卡圈零件沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1.引 言模具是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)，模具工業(yè)在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用愈來(lái)愈顯著。據(jù)近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)表明，美、日等國(guó)的模具工業(yè)年產(chǎn)值已經(jīng)超過(guò)機(jī)床的工業(yè)年產(chǎn)值的6%12%；我國(guó)2003年模具工業(yè)總產(chǎn)值也已達(dá)450億左右，其中冷沖壓模具因其用用途廣、技術(shù)成熟而在模具中占比例較大?？梢灶A(yù)見(jiàn)，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)對(duì)模具提出更為迫切的需要和挑戰(zhàn)。研究和發(fā)展沖壓生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和加速工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，具有十分重要的意義。模具設(shè)計(jì)是一種經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員在長(zhǎng)期的工作中積累的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)模具設(shè)計(jì)起著十分重要的影響。盡管模具CAD技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但目前廣為使用的模具CAD技術(shù)大都停留在計(jì)算機(jī)輔助繪圖層次，難以勝任對(duì)模具開(kāi)發(fā)的高質(zhì)量、短周期、低成本要求。傳統(tǒng)的工藝信息及各類技術(shù)資料的管理方式已很難適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，因此人們希望借助計(jì)算機(jī)的信息技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)將這些經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)有效地管理起來(lái)，在節(jié)省存儲(chǔ)空間和人力資源的同時(shí)，能夠在用戶需要時(shí)方便、快捷地調(diào)用所需的工藝圖文等技術(shù)資料。本論文闡述的是卡圈落料沖孔復(fù)合模及彎曲模設(shè)計(jì)。復(fù)合模是在壓力機(jī)的一次行程中，且在模具的同一位置上完成兩道或兩道以上的工序.但模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。因此，應(yīng)設(shè)置上，下模的導(dǎo)向裝置。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)緊湊，沖出來(lái)的精度高，適合大批量的生產(chǎn)，特別是孔與制件的外形的同心度容易保證。復(fù)合模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一個(gè)既作落料凹模又作沖孔凸模的凸凹模。復(fù)合模落料模安裝的位置不同分為正裝式和倒裝式兩種?？ㄈβ淞蠜_孔復(fù)合模采用倒裝結(jié)構(gòu)，落料凹模安裝在上模座上。倒裝復(fù)合模的優(yōu)點(diǎn)采用彈性頂件裝置，條料在被凸模，凹模和彈性器壓緊的情況下沖裁，沖出的工件比較完整，適合于沖裁件平直度要求較高的薄料。倒裝復(fù)合模采用剛性打料裝置進(jìn)行打料出件，不必清出廢料，操作方便，生產(chǎn)效率較高，應(yīng)用廣泛。彎曲模與復(fù)合模的設(shè)計(jì)過(guò)程大致相似，不過(guò)復(fù)合模較彎曲模結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)工作零件凸模、凹模和凸凹模的設(shè)計(jì)，其中主要是其工作部分的尺寸設(shè)計(jì)，以保證制件的精度和質(zhì)量要求。模具許多零件大多已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，如模架、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模座、卸料螺釘、固定板、彈性元件、卸料板等。在設(shè)計(jì)中，只須根據(jù)設(shè)計(jì)需要和標(biāo)準(zhǔn)合理選定。 2.卡圈落料沖孔復(fù)合模設(shè)計(jì)2.1卡圈沖裁工藝性分析卡圈零件簡(jiǎn)圖：如圖2-1所示生產(chǎn)批量：大批量材 料：Q235材料厚度：2mm制造精度：IT10級(jí) 圖 2-1 卡圈零件圖沖裁件的工藝性，就是沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性能，即沖裁件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工件精度等在沖裁時(shí)的難易程度。好的沖裁工藝性能能保證材料消耗少、工序數(shù)目少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且效率高、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)等要求。根據(jù)以上分析，該工件宜先沖孔落料，再?gòu)澢_(dá)到圖紙要求。1）材料Q235是普通碳素鋼，有較好的沖壓性能2） 結(jié)構(gòu)形狀該零件外形簡(jiǎn)單、規(guī)則，僅有落料、沖孔、彎曲、三道工序特征，適合沖壓加工。3）尺寸精度卡圈零件的加工精度要求為IT10，利用普通沖裁方式可以達(dá)到零件圖紙要求。2.2確定工藝方案工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序順序的安排，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，在根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的沖裁方案。該零件沖裁工藝包括落料、沖孔兩個(gè)工序，下表列有三種工藝方案選擇序號(hào) 工藝方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1單工序模生產(chǎn)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。且兩道工序中的定位誤差，將導(dǎo)致孔中心距尺寸精度難以保證。 2復(fù)合模生產(chǎn)落料 -沖孔復(fù)合 同一副模具完成兩道不同的工序，大大減小了模具規(guī)模，提高生產(chǎn)效率，也能提高壓力機(jī)等設(shè)備的使用效率，操作簡(jiǎn)單、方便，適合大批量的生產(chǎn)，能可靠地保證孔中心距尺寸精度。 3級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)沖孔-落料連續(xù) 同一副模具不同工位完成兩道工序，生產(chǎn)效率高，模具成本要高，兩工位之間的定位一要求非常高，否則無(wú)法保證孔中心距尺寸精度 經(jīng)過(guò)比較，復(fù)合模生產(chǎn)最為恰當(dāng)，既能保證精度，成本又低，效率高。如果采用正裝結(jié)構(gòu)，落料廢料均落在凹模表面，將導(dǎo)致清除困難而降低生產(chǎn)效率，增大勞動(dòng)強(qiáng)度。因此復(fù)合模采用倒裝結(jié)構(gòu)。為保證制件較高的位置公差要求，上下模之間采用后側(cè)導(dǎo)柱，條料采用手動(dòng)送料，進(jìn)入模具內(nèi)依靠導(dǎo)料銷保證送進(jìn)導(dǎo)向，定位銷保證定距精度。沖裁完成后，沖孔完成后，沖孔廢料由漏料孔從下模出，制件則由上模剛性頂件裝置頂出，落在下模表面；落料廢料則由安裝于下模彈性卸料裝置從凸凹模上剝落。2.3 沖裁間隙的確定沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口部分尺寸之差，其值可正、可負(fù)，在一般的普通沖裁中均為正值。凸凹模每側(cè)間隙稱為單邊間隙，兩側(cè)間隙之和稱為雙邊間隙。若無(wú)特殊說(shuō)明，沖裁間隙指雙邊間隙 。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 沖裁模凹模直徑尺寸（mm） 2.3.1 間隙的影響沖裁間隙除了對(duì)沖裁件的質(zhì)量起著決定性的作用以外，對(duì)模具壽命也有較大的影響。間隙過(guò)小會(huì)使模具壽命降低，同時(shí)，小間隙還使模具制造的難度加大。因此，沖裁間隙是保證合理沖裁過(guò)程的最主要的工藝的工藝參數(shù)。影響合理沖裁間隙值的主要因素是板料厚度和材料性質(zhì)。板料愈厚，間隙數(shù)值也愈打。反之板料愈薄，則間隙應(yīng)愈小。材料塑性愈好，間隙數(shù)值也應(yīng)愈小。而塑性差的硬材料，間隙數(shù)值就應(yīng)大一些。2.3.2 合理沖裁間隙值的確定沖裁間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量、模具壽命、沖裁力等都有很大的影響，但影響規(guī)律各不相同，不可能存在一個(gè)間隙值同時(shí)滿足各項(xiàng)要求。通常選擇一個(gè)合適的間隙范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)能得到質(zhì)量令人滿意的沖裁件，并且滿足沖裁力較小、模具有較高的使用壽命的要求。我們稱這個(gè)合適的間隙范圍為合理間隙，它是一個(gè)范圍值，其上限為最大合理間隙Zmax，下限為最小合理間隙Zmin。實(shí)際生產(chǎn)中，間隙值的選擇主要考慮沖裁斷面的質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面。根據(jù)工件和生產(chǎn)上的具體要求可按如下原則選取間隙值。1） 工件的斷面質(zhì)量無(wú)嚴(yán)格要求時(shí)，選取較大的間隙值。2） 工件的斷面質(zhì)量及制造精度較高時(shí)，選取較小的間隙值。3）在設(shè)計(jì)計(jì)算沖模刃口尺寸時(shí)，考慮模具在使用過(guò)程中的因磨損而導(dǎo)致隙值增大，應(yīng)當(dāng)按Zmin來(lái)計(jì)算。確定間隙值的方法有理論計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)確定法。因?yàn)橛?jì)算法在使用中不方便，實(shí)際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)表或經(jīng)驗(yàn)公式確定，其中經(jīng)驗(yàn)數(shù)表法應(yīng)用最廣。沖裁間隙經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表很多，在一般的沖壓手冊(cè)和模具設(shè)計(jì)資料上都可以查閱，應(yīng)當(dāng)注意的是有的數(shù)值相差比較大，在選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要綜合考慮。計(jì)算間隙值的經(jīng)驗(yàn)公式為 Z=mt （2-1）式中， t材料厚度 m系數(shù)，與材料厚度、性質(zhì)有關(guān)，不同的行業(yè)也有差異查表2-1選得間隙值為Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。 表-1 沖裁模刃口始用間隙材料名稱08F、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn厚度t初始間隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax<0.5 間隙很小或無(wú)間隙1.00.1000.140 0.1000.1400.1000.1400.1000.1401.50.1320.2400.1700.2400.1700.2302.00.246 0.360 0.260 0.380 0.2600.3802.5 0.360 0.500 0.380 0.280 0.3800.540為了使模具能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設(shè)計(jì)模具時(shí)取Zmin作為初始間隙。2.4工件排樣在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減小廢料具有非常重要的意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，零件的材料費(fèi)用占制造成本的60%和80%，沖裁件在板料、條料或布料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣法，簡(jiǎn)稱排樣。在模具的設(shè)計(jì)中，排樣的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作。排樣合理與否，直接影響到材料利用率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具使用壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。2.4.1材料的利用率排樣的目的是為了合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比。材料利用率的計(jì)算公式如下： 一個(gè)進(jìn)距的材料利用率的計(jì)算如下： =(A/Bh) 100% （2-2）式中 A 沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），（mm2）； n 一個(gè)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總的計(jì)算如下： 總=（A/LB）100% （2-3）式中 N 沖裁件總數(shù)目； A 板料寬度 L 板料長(zhǎng)，（mm）； B 條料寬度 由公式可知，總，值越大，材料廢料越少，材料利用率就越高。沖裁件所產(chǎn)生的廢料分兩種，一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱設(shè)計(jì)廢料；二是由于工件之間的搭邊及工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而長(zhǎng)產(chǎn)生的廢料，它取決于沖壓方式與排樣方式，稱為工藝廢料。提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量減少小，另外在滿足工件使用要求的前提下，適當(dāng)改善工件的結(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。2.4.2排樣方法常用的沖裁件排樣方法分為三類。（1） 有廢料排樣（2） 少?gòu)U料排樣（3） 無(wú)廢料排樣少、無(wú)廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量較差，模具壽命不高。但這兩類排樣可以節(jié)省材料，還具有簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁里和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。并且，工件必須具備一定的形狀特征才能采用少、無(wú)廢料排樣。對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，經(jīng)常采用試排法。上述采用的三類排樣方法，按工件的外形特征有可分為直排、斜排、直對(duì)排、混合排、多行排及裁搭邊等多種形式。為滿足尺寸精度的要求，設(shè)計(jì)的卡圈零件采用直排法。2.4.3 搭邊 排樣中相鄰兩制件之間的余料或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補(bǔ)償定位誤差和保持有一定的強(qiáng)度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進(jìn)步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁出殘缺的廢品，保證沖出合格的工件，便于送料。搭邊值要合理確定。搭邊值過(guò)大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高。但過(guò)小的時(shí)就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過(guò)程中會(huì)被拉斷，造成拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時(shí)還會(huì)被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過(guò)小，會(huì)使作用在凸模側(cè)面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布不均勻，引起模具刃口的損失。為避免這一現(xiàn)象，搭邊的最小寬度約為毛坯的厚度，使之大于塑變區(qū)的寬度。搭邊值的大小與下列因數(shù)有關(guān)：1） 材料的力學(xué)性能。硬材料可小，軟材料、脆性材料的搭邊值要大一些2） 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有突尖的復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊值要取得大一些。3） 材料厚度。厚材料的搭邊值應(yīng)取得大一些。4）送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些。搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定由卡圈零件圖和排樣圖2-2可得知：因?yàn)榻?jīng)過(guò)卡圈毛坯經(jīng)落料沖孔后，還須進(jìn)行彎曲工序才能得到最后支承板零件，故在進(jìn)行復(fù)合模的排樣時(shí)，必須先進(jìn)行彎曲展開(kāi)計(jì)算?？ㄈ澢归_(kāi)長(zhǎng)度為：L=392+180（ 30+0.52）/180= 174 mm沖裁件面積：A=174130mm2 =22620mm2條料寬度：b =174+32 mm=180 mm 進(jìn)距：h=130 +2.5 mm=132.5 mm一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：=( nA / bh)100%=226201 mm2/（132.5mm180 mm）100%=94.8%圖2-2 排樣圖2.5沖壓工藝力計(jì)算沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。2.5.1沖裁力計(jì)算使板料發(fā)生分離的力。直接影響沖裁的主要因數(shù)有抗剪強(qiáng)度、材料厚度和沖裁輪廓周長(zhǎng)。同時(shí)，沖裁間隙、沖裁速度、潤(rùn)滑情況等都對(duì)沖裁力有影響。沖裁力的大小主要與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長(zhǎng)、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。一般對(duì)于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計(jì)算： F=KLt （2-4）式中 F 沖裁力, N； K 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差因素，一般取K=1.3 L 沖裁件的沖裁長(zhǎng)度, mm；t 板料厚度，mm； 材料的抗剪強(qiáng)度, Mpa； 有時(shí)也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算： F=Ltb （2-5）式中 b 為材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa在落料沖孔復(fù)合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由卡圈零件圖可得:落料力：L = 2(130+80+30)mm=608mm t = 2 mm b = 450MPaF落= Ltb =60810-3210-3450106 =547.2 KN沖孔力：L1=411=138.2mm b 為材料的抗拉強(qiáng)度，Mpa t =2 mm F孔 = Ltb =138.210-3210-3450106 N =124.4KN1） 降低沖裁力的計(jì)方法在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長(zhǎng)的工件時(shí)，所需的沖裁力往往超過(guò)現(xiàn)有沖床的噸位，為了充分利用設(shè)備，研究如何降低沖裁立是一個(gè)很重要的問(wèn)題。由上面的計(jì)算公式，應(yīng)該從減少工件同時(shí)受力的周邊長(zhǎng)度和降低材料機(jī)械性能等方面考慮，一般采用如下幾種降低沖裁力的方法。（1）斜刃口沖裁法平刃口沖裁時(shí)，整個(gè)刃口平面同時(shí)接觸板料，而斜刃口模具沖裁時(shí)，由于刃口是傾斜的，沖裁時(shí)刃口不是同時(shí)切入，而是逐步?jīng)_切材料，這樣就減小了沖切斷面積，從而降低沖裁力。（2） 加熱沖裁法材料在加熱狀態(tài)下剪切強(qiáng)度大大降低，從上面計(jì)算公式可知能夠減低沖裁力。但材料加熱后會(huì)產(chǎn)生氧化皮，還會(huì)產(chǎn)生變形，故此法只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及精度要求不高的工件。（3）階梯布置凸模沖裁法在多凸模的沖裁中，將凸模做成不同高度，呈階梯布置。這樣可使各個(gè)凸模沖裁力的峰值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減低了總的沖裁力，凸模間的高度差按材料厚度確定。采用階梯布置凸模時(shí)，應(yīng)盡可能對(duì)稱布置，同時(shí)應(yīng)把小凸模做得短一些，大凸模做得長(zhǎng)一些，這樣可以避免小凸模由于材料流動(dòng)的側(cè)壓力而產(chǎn)生傾斜或折斷的現(xiàn)象。2.5.2卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算力沖裁后，沖下的工件（或廢料）因彈性恢復(fù)而擴(kuò)張，會(huì)梗在凹模洞口內(nèi)或沖出的孔會(huì)因彈性收縮會(huì)緊箍在凸模上。而沖裁下來(lái)的工件徑向會(huì)擴(kuò)張，并因要力圖恢復(fù)彈性，所以會(huì)卡在凹?？變?nèi)，為了使沖裁過(guò)程連續(xù)，操作方便，就需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹?？變?nèi)的沖件或廢料推出。卸料力：從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力推件力：把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力頂件力：逆著沖裁方向?qū)⒐ぜ陌寄?nèi)頂出來(lái)的力影響這些力的因素很多，主要是材料的力學(xué)性能和厚度、模具間隙、凸凹表面粗糙度、工件形狀和尺寸及潤(rùn)滑條件等。并且這些因素的影響規(guī)律也很復(fù)雜，要精確計(jì)算這些力是很困難的，所以實(shí)際應(yīng)用中都采用下列經(jīng)驗(yàn)公式。卸料力：F卸=K卸F 落推件力：F推=nK推F孔頂件力：F頂=K頂 F 落 （2-6）式中： K卸 為卸料力系數(shù),其值見(jiàn)表2-2；K推 為推件力系數(shù)K頂 頂件力系數(shù)n 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)（對(duì)圓柱形洞口，n=H/t,且H為洞口高，t 為板料厚度。對(duì)圓錐形孔口，不會(huì)有工件卡在其中，所以不計(jì)算推件力）表2- 2 推件力、頂件力、卸料力系數(shù)料厚/（mm）K卸K推K卸 鋼0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.10.0630.0550.045 0.140.080.060.052.5.3總沖壓力的計(jì)算沖壓工藝力是選擇壓力機(jī)噸位的主要依據(jù)。選擇壓力機(jī)時(shí)，以上的力是否都考慮進(jìn)去，要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式具體形式。 采用剛性卸料和自然漏料方式： F總 = F 落F孔F推 采用剛性打件、彈性卸料的倒裝結(jié)構(gòu)方式： F總 = F 落F孔F卸 采用彈性卸料和彈性頂件方式： F總 = F 落F孔F卸+ F頂采用彈性卸料和自然漏料方式： F總 = F 落F孔F卸F推 卡圈復(fù)合模結(jié)構(gòu)采用彈性卸料和自然漏料方式：卸料力：F卸=K卸F 落=（0.04547.2）KN=21.9KN推件力：F推=nK推F孔=（40.055124.4）=27.4KN（n=ht=8mm2 mm = 4個(gè)） F總 = F 落F孔F卸F推 =（547.2124.221.927.4）KN=720.7KN選擇壓力機(jī)時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于F總2.6模具壓力中心計(jì)算沖模對(duì)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(guò)模柄曲線和壓力機(jī)的滑塊中心線重合。否則在沖壓時(shí)將產(chǎn)生彎矩，使沖壓設(shè)備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設(shè)備和模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不均勻磨損。所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)，要使模具的壓力中心通過(guò)模柄的軸線，從而保證模具的壓力中心和沖床滑快中心重合。沖裁件的壓力中心與沖裁件的中心不同，壓力中心是沖裁合力的中心，與沖裁力大小和作用位置有關(guān)。而重心則取決于工件形狀和質(zhì)量分布，只有當(dāng)工件具有中心對(duì)稱形狀時(shí)，壓力中心才和中心重合。對(duì)稱形狀的工件，其壓力中心O位于輪廓圖形的幾何中心。圖2-3為卡圈沖壓工件圖，很明顯壓力中心與工件的幾何中心O重合圖2-3 卡圈沖壓工件圖2.7凸、凹模刃口尺寸計(jì)算在沖裁工作中，凸模、凹模刃口部分尺寸及制造公差將直接影響沖裁件的尺寸精度，同時(shí)合理的間隙值也是靠凸模，凹模刃口尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)和保證的，因此，正確確定沖裁模刃口部分尺寸及制造公差是模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。2.7.1.凸、凹模刃口尺寸公差計(jì)算的原則 實(shí)踐證明，落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸，而沖孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。所以，落料時(shí)取凹模作為設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)件；沖孔時(shí)取凸模作為設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)件。計(jì)算凸模和凹模尺寸時(shí)應(yīng)遵循的原則如下：1）落料模先確定凹模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近于或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定的尺寸范圍直內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo)稱尺寸比凹模小一個(gè)最小合理間隙。2）沖孔模時(shí)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(gè)最小間隙值。3）選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高23級(jí)。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時(shí)應(yīng)向材料實(shí)體方向單向標(biāo)注，即：落料件正公差為零，只標(biāo)注負(fù)公差，只標(biāo)注負(fù)公差；沖孔件負(fù)公差為零，只標(biāo)注正公差。2.7.2凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法因工件形狀比較簡(jiǎn)單，而且是大批量生產(chǎn)，宜采用凸模與凹模分開(kāi)加工根據(jù)材料厚度，如表2-1，查手冊(cè)可得： Zmax =0.36mm Zmin =0.246mm Zmax - Zmin =0.116mm 凸模、凹模制造公差 工件公差圖2-4 沖孔、落料時(shí)各部分尺寸公差的分配位置1）對(duì)沖孔尺寸的凸、凹模偏差查手冊(cè)，如表2-2，得：表2-3 規(guī)則形狀沖裁時(shí)凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030 凸=-0.020mm 凹=+0.020mm 凸+ 凹=0.04< Zmax Zmin表2-4 因數(shù)x材料厚度t/mm非圓形x值圓形x值10.750.50.750.5工件公差/ mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30查表2-3得，磨損系數(shù) X=1根據(jù)公式：d凸=（d+x）式中d凸沖孔凸模的刃口尺寸，d凸為mm； d沖孔件孔徑的最小極限尺寸，d為mm；x模具磨損系數(shù)；零件公差，為mm； 凸凸模制造公差，凸為mm。凸模尺寸為 d凸=（d+x）=（11+10.07） =11.07 根據(jù)公式： d凹=（d+x+ Zmin）式中 d凹沖孔凹模的刃口尺寸，d凹為mm； d沖孔件孔徑的最小極限尺寸，d為mm； x模具磨損系數(shù)； 零件公差，為mm； Zmin最小初始雙邊間隙，Zmin為mm 凹凹模制造公差，凹為mm。凹模尺寸為d凹=（d+x+ Zmin） =（11+10.07+0.246） =11.316 修整為d凹=11.3凸+ 凹=0.04< Zmax - Zmin 合格（2）凹模上孔中心距Ld Ld=( Lmin+0.5)/8 Lmin 孔距最小極限尺寸 零件公差，為mm；對(duì)孔中心距L1=900.07Ld1=(89.93+0.50.14)0.14/8 =900.0175修整為L(zhǎng)d1=900.018對(duì)孔中心距L1=1440.08Ld2=(144.92+0.50.16)0.14/8 =1440.0175修整為L(zhǎng)d1=1440.018（3）對(duì)落料尺寸174的凸、凹模偏差查手冊(cè)，如表2-3，得：凸=-0.030mm 凹=+0.040mm 凸+ 凹=0.07< Zmax Zmin查表2-4得，磨損系數(shù) X=1根據(jù)公式： D凸=（D-x- Zmin）式中 D凸落料凸模的刃口尺寸，D凸為mm； D落料件邊的最大極限尺寸，D為mm； x模具磨損系數(shù)； 零件公差，為mm； Zmin最小初始雙邊間隙，Zmin為mm； 凸凸模制造公差，凸為mm。凸模尺寸為 D凸=（D-x- Zmin） =（174-10.16-0.246）=173.594修整為D凸=173.6根據(jù)公式： D凹=（D-x）式中 D凹落料凹模的刃口尺寸，D凹為mm； D落料件邊的最大極限尺寸，D為mm； x模具磨損系數(shù)； 零件公差，為mm； 凹凹模制造公差，凹為mm。凹模尺寸為 D凹=（D-x）0+凹=（174-10.14）=173.86修整為D凹=173.9凸+ 凹=0.07< Zmax Zmin 合格（4）對(duì)落料尺寸130的凸、凹模偏差查手冊(cè)，如表2-3，得：凸=-0.030mm 凹=+0.040mm 凸+ 凹=0.07< Zmax Zmin 查表2-4得，磨損系數(shù) X=1根據(jù)公式：D凸=（D-x- Zmin）式中 D凸落料凸模的刃口尺寸，D凸為mm； D落料件邊的最大極限尺寸，D為mm； x模具磨損系數(shù)； 零件公差，為mm； Zmin最小初始雙邊間隙，Zmin為mm 凸凸模制造公差，凸為mm。凸模尺寸為 D凸=（D-x-2cmin）=（129.84-10.16-0.246）=129.434修整為D凸=129.43根據(jù)公式：D凹=（D-x）式中D凹落料凹模的刃口尺寸，D凹為mm； D落料件邊的最大極限尺寸，D為mm； x模具磨損系數(shù)； 零件公差，為mm； 凹凹模制造公差，凹為mm。凹模尺寸為 D凹=（D-x） =（130-10.16） =129.84修整為 D凹=129.8凸+ 凹=0.07< Zmax Zmin 合格 2.8復(fù)合?？傮w設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)零件選用沖壓模具零件的分類可按在模具中的作用，分為工藝性零件和結(jié)構(gòu)性零件兩大類。工藝性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位釘、定位板、擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等）和壓料、卸料零件（卸料板、壓邊圈、頂件板和推件板等）。沖壓模具已經(jīng)制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，包括模架、典型組合、零部件技術(shù)條件等，在設(shè)計(jì)時(shí)可參考標(biāo)準(zhǔn)選用標(biāo)準(zhǔn)零部件。結(jié)構(gòu)性零件包括導(dǎo)向零件（導(dǎo)板、導(dǎo)柱和導(dǎo)套等）、固定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和墊板等）及其他緊固零件。2.8.1.凹模設(shè)計(jì)1) 凹模的類型按凹模的刃口孔形可分為圓柱形孔口凹模、錐形孔口凹模；按凹模的結(jié)構(gòu)可分為整體式凹模和鑲拼式凹模。2) 凹模刃口形式錐形刃口：如圖2-6a)所示。沖裁件或廢料容易通過(guò)，凹模磨損后的修磨量較小。但刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡(jiǎn)單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當(dāng)t2.5mm時(shí)，15;當(dāng)t2.56mm時(shí)，30;當(dāng)采用電火花加工凹模時(shí)，420。a) b)圖2-5 凹模刃口形式柱形刃口：如圖2-5b)所示。刃口強(qiáng)度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復(fù)雜或精度要求較高工件的沖裁。當(dāng)t<0.5mm時(shí),h=35mm;當(dāng)t=0.55mm 時(shí),h=510 mm ; 當(dāng)t=510mm時(shí),h=1015mm。3) 凹模外形尺寸的確定落料凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因沖件的批量較大，考慮凹模的磨損和保證沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高度取4mm，漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大。為便于加工，落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的簡(jiǎn)化形狀。凹模輪廓尺寸計(jì)算如下： 凹模厚度的確定件式（2-7）。H=Kb （2-7）凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式見(jiàn) c=(1.52)H （2-8） 式中b凹模的最大外形尺寸，mm; K因數(shù)，見(jiàn)表2-5； H凹模厚度， C凹模壁厚。表2-5因數(shù)K的數(shù)值材料厚度t/ mmb/ mm0.512500.30.350.42501000.20.220.28 1002000.150.180.22000.10.120.15H=Kb0.2174 mm34.8 mm考慮在同一模上還需同時(shí)沖裁四個(gè)孔，取凹模厚度H=40 mmC =1.5H=1.540mm = 60 mm沿送料方向的凹模長(zhǎng)度為 B=l+2c=174+260=294mm垂直于送料方向的凹模寬度為 L=b+2c=130+260=250mm按上式計(jì)算的非標(biāo)準(zhǔn)凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般可不再進(jìn)行強(qiáng)度校核根據(jù)算得的凹模輪廓尺寸，選取與計(jì)算值相接近的標(biāo)準(zhǔn)凹模板輪廓尺寸為L(zhǎng)*B*H=315mm250mm40mm。其他尺寸根據(jù)凸凹模及固定要求而定。材料可以選用T10A，工作部分熱處理淬硬5862HRC。2.8.2.凸凹模設(shè)計(jì)1）凸凹模復(fù)合模最關(guān)鍵的一個(gè)零件是凸凹模。凸凹模內(nèi)，外緣均為刃口，內(nèi)，外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，它不像凹模那樣可以將外緣輪廓尺寸擴(kuò)大，所以從模具強(qiáng)度考慮，凸凹模有最小壁厚限制。凸凹模的最小壁厚受沖模結(jié)構(gòu)影響：對(duì)正裝復(fù)合模，凸凹模裝在上模，內(nèi)腔不會(huì)積存工件或廢料，內(nèi)脹力小，最小壁后值可小些。凸凹模的最小壁厚值m一般可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值見(jiàn)式（2-9），（2-10）。沖裁硬材料時(shí)m=1.5t （2-9）沖裁軟材料時(shí)m t （2-10） t為材料厚度對(duì)于倒裝復(fù)合模，因?yàn)榭變?nèi)會(huì)積聚廢料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件沖裁要求及固定配合要求而定（見(jiàn)凸凹模零件圖）。材料可以選用T10A，工作部分熱處理淬硬5862HRC2.8.3.凸模設(shè)計(jì)1) 凸模的類型 按工作性質(zhì)，沖裁凸?？煞譃槁淞贤鼓！_孔凸模等；按工作斷面形狀，沖裁凸模有圓形、方形、矩形等；按其結(jié)構(gòu)，沖裁凸模分為鑲拼凸模和整體凸模；按固定方式，沖裁凸模又背臺(tái)式、疊裝式、壓塊式、護(hù)套式、組合式等。 2) 凸模結(jié)構(gòu)形式 凸模的結(jié)構(gòu)形式分為無(wú)固定臺(tái)階式和有固定臺(tái)階式兩種。無(wú)固定臺(tái)階式的凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常適合凸模刃口用線切割或成型磨削成型。有固定臺(tái)階的凸模，其中間臺(tái)階和凸模固定板以過(guò)渡配合相配，而凸模頂端的最大臺(tái)階是用其臺(tái)肩擋住凸模，在卸料時(shí)不至于從凸模固定板中拉出。工作部分可采用車削、磨削或采用仿形刨加工，最后用鉗工進(jìn)行精修。 3）凸模長(zhǎng)度 凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)模具裝配圖結(jié)構(gòu)上的需要確定的，本設(shè)計(jì)中凸模的長(zhǎng)度等于凸模固定板的高度和凹模的高度之和。4）凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力。因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀簡(jiǎn)單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復(fù)雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時(shí)，應(yīng)選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取5862HRC。本設(shè)計(jì)選用T10A，熱處理硬度5660HRC。本設(shè)計(jì)來(lái)自：我要畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)注冊(cè)后聯(lián)系客服均可獲贈(zèng)您要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料客服QQ：8191040 說(shuō)明：本軟件/論文系有償閱讀、使用，完整CAD圖紙或源代碼請(qǐng)聯(lián)系客服購(gòu)買*全國(guó)最全畢業(yè)設(shè)計(jì)，詳細(xì)目錄請(qǐng)加QQ8191040索取模具畢業(yè)設(shè)計(jì)（注塑模，沖壓模），計(jì)算機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（ASP, ASP.NET, C#, Delphi, JAVA, JSP, PB, 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