鎖殼沖裁工藝設(shè)計(jì)

1緒論1.1研究背景本課題來源于工程實(shí)踐，工作量適中。鎖殼式?jīng)_裁模作為一種主要的鈑金件成形加工設(shè)備，在汽車、家電和航空航天等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對鎖殼沖裁模具設(shè)計(jì)的要求也在不斷提高。傳統(tǒng)鎖殼沖裁模具存在成型精度不高、壽命短、生產(chǎn)效率低等問題，影響制造業(yè)的發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)鎖殼沖裁模具行業(yè)在近年來持續(xù)發(fā)展，市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大。隨著中國制造業(yè)的快速發(fā)展，鎖殼沖裁模具作為關(guān)鍵的生產(chǎn)工具，受到了越來越多廠家的重視。目前，國內(nèi)鎖殼沖裁模具行業(yè)涌現(xiàn)出一大批技術(shù)力量雄厚、生產(chǎn)規(guī)模較大的企業(yè)，這些企業(yè)不僅在模具設(shè)計(jì)、制造方面具備較高水準(zhǔn)，還在數(shù)字化、智能化生產(chǎn)方面取得了顯著進(jìn)展。同時(shí)，行業(yè)內(nèi)部競爭也日趨激烈，產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平的提升成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。另外，隨著環(huán)保意識的提升，綠色環(huán)保型鎖殼沖裁模具也開始逐漸受到關(guān)注。1.2.2國外研究現(xiàn)狀國外鎖殼沖裁模具行業(yè)一直以來處于較為成熟和先進(jìn)的階段，技術(shù)水平和制造工藝居于國際領(lǐng)先地位。歐美地區(qū)以及日本等發(fā)達(dá)國家的廠商在鎖殼沖裁模具領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的技術(shù)，其產(chǎn)品不僅在精度和耐磨性上有著明顯優(yōu)勢，而且在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及智能制造方面也領(lǐng)先于國內(nèi)。另外，一些國外模具企業(yè)還注重產(chǎn)品的生態(tài)和環(huán)保性能，不斷推出節(jié)能減排的新產(chǎn)品，這些都為國外鎖殼沖裁模具行業(yè)發(fā)展帶來了新的動力和方向。1.3擬解決關(guān)鍵問題沖件毛邊，這可能是由于刀口磨損、間隙過大、刀口崩角、間隙不合理、模具上下錯(cuò)位等原因造成的。解決這一問題的方法包括研修刀口、控制凸凹模加工精度或修改設(shè)計(jì)間隙、調(diào)整沖裁間隙確認(rèn)模板穴孔磨損或成型件加工精度等問題、更換導(dǎo)向件或重新組模。跳屑壓傷，這可能是由于間隙偏大、送料不當(dāng)、沖壓油滴太快、模具未退磁、凸模磨損、凸模太短、材質(zhì)較硬、沖切形狀簡單等原因造成的。解決該問題的途徑主要有：控制凸模凹模的加工精度或修正設(shè)計(jì)間隙，送到合適的位置對皮帶進(jìn)行修整，及時(shí)清洗模具，控制壓力油的滴量，或者更換潤滑油以降低粘度，學(xué)習(xí)后必須退磁，學(xué)習(xí)凸模刀口，調(diào)整凸模刃入凹模長度，更換材料，修改設(shè)計(jì)等。1.4主要內(nèi)容本課題的基本內(nèi)容如下：鎖殼沖裁工藝分析；沖裁工藝方案與模具結(jié)構(gòu)形式的確定；確定料帶尺寸及排樣方案；計(jì)算模具的工作尺寸，計(jì)算模具的壓力中心等；模具主要零部件選型與設(shè)計(jì)，主要包括模架、導(dǎo)向裝置、卸料裝置、壓料裝置的設(shè)計(jì)，工作部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。2沖壓2.1沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓成形是指利用沖模將零件擠出，使得零件在成形過程中產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（一般稱之為沖壓件）。沖壓不僅適用于金屬，也適用于非金屬及復(fù)合材料的加工。沖壓模具是用來對工件進(jìn)行沖壓成形的一種設(shè)備。沖壓模具是沖壓過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般情況下，沒有合適的模具，就不能進(jìn)行沖壓；同時(shí)，高精度的沖壓加工也要依賴于相關(guān)的模具。其最大的特點(diǎn)就是依賴于模具和沖床設(shè)備來完成加工，這使得它更容易地實(shí)現(xiàn)了自動化，并且具有非常高的生產(chǎn)率，并且操作簡單。一般沖壓設(shè)備一分鐘可以生產(chǎn)幾個(gè)到數(shù)十個(gè)零件，而高速沖壓設(shè)備可以達(dá)到一分鐘幾百甚至幾千個(gè)。沖壓成形后的工件一般不需要進(jìn)行沖裁，具有節(jié)能、節(jié)約原料的特點(diǎn)。因?yàn)槔錄_裁采用的原料大多為具有良好表面質(zhì)量的板材或板材，沖裁模具可以確保沖裁零件的尺寸誤差，因此，產(chǎn)品具有良好的互換性和尺寸穩(wěn)定性。冷沖件具有薄壁、質(zhì)輕、剛性好等特點(diǎn)，可用于制造各種復(fù)雜外形的部件，如鐘表的秒表、大至汽車縱梁、覆蓋物等。沖壓模具通常為單件、小批量、高精度、高工藝要求，屬于技術(shù)性強(qiáng)、制造成本高的產(chǎn)品。因此，在大批量的生產(chǎn)條件下，沖壓產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益才會更高。它因其特殊的制造工藝而被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，特別是大規(guī)模制造。在機(jī)械制造，汽車制造，航空航天，電子等領(lǐng)域，沖壓產(chǎn)品得到了日益普遍的使用。在上述工業(yè)領(lǐng)域，沖壓機(jī)占有相當(dāng)大的比重。采用這種方法，可以大幅度地提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。2.2沖裁的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.2.1沖裁工藝方面采用多種沖壓新工藝，以提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品品質(zhì)、減少成本、拓寬其適用范圍為重點(diǎn)，是沖壓技術(shù)的一個(gè)重要方向。當(dāng)前，國內(nèi)外正快速發(fā)展著各類沖壓產(chǎn)品。先進(jìn)的沖壓加工方法包括：精確沖壓、柔性沖壓、超塑等高性能成形、高效率、高精度沖壓、冷擠壓等。精確下料是一種有效的提高沖壓零件精度的手段。精沖技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)沖裁，而且還能實(shí)現(xiàn)成型（精確彎曲、拉深、翻邊等），它能實(shí)現(xiàn)常規(guī)沖壓成型很難制成的材料或復(fù)雜形狀的零件，同時(shí)也能改善成形工藝，提升其極限變形度。多種含能成型技術(shù)可實(shí)現(xiàn)小批量、復(fù)雜、高強(qiáng)度板材零件的快速制造，在航空、國防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。利用特定條件下金屬材料的超塑性性能，可以一次成形代替常規(guī)的多道工序。對提升加工效率、加工精度、解決某些特種零件制造問題都有重大意義。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對板材成形中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行預(yù)測、分析與求解，并對其進(jìn)行優(yōu)化，是目前我國沖壓成形領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。激光模具快速成型為新產(chǎn)品的研發(fā)、模具的快速成型提供了廣闊的空間。2.2.2沖模設(shè)計(jì)與制造方面(1)面向規(guī)?；?、智能化、長壽、多工序、多功能化等趨勢，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對模具制造技術(shù)的迫切需求。同時(shí)，為適應(yīng)日益提高的市場要求，各種快速成形技術(shù)和簡單經(jīng)濟(jì)的沖壓模具也得到了迅速的發(fā)展。(2隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等高技術(shù)的進(jìn)步，包括模具的開發(fā)與生產(chǎn)，對模具的設(shè)計(jì)與制作有了很大的促進(jìn)作用。當(dāng)前，以模具CAD/CAM/CAE為代表的多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)。雖然與世界先進(jìn)水平相比仍有一定的差距，但是，這是我們國家在模具行業(yè)中所取得的成就和發(fā)展趨勢?？焖賹?shí)現(xiàn)了模具處理的現(xiàn)代化。各類機(jī)床、高速銑削、精密研磨、電火花銑削、自動線切削、現(xiàn)代檢測等都已經(jīng)完全向CNC或電腦數(shù)控化方向發(fā)展。本項(xiàng)目提出一種新型高效、高效率、高效率的快速銑削方法，解決了傳統(tǒng)銑削方法難以解決的關(guān)鍵科學(xué)問題，如：1μm的高速銑削，表面粗糙度Ra<1μm，硬質(zhì)材料硬度為60HRC，極大地提升了模具的裝配精度，并對模具的制造工藝進(jìn)行了優(yōu)化。目前，國際上已開展了大量的研究工作，并已獲得較好的應(yīng)用效果，而65Nb、LD1,012AI、CG2.LM1、LM2等高強(qiáng)度冷作模具材料是未來的發(fā)展趨勢。模具制造的規(guī)范化、專業(yè)化，已經(jīng)成為目前模具工業(yè)普遍關(guān)注的問題。其原因在于，模具的規(guī)范化是實(shí)現(xiàn)專業(yè)制造的先決條件，而對其進(jìn)行專業(yè)制造又是提升產(chǎn)品品質(zhì)、減少制造時(shí)間和降低成本的重要手段。2.2.3沖裁設(shè)備及沖裁自動化方面研制出性能優(yōu)良的沖壓裝備，是提升沖壓加工工藝水平的基礎(chǔ)。高效、高精度、長壽命的沖壓模具，要求與之相匹配的是高精度、高自動化的沖裁裝備：為適應(yīng)新技術(shù)的需求，開發(fā)出了很多新機(jī)構(gòu)的沖裁裝備。為了適應(yīng)小批量新產(chǎn)品的需要，沖壓設(shè)備向著多功能、數(shù)控方向發(fā)展。為了提高生產(chǎn)效率與安全，各種自動化裝備被廣泛應(yīng)用，其中以沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓型FMS（FMS）最為典型。2.2.4沖裁的基本原理沖壓成形技術(shù)的進(jìn)步和沖壓模具的設(shè)計(jì)和制造，都離不開對沖壓成形基礎(chǔ)理論的研究。通過對鎖殼的沖裁工藝性能的研究，沖裁成形過程應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，本項(xiàng)目以汽車用鎖殼體為研究對象，以金屬材料為主要研究對象，采用有限元數(shù)值仿真、有限元仿真等手段，深入研究金屬材料在復(fù)雜環(huán)境下的力學(xué)行為，建立起一種面向?qū)嶋H應(yīng)用的新型金屬材料沖壓成形技術(shù)及模具設(shè)計(jì)理論體系。為自己以后的模具設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3設(shè)計(jì)任務(wù)及總體設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)任務(wù)(1)沖壓工藝分析：這一節(jié)主要研究沖壓成形中板材的成形、受力狀況和沖壓零件截面的分析。包含沖壓零件的外形形狀，目測，沖裁壓力的確定。(2)沖壓模具的設(shè)計(jì)：其中包含了沖壓模具的尺寸、沖壓模具的構(gòu)造、沖壓件的主要部件的選擇使用。(3)沖裁件的工藝過程設(shè)計(jì)。3.2總體設(shè)計(jì)方案的確定通過對沖壓工藝性的分析，提出了基于沖壓零件特性的沖壓工藝方案。在制定下料工藝規(guī)劃時(shí)，應(yīng)考慮的主要問題是下料工序個(gè)數(shù)的確定、下料工序的組合和排料順序的安排。沖裁件的數(shù)量通常較易確定，其難點(diǎn)在于沖裁件的組合和排樣次序的確定。通常以鎖殼沖裁的設(shè)計(jì)任務(wù)為基礎(chǔ)，結(jié)合沖裁模的實(shí)際狀況，對其進(jìn)行全面的分析、對比、論證。最終，選擇出最優(yōu)的整體方案。3.3沖裁模具的選擇沖壓模具種類繁多，根據(jù)各工序之間的結(jié)合程度，可分為單道工序、復(fù)合道和連續(xù)道。一種是無導(dǎo)引模，一種是有導(dǎo)引模，后者是一種結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、維護(hù)方便的模具，但在沖床上安裝時(shí)，存在著調(diào)節(jié)間隙均勻性難以實(shí)現(xiàn)的問題，其主要原因是沖床導(dǎo)軌與滑塊的配合精度，導(dǎo)致其導(dǎo)引精度較低，其使用安全性不佳，不宜用于板材的沖壓成型。導(dǎo)柱模具可分為兩種類型：導(dǎo)柱模具和復(fù)合模具。導(dǎo)板模是利用導(dǎo)料板上的導(dǎo)孔來引導(dǎo)沖頭，導(dǎo)孔與沖頭工作端之間為H7/h6間隙配合，一般用于偏心沖床。為了保證安全，在工作過程中沖頭的工作端部應(yīng)永遠(yuǎn)不要與導(dǎo)孔分離。因?yàn)樗哂休^高的導(dǎo)引精度，因此，對于圓及一般規(guī)則沖裁零件，多采用這種結(jié)構(gòu)。導(dǎo)柱模具是由安裝在上下模板（底座）中的導(dǎo)套和導(dǎo)柱的很好的協(xié)作而對沖頭進(jìn)行引導(dǎo)的。該導(dǎo)模具有更高的引導(dǎo)精度，使用更加安全和方便，適用于大量生產(chǎn)情況下的各類具有高精度和復(fù)雜形狀零件的沖裁模具。特別是在復(fù)合模、連續(xù)模上使用導(dǎo)向柱模，其優(yōu)勢更是顯而易見，而且模頭標(biāo)準(zhǔn)化后，可以大幅度地減少模具的生產(chǎn)成本。但在模具中加入導(dǎo)向柱和導(dǎo)向套等結(jié)構(gòu)后，其外部尺寸變大。當(dāng)板材在復(fù)合模具中沖裁時(shí)，只需一次定位即可實(shí)現(xiàn)其內(nèi)、外形狀的尺寸，所以沖裁零件的內(nèi)、外形狀的位置尺寸精度高。但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，生產(chǎn)周期長，且沖孔凸模嵌入凹模太深，導(dǎo)致沖模與凸模的磨損增加，從而縮短了其使用壽命。此外，在沖壓零件內(nèi)部形狀差異不大的情況下，也不能選擇復(fù)合模具。該組合模具的一大特征是它既有一個(gè)沖頭，又有一個(gè)沖孔模。按落下模具的位置，可將其分為倒裝復(fù)合件與正裝復(fù)合件。在上模上裝有下料模，是一種倒裝結(jié)合模。若將下模置于下模之上，則稱為正裝結(jié)合模。一種套裝式組合模具，它位于下模具上。通常沖裁—落料組合模具多為倒置結(jié)構(gòu)，而下料—拉延組合模具為正裝結(jié)構(gòu)；對于小、中型零件，可采用一道工序的落料或沖孔模具，采用正裝結(jié)構(gòu)。倒裝復(fù)合模具一般都是使用剛性的沖壓機(jī)構(gòu)來完成，其結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，但對工件沒有壓扁的效果。正裝式組合模具朝上推出，所述彈性頂件裝置裝于所述下模具上，且由所述壓力臺上的泄水孔向下延伸，所述條料通過所述沖頭及頂頭機(jī)構(gòu)的上下擠壓而被沖出；該模具具有較好的平整度，適合對薄料進(jìn)行沖裁。在連續(xù)模具中，一次沖孔可以同時(shí)進(jìn)行二次甚至十次的沖孔。其區(qū)別于復(fù)合模具制造，其主要特點(diǎn)是板材在模具中的不同部位進(jìn)行沖壓，從而形成了一種連續(xù)的沖壓生產(chǎn)。本文介紹了一種新型的模具設(shè)計(jì)方法，即采用了起始模具和側(cè)刃固定長度的連續(xù)模具。因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)多個(gè)過程的連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率非常高，并且適用于自動進(jìn)料，所以得到了廣泛的應(yīng)用。為保證導(dǎo)向銷導(dǎo)向時(shí)不會碰到已經(jīng)沖出的工件內(nèi)孔，對板材的厚度通常有一定的要求（板材厚度超過3毫米）。沖裁零件的外形尺寸，內(nèi)孔也不能太小，不然沖裁零件的沖頭上的定位銷釘?shù)目壮叽缇蜁^小，從而給沖頭的加工帶來困難?？傊@次的鎖殼沖裁模是按沖壓順序進(jìn)行的，所以選擇了級進(jìn)模。結(jié)果表明，該方法可以降低模具制作成本，提高模具使用壽命，操作簡便，安全性好。4沖裁工藝分析及凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算4.1沖裁工藝分析鎖殼的材質(zhì)通常選用不銹鋼或普通鋼材。沖裁是一種采用沖模方法將金屬板材在沖床上分開的過程。它可以直接沖成需要的形狀，也可以為其他工藝準(zhǔn)備坯料。按規(guī)定的外形從板料上沖壓成形稱為下料。沖裁就是把一個(gè)零件（或毛坯）沖制到所需的外形（沖洗出來的都是廢料）。下料與沖孔有著相同的變形特征，但在設(shè)計(jì)時(shí)，但是在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，采用的是不同的計(jì)算方式，所以需要將其分為兩道工序。1.工藝分析由于鎖殼的制件形狀簡單，尺寸適中，板料厚度選用1.5mm，且大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。但應(yīng)注意幾點(diǎn)：1)4xR3mm的兩個(gè)孔墻間距和周緣間距只有5毫米，在設(shè)計(jì)中要特別注意。2)工件為圓弧聯(lián)接，在加工時(shí)要重視其尺寸精度。3)在大規(guī)模生產(chǎn)中，要注意選材和模具結(jié)構(gòu)，以確保一定的使用壽命。2.工藝方案的確定本沖件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料、一般可采用：（1)：單一工藝模具；生產(chǎn)效率較低，累積誤差較大，缺乏安全性，而使用簡易的模具，則易于制作。（2）連續(xù)模，生產(chǎn)率高，誤差小，生產(chǎn)安全性高，但模具比較復(fù)雜，加工難度略大。（3）組合模具；高效率、低錯(cuò)誤、不安全的生產(chǎn)、復(fù)雜的模具和難以制作。采用方案（2）采用連續(xù)模沖裁的方案4.1.1沖裁變形分析沖裁模具是將板材沖出，沖頭下落到板材表面時(shí)，受到凸凹模端面的壓力。凸、凹模具對板材的作用力，因凸凹模具間有空隙，從而形成一力矩M，該力矩等于凸凹模具的合力與略比該間隙略大的力臂a之積。采用無壓板式?jīng)_壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖壓時(shí)，由于扭矩的作用，使得板材和模具只在靠近刀刃的一小塊范圍內(nèi)保持接觸，接觸寬度大約是板材厚度的0.2-0.4。此外，凸凹模施加在板材上的壓力也是不均衡的，如圖所示，越接近刀鋒處，壓力就越大。圖4.1.；1-凸模；2-材料；3-凹模沖裁是作用于材料上的力其中：P1,P2——凸模和凹模對板材的垂向力；F1,F2——凸凹模對板材的側(cè)力；μP1，μP2是凹模端面和板材之間的摩擦系數(shù)，它的方向與凹模的縫隙尺寸相關(guān)，但通常是對著凹模的刀刃。4.1.2沖裁變形過程沖裁是一種將變形分開的沖壓過程。當(dāng)凸模與凹模的間隙為常態(tài)時(shí)，工件在外力作用下，必定先由彈性變形發(fā)展為塑性變形，最終以破裂脫離結(jié)束，如圖所示。圖4.2沖裁變形過程及沖裁件剪切斷面(a)彈性變形(b)塑性變形(c)出現(xiàn)裂紋(d)裂紋貫通(e)板料完全斷面分離(f)剪切斷面l-凸模2-板料3-凹模4-沖孔為工件，落料為廢料5-落料為工件，沖孔為廢料在鎖殼模的沖壓成形過程中，一般可以分成三個(gè)階段1.彈性變形階段 從（a）可以看出，在沖壓模具的沖頭與板材接觸的過程中，材料會發(fā)生微小的彈性變形。如果板材內(nèi)的應(yīng)力未超出其彈性極限，則在沖頭卸荷后，板材便可迅速回復(fù)到原來的狀態(tài)。2.塑性變形階段如(b)所示，隨著凸模的不斷下壓，板材變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力會持續(xù)增加。板材在承受了一定的應(yīng)力后，就會發(fā)生塑性剪切變形。當(dāng)沖頭繼續(xù)下壓時(shí)，材料的變形程度會越來越大，最終，在沖壓模具中，當(dāng)其到達(dá)臨界值（如圖C所示）時(shí)，會出現(xiàn)細(xì)小裂紋，即失效起始，而塑性變形終止。3.斷裂分離階段當(dāng)出現(xiàn)裂紋時(shí)，沖頭仍在繼續(xù)下壓，已經(jīng)形成的裂紋在剪切速率最大的方向上延伸，并呈楔狀擴(kuò)展，如果間隙足夠大，上、下兩道裂縫會重合，從而使板材發(fā)生拉斷和分離。在斷裂過程中，橫截面上出現(xiàn)了一條粗糙帶。在沖頭再次下降時(shí)，沖頭將沖件完全壓進(jìn)模具孔內(nèi)，完成沖裁工序。在圖（d）和（e）中示出了整個(gè)破裂分離過程，并且（D）示出了裂紋擴(kuò)展和貫穿的情況。圖（e）示出了在沖壓完成時(shí)，板材被完全分割并分開的情況。4.1.3沖裁件的質(zhì)量及其影響因素沖壓零件的質(zhì)量包括零件的截面狀態(tài)，尺寸精度，以及外形上的誤差。切割面要盡量垂直，光滑，毛刺少。應(yīng)確保其尺寸精度符合圖紙所要求的誤差。產(chǎn)品的輪廓應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖；曲面越直越好，也就是彎曲越小。1.尺寸精度沖裁模的制造精度直接影響著沖裁件的尺寸和質(zhì)量，而沖裁模的高精度直接影響著沖裁件的質(zhì)量。沖壓零件的尺寸愈小，外形愈簡單，其加工精度愈高。2.斷面質(zhì)量下料間隙直接關(guān)系到工件的截面質(zhì)量。如果選擇合適的間隙，則在下料時(shí)可使上、下刃口處出現(xiàn)的裂紋重疊。雖然加工出來的零件截面并不十分平滑，而且有一定的錐度，但是已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。3.毛刺沖壓或沖壓模具經(jīng)過打磨之后，在其開口部分將形成一個(gè)圓形。在沖壓零件的邊上可能會出現(xiàn)毛刺。在下料時(shí)，不允許有太多的毛刺產(chǎn)生，要查找產(chǎn)生毛刺的根源并加以解決。如有微小的毛邊，在下料后應(yīng)予以去除。4.2排樣設(shè)計(jì)由于鎖殼的沖裁模具的工序?yàn)橄葲_孔后落料。所以排樣方式選為無搭邊，直排如圖所示。每次沖模時(shí)，帶在沖模上推進(jìn)的長度被稱作走刀量。在一次行程中，只能進(jìn)行一次沖壓，其進(jìn)給量為條材上兩件相應(yīng)點(diǎn)的間距，見公式（4.1）。（4.1）A──→送料進(jìn)距，單位mm；D──→沖壓零件的寬度，單位mm；a1──→沖裁件之間的搭邊值，單位mm；由于板料的厚度為3mm。故搭邊值a1=2.8mm條料寬度的確定在沖壓之前，一般需要將板材切割成合適的寬度。送料進(jìn)距圖4.3條料下料寬度偏差由于本設(shè)計(jì)選用有測壓裝置，則條料寬度為，見公式（4.2）。B=(L+2a+△)(4.2)公式(4.2)中B──→條料寬度，單位mm；L──→沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位mm；a──→沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊，單位mm；△──→條料下料時(shí)的下偏差值，見上表，單位mm；B=(L+2a+△)=136.8+2X2.8+1=143.4mm4.2.1材料利用率在沖壓成形過程中，材料利用率是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。它的計(jì)算可以用一次進(jìn)行程中的實(shí)際沖壓區(qū)域占坯料面積的百分?jǐn)?shù)來表達(dá)。在計(jì)算了頭部、尾部和邊角料的物料損耗后，一塊板材（或帶料，帶條）上的物料的總量利用率是，見公式（4.3）。（4.3）n──→一張板料(或帶料、條料)上沖裁件的總數(shù)目；S──→一個(gè)沖裁件的實(shí)際面積，單位mm2；L──→板料的長度，單位mm；B──→條料寬度，單位mm;本設(shè)計(jì)的材料利用率達(dá)到經(jīng)濟(jì)要求，故可行。圖4.34.2.2沖壓力計(jì)算沖壓力是沖裁力、缷料力、推件力、和頂料力的總稱,(見公式4.3)（4.3）式中F──沖裁力，單位N；L──→沖裁件周邊長度，單位mm；K──→系數(shù)，取K=1.3；τ──→材料抗剪強(qiáng)度，單位MPa；查表約取值300MPat──→材料厚度為1.5，單位mm。L=170×2+134×2+2×3.14×14+2×3.14×8+4×2×3.14×3=821.52mmF=kLtτ=1.3×821.52×300×1.5=480588N卸料力(F1)，推料力(F2)，頂件力(F3)的計(jì)算F1=K×F=0.02×480588=9611.76NF2=n×K×F=86505NF3=K3×F=19222.5NK1──→卸料力系數(shù)，其值為0.02～0.06(薄料取大值，厚料取小值)；K2──→推料力系數(shù)，其值為0.03～0.07(薄料取大值，厚料取小值)；K3──→頂件力系數(shù)，其值為0.04～0.08(薄料取大值，厚料取小值)；n──→梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料數(shù)量(n＝h/t);h──→直刃口部分的高(mm)；t──→材料厚度(mm)；4.2.3壓力機(jī)公稱壓力的選取沖壓時(shí)，額定壓力應(yīng)大于或等于沖壓過程中所有工藝力之和.Fz=F1+F2+F3=9611.76+86505+19222.5=115339.26NM=Fz/g=11533.926kg=11.533（噸）故選用12噸的壓力機(jī)，沖壓機(jī)的類型選用開式曲柄壓力機(jī)。與其他類型的壓力機(jī)相比具有工作效率高，成本低的特點(diǎn)。由于本沖裁件為簡單的幾何圖形，所以壓力中心為幾何中心。4.3凸模與凹模的刃口尺寸計(jì)算在設(shè)計(jì)中，采用了將沖模、沖模分離的方式，將沖模、沖模分別按照圖上的要求進(jìn)行加工。對凸、凹模刃口尺寸及加工公差要分開標(biāo)明，適合圓型或簡單型件。4.3.1凸模與凹模配制加工在采用凸凹模具分離工藝時(shí)，為了保證凸凹模具之間有一定的間隙，對沖壓模具的加工精度要求較高，這給沖壓模具的制作帶來了很大的難度。沖模是一種用于沖壓薄板（因?yàn)閆min和Zmin之差非常?。┑臎_壓模具，也是一種常用的沖壓模具。配制方法是先根據(jù)所需的規(guī)格制造一個(gè)參照部件（沖壓或模），然后根據(jù)參照部件的真實(shí)大小，根據(jù)最小的合理間隙比例進(jìn)行匹配。在設(shè)計(jì)時(shí)，要詳細(xì)地解釋參考部件的刀鋒大小和加工誤差，而配置產(chǎn)品只給出了額定尺寸，沒有給出公差，但在圖上寫得很清楚：“按照凹模的真實(shí)刀口大小，保證最小兩邊的合理間距Zmin”。采用組合方法，通過沖模和凹模磨損后的輪廓曲線，精確判斷三種情況下，刀具刃口的增減或保持恒定，并給出對應(yīng)的數(shù)值求解方法。第一類尺寸，磨損后增大的第一種類型的沖模，它是指由于使用后的沖?；驔_模而增加的。對應(yīng)于一種簡單的沖壓模具大小，因此其基礎(chǔ)尺寸和加工容差的確定方法，（見公式4.4）。第一類尺寸：（4.4）A=120-0.20+0.25X0.20=119.85mmB=84-0.20+0.25x0.20=83.85mmC=25-0.20+0.25x0.20=24.85mm

沖頭的基礎(chǔ)尺寸和沖頭的形狀一樣，都是119.85毫米，83.85毫米，24.85毫米。在沒有說明公差時(shí)，需要用0.1-0.14毫米的兩邊空隙來配合下料模具。大孔按照IT14,取x=0.5；小孔按照IT12，取x=0.75

設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則沖孔dp＝（dmin＋x△)－δp=28+0.5X0.2-0.008

＝（dp＋2Zmin）＋δd0=28.1+0.04+28.14mm校核δT+δT≤Zmax-ZminδT+δT=0.04

Zmax-Zmin=0.1080.04≤0.108

滿足間隙公差條件Dp2=16+0.75X0.18-0.008=（dp＋2Zmin）＋δd0=16.135+0.04=16.175

校核｜δp｜＋｜δd｜≤2Zmin

0.008＋0.012≤0.06－0.04

0.02＝0.02滿足間隙公差條件沖頭的刀刃尺寸是根據(jù)模具的實(shí)際尺寸配比的，并且在0.03-0.05毫米的兩側(cè)間隙。凹模厚度：H=20mm；5上模零件設(shè)計(jì)5.1新建上模零件5.1.1凹模組件一般凸模總成的結(jié)構(gòu)由凸模固定板、墊板、以及通過螺絲銷釘與上模底座連接的防轉(zhuǎn)銷組成。凸模形式?jīng)_壓模具的結(jié)構(gòu)型式，是由沖壓零件的形狀、大小決定的。常用的圓形沖頭結(jié)構(gòu)形式見圖4.12，其中（a）、（c）的相應(yīng)沖頭直徑d=1-20mm，為了防止應(yīng)力集中，同時(shí)又要確保強(qiáng)度和剛度，采用階梯狀過渡，或者在中間加入過渡段。圖（b）中，合適的下料直徑d為8至30毫米。圖（D）適合沖制具有接近材料厚度的孔徑的小孔。使用護(hù)套結(jié)構(gòu)，不僅可以改善彎曲性能，而且可以節(jié)約模具鋼。（e）用于沖壓大孔和落料沖頭，為了減小研磨區(qū)域，沖頭的外徑和端面均為凹形。（a）（b）（c）（d）（e）圖5.1圓形凸模圖5.2所示為快換凸模結(jié)構(gòu)，用于大型沖模中沖小孔的易損凸模。（a）（b）圖5.2快換凸模圖5.3是一個(gè)非圓的沖頭。與該凸型模具安裝盤相匹配的緊固部件可以制成環(huán)形或長方形，見圖（a）和（b）。若使用電火花切割，則工件與工件的大小必須相同，見圖c)。（a）（b）（c）圖5.3非圓形凸模本設(shè)計(jì)選用圓形和矩形凸模。5.1.2凸模的長度對于使用了彈性卸料板的沖壓模具，需要按照模具的特殊構(gòu)造來決定其沖模長度。該模具的主要結(jié)構(gòu)見圖2.15。沖頭的長度根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算，（見公式5.1）擬采用固定式卸料板。圖5.4L＝L1＋L2＋L3＋(15～20)mm（5.1）L1──→凸模固定板厚度，單位mm；L2──→缷料板的厚度，單位mm；L3──→導(dǎo)尺的厚度，單位mm；公式中15-20毫米包含沖頭插入模具的深度，沖頭修整量，沖模關(guān)閉時(shí)卸料與沖頭固定板的間距，總體上應(yīng)該結(jié)合特定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。L=L1+L2+L3+15=35+25+5+15=80mm凸模長度由于鎖殼的板料厚度為1.5mm，所以選用15mm5.1.3凸模材料模具刀刃必須具有良好的抗磨損性能和抗沖擊能力。沖頭外形簡單，對沖頭的使用壽命要求不高，可以選擇T8A,T10A；沖頭的形狀比較復(fù)雜，對沖頭的使用壽命有很高的要求，可以選用Cr12,9Mn2V,Cr12MoV,CrWMn.Cr6WV，熱處理硬度58-62HRC，沖頭使用壽命高，可選用硬質(zhì)合金。沖頭工作部位的粗糙度Ra=0.8-0.4μm，而緊固部位的粗糙度Ra=1.6-0.8μm。沖頭經(jīng)過58-60HRC的熱處理。5.1.4凸模強(qiáng)度和剛度通常用沖頭的強(qiáng)度就可以了，不需要再做強(qiáng)度的計(jì)算。而對于具有較大截面且具有較大截面且具有較大截面的沖頭，則需對其承載力及縱彎阻力進(jìn)行檢驗(yàn)。1.沖頭的載荷檢驗(yàn)沖頭的最小截面上所受到的壓縮應(yīng)力σ一定要比沖頭的材質(zhì)所能容許的壓力（σ）小，（見公式5.2）（5.2）故非圓凸模Fmin≥Ｐ／［σ］32≥27符合設(shè)計(jì)要求對圓形凸模dmin≥４tτ［σ］16≥4X1.5X300X0.00516≥9符合設(shè)計(jì)要求公式中σ──→凸模最小斷面的壓應(yīng)力(MPa)；P──→凸?？v向總壓力(N)；Fmin──→凸模最小斷面積(mm）；dmin──→凸模最小直徑(mm）；t──→沖裁材料厚度(mm)；τ──→沖裁材料抗剪強(qiáng)度(MPa)；［σ］──→凸模材料的許用壓應(yīng)力(MPa)；２．模具的彎曲特性檢查模具在沖壓時(shí)的穩(wěn)定度，采用歐拉公式求出零件所受的軸力。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為無導(dǎo)架和有導(dǎo)架兩大類。對于沒有導(dǎo)引機(jī)構(gòu)的沖頭，其受力與一端固定而一端為自由的壓桿是一樣的，其縱向抗彎曲性能可以通過以下公式進(jìn)行檢驗(yàn)：無導(dǎo)向裝置的圓形凸模，（見公式5.3）；(mm)（5.3）非圓形凸模，（見公式5.4）；(mm)（5.4）帶導(dǎo)向裝置的圓形凸模，（見公式5.5)；(mm)（5.5）非圓形凸模，（見公式5.6)；(mm)（5.6）公式中Lmax──允許的凸模最大自由長度，單位mm；d──凸模的最小直徑，單位mm；F──沖裁力，單位N；I──凸模最小橫截面的慣性矩，單位mm4；本次設(shè)計(jì)選用帶導(dǎo)向的圓形凸模故用公式5.5計(jì)算則，(mm)=80(mm)則凸模的長度為80mm。5.1.5凸模固定板凸型模具的定位板是用來固定沖頭的，固定盤的外部尺寸通常和模具的尺寸相同。凸模固定板的內(nèi)沖頭一般采用的是將沖頭按在定位板上，配合方式為H7/m6，直沖頭為N7/h6、P7/h6。對于較大的沖頭，還可用螺絲、銷子來代替墊板。對于較小的沖頭也可以選擇粘接。膠接式平板時(shí)，為了減小配合面，使孔的加工更加簡便，在固定板上開孔時(shí)應(yīng)留有空隙。在大尺寸沖壓模具中，對小孔易損壞的沖頭，也可以通過模具的快速更換來進(jìn)行修復(fù)與更換。5.1.6墊板它安裝在固定板和上模具底座或下模具底座之間，其功能是為了避免沖頭在沖裁時(shí)對上模具底座造成擠壓，所述墊板的材質(zhì)為45鋼，其熱處理硬度為43-48HRC，單位壓力較大的為T8A，熱處理硬度為52-55HRC。5.2推件裝置推件和頂部部件的功能是把工件從沖模中推出來（沖頭設(shè)置在上沖頭上）或者被推出（沖頭設(shè)置在下沖頭上）。推件力是指在沖床上的橫梁上，通過某種傳力元件，把推件力傳遞給沖床，使工件（或廢料）排出模具。如圖5.5（a）所示，采用了一種剛性頂推機(jī)構(gòu)，頂推力量大，推件穩(wěn)定，但不具有壓力作用。圖5.5(b)所示的鑄型，其特點(diǎn)是在沖孔過程中能夠?qū)⒈粔褐?，所拉出的產(chǎn)品具有高的品質(zhì)，但是所受的彈力是有限的。圖5.5剛性推件裝置選用剛性推件裝置，本設(shè)計(jì)選用有導(dǎo)向裝置的凸模。上模座的長度為200mm，寬為164mm。6下零模設(shè)計(jì)6.1凹模設(shè)計(jì)6.1.1凹模的洞形形狀選擇凹模洞口形狀是指凹模模型孔的軸剖視圖。斜壁型刃口模，可使沖裁零件或廢料順利通過，且凹模磨損后修整量少。但是，經(jīng)過修整后的刃口厚度變小，刃口密度也有所增加?？捎糜趯Y(jié)構(gòu)簡單、精度要求不高、材質(zhì)比較薄的工件進(jìn)行沖壓加工。當(dāng)t<2.5mm時(shí)，α=15；當(dāng)t=2.5-6mm時(shí)，α=30；在用電火花加工凹模時(shí)，對α=4-20的圓柱形圓柱形或圓錐型的凹模進(jìn)行加工。具有很高的刃口力，修整后的刃口形不會改變。但是，孔口易堆積工件或廢品，推桿受力大，磨損嚴(yán)重。主要用于對具有復(fù)雜外形和高精度要求的零件進(jìn)行沖壓加工。當(dāng)t＜0.5mm時(shí)，h＝3～5mm；當(dāng)t＝0.5～5mm時(shí)，h＝5～l0mm；當(dāng)t＝5～l0mm時(shí)，h＝10～15mm，α＝3～5。鎖殼的結(jié)構(gòu)簡單，故選用h=3-5mm.6.1.2凹模外形尺寸凹模厚度的確定，（見公式6.1）。H＝Kb（6.1）取b=120mm則k=0.18H=21.1mm故凹模厚度選用20mm凹模壁厚(指凹模刃口與外邊緣的距離)的確定，（見公式6.2）。小凹模c＝(1.5～2)H（6.2）C=30mm大凹模c＝(2～3)H（6.2）C=40mm公式中b──→沖裁件的最大外形尺寸，單位mm；K──→系數(shù)，見表6.1；H──→凹模厚度，其值為15～20mm；c──→凹模壁厚，其值為26～40mm。用上述公式求出的模具輪廓尺寸，既能確保模具具有較高的強(qiáng)度，又能滿足模具的要求，通?？墒∪ζ鋸?qiáng)度的校核。圖6.1系數(shù)K的數(shù)值由上式所得H=20mm,C=40mm；凹模長度=120+2C=200mm；模寬度=84+2C=164mm；6.2凹模的固定方法和主要技術(shù)要求

模具通常是用螺絲與銷子來固定的。螺絲與銷的數(shù)目，規(guī)格，及他們的位置，應(yīng)該可以從模具的尺寸，在標(biāo)準(zhǔn)的典型的組合。其安裝位置可以根據(jù)建筑的要求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。螺孔和銷孔的間距和與模板邊沿的距離應(yīng)該符合相關(guān)規(guī)定。模具凹模的孔軸必須與凹模頂面相垂直，且上、下兩個(gè)面必須相互平行。從而延長了沖裁模具的壽命，并保證了沖裁零件的精度。模具下表面及模具孔內(nèi)壁應(yīng)平滑。模具的材質(zhì)同凸型模具相同，但其硬度要比沖頭稍高一些，硬度可達(dá)60-64HRC。6.2.1固定板沖壓模具中使用最廣泛的是沖壓模具，其形狀有兩種，一種是圓的，另一種是矩形的，主要用于壓緊小沖壓模具。在設(shè)計(jì)定位盤時(shí)，應(yīng)該考慮如下問題：1)公模的定位板的厚度一般為公模的0.6-0.8倍，其表面大小可與鑄模及排屑槽的外部形狀相吻合，但要將螺釘及銷釘?shù)奈恢靡徊⒂?jì)算進(jìn)去。2)固定盤上的沖壓裝配孔與沖壓件采用H7/m6型的過渡裝配，沖壓完成后，應(yīng)將沖壓件連同定位盤一并進(jìn)行打磨。3)所述緊固板上下兩個(gè)表面應(yīng)該是平坦的，并且與所述沖壓裝配孔軸線相垂直；固定板的基底面和壓接接合表面的粗糙度在6-0.8μm之間，對于其它不規(guī)范表面的要求可以適當(dāng)減小。4)定位盤的材質(zhì)通常為Q235或者45鋼材，不需要進(jìn)行淬火處理。固定板材料采用45鋼，厚度取16mm,外形尺寸（200X164）.6.2.2卸料板排料板通常有兩種：一是硬型，二是彈性型。1.閉式硬排料板，適合于對0.5毫米或更厚的條料進(jìn)行壓制。2.為懸臂型硬脫板，適合于對較細(xì)、較大的原料進(jìn)行卸料。3.為一種可用于簡易折彎及拉伸模具的鉤子式硬脫板。本論文所述的一種硬式卸料板，是一種利用螺絲、銷子與下模具相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，能夠承載更大的卸料力，適用于厚鋼板沖壓件的卸料。硬式排料板與沖頭之間的側(cè)隙通常在0.1-0.5毫米之間。硬式卸料器的厚度取決于卸料器的壓力和卸料器的尺寸，通常為5-12毫米。彈性卸料板：1.是順裝式模具的彈性卸料板；2.是倒裝式模具的彈性卸料板；3.是采用橡膠等彈性元件卸料板；在本次設(shè)計(jì)中選用剛性卸料板。其大小與模具大小一致。剛性出料機(jī)構(gòu)為固定式卸料板。適用于硬度大，厚度大，對精度有較高要求的零件進(jìn)行下料。在卸料片僅作為卸料功能時(shí)，其與沖頭之間的縫隙隨著物料的厚度而變大，單邊間隙取(0.2～0.5)t。表6.2卸料板厚度沖件厚度t條料寬度B≤5050～8080～125125～200>200

h

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h

～0.868610812101412160.8～1.56108121014121614181.5～38—10—12—14—16—3～4.510—12—14—16—18—>4.512—14—16—18—20—查表6.2得卸料板厚度：h=14mm,卸料板外形尺寸與凹模外形尺寸相同（200X164）.并用四個(gè)卸料螺釘固定在下模上。7其他機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一種適用于模具導(dǎo)向器的導(dǎo)柱式模具，它包括上、下模具底座和引導(dǎo)部件。?？蛏系娜苛慵佳b在上面，承受全部的壓力。上模和下模底座與沖床的滑塊相連。利用導(dǎo)向柱及導(dǎo)向套管的導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)了模具上、下模具的精確對齊。根據(jù)導(dǎo)向柱在模具框中的定位，導(dǎo)向柱?？煞譃樗姆N基本形式。對角導(dǎo)柱模板是沿著沖頭的對角方向設(shè)置的，所以可以使上模在沖頭上平穩(wěn)地滑移。常用于橫向和縱向的排樣模，組合模具（X軸是橫向的，Y是縱向的）。后導(dǎo)向柱模架。因正面及左右均無約束，使進(jìn)料及作業(yè)更加便利。由于導(dǎo)向柱裝在背面，在使用過程中，因偏心度可能造成導(dǎo)柱導(dǎo)套的單向磨耗，故不能使用浮動型把手。中間導(dǎo)向柱模架。導(dǎo)柱定位在所述模頭的對稱線上，可實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)定的導(dǎo)向。四導(dǎo)柱?？?，具有滑移平穩(wěn)、引導(dǎo)精確、剛度高的特點(diǎn)。適用于大型精密沖壓零件，亦可用作自動化沖壓模之批量制造。采用后導(dǎo)向柱模架作為導(dǎo)引機(jī)構(gòu)。7.1.1定位裝置一種位于沖模上的固定零件，用以保證條材被精確地輸送到?jīng)_模中。在給模具的平面上，條帶應(yīng)該滿足兩個(gè)條件：第一個(gè)條件是在與給模具的垂直方向上施加一定的約束，從而保證材料按一定的方向進(jìn)給，此為進(jìn)給導(dǎo)向；二是在運(yùn)輸方向上的約束，一次運(yùn)輸?shù)木嚯x叫做運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)。對塊件或工件進(jìn)行定位，實(shí)質(zhì)上是雙向約束，但其構(gòu)造形式及條材的區(qū)別。在對其進(jìn)行定位時(shí)，要根據(jù)坯料形式，模具結(jié)構(gòu)，沖裁精度，生產(chǎn)效率等方面進(jìn)行選擇。對模頭上的定位部件，其功能就是保證坯料在模頭上能準(zhǔn)確地定位。毛坯在模具中的定位包括兩部分：第一部分是在給料方向上的定位，用于控制給料的進(jìn)給距離，一般叫做擋料，在文中表示為銷釘；二是在給料方向垂直的位置，一般稱作給料導(dǎo)引。7.1.2定位板和定位銷在對單件坯料進(jìn)行沖孔時(shí)，通常使用的是定位盤或銷釘。它的基本格式如下?？梢苑殖蓭л喞拿?；帶內(nèi)側(cè)帶孔的毛料。定位針的功能是確保在輸送過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的輸送。有固定擋料針、移動擋料針和起料擋針三種類型.設(shè)置擋針，在上針時(shí)，需手工提起帶針?biāo)腿耄踽槻迦胂乱欢磧?nèi)，使其向前頂緊。筒形頭止料銷釘，其定位件與工作件的直徑相差較大，且不影響模具的強(qiáng)度；它通常安裝在模具上，用于具有一定排屑片和彈排片的沖壓模具。擋料銷在進(jìn)給方向上是傾斜的，在進(jìn)給時(shí)，在進(jìn)給時(shí)碰到斜刃，造成擋料栓越過擋料桿，進(jìn)入到下一孔內(nèi)，再把擋料桿向后一拖，擋料針就會靠在擋料桿上而被固定。每一次進(jìn)給，再往后退，使兩個(gè)方向反向運(yùn)動。適合于厚度在0.8毫米以上的沖裁料，由于裁片要求有足夠的韌性，如果裁片過細(xì)，就無法將其與彈簧一起撐起。圖7.23是始用擋料銷。在操作中，將擋料板推出來，待擋料板對準(zhǔn)后，在彈簧的帶動下，擋料板便會自行退出來。圖7.1始用擋料銷7.1.3導(dǎo)正銷為確保級進(jìn)模沖裁零件內(nèi)孔與外圓周之間的相對定位精度，可以使用圖2.23所示的導(dǎo)向銷來進(jìn)行級進(jìn)模的定位。所述導(dǎo)向銷安裝在所述落料沖頭的工作端面上，在所述下料之前，所述導(dǎo)向針先插入所述沖出的孔中；以確定內(nèi)孔與型面的相對位置，從而避免了進(jìn)給、引導(dǎo)時(shí)的誤差。擋料銷的位置e可計(jì)算,(見公式7.1)。e=A-++0.1(7.1)公式中A──→送料進(jìn)距；D──→落料凸模直徑；d──→擋料銷頭部直徑；0.1──→導(dǎo)正銷往前推的活動余量；e=40-14+8+0.1=34.1mm表7.2導(dǎo)料板、擋料銷高度材料厚度t擋料銷高度導(dǎo)料板厚度H固定擋料銷自動擋料銷0.3～236～84～82～348～106～83～4410～128～104～6512～158～106～10815～2510～157.1.4導(dǎo)尺在使用條式或帶式下料時(shí)，通常選擇導(dǎo)向器或?qū)蜥?，以引?dǎo)物料的輸送方向。由于該導(dǎo)向器常用于單件順序模具及連續(xù)模具中，而導(dǎo)向器則是該導(dǎo)向器的一種簡單的型式，主要應(yīng)用在具有彈性脫模裝置的一道工序模具中。導(dǎo)向板的厚度應(yīng)依據(jù)條料的厚度、質(zhì)量狀況及工作方式而定。圖7.3導(dǎo)向器兩端固定部件的間距為：條帶寬度加0.2-1.0毫米。當(dāng)條寬偏差太大時(shí)，為了減少條寬偏差，必須在一邊的導(dǎo)向板上加裝側(cè)邊壓力器以抵消條板的橫向偏差，使條板始終朝對面稱為參考導(dǎo)向板的方向移動。7.1.5側(cè)刃側(cè)刀是通過在條板側(cè)面切斷一小部分原料，從而控制其進(jìn)給距離，見圖6.26。側(cè)刃截面的長度與進(jìn)距相等，側(cè)面刀的前、后導(dǎo)向尺兩邊的間距是不同的，存在著不同的大小a，因此，必須先用側(cè)面刀刃將其切割成與其相同的長度，然后再將其送入一段進(jìn)距。根據(jù)斷面形狀，常用的側(cè)刃可分為三種，如圖6.26所示。其中圖6.26(a)是矩形的側(cè)面刀刃，這種側(cè)面刀刃制作容易，但是如果側(cè)面刀刃部分被削平，則會在側(cè)面產(chǎn)生毛邊，從而不利于輸送。圖6.26(b)的成形側(cè)刃可克服上述缺點(diǎn)，但制造較復(fù)雜，同時(shí)也由于增大了切邊寬度，而造成原材料更多的消耗。圖6.26(c)所示的刀刃，需要配有彈性止動器的銷釘，首先在條狀物的邊沿上開一個(gè)銳角的切口，再將其送入，在切口滑動到止動器銷釘上時(shí)，逆時(shí)針向后拉，直到止動器的凹槽卡住，才能達(dá)到固定的距離。該工藝具有原料無廢料的優(yōu)點(diǎn)，但操作繁瑣，生產(chǎn)率較低。（a）（b）（c）圖7.4側(cè)面斷刃形狀總的來說，側(cè)刀的定位精度高、可靠性好、生產(chǎn)率高，但是整體的沖切力會加大，耗材也會增多。邊刀通常用作連續(xù)模具中的供料和長度，可選用的材質(zhì)為0.1-1.5毫米，但在其它情況下，如果可以使用擋料銷來達(dá)到固定長度的話，可以不使用側(cè)刀。7.2固定零件

模頭固定件包括模柄，固定板，墊，銷，螺絲等。這些部件均可在標(biāo)準(zhǔn)中找到。沖頭是將上模和沖床連接起來的一個(gè)部件，一般在1000KN以內(nèi)使用。模柄的結(jié)構(gòu)型式比較多，常用的有圖2.8.32所示的幾種。重載的模具可直接用螺釘、壓板將上模壓在滑塊端面。凸凹模具固定盤，主要用于固定小型沖模、凹模或凸模等工作件。該模具的內(nèi)外輪廓基本相同，其厚度為（0.6—0.8)H凹。材質(zhì)可以選擇Q235或者45號鋼材。墊塊主要用于承受沖頭或沖模的壓力，以避免過度的沖壓壓力在上、下模板上形成凹坑（圖2。8。33）。墊片的厚度按不同的工作壓力而定，通常是5-12毫米，形狀和安裝盤一樣，材質(zhì)為45號鋼材，經(jīng)熱處理后硬度在HRC43~48之間。7.2.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套1.滑動導(dǎo)柱、導(dǎo)套滑動導(dǎo)向柱，導(dǎo)向套均為圓筒形。它易于制造，易于組裝，是目前在模具工業(yè)中使用最廣泛的一種導(dǎo)引設(shè)備。導(dǎo)向立柱的直徑通常為16毫米至60毫米，而長度L為90毫米至320毫米。根據(jù)規(guī)范選擇時(shí)，當(dāng)上模具底座處于最下方（關(guān)閉）時(shí)，導(dǎo)向立柱的頂端表面與上模具底座的頂部表面之間的間距不少于10-15毫米，而下部模具底座底部和導(dǎo)向立柱底部之間的間距不少于5毫米。導(dǎo)向柱的下半部分和下模底座的導(dǎo)柱孔通過干涉配合，所述導(dǎo)套的外徑和上模具底座的導(dǎo)套孔之間通過干涉配合。導(dǎo)向套筒的長度為L1，必須確保導(dǎo)向套筒在沖壓過程中必須插入導(dǎo)向套筒l0mm。導(dǎo)柱與導(dǎo)套是有間隙的配合，由于沖壓工藝、沖壓零件的精度及材料等因素，它們之間的配合間隙也會有細(xì)微的差別。例如，對于沖裁模，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合可根據(jù)凸、凹模間隙選擇。凸、凹模間隙小于0.3mm時(shí)，采用H6/h5配合；大于0.3mm時(shí)，采用H7/h6配合。拉深厚度為4～8mm的金屬板時(shí)，采用H7/f7配合。2.滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套滾珠導(dǎo)向桿及導(dǎo)向套筒為一款無縫隙、高精度、使用壽命長的導(dǎo)向套筒，適用于高速沖壓模具、精密沖壓模具及硬質(zhì)合金模具。圖2.32是一種普通的滾珠導(dǎo)柱，導(dǎo)向套管的構(gòu)造，導(dǎo)柱1和上模具導(dǎo)向套管的干涉配合，導(dǎo)向柱5和下模具導(dǎo)向套管的干涉裝配，滾珠3放置在滾珠夾緊環(huán)4中，與導(dǎo)向柱及導(dǎo)向套管相接觸，并且存在微小的干涉。在設(shè)計(jì)中要求球面與導(dǎo)向柱及導(dǎo)向套之間干涉量為0.01-0.02毫米。球的大小要精確地控制，以確保它們之間的接觸。球的直徑通常在3-5毫米之間。高精密型面，球型精度選用IT5，面型面型型面型選用IT6型。球面呈對稱且均勻的布置，距軸心的傾角a通常為5-10°，使得每顆球在上、下移動時(shí)都有相應(yīng)的座圈，減小了摩擦。球保持環(huán)的長度為L，以確保在上模具返回到上止點(diǎn)處，還有2-3個(gè)球與導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合，發(fā)揮引導(dǎo)功能。所述引導(dǎo)套管的長度為L1=L+（5-10）毫米。導(dǎo)向柱和導(dǎo)向套均有國家標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量按照規(guī)范進(jìn)行選擇。本設(shè)計(jì)鎖殼的設(shè)計(jì)精度不高，故選用滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套，L=160mm；7.2.2上下模座模具上下面的平行度應(yīng)符合規(guī)范，一般公正度為4，上模導(dǎo)向套筒的軸線垂直于上模底座的上側(cè)面，下模導(dǎo)向套筒的軸線垂直于下模底座的下側(cè)面，其垂直度允許值一般為4個(gè)等級。上、下模具底座的導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間的間距必須一致，且尺寸誤差不超過0.02mm。模具上下表面的粗糙度達(dá)到Ra.6-0.8，當(dāng)符合平行性的需要時(shí)，可將其降至Ra3.2~1.6μm。選用HT400作為材質(zhì)。模具底座分帶導(dǎo)柱與無底座之二種，需視企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大小及產(chǎn)品需求而定。帶導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座的常用形式及導(dǎo)柱的排列方式如圖7.5所示。后導(dǎo)柱模具，長度為63-400毫米。兩個(gè)導(dǎo)棒設(shè)置在后端，具有三個(gè)方向供料的功能，操作簡便，但是在沖裁時(shí)容易出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象。因此，它適用于小尺寸沖壓零件，不適用于大尺寸沖壓零件。對角導(dǎo)柱模座，L＝63～500mm；兩根導(dǎo)向柱沿對角線安裝，方便縱向或側(cè)向進(jìn)給。因?yàn)閷?dǎo)向柱安裝在模頭的中心，所以在沖壓過程中，可以避免因偏心力矩造成的模頭偏斜。適合于在高速沖床上進(jìn)行各種高精度沖壓件的沖壓模具。中間導(dǎo)柱模座，L＝63～630mm；適用于單一毛坯橫向送料，并能實(shí)現(xiàn)更高精度的沖裁。四導(dǎo)柱模座，L＝160～630mm；四個(gè)導(dǎo)向柱沖模，其導(dǎo)向作用是最佳的，適用于高精密的沖裁件。后導(dǎo)柱窄形模座，L＝250～800mm；適用于各類中型沖壓件的沖模。三導(dǎo)柱模座，適用于各類大型沖壓件的沖模。圖7.5模座在選用符合規(guī)范要求的模具底座時(shí)，要按照模具（或沖頭）、出料及定位機(jī)構(gòu)等的平面布局來確定模具底座的大小。通常，模具底座的大小L應(yīng)該比模具的直徑大40-70毫米。模具底座的厚度是模具的1-1.5倍。下模具底座的輪廓線要比沖壓工作臺面邊緣高出40-50毫米。上、下模座已有國家標(biāo)準(zhǔn)，除特殊類型外，盡可能按標(biāo)準(zhǔn)選取。導(dǎo)柱、導(dǎo)套和上、下模座裝配后組成模架，（a）后側(cè)導(dǎo)柱模座(b)對角導(dǎo)柱模座(c)中間導(dǎo)柱模座(d)四導(dǎo)柱模座(e)后導(dǎo)柱窄形模座(f)三導(dǎo)柱模座選用后側(cè)導(dǎo)柱模座。7.2.3模柄它的功能是把上模的上模保持在沖壓機(jī)的滑動塊上。通常使用的模具把手形狀見圖7.6，圖7.6(a)是一體式的模具手柄。把和上模固定在一個(gè)一體，在小模上使用。圖7.6(b)是帶有階梯的擠壓式模具手柄。本機(jī)與模底固定孔用H7/n6配套使用，能確保高的軸線及垂直度，適合各類中小型模具使用。圖7.6(c)是一個(gè)螺旋形模具手柄。安裝在上模上后，為了避免松脫，將螺絲旋進(jìn)防旋轉(zhuǎn)螺絲固定，豎向精度不高，多應(yīng)用在小尺寸的模具中。圖7.6(d)是帶凸圓的模頭，用螺絲和銷子固定在上模底座上，適合大尺寸的模頭。圖7.6(e)是一種漂浮型模具的把手。該模具由模具柄，球托，連接板三部分構(gòu)成。采用該設(shè)計(jì)方案，可以有效地減小沖模的引導(dǎo)誤差，減少沖模的導(dǎo)引精度。用于帶球?qū)е蛯?dǎo)套導(dǎo)向的高精度沖壓模具。在模具手柄的設(shè)計(jì)中，需要指出手柄的長度不能超過模具內(nèi)的模具手柄孔的深度。圖7.6模柄7.2.4模具的閉合高度模具的閉合高度H模是指模具在最低工作位置時(shí)，上、下模之間的距離，在決定封模高度前，必須知道封模的關(guān)閉高度。如圖6-4所示，為保證模頭正確工作，封模的關(guān)閉高度要與其關(guān)閉的高度一致，即在最大關(guān)閉高度與最小關(guān)閉高度之間，（見公式7.2）。H最大－5≥H?！軭最小＋10（7.2）圖7.7模具閉合高度模具的閉合高度H=80mm.7.2.5確定模具結(jié)構(gòu)（1）模具結(jié)構(gòu)形式采用級進(jìn)模沖裁，導(dǎo)導(dǎo)向銷引導(dǎo)、單向進(jìn)給、兩個(gè)方向的沖壓工藝并行的方式，其中，第一個(gè)過程是沖出一個(gè)孔，第一個(gè)步驟使用的是一個(gè)定位銷來決定長度，而在這個(gè)過程中，它還可以使用一個(gè)固定的位置來決定長度，或者是使用一個(gè)側(cè)面的固定長度。（2）凹模周界及厚度：凹模周界為120X84，閉合高度為120--140mm,厚度為20mm（3）用剛性卸料裝置卸料。（4）采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，規(guī)格為276x140x202—180工件設(shè)計(jì)(1)模具為一體化的。(2)為提高下料沖頭的強(qiáng)度，用一種軸平臺結(jié)構(gòu)。(3)沖孔凸模為等截面的構(gòu)造，直接定位，便于加工。(4)使用了垂直送料的硬排送法。(5)對凸凹模具進(jìn)行切削刃大小及工藝容差進(jìn)行了分析。7.3模具壽命模具壽命是在模具上工作的最長時(shí)間，而不會影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。模具失效可以劃分為偶然失效和正常失效。其主要破壞形式為塑性變形、斷裂及局部劇烈磨損。在大量制造過程中，由于低速塑性變形、較均勻的摩擦和疲勞破壞等原因?qū)е碌牟荒茉倮谩?.3.1模具失效形式及機(jī)理各種型號的模具、工件各異、破損部位各不相同，大致可歸納為三種：磨耗、破裂和塑性。(1)磨損失效在使用過程中，模具與成型毛坯發(fā)生接觸，并與之發(fā)生相對運(yùn)動。當(dāng)兩個(gè)對象發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，接觸表面材料的損失被稱作摩擦。磨損破壞可以劃分為下列類型：1)在循環(huán)應(yīng)力（力和熱）共同影響下，兩個(gè)接觸面發(fā)生相對移動，導(dǎo)致表層材料發(fā)生疲勞剝落，這一過程被稱作“疲勞磨損”。2)氣蝕、沖刷磨損是指