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1、固定夾沖壓彎曲模設(shè)計(jì) 摘 要 本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，使用方便可靠，首先根據(jù)工件圖算工件的展開尺寸，在根據(jù)展開尺寸算該零件的壓力中心，材料利用率，畫排樣圖。根據(jù)零件的幾何形狀要求和尺寸的分析，采用復(fù)合模沖壓，這樣有利于提高生產(chǎn)效率，模具設(shè)計(jì)和制造也相對(duì)于簡單。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后，對(duì)磨具的裝配方案，對(duì)主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過程中除了設(shè)計(jì)說明書外，還包括模具的裝配圖，非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖，工件的加工工藝卡片，工藝規(guī)程卡片，非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝過程卡片。 關(guān)鍵詞：復(fù)合模 沖壓 設(shè)計(jì) 目

2、錄 1 緒論………………………………………………………………………………..4 2 沖裁彎曲件的工藝設(shè)計(jì)…………………………………………………………..4 3 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式………………………………………………..5 4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………..5 5 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算………………………………………………………………..6 5.1 計(jì)算毛坯尺寸 …………………………………………………………...…..6 5.2 排樣、計(jì)算條料寬度及距的確定……………………………………….......8 5

3、.2.1 搭邊值的確定…………………………………………………… …….8 5.2.2 條料寬度的確定………………………………………………..............9 5.2.3 到料板間距的確定……………………………………………………..9 5.2.4 排樣…………………………………………………………………….10 5.2.5 材料利用率的計(jì)算…………………………………………………….10 6 沖裁力的計(jì)算…………………………………………………………………….12 6.1 計(jì)算沖裁力的公式………………………………………………………….

4、.12 6.2 總的沖裁力、卸料力、推件力、頂件力、彎曲力和總的沖壓力………..12 6.2.1 總的沖裁力…………………………………………………………….13 6.2.2 卸料力FQ的計(jì)算……………………………………………………..13 6.2.3 推料力FQ1的計(jì)算…………………………………………………….13 6.2.4 頂件力FQ2的計(jì)算………………………………………………….....14 6.2.5 彎曲力FC的計(jì)算……………………………………………………....14 6.2.6 總沖壓力的計(jì)

5、算……………………......................................................15 7 模具壓力中心與計(jì)算..............................................................................................15 8 沖裁間隙的確定…………………………………………………………………..16 9 刃口尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………..17 9.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則…………………………………………………...1

6、7 9.2 刃口尺寸的計(jì)算……………………………………………………………...17 9.3 計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸…………………………………………………...19 9.4 沖裁刃口高度…………………………………………………………………20 9.5 彎曲部分刃口尺寸的計(jì)算………………………………………………….21 9.5.1 最小彎曲半徑…………………………………………………………21 9.5.2 彎曲部分工作尺寸的計(jì)算……………………………………………22 10 主要零部件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………..

7、22 10.1 工作零件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………...23 10.1.1 凹模的設(shè)計(jì)…………………………………………………………23 10.1.2 凸凹模的設(shè)計(jì)………………………………………………………24 10.1.3 外形 凸模的設(shè)計(jì)………………………………………………… ..24 10.1.4 內(nèi)孔凸模的設(shè)計(jì)……………………………………………………24 10.1.5 彎曲凸模的設(shè)計(jì)……………………………………………………24 10.2 卸料部分的設(shè)計(jì)……………………………

8、……………………………...25 10.2.1 卸料板的設(shè)計(jì) ……………………………………………………..25 10.2.2 卸料彈簧的設(shè)計(jì)…………………………………………………....25 10.3 定位零件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………...26 10.4 模架及其他零部件的設(shè)計(jì)………………………………………………...27 10.4.1 上下模座…………………………………………………………....27 10.4.2 模柄………………………………………………………………....27 10.4.3 模具的

9、閉合高度…………………………………………………....28 11 模具總裝圖……………………………………………………………………..28 12 壓力機(jī)的選擇 …………………………………………………………………28 總結(jié)…………………………………………………………………………………..29 致謝…………………………………………………………………………………..30 參考文獻(xiàn)..........................................................................................................

10、............31 附圖…………………………………………………………………………………..32 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

11、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(duì)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 沖裁彎曲件的工藝分析 圖2—1 零件圖 如圖2—1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：零件圖上的尺寸除了四個(gè)孔的定位尺寸標(biāo)有偏差外，其他的形狀尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可安IT

12、14級(jí)確定工件的公差。 經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：3.50 +0。30 20 0-0.52 250-0.52 四個(gè)孔的位置公差為：170.12 140.2 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。

13、(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。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

14、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。 4 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 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。 4.2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)料銷，有側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用導(dǎo)正銷定距。 4.3卸料方式的選擇 因?yàn)楣ぜ虾駷?.2mm，相對(duì)較薄，卸料力不大，故可采用彈性料裝置卸料。 4.4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)合模采用對(duì)角導(dǎo)柱的導(dǎo)向

15、方式。 5 模具設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 5.1計(jì)算毛坯尺寸 相對(duì)彎曲半徑為：R/t=3.8/1.2=2.17>0.5 式中：R——彎曲半徑（mm） t——材料厚度（mm） 由于相對(duì)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β（mm）。 β=r0+kt 公式(5—1) 式中：r0——內(nèi)彎曲半徑 t——材料厚度 k——中性層系數(shù) 查表，K=0.45 根據(jù)公式5—1 β= r0+

16、kt =0.38+0.45X1.2 =4.34（mm） 圖5—1 計(jì)算展開尺寸示意圖 根據(jù)零件圖上得知，圓角半徑較大（R>0.5t），彎曲件毛坯的長度 公式為： LO=∑L直+ ∑L彎 公式（5—2） 式中： LO——彎曲件毛坯張開長度 （mm） ∑L直 ——彎曲件各直線部分的長度 （mm） ∑L彎——彎曲件各彎曲部分中性層長度之和（mm） 在圖5—1中： A=

17、 公式（5—3） COS∠P=(RA+RC-B)/(RA+RC) 公式（5—4） RA=3.8+0.6=4.4 （mm） RC=1.2+0.6=1.8（mm） B=3.8（mm） 根據(jù)公式5—3 A= =23.8(4.4+1.8)-3.82 ≈5.6（mm） 根據(jù)公式5—4 COS∠P= (RA+RC-B)/(RA+RC

18、) = ( 4.4+1.6-3. 8)/(4.4+1.6) = 0.367 則 ∠P=carCOS0.367=68.47。 2∠P=268.47。=136.94。 根據(jù)公式5—2 ∑L直=L總長-2A =20-25.6 =8.8（mm） ∑L彎=2πβ（∠P／180+∠P／180）

19、 =23.144.34(68.47/180+68.47/180) =20.74（mm） LO =∑L直+ ∑L彎 =8.8+20.74 =31.54（mm） 取LO=32（mm） 根據(jù)計(jì)算得：工件的展開尺寸為2532（mm）,如圖4—2所示。 圖5—2 尺寸展開圖 5.2排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 5.2.1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

20、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?。 搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定。 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。 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%） 0.9 鋼（WC0.5%～0.65%） 0.8 硬黃銅 1～1.1 硬鋁

21、 1～1.2 軟黃銅，純銅 1.2 該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表4—2中查出：兩制件之間的搭邊值a1=1.2（mm）,側(cè)搭邊值a=1.5(mm)。 由于該制件的材料使LY21—Y（硬鋁），所以兩制件之間的搭邊值為： a1=1.2（1～1.2）=1.2～1.414(mm) 取a1=1.2(mm) 側(cè)搭邊值 a=1.5（1～1.2）=1.5～1.8(mm) 取a=1.5(mm) 5.2.2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

22、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)料板送進(jìn)。 條料寬度公式： B=（D+2a） 公式（5—2）其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見表4—3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4—3條料寬度偏差為0.15 根據(jù)公式 B=（D+2a） =（25+21.5）0-0.15 =280-0.15 5.2.3 導(dǎo)板間間距的

23、確定 導(dǎo)料板間距離公式： A=B+Z 公式 Z——導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）； 查表得Z=5mm 根據(jù)公式 A= B+Z =28+5 =33（mm） 5.2.4 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(duì)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

24、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(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，且四個(gè)孔均有位置公差要求，所以采用有費(fèi)料直排法。 5.2.5材料利用率的計(jì)算： 沖裁零件的面積為： F=長寬=2532=800(mm2) 毛坯規(guī)格為：5001000（mm）。 送料步距為：h=D＋a1=32+1.2=33.2 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為： n11=(

25、nF/Bh)100% n為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)。 n11=(nF/Bh)100% =（1800/2833.2）100% =81.96% 橫裁時(shí)的條料數(shù)為： n1 =1000/B =1000/28 =34.01 可沖34條， 每條件數(shù)為： n2 =(500-a)/h =(500-1.5)/33.2 =15.024 可沖15件， 板料可沖總件數(shù)為： n=n1n2=3415=510(件) 板料利用率為：

26、 n12=(nF/5001000) =(510800/5001000) 100% =81.6% 縱裁時(shí)的條料數(shù)為： n1=500/B =500/28 =17.006 可沖17條， 每條件數(shù)為： n2=(1000-a)/h =(1000-1.5)/33.5 =30.084 可沖30件， 板料可沖總件數(shù)為： n=n1n2=1730=510（件） 板料的利用率為：

27、 n12=(nF/5001000) =(510800/5001000) 100% =81.6% 橫裁和縱裁的材料利用率一樣，該零件采用橫裁法。 圖5—3 排樣圖 6 沖裁力的計(jì)算 6.1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=KptLτ 式中 τ——材料抗剪

28、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1~3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度r時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，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)性能查出LY21—Y的抗剪強(qiáng)度為280～310(MPa)， 取τ=300(MPa) 6.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式?？偟臎_裁力包括 F——總沖壓力。 F

29、p——總沖裁力。 FQ——卸料力 FQ1——推料力。 FQ2——頂件力 FC——彎曲力 根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出LY21—Y的抗剪強(qiáng)度為280～310(MPa ) 6.2.1 總沖裁力： Fp=F1+F2 公式 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（25+32）=114（mm） 根據(jù)公式 F1=KptLτ =11.2114300 =41.04

30、0(KN) 沖孔時(shí)的周邊長度為：L2=4πd=43.143.5=44（mm） F2= KptLτ =11.244300 =15.84(KN) 總沖裁力：Fp=F1+F2=41.040+15.84=56.88(KN) 6.2.2 卸料力FQ的計(jì)算 FQ=Kx Fp K——卸料力系數(shù)。 　查表得KＸ＝0.025~0.08，取KＸ＝0

31、.08 　　 根據(jù)公式　FQ=KＸ Fp 　　　　　　　　 ＝0.0856.88 　　　　　　　　 ＝4.55(KN) 6.2.3推料力FQ1的計(jì)算 FQ1=KtFp Kt——推料力系數(shù)。 查表得Kt＝0.03~0.07, 取Kt=0.07 根據(jù)公式FQ1=KtFp =0.0756.88 ≈4(KN) 6.2.4頂件力FQ2的計(jì)

32、算 FQ2=KdFp Kd——頂件力系數(shù)。 查表得Kd＝0.03~0.07, 取Kt=0.07 根據(jù)公式FQ2=KdFp =0.0756.88 ≈4(KN) 6.2.5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

33、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=0.7KBt2σb/γ+t 公式 Fu——沖壓行程結(jié)束時(shí)不校正時(shí)的彎曲力。 B——γ彎曲件的寬度（mm）。 t——彎曲件的厚度（mm）。 γ——內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）。 σb——彎曲拆料的抗拉強(qiáng)度(MPa)(查機(jī)械手冊(cè)σb=400(MPa)。 K——安全系數(shù)，一般取1.3. 根據(jù)公式6—5 Fu=0.7KBt2σb/(γ+t)

34、 =0.71.3251.22400/(5+1.2) =21.45(KN) 對(duì)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%21.45 =17.159(KN) 彎曲力: FC= Fu+ F壓 =21.45+17.15 =38.6(KN) 6.2.6總的沖壓力的計(jì)算 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC

35、 F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC =56.88+4.55+4+4+38.6 =108.03(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)J23—25。 7 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(duì)稱零

36、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(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。 3、各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)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+……Ln Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln 由于該零件是一個(gè)矩形圖形，屬于對(duì)稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心O處。如圖6—1所示： 圖7—1 壓力中心 8 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

37、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(duì)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

38、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)。 由于硬呂與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬呂材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。 根據(jù)實(shí)用間隙表查得材料40的最小雙面間隙2Cmin=0.123mm，最大雙面間隙2Cmax=0.180mm 9 刃口尺寸的計(jì)算 9.1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

39、，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)。 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

40、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?；境叽鐟?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(duì)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(duì)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

41、差，則對(duì)于非圓形工件安國家“配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形工件可按IT17～I(xiàn)T9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“如體”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。 9.2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(chǎng)合，后者用于形狀復(fù)雜或波板工件的模具。 對(duì)于該工件厚度只有1.2（mm）屬于薄板零件，并且四個(gè)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（凸模或凹模）作為基準(zhǔn)

42、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δp與δd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δ=△/4（精密模具的制造公差可選4~6μm）。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(duì)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：凸模或凹模磨損后基

43、本不變的尺寸； 9.3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△） 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△) 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△)0.5δA為了方便使用，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△) 0.5

44、δA 工件尺寸為C時(shí) Ca=(C-0.5△) 0.5δA 工件尺寸為C△時(shí) Ca=CδA 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0.5~1之間，與工件精度有關(guān)可查表9—1或

45、按下面關(guān)系選取。 工件精度IT10以上 x=1 工件精度IT11~IT13 x=0.75 工件精度IT14 x=0.5 δA、0.5δA、δA——凹模制造偏差，通常取δA=△/4。 （一） 落料刃口尺寸計(jì)算 圖9—1 計(jì)算刃口尺寸示意圖 圖上的尺寸均無公差要求，安國家標(biāo)準(zhǔn)IT14級(jí)公差要求處理，查公差表得： 320-0.52 250-0.25 3.50 +0。30 如圖8—1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

46、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9—1上可知，A、B、C、D均屬磨損后變D大的尺寸，屬于第一類尺寸，計(jì)算公式為：Ba=(Bmax-x△) (δA=△/4) 查表8—1得：2Cmin=0.132(mm)，2Cmax=0.18(mm)；查表 9—1 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9—1 A凹=(Bmax-x△) =（32-0.750.52）0-0.52/4 =31.

47、610-0.13(mm) B凹=(Bmax-x△) =（25-0.750.52）0-0.52/4 =24.610-0.13(mm) C凹=(Bmax-x△) =（32+0.750.52）0-0.52/4 =31.620-0.13(mm) D凹=(Bmax-x△) =（25-0.750.52）0-0.52/4

48、 =24.610-0.13(mm) 凸模安凹模尺寸配制，保證雙面間隙（0.132～0.180）(mm). 沖孔凸模的尺寸從圖9—1上可知，四個(gè)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△) （δA=△/4) 查表8—1得：2Cmin=0.132mm，2Cmax=0.18mm；查表 9—1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8—2 E凸=(Bmax+x△) =（3.8+0.50.3）0-0.3/4 = 3

49、.950-0.075(mm) 四個(gè)沖孔凸模的尺寸是一樣的，都為3.950-0.075(mm) 凹模按凸模尺寸配制，保證雙面間隙（0.132～0.180）(mm) 9.4沖裁刃口高度 表9—1 刃口高度 料厚 ≤0.5 ＞0.5～1 ＞1～2 ＞2～4 ＞4 刃口高度h ≤6 ＞6～8 ＞8～10 ＞10～12 ≥14 查表9—1，刃口高度為h＞8～10(mm),取h=9(mm) 9.5彎曲部分刃口尺寸的計(jì)算 9.5.1最小相對(duì)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

50、，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(duì)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ρ，則最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為： δ外=（R-ρ）/ρ 設(shè)中性層位置在半徑為ρ=r+t/2處，且彎曲厚度保持不變，則有R=r+t,固有 δ外=1/(2r/t+1)

51、 如將δ外以材料斷后伸長率δ帶入，則有r/r轉(zhuǎn)化為rmin/t，且有 rmin/t=（1-δ）/2δ 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) δ外=1/(2r/t+1) =1（251.2+1） =0.107 最小彎曲半徑為： 根據(jù) rmin/t=（1-δ）/2δ =（1-0.107）/20.107

52、 =0.1012 9.5.2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=3.16＜5。此處屬于小圓角V形彎曲，故只考慮回彈值。查表8.5—1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9—3 鋁材料校正彎曲回彈 材料 r/t 材料厚度t(mm) ＜0.8 0.8～2 ＞2 硬鋁LY12 ＜2 20 30 40 2～5 40 60 80 ＞5 60 100 140 3、模具間隙

53、 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(duì)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+Δ+ct 公式（9—4） 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（表9—2） C——間隙數(shù)(表9—3) 查表得：Δ =0 C=0.05 根據(jù)公式9

54、—4 Z=t+Δ+ct =1.2+0+0.051.2 =1.2+0.60 =1.8 (mm) 4、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-2/1Δ)+δA0 當(dāng)工件為單向偏差時(shí)，凹模實(shí)際尺寸為：LA=(L-3/4Δ) +δA0

55、 凸模尺寸為：LT=(LA-Z)0-Δt 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） Δ——彎曲件公差 δT、δA——凸、凹制造公差，選用IT7～I(xiàn)T9級(jí)精度，亦可按δt=δA=Δ/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=(

56、L-3/4Δ) +δA0 凸、凹制造公差，Δt=δA=Δ/4=0.454=0.1125 根據(jù)凹模尺寸為： LA=(L-3/4Δ) +δA0 =（11.2-3/40.45）+0.11250 =10.86+0.11250（mm） 根據(jù)凸模尺寸為： LT=(LA-Z)0-δt =（10.86-1.8）0-0.1125

57、 =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。 10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。 10.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10.1.1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)，

58、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（15～20）mm; 查表得：K=0.35 H=0.3532 =11.2mm 取H=18mm 模具壁厚的確定公式為： C=(1.5~2)H =1.518~218 =27~3

59、6mm 凹模壁厚取C=30mm 凹模寬度的確定公式為： B=b+2C =32+230 =92mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)取B=100mm 凹模長度的確定公式為： L=20+230 =80mm 凹模的長度要考慮導(dǎo)料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表取標(biāo)準(zhǔn)L=80mm。 （送料方向） 凹模輪廓尺寸為100mm80mm18mm。凹模材料選用Cr12，熱處理60~64HRC。

60、 10.1.2凸凹模的設(shè)計(jì) 凸凹模的內(nèi)、外緣均為刃口，內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，為保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模應(yīng)有一定的壁厚。 10.1.3外形凸模的設(shè)計(jì) 因?yàn)樵撝萍螤畈皇菑?fù)雜，但有彎曲部分，所以將落料模設(shè)計(jì)成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形狀做成一樣，直通式凸模采用線切割機(jī)床加工?？梢灾苯佑?個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，凸模與凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、導(dǎo)料板的厚度的總和，外形凸模下部設(shè)置1個(gè)導(dǎo)正銷，借用工件上的孔作為導(dǎo)正孔。外形凸模長度為： L=H1 +H3+（15~20）mm H1——凸

61、模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.818=9.6mm(標(biāo)準(zhǔn)為20mm) H3——卸料板厚度；查表10—5得H3=6mm (15~20)——附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（附加長度取15） L=20+6+15 =41mm 導(dǎo)正銷的直線部分應(yīng)為(0.5~0.8）t ，導(dǎo)正銷伸入定位孔是，板料應(yīng)處于自由狀態(tài)。在手工送料時(shí)，板料以由擋料銷定位，導(dǎo)正銷將工件導(dǎo)正的過程的將板料向后拉回約0.2mm。必須在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正。所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為： L導(dǎo)=0.81.2=9.6mm 在外形凸模

62、的底部鉆安裝導(dǎo)正銷，采用H7/r6的配合，為防止其脫落，在凸模上打橫向孔，用銷釘固定導(dǎo)正銷。 10.1.4內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 因?yàn)閮?nèi)孔凸模是圓凸摸，仍然選用直通式凸模，采用線切割加工。與凸模固定板采用H7/r6配合。凸模長度與外形凸模長度相等為45mm。凸模材料應(yīng)選T10A，熱處理56~60HRC，查得凸模與卸料板的間隙選為0.035mm。 10.1.5彎曲凸模的設(shè)計(jì) 彎曲凸模選用直通式，采用線切割加工方法。彎曲凸模與凸模固定板采用H7/r6配合。長度與外形凸模的長度相等，等于45mm, 凸模材料應(yīng)選T10A，熱處理56~60HRC，沖孔凸模與彎曲凸模之間有一定的間隙。為了保證間隙合理，彎曲

63、凸模的寬度取16 mm。 10.2卸料部分的設(shè)計(jì) 10.2.1卸料板的設(shè)計(jì) 本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有用外形凸模導(dǎo)向，對(duì)內(nèi)孔凸模起保護(hù)作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，卸料板厚度為6mm。卸料板與2個(gè)凸模的間隙以在凸模設(shè)計(jì)中確定了為0.035。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度40~45HRC。 10.2.2卸料彈簧的設(shè)計(jì) 在沖裁模卸料與出件裝置中，常用的元件是彈簧和橡膠，考慮本模具的結(jié)構(gòu)，該模具采用的彈性元件為彈簧。 1、彈簧的選擇與計(jì)算 在卸料裝置中，常用的彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧。這種彈簧已標(biāo)準(zhǔn)化（GB2089—1980），設(shè)計(jì)時(shí)

64、根基所要求的壓縮量和生產(chǎn)的壓力按標(biāo)準(zhǔn)選用即可。 （1）卸料彈簧的選擇原則 a、為保證卸料正常工作，在非狀態(tài)下，彈簧應(yīng)該預(yù)壓，其與壓力應(yīng)大于等于單個(gè)彈簧承受的卸料力，即 Fy≥Fx/n 式中 Fy——彈簧的預(yù)壓力，N； Fx——卸料力，N； N——彈簧根數(shù)。 b、彈簧的極限壓縮量應(yīng)大于或等于彈簧工作時(shí)的總壓縮量，即 Hj≥H=Hy+Hx+Hm 式中 Hj——彈簧的極

65、限壓縮量，mm； H——彈簧工作時(shí)的總壓縮量，mm； Hy——彈簧在余壓力作用下的預(yù)壓量，mm； Hx——卸料板的工作行程mm； Hm——凸模與凸凹模的刃磨量，mm，通常取Hm=4～10mm。 C、選用的彈簧能夠合理的布置在模具的相應(yīng)空間。 （2）卸料彈簧的選用與計(jì)算步驟 a、根據(jù)卸料力和模具安裝彈簧的空間大小，初定彈簧根數(shù)n，計(jì)算每個(gè)彈簧應(yīng)產(chǎn)生的預(yù)壓力Fy。 b、根據(jù)根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)預(yù)選彈簧的規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)使彈簧的極限工作壓力大于預(yù)壓力，初選時(shí)一般可取Fj=（1.5～2）Fy。 C、計(jì)算預(yù)選彈簧在預(yù)壓力下

66、的預(yù)壓量Hy Hy= FyHj /Fj d、校核彈簧的極限壓縮量是否大于工作時(shí)的實(shí)際總壓縮量，即 Hj≥H=Hy+Hx+Hm。如不滿足，則需重選彈簧規(guī)格，直至滿足為止。 e、列出所選彈簧的主要參數(shù)：d（鋼絲直徑）D2(彈簧中徑)t（節(jié)距）h0 （自由高度）n（圈數(shù)）Fj（彈簧的極限壓力）Hj（彈簧的極限工作量） 由于固定夾的料厚為1.2mm,計(jì)算除的卸料力為4550N。 （1）假設(shè)考慮模具結(jié)構(gòu)，初定彈簧的根數(shù)n=4，則每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為 根據(jù)公式10—1 Fy≥Fx/n=4550/4≈1137(N) (2)初選彈簧規(guī)格，按2Fy估算彈簧的極限工作壓力Fj Fj=2Fy=21137=2274(N) 查標(biāo)準(zhǔn)GB2089—1980，初選彈簧規(guī)格為dD2 h0=4