抽屜鎖扣沖壓模具設計【含12張圖紙】

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畢業(yè)設計(論文) 1 緒論 1.1 沖壓的概念、特點及應用 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主方法之一，隸屬于材料成型工程術。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（ 屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。 (1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 （3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟效益。 沖壓地、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產(chǎn)品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。 2 沖壓沖裁件的工業(yè)分析 圖2-1零件示意圖 沖壓技術要求: 1. 材料:10鋼 2. 材料厚度:1mm 3. 生產(chǎn)批量:大批量 4. 未注公差:按IT14級確定. 5. 經(jīng)退火及時效處理，具有較高的強度、硬度，適合做中等強度的零件。 6. 尺寸精度；形狀尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可按IT14級確定工件的公差。 7. 經(jīng)公差表，各尺寸公差為:φ4 +0.30 0 φ8+0.36 0 19 0 -0.52 20 0 -0.52 四孔的位置公差10+ 0.18 - 0.18 9+ 0.18 - 0.18 8. 工件的結構形狀:制件需要進行落料、沖孔、彎曲三道基本工序，尺寸較小。 9. 結論：該制件可以進行沖裁。 10. 制件為大批量生產(chǎn)，應重視模具材料和結構的選擇，保證模具的復雜程度和算命。 3 確定工藝方案 根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲三道基本工序，按其先后順序組合，可以如下幾種方案; (1) 落料——彎曲——沖孔；單工序模沖壓。 (2) 落料——沖孔——彎曲；單工序模沖壓。 (3) 沖孔——落料——彎曲；連續(xù)模沖壓。 (4) 沖孔——落料——彎曲；復合模沖壓。 方案1.2.屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機一次行程內。完成一個沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動強度大，故不宜采用。 方案4只需要一副模具，模具結構復雜，加工難度大。沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。 方案3也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。 通過對上述4種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用連續(xù)沖壓，所以模具類型為連續(xù)模。 采用定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置?？刂茥l料的送進步距采用固定擋料銷定距。 卸料方式的選擇 因為工件料厚為1mm，相對較薄，卸料力不大，故可采用彈性卸料裝置卸料。 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質量，方便安裝調整，該級進模采用側導柱的導向方式。 4 沖壓模具總體結構設計 4.1 模具類型 根據(jù)零件的沖裁工藝方案,采用級進沖壓，所以模具類型為級進模。. 4.2 定位方式 因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置。控件條料的送進步距采用固定當料銷定距。 4.3 卸料與出件方式 因為工件厚度為1mm，相對較薄，卸料力也不大，故采用彈性卸料裝置卸料。 4.4 導向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件的質量，方便安裝調整，該級進采用側導柱的導向方式。 5 模具設計工藝計算 5.1 計算毛胚尺寸 圖5-1計算展開示意圖 相對彎曲半徑；R/t=1/1=1＞0.5 式中；R——彎曲半徑（mm） t----材料厚度（mm） 由于相對彎曲半徑大于0.5，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應該先求變形區(qū)中性層曲率半徑。 L=L1+L2+L3+1/2π(ro+xt)*2 (公式1) 式中:ro——內彎曲半徑 t---- 材料厚度 k---- 中性層系數(shù) 表5-1板料彎曲中性層系數(shù) X=r/t r/t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 1,2 x 0.21 0,22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28 0.3 0.32 0.33 r/t 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5 6 7 >8 x 0.34 0.36 0.38 0.39 0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5 查表得X=0.32 L=L1+L2+L3+1/2π(ro+xt)*2=19+6+19+0.5×π（1+0.32×1）×2=44.14mm 根據(jù)計算得：工件的展開尺寸為20×44.14mm,如圖5-2所示。 圖5-2制件尺寸展開示意圖 5.2 排樣 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有廢料，少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排，斜排，對排，混合排，多排等多重形式。 采用少，無廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個制件，而且可以簡化模具結構，降低沖裁力，但是，因條料以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質量。 由于設計的零件是距形零件，且四個孔均有位置公差要求，所以采用有廢料直排法--少廢料直排法。 5.3 搭邊值的確定 排樣式時零件之間以及零件與條料側邊之間留下的工藝佘料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。反搭邊過小，沖裁時容翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸，凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，同時有可能會影響送料工作。 搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表2所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。 搭邊是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增邊刃口磨損。表2給出了10鋼的搭邊值如下： 表5-2搭邊a和a1數(shù)值 經(jīng)查表得：兩工件之間的搭邊al=1.2 5.4 條料寬度與步距的確定 計算條料寬度有三種情況需要考慮； 1有側壓裝置時條料的寬度。 2無側壓裝置時條料的寬度。 3有定距側刃時條料的寬度。有定距側刃時條料的寬度。 有側壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料送進。 無測壓裝置的模具，其條料寬度要考慮在送料過程中因條料的擺動使側面搭邊減小，為了補償面搭邊值的減小部分，條料寬度因增加一個條料可能的擺動量。故條料寬度為B=45.34mm 故步距為H=45.34mm 5.5 材料利用率的計算 沖裁零件的面積為： F=長×寬=20×44.14=882.8（mm2） 毛坯規(guī)格為： 800×2000（mm） 送料步距為：h=D+a1=44.14+1.2=45.34mm 一個步距內的材料利用率為： N11=Nf/(Bh)×100% N為一個步距內沖件的個數(shù)。 N11=Nf/(Bh)×100%=1×882.8/(20×45.34)×100%=97.35% 橫裁時的條料數(shù)為： N1=2000/20=100 可沖100條 每條件數(shù)為： N2=(800-a)/h=(800-1.2)/45.34=17.64 可沖17件 板料可沖總件數(shù)為：n=n1×n2=100×17=1700（件） 板料利用率： N12=nF/(800×2000)=1700×882.8/(800×2000)×100%=93.80% 縱裁時的條料數(shù)為： N1=800/20=40 可沖40條 每條件數(shù)為： N2=(2000-a)/h=(2000-1.2)/45.34=44.1 可沖44件 板料可沖總件數(shù)為：n=n1×n2=40×44=1760（件） 板料利用率： N12=nF/(800×2000)=1760×882.8/(800×2000)×100%=97.1% 因為縱裁時的材料利用率大于橫裁時的材料利用率 所以該零件采用橫裁法 圖5-3排樣圖 6 沖壓力與彎曲力計算 6.1 計算沖裁力的公式 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機、設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力FP按公式（4）計算： （4） 式中 ——材料抗剪強度（） ——沖裁周邊總長（） ——材料厚度（） 系數(shù)KP是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙之波動（數(shù)值的變化或分布不均）、潤滑情況、材料力學性能與厚度公差的變化等因素而設置的安全系數(shù)，一般取1～3。在此模具中KP取1.3。 表6-1抗剪強度 材料名稱 材料牌號 材料狀態(tài) 力學性能 抗剪 抗拉 屈服強度 伸長率 彈性模量E/MPa 優(yōu)質碳素結構鋼 10F 已退火 216～333 275～410 186 30 15F 245～363 315～450 28 08 255～333 275～410 196 30 186 10 255～353 295～430 206 29 194 15 265～373 335～470 225 26 198 20 275～392 355～500 245 25 206 25 314～432 390～540 275 24 195 30 353～471 440～590 294 22 197 35 392～511 490～635 315 20 197 40 412～530 510～650 333 18 209 45 432～549 540～685 353 16 200 根據(jù)表5查出10的抗剪強度為255～353（） 取350（） 材料厚度＝1 總沖裁力F=F1+F2 落料周邊總長為L=45.34×2+20×2=130.68 由公式（4） =1.3×1×130.68×350 =59.45(KN) 即沖裁力為59.45K 2 沖孔力的計算 沖孔周邊總長為L=4×3.14×4+3.14×16=100.48mm 沖孔力由公式（4）計算： =1.3×1×100.48×350 =45.72(KN) 即總沖裁力F=59.45+45.72=105.17(KN) 在沖模結束時，由于材料彈性回復（包括徑向彈性回復和彈性翹曲的回復）及摩擦的存在，將沖落部分材料強塞到凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將凹模內的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需力稱卸料力，將強塞到凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力。因此，需要有推件力和卸料力和頂件力的作用。 卸料力 （5） 推件力 （6） 式中 ： ——沖裁力（） ——卸料力系數(shù)，其值為0.02～0.06（薄料取大值，厚料取小值） ——推料力系數(shù)，其值為0.03～0.07（薄料取大值，厚料取小值） K2---頂件力系數(shù)，其值為0.04～0.08（薄料取大值，厚料取小值） 卸料力、推料力的系數(shù)通過查表6確定，卸料力系數(shù)取K=0.05，推件力系數(shù)?。?.055。 由公式（5）得卸料力 =0.05×118.91 =5.95(KN 由公式（7）得頂件力 F2=K2Fp =0.06×118.91 =7.15（KN） 表6-2 卸料力、推件力、頂件力系數(shù) 材料厚度 鋼 ≤0.1 0.065――0.075 0.1 0.14 ＞0.1――0.5 0.045――0.055 0.063 0.08 ＞0.5――2.5 0.04――0.05 0.055 0.06 ＞2.5――6.5 0.03――0.04 0.045 0.05 ＞6.5 0.02――0.02 0.025 0.03 鋁、鋁合金、黃銅 0.025――0.08 0.02――0.06 0.03――0.07 0.03――0.09 0.03――0.07 0.03――0.09 6.2 彎曲力FC的計算 為了選擇彎曲時所需要的壓力和進行模具設計，需要計算確定彎曲力。影響彎曲力的因素很多，如材料的性能、彎曲方式、模具結構等等此外，模具間隙和模具工作表面質量也會影響彎曲力的大小。因此，理論分析的方法很難精確計算。在生產(chǎn)實際中，通常根據(jù)板料的性能以及厚度、寬度，按照經(jīng)驗公式進行計算。 自由彎曲時的彎曲力 1、 V行彎曲件公式 FV自=0.6KBt2δb/r+t 2、 U形彎曲件公式 FU自=0.7kKBt2δb/r+t 式中： FV自、FU自——沖壓行程結束時，不經(jīng)受校正時的自由彎曲力（N）； B——彎曲件的寬度（mm） t——彎曲件的厚度（mm） r——內圓彎曲半徑（等于凸模圓角直徑）（mm） δb——彎曲材料的抗拉強度（Mpa） K——安全系數(shù)，一般取1.3 從公式可以看出，對于自由彎曲，彎曲力隨著材料的抗拉強度的增加而增大，而且彎曲力和材料的寬度和厚度成正比。增大凸模圓角半徑雖然可以降低彎曲力，但是將會使彎曲件的回彈增大。 對設置頂件或壓料裝置的彎曲模，頂件力或壓料力可近似取自由彎曲力的30%~80%,即 FQ=(0.3~0.8)F自 3、L形彎曲件 L形件的直角垂直彎曲，相當于彎曲U形件的一半，而且應設置壓料裝置，所以可近似的取其彎曲力為: FL=(FU自+FQ)/2 即由圖可知 FU自=0.7kKBt2δb/r+t =0.7×1.3×20×12×350/1+1 =6.37(KN) FQ=(0.3~0.8)F自 =0.5×6.37 =3.19（KN） FL=(FU自+FQ)/2 =(6.37+3.19)/2 =4.78(KN) 4.壓彎時的沖壓力包括：彎曲力和校正力F F=QA 式中： Q-單位面積上的校正力（MPa） A-彎曲件被校正部分的投影面積（mm2） 由圖可知A=20×20=400mm2 由表7可得Q=80 Mpa 表6-3單位面積上的校正力(N) 材料 料厚 材料 料厚 ~3 3~10 ~3 3~10 鋁 30~40 50~60 10#~20#鋼 80~100 100~120 黃銅 60~80 80~100 25#~35#鋼 100~120 120~150 表3-5 單位面積上的校正力（N） 即F校=400×80=32000(N) =30(KN) 6.3 總的沖壓力的計算 根據(jù)模具結構總的沖壓力：F=F沖 +F卸 +F推 +FL+F校 =105.37+5.95+7.15+4.78+30 =153.14(KN) 為保證沖壓力足夠，一般沖裁 彎曲時壓力機的噸位應比計算的沖壓力大百分之30左右。 根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機：開式雙柱可傾壓力機J23-25 7 模具壓力中心與計算 模具壓力中心是指諸沖壓中心的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。 模具的壓力中心，可按以下原則來確定： 1、 對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 2、 工件形狀 相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3、 各分力對某坐標軸為力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置o，o(x=0,y=0),即為所求模具的壓力中心。 X0=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln Y0=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln 圖7-1壓力中心示意圖 如圖可知壓力中心Y0=10 X0=X1F1+X2F2+X3F3+X4F4/F1+F2+F3+F4 22.67×59.45+56.54×22.86+76.84×11.43+85.68×11.43/59.45+22.86+11.43+11.43 =42.77 壓力中心（42.77,10） 8 沖裁模間隙的確定 設計模具是一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但從分別從質量，沖裁力、模具壽命等方面的要求雪頂?shù)暮侠黹g隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍之內，就可以沖出良好的制件，這個范圍內的最小值稱為最小合理間隙Cmin,最大值稱為最大合理間隙Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。 沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。 根據(jù)實用間隙表8查得材料10的最小雙面間隙2Cmin=0.100mm，最大雙面間隙2Cmax=0.140mm 表8-1 沖裁模初始用間隙2C(mm) 材料厚度 08、10、35、09Mn、Q235 16Mn 40、50 65Mn 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 2Cmin 2Cmax 小于0.5 極小間隙 0.5 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.6 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.048 0.072 0.7 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.064 0.092 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 0.9 0.092 0.126 0.092 0.126 0.092 0.126 0.092 0.126 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.092 0.126 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 1.75 0.220 0.320 0.220 0.320 0.220 0.320 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.400 2.5 0.260 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 2.75 0.400 0.560 0.420 0.600 0.420 0.600 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 3.5 0.540 0.740 0.580 0.780 0.580 0.780 4.0 0.610 0.880 0.680 0.920 0.680 0.920 4.5 0.720 1.000 0. 680 0.960 0.780 1.040 5.5 0.940 1.280 0.780 1.100 0.980 1.320 6.0 1.080 1.440 0.840 1.200 1.140 1.500 6.5 0.940 1.300 8.0 1.200 1.680 9 刃口尺寸的計算 9.1 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口尺寸的精度，模具的合力間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是審計沖裁模主要任務之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn): 由于凸、凹模之間存在間隙，使落下的料和沖出的孔都帶有錐度，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的尺寸。 在尺量與使用中，落料件事以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。 沖裁時，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結果時間隙越來越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差是需要考慮一下原則： 落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙區(qū)在凹模上。 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹?；境叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^大尺寸。這樣在凹模磨損到一定程度的情況下，人能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。 確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高（即制造公差過小），會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口要求過低（即制造公差過大）則生產(chǎn)出來的制件有能不合格，會使模具壽命降低。若工件沒有標注公差，則對于非圓形工件按國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形工件可按IT17~IT19級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“入體原則”標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 9.2 刃口尺寸的計算方法 沖裁模凹、凸模刃口尺寸計算和標注的方法，即分開加工和配做加工兩種方法。前者用于沖件厚度較大和尺寸精度要求不高的場合，后者用于形狀復雜或薄板工件的模具。 對于該工件厚度1mm屬于薄板零件，為了保證凸凹模間有一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞剩缓笠源嘶鶞始膶嶋H尺寸來配合加工另一件，使它們之間保留一定的間隙值，因此，只在基準上標注尺寸制造公差，另一件只標注公稱尺寸并證明配做所留的間隙值。這δp與δd就不在受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗，普通模具的制造公差一般可取δ=Δ/4(精密模具的制造公差可選4~6um)。這種方法不僅容易保證凸凹模間隙值很小。而且還可以放大基準件的制造公差，使制造容易。在計算復雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時，可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后，在一個凸?；虬寄Ｉ蠒瑫r存在三種不同磨損性質的尺寸，這時需要區(qū)別對待。 第一類：凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸； 第二類：凸?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸； 第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸； 9.3 計算凸、凹模刃口的尺寸 1.凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計算，即 Aa=(Amax-xΔ) 2.凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凹模公式計算，因它在凹模上相當于沖孔凹模尺寸，即 Ba=(Bmax+xΔ) 3.凹模磨損后無變化的尺寸，其基本計算公式為Ca=(Cmax+0.5Δ)±0.5δA為了方便使用，隨工件尺寸的標注方法不同，將其分為三種情況： 工件尺寸為C+Δ0 時 Ca=(C+0.5Δ)±0.5δA 工件尺寸為C-Δ 0時 Ca=(C-0.5Δ)±0.5δA 工件尺寸為C±Δ時 Ca=C±δA 式中： Aa、Ba、Ca——相應的凹模刃口尺寸； Amax——工件的最大極限尺寸 Bmax——工件的最小極限尺寸 C——工件的基本尺寸 Δ——工件公差 X——系數(shù)為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸），x值在0.5~1之間,與工件精度有關可查表3—7或按下面關系選取。 工件精度IT10以上 x=1 工件精度IT11~IT13 x=0.75 工件精度I4 x=0.5 表9-1系數(shù)x 料厚t(mm) 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差Δ／㎜ 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 0.31～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 圖9-1計算刃口尺寸示意圖 圖上的尺寸均無公差要求，按國家標準IT14級公差要求處理，查公差表得 φ4 +0.30 0 φ8+0.36 0 45.34 0 -0.62 20 0 -0.52 如圖1所示的零件圖，計算凸凹模刃口尺寸。選用配合加工凸凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況，落料時應以凹模的實際尺寸按間隙要求來配作凸模，沖孔時應以凸模的實際尺寸按間隙要求來配制凹模。 落料凹模的尺寸從圖1可知，A,B為磨損后變大的尺寸，屬于第一類尺寸，計算公式為：Aa=(Amax-xΔ) 查表8得：2Cmin=0.100（mm），2Cmax=0.140（mm） 查表9得X1=X2=X3=0.5; 落料凹模的基本尺寸計算如下： Aa=Ab =(Amax-xΔ) =（45.34-0.5×0.62 ）+0.25×0.62 0 =45.01+0.155 0（mm） Ba=(Bmax-xΔ) =(20-0.5×0.52)+0.25×0.52 0 =19.74+0.13 0（mm） 2凸模按凹模尺寸配制，保證雙面間隙（0.100～0.140）（mm） 沖孔凸模的尺寸沖圖1可知，五個沖孔凸模的尺寸在磨損過程中將變小，屬于第二類尺寸，計算公式為：Ba=(Bmax+xΔ) 查表8得：2Cmin=0.100（mm），2Cmax=0.140（mm） 查表9得X3=0.5 沖孔凸模的刃口尺寸計算如下： Ba=(Bmax+xΔ) =（4.30+0.5×0.3） 0 -0.25×0.30 =4.45 0 -0.075（mm） Bb=(Bmax+xΔ) =（8.36+0.5×0.36） 0 -0.25×0.36 =8.54 0 -0.09（mm） 有四個孔凸模尺寸一樣，都為4.45 0 -0.075（mm） 凹模按凸模尺寸配制，保證雙邊間隙（0.246~0.360）（mm） 4．沖裁刃口高度 表9-2刃口高度 料厚 ≤0.5 ＞0.5～1 ＞1～2 ＞2～4 ＞4 刃口高度h ≤6 ＞6～8 ＞8～10 ＞10～12 ≥14 查表3—9，刃口高度為h＞6~8（mm），取h=7（mm） 10 彎曲件結構與工藝分析 10.1 最小相對彎曲半徑rmin/t 彎曲時彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大，若彎曲半過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限，而出現(xiàn)裂紋或拉裂。在保證彎曲變形區(qū)材料外表面不發(fā)生裂紋的條件下，彎曲件外表面所能行成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑。彎曲件的最小彎曲半徑不宜過大和過小，過大時因受到彈復的影響，彎曲件的精度不宜保證；過小時彎曲容易產(chǎn)生裂紋，因此彎曲件的最小彎曲半徑應不小于最小彎曲半徑。 最小彎曲半徑與彎曲件厚度的比值rmin/t稱為最小相對彎曲半徑，又稱為最小彎曲系數(shù)，是衡量彎曲變形的一個重要指標。 設中性層半徑為p，則最外層金屬的伸長率為： Δ外=(R-ρ)/ ρ 設中性層位置在半徑為ρ=r+t/2處，且彎曲厚度保持不變，則有R=r+t,故有δ外=1/(2r/t+1) 如將δ外以材料斷后伸長率δ帶入，則有r/r轉化為rmin/t,且有 rmin/t=(1-δ)/2δ 根據(jù)公式就可以算出最小彎曲半徑 最外層金屬的伸長率為： δ外=1/(2r/t+1) =1/(2×2/1+1) =0.2 最小彎曲半徑為： rmin/t=(1-δ外)/2δ外 =(1-0.2)/2×0.2 =0.08 該制件最小的彎曲半徑為1mm>0.08mm，所以滿足彎曲要求，可以進行彎曲。 彎曲部分工作尺寸的計算 10.2 彎曲件的回彈 由工藝分析可知，固定夾彎曲回彈影響最大的部分是最大半徑處，r/t=2/1=2<5。此處屬于小圓角L形彎曲，故只考慮回彈值。查表的，回彈角為３°，由于回彈值很小，故彎曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸標注，在試模后稍加修磨即可。 表10-1剛材料校正彎曲回彈 材料 ｒ／ｔ 材料厚度ｔ／ｍｍ ＜０.８ ０.８～２ ＞２ 軟鋼δｂ＝３５０ＭＰＡ 黃銅δｂ＝３５０ＭＰＡ 　　鋼和鋅 ＜１ ４° ２° ０° １￣５ ５° ３° １° ＞５ ６° ４° ２° 10.3 彎曲件的孔邊距 當彎曲有孔的毛坯時，如果孔位于彎曲區(qū)附近，則彎曲時孔的形狀會產(chǎn)生變形。為了避免這種缺陷的出現(xiàn)，必須使孔處于變形區(qū)外，從孔邊到彎曲半徑r中心的距離L取為： 當t＜2mm時，L≥t: 當t≥2mm時，L≥2t。 如果孔邊距至彎曲半徑r中心的距離過小不能滿足上述條件時，可在彎曲件上制工藝孔，以防止再彎曲時變形。 該制件t=1mm,L=2.5，L＞2t，符合要求。 10.4 彎曲件直邊高度 在進行直邊彎曲時，若彎曲的直邊高度過短，彎曲過程中不能產(chǎn)生足夠的彎曲距，將無法保證彎曲件的直邊平直。所以必須使彎曲件的直邊高度H>2t，若H<2t，則須先開槽再彎曲或先增加直邊高度，彎曲后再去除多余的部分。 該制件直邊高度H=6>2t，所以滿足工藝要求不需要開槽等工序。 10.5 彎曲件的幾何形狀 如果彎曲件的幾何形狀不對稱或者左右彎曲半徑不一致，彎曲時板料將會因為摩擦阻力不均勻而產(chǎn)生滑動偏移。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，應在模具上設置壓料裝置或利用彎曲件上的工藝孔采用定位銷定位。 該制件形狀不對稱，所以采用彎曲件上的壓邊圈定位。 11 彎曲部分模具設計 11.1 彎曲件的工序安排 彎曲件的工序安排應根據(jù)工件的復雜程度、精度要求的低、生產(chǎn)批量的大小以及材料的機械性能等因素進行考慮，如果彎曲工序安排的合理，可以減少工序，簡化模具設計，提高工件的質量和生產(chǎn)。反之，安排不當，工件質量低劣、廢品率高。彎曲件工序安排一般方法是： 1、對于形狀簡單的彎曲件，如V形、U形、Z形件等，可以采用一次彎曲成形。 2、對于形狀復雜的彎曲件，一般要采用二次或多次壓彎成形，但對于某些尺寸小、材料薄、形狀較復雜的彈性接觸件，最好采用一次復合彎曲成形較為有利。如采用多次彎曲，則定位不易準確，操作不方便，同時材料經(jīng)過多次彎曲也易失去彈性。 3、對于大批量尺寸的彎曲件，為了提高生產(chǎn)效率，可以采用多工序的沖裁、壓彎、切斷連續(xù)工藝成形。 4、彎曲件本身帶有單面幾何形狀時，如單用彎曲毛坯容易產(chǎn)生偏移，故可以采用成對彎曲成形，彎曲后再切開。 因為該制件為形狀簡單的，毛坯厚度薄，精度要求低，所以可采用一次壓彎成形。 11.2 彎曲部分的結構設計 彎曲部分結構設計應在選定彎曲件工藝方案的基礎上進行，為了達到工件的求，在進行彎曲部分的結構設計時，必須注意以下幾點： 1、坯料放在模具上因保證可靠的定位。 2、在彎壓的過程中，應防止毛坯滑動。 3、為了消除彈復，在沖裁結束時應使工件在模具中得到校正。 4、彎曲部分的結構應考慮到制造與維護中消除彈復的可能。 5、毛坯放入到模具上和壓彎后從模具中取出工件要方便。 該制件的彎曲部分采用彈簧頂桿是為了防止壓彎時板料偏移而采用的壓料裝置，此外，還起到了彎曲后頂出工件的作用。 11.3 彎曲部分工作尺寸的計算 11.3.1凹模具圓角半徑 1）凸模的圓角半徑rp 當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，凸模圓角半徑等于或略小于工件內側的圓角半徑r，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑rmin。若彎曲件的r/t小于最小相對彎曲半徑，則應取凸模圓角半徑 rp > rmin，然后增加一道整形工序，使整形模的凸模的圓角半徑rp=r。 當彎曲件的相對彎曲半徑r/t較大（r/t>10），精度要求較高時，必須考慮回彈的影響，根據(jù)回彈值的大小對凸模圓角半徑進行修正。 因為彎曲件的相對彎曲半徑r/t=1/1=1mm，所以取凸圓角半徑rp= r=1mm。 2）凹模的圓角半徑rd 凹模入口處圓角半徑rd 的大小對彎曲力以及彎曲件的質量均有影響，過小的凹模圓角半徑會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入時阻力增大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。 在生產(chǎn)中，通常根據(jù)材料厚度選取凹模的圓角半徑。 當t≤2mm, rd =(3～6)t t=2～4mm, rd =(2～3)t t>4mm, rd =2t 因為材料的厚度t=1mm，所以取凹模圓角半徑rd =4t=3×1=4mm。 11.3.2 彎曲凸、凹模間隙 彎曲v形件時，不需要在設計和制造模具時確定間隙。對于U形件的彎曲，必須選擇合理的模具間隙，彎曲V形件時，凸、凹模間隙時用調整沖床的閉合高度來控制合適的間隙，間隙過小，會使邊部壁厚變薄，降低模具的壽命。間隙過大則回彈大，降低制件精度凸、凹模單邊間隙Z一般可按下式計算： Z=t+Δ+Cxt 式中：Z——彎曲凸凹模單邊間隙 t——材料的厚度 Δ——材料厚度的正偏差 C——間隙數(shù) 查表得：Δ=0.18 C=0.05 根據(jù)公式 Z=t+Δ+Cxt =1+0.18+0.05×1 =1.23（mm） 表11-1薄鋼板、黃銅板（帶）、鋁板 厚度 材料 薄鋼板 黃銅板（帶） 鋁板 10 H62,H68,HP-1 2A11、2A12 B級公差 C級公差 冷扎帶 冷軋板 最小公差 最大公差 0.2 ±0.04 ±0.06 －0.03 －0.03 －0.02 －0.04 0.3 ±0.04 ±0.06 －0.04 －0.04 －0.02 －0.05 0.4 ±0.04 ±0.06 －0.07 －0.07 －0.03 －0.05 0.5 ±0.05 ±0.07 －0.07 －0.07 －0.04 －0.12 0.6 ±0.06 ±0.08 －0.07 －0.08 －0.04 －0.12 0.8 ±0.08 ±0.10 －0.08 －0.10 －0.04 －0.14 1.0 ±0.09 0.12 －0.09 －0.12 －0.04 －0.17 1.2 ±0.11 ±0.13 －0.10 －0.14 1.5 ±0.12 ±0.15 －0.10 －0.16 －0.10 －0.27 2.0 ±0.15 ±0.18 －0.12 －0.18 －0.10 －0.28 2.5 ±0.17 ±0.20 －0.12 －0.18 －0.20 －0.30 3.0 ±0.18 ±0.22 －0.14 －0.20 －0.25 －0.35 3.5 ±0.20 ±0.25 －0.16 －0.23 －0.25 －0.36 4.0 ±0.22 ±0.30 －0.18 －0.23 －0.25 －0.37 4.5 －0.20 －0.26 5.0 －0.20 －0.26 －0.30 －0.37 11.3.3 凸、凹模橫向尺寸的確定 彎曲模的圖走沒工作部分尺寸確定比較復雜，不同的工件形狀其橫向工作尺寸的確定方法不同。 工件標注外形尺寸時，按磨損原則應以凹模為基準，先計算凹模，間隙取在凸模上。 當工件為雙向對稱偏差時，凹模尺寸為：LA=(L-2/1Δ) 公式（22） 當工件為單向偏差時，凹模實際尺寸為：LA=(L-3/4Δ) 公式（23） 凸模為:LT=(LA-Z) 公式（24） 或者凸模尺寸按凹模實際尺寸配置，保證單向間隙Z/2 表11-2彎曲件凸凹模間隙系數(shù)c值 彎曲件邊長L／mm B≦2L B＞2L 材料厚度t／mm ＜0.5 0.6~2 2.1~4 4.1~5 ＜5.0 0.6~2 2.1~4 4.1~7.5 7.6~12 10 0.05 0.05 0.04 0.10 0.10 0.08 20 0.05 0.05 0.04 0.03 0.10 0.10 0.08 0.06 0.06 35 0.07 0.05 0.04 0.03 0.15 0.10 0.08 0.06 0.06 50 0.10 0.07 0.05 0.04 0.20 0.15 0.10 0.06 0.06 70 0.10 0.07 0.05 0.05 0.20 0.15 0.10 0.10 0.08 100 0.07 0.05 0.05 0.15 0.10 0.10 0.08 150 0.10 0.07 0.05 0.20 0.15 0.15 0.10 200 0.10 0.07 0.07 0.20 0.15 0,15 0.10 式中： L——彎曲件的基本尺寸（mm） LT、LA——凸模、凹模工作部分尺寸（mm） Δ——彎曲件公差 δT、δA——凸、凹模制造公差，選用IT7~IT9級精度，亦可按δt=δa=Δ/4選??； 2/Z——凸模與凹模的單向間隙 工件外形尺寸為：20+0.520 0。由于工件為單項偏差，所以凹模的實際尺寸為LA=(L-3/4Δ) 。凸、凹制造公差，δt=δa=Δ/4=0.520÷4=0.130。 根據(jù)公式（23）凹模尺寸為： LA=(L-3/4Δ) =（20－ 3/4 ×0.52）+0.130 0 =19.61+0.130 0（mm） 根據(jù)公式（24）凸模尺寸為： LT=(LA-Z) =（19.61－1.23） 0 -0.130 =18.38 0 -0.130（mm） 根據(jù)工件的尺寸要求，凸、凹模刃口處都應該有相應的圓角，為保證彎曲件的尺寸精度，圓角應按實際尺寸配置。 12 主要零部件的設計 設計主要零部件時，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配方法。結合模具的特點，本模具適合采用線切割加工圖模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個內孔德同軸度，使裝配工作簡化。下面就介紹各個零部件的設計方法。 12.1 工作零件的結構設計 12.1.1 凹模的設計 凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹模均采用線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。 模具厚度的確定公式為： H=Kb 式中： K——系數(shù)值，考慮板料厚度的影響； b——沖裁件的最大外形尺寸； 按上式計算后，選取的H值不應小于（15~20）mm； 表2-1系數(shù)值K 材料料寬 材料厚度 ≤1 >1～3 >3～6 ≤50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 >50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 >100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 >200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 查表得：K=0.35 即H=0.35×41.14=14.49mm 取H=18mm 模具壁厚的確定公式為： C=(1.5~2)H=1.5×18~2×18=27~36mm 凹模壁厚取C=35mm 凹模寬度的確定公式為： B=b+2C=41,14+2×35=111.14mm 取B=160mm 凹模長度L的確定：L=b +2C=20+2×35=90mm 凹模輪廓長度要考慮導料銷發(fā)揮的作用，保證算了送料粗定位精度。查表取標準L=125 凹模輪廓尺寸為160mm×125×18mm.。凹模材料選用Gr12,熱處理60~64HRC.。 表12-2矩形凹模的外形尺寸 矩形凹模寬度和長度B×L 矩形凹模厚度H 63×50 63×63 10 12 14 16 18 20 80×63 80×80 100×63 100×80 100×100 125×80 12 14 16 18 20 22 125×100 125×125 140×80 140×80 14 16 18 20 22 25 140×125 140×140 160×100 165×125 160×140 200×100 200×125 16 18 20 22 25 28 12．1．2 凸、凹模的設計 凸凹模的內、外緣均為刃口，內、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，為保證凸凹模的強度，凸凹模應有一定的壁厚。 12.1.3 外形凸模的設計 因為該制件形狀不是很復雜，但有彎曲部分，所以將落料模設計成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機床加工?？梢灾苯佑?個M8的螺釘固定在墊板上，凸模與奧模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導料板的厚度的總和，外形凸模下部設置一個導正銷，借用工件上的孔作為導正孔。外形凸模長度為： L=H1+H3+(15~20)mm 式中： H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.8×18=9.6mm（標準為18 mm） H3——卸料板厚度；查表10-5 得H3=12mm (15~25)——附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（附加長度取24） L=18+12+24=54mm 導正銷的直線部分應為（0.5~0.8）t，導正銷伸入位空是板料處于自由狀態(tài)。在手工送料時，板料以自由擋料銷定位，導正銷將工件導正的過程將板料向后拉回0.2 mm。必須在卸料壓板壓緊板料之前完成導正。所以導正銷直線部分的長度為： L導 =0.8×1=0.8 mm 12.1．4 內孔凸模設計 因為內控凸模時圓凸模，仍然選用直通式凸模，采用線切割加工。與凸模固定板采用H7/r6配合。凸模長度與外形凸模長度相等為和49mm。凸模材料應選T10A，熱處理56~60HRC，凸模與卸料板之間的間隙見表15查得凸模與卸料板的間隙選為0.030mm 表12-3凸模與卸料板、導柱與導套的間隙 序號 模具沖裁間隙Z 卸料板與凸模間隙Z1 輔助小導柱與小導套間隙Z2 1 ＞0.015~0.025 ＞0.005~0.007 約為0.003 2 ＞0.025~0.05 ＞0.007~0.015 約為0.006 3 ＞0.05~0.10 ＞0.015~0.025 約為0.01 4 ＞0.10~0.15 ＞0.025~0.035 約為0.02 12.1.5 卸料板的設計 本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有用外形凸模導向，對內孔凸模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與奧模的邊界