3399 手柄沖孔—落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì),手柄,沖孔,落料級(jí)進(jìn)模,設(shè)計(jì)
第 1 頁(yè) 共 32 頁(yè) 1手柄沖孔—落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)緒論一.冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中的地位模具是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度。使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而在加工中不破壞產(chǎn)品表面。用模具生產(chǎn)零部件可以采用冶金廠大量生產(chǎn)的廉價(jià)的扎制剛板或剛帶為壞料，且在生產(chǎn)中不需加熱，具有生產(chǎn)效率高質(zhì)量好重量輕成本低且節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其它加工方法所不能比擬的。使用模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展。目前，工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用怒局成形工藝方法，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。一般壓力機(jī)加工，一臺(tái)普通壓力機(jī)設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)零件幾件到幾十件，高速壓力機(jī)的生產(chǎn)率已達(dá)到每分鐘數(shù)百件甚至上千件。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，飛機(jī)汽車(chē)拖拉機(jī)電機(jī)電器儀器儀表等產(chǎn)品，游 60%左右的零件是用模具加工出來(lái)的；而自行車(chē)手表洗衣機(jī)電冰箱及電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品，有 90%左右的零件是用模具加工出來(lái)的；至于日用五金，餐具等物品的大批量生產(chǎn)基本上完全靠模具來(lái)進(jìn)行。顯而易見(jiàn)，模具作為一種專用的工藝裝備，在生產(chǎn)中決定性作用和重要地位逐漸為人們所共識(shí)。二.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀1.國(guó)內(nèi)沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀1.1現(xiàn)狀改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力的重要性。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國(guó)際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。以汽車(chē)覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車(chē)公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)多年的努力，第 2 頁(yè) 共 32 頁(yè) 2在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。例如，吉林大學(xué)汽車(chē)覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車(chē)覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車(chē)覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學(xué)模具 CAD 國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。1.2未來(lái)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：(1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù)模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng)已在汽車(chē)、摩托車(chē)、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。(4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到 30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為 80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)第 3 頁(yè) 共 32 頁(yè) 3選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術(shù)。(7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤(pán)；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。2.國(guó)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀由于工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外制造業(yè)廣泛地采用了無(wú)切削、少切削加工工藝，如精密沖壓、精密鍛造、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓及等溫超塑成形等新工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝。模具作為主要的成形工具，已成為一種重要的加工裝備。家用電器行業(yè)約 80％的零部件、機(jī)電行業(yè)約 70％的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。 一種中型載重汽車(chē)的改型，需要 4000 套模具，重達(dá) 2000 多噸。生產(chǎn)一種型號(hào)的照相機(jī)，需要 500 套模具，在很多行業(yè)中，模具費(fèi)用已經(jīng)占產(chǎn)品成本的15％～30％。因此，工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)、生產(chǎn)率的提高、成本的降低、產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，在很大程度上取決于模具的制造精度和質(zhì)量、制造周期、生產(chǎn)成本、使用壽命等因素。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯，機(jī)械電子、汽車(chē)、輕工、建材和國(guó)防工業(yè)等部門(mén)都大量采用模具進(jìn)行生產(chǎn)，并提出越來(lái)越高的要求。模具工業(yè)已成為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，模具技術(shù)水平的高低與產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力有密切關(guān)系，它成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平高低的重要標(biāo)志之一。20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，日本、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，模具工業(yè)的產(chǎn)值超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。當(dāng)前模具工業(yè)發(fā)展有兩個(gè)特點(diǎn)：一是要縮短制模周期、降低制模成本。由于人們對(duì)工業(yè)晶的品種、數(shù)量和質(zhì)量要求越來(lái)越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，而且多品種小批量生產(chǎn)較多，因此對(duì)模具制造提出了嚴(yán)格的要求。二是模具向大型化、復(fù)雜化、精密化和自動(dòng)化發(fā)展。模具制造要求越來(lái)越高，制造工藝越來(lái)越復(fù)雜。為了降低模具生產(chǎn)成本，增加效益，保證質(zhì)量，在采用先進(jìn)設(shè)備和制造工藝的同時(shí)，必須采用多種工藝措施盡量延長(zhǎng)模具使用壽命。其中合理選用模具材料，采用先進(jìn)的熱處理和表面強(qiáng)化工藝，不斷推廣應(yīng)用新材料就是一個(gè)主要的方面。第 4 頁(yè) 共 32 頁(yè) 4模具鋼是制造模具的主要材料。盡管模具材料品種繁多，但是模具鋼在模具制造業(yè)中使用最多，是模具工業(yè)最重要的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來(lái)隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，模具鋼的發(fā)展也極為迅速。世界各國(guó)都把模具鋼分類于合金工具鋼中，其產(chǎn)量已占合金工具鋼產(chǎn)量的 70％一 80％。落料沖孔級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)工件名稱：手柄生產(chǎn)批量：大批量材料：45 號(hào)鋼厚度：2.0mm工件簡(jiǎn)圖：圖 1 工件簡(jiǎn)圖第 5 頁(yè) 共 32 頁(yè) 51 工藝分析、排樣設(shè)計(jì)1.1 工件的工藝性分析圖示零件材料為 45 號(hào)鋼板，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。手柄外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚 2.0mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。手柄沖孔的工藝性：大小為 φ5mm 和 φ8mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個(gè)工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取 IT9 級(jí)即可。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。1.2 排樣設(shè)計(jì)（1）確定零件的排樣方案設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。手柄零件具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，單向排列時(shí)材料的利用率低，采用對(duì)排（圖 2 所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。為了避免制作兩套凸模和凹模零件，降低模具的制造成本，采用調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖壓，條料完成一個(gè)方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn) 1800，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。（2）條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算查表取得搭邊值為 2.5mm 和 3.5mm。送料步距如圖 2 所示B=32+16+2.5+2.5=53 mm條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由 b-Δ =〔D+2a +c1〕 - ΔD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為 135mm。第 6 頁(yè) 共 32 頁(yè) 6導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為 136 mm。材料利用率的計(jì)算：根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用 1000 mm×2000 mm×2.2 mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 2000mm ×135 mm 規(guī)格條料 7 條，材料剪切利用率達(dá) 94.5%。由一個(gè)步距的材料利用率通用計(jì)算公式： = ?%10?BsnA式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，A 2653.66mm2;?n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; s—步距， mm得 = =74.2%?%10356.2?第 7 頁(yè) 共 32 頁(yè) 72 工藝方案的確定2.1 工藝方案的確定手柄零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡(jiǎn)單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——沖孔。方案二：沖孔落料復(fù)合模。方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。第 8 頁(yè) 共 32 頁(yè) 8圖 2 工件排樣圖方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作難度較大成本高，還有模具對(duì)壓力機(jī)噸位要求較方案一和三都高。方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜成本較低，壓力機(jī)噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。手柄零件大端 φ5mm 的孔與 R16mm 的外圓及 φ8mm 的孔之間的距離為3.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（3.2mm） （1） ，可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、落料級(jí)進(jìn)模。復(fù)合模模具制造難度大，并且沖壓后產(chǎn)品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，因此選用級(jí)進(jìn)模更為合理。第 9 頁(yè) 共 32 頁(yè) 93 工藝計(jì)算3.1 工作零部件的計(jì)算由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dap=（d+x△） -δp 0 凹模尺寸dd=(d+x△+Z min)0+δ式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，查表 2-30[1]得：IT14 級(jí)時(shí) x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm（1）沖裁 φ5mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸 由表 2-10[1]查得△=0.3dap=（d+x△） -δp 0 =(5+0.5×0.30)0-0.02 =5.150-0.02凹模尺寸由表 2-23[1]得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(5+0.5×0.30+0.26)0+0.02 =5.410+0.02（2）沖裁 φ8mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.36第 10 頁(yè) 共 32 頁(yè) 10dap=（d+x△） -δp 0 =(8+0.5×0.36) 0-0.02 =8.18 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(8+0.5×0.36+0.26) 0+0.02=8.440+0.02（3）外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸------- 第一類尺寸 A第一類尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸------- 第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸 C第三類尺寸：C j=(Cmin+0.5△)? 0.125△其落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：圖 3（a） 凹模尺寸示意圖第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax-x△) =(8-0.5×0.43) =7.785??25.0 43.025??1.0?A2=(Amax-x△) =(16-0.5×0.62) =15.69 .0 6.06.0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 7.785mm，15.69mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.26。第 11 頁(yè) 共 32 頁(yè) 11圖 3（b）凸模尺寸示意圖4 沖裁力與壓力中心的計(jì)算，初選壓力機(jī)4.1 沖裁工序總力的計(jì)算由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。沖四個(gè) φ5mm 孔的力 P1、沖 φ8mm 孔的力 P2，落外型料的力 P3，向下推出φ5mm 沖孔廢料的力 P4，向下推出 φ8mm 孔廢料的力 P5，向下推出工件的力P6。由彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機(jī)提供的，故用計(jì)算在內(nèi)，沖裁φ5mm，φ8mm 及工件外形后卸條料的力分別為 P7、P 8、P 9?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：P=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度 (MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強(qiáng)度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便第 12 頁(yè) 共 32 頁(yè) 12計(jì)算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè) [1]表 8—7 得 45 鋼的 σ b=600MPaP1=4×5π×2.0×600=25.12kNP2=8π×2.0×600=30.14kN由于 L3= 3601958arcsin2895216958arcsin3602 ???? ??????=268.7mm則：P 3=268.7×2.0×600=322.4kN推件力 Pt=nKtPKt—推件力系數(shù), Kt=0.055n—同時(shí)卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查手冊(cè) [2]表 2—40 可得和 h=6mm,故 n=3 如圖 4 所示：圖 4 沖孔凹模示意圖P4= =7.64kN29.605.3?P5= =3.06kN18第 13 頁(yè) 共 32 頁(yè) 13P6=3×0.055×198.1=32.69kN卸料力 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得P =0.03P 卸P7 =0.03×46.29=1.39 kNP8 =0.03×18.52=0.56 kNP9 =0.03×198.1=5.95 kN工序總力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 =25.12+30.4+322.4+7.64+3.06+32.69+1.39+0.56+5.95=429.1KN4.2 彈性橡膠板的計(jì)算。本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修模量 5mm；凸模凹進(jìn)卸料板 1mm；公件厚度 2.2mm；凸模沖裁后進(jìn)入凹模 2mm；以上四項(xiàng)長(zhǎng)度之和就是橡膠板的工作行程 S 工作 ；即S 工作 =（5+1+2.2+2）mm=9.2mm取壓縮量為自由高度的 0.3 則橡膠的自由高度為:H 自由 = = =30.7mm3.0工 作 29由上面計(jì)算可知：P 卸 = P7+ P8+ P9=1.39+0.56+5.95=7.9KN預(yù)壓縮量取 15%，由圖 1-17 可查出 P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式 1-2 計(jì)算橡膠板所需的面積。則A= = =15800 =158PF5.01973?2m2c結(jié)合模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度 H 自由 與直徑 D之比需要滿下式：0.5 5.1DH?自 由橡膠板的自由高度為 30.7mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個(gè)厚度時(shí)應(yīng)考慮到每加厚 1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為 158,分為 4 塊，每個(gè)用螺釘安裝在一塊，每個(gè)卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔2cm第 14 頁(yè) 共 32 頁(yè) 1413mm。四塊橡膠板的厚度無(wú)比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，?影響模具的正常工作，卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40---45HRC。4.3 初選壓力機(jī)開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為 J23-63 和 J23-100型號(hào) 公稱壓力 /kN 滑塊行程/mm最大封閉高度/mm工作臺(tái)尺寸/mm滑塊底面尺寸/mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-63 630 130 360 480×710 —— 30 80J23-100 1000 130 480 710×1080 190×21030 604.4 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。此為多凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算大凸模的壓力中心第 15 頁(yè) 共 32 頁(yè) 15圖 5 (a) 壓力中心計(jì)算其壓力中心的步驟 如下：① 按比例畫(huà)出凸模的工作部分剖面圖（見(jiàn)圖 5a）② 在任意距離處作 x-x 軸 y-y 軸③ 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到 x-x 軸的距離 y1, y2, y3, y4 和到 y-y 軸的距離 x1, x2, x3, x4, ④ 大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離x0= 4321llxl?= =61.4mm94.5267..97. 64.1256.7???到 x-x 軸的距離y0= 4321llyyl?= =0mm??94.5267..97. 0116. ?????⑤ 由于其余三個(gè)凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為第 16 頁(yè) 共 32 頁(yè) 16圖 5（b）壓力中心示意圖到 y-y 軸的距離x0= 7654321 llll xxxl ??= 0.152.0.7 04.617.9.9.58 ????=89.8mm到 x-x 軸的距離y0= =7654321 71 llll yyyl ??05.2.1.07.5 05.26)3()4()()6(7.)53(7.1 ?????????=-15.8mm第 17 頁(yè) 共 32 頁(yè) 175 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個(gè)工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。2）送料方式：采用手工送料方式。3）定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷(xiāo)定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷(xiāo)定位。調(diào)頭沖時(shí)第一個(gè)工位設(shè)置一個(gè)始用擋料銷(xiāo)定位（和順沖時(shí)的始用擋料銷(xiāo)定位不在同一個(gè)位置） ，第二工位靠固定擋料銷(xiāo)定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷(xiāo)作為粗定距，在大凸模上安裝一個(gè)導(dǎo)正銷(xiāo)，利用條料上 φ5mm 和 φ8mm 的孔做導(dǎo)正銷(xiāo)孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。4）導(dǎo)向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開(kāi)敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕?jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，可以在下模座中開(kāi)有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為 2.0mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。第 18 頁(yè) 共 32 頁(yè) 186 主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1 工作零部件的設(shè)計(jì)（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）工作零部件的設(shè)計(jì)（用一個(gè)整體的凸模固定板）沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖 6 所示：圖 6 沖孔凸模凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：L=h1+h2+h3- h4式中 L—凸模長(zhǎng)度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—橡膠板的厚度 ，mmh4—凹進(jìn)卸料板內(nèi) 1mm第 19 頁(yè) 共 32 頁(yè) 19圖 7 整體式凹模整體式凹模如圖 7 裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹模孔的最大寬度（mm） ，但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚（mm ） ， 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.20凹模高度 H=KB=0.20×119=23.8mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 28mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×28=40mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 28mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞ 查得螺孔選用4×M8 的螺釘固定在下模座。螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應(yīng)大于１６。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用矩形凹模板的周界尺寸為 250×200×28。①?zèng)_裁 φ5mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）小凸模長(zhǎng)度 L=20+14-1+30.7=63.7mm由小凸模刃口d=5.15mm第 20 頁(yè) 共 32 頁(yè) 20可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=63.7mm小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即對(duì)于圓形凸模 dmin≥ ][4??t式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mmt—沖裁材料厚度，mm—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa?—凸模材料許用強(qiáng)度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =2.95mm 所以承壓能力足夠。][4t310.52?抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）?。蘭ax≤ Fd270?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mmF — —沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤ = =66.57mm 所以長(zhǎng)度適宜。d27057.12?選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.15×63.7 凸模固定端面的壓力q =
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