畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）甲烷電控單元支架沖壓模

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1、湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 前 言 1.1 、概述 冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)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（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖壓。又因?yàn)樗饕怯冒辶霞庸ち慵?，所以又稱為板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復(fù)合材料。 沖模是將材料加工成所需沖件的一種工藝裝備。沖模在冷沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，冷沖壓就無(wú)法進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 冷沖壓生產(chǎn)過(guò)程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高，操作

2、簡(jiǎn)便。冷沖壓產(chǎn)品壁薄，質(zhì)量輕，剛度好，可以加工形狀復(fù)雜的零件。但是，冷沖壓必須具備相應(yīng)的沖模，而沖模制造的主要特征是單件小批量生產(chǎn)，精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。因而，在一般情況下，只有產(chǎn)品生產(chǎn)大批量的情況下，才能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。 沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。 在吸

3、收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 1.2 、模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，產(chǎn)品發(fā)展

4、重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在： （1）汽車覆蓋件模； （2）精密沖模； （3）大型及精密塑料模； （4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件； （5）其它高技術(shù)含量的模具。 目前我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上[2]，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成

5、本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。 1.3 、課題的主要特點(diǎn)及意義 該課題主要針對(duì)甲烷電控單元支架零件（如圖1-1），在對(duì)單元支架進(jìn)行沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級(jí)進(jìn)模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時(shí)，提高了材料的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 圖1-1 甲烷電控單元支架立體圖 本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提

6、高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。 1.4、 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)是進(jìn)行沖壓生產(chǎn)的重要技術(shù)準(zhǔn)備工作。沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠的設(shè)備、人員等實(shí)際情況，從零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、環(huán)境的保護(hù)以及生產(chǎn)的安全性各個(gè)方面綜合考慮，選擇和設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、使用安全可靠的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，以使沖壓件的生產(chǎn)在保證達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣上所提出的各項(xiàng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產(chǎn)。一般來(lái)講，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟包括： 1.4.1、工藝設(shè)計(jì) (1) 零件及其沖壓工藝性分析 根據(jù)沖壓件

7、產(chǎn)品圖，分析沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學(xué)性能，并結(jié)合可供選用的沖壓設(shè)備規(guī)格以及模具制造條件、生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性。良好的沖壓工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、占用設(shè)備數(shù)量少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單。 (2) 確定工藝方案，主要工藝參數(shù)計(jì)算 在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序及組合方式等。有時(shí)同一種沖壓零件也可能存在多個(gè)可行的沖壓工藝方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造的難易程度和壽

8、命高低、生產(chǎn)成本、操作方便與安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案。 此外，了解零件的作用及使用要求對(duì)零件沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)是有幫助的。 工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù)，如各種成形系數(shù)（拉深系數(shù)、脹形系數(shù)等）、零件展開尺寸以及沖裁力、成形力等。計(jì)算有兩種情況，第一種是工藝參數(shù)可以計(jì)算得比較準(zhǔn)確，如零件排樣的材料利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二種是工藝參數(shù)只能作近似計(jì)算，如一般彎曲或拉深成形力、復(fù)雜零件坯料展開尺寸等，確定這類工藝參數(shù)一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或圖表進(jìn)行粗略計(jì)算，有些需通過(guò)試驗(yàn)調(diào)整；有時(shí)甚至沒有經(jīng)驗(yàn)公式可以應(yīng)用，或者因計(jì)算太繁雜以致于無(wú)法進(jìn)行，

9、如復(fù)雜模具零件的剛性或強(qiáng)度校核、復(fù)雜沖壓零件成形力計(jì)算等，這種情況下一般只能憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)。 (3) 選擇沖壓設(shè)備 根據(jù)要完成的沖壓工序性質(zhì)和各種沖壓設(shè)備的力能特點(diǎn)，考慮沖壓加工所需的變形力、變形功及模具閉合高度和輪廓尺寸的大小等主要因素，結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況來(lái)合理選定設(shè)備類型和噸位。 常用沖壓設(shè)備有曲柄壓力機(jī)、液壓機(jī)等，其中曲柄壓力機(jī)應(yīng)用最廣。沖裁類沖壓工序多在曲柄壓力機(jī)上進(jìn)行，一般不用液壓機(jī)；而成形類沖壓工序可在曲柄壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行。 1.4.2 、模具設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)包括模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算、模具圖繪制等內(nèi)容。 (1) 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)

10、根據(jù)擬定的工藝方案，考慮沖壓件的形狀特點(diǎn)、零件尺寸大小、精度要求、生產(chǎn)批量、模具加工條件、操作方便與安全的要求等選定與設(shè)計(jì)沖模結(jié)構(gòu)形式。 (2) 模具結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 確定模具結(jié)構(gòu)形式后，需計(jì)算或校核模具結(jié)構(gòu)上的有關(guān)參數(shù)，如模具工作部分(凸、凹模等)的幾何尺寸、模具零件的強(qiáng)度與剛度、模具運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、模具與設(shè)備之間的安裝尺寸，選用和核算彈性元件等。 (3) 繪制模具圖 模具圖是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)結(jié)果的最終體現(xiàn)，一套完整的模具圖應(yīng)該包括模具和使用模具的完備信息。模具圖的繪制應(yīng)該符合國(guó)家制定的制圖標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮模具行業(yè)的特殊要求與習(xí)慣。 模具圖由總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖組成。總裝配

11、圖主要反映整個(gè)模具各個(gè)零件之間的裝配關(guān)系，應(yīng)該對(duì)應(yīng)繪制說(shuō)明模具構(gòu)造的投影圖，主要是主視圖和俯視圖及必要的剖面、剖視圖，并注明主要結(jié)構(gòu)尺寸，如閉合高度、輪廓尺寸等。習(xí)慣上俯視圖由下模部分投影而得，同時(shí)在圖紙的右上角繪出工件圖、排樣圖，右下方列出模具零件的明細(xì)表，寫明技術(shù)要求等。零件圖一般根據(jù)模具總裝配圖測(cè)繪，也應(yīng)該有足夠的投影各必要的剖面、剖視圖以將零件結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚。此外，要標(biāo)注零件加工所需的所有結(jié)構(gòu)尺寸、公差、表面粗糙度、熱處理及其他技術(shù)要求。 對(duì)于一個(gè)完整的生產(chǎn)過(guò)程，沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)是密不可分的，二者相互聯(lián)系，相互影響，因此前述督可能需要交叉、反復(fù)進(jìn)行。若方案有變化，則需重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算

12、。 1.4.3 、編寫工藝文件及設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 為了規(guī)范生產(chǎn)，加強(qiáng)管理，每一種沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)需寫相應(yīng)的工藝文件(如工序卡片)。對(duì)零件沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)應(yīng)編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書，以供日后查閱。設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書應(yīng)該包括沖壓件的工藝分析以及模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，主要包括： a．排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算。選擇排樣方法、確定搭邊值、計(jì)算送料步距與條料寬度、計(jì)算材料利用率、畫出排樣圖等。 b．計(jì)算沖壓力。包括沖裁力、缷料力、推件力或頂件力等。根據(jù)沖壓力選擇壓力機(jī)的噸位。 c．計(jì)算模具壓力中心。 d．計(jì)算凸、凹模工作部分尺寸并確定其制造公差。 e．彈性元件的選用與計(jì)算。 f．必要時(shí)，對(duì)模具

13、的主要零部件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 第二章 級(jí)進(jìn)模簡(jiǎn)介 級(jí)進(jìn)模又稱跳步模，它是在一副模具內(nèi)，分為若干個(gè)等距離沖壓工位，對(duì)被加工材料（一般稱為帶料或條料）在控制送進(jìn)距離機(jī)構(gòu)的控制下，逐個(gè)進(jìn)行沖壓，便得到一個(gè)完整的沖壓零件。這樣，一個(gè)比較復(fù)雜的沖壓零件，用一副多工位（沖裁是由凸模和凹模完成，凸模和凹模組成一組刀口，把材料壓在中間，凸模逐步靠近凹模，使材料分離；彎曲是利用壓力使材料產(chǎn)生塑性變形，從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種沖壓工序；整形是依靠材料流動(dòng)，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的一種沖壓工序） 級(jí)進(jìn)模即可把該零件沖制完成，在一副多工位級(jí)進(jìn)模中

14、，可以連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深、成形等工序，一般級(jí)進(jìn)模配以高速?zèng)_床，實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化作業(yè)，能使沖床生產(chǎn)效率大副度提高。 條料在送進(jìn)過(guò)程中應(yīng)避免阻礙現(xiàn)象的產(chǎn)生：在設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模條料排樣圖時(shí)，必須要確保在送料過(guò)程中自始至終通暢無(wú)阻，決不能有絲毫的障礙影響條料的運(yùn)行，多工位級(jí)進(jìn)模一般都采用浮動(dòng)送料，使條料在整個(gè)沖制的送料過(guò)程中，浮離下模平面一定高度。 2.1沖壓工序在排樣設(shè)計(jì)中的順序原則 （1）對(duì)于純沖裁的多工位級(jí)進(jìn)模，原則上先沖其形孔，并伴隨著沖切掉外形余料，最后得到一個(gè)完整的沖壓零件。 （2）凡屬于沖裁彎曲多工位級(jí)進(jìn)模，應(yīng)該先沖切掉孔和彎曲部分的外形余料，再進(jìn)行彎曲，然后沖去其余的余料，

15、最后再?zèng)_那些靠近彎邊的孔和彎曲部分側(cè)面有空位精度要求的側(cè)壁孔。 （3）凡屬于沖裁拉深多工位級(jí)進(jìn)模，從拉深直徑與拉深高度之比屬于多次拉深的零件，為保證材料流動(dòng)，獲得較小拉深系數(shù)，再加上切邊余量，應(yīng)該先安排切口加工，再進(jìn)行拉深，當(dāng)拉深成形后，再?gòu)臈l料上沖下零件。 （4）對(duì)于零件帶有拉深、彎曲加工的沖壓零件，在設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，原則上是先拉深，然后再考慮沖邊的周邊余料，隨后進(jìn)行彎曲加工。因?yàn)樵诶钸^(guò)程中，周圍材料的流動(dòng)量是較大的，當(dāng)拉深結(jié)束后在進(jìn)行彎曲可以避免零件的變形。 彎曲、成形部位鄰近孔沖壓加工應(yīng)考慮的問(wèn)題：靠近彎曲部分的孔，應(yīng)先加工孔后壓彎，這樣能簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)。如果孔的位置精度要求較高

16、，孔的形狀要求較嚴(yán)，先沖孔后壓彎就很難保證孔位精度（壓彎時(shí)必然引起孔的變形），為了保證孔位與孔形的正確，就應(yīng)先沖孔，孔在壓彎時(shí)避免變形的條件為h>1.5t+r。屬于淺的擠出孔和鐓形加工，材料的流動(dòng)對(duì)鄰近孔的影響是不可忽略的，這時(shí)應(yīng)當(dāng)先擠出孔、鐓形加工，然后再?zèng)_出鄰近孔。 2.2模具上應(yīng)考慮的問(wèn)題 （1）凹模應(yīng)有足夠的強(qiáng)度：多工位級(jí)進(jìn)模凹模的工作形孔以及其它各種安裝孔很多，因此在設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，必須全面考慮凹模強(qiáng)度，尤其在高速?zèng)_壓的場(chǎng)合下，形孔之間的最小間隔應(yīng)適當(dāng)，對(duì)于異形孔，其形孔間隔應(yīng)適當(dāng)放大一些。在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，應(yīng)避免形孔有尖的凸角、狹槽、細(xì)腰等微薄環(huán)節(jié)，以保證凹模、凸模的強(qiáng)度。

17、（2）正確安排側(cè)刃孔與導(dǎo)正釘孔：側(cè)刃孔是用來(lái)控制步距的工藝性用孔，以便用它來(lái)保證每一工步的送進(jìn)距離，所以側(cè)刃孔都安排在條料的第一工位。多工位級(jí)進(jìn)模在采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)送料時(shí)，必須在條料排樣圖的第一工位沖出工藝性導(dǎo)正釘孔，在第二工位及在以后每隔2—4工位的相應(yīng)位置設(shè)置導(dǎo)正釘，對(duì)于某些圓形拉深件的多工位級(jí)進(jìn)模，一般不必再設(shè)置導(dǎo)正釘，因?yàn)楦鞴の坏睦钔鼓１旧砭蛯?duì)條料起到定距導(dǎo)正的作用，對(duì)于拉深成形以后再進(jìn)行沖裁、彎曲等加工的零件，拉深階段同樣不必設(shè)置導(dǎo)正釘，導(dǎo)正釘孔的沖制放在拉深以后的工位，導(dǎo)正釘孔沖制以后的下一工位才開始設(shè)置導(dǎo)正釘。 2.3材料及其它問(wèn)題 （1）被加工材料：多工位級(jí)進(jìn)進(jìn)模對(duì)被加工

18、材料的要求都是很嚴(yán)格的，在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，對(duì)材料的供應(yīng)狀態(tài)、被加工材料的機(jī)械性能、材料厚度、條料寬度、材料紋向以及材料的利用效率等都要予以全面考慮。例如材料的輾壓紋向，一個(gè)沖壓件當(dāng)彎曲線與材料紋向垂直，壓出的零件質(zhì)量穩(wěn)定光滑。當(dāng)兩者平行時(shí)，對(duì)某些材料或彎曲半徑很小時(shí)，零件彎曲部分會(huì)出現(xiàn)裂紋。為此，帶有彎曲加工的級(jí)進(jìn)模，在設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持零件彎曲線與材料輾壓紋向垂直。 （2）生產(chǎn)能力與生產(chǎn)批量：當(dāng)企業(yè)的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)批量相矛盾時(shí)，要力求采用雙排或多排排樣，在模具上提高效率；如果生產(chǎn)能力與生產(chǎn)批量相一致時(shí)，則以單排排樣為好。 （3）沖壓力的平衡：在設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，應(yīng)考慮整個(gè)沖壓加工的

19、壓力中心力求與模具中心一致，不過(guò)有過(guò)大的差異。一般來(lái)說(shuō)，模具中心與沖壓加工中心偏移最大不超過(guò)L/6。 （4）沖件的毛刺方向：當(dāng)沖件圖紙?zhí)岢雒谭较蛞髸r(shí)，無(wú)論條料排樣圖是雙排還是多排，應(yīng)保證各排沖出的零件毛刺方向一致，決不允許一副模具沖出的零件毛刺方向有正有反。 對(duì)于帶有彎曲加工的沖壓零件，在設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，應(yīng)當(dāng)使毛刺面留在彎曲件的內(nèi)側(cè)，這樣不僅零件外形壓制美觀，而且彎曲部位不會(huì)出現(xiàn)邊口裂紋。在考慮分段切除余料時(shí)，不允許出現(xiàn)沖壓件周邊毛刺方向不一致的現(xiàn)象，可考慮某些部位進(jìn)行側(cè)沖的措施來(lái)解決。 （5）步距精度與定距方式：多工位級(jí)進(jìn)模的步距精度直接影響到?jīng)_壓件的精度，步距精度愈高，沖件精度

20、也愈高，但步距精度過(guò)高，模具制造也就愈困難，所以步距精度的確定必須根據(jù)沖壓件的具體情況，如沖件的精度等級(jí)、形狀復(fù)雜程度、沖件材質(zhì)與厚度、模具工位數(shù)以及沖制時(shí)條料的送進(jìn)方式等。定距方式有定位釘定距、側(cè)刃定距、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)定距以及導(dǎo)正釘定距幾種。定位釘定距適合于原料加工手工送料的普通級(jí)進(jìn)模，模具的設(shè)計(jì)與制造均較簡(jiǎn)單，但定位精度較低，因此大多作為一種輔助定距裝置使用。側(cè)刃定距是多工位級(jí)進(jìn)模常用的一種定位方式，它適用于0.1—1.5mm厚的材料，對(duì)大于1.5mm或小于0.1mm的板料不宜采用。側(cè)刃定距是在條料的一側(cè)或兩側(cè)沖切定距槽，定距槽的距離等于步距長(zhǎng)度。在多工位級(jí)進(jìn)模中，通常以側(cè)刃作粗定位，以導(dǎo)正

21、釘作精定位?？梢曰虻昧己玫亩ň嘈Ч?。這時(shí)，側(cè)刃步距應(yīng)稍大于實(shí)際步距0.04—0.12mm。導(dǎo)正釘定距是多工位級(jí)進(jìn)模中極為普遍采用的定距方式，特別是形狀十分復(fù)雜的沖件，所采用的級(jí)進(jìn)模一般采用這種方式定距，采用此種方式需要其它輔助定距方式配合，最常用的是以下兩種：1）一般沖床上用側(cè)刃作粗定距，導(dǎo)正釘作精定距，采用手工送料，進(jìn)行加工。2）在高速?zèng)_床上，采用自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)作粗定距，導(dǎo)正釘作精定距，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)作業(yè)。 2.4 級(jí)進(jìn)模的優(yōu)點(diǎn) (1)級(jí)進(jìn)模是多工序沖模，在一副模具內(nèi)，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序，具有比復(fù)合模更高的勞動(dòng)生產(chǎn)率，也能生產(chǎn)相當(dāng)復(fù)雜的沖壓件； (2)級(jí)進(jìn)模操

22、作安全，因?yàn)槿耸植槐剡M(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域； (3)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，工序可以分散。不必集中在一個(gè)工位，不存在復(fù)合模中的“最小壁厚”問(wèn)題。因而模具強(qiáng)度相對(duì)較高，壽命較長(zhǎng)。 (4)級(jí)進(jìn)模易于自動(dòng)化，即容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，自動(dòng)出件，自動(dòng)疊片； (5)級(jí)進(jìn)?？梢圆捎酶咚賶毫C(jī)生產(chǎn)，因?yàn)楣ぜ蛷U料可以直接往下漏； (6)使用級(jí)進(jìn)?？梢詼p少壓力機(jī)，減少半成品的運(yùn)輸。車間面積和倉(cāng)庫(kù)面積可大大減小。 級(jí)進(jìn)模的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，周期長(zhǎng)，成本高。因?yàn)榧?jí)進(jìn)模是將工件的內(nèi)、外形逐次沖出的，每次沖壓都有定位誤差，較難穩(wěn)定保持工件內(nèi)、外形相對(duì)位置的一次性。但精度高的零件，并非全部輪廓的所有內(nèi)、外形相對(duì)位置要求都高，

23、可以在沖內(nèi)形的同一工位上，把相對(duì)位置要求高的這部分輪廓同時(shí)沖出，從而保證零件的精度要求。 第三章 制件成形工藝分析 工藝分析是制定工藝方案的基礎(chǔ)，它包括技術(shù)分析和經(jīng)濟(jì)分析兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖樣，主要分析該沖壓件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓加工的要求，即審查沖壓件的工藝性。在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓加工可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此，沖壓件的工藝分析，主要是討論在滿足零件使用要求的前提下，能否以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法沖出零件，從而為制定工

24、藝方案奠定基礎(chǔ)。 沖壓件的工藝性系指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。沖壓加工對(duì)沖壓件形狀和尺寸的要求：不同形狀和尺寸的沖壓件，需采用不同的沖壓加工方法，因此有不同的工藝要求。 沖壓加工對(duì)沖壓件精度的要求：沖壓加工與任何機(jī)械加工一樣，也有其自身的加工精度范圍。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于影響沖壓加工精度的因子太多，因此對(duì)沖壓件的精度要求不宜過(guò)高。若精度要求過(guò)高，勢(shì)必給工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和制造都帶來(lái)困難，有時(shí)則須增加整形、整修等沖壓工序甚至機(jī)加工等工

25、序，才能達(dá)到工件的要求。沖壓件的精度一般可分為精密級(jí)與經(jīng)濟(jì)級(jí)兩類。精密級(jí)是指沖壓工藝在技術(shù)上所允許的最高精度，而經(jīng)濟(jì)級(jí)是指模具達(dá)到最大許可磨損時(shí)，其所完成的沖壓加工在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)而在經(jīng)濟(jì)上又最合理的精度，即所謂經(jīng)濟(jì)精度。為降低沖壓成本，獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應(yīng)盡可能采用經(jīng)濟(jì)精度。在本設(shè)計(jì)中，沖裁件的精度應(yīng)達(dá)到精密級(jí)。 沖壓加工對(duì)沖壓件材料的要求：在沖壓件的工藝分析中，除對(duì)沖壓件的形狀、尺寸、精度進(jìn)行工藝審查外，還應(yīng)審查沖壓材料是否符合沖壓加工的工藝要求。沖壓材料與沖壓加工的關(guān)系十分密切，它直接影響沖壓生產(chǎn)和沖壓件質(zhì)量。沖壓加工對(duì)沖壓材料的要求主要包括材料性

26、能和表面質(zhì)量及厚度公差兩個(gè)方面。 沖壓加工對(duì)材料性能的要求：用于沖裁加工的材料,應(yīng)具有足夠的塑性和較低的硬度,這有利于提高沖裁面的斷面質(zhì)量和尺寸精度。軟材料(如黃銅)具有良好的沖裁性能,沖裁后可獲得斷面光滑和傾斜度很小的工件。硬材料(如高碳鋼,不銹鋼)沖裁后質(zhì)量不好,斷面平面度很大,對(duì)厚板沖裁時(shí)尤為嚴(yán)重。對(duì)于脆性材料,再?zèng)_裁時(shí)易產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。 沖壓加工對(duì)材料表面質(zhì)量和厚度公差的要求：用于沖壓加工的金屬板料,其表面應(yīng)平整光潔,無(wú)劃痕,擦傷等缺陷。否則,在沖壓加工過(guò)程中,缺陷部位易產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞,同時(shí)也影響沖壓件的外觀質(zhì)量。當(dāng)板料表面產(chǎn)生翹曲或不平時(shí).則影響剪切加工,定位不準(zhǔn)和損壞模具,使

27、廢品率增高。板料表面也不允許有銹斑,氧化皮及其它附著物,這不僅對(duì)沖壓加工不利,而且嚴(yán)重影響工件表面質(zhì)量,且使模具壽命降低,同時(shí)又給后續(xù)加工帶來(lái)一定的困難。除上述的表面質(zhì)量要求外,沖壓加工對(duì)板料厚度公差也有一定的要求。這是因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙,適用于沖壓一定厚度的材料。如果板料厚度超差,不僅使沖壓件的表面質(zhì)量和尺寸精度降低,而且也影響模具使用壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢品及破壞模具。 本設(shè)計(jì)中的沖壓制件是甲烷電控單元支架零件。如圖3-1所示。 圖3-1 甲烷電控單元支架零件圖 工件名稱：甲烷電控單元支架 零件簡(jiǎn)圖：如圖3-1所示 材 料：電工用工業(yè)純鉄(DT2)

28、厚 度：3mm 精 度：此產(chǎn)品為一支架，按IT12級(jí)確定工件尺寸的公差可滿足其工作的需要。 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 材料分析：電工硅鋼板為黑色金屬，力學(xué)性能見下表3-1： 表3-1：DT2材料性能表 材 料 名 稱 材 料 狀 態(tài) 抗剪強(qiáng)度τ/MPa 抗拉強(qiáng)度σb/MPa 伸長(zhǎng)率δ/% 屈服強(qiáng)度σs/MPa 電工用工業(yè)純鐵（DT2） 已退火 180 230 26 由制件零件圖可知：制件的外形規(guī)則，但需要經(jīng)過(guò)多次沖裁并彎曲才能完成加工；經(jīng)過(guò)總體分析，可采用少?gòu)U料的排樣方法。通過(guò)對(duì)零件的初步分析可知，要完成該制件的生產(chǎn)，需要經(jīng)過(guò)以下的工藝

29、：沖孔、側(cè)刃切割、彎曲、切斷等工序。制件的厚度為3mm，沖壓件的材料是硅鋼。另外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮到材料的沖裁工藝性，以及其纖維方向的特性。 3.1、工藝方案的制定 根據(jù)零件形狀確定沖壓工序類型和選擇工序順序，一般說(shuō)來(lái)，一種較為合理的工序的選擇需要從沖裁件的生產(chǎn)批量，尺寸精度，形狀復(fù)雜程度，模具成本等多方面來(lái)考慮。沖模的典型結(jié)構(gòu)有：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模、級(jí)進(jìn)模。 單工序模：又稱簡(jiǎn)單模，是指在壓力機(jī)的一次行程中，只完成單一工序的模具，如落料模、沖孔模、彎曲模和拉深模等。對(duì)于此產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，模具包含沖孔、落料、彎曲、和抽孔等，因此不適合用單工序模制造。 復(fù) 合 模：復(fù)合模是指在壓力機(jī)的一次行程內(nèi)

30、在模具的一個(gè)工位上完成兩道以上沖壓工序的模具，是一種多工序沖壓模。常見的復(fù)合模，有落料和沖孔復(fù)合模、落料和首次拉深復(fù)合模等。復(fù)合模與單工序模相比，主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率和沖壓件精度高，其缺點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易制造。它適用于生產(chǎn)精度要求較高的軟材料或薄板料沖壓件。另外它的一個(gè)主要缺點(diǎn)是不能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，不便于自動(dòng)控制。 級(jí) 進(jìn) 模：也是一種多工序模，即在壓力機(jī)的一次行程中，在連續(xù)模具的不同工位上完成多道沖壓工序的模具，又稱連續(xù)摸。 根據(jù)甲烷電控單元支架的工藝分析，其基本工序可以有有沖孔、落料、切邊、彎曲三道基本工序，可得如下幾種方案; （1）沖孔——落料——彎曲；單工序模。 （2）沖孔落料

31、復(fù)合模——彎曲；復(fù)合模與單工序彎曲模沖壓。 （3）切邊——沖孔——彎曲——切斷；連續(xù)模沖壓。 方案（1）屬于單工序模沖裁工序，沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。，沖孔模、落料模以及彎曲模，由于此制件生產(chǎn)批量大，操作也不安全，所需要的勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。 方案（2）屬于復(fù)合模與單工序彎曲模沖壓，是指先在復(fù)合模中形成基本的形狀，在通過(guò)彎曲模彎曲得到此產(chǎn)品，此套方案必須采取兩套模具，分別是復(fù)合模與單工序彎曲模，所以需要的成本也比較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，由于此制件生產(chǎn)批量大因此，不宜采用該方案。 方案（3）屬于連續(xù)沖裁模，連續(xù)沖裁模是指在一次工作行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置

32、上同時(shí)完成多道沖壓工序。采用復(fù)合模沖裁，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以此方案最為合適。 根據(jù)分析采用方案（3）連續(xù)沖裁。 3.2、 制件排樣、條料寬度及步距的確定 排樣是模具設(shè)計(jì)的核心部分，是級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。條料排樣圖的設(shè)計(jì)可以確定以下內(nèi)容：第一，模具的工位數(shù)和各工位的工序內(nèi)容；被沖制工件各工序的安排及先后順序；工件的排列方式；模具的步距、條料的寬度和材料的利用率；導(dǎo)料的方式和導(dǎo)正銷的安排；基本確定模具結(jié)構(gòu)。排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)影響很大，因此要設(shè)計(jì)出多種方案進(jìn)行比較，以選出最合理的方案。 3.2.1、排樣的選用原則 在設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)，確定工位數(shù)在排樣圖設(shè)計(jì)中

33、，首先要考慮被加工零件在全部沖壓過(guò)程中要分幾個(gè)加工工序，并在其中設(shè)置幾個(gè)空位，在確定工位數(shù)時(shí)，要考慮到： 要保證沖件的精度要求和零件幾何形狀的正確。對(duì)于復(fù)雜的形孔與外形分段切除時(shí)，只要不受精度要求和模具周界尺寸的限制，應(yīng)力求做到各段形孔以簡(jiǎn)單、規(guī)則、容易加工為基本原則。 對(duì)于一些在普通低速?zèng)_床上沖壓的多工位級(jí)進(jìn)模，為了使模具簡(jiǎn)單、實(shí)用、縮小模具體積，或由于條料所限，甚至只能采用側(cè)刃做定位，為了減少步距的累積誤差，凡能合并的工位，只要能保證零件的精度，模具本身有足夠的強(qiáng)度，就不要輕易分解，增加工位。尤其對(duì)那些形狀不易分解的零件，更不要輕率增加工位。 在排樣圖中，增設(shè)空位工位的目的是為了保證

34、模具有足夠的強(qiáng)度，確保模具的使用壽命，或是為了便于模具設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)，用導(dǎo)正釘做精確定距的條料排樣圖可適當(dāng)?shù)囟嘣O(shè)置空位工位。因步距累積誤差較小，對(duì)產(chǎn)品的精度不大。 當(dāng)模具的步距較大時(shí)（一般步距>16mm），不宜設(shè)置空位工位。一般來(lái)說(shuō)，精度高、形狀復(fù)雜的零件在設(shè)計(jì)條料排樣圖時(shí)，應(yīng)該少設(shè)置空位工位；反之，形狀較簡(jiǎn)單、精度低的零件可適當(dāng)?shù)卦黾涌瘴还の弧? 工件排樣是沖壓工件及模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它直接影響到材料的利用率、工件的質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具的制造難易程度、模具壽命等，排樣方式主要考慮的問(wèn)題有： （1）材料的利用率：在滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求的前提下，盡可能考慮高的材料利用率，材料的步距和料寬應(yīng)取整數(shù)

35、。 （2）生產(chǎn)工藝性要求：產(chǎn)品形狀和排樣方式基本上決定了沖頭的形狀，所以在已定產(chǎn)品形狀的情況下，選擇排樣方式時(shí)就應(yīng)該考慮沖頭的加工工藝性，使沖頭盡可能形狀最簡(jiǎn)單，強(qiáng)度最大。沖頭形狀的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮凹模的強(qiáng)度、沖頭的強(qiáng)度、沖頭的固定和沖頭的加工等各種因素。 為了使材料在沖壓過(guò)程中穩(wěn)定進(jìn)給，必須在排樣中設(shè)置載體，并在連接處把工件和材料連接起來(lái)。載體一般設(shè)置在材料的兩側(cè)、中間部位或單側(cè)，載體的大小要有足夠的強(qiáng)度，又要節(jié)省材料。 帶有導(dǎo)正孔的載體能校正高速?zèng)_壓過(guò)程中的竄動(dòng)。連接處的位置應(yīng)選擇恰當(dāng)，既要穩(wěn)定可靠，又要有利于其它工位和最后工位的切斷，與載體分離。 3.2.2、 排樣 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利

36、用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)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(duì)排、混合排、多排等多重形式。 采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)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(jí)較低。同時(shí)，因模具單面受力（單邊切斷時(shí)），不但會(huì)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(zhì)量。 由于設(shè)計(jì)的零件是矩形零件，，所以采用費(fèi)料直排法。見下圖所示。 圖3-2 甲烷電控單元支架排樣圖 3.2.3、搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以

37、及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌? 搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從《沖壓模實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》中查出：鋼（WC0.05%～0.25%）兩制件之間的搭邊最小值a1=2.5（mm）,側(cè)搭邊值a=2.8(mm)。 對(duì)于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)： 鋼（WC0.3%～0.45%）

38、0.9 鋼（WC0.5%～0.65%） 0.8 硬黃銅 1～1.1 DT2 1～1.2 軟黃銅，純銅 1.2 由于該制件的材料是Q235，所以兩制件之間的搭邊值為： a1=2.5（1～1.2）=2.5～3(mm) 但考慮到凸模的強(qiáng)度問(wèn)題取a1=5(mm) 側(cè)搭邊值 a=2.8（1～1.2）=2.8～3.36(mm) 取a=3(mm) 3.2.4、條料寬度的確定 計(jì)算條料

39、寬度有三種情況需要考慮； 有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板一側(cè)送進(jìn)。 條料寬度公式： B=（D+2a） 其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△。 D——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。 a——側(cè)搭邊值。 查《沖壓模實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》條料寬度偏差為0.9mm。 但此工件制作中涉及有彎曲的工部，所以有彎曲毛坯尺寸的計(jì)算，對(duì)于此工件而言，r=2,t=3,即r<0.5t.可由經(jīng)驗(yàn)公式D=a+b+0.4t求得，

40、 其中在此工件總a=25mm,b=22mm,t=3mm代入上式有： D=（70+25）+22+0.4*3 =119.2mm 根據(jù)公式4 —1 B=（D+2a） =（119.2+23）0-0.9 =1250-0.9 3.2.5 導(dǎo)板間間距的確定 導(dǎo)料板間距離公式： A=B+Z Z——導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）； 查《沖壓

41、模實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》得Z=2mm 根據(jù)公式 A= B+Z =125+2 =127（mm） 3.2.6材料利用率的計(jì)算： 沖裁零件的面積為： S= 15800(mm2) 送料步距為：h=L＋a1=190+5=195mm 材料利用率大致可表示為： n11=(nS/Bh)100% 其中：n為一個(gè)步距沖裁零件數(shù)量； S為沖裁件的面積： B為條料的寬度： h為沖裁的步距。 代入公式有：

42、 n11=(nF/Bh)100% =（115800/133195）100% =60.9% 第四章 凹凸模形狀及尺寸的設(shè)計(jì) 4.1、凸凹模及彎曲模刃口形狀的確定 由制件展開圖（圖3-2）可以知道，要完成制件的加工，需要將帶料上的廢料沖裁掉，各工位沖裁掉廢料的外觀形狀即為凹模、凸模的刃口形狀；對(duì)于沖孔凸模，展開圖中所取的目標(biāo)值即為凸模刃口的形狀尺寸。對(duì)于制件外觀形狀不規(guī)則部分的成形，其成形凸模、凹模叫做異形凸?；蛘弋愋伟寄！．愋伟寄；蛲鼓５娜锌谛螤顩]有固定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在滿足制件外形的情況下刃口形狀可

43、以自己確定，但必須考慮以下條件：查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》，當(dāng)料厚為0.5mm時(shí)，異形凹模、凸模的最小寬度應(yīng)該大于2mm；在設(shè)計(jì)中，通常確定最小尺寸的方法是，異形凸模最小寬度 形狀應(yīng)該力求簡(jiǎn)單，以利于材料的合理利用，同時(shí)要避免細(xì)長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，尖角處應(yīng)該用圓弧連接，以起到避免尖角處因應(yīng)力集中而使沖模裂開的危險(xiǎn)。對(duì)于此設(shè)計(jì)中的材料，其最小圓角半徑的選取標(biāo)準(zhǔn)為： 落料部分：當(dāng)圓弧角大于或等于90度時(shí)，最小圓角半徑=0.25T；當(dāng)圓弧角小于90度時(shí)，最小圓角半徑=0.5T； 沖孔部分：當(dāng)圓弧角大于或等于90度時(shí)，最小圓角半徑=0.30T；當(dāng)圓弧角小于90度時(shí)，最小圓

44、角半徑=0.6T。 各凸模從左到右刃口大致形狀如下示意圖： 圖4-1 凸模一刃口示意圖 圖4-2 凸模二刃口示意圖 圖4-3 凸模三刃口示意圖 圖4-4 凸模四刃口示意圖 圖4-5 凸模五刃口示意圖 圖4-6 凸模六刃口示意圖 4.1 、沖裁間隙的確定 4.1.1、 凹模、凸模間隙的確定 沖裁模的凸模橫斷面，一般小于凹模孔，凹模與凸模部分，在垂直沖裁方向的投影尺寸之差，叫做沖裁間隙。沖裁間隙有兩種含義：一種是指凹模與凸模間每側(cè)空隙值，稱為單面

45、間隙；另外一種指凹模和凸模間兩側(cè)間隙之和，稱為雙面間隙；習(xí)慣上常說(shuō)的間隙是指雙面間隙，用符號(hào)Z表示，單面間隙用Z/2表示。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，間隙值的大小，分布均勻與否，對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、沖裁力和模具壽命有直接的影響。凸模和凹模之間的大小可以分為三種基本情況，即間隙合理，間隙過(guò)大，間隙過(guò)小三種情況。 沖裁間隙的大小對(duì)制件斷面的影響,間隙合理，材料在分離時(shí)，凹模和凸模刃口處裂紋重合，沖裁間隙不是一個(gè)絕對(duì)值，而是一個(gè)數(shù)值范圍，沖裁間隙在此范圍內(nèi)都可以得到?jīng)_裁斷面較好的制件；間隙過(guò)大，凸模和凹模刃口處的裂紋不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的里邊，材料受很大的拉伸，光亮帶小，毛

46、刺、塌角及斜度都比較大；間隙過(guò)小，裂紋也不重合，凸模刃口附近的裂紋在凹模刃口附近裂紋的外邊，兩條剪裂紋之間的一部分材料隨沖裁的繼續(xù)又被二次剪切和擠壓，在斷面上形成第二次光亮帶，并在中間出現(xiàn)夾層和毛刺。 （1）沖裁間隙對(duì)制件尺寸精度的影響 落料和沖孔后，因發(fā)生彈性恢復(fù)，會(huì)影響制件的尺寸精度。沖裁間隙小到一定程度時(shí)，由于壓縮變形彈性恢復(fù)，落料件的尺寸會(huì)大于凹模尺寸，而沖出的孔小于凸模。間隙大到一定界限時(shí)，由于拉伸變形的彈性恢復(fù)，落料尺寸會(huì)小于凹模的刃口尺寸，而沖出的孔會(huì)大于凸模的刃口尺寸。間隙對(duì)于沖孔和落料精度的影響規(guī)律是不同的，且和材料的纖維方向有關(guān)。 （2）沖裁間隙對(duì)沖裁力和模具壽命的

47、影響 間隙大時(shí)，沖裁力有一定的程度減小，卸料力和推件力也隨之降低。沖裁時(shí)，坯料對(duì)凹模凸模產(chǎn)生側(cè)壓力，并在凸磨與被沖孔之間及凹模與落料件之間均有摩擦力。間隙越小摩擦力和側(cè)壓力隨之增大。此外，由于在實(shí)際的生產(chǎn)中，模具因受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模和凹模不可能絕對(duì)的垂直于凹模平面，而間隙的分布也不可能十分均勻。所以，過(guò)小的間隙會(huì)使凸模和凹模刃口的磨損加劇，使模具的使用壽命下降。而較大的間隙則可以使凸模和凹模側(cè)面與材料間摩擦減小，并且可以減小間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的壽命；但間隙過(guò)大 ，坯料彎曲變形相應(yīng)的增大，使凸模與凹模刃口端面的壓應(yīng)力分布不均勻，容易產(chǎn)生崩刃或塑性變形。因此，過(guò)

48、大的刃口間隙對(duì)模具的壽命也不利。 沖裁時(shí)由于凸模和凹模之間存在間隙，因此落下的料或者沖出的孔均帶有錐度，其大端尺寸基本等于凹模尺寸，小端尺寸基本等于凸模尺寸。測(cè)量時(shí)也是按沖孔的小端和落料的大端作為基準(zhǔn)尺寸。由于在生產(chǎn)中，凸模和凹模都要與沖件或廢料產(chǎn)生摩擦，凸模會(huì)越變?cè)叫?，凹模?huì)越來(lái)越大，基于這一分析，確定沖裁間隙的原則為：落料時(shí)因?yàn)橹萍叽珉S凹模尺寸而定，故間隙應(yīng)該在減小凸模尺寸方向取得；沖孔時(shí)由于孔的尺寸隨凸模尺寸而定，故間隙應(yīng)該在增大凹模尺寸的方向上取得?？紤]到凸模和凹模的磨損，在設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)，取最小合理間隙。 4.2.2、 確定沖裁間隙的方法 常用的沖裁間隙確定方法有理論

49、確定法和經(jīng)驗(yàn)確定法。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為： 式中 ：C——合理沖裁間隙（mm）； t——板料厚度（mm）； m——系數(shù)，與料厚及材料性質(zhì)有關(guān)，m通常為料厚的百分之幾。沖裁間隙系數(shù)如下表所示，選至《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》 單位：mm 表4-1 沖裁間隙系數(shù)m 材 料 抗拉強(qiáng)度 /Mpa 間隙類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 低炭鋼 08F、DT2、10、20、Q235-A ≥210~400 3~7 7~10 10~12.5 中炭鋼45不銹鋼 1Cr18Ni9Ti ≥420~560 3.5~8 8~11 11~15 高炭鋼 T

50、8A T10A 65Mn ≥590~930 8~12 12~16 16~18 電工硅鋼D21、D31、D41 190 2.5~5.0 5~9 材料Q235的抗剪強(qiáng)度為210~400Mpa，其沖裁間隙值可以在上表中參照抗剪強(qiáng)度與之相近的材料的沖裁間隙系數(shù)進(jìn)行選取，同時(shí)為了達(dá)到客戶對(duì)零件精度的要求，選?、耦愰g隙，為了使沖裁截面質(zhì)量較好和在沖孔直徑非常小時(shí)，部分間隙值還可以值適當(dāng)?shù)目s小，則凹模和凸模之間的間隙范圍為： 最小間隙 C=mt=3%3=0.09mm； 最大間隙 C=mt=7%3=0.21mm。 4.3 、凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 4.3.1 、尺寸

51、公差確定原則 由于沖裁時(shí)，凸凹模零件要與沖壓工件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使得凸凹模間隙越來(lái)越大。在沖裁件尺寸的測(cè)量中和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)的。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的。故計(jì)算刃口尺寸時(shí)，因按落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行，其原則如下： （1）落料時(shí)，因落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凹模尺寸，即以凹模尺寸為基準(zhǔn)。又因落料

52、件尺寸會(huì)隨凹模刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹模基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽鐒t按凹模尺寸減最小初始間隙。 （2）沖孔時(shí)，因工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致），就先確定凸模尺寸，即以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會(huì)隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸模基本尺寸加最小初始間隙。 （3）確定沖模刃口制造公差晨，應(yīng)根據(jù)沖裁件的公差要求。如果沖模制造公差過(guò)小，會(huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；若沖模制造公差過(guò)大，則工件可能不合格，沖模壽命降低。 4.3.

53、2 凸凹模一刃口尺寸的計(jì)算 凸模一（圖4-1）主要是起切邊的作用，所以在沖裁過(guò)程中對(duì)精度要求不要，板料精度為IT12，查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得此刃口精度為IT9。A=8mm, =198mm查得即K分別為1和0.75。△分別為0.15和0.46 凸模尺寸：A = (A+K△) =（8+10.15）0-0.036 = 8.150-0.036(mm) = (A+K△) =（198+0.750.46）0-0.115

54、 = 198.350-0.115(mm) 凹模尺寸： a = (A+Z) =（8.15+0.09） = 8.24 (mm) = (A+ Z) =（198.35+0.09） = 198.35 (mm) 4.3.3 、凸凹模二刃口尺寸的計(jì)算 凸模二（圖4-2）主要是起沖裁的作用，板料精度為IT12，查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得此刃口精度為IT9。B=30mm, =130mm查得即K分別為1和0.75?！鞣謩e為0.121和0.

55、4 凸模尺寸：B = (B+K△) =（30+10.21）0-0.052 = 30.210-0.052(mm) = (B+K△) =（130+0.750.4）0-0.1 = 130.3 0-0.1(mm) 凹模尺寸: b = (B+Z) =（30.21+0.09） = 30.3 (mm) b= (

56、B+ Z) =（130.3+0.09） = 198.35 (mm) 4.3.4 、凸凹模三刃口尺寸的計(jì)算 凸模三（圖4-3）主要是起沖裁的作用，板料精度為IT12，查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得此刃口精度為IT9。由于此凸模僅三尺寸最為影響工件的精度即C=25mm, =120mm，=49.2mm查得即K分別為1，0.75和0.75。△分別為0.21，0.35和0.25 凸模尺寸： C = (C+K△) =（25+10.21）0-0.052 = 25

57、.210-0.052(mm) C= (C+K△) =（120+0.750.35）0-0.87 = 120.26 0-0.87(mm) C = (C+K△) =（49.2+0.750.25）0-0.062 = 49.390-0.062(mm) 凹模尺寸: c = (B+Z) =（25.21+0.09） = 2

58、5.30 (mm) c= (B+ Z) =（120.26+0.09） = 120.35 (mm) c= (B+ Z) =（49.39+0.09） = 49.48 (mm) 其他尺寸凸模均按h9,凹模均按H9。 4.3.4 、凸凹模四刃口尺寸的計(jì)算 凸模四（圖4-4）主要是起沖裁的作用，板料精度為IT12，查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得此刃口精度為IT9。此凸模直徑D=6.5mm,查得即K為1。△分別為0.15。兩凸模距離L,L分別為173.5mm和4

59、0mm 凸模尺寸：D =(D+K△) =（6.5+10.15）0-0.036 = 6.650-0.036(mm) 凹模尺寸: d = (D+Z) =（6.65+0.09） = 6.74 (mm) 凹?？字g的距離分別為：L=( L+△) T =（173.5+0.4）0.05 =173

60、.70.05(mm) L=( L+△) T =（40+0.25）0.03 =40.130.05(mm) 4.3.6 、凸凹模五刃口尺寸的計(jì)算 凸模五（圖4-5）主要是起沖裁的作用，板料精度為IT12，查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得此刃口精度為IT9。此凸模直徑D=8.5mm,查得即K分別為1?！鳛?.15。兩凸模距離S,分別為156mm 凸模尺寸：E =(E+K△)

61、 =（8.5+10.15）0-0.036 = 8.650-0.036(mm) 凹模尺寸: e = (e+Z) =（8.65+0.09） = 8.74 (mm) 凹模孔五中心距為：S=( S+△) T =（156+0.4）0.05 =156.50.05(mm) 4.3.7 、凸凹模六刃口尺寸的計(jì)算 凸模六（圖4-6）主要是起切斷的

62、作用，板料精度為IT12，查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得此刃口精度為IT9。此凸模尺寸F=5mm,其他尺寸不考慮，查得即K分別為1。△為0.12。 凸模尺寸：F =(F+K△) =（5+10.12）0-0.03 = 5.120-0.03 (mm) 凹模尺寸: f = (f+Z) =（5.12+0.09） =5.21 4.4、彎曲模的設(shè)計(jì) 彎曲V形件時(shí)，不需要在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)確定間隙。此彎曲件為L(zhǎng)型彎曲，對(duì)于L形件的彎曲，必須

63、選擇合模具間隙 彎曲L形件時(shí)，凸、凹模間隙是用調(diào)整沖床的閉合高度來(lái)控制的適的間隙，間隙過(guò)小，會(huì)使邊部壁厚變薄，降低模具壽命。間隙過(guò)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(jì)算： Z=t+Δ+ct 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;Δ =0 C——間隙數(shù)查表得,查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》得C=0.08 則 Z=t+Δ+ct =3+0+0.083

64、 =3+0.24 =3.24 (mm) 注：彎曲件經(jīng)沖裁后會(huì)有一定的回彈值，經(jīng)查《沖壓模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》此次彎曲回彈值大致1~2?？紤]到此產(chǎn)品的精度要求，可以忽略其回彈值。另外規(guī)定彎曲凹模R=2mm,經(jīng)查表可知凸模r=(2~3)t，取r=6mm。 第六章 力的計(jì)算和沖壓設(shè)備的選用 6.1 力的計(jì)算 計(jì)算沖裁力的目的是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)

65、沖裁工藝的需求。 工序—為沖裁，該工序沖壓力包括沖裁力F，卸料力F和推料力F，考慮此模巨的結(jié)構(gòu)形式，不需要頂件結(jié)構(gòu)，故不考慮頂件力F。但還必須考慮彎曲力F用一般平刃口的凸模和凹模進(jìn)行 計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選用沖床和設(shè)計(jì)模具，沖床的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 一般情況下，選擇壓力機(jī)噸位時(shí)，應(yīng)將沖裁力乘以安全系數(shù)，其值一般取1.3。 1.沖裁力 沖裁時(shí)，其沖裁力可以按下面公式計(jì)算: F=KLtτ 式中 F——沖裁力（N） τ——材料抗剪強(qiáng)度Mpa L——材料輪廓長(zhǎng)度（mm） t——材料厚度（mm） 對(duì)于四個(gè)工位而

66、言,沖裁的總長(zhǎng)度為 L=L+L+L+4*L+2*L+L =412+320+600.4+4*20.41+2*26.69+162 =1629.42mm 則：F=1.3*1629.42*3*180 =1143853(N) 2. 卸料力 F=KF =0.03*F =34315(N) 式中：K——頂件力系數(shù)；查表得0.03。 F——沖裁力；N 3. 推料力 F=KF =0.045*F =51473(N) 式中：K——頂件力系數(shù)；查表得0.05。 F——沖裁力；N 4、彎曲力 F= =0