沖孔落料彎曲復(fù)合模具設(shè)計(jì)(共36頁)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1 緒 論 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷增加，更新?lián)Q代的不斷加快，在現(xiàn)代制造業(yè)中，企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種、小批量和多樣式的方向發(fā)展，加快換型，采用柔性化加工，以適應(yīng)不同用戶的需要；另一方面朝著大批量，高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來創(chuàng)造更多效益，生產(chǎn)上采取專用設(shè)備生產(chǎn)的方式。模具，做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡單，對操作人員沒有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn)。2 彎曲件的工藝分析圖21 零件圖如圖21所示零件圖。生產(chǎn)批量：大批量;材料：LY21-Y;該材料，經(jīng)退火及時(shí)效處理，具有較高的強(qiáng)度、硬度，適合做中等強(qiáng)度的零件。尺寸精度：按公差I(lǐng)T14查出來的。尺寸精度較低，普通沖裁完全能夠。其他的形狀尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可安IT14級確定工件的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：90 +0。30 20 0-0.52 600-0.52 工件結(jié)構(gòu)形狀：制件需要進(jìn)行落料、沖孔、彎曲三道基本工序，尺寸較小。結(jié)論：該制件可以進(jìn)行沖裁制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證磨具的復(fù)雜程度和模具的壽命。3 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式根據(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，可得如下幾種方案;(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(fù)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(jī)一次行程內(nèi)完成一個(gè)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(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。方案（3）屬于連續(xù)模，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。由于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又因落料在前彎曲在后，必然使彎曲時(shí)產(chǎn)生很大的加工難度，因此，不宜采用該方案。方案（4）屬于復(fù)合沖裁模，復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，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（4）復(fù)合沖裁。3.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模。3.2定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用導(dǎo)正銷定距。3.3卸料方式的選擇因?yàn)楣ぜ虾駷?.5mm，相對較厚，卸料力大，故可采用剛性料裝置卸料。3.4導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式。4 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算4.1計(jì)算毛坯尺寸相對彎曲半徑為：R/t=2/1.5=1.33>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(yīng)該先 求變形區(qū)中性層曲率半徑（mm）。 =r0+kt 公式(41)式中：r0內(nèi)彎曲半徑 t材料厚度 k中性層系數(shù)表41 板料彎曲中性層系數(shù)r0/t0.10.20.250.30.40.50.60.81.OK1(V)0.300.330.350.360.370.380.390.410.42K2(U)0.230.290.310.320.350.370.380.400.41K3(O)0.720.700.670.63r0/t1.21.51.8234568K1(V)0.430.450.460.460.470.480.480.490.50K2(U)0.420.440.450.450.460.470.480.490.50K3(O)0.490.560.520.50查表41，K=0.45根據(jù)公式41 = r0+kt =2+0.45X1.5 =2.675（mm）圖41 算展開尺寸示意圖毛坯總展開長度L0： L0=2L3+L1+L2由毛坯圖的：L1=13 L2=60 L3=/2(R+KT)=3.14/2(2+0.451.5)=6.2mm 所以L0=26.2+60+13=85.4mm(取85.40-0.87 mm ） 根據(jù)計(jì)算得：工件的展開尺寸為2085.4（mm）,如圖42所示。 圖42 尺寸展開圖4.2排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定4.2.1搭邊值的確定排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(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。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，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４钸呏低ǔＳ山?jīng)驗(yàn)確定，表42所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。表42 搭邊a和a1數(shù)值材料厚度圓件及r2t的工件矩形工件邊長L50mm矩形工件邊長L50mm或r2t的工件工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a0.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表42給出了鋼（WC0.05%0.25%）的搭邊值。對于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：鋼（WC0.3%0.45%） 0.9鋼（WC0.5%0.65%） 0.8硬黃鋼 11.1 硬鋁 11.2軟黃銅，純銅 1.2該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表42中查出：兩制件之間的搭邊值a1=1.8（mm）,側(cè)搭邊值a=2.0 (mm)。由于該制件的材料使LY21Y（硬鋁），所以兩制件之間的搭邊值為： a1=1.8（11.2）=1.82.16(mm)取a1=1.8(mm)側(cè)搭邊值 a=2.0（11.2）=22.4(mm)取a=2.0(mm)4.2.2條料寬度的確定計(jì)算條料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。條料寬度公式：B=（D+2a） 公式（42）其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為，見表43條料寬度偏差。D條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。a側(cè)搭邊值。查表43條料寬度偏差為0.15根據(jù)公式4 1 B=（D+2a） =（20+21.5）0-0.15 =230-0.15表43 條料寬度公差(mm)條料寬度B/mm材料厚度t/mm0.5>0.51>12200.050.080.10>20300.080.100.15>30500.100.150.204.2.3 導(dǎo)板間間距的確定導(dǎo)料板間距離公式： A=B+Z 公式（43）Z導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）；查表4.33得Z=5mm 根據(jù)公式42 A= B+Z =23+5 =28（mm）表44 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin（mm）材料厚度t/mm有 側(cè) 壓 裝 置條 料 寬 度B/mm100以下100以上0.50.51122334455555558888884.2.4 排樣根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)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(gè)制件，而且可以簡化模具結(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，且中間一個(gè)個(gè)孔均有要求，所以采用有費(fèi)料直排法。4.2.5材料利用率的計(jì)算：材料利用率通常以一個(gè)進(jìn)距內(nèi)制件的實(shí)際面積與所用毛坯面積的百分率表示：=(nA1/hB)100% （公式44）式中 材料利用率（%）；n 沖裁件的數(shù)目；A1 沖裁件的實(shí)際面積(mm2)；B 板料寬度(mm)；h 進(jìn)距計(jì)算沖壓件的面積：A1=85.420-（4.52） =1708mm-64mm=1644 (mm2)條料寬度計(jì)算：B=85.4mm+ 2mm2mm=89.4mm進(jìn)距的計(jì)算：h=20+1.8=21.8mm一個(gè)進(jìn)距的材料利用率：=(nA1/hB)100% =(11636/21.889) 100% =84.3%總材料利用率根據(jù)冷沖模設(shè)計(jì)指導(dǎo)書取板的長寬厚為14107101.5采用縱向剪切的方法剪鋼板沒張鋼板上可剪得的條料數(shù)：n1=1410/89.4=15條余16(mm)每條板材上可剪得的沖壓件數(shù)：n2=710/21.8=32（個(gè)）材料的總利用率：2=n1n2A1/LB100%=15321636/1410710100%=82.15%由此可之，值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。工藝廢料的多少?zèng)Q定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 圖43 排樣圖5 沖裁力的計(jì)算5.1計(jì)算沖裁力的公式 計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(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，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算：Fp=KptL 公式（51）表51 部分常用沖壓材料的力學(xué)性能材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度()抗拉強(qiáng)度(b)伸長率屈服強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08F已退火22031028039032180082603603304503220010260340300440292102028040036051025250454405605507001636065Mn已退火60075012400不銹鋼1Cr13已退火320380400470211Cr18Ni9Ti處理軟化43055054070040200鋁L2、L3、L5已退火8075110255080冷作硬化1001201504鋁錳合金LF21已退火701101101451950硬鋁LY12已退火10515015021512淬硬后冷作硬花28032040060010340純銅T1、T2、T3軟態(tài)160200307硬態(tài)2403003銅H62軟態(tài)26030035半硬態(tài)30038020200H68軟態(tài)24030040100式中 材料抗剪強(qiáng)度，見附表（MPa）；L沖裁周邊總長（mm）；t材料厚度（mm）;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(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取13。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度b代替，而取Kp=1的近似計(jì)算法計(jì)算。根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查表51得出LY21Y的抗剪強(qiáng)度為280310(MPa)，取=300(MPa)5.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力由于沖裁模具采用剛性卸料裝置推料裝置和打料裝置?？偟臎_裁力包括F總沖壓力。 Fp總沖裁力。 FQ卸料力FQ1推料力。FQ2頂件力FC彎曲力F校校正力根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出LY21Y的抗剪強(qiáng)度為280310(MPa ) 5.2.1 總沖裁力：Fp=F1+F2 公式(52)F1落料時(shí)的沖裁力。 F2沖孔時(shí)的沖裁力.落料時(shí)的周邊長度為：L1=2（85.4+20）=210.8（mm）根據(jù)公式51 F1=KptL =11.5210.8300 =94.5(KN)沖孔時(shí)的周邊長度為：L2=d=3.149=28.26（mm） F2= KptL =11.528.26300 =12.74(KN)總沖裁力：Fp=F1+F2=94.5+12.74=107.24(KN)表52 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚t/mmKxKtKd鋼0.10.10.50.50.252.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.0250.080.020.060.030.070.030.09對于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小直，薄材料取值。5.2.2 卸料力FQ的計(jì)算 FQ=Kx Fp 公式(53) K卸料力系數(shù)。查表52得K0.0250.08，取K0.08 根據(jù)公式53FQ=K Fp 0.08107.24 8.57(KN)5.2.3推料力FQ1的計(jì)算 FQ1=KtFp 公式(54) Kt推料力系數(shù)。 查表52得Kt0.030.07, 取Kt=0.07 根據(jù)公式54 FQ1=KtFp =0.07107.24 7.5068(KN)5.2.4頂件力FQ2的計(jì)算 FQ2=KdFp 公式(55) Kd頂件力系數(shù)。 查表52得Kd0.030.07, 取Kt=0.07 根據(jù)公式55 FQ2=KdFp =0.07107.24 7.5068(KN)5.2.5彎曲力FC的計(jì)算影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質(zhì)量；彎曲件的形狀和尺寸；模具結(jié)構(gòu)及凸凹模間隙；彎曲方式等，因此很難用理論的分析法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。實(shí)際中常用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行慨略計(jì)算，以作為彎曲工藝設(shè)計(jì)和選擇沖壓設(shè)備的理論。形彎曲件的經(jīng)驗(yàn)公式為： Fu=0.7KBt2b/+t 公式(56) Fu沖壓行程結(jié)束時(shí)不校正時(shí)的彎曲力。 B彎曲件的寬度（mm）。 t彎曲件的厚度（mm）。 內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）。 b彎曲拆料的抗拉強(qiáng)度(MPa)(查機(jī)械手冊b=400(MPa)。 K安全系數(shù)，一般取1.3.根據(jù)公式56 Fu=0.7KBt2b/(+t) =0.71.385.41.52400/(2+1.5) =23.20(KN) 對于頂件或壓料裝置的彎曲模，頂件力或壓料力可近似取彎曲力的30%80%。 F壓=80% Fu =80%23.20 =18.56(KN) 彎曲力: FC= Fu+ F壓=23.20+18.56=41.76(KN) 5.2.6校正彎曲力的計(jì)算校正彎曲是在自由彎曲階段后進(jìn)一步對貼合于凸凹模表面的彎曲件進(jìn)行擠壓，其彎曲力比自由彎曲力大的多，而且兩個(gè)力并非同時(shí)存在。因此校正彎曲時(shí)只需計(jì)算校正彎曲力，即：F校=qA式中: F校 校正力（N） q 單位面積上的校正力（Mpa），其值見表 54 A 彎曲件被校正部分的投影面積（mm）。當(dāng)凸模圓角半徑r材料厚度t與凹模支點(diǎn)間的距離L之比很小時(shí)，在V行件校正彎曲中，投影面積按A=BL計(jì)算：在U型件彎曲中，投影面積按A=B（L-2r-2t）計(jì)算。因?yàn)楣ぜ閁形件所以計(jì)算投影面積公式選用：A=B（L-2r-2t）計(jì)算投影面積A=20（85.4-22-21.5） =2078.4 =1568（mm2） 表54 單位面積上的校正力材料料厚t(mm)13310硬鋁30405060黃銅608080100綜上所述彎曲校正力F校=qA =401568 =62720（N） =62.72（KN） 5.2.7模具總沖壓力的計(jì)算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC+F校 F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC+F校 =107.24+8.57+7.5068+7.5068+41.76+62.72 =235.3(KN)選擇壓力機(jī)時(shí)應(yīng)用總沖壓力乘1.3所以總沖壓力F=235.31.3=305.89（KN）根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機(jī)為：開式雙柱可傾壓力機(jī)J2335。6 模具壓力中心與計(jì)算模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。模具的壓力中心，可安以下原則來確定：1、對稱零件的單個(gè)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(shí)，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(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln 圖61 壓力中心1、 按比例畫出凸模刃口的輪廓形狀，選坐標(biāo)XOY。如圖61所示2、 把刃口輪廓分為7段并確定各段長度，具體數(shù)值列于下表61中。表6.11落料件的壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù)線3.5（mm）力壓中心位置壓力中心坐標(biāo)xYL1=-42.7L2=42.7L3=20L4=42.7L5=-42.7L6=20L7=28.26C1=0.5-42.7=-21.35C2=0.542.7=21.35C3=0.520=10C4=0.542.7=21.35C5=0.542.7=21.35C6=0.520=10C7=0.528.26=14.13042.742.70-42.7-42.7011212121111.05落料凸模的壓力中心坐標(biāo)：Xn=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+Ln=（-42.70+42.742.7+2042.7+28.26）/（42.7+42.7+28.26）=0Yn= L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln=（-42.71+42.71+2021+28.2611.05）/（42.7+42.7+28.26）=6.01所以求得模具壓力中心的坐標(biāo)值為（0, 6.01）。7 沖裁模間隙的確定設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)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(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍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(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)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(zhì)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(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)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而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。根據(jù)表51查出材料LY12Y的力學(xué)性能與10鋼相近表 71 查得最小雙面間隙2Cmin=0.132mm，最大雙面間隙2Cmax=0.240mm8 刃口尺寸的計(jì)算8.1刃口尺寸計(jì)算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度，模具的合理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，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： 1、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。2、在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。表71 沖裁模初始用間隙2c(mm)材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065Mn2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax2Cmin2Cmax小于0.5極小間隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.5400.6100.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126注：取08號(hào)鋼沖裁皮革、石棉和紙板時(shí)，間隙的25%。3、沖裁時(shí)，凸、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則：1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上：設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙去在凹模上。2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料凹模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼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。3、確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)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(huì)使模具制造困能，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)出來的制件有可能不和格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形工件安國家“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IT17IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。8.2刃口尺寸的計(jì)算沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計(jì)算和標(biāo)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(fù)雜或波板工件的模具。對于該工件厚度只有1.5（mm）屬于厚板板零件，并且孔有位置公差要求，為了保證沖裁凸、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?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實(shí)際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(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸制造公差，另一件只標(biāo)注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。這p與d就不再受間隙限制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，普通模具的制造公差一般可取=/4（精密模具的制造公差可選46m）。這種方法不僅容易保證凸、凹模間隙枝很小。而且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。在計(jì)算復(fù)雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后，在一個(gè)凸?；虬寄Ｉ蠒?huì)同時(shí)存在三種不同磨損性質(zhì)的尺寸，這時(shí)需要區(qū)別對待。第一類：凸?；虬寄Ｄp會(huì)增大的尺寸；第二類：凸?；虬寄Ｄp或會(huì)減小的尺寸；第三類：凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸；8.3計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 凸模與凹模配合加工的方法計(jì)算落料凸凹模的刃口尺寸。1、凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計(jì)算，即Aa=（Amax-x） 公式（81）2、凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模公式計(jì)算，因它在凹模上相當(dāng)于沖孔凸模尺寸，即Ba=(Bmax+x) 公式（82）3、凹模磨損后無變化的尺寸，其基本計(jì)算公式為Ca=(Cmax+0.5)0.5A了方便使用，隨工件尺寸的標(biāo)注方法不同，將其分為三種情況：工件尺寸為C時(shí)Ca=(C+0.5) 0.5A 公式（83）工件尺寸為C時(shí)Ca=(C-0.5) 0.5A 公式（84）工件尺寸為C時(shí)Ca=CA 公式（85）式中 Aa、Ba、Ca相應(yīng)的凹模刃口尺寸；Amax工件的最大極限尺寸；Bmin工件的最小極限尺寸；C工件的基本尺寸；工件公差；工件偏差；x系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時(shí)偏向最小尺寸，沖孔時(shí)偏向最大尺寸），x值在0.51之間，與工件精度有關(guān)可查表81或按下面關(guān)系選取。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT11IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5A、0.5A、A凹模制造偏差，通常取A=/4。表81 系數(shù)x料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.30（一） 落料刃口尺寸計(jì)算圖81 計(jì)算刃口尺寸示意圖圖上的尺寸均無公差要求，按國家標(biāo)準(zhǔn)IT14級公差要求處理，查公差表得： 850-0.52 200-0.25 90 +0。30如圖81所示的固定夾的落料零件圖，計(jì)算凸、凹模的刃口尺寸。考慮到零件形狀比較復(fù)雜，采用配作法加工凸、凹模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況, 落料時(shí)應(yīng)以凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配作凸模，沖孔時(shí)應(yīng)以凸模的實(shí)際尺寸按間隙要求來配制凹模。落料凹模的尺寸從圖81上可知，A、B、C、D均屬磨損后變大的尺寸，屬于第一類尺寸，計(jì)算公式為：Ba=(Bmax-x) (A=/4)查表71得：2Cmin=0.132(mm)，2Cmax=0.240(mm)；查表 81 得：x1=x2=x3=x4=0.75落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：根據(jù)公式81 A凹=(Bmax-x)=（85.4-0.750.52）0-0.52/4 =85.010-0.13(mm) B凹=(Bmax-x)=（20-0.750.52）0-0.52/4 =19.610-0.13(mm) C凹=(Bmax-x)=（85.4+0.750.52）0-0.52/4 =85.020-0.13(mm) D凹=(Bmax-x)=（20-0.750.52）0-0.52/4 =19.610-0.13(mm)凸模安凹模尺寸配制，保證雙面間隙（0.1320.240）(mm).沖孔凸模的尺寸從圖81上可知，沖孔凸模的尺寸在磨損過程中將變小，屬于第二類尺寸，計(jì)算公式為：Ba=(Bmax+x) （A=/4)查表71得：2Cmin=0.132mm，2Cmax=0.18mm；查表 81磨損系數(shù)X=3.950.5沖孔凸模的刃口尺寸計(jì)算如下：根據(jù)公式82 E凸=(Bmax+x) =（9+0.50.3）0-0.3/4 = 9.0150-0.075(mm)沖孔凸模的尺寸為9.0150-0.075(mm)凹模按凸模尺寸配制，保證雙面間隙（0.1320.240）(mm)8.4沖裁刃口高度表82 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214查表82，刃口高度為h810(mm),取h=9(mm)8.5彎曲部分刃口尺寸的計(jì)算8.5.1最小相對彎曲半徑rmin/t彎曲時(shí)彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大，若彎曲半徑過小，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，彎曲件列表面所能行成的最小圓角半徑稱為最小彎曲半徑。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(gè)重要指標(biāo)。設(shè)中性層半徑為，則最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為： 外=（R-）/ 公式（86）設(shè)中性層位置在半徑為=r+t/2處，且彎曲厚度保持不變，則有R=r+t,固有 外=1/(2r/t+1) 公式（87）如將外以材料斷后伸長率帶入，則有r/r轉(zhuǎn)化為rmin/t，且有 rmin/t=（1-）/2 公式（88）根據(jù)公式就可以算出最小彎曲半徑。最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為：根據(jù)公式87 外=1/(2r/t+1) =1/（22/1.5+1） =0.28最小彎曲半徑為：根據(jù)公式88 rmin/t=（1-）/2 =（1-0.28）/20.28 =1.0128.5.2彎曲部分工作尺寸的計(jì)算1、回彈值由工藝分析可知，固定夾彎曲回彈影響最大的部分是最大半徑處，r/t=3.8/1.2=3.165。此處屬于小圓角V形彎曲，故只考慮回彈值。查表83得,回彈值為60，由于回彈值很小，故彎曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸標(biāo)注，在試模后稍加修磨即可。表83 鋁材料校正彎曲回彈材料r/t材料厚度t(mm)0.80.822硬鋁LY122203040254060805601001402、模具間隙 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。對于U形件的彎曲，必須選擇合模具間隙 彎曲V形件時(shí)，凸、凹模間隙是用調(diào)整沖床的閉合高度來控制的適的間隙，間隙過小，會(huì)使邊部壁厚變薄，降低模具壽命。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(jì)算： Z=t+ct 公式（89）式中：Z彎曲凸、凹模單邊間隙 t材料的厚度 材料厚度的正偏差（表84） C間隙數(shù)(表85)查表得： =0 C=0.05根據(jù)公式89 Z=t+ct =1.5+0+0.051.5 =1.5+0.075 =1.575 (mm)表84 薄鋼板、黃銅板（帶）、鋁板厚度公差厚度材料薄鋼板黃銅板（帶）鋁板08FH62,H68,HP12A11、2A12B級公差C級公差冷扎帶冷軋板最小公差最大公差0.20.040.06-0.03-0.03-0.02-0.040.30.040.06-0.04-0.04-0.02-0.050.40.040.06-0.07-0.07-0.03-0.050.50.050.07-0.07-0.07-0.04-0.120.60.060.08-0.07-0.08-0.04-0.120.80.080.10-0.08-0.10-0.04-0.141.00.090.12-0.09-0.12-0.04-0.171.20.110.13-0.10-0.141.50.120.15-0.10-0.16-0.10-0.272.00.150.18-0.12-0.18-0.10-0.282.50.170.20-0.12-0.18-0.20-0.303.00.180.22-0.14-0.20-0.25-0.353.50.200.25-0.16-0.23-0.25-0.363、凸凹模橫向尺寸的確定 彎曲模的凸凹模工作部分尺寸確定比較復(fù)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(biāo)注外形尺寸時(shí)，按磨損原則應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，先計(jì)算凹模，間隙取在凸模上。當(dāng)工件為雙向?qū)ΨQ偏差時(shí)，凹模尺寸為：LA=(L-2/1)+A0 公式（810）當(dāng)工件為單向偏差時(shí)，凹模實(shí)際尺寸為：LA=(L-3/4) +A0 公式(811)凸模尺寸為：LT=(LA-Z)0-t 公式（812） 或者凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保證單向間隙Z/2。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） 彎曲件公差 T、A凸、凹制造公差，選用IT7IT9級精度，亦可按t=A=/4選取。 2/Z凸模與凹模的單向間隙工件的外形尺寸為：11.2+0.430由于工件為單向偏差，所以凹模的實(shí)際尺寸為：LA=(L-3/4) +A0表85 U形彎曲件凸凹模的間隙系數(shù)C值彎曲件邊長L/mmB2LB2L材料厚度t/mm0.50.622.144.155.0 0.622.144.17.57.612100.050.050.040.100.100.08200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06700.100.070.050.050.200.150.100.100.081000.070.050.050.150.100.100.081500.100.070.050.200.150.150.102000.100.070.070.200.150.150.10凸、凹制造公差，t=A=/4=0.454=0.1125根據(jù)公式86凹模尺寸為： LA=(L-3/4) +A0 =（11.2-3/40.45）+0.11250 =10.86+0.11250（mm）根據(jù)公式87凸模尺寸為： LT=(LA-Z)0-t =（10.86-1.8）0-0.1125 =9.060-0.1125（mm）根據(jù)工件的尺寸要求，凸、凹模刃口處都應(yīng)有相應(yīng)的圓角，為保證彎曲件的尺寸精度，圓角應(yīng)按實(shí)際尺寸配制。9主要零部件的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，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(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、內(nèi)孔凸模。這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)方法。9.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1.1凹模的設(shè)計(jì)凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)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；安上式計(jì)算后，選取的H值不應(yīng)小于（1520）mm;表91 系數(shù)值Ks/mm材料厚度t/mm<1>13>36