中，在散熱片和邊緣之間設有一定的搭邊值；在初始定位時需要在散熱片和散熱片之間放置一個定位孔，故本次散熱片的排樣設計選擇有廢料排樣。本設計中的散熱片，其外形是一個比較規(guī)則的矩形，4 個角外側(cè)有凸耳，對稱分布，制件厚度 0.2mm，散熱片沒有明確的尺寸公差，但為了保證制件的強度，采取導正銷精定位，導正銷孔位置設置在坯件和坯件的切斷處，在制件的長度方向上存在兩個定位孔。綜上分析，并考慮散熱片的形狀、尺寸、材料，并保證精度要求，選取有廢料直排樣式進行沖裁。排樣圖如下:圖 2.1 排樣圖第 1 工位：沖定位孔；第 2 工位：導正銷導正；第 3 工位：沖 4 個異形孔；第 4 工位：沖異形槽；12第 5 工位：切邊；第 6 工位：彎曲；第七工位：切斷落料。2.10 搭邊的選取在做散熱片的排樣設計時，在散熱片和散熱片之間留有條料余量，條料余量除了用于沖定位孔的部分，剩下那部分用于補償定位誤差的作用，同時加強條料的強度，這部分材料就做搭邊。除了散熱片和散熱片之間的這部分材料之外，散熱片和條料邊緣的那部分材料也叫作搭邊。搭邊值得確定同樣需要認真的計算或查閱資料。搭邊過大，則浪費材料，搭邊太小，則搭邊部分的材料強度往往不夠，導致條料的蜷縮，阻塞條料的前進，從而影響模具的正常工作。影響搭邊的因素很多，具體有下面幾點：（1）材料的硬度值，較硬的材料搭邊值取小點；對于軟材料，為保證條料的強度相應的取大一點。（2）制件的外形尺寸也會影響搭邊的大小。當制件的外形寬度較大時，條料自身就有著較高的強度，搭邊可以取小一點，反之搭邊要取大一點。（3）材料的厚度太小也要取大的搭邊值。（4）當是自動送料，沒有導向裝置時搭邊要取大一點。表 2.2 最小工藝搭邊值 材料厚度 手 工 送 料t / mm 圓 形 非 圓 形 往 復 送 料自 動 送 料1a1a1a1a≤1 1.5 1.5 1.5 2 2 3＞1～2 1.5 2 2 2.5 2.5 3.5 2 3＞2～3 2 2.5 2.5 3 3.5 4＞3～4 2.5 3 3 3.5 4 5 3 4＞4～5 3 4 4 5 5 6 4 5＞5～6 4 5 5 6 6 7 5 6＞6～8 5 6 6 7 7 8 6 7＞8 6 7 7 8 8 9 7 8間隙搭邊值：間隙搭邊是指相鄰兩個工件之間的間隙，因為散熱片的厚度為0.2mm,設計時采用的是自動送料方式，查表 2.2 可得間隙搭邊值 =1.5mm。側(cè)搭1a邊值：側(cè)搭邊是指在級進模中將每個產(chǎn)品沿料寬方向連接起來的部分，查表 2.2可得側(cè)搭邊值 a=2.0mm。132.11 定位和步距的確定2.11.1 定位方式的確定在用級進模進行沖壓時，沖壓件是在多個工位上逐步被加工完成的，每個工位的進料距離固定不變，也就是步距要精確。定位的方式有很多種，在級進模中控制步距通常用導正銷定距、定距側(cè)刃定距或者兩者都用上。本次設計中采用導正銷精定位，實現(xiàn)本套模具的精確定距的目的。2.11.2 步距的確定步距也就是我們所說的每一次進料的距離，工位之間的間距。在級進模中，兩個相鄰的工位之間的“中心”距離的多少就是步距，單位為 mm。在多工位級進模中，步距的值是一個固定值，每步所進的距離必須一致，步距是固定值。步距的大小和平行于送料方向制件的外形尺寸有很大的關系，排樣的排列方式和制件之間的搭邊大小也會影響步距的大小。根據(jù)排樣的不同排樣方式，有以下幾種步距的計算方法：（1） 制件在條料上為單行直排的情況步距的基本尺寸可以從下列公式算出:A=C+a式中 A——步距，mmC——和送料方向平行的制件的外形尺寸，mma——制件之間的搭邊，mm，可以參照一般的沖裁模具設計資料選值（2） 制件單行交錯排樣的情況此時，步距的基本尺寸可以按下列公式算出: aCA??1式中 ——和送料方向平行的制件的局部外形尺寸，mm1C(3) 制件為單行斜排的情況則，步距可以由一下公式算出: ?sin1aA??式中 ——沿著送料方向有一個傾斜角的制件的某一部分外形尺寸大小，1Cmm——制件斜排的時候，制件的基準線和送料的方向之間的角度，?角度不方便測量時，直接按照制件的基準線所偏斜的角度取值。a——搭邊值，單位 mm(4)制件作為對排的情況此時，步距 A 的大小從下面公式算出:14aCA21??式中 ——和送料的方向平行的制件的外形尺寸大小，單位 mmC——和送料方向平行的制件的部分外形尺寸大小，單位 mm1——搭邊值，單位 mma結(jié)合本設計中散熱片的排樣方式為有廢料直排方式，選擇相應的步距計算方法，步距:A=C+a=20=+1.5=21.5mm由于需要在兩沖裁件之間沖兩個定位孔，定位孔尺寸取 ，所以最后步距3?A 取 24.5mm。2.12 條料寬度的確定在確定了散熱片的排樣和搭邊值之后，條料的寬度和步距也可以確定出來。條料寬度的確定方法有以下幾種：（1）有側(cè)壓裝置時條料寬度計算當級進模中有側(cè)壓裝置使，模具可以保證條料一直沿著導料板有條不紊的向前送料，用下面的公式算出： 0)2(????aDB式中 B——條料寬度的基本尺寸大小，單位 mmD——條料寬度方向制件的最大尺寸值，單位 mm——條料側(cè)向的搭邊a——條料的下料剪切公差值，查表 2.3?（2）沒有側(cè)壓裝置條料寬度計算此時的條料寬度需要增加一個擺動兩來補償條料在向前送進中因擺動造成的材料損失量，計算公式如下： 0])(2[????caDB式中 c 為條料在送進過程中的擺動量。（3）有定距側(cè)刃條料寬度計算此時的條料的寬度要求加上側(cè)刃竊取的那部分寬度，具體計算如下：、 02)(?????nbanbB式中 b 為側(cè)刃的余料，n 為側(cè)刃的個數(shù)，視設計而定。本設計中散熱片級進模設計采用的是無側(cè)壓裝置送料，其條料寬度方向制件的最大尺寸計算公式如下： tllD6.0321??=（9+0.48）+2.76+2.76+0.6×0.215=15.12mm 0])(2[????caDBm05. 05.191.?查資料可得為 c=0.1mm。綜合考慮，選擇條料寬度 B=20mm.表 2.3 剪切的最小公差條 料 寬 度 t 條 料 寬 度 B ≤ 20 20～ 30 30～ 50 ≤ 0.5 0.5 0.8 0.10 0.5～ 1.0 0.8 0.10 0.15 1.0～ 2.0 0.10 0.15 0.20 16第三章 散熱片級進模模的工藝計算3.1 沖裁力的計算沖裁力是沖壓加工中不可缺少的組成因素，在沖裁過程中粗腰壓力機來提供沖裁力，這時，咱們需要計算出沖壓加工所需要的沖裁力。只要我們算出了沖裁力就可以選用恰當?shù)膲毫C，同時在以后的模具選擇和檢查模具的強度也會用得到。查表 1.4.1（《沖壓工藝與模具設計》P24），可以得到材料剪切強度極限? =300Mpa,散熱片板料的厚度 t=0.2mm。根據(jù)公式 2.4.1、2.4.2、2.4.3、2.4.4（《沖壓工藝與模具設計》P42）可分別計算：（1）.沖裁力： 沖導正孔時的沖裁力：導正孔的直徑為 3mm，其周長為 9.42mm。 N76.34302.91tp???LKF沖異形孔時的沖裁力：由 AutoCAD 查詢得 4 個異形孔的總周長為 55.92mm。N76.31302.95tp???LKF沖異形槽時的沖裁力：其凸模如下圖所示：圖 3.117沖異形槽時凸模的上表面不工作，其周長為：4×（9.5+5.5+5.5 ）=82mm。 N639302.8.1tp???LKF沖邊料時的沖裁力：其凸模如下圖所示：圖 3.2沖邊料時凸模上表面不工作，其周長為：2×（16+2.44+0.96+2.44+0.96）=45.6mm。 N8.356302.41tp???LKF總的沖裁力為： 。1549.32N=6.8+97+7.總系數(shù) 是為了消除沖裁刃口的磨損、凸凹模之間的滑動（由于數(shù)值不停的pK波動）、以及一些力學上面的性能差別與厚度公差的變化而補充的一個補差系數(shù)，其值一般取 1.3。（2）卸料力： N6715049.0??PQKF（3）推件力： 18N1956k049.21??PQFnK（4）頂件力： 120498.2Q??PF注：式中 L—沖裁件周長（mm）t—材料厚度（mm）--抗剪強度（ M ）?aP、 、 --卸料力、推件力、頂件力系數(shù)可由表 2.4(《沖K12壓工藝與模具設計》P22)查得。表 3.1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)材 料 K 1K 2 材 料 厚 度/m 0.1~0.5 0.45~0.5 0.65 0.8 0.5~2.5 0.4~0.5 0.50 0.6 2.5~6.5 0.3~0.4 0.45 0.5 沖裁過程中，為了保證模具正常運作以及延長模具的使用時間，壓力機的公稱壓力不得小于沖裁時的各個工位上力的總和。本散熱片設計采用的是彈壓卸料裝置，出件方式為下出件，查閱課本《沖壓工藝與模具設計》P43 中的壓力機公稱壓力計算公式： KNFQP 682.17195671504?????總3.2 彎曲力的計算和彎曲回彈3.2.1 彎曲力的計算彎曲力在選擇壓力機的時候起到非常好的參考作用。沖壓加工中通常需要彎曲工藝，彎曲就是在壓力機提供彎曲力的前提下，模具將我們的板料按著技術要求那樣彎曲成一定的曲率或角度。本次的散熱片設計需要在兩邊彎曲 90 度。很多原因都會引起彎曲了的大小變化，比如材料的力學性能、制件的外形、模具工作表面的粗糙程度、所設計的模具的結(jié)構以及彎曲的方法等等。由于彎曲力有著諸多的不確定性，所以我們在計算制件的彎曲了時通常是用多年的經(jīng)驗公式粗略的計算。19本次設計的散熱片級進模設計中的彎曲屬于 U 形彎曲，根據(jù)課本 (《沖壓工藝與模具設計》P120)查得 ? 形彎曲件的經(jīng)驗公式為：Fu=0.7kbt2σb/（γ+t） Fu——沖壓行程結(jié)束時還未校正的彎曲力，單位 mm。k——安全系數(shù)一般按 1.3 計算.。b——彎曲件的寬度,單位 mm。t——彎曲件的板料厚度，單位 mm。γ——沖裁件在彎曲時內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑），單位 mm。σb——彎曲拆料的抗拉強度極限，單位 MPa。本次散熱片上面的彎曲要求是在散熱片的兩邊同時彎曲，所以彎曲件的寬度b 等于 2 個工位的彎曲寬度的相加值，但本設計中的散熱片在四周均勻分布有 4個異形槽孔。在制件的兩邊各有 2 個，制件在彎曲時剛好經(jīng)過 4 個異形槽孔，則在彎曲時 4 個異形槽孔不收彎曲力作用，所以在計算彎曲力時的彎曲件寬度需減去異形槽孔的寬度。則彎曲件真正受到的彎曲了的寬度為：b=2×20—2×8.2=23.6mm根據(jù)公式 Fu=0.7kbt2σb/(γ+t)=0.7×1.3×23.6×0.22×380/(0.24+0.2)=741.9N注：查閱課本《沖壓工藝與模具設計》P24 中的表 1.41 部分常用沖壓材料的力學性能可知，H62 黃銅的抗拉強度為 380/MPa.3.2.2 彎曲件的回彈在散熱片的彎曲工藝過程中，壓力機施加彎曲力，散熱片受到力的作用發(fā)生彎曲現(xiàn)象，此時的散熱片會同時發(fā)生塑性變形和彈性變形。當壓力機突然停止提供彎曲力，由于在散熱片上沒有了外力的作用，塑性變形留在散熱片上，但是彈性變形卻會恢復到受力之前的狀態(tài)。在這個時候，散熱片的內(nèi)表面會因為彈性變形的消失而伸長，散熱片的外表面則會因此而縮短，這就是咱們所說的材料的回彈。材料的回彈現(xiàn)象一直是制件在彎曲時存在的一種客觀現(xiàn)象。既然回彈現(xiàn)象是客觀存在的，我們就要確定出回彈的角度，以便咱們對彎曲件進行校正。本設計的散熱片要求彎曲的角度是 90 度，當彎曲件的角度為直角時，根據(jù)實際生產(chǎn)中的經(jīng)驗可以查出其回彈值。下表是根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)的自由彎曲 90 度時的平均回彈角:20表 3.2 自由彎曲 90°時的平均回彈 材 料 r/t 材 料 厚 度 t/m ＜ 0.8 0.8～ 2 ＞ 2 中 硬 鋼 ， =40～ 50MPa ＜ 1 5° 2° 0° 硬 黃 銅 ， =350～ 40MPa 1～ 5 6° 3° 1° 硬 黃 銅 ＞ 5 8° 5° 3° 硬 鋼 ，＞ 50MPa ＜ 5 7° 4° 2° 1～ 5 30＇ 5° 3° ＞ 5 12° 7° 6° 本散熱片要求的彎曲半徑 r=0.24mm，材料為 H62 黃銅，料厚為 0.2mm，所以r/t 的值為 1.2。對應上表查的其平均回彈角度為 5°。為了減小散熱片的回彈，這里從通過改善模具的結(jié)構來解決回彈值。本設計中的散熱片為雙角同時彎曲，這種情況咱們可以將彎曲凸模的兩邊磨去回彈角度5°，待彎曲結(jié)束后散熱片會因為彈性的回彈變形回彈到 90°。3.3 壓力中心計算在整套模具工作時，在壓力機提供壓力的情況下，模具上面每個工位都會受到壓力的作用。這個時候各個工位上每個力的合力會集中到一個共同的作用點上，這個共同的作用點就是模具的壓力中心。為了確保整套模具能夠正常運作，壓力中心應該和壓力機的中心重合在一起。當模具設計有模柄時，壓力中心過模柄的軸心線，否則會導致壓力中心和模具的軸心線不一致，模具會發(fā)生嚴重的傾斜偏移，這樣不僅生產(chǎn)不出標準的制件，更是對模具的壽命有非常不利的影響。沖壓模具的壓力中心的選擇可以參照下面的原則來確定：（1）對于對稱形狀的制件，模具的壓力中心選在制件的幾何中心。（2）對于制件的形狀一致，且在工位上分布對稱的時候，壓力中心和制件的對稱中心一致。（3）對于制件的外形比較復雜時，壓力中需要用到解析計算法來算出。解析法計算公式如下:21=0?nLL?.21?= 0ynyy.21在本次設計的散熱片中，散熱片的展開圖為一個規(guī)則的矩形，上面雖有 4 個異形槽孔，且需要沖裁切邊，但是工件的整體形狀簡單，均勻?qū)ΨQ，故沖模的壓力中心就在散熱片的對稱中心處。3.4 刃口尺寸的計算3.4.1 刃口尺寸計算的基本原則制件的一系列沖壓工藝都是要與凸凹模刃口直接接觸的，為了確保制件的尺寸和尺寸精度，咱們必須要求凸凹模的尺寸和尺寸精度達到一定的要求。凸凹模的精度也直接影響模具的間隙值。計算模具的尺寸和模具的制造公差在沖壓模具設計中同樣是必不可少的。在生產(chǎn)線上的經(jīng)驗告訴我們：（1）凸凹模之間是有一定間隙的，從而我們沖出來的孔或落下的料會有一定的錐度。（2）當沖裁件為落料件時，其以大端尺寸為基準；當沖裁件為沖孔件時，其孔的直徑是以小端尺寸作為基準。（3）在沖裁加工中，由于模具的長時間運作，凸凹模之間不停的來回摩擦造成模具的損耗。凸模尺寸會不斷地磨小，凹模尺寸則會越來越大。按照沖裁件的公差要求來選擇凸凹模刃口公差。如果沖裁件是沒有標明公差的，對于非圓形件按照 IT12 級計算。本次設計中的散熱片沒有給出明確的公差，其外形是規(guī)則的矩形，所以在計算其凸凹模的刃口尺寸時，散熱片按照 IT12 級來計算。3.4.2 沖裁刃口尺寸的計算不同的模具設計會有不一樣的加工方法，凸凹模的計算公式和制造公差的標注也不一樣，刃口尺寸的計算方法就跟著改變，其計算方法有兩種：凸模和凹模分開加工計算和凸模和凹模配制加工計算。22本次設計的散熱片整體外形對稱，但是在散熱片的四個角落都不臺階，四周都有一個異性孔，且散熱片的厚度只有 0.2mm。想這樣外形復雜且材料厚度很薄的沖壓件，我們常常用配合加工沖裁的凸凹模。在用這種方法加工時有一個好處就是：只要加工作為基準的凸?；蛘甙寄?，所對應的凹模和凸模按照配合間隙直接可以達到其刃口尺寸。散熱片級進模中的沖裁間隙是通過配制得到的。需要注意的是，怎樣確定模具的尺寸基準。根據(jù)設置刃口尺寸的原則，在計算散熱片的沖孔時，凸模設計作為基準,其凹模尺寸通過配合的間隙得到；在散熱片進行落料時，以凹模設計作為基準，其凸模尺寸通過配合的間隙得到。在散熱片沖裁加工中，散熱片的尺寸會因為模具的磨損而有所變化，會有變大的尺寸、變小的尺寸、和不變的尺寸三種情況。（1）沖 2 個導正孔（ ）3?沖裁 2 個導正孔采用凸模、凹模分開加工計算。該散熱片需要沖裁 2 個導正孔用于導正銷的精確定位，導正孔的直徑為3mm。導正孔的凸模、凹模按 IT6、IT7 級計算。由上文可知其沖裁間隙為：， 。mc02.in?04.ax?c查看公差等級表可得 。查下表可知 。沖導正孔的凸模、凹模分253?5.0?x別按 IT6 和 IT7 級加工制造。表 3.3 磨損系數(shù) X料 厚 t(m) 非 圓 形 圓 形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工 件 公 差 △ /m 1 1～ 2 2～ 4 ＞ 4 ＜ 0.16 ＜ 0.20 ＜ 0.24 ＜ 0.30 0.17～ 0.35 0.21～ 0.41 0.25～ 0.49 0.31～ 0.59 ≥ 0.36 ≥ 0.42 ≥ 0.50 ≥ 0.60 ＜ 0.16 ＜ 0.20 ＜ 0.24 ＜ 0.30 ≥ 0.16 ≥ 0.20 ≥ 0.24 ≥ 0.30 根據(jù)《沖壓工藝與模具設計》P38 中的計算公式計算： m.2.()( 06.-06.-0min ???????）pxdp? 1.1.in 83)32?cd23校核：| |+| |≤ ≤－p?dmin2cax0.006+0.01≤0.04－0.020.016≤0.02由上可知，該沖孔凸凹模的計算滿足間隙公差條件。（2）沖 4 個異形孔沖裁 4 個異形孔采用凸模、凹模配制計算。下表是以沖孔模設計為基準的刃口尺寸計算，來自《沖壓工藝與模具設計》：表 3.4 以沖孔凸模設計為基準的刃口尺寸計算 工 序 性 質(zhì) 凸 模 磨 損 情 況 基 準 件 凸 模 的 尺 寸 配 制 凹 模 的 尺 寸 沖 孔 增 大 的 尺 寸 ???25.0max)(j 按 凸 模 實 際 尺寸 配 制 ， 保 證 雙 面合 理 間 隙 min2c～ax 減 小 的 尺 寸 025.in)(???bj 不 變 的 尺 寸 ).(min?cj ±?125.0 由上文可知其沖裁間隙為： ， 。c.2min?4.max?c根據(jù)下圖 3.3 所示，凸模磨損后減小的尺寸有 、 、:a )2(1.0?d)5.(10.2?d、 。)4(12.03?d)9.(104?d24圖 3.3減小的刃口尺寸計算公式： 025.min)(????xbj查表 3.3 可得：對于凸模磨損后減小的尺寸，它們的磨損系數(shù)均為 。1?xad 025.01.251.(?????） 0252 6??） md 3.012.53 4.4(??）a0519. ???）如圖 3.3 所示，凸模磨損后的不變尺寸有 、 。:b )24.1(0.?dc)4.(10.2?dc不變的刃口尺寸計算公式： ±).(min???cj 5查表 3.3 可得：對于凸模磨損后不變的尺寸，它們的磨損系數(shù)均為 。?xmcd 012.9.10.125.0.524.1( ??????） 540 ?）異形孔的凹模的尺寸可以根據(jù)已經(jīng)算出凸模的尺寸通過配制得到。從上文已經(jīng)知道，其沖裁間隙為： ， 。保證雙面最小間隙為mc02.in?0.axc。mc02.in?(3)沖散熱片的異形槽沖裁散熱片 4 個角的異形槽采用凸模、凹模配制加工刃口尺寸。根據(jù)下圖 3.4 所示，凸模磨損后減小的尺寸有 、:a )5.6(120?da、 。其中尺寸 是下面部分工作，對制件的影響)5.9(102?d )5.(1203?d )5.(1203?da25只有下面部分刃口，所以尺寸 為半磨損尺寸，制造偏差 。)5.(1203?da 2/5.0???圖 3.4減小的刃口尺寸計算公式： 025.min)(????xbj查表 3.3 可得：對于凸模磨損后減小的尺寸，它們的磨損系數(shù)均為 。1?xmad 03.012.51 6.5.6( ????） 752 88??）d 01.02/)1.5(3( ???）如圖 3.5 所示，凸模磨損后的不變尺寸有 。:b )(.?dc不變的刃口尺寸計算公式： ±).(min??cj .查表 3.3 可得：對于凸模磨損后不變的尺寸，其的磨損系數(shù)為 。1?xmcd 025.1.20.125.0.51.2( ???????）四周異形槽的凹模的尺寸可以根據(jù)已經(jīng)算出凸模的尺寸通過配制得到。從上文已經(jīng)知道，其沖裁間隙為： ， 。保證雙面最小間隙mc.in?4.axc為 。mc02.in?(4)切邊散熱片兩側(cè)余料沖裁散熱片兩側(cè)余料采用凸模、凹模配制加工刃口尺寸。