壓圈沖壓模具設(shè)計說明書(終極版) 2

1、第1章 緒論1.1沖壓工藝概述1.1.1 沖壓工藝簡介沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在室溫下對材料施加壓力使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因?yàn)樗饕糜诩庸ぐ辶现萍?，所以也稱板料沖壓。在機(jī)械制造中是一種高效率的加工方式。沖壓廣泛應(yīng)用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等工業(yè)中占有極其重要的地位。沖壓工藝有如下特點(diǎn)：1.能沖壓出其它加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的零件。比如，從儀器儀表小型零件到汽車覆蓋件、縱梁等大型零件，均由沖壓加工完成。2.沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是有模具成型，模

2、具制造精度高、使用壽命長，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好。尺寸精度一般可達(dá)IT10IT14級，最高可達(dá)到IT6級，有的制件不需要在加工，便可滿足裝配和使用要求。3.沖壓件具有重量輕、強(qiáng)度高、剛性好和表面粗糙度小等特點(diǎn)。4.沖壓加工生產(chǎn)效率極高，沒有其它任何一種機(jī)械加工方法能與之相比。比如，汽車覆蓋件這樣的大型沖壓件的生產(chǎn)效率，可達(dá)每分鐘數(shù)件；高速沖壓小型制件，可達(dá)每分鐘上千件。5.材料利用率高，一般為70%85%。因此沖壓件能實(shí)現(xiàn)少廢料或無廢料生產(chǎn)。在某些情況下，邊角余料也可充分利用。6.操作簡單，便于組織生產(chǎn)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)。對操作工人的技術(shù)素質(zhì)要求不高，新工人經(jīng)短時培訓(xùn)便能上崗

3、操作。7.沖壓的特點(diǎn)是模具制造時間長、制造成本高，故不適宜于單件小批量生產(chǎn)。另外，沖壓生產(chǎn)多采用機(jī)械壓力機(jī)，由于滑塊往復(fù)運(yùn)動快，手工操作時，勞動強(qiáng)度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。8.沖壓模設(shè)計需要有很強(qiáng)的想象力與創(chuàng)造力，對于模具的設(shè)計者和制造者無論在理論、經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)造力方面都要有很高的要求。1.1.2 沖壓模具的發(fā)展近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（

4、300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。1. 模具CAD/CAM技術(shù)狀況我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成

5、系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。2.模具設(shè)計與制造能力狀況在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。汽車覆蓋件模

6、具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。1.2工藝方案的確定1.2.1 錫青銅QSn4-4-2.5的性能 QSn4-4-2.5經(jīng)退火處理后，其抗剪強(qiáng)度為125550MPa，其抗拉強(qiáng)度為294490 MPa，其伸長率為5%35%，適合于做沖壓材料。 圖111 壓圈（二維圖）圖112 壓圈（三維圖）1.2.2 方案確定方案一：沖孔落料方案二：落料，沖孔(復(fù)合) 方案三：落料，沖孔(連續(xù))

7、 方案一：單工序模，先沖孔再落料保證一定的精度，但主要適用于生產(chǎn)量較小或單件生產(chǎn)，生產(chǎn)率較低，且多了一模具，生產(chǎn)周期長。 方案二：避免了多次定位的結(jié)構(gòu)，并在沖裁過程中可以壓料，工件較平整，較單工序?？s短生產(chǎn)周期。方案三: 根據(jù)生產(chǎn)量，模具可以采用連續(xù)模，但是連續(xù)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對制造精度的要求高，連續(xù)模比復(fù)合模比較生產(chǎn)周期長，成本高，維護(hù)也困難。經(jīng)過比較分析壓圈的沖壓模具設(shè)計采用方案二。1.2.3 有關(guān)設(shè)計壓圈由落料沖孔單工步成型，只需設(shè)計落料沖孔復(fù)合模。壓圈生產(chǎn)過程由于結(jié)構(gòu)廢料較多，原材料的利用率較低，而模具費(fèi)用的份額比例較大，這樣要求模具的結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率高，落料沖孔復(fù)合模設(shè)計成一模一腔。復(fù)

8、合模采用倒裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料直接由沖孔凸模從凸凹模內(nèi)孔推下，卸件可靠，操作安全方便，生產(chǎn)效率高，并為機(jī)械化出件提供有利條件，應(yīng)用十分廣泛。第2章 復(fù)合沖壓模具設(shè)計與計算2.1 沖裁件的工藝設(shè)計2.1.1沖裁件的工藝性分析 沖裁件的工藝性分析是指沖裁件對沖裁的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工藝要求。沖裁件的工藝性是否合理對沖裁件的質(zhì)量、模具的壽命和生產(chǎn)率有很大影響。 壓圈形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的，沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT11，該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證其生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故經(jīng)壓圈符合沖裁工藝要求。2.1.2 確

9、定工藝方案及模具形式綜上分析，沖裁件精度要求不高，尺寸不大，形狀不復(fù)雜生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，材料厚度，t=0.2mm,且孔位精度無要求，采用手工送料、剛性卸料、自動漏料、導(dǎo)料銷導(dǎo)料的沖孔落料復(fù)合沖裁模具結(jié)構(gòu)形式。 2.2凹凸模間隙的選擇沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和力能的消耗，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有單面間隙和雙面間隙之分。2.2.1沖裁間隙的分類根據(jù)沖裁件尺寸精度、剪切質(zhì)量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間隙分成三種類型：類（小間隙），類（中等間隙），類（大間隙）。2.2.2 沖裁間

10、隙對沖裁件的影響1、間隙過小時，由凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋在繼續(xù)加壓的情況下將產(chǎn)生二次剪切，繼而被擠入凹模。這樣，制件端面中部留下撕裂面，而兩頭出現(xiàn)光亮帶，在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖長單易去除，只要中間撕裂不是很深，仍可用。2、間隙過大時，材料的彎曲與拉伸增大，拉伸應(yīng)力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代減小，圓角與斷裂都增大，毛刺大而厚，難去除。所以隨著間隙的增大，制件的斷裂面的傾斜度的增大，毛刺增高。2.2.3 間隙對尺寸精度的影響當(dāng)凸、凹模的間隙較大時，材料所受拉伸作用增大。沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。此時穹彎的彈性恢復(fù)方向與其相反，鼓薄板沖裁時制

11、件尺寸偏差減小。在間隙較小時，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，沖孔孔徑減小。2.2.4 間隙對沖裁力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。但是繼續(xù)增大間隙時，會因從凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不重合，沖裁力減小。由于間隙的增大，使沖裁件的光亮面變小，落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是，間隙繼續(xù)增大時，因?yàn)槊淘龃?，引起卸料力、頂件力也迅速增大?.2.5 間隙對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命通常以保證獲得合格產(chǎn)品時的沖裁次數(shù)來表示。沖裁過程中模具的失效形式一般有：磨

12、損、變形、崩刃和凹模刃口漲裂四種。 間隙增大時可使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減小；但當(dāng)間隙繼續(xù)增大時，卸料力增加，又影響模具磨損，一般間隙為（10%-15%t）時磨損最小模具壽命較高。間隙小時，落料件梗塞在凹模洞口的漲裂力也大。2.2.6 確定合理間隙的理論依據(jù)由以上分析可見，凸、凹模對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設(shè)計和制造模具時有一個合理的間隙值，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量好，尺寸精度高，所需沖裁力小，模具壽命高。生產(chǎn)中常選用一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g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。設(shè)計與制造新模具時采用最小合理間

13、隙值。 確定合理間隙的理論根據(jù)是以凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋相重合為依據(jù)?？梢杂嬎愕玫胶侠黹g隙值，計算公式如下：Z=2t(1- )tan由上式可看出，間隙z與材料厚度t、相對切入深度h0/t及破裂角有關(guān)。對硬而脆的材料，h0/t有較小值時，則合理間隙值較大。對軟而韌的材料，h0/t有較大值，則合理間隙值較小。板厚越大，合理間隙越大。由于理論計算在生產(chǎn)中不便使用，故目前廣泛使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2.2.7合理間隙的選擇表2-1常用金屬材料的沖裁初始間隙（雙面）材料 厚度低碳鋼，銅，紫銅，鋁中碳鋼，杜拉銅高碳鋼，不銹鋼最小值z最小值z最小值z0.20.010+0.0100.012+0.0100.014+

14、0.0100.30.0150.0180.0210.40.0200.0240.0280.50.0250.0300.0350.60.030+0.0200.036+0.0200.042+0.0200.70.0350.0420.049zmax=zminz，由表可知，此復(fù)合模的最小雙面間隙為zmin=0.010mm，最大雙面間隙為zmax=0.020mm。2.3凹凸模制造方法及刃口尺寸的計算2.3.1 凹凸模的制造方法凸、凹模的加工方法有兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工方法。 當(dāng)凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批量生產(chǎn)，但精度要求很高，制造困難，相應(yīng)的會增加加工成本。凸、凹模配合

15、加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡單，成本低。鑒于上述分析，就零件圖所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。2.3.2凹凸模刃口尺寸的計算模具刃口尺寸精度等級是影響沖裁件尺寸精度等級的主要因素，模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來保證的。因此，在確定凹、凸模工作部分尺寸及其制造精度時，必須主要考慮到?jīng)_裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級、模具磨損和制造特點(diǎn)等。 (1)落料時，先確定凹模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸應(yīng)比凹模公稱尺寸小一個合理間隙值。(2)沖孔時，先確定凸模工作部分尺寸，其大小應(yīng)取接近或等于

16、孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應(yīng)比凸模公稱尺寸大一個合理間隙值。(3)對于落料件，一般標(biāo)注單向負(fù)公差。假定工件的尺寸為D，工件公差為，則工件尺寸就是。沖孔件的公差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為d，工件公差為，則沖孔件公差為。若工件尺寸標(biāo)注有正負(fù)公差，則應(yīng)將正負(fù)偏差換成上述要求的等價的正公差或負(fù)公差，若工件沒有標(biāo)注公差，則工件公差按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的IT14級來處理。凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模），然后根據(jù)制好的凸模（或凹模）的實(shí)際尺寸，配做凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹

17、模）做為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配做的凹模（或凸模），只需在圖紙上標(biāo)明相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸（或凹模公稱尺寸），注明“××尺寸按凸模（或凹模）配做，每邊保證間隙××”。這樣基準(zhǔn)件的制造公差p（或d）的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制，是模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差p（或d）=。1.落料落料時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，在后配做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)星闆r。凹模磨損后增尺寸增大時，凹模尺寸按公式 計算，其中系數(shù)x按IT11精度等級取值x=0.75。 尺寸55在磨損后增大，=0.19mm，化為55.095=

18、 (55.0950.75×0.19) = 54.9525尺寸R10在磨損后增大，=0.09mm，化為10.045=(10.0450.75×0.09) = 9.97752.沖孔落料時應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模。落料凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增、大減、小不、變?nèi)星闆r。凸模磨損后尺寸減小時，凸模尺寸按公式計算，其中系數(shù)x按IT11精度等級取值x=0.75。尺寸35在磨損后減小，=0.16mm,化為34.92= (34.92+0.75×0.16) =35.04尺寸8在磨損后減小，=0.09mm,化為7.955=(7.955+0.75×0.09) =8.02

19、25尺寸6在磨損后減小，=0.09mm,化為5.955=(5.955+0.75×0.09) =6.0225尺寸2在磨損后減小，=0.06mm,化為1.97=(1.97+0.75×0.06) =2.015凸模磨損后尺寸不變的有70，按計算2.4排樣2.4.1排樣的意義 在大量和大批生產(chǎn)時，原始毛坯材料在沖壓零件的成本中占60%以上，因此節(jié)約材料和減少廢料（既材料的經(jīng)濟(jì)利用率）具有很重要的意義。沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用，還會影響到模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)率、工件公差等級、生產(chǎn)操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中一項(xiàng)很重要的工

20、作。2.4.2排樣的方法同一個工件，可有幾種不同的排樣方法。采用最佳排樣方法，應(yīng)使工藝廢料最少，材料利用率高。根據(jù)零件外形特征，排樣的形式可分為直排、斜排、對排、混合排、多排及沖裁搭邊等。根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，選用如下的排樣方式，每次沖壓過程沖出一個零件。排樣方式與零件在板料上的排布如下圖：圖2-1零件排布圖2.4.3搭邊、進(jìn)距計算1.搭邊排樣時工件與工件之間及工件與條料之間留下的余料稱為搭邊及側(cè)搭邊。搭邊使工件沿整個周邊封閉沖裁時補(bǔ)償送料的誤差，并將其在模具上定位，以保證沖裁出完整的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度和強(qiáng)度，便于送進(jìn)模具內(nèi)。搭邊值要合理確定。塔邊值過大，材料利用率低。搭邊值過

21、小，在沖裁中將會被拉斷，造成送料困難，且使工件產(chǎn)生毛刺，有時還會拉入凸模和凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。表2-2 搭邊值的經(jīng)驗(yàn)值卸料板形式條料厚度搭邊值aa1彈性卸料板>0.251.52.51.82.6>0.250.51.22.21.52.50.51.01.52.51.82.61.01.51.82.82.23.21.52.02.03.02.43.4固定卸料板00.252.23.20.250.52.03.00.51.0 1.01.01.01.52.51.01.51.82.81.52.02.03.0搭邊值一般由經(jīng)驗(yàn)確定，如表2-2所示。根據(jù)表，可取a=1.8mm a1=2.5

22、mm。排樣方式與搭邊值決定后，條料的寬度與進(jìn)距也可以決定。條料寬度的確定與模具是否采用側(cè)壓裝置或側(cè)刃有關(guān)。本設(shè)計采用無側(cè)壓裝置，其條料寬度的確定；條料在送進(jìn)過程中可能沿導(dǎo)料板的一側(cè)，也可能沿另一側(cè)，條料導(dǎo)向面的變化將使側(cè)搭邊值減小，為保證最小側(cè)搭邊值，條料寬度應(yīng)加大些：條料的寬度的計算： B= 式中 B 條料的公稱寬度，mmD垂直于送料方向的工件尺寸,mm a1側(cè)搭邊,mmb0條料與導(dǎo)料板間的間隙,見表2-3條料寬度的公差，見表2-3 表2-3剪切條料公差及導(dǎo)料板與條料間的間隙值（mm） 01.01.02.02.03.03.05.0b0b0b0b0500.40.10.50.20.70.40.9

23、0.6>501000.50.60.81.0>1001500.60.20.70.30.90.51.10.7>1502200.70.81.01.2B=D+2(a+)+b0 =55+2×(2.2+0.5)+0.1=60.5mm條料的寬度的公稱尺寸為B=60.5mm。2.進(jìn)距進(jìn)距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離，進(jìn)距的計算與排樣方式有關(guān)，進(jìn)距是決定擋料銷位置的依據(jù)。此工序?yàn)槁淞蠜_孔復(fù)合模，零件的進(jìn)距A的計算公式為：AB + a 式中 B平行于送料方向工件的寬度；a沖裁件之間的搭邊值。進(jìn)距A=Ba=62.871.8=64.67mm2.5沖裁力的計算及選擇壓力機(jī)2.5.1沖裁

24、力的計算1.計算沖裁力計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計模具和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于沖裁力。一般平刃口模具沖裁時，沖裁力可按下式計算： 式中 P 沖裁力，N； F 沖切斷面積，mm2；L 沖裁周邊長度，mm; t 材料厚度，mm； 材料抗剪強(qiáng)度，MPa；08鋼的抗剪強(qiáng)度為216304MPa，取300MPa； K 安全系數(shù)，一般取K1.3，考慮到模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度及偏差等因素。在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長的工件時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就必須采取措施降低沖裁力，主要有斜刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁

25、幾種方法。1) 計算= = =18521.36N2)計算 =7983.85NP=+=18521.36+7983.85 =26505.21N27KN2.卸料力與推件力的計算沖裁結(jié)束后，由于彈性變形的恢復(fù)，會使工件卡緊在凸模或凹模上，必須施加外力，將其取下。卸料力：將緊箍在凸模上的料卸下所需的力推件力：將卡在凹模中的工件推出所需的力表2-4 卸料力、推件力的因數(shù)沖裁材料K卸K推K頂紫銅黃銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.07鋼材 料厚 度mm0.10.10.50.52.52.56.56.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.04

26、0.020.030.100.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03卸料力和推件力是由壓力機(jī)和模具的卸料與推件裝置獲得的。在選擇壓力機(jī)噸位和設(shè)計模具時，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計算。影響這些力的因素較多，生產(chǎn)中，常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計算： 、 卸料因數(shù)、推件因數(shù)（其值見表2-4）；P 沖裁力， N ；n 卡在凹?？變?nèi)的工件數(shù)，nh/t(h為凹模刃口直高度，t為工件材料厚度)。卸料力=0.04×27=1.08KN推件力=0.05×27=1.35KN3.壓力中心的確定沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力

27、中心的確定過程如下：1）按比例繪出凸模工作部分的外形；2）0任意選定坐標(biāo)軸XY。坐標(biāo)軸的選定應(yīng)使計算簡便；3）計算各圖形輪廓周長：L1、 L2、 L3、 L4 Ln(代替沖裁力)，以及各圖形重心坐標(biāo)：(x1,y1)、 (x2,y2)、 (x3,y3)、 (x4,y4) (xn,yn)；4）根據(jù)“合力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的和”的力學(xué)原理，得到?jīng)_模壓力中心坐標(biāo)計算公式為： 此外還可以利用CAD，PRO/E等繪圖軟件分析壓力中心，經(jīng)CAD分析可知，壓力中心如圖2-2所示：圖2-2壓力中心4.沖裁功的計算A0.5Pt 式中 A-成形的過程的功，NmP-成形工藝力和輔助工藝力之和,KNt-沖

28、裁料厚度，mm P=P+P+=27+1.04+1.35=29.39kN30KN沖裁功A=0.5Pt=0.5×30×0.2=3N·m2.5.2選擇壓力機(jī)沖壓設(shè)備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，并與產(chǎn)品、模具壽命、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本等密切相關(guān)。1.壓力機(jī)的選擇原理沖壓設(shè)備的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來決定的。沖壓生產(chǎn)中常用的設(shè)備種類很多，選用設(shè)備時主要應(yīng)考慮下述因素：(1).沖壓設(shè)備的類型和工作形式是否適用于應(yīng)完成的工序，是否符合安全生產(chǎn)和環(huán)保的要求。(2).沖壓設(shè)備的壓力和功率是否滿足應(yīng)完成任務(wù)工序的

29、要求。(3).沖壓設(shè)備裝模高度、工作臺尺寸、行程等是否適合應(yīng)完成工序所所使用的模具。(4).沖壓設(shè)備的行程次數(shù)是否滿足生產(chǎn)率的要求等。3.選擇壓力機(jī)一般情況下所選壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍，對于工作行程小于標(biāo)稱壓力行程的工序也可直按壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力選擇設(shè)備。因此壓力機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)壓力必須大于沖裁力P=27KN。根據(jù)以上參數(shù)選用J23-6.3型開式壓力機(jī)，其的部分技術(shù)參數(shù)如下表所示：表2-5J23-6.3型開式壓力機(jī)部分技術(shù)參數(shù) 公稱壓力/KN滑塊行程/mm行程次數(shù)/（次/min）最大閉合高度/mm閉合高度調(diào)節(jié)量/mm633517017040工作臺尺寸/mm模柄孔尺

30、寸/mm電動機(jī)功率/kW前后左右直徑深度0.752003103055由壓力機(jī)的參數(shù)可知壓力機(jī)的封閉高度Hmax=170mm Hmin=130mm模具的封閉高度： (Hmax-5)mm H (Hmin+10)mm (170-5)H(130+10)165H1402.6沖裁模主要零件的設(shè)計2.6.1凹模設(shè)計1.凹模的刃口形式凹模的刃口形式有直壁刃口凹模(如圖2-3a、b)和錐形刃口凹模（如圖2-3c、d）。 圖2-3 凹模的刃口形式a)型一般適用于非圓形工件。b)型適于圓形工件、需將工件或廢料頂出的模具或復(fù)合沖裁模。錐形刃口凹模刃口強(qiáng)度較低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般對工件尺寸和凹模壽命影響不

31、大。工件或廢料很容易從凹?？變?nèi)落下，孔內(nèi)不易積聚工件或廢料，孔壁所受的摩擦力及脹裂力小，所以凹模的磨損及每次修磨量小。錐形刃口凹模適用于形狀簡單、公差等級要求不高、材料較薄的工件。沖孔落料復(fù)合模凹模采用直壁刃口形式（b）。圖中凹?？仔蛥?shù)如下表所示：表2-6 凹?？湛谥饕獏?shù)材料厚度t/mm主要參數(shù)h/mm<0.54152°0.5151.02.562.凹模輪廓尺寸凹模的輪廓尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。凹模的輪廓尺寸，因其結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，目前還不能用理論計算方法確定。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般根據(jù)沖裁材料的厚度，按經(jīng)驗(yàn)公式作概略的計算。凹模的輪廓尺寸應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和

32、剛度。目前還不能用理論公式計算來確定，一般情況凹模的輪廓尺寸可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定。凹模厚度： H=kb（須15mm）凹模壁厚： C（1.52.0）H（須3040mm）凹模刃口線為直線時，取C1.5H；若為尖端狀或具有復(fù)雜形狀時，取C2.0H；式中 b沖裁件的最大外形尺寸,mmk系數(shù),查表2-7 表2-7系數(shù)K值b/mm材料厚度/mm0.5123>3501000.20.220.280.350.421002000.150.180.20.240.3板料的厚度t=0.2mm，取k=0.2，則凹模厚度：H=Kb=0.2×80.62=16.124mm 取H=17mm凹模壁厚C（1.52.

33、0）H=25.535mm 取C=35mm則模具的外形尺寸為B=2C+b=70+55=125mmB=2C+b=70+80.62=150.62mm 取B=160mm選取沖壓模具凹模尺寸為：160mm×125mm×17mm。 凹模固定螺釘?shù)拇笮∪缦卤硭荆罕?-8凹模厚度與螺釘?shù)拇笮“寄：穸?mm13>1319>1925>2532>32螺孔大小/mmM4、M5M5、M6M6、M10M8、M10M10、M12根據(jù)表2-8選用M10內(nèi)六角螺釘。2.6.2 凹凸模設(shè)計凸模固定端與模座直接接觸時，當(dāng)單位壓力超過模座材料的許用壓力時，模座表面就會損傷，為此應(yīng)在凸模頂

34、端與模座之間加一個淬硬墊板。通常凸模固定端面的壓力超過8090MPa時（模座材料采用鑄鐵）或壓力超過（80120MPa(模座材料為Q235)時需要加墊板。沖壓過程中的凹凸模最小壁厚為a=5mm，查表2-10可知最小壁厚為3.8mm，a=50.2mm，因此凹凸模壁厚滿足要求 表2-10凸凹模最小壁厚 (mm)料厚/mm0.40.60.80.91.01.21.5最小壁厚a/mm1.41.82.32.52.73.23.8最小直徑D/mm1518212.6.3沖孔凸模的設(shè)計1.凸模長度的計算凸模的長度LH1+H2+H3 H1凹模的高度，mm;H2凸模固定板的高度,mm;H3增加長度,mm。L=10+1

35、7+12=39mm2.凸模強(qiáng)度的校核 一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，所以沒必要作強(qiáng)度校驗(yàn)。又因本設(shè)計中的凸模直徑大而長度短，故凸模強(qiáng)度不再校驗(yàn)。2.6.4定位零件的確定定位零件(裝置)的作用是保證坯料的正確送進(jìn)及在沖模中的正確位置。使用條料時，保證條料送進(jìn)導(dǎo)向的零件有導(dǎo)料板、導(dǎo)料銷等。導(dǎo)料銷一般用兩個，壓裝在凹模上的固定式，在卸料板上的為活動式。導(dǎo)料銷多用于單工序模和復(fù)合模。擋料銷是用來限制條料送進(jìn)步距，抵住條料的搭邊或工件輪廓的零件，起定位作用。擋料銷分為固定擋料銷和活動擋料銷。為保證導(dǎo)料銷與凹模刃口間的距離，導(dǎo)料銷選用擋料銷的形式。圖2-5 固定擋料銷結(jié)構(gòu)尺寸查相關(guān)手冊，取h=3mm，D

36、=10mm，d=4mm，L=13mm。2.6.5卸料與推料裝置1.卸料裝置卸料裝置的主要作用是把材料由凸模上卸下，有時也可作壓料板，以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模。卸料裝置有剛性與彈性卸料板和廢料切刀等形式。固定卸料板結(jié)構(gòu)簡單，但卸料力大。彈性卸料板卸料力小，一般用于材料厚度小于等于1.5mm的沖裁。卸料半選用彈性卸料板，彈性材料選擇橡膠。卸料板的厚度值與凹模寬度有關(guān)，其值如下：表2-11卸料板厚度的選擇 mm材料厚度t/mm卸料板寬度B/mm50>5080>80125>125200>2000.8810121416>0.81.51012141618則卸

37、料板的厚度選擇14mm。 2.推件裝置與打料裝置頂件裝置則大多采用彈性的，通常由頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂件器等所組成。彈頂器的頂件力有彈簧或橡皮所產(chǎn)生，這種結(jié)構(gòu)的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖裁件的平直度高。但在操作中，彈簧或橡皮受到經(jīng)常變化的壓力，產(chǎn)生疲倦，彈性容易減弱。頂件裝置采用彈簧頂件裝置，頂件器在自由狀態(tài)下高出凹模面0.20.5mm。打料裝置由打、打板等組成，留在凹凸模中的沖孔廢料由打桿推出。2.6.6模座、導(dǎo)向零件1.模座模座選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座，上模座厚度H1=35mm，下模座厚度H2=40mm。2.導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件是指上、下模的導(dǎo)向裝置零件。對于生產(chǎn)量大要求模具壽命長、工

38、件精度高的沖裁模，一般采用導(dǎo)向模具，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)有滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和滾動導(dǎo)柱到套結(jié)構(gòu)?；瑒訉?dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)是常用的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工方便，易于標(biāo)準(zhǔn)化，但承受側(cè)壓力的能力差。滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)四角、后側(cè)、中間、對角導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。后側(cè)導(dǎo)柱模架可用于沖裁寬度大的條料，送料和操作比較方便，但由于導(dǎo)柱裝在一側(cè)，沖壓時容易產(chǎn)生偏心力矩，影響模具壽命和工件質(zhì)量，適用于中等復(fù)雜程度及公差等級要求一般的中、小型工件。中間和對角導(dǎo)柱模架不會引起偏斜，有利于延長模具壽命和改善工件質(zhì)量。但條料寬度受導(dǎo)柱間距離的限制，因此常在復(fù)合或工件公差等級要求較高時采用。對角導(dǎo)柱模架長用于連續(xù)模。四導(dǎo)柱模架用于公差等級要求高的工件。2.6.7連接與固定零件1