ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用 第35頁(yè) 共34頁(yè)
編號(hào)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書
題 目： 擋板沖裁級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
院 （系）： 應(yīng)用科技學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名： 陳凱鵬
學(xué) 號(hào)： 030Y20135
指導(dǎo)教師： 劉紅 王玲
職 稱： 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 高級(jí)工程師
題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)
2007 年 6 月 15 日
目 錄
1 引言 4
1.1 課題的提出 4
1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問題 4
1.3 本設(shè)計(jì)需完成的工作 4
2 沖裁機(jī)理分析 5
2.1 沖裁變形過程分析 5
2.2 沖裁件質(zhì)量分析 6
2.3 沖裁模間隙 6
2.4 間隙對(duì)沖裁力的影響 7
3 沖壓件工藝設(shè)計(jì) 7
3.1 沖壓件工藝性分析 8
3.2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類型 8
4 材料的經(jīng)濟(jì)利用 8
4.1 排樣設(shè)計(jì) 8
4.2 搭邊 8
4.3 計(jì)算材料利用率 8
5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算 8
5.1 壓力中心的計(jì)算 8
5.2 沖壓力的計(jì)算 8
5.3 降低沖裁力的方法 8
6 工作零件刃口尺寸計(jì)算 8
6.1 刃口尺寸計(jì)算原則 8
6.2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 8
6.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 8
7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
7.1 模具類型的選擇 8
7.2 定位方式的選擇 8
7.3 確定送料方式 8
7.4. 確定卸料形式 8
7.5. 模架形式 8
8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
8.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
8.1.1落料凹模 8
8.1.2典型組合的選擇 8
8.1.3 落料凸模尺寸的確定 8
8.1.4 沖孔凸模尺寸的確定 8
8.2 定位零件的設(shè)計(jì) 8
8.2.1.導(dǎo)正銷 8
8.2.2.導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 8
8.2.3.擋料銷 8
8.2.4始用擋料裝置 8
8.3 卸料零件的設(shè)計(jì) 8
8.3.1 卸料板 8
8.3.2 卸料螺釘?shù)倪x用 8
8.3.3 頂件塊 8
8.3.4 頂桿 8
8.4 模架及其他零部件 8
8.4.1模架的選用 8
8.4.2模 柄 8
9 計(jì)算模具閉合高度 8
10 繪制模具總裝圖 8
11 選擇壓力機(jī)并校核閉合高度 8
12 典型零件的制造工藝 8
12.1 工藝路線的擬定 8
12.1.1 表面加工方法的選擇 8
12.1.2加工路線的劃分 8
12.1.3加工工序的組成 8
12.1.4加工順序的安排 8
12.2 制訂加工工藝規(guī)程的指導(dǎo)思想 8
12.3主要成型零件的加工工藝 8
13 結(jié)論 8
謝 辭 8
參考文獻(xiàn) 8
1 引言
1.1 課題的提出
目前，沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬制品個(gè)行業(yè)中，如汽車，儀表，家用電器等工業(yè)中，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，模具制造業(yè)在工業(yè)中所占的地位越來越重要。
沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價(jià)的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著，深受制造行業(yè)的重視。
沖壓工藝是塑性成型加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有時(shí)也叫板料沖壓。沖壓不僅可以加工金屬材料，而且也可以加工非金屬板料。冷沖壓的加工方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品一致性好，使用于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)，增強(qiáng)效益，更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問題
改革開放以來，通過技術(shù)引進(jìn)和合資經(jīng)營(yíng)，我國(guó)的沖模技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在沖模技術(shù)領(lǐng)域采用了CAD、CAM、CAE技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，顯著的縮短了沖模技術(shù)和制造周期，提高了沖模質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了沖模工作零件的互換，但是大多數(shù)企業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的沖模技術(shù)和制造方法，有些沖模特別是汽車覆蓋件沖模仍然依靠進(jìn)口，嚴(yán)重地影響了我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品自主開發(fā)的能力和改型更新的速度。
我國(guó)正處模具設(shè)計(jì)制造水平提升關(guān)鍵期，中國(guó)正在成為全球制造業(yè)中心，板料成型加工是先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的精密多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，與國(guó)外同類模具水平相比，從模具結(jié)構(gòu)、制造精度、制造周期、使用壽命等指標(biāo)來衡量，水平相當(dāng)或接近，完全可以替代進(jìn)口。
提高沖模技術(shù)可以從兩方面入手，一方面是提高沖模所體現(xiàn)的沖壓工藝水平，開發(fā)沖壓新工藝；另一方面是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)（沖模CAD、CAM、CAE技術(shù)）和先進(jìn)制造技術(shù)（數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)加工中心，CNC高精度電火花和線切割加工，CNC點(diǎn)位坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨和連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨等），提高沖模設(shè)計(jì)和制造的水平。
冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部分越來越多的采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機(jī)械制造、車輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日用品等行業(yè)。在這些部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本。
1.3 本設(shè)計(jì)需完成的工作
本課題主要研究的是級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)。級(jí)進(jìn)模在壓力機(jī)一次沖程中，在有規(guī)律排列的幾個(gè)工位上分別完成一部分沖裁工序，在最后工序沖出完整工件。因?yàn)榧?jí)進(jìn)模是連續(xù)沖壓，生產(chǎn)過程中相當(dāng)于每次沖程沖制一個(gè)工件，故生產(chǎn)效率高。級(jí)進(jìn)模沖裁可以減少模具數(shù)量，操作方便安全，便于實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化。但它在定位中產(chǎn)生的累計(jì)誤差會(huì)影響工件精度，因此級(jí)進(jìn)模多用于生產(chǎn)批量大，精度要求不高，需要多工序沖裁的小零件加工。
本設(shè)計(jì)模具用于加工擋板。本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括零件的工藝性分析，工件的尺寸精度，刃口尺寸的計(jì)算模具的整體結(jié)構(gòu)，選擇正確的壓力機(jī)，各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)和材料，零件的尺寸設(shè)計(jì)，主要加工零件的加工工藝等，主要內(nèi)容如下：
(1）到模具制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解模具生產(chǎn)，制造，加工情況。結(jié)合本設(shè)計(jì)課題，查閱相關(guān)資料。
(2）分析設(shè)計(jì)已知工件級(jí)進(jìn)模具。充分分析工件結(jié)構(gòu)，工藝性，了解級(jí)進(jìn)模機(jī)構(gòu)及工作原理，進(jìn)行必要的計(jì)算，確定模具設(shè)計(jì)的基本步驟，設(shè)計(jì)模具的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)模具的主體結(jié)構(gòu)，工作零件，卸料裝置，導(dǎo)料裝置等。
(3）繪制模具總裝配圖，零件圖，完成本工件的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)。
(4）分析制定主要零件加工工藝。根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)要求，進(jìn)行工藝計(jì)算，編制主要零件加工工藝規(guī)程。
2 沖裁機(jī)理分析
生產(chǎn)中為了滿足沖壓零件形狀、尺寸、精度、批量、原材料性能等方面的要求，采用多樣的沖壓加工方法。概括起來可以分為分離工序與成形工序兩大類。
分離工序是使坯料的一部分與另一部分相互分離的工藝方法、主要分離工序有落料、沖孔、切邊、剖切、整修等，其又以沖孔、落料應(yīng)用最廣。
落料和沖孔是使坯料沿封閉輪廓分離的工序。沖裁加工之后，材料分成兩個(gè)部分沖孔是指在板料或者工件上沖出所需形狀的孔，沖去的為廢料，即封閉輪廓外的部分是工件，封閉輪廓內(nèi)的部分是廢料而落料是指從板料上沖下所需形狀的零件或者毛坯，即封閉輪廓內(nèi)的部分是工件，封閉輪廓外的部分是廢料。落料工序和沖孔工序的變形過程和模具結(jié)構(gòu)是相同的，習(xí)慣上統(tǒng)稱為沖裁。沖裁既可以加工出成品零件，又可以為其他成形工序制備毛胚。
2.1 沖裁變形過程分析
沖裁工序是利用凸模與凹模組成上、下刃口將板料置于凹模上，凸模下行使板料變形，直至全部分離。因凸模與凹模之間存在間隙z,使凸、凹模作用于板料的力呈不均勻分布，主要集中于凸、模刃口。沖裁變形過程見下圖。在具有尖銳刃口及間隙合理的凸、凹模作用下，板料的變形過程可分為彈性變形、塑性變形、斷裂分離三個(gè)階段。
(1) 彈性變形階段
凸模與板料接觸后，使板料壓縮產(chǎn)生拉伸和彎曲彈性變形，此時(shí)，板料內(nèi)應(yīng)力沒有超過材料的彈性極限。若卸去載荷，板料則恢復(fù)原狀。
(2) 塑性變形階段
當(dāng)凸模繼續(xù)下壓，板料內(nèi)的應(yīng)力值達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)開始產(chǎn)生塑性流動(dòng)、滑移變形，在凸、凹模的壓力作用下，板料表面受到壓縮，由于凸、凹模之間有間隙存在，使板料同時(shí)受到彎曲和拉伸的作用，凸模下的材料產(chǎn)生彎曲，凹模下的材料則向上翹曲出現(xiàn)彎曲和拉伸形成的圓角，并且出現(xiàn)壓痕。隨著凸模擠入板料的深度增大，塑性變形程度逐漸增大，變形區(qū)材料硬化加劇，直到刃口附近的板料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，沖裁力達(dá)到最大值，板料出現(xiàn)裂紋，開始破壞，塑性變形階段結(jié)束。
(3) 斷裂分離階段
凸模的繼續(xù)壓入，使刃口附近的變形區(qū)的應(yīng)力達(dá)到材料的破壞應(yīng)力，在凹、凸模側(cè)面的變形區(qū)先后產(chǎn)生裂紋。已形成的上、下裂紋逐漸擴(kuò)大并沿最大切應(yīng)力方向向材料內(nèi)層延伸，甚至兩裂紋相遇重合，板料被剪斷分離，沖裁過程結(jié)束。
2.2 沖裁件質(zhì)量分析
沖裁件質(zhì)量主要是指沖切斷面質(zhì)量、表面質(zhì)量、形狀誤差和尺寸精度。對(duì)于沖裁工序而言，沖裁切斷面質(zhì)量往往是關(guān)系到工序成功與否的重要因素。沖裁件沖切斷面可以明顯地區(qū)分為四個(gè)部分:光亮帶、斷裂帶、圓角和毛刺。
光亮帶的形成，是在沖裁過程中沖裁模具刃口切入板料后，板料與模具刃口側(cè)面擠壓而產(chǎn)生塑性變形的結(jié)果:光亮帶部分出于具有擠壓特征，表面光潔垂直，是沖裁件切斷面上精度最高、質(zhì)量最好的部分。光亮帶所占比例通常是沖裁件斷面厚度的1/2-1/3。
斷裂帶是在沖裁過程的最后階段，板料剪斷分離時(shí)形成的區(qū)域，是模具刃口附近裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的斷裂面。斷裂帶表面粗糙并略帶斜角，不與板平面垂直。
圓角形成的原因，是當(dāng)模具壓入板料時(shí)刃口附近的材料被牽連變形的結(jié)果。材料塑性越好，則圓角帶越大。沖切斷面上的毛刺是在沖裁過程中出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成的。隨后已形成的毛刺被拉長(zhǎng)，并殘留在沖裁件上。
影響沖裁件沖切斷面質(zhì)量的因素很多。沖切斷面上的光亮帶、斷裂帶、圓角、毛刺等四個(gè)部分各自所占斷面厚度的比例也是隨著制件材料、模具和設(shè)備等各種沖裁條件不同而變化的。分析研究表明，凸凹模之間的間隙值是最主要的影響因素。提高沖裁件質(zhì)量。重要的是必須清楚間隙的影響規(guī)律，并尋求獲得合那間隙的確定方法。
2.3 沖裁模間隙
沖裁模具的凸、凹模間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量有很大的影響。間隙適中時(shí)，上、下裂紋互相重合，沖裁件斷面雖有一定斜度，但比較平直、光潔且毛刺很小。當(dāng)間隙過小時(shí)，由于分離面上、下裂紋向材料中間擴(kuò)展時(shí)不能互相重合，將被第二次剪切才完成分離，因此出現(xiàn)二次擠壓而形成二次光亮帶，毛刺也有所增長(zhǎng)，沖裁件毛刺容易清除拱彎，斷面比較垂直。
間隙過大時(shí)，材料受到很大的拉伸和彎曲應(yīng)力作用，沖裁件光亮帶小，圓角和斜度加大，毛刺大而厚，難以去除。表1和表2縫沖裁件斷面質(zhì)量要求。
表1 普通沖裁斷面的近似粗糙度值
板料厚度
1
>1～2
>2～3
>3～4
>4～5
表面粗糙度值
3.2
6.3
12.5
25
50
表2 普通沖裁斷面允許的毛刺高度
板料厚度
0.3
>0.3～0.5
>0.3～0.5
>0.3～0.5
>0.3～0.5
普通沖裁斷面允許的毛刺高度
0.015
0.02
0.03
0.04
0.05
普通沖裁斷面允許的毛刺高度
0.05
0.08
0.10
0.13
0.15
當(dāng)間隙過大或過小時(shí)均使沖裁件尺寸精度降低。同時(shí)，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力和沖裁力等。
2.4 間隙對(duì)沖裁力的影響
隨著問隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。但繼續(xù)增大間隙值，會(huì)因從凸、凹模刃口處產(chǎn)生的裂紋不相重合的影響，沖裁力下降變緩，由于間隙的增大，使沖裁后零件的光亮面變窄，落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是，間隙增大時(shí)，因?yàn)槊淘龃?，引起卸料力、頂件力迅速增?
3 沖壓件工藝設(shè)計(jì)
沖裁工藝設(shè)計(jì)包括沖裁件的工藝性分析和沖裁工藝方案確定。良好的工藝性和合理的工藝方案，可以用最少的材料，最少的工序數(shù)和工時(shí)，使得模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)，能穩(wěn)定地獲得合格沖件，因而可以減小勞動(dòng)量和沖件成本。勞動(dòng)量和沖裁件成本是衡量沖裁工藝設(shè)計(jì)合理性的主要指標(biāo)。
零件名稱：擋板
生產(chǎn)批量：大批
材 料：鋼板08F
材料厚度：t＝1mm
本課題為按擋板（如下圖）尺寸設(shè)計(jì)其模具，并編制模具主要零件的加工工藝規(guī)程。
圖1 產(chǎn)品零件圖
3.1 沖壓件工藝性分析
沖裁零件的工藝性是指沖裁零件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，即沖裁零件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。沖裁零件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響。
沖裁零件應(yīng)滿足如下要求：
(1) 沖裁工件的形狀 沖裁零件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、排樣廢料少。
(2) 沖裁零件的圓角 除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，允許工件有尖銳的清角外，沖裁零件的外形或內(nèi)孔的交角處，應(yīng)避免尖銳的清角，其交角處用適宜的圓角相連。
(3) 沖裁件局部凸出或凹入部分的寬度和深度寬度不宜太小，應(yīng)避免有窄長(zhǎng)切口和過窄的切槽，否則會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量。
(4) 沖裁件的孔徑 沖裁件的孔徑太小時(shí)，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)，各種形狀的孔的最小尺寸可查表 。沖小孔的凸模，如果采用保護(hù)套，凸模不易損壞，穩(wěn)定性提高，最小沖孔尺寸可以減小。
(5) 沖裁件孔邊之間距離 沖裁件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小，否則會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。復(fù)合沖裁時(shí)，因模壁過薄而容易破損；分別沖裁時(shí)，也會(huì)因材料易于被拉入凹模而影響模具壽命，特別是沖裁小孔距的小孔時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生凸模彎曲變形而卡住模具。當(dāng)沖孔邊緣與工件外形邊緣不平行時(shí)a1應(yīng)不小于平行時(shí)。應(yīng)不小于1.5t。
(6) 沖裁件尺寸的標(biāo)注 沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，并選擇在沖裁過程中不參加變形的面或線上。
(7) 沖裁件兩孔心距所能達(dá)到的公差查表
該沖裁件的工藝性可按以下幾方面進(jìn)行分析：
(1) 材料：該沖裁件的材料08F鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性。
(2) 零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、對(duì)稱，并在轉(zhuǎn)角處都有R0.5圓角，比較適合沖裁。
(3) 尺寸精度：零件圖上尺寸未注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。
查公差表(GB1800 表2)可得各尺寸公差為：
零件外形： 25 0 -0.52 mm 30 0 -0.52 mm 180 -043 mm 8±0.18 mm 6 0 -0.3mm R0.5 mm
零件內(nèi)形：Φ3 +0.25 0mm 10 +0.36 0 mm 2.8+0.25 0mm R0.5 mm
孔心距：15±0.21 mm 10±0.21 mm
孔邊距：4±0.15 mm
從上面所分析可得出結(jié)論：該工件適合沖裁。
3.2 工藝方案的確定及模具結(jié)構(gòu)類型
沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。
(1) 單工序模在一副模具中完成只完成一種工序的沖模，如落料模，沖孔模，拉深模等結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率不高，一般適用于小批量生產(chǎn)。
(2) 復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較先進(jìn)的模，在一副沖模中一次定位可以同時(shí)完成幾個(gè)工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊，一套模具能完成若干工序，大大減少了模具和占用的沖壓設(shè)備的數(shù)量，減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間，勞動(dòng)生產(chǎn)效率高。
(3) 連續(xù)模是把完成一個(gè)沖件的幾個(gè)工序，排列成一定的順序，組成連續(xù)模，在沖裁過程中，條料在模具中依次在不同的工序位置上，分別完成沖件所要求的工序，除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個(gè)(或幾個(gè))沖裁件。由于定位誤差影響到工件的精度，一般多用于精度低多工序的小零件。
從零件圖可看出，該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案：
(1) 先落料，再?zèng)_孔，采用兩副單工序模生產(chǎn)。
(2) 落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
(3) 沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
對(duì)以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較：
方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁?；蚣?jí)進(jìn)沖裁模方式。
方案二：復(fù)合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求，但需要考慮凸凹模的強(qiáng)度，正裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值對(duì)黑色金屬等硬性材料可按板料厚度的1.5倍確定，但最小值不小于0.7mm。對(duì)有色金屬等軟材料可約等于板料厚度，但最小值不小于0.5mm。倒裝復(fù)合模凸凹模的最小壁厚值可按板料厚度的2~3倍確定，板料厚度小取大值，相反取小值。由于本零件孔比較多，必須用倒裝復(fù)合模方便落料，根據(jù)材料厚度t=1mm，則最小壁厚為3mm，而從零件圖可知，工件的最小壁厚為2.1mm，因此復(fù)合模的凸凹模的強(qiáng)度不夠，該工件并不適合用復(fù)合模加工。
方案三：級(jí)進(jìn)模本身能滿足大批量生產(chǎn)，而且生產(chǎn)效率高，由于工件精度為IT14級(jí)，符合級(jí)進(jìn)模加工工件的精度要求。
綜上所述，最后確定用級(jí)進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。
4 材料的經(jīng)濟(jì)利用
4.1 排樣設(shè)計(jì)
排樣是指沖裁零件（毛坯）在條料、帶料或板料上布置的方法。
合理有效的排料在于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合 設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。在沖壓工作中，沖壓件材料消耗費(fèi)用可達(dá)到總成本的60%~75%，每降低1%的沖壓廢料，將會(huì)使成本降低0.4%~0.5%。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在成批和大量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件，甚至數(shù)百萬(wàn)件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效果更為突出。
排樣方法的選擇原則：
(1) 沖裁小工件或某中工件需要窄條（帶）料時(shí)，應(yīng)沿板料順長(zhǎng)方向進(jìn)行排樣，符合材料規(guī)格及工藝要求。
(2) 沖裁彎曲毛坯時(shí)，應(yīng)考慮板料扎制方向。
(3) 沖件在條（帶）料上的排樣，應(yīng)考慮沖壓生產(chǎn)率、沖模耐用度、沖模結(jié)構(gòu)是否簡(jiǎn)單和操作方便與安全等。
(4) 條料寬度選擇與在板料上的排樣應(yīng)優(yōu)先選用條料寬度較大而步距較小的方案，以便經(jīng)濟(jì)地裁切板料，并減少?zèng)_壓時(shí)間。
按沖裁工藝方法和材料的合理利用，條料排樣方法可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無廢料排樣。根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置形式分類，有直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、沖裁搭邊等。
由于受沖裁件外型的限制，該工件的排樣只能采用有廢料的排樣形式，為了使模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且能達(dá)到最大的材料利用率，采用直排的形式即可，排樣方式如圖2所示。
圖2 排樣方式圖
4.2 搭邊
排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。
搭邊的主要作用有：
(1) 補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。
(2) 還應(yīng)保持條料有一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。
搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗(yàn)確定的。搭邊的設(shè)計(jì)主要考慮幾方面的因素：
(1) 材料的力學(xué)性能。塑性好的材料，搭邊值要大—些，硬度高與強(qiáng)度大的材料，搭邊值小一些。
(2) 材料的厚度。材料越厚，搭邊值也越大。
(3) 工件的形狀和尺寸。工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值也越大
(4) 排樣的形式。?對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊。
查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P59 表3-2）
根據(jù)材料厚度t=1mm，確定搭邊值：
兩工件間的搭邊： a1 = 1.2 mm
工件邊緣搭邊： a = 1.5 mm
步距為： S＝18＋1.2＝19.2 mm
查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表3-4），
確定導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Z
無側(cè)壓裝置 Z = 0.5 mm
圖3 排樣圖
條料寬度B ＝（D＋2 a＋Z）－Δ
＝（30＋2×1.5＋×0.5）－Δ
＝ 33.5－Δ mm
Δ－- 條料寬度的偏差，查（冷沖壓實(shí)用技術(shù) P60 表3-4）得0.4mm
確定后排樣圖如圖3所示。
4.3 計(jì)算材料利用率
把工件按圖4所示分割計(jì)算工件面積：
面積A1= 4×25＝100 mm2
面積A2= 6×30=180 mm2
面積A3= （25+30）×8）＝220mm2
面積A4=πR2= 3.14×1.52=7.065mm2
面積A5=2×π0.52+2.8×10=29.57 mm2
工件總面積A＝A1+ A2+A3－2A4－2A5
＝100＋180+220－2×7.065－2×29.57
＝426.73mm2
圖4 面積計(jì)算圖
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率η為：
η＝A/BS×100％
＝426.73/(33.5×19.2)×100％＝66.35％
A ----一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積
BS---- 一個(gè)步距內(nèi)毛坯的面積
查板材標(biāo)準(zhǔn)，選用1000mm×2000mm×1mm的鋼板，假如，條料長(zhǎng)度為1000，則條料上可沖壓工件數(shù)為：
n1=1000-1.2/19.2=52.44個(gè) 取n1＝52個(gè)
則條料利用率為：
圖5 裁料圖
η1＝n1A/LB×100％
＝(52×426.73)÷(1000×33.5)×100％
＝66.2％
假如，條料長(zhǎng)度為2000，則條料上可沖壓工件數(shù)為
n2=2000-1.2/19.2=104.1個(gè) 取n1＝104個(gè)
則條料利用率為：
η2＝n2A/LB×100％
＝(104×426.73)÷(2000×33.5)×100％
＝66.2％
顯然，兩種規(guī)格的條料材料利用率是相等的。
每張鋼板可剪裁59塊條料（33.5mm×1000mm），每塊條料可沖52個(gè)工件；一張鋼板料1000mm×2000mm可沖
3068個(gè)工件。（如圖5所示）則每張板材的材料利用率η總為：
η總＝nA1/LB×100％
＝(3068×426.73)÷(1000×2000)×100％
＝65.5％
5 壓力中心與沖壓力的計(jì)算
5.1 壓力中心的計(jì)算
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。為了保證沖裁和壓力機(jī)正常和平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線而與壓力機(jī)滑塊的中心重合。如果壓力中心不在模柄軸線上，滑塊會(huì)承受偏心載荷，沖壓時(shí)會(huì)使沖模與壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生歪斜，從而導(dǎo)至滑塊導(dǎo)軌
和模具導(dǎo)向裝置的不正常磨損。同時(shí)引起凸、凹模間隙不均勻，使刃口迅速變鈍，甚至造成刃口損壞，降低模具使用壽命。
計(jì)算壓力中心必須在凹模刃口
設(shè)定XY軸的正方向，并選擇L5
的中點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，
如圖6所示：
凹模型口圖
圖6 壓力中心
由于工件Y方向?qū)ΨQ，
故壓力中心Y0=0mm
X0= =
= ＝1.31mm
其中：L1=25mm x1=－18mm； L2=2×4＝8mm x2=－16mm
L3=2×=2×8.48＝16.96mm；x3=－10mm；L4=2×6＝12mm x4=―3mm；
L5=30mm x5=0mm； L6=2×πd=2×3.14×3＝18.84mm x6=1.2（搭邊）＋4＝5.2mm；
L7=2×（2πd+2×8＋2×2.8）＝59.76mm x7=15.2mm；
計(jì)算時(shí)，忽略邊緣R0.5圓角。
由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為（1.31，0 ），與沖床滑塊中心只偏移1.31 mm，可忽略不計(jì)，故基本重合。
5.2 沖壓力的計(jì)算
沖裁力是選擇和確定沖壓設(shè)備、及模具強(qiáng)度較核的重要依據(jù)，在沖裁模設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)，應(yīng)掌握影響沖裁力大小的因素及降低沖裁力的方法。
沖裁力包括落料力、沖孔力、卸料力和頂件力。
當(dāng)沖裁工作完成后，從板料上沖裁下來的工件(或廢料)由于徑向發(fā)生彈性變形而擴(kuò)張。會(huì)卡在凹模模腔內(nèi)；同時(shí)，在板料上沖裁出的孔徑則沿著徑向發(fā)生彈性收縮，會(huì)緊箍在凸模上。為了將緊箍在凸模上的板料卸下來所需要的力稱為卸料力，以表示；將卡在凹模中的板料推出或頂出所需的力分別稱為推件力與頂件力，以與表示。
卸料力、推件力與頂件力是由壓機(jī)和模具的卸料、頂件裝置獲得的。在選擇壓機(jī)噸位和設(shè)計(jì)模具時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計(jì)算。影響這些力的因素較多，主要有:材料的機(jī)械性能和厚度，工件形狀和尺一寸大小，凸、凹模間隙，排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況。生產(chǎn)中，常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
式中，，—分別為卸料系數(shù)、推件系數(shù)和頂件系數(shù)，其值見表2-7；
P——沖裁力 N；
N——卡在陰模孔內(nèi)的工件數(shù)，n=h/t (h為凹模刃孔的直壁高度，t為工件厚度)。
注：此模具結(jié)構(gòu)中卸料裝置為卸料板卸料，并且用頂件塊頂出工件，因此只需要計(jì)算卸料力與頂件力。
以下為沖裁中各力的計(jì)算：
落料力 F落＝1.3 L tτ
＝1.3×91.76×1×290
＝34593.52 (N)
其中：L=91.76mm(工件落料周長(zhǎng)) t＝1mm(材料厚度)
查《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造 》表1.5. 2 按08F鋼板，取τ＝290N/mm2
沖孔力 F沖＝1.3 （L1＋L2 ）tτ
＝1.3×（18.84＋59.76）×1×290＝1.3×78.60×1×290）＝29632.20（N）
其中：L1 、L2 為工件孔的周長(zhǎng)。
卸料力 F卸＝Kx （F落＋F沖） 查表2-9（教材）得Kx = 0.04
＝0.04×（34593.52＋31140.20）＝2629.34（N）
頂件力F頂＝kD F落 查表2-9取KD = 0.06
＝0.06×34593.52 ＝2075.61（N）
總沖壓力：
F總 = F落＋F沖＋F卸+ F頂
＝ 34593.52＋29632.20＋2629.34+2075.61
＝ 68930.67（N）
該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性卸料、上出件。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-16
5.3 降低沖裁力的方法
沖壓生產(chǎn)中，由于設(shè)備條件以及減少振動(dòng)、噪聲的需要，可以采用以下幾種常用方法降低沖裁力。
(1) 加熱沖裁，材料在加熱狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度有明顯下降，所以加熱沖裁能降低沖裁力。這種沖裁方法的缺點(diǎn)是，材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因加熱勞動(dòng)條件差，只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及公差等級(jí)要求不高的工件。
(2) 多凸模階梯布置沖裁，當(dāng)沖裁模有多個(gè)凸模時(shí)，可將凸模刃口底平面呈階梯形布置，多凸模沖裁時(shí)，總沖裁力是每個(gè)凸模沖裁力的疊加。而將凸模作階梯形布置后，可以避免各個(gè)凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，減少了任意沖裁瞬時(shí)的剪切面面積，從而降低了沖裁力的峰值。在將多個(gè)凸模進(jìn)行階梯形布置時(shí)，需要注意以下幾方面的要求：
階梯形布置需要對(duì)稱分布，防止偏載；為了避免沖大孔時(shí)材料流動(dòng)的擠壓力對(duì)小孔沖頭的影響，階梯形應(yīng)安排先沖大孔、后沖小孔，這樣也有利于減少小孔沖頭的長(zhǎng)度。多凸模之間的高度差H可以?。?
當(dāng)板料厚度t<3mm時(shí)，H=t； 當(dāng)板料厚度t>3mm時(shí)，H=0.5t。
(3) 斜刃口模具沖裁，普通模具刃口都是采用與模具軸線相垂直的平面形式。若將，凸模(或凹模)刃口平面設(shè)計(jì)成與軸線傾斜一定的角度進(jìn)行沖裁時(shí)，刃口逐步?jīng)_切材料，減少了每一瞬時(shí)的剪切面積，從而降低了沖裁力。與平刃沖裁相比，斜刃口沖裁的沖裁力可以降低50%-75%。為了制取平整的零件，落料時(shí)，將凹模設(shè)計(jì)為斜刃。沖孔時(shí)，則相反，沖裁彎曲狀工件時(shí)，采用有圓頭的凸模。單邊斜刃沖裁，只適用于折彎的切口。設(shè)計(jì)斜刃模具時(shí)，應(yīng)注意將斜刃作對(duì)稱布置，以免沖裁時(shí)承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃壞刀刃。輪廓復(fù)雜的工件，不宜采用斜刃沖模的減力程度由斜刃高度H和角度決定，H和可參考下列數(shù)值選?。?
當(dāng)板料厚度t < 3mm, H=2t，<；
當(dāng)板料厚度 t =3～10mm, H=t，<；
一般情況時(shí)，角不大于。
斜刃沖裁力P，可按下式計(jì)算：
式中 P—用平刃沖模沖裁時(shí)所需的力;
k—沖裁減力系數(shù)。
斜刃沖裁厚板時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算沖裁功。其公式如下：
A=
式中 A—沖裁功，Nm;
t—板厚，mm；
—斜刃沖裁力，N。
采用斜刃模具的主要缺點(diǎn)是：刃口制造與修磨比較復(fù)雜，刃口極易磨損，工件不夠平整，因此一般情況下盡量不用，只用于大型工件及厚料沖裁。
6 工作零件刃口尺寸計(jì)算
沖裁模凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，在沖裁模設(shè)計(jì)中，正確確定與計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及其公差是極為重要的。
6.1 刃口尺寸計(jì)算原則
確定和計(jì)算凸、凹模刃口尺寸及公差必須遵循以下原則：
(1) 根據(jù)沖孔和落料的特點(diǎn) 落料件的尺寸決定于凹模尺寸，故落料模以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先確定凹模的人口尺寸，再按間隙值確定凸模的刃口尺寸；沖孔時(shí)孔徑的尺寸決定于凸模尺寸，故沖孔模以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，先決定凸模的刃口尺寸，再按間隙值確定凹模的刃口尺寸。
(2) 考慮凸、凹模的磨損 凸、凹模在沖裁過程中有磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減小，凹模刃口尺寸磨損則使落料尺寸增大。為了保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具的使用壽命，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)去工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣就能保證凸、凹模磨損到一定程度后仍能沖裁出合格的工件。不論落料還是沖孔，凸、凹模間隙都應(yīng)取用合理間隙范圍內(nèi)的最小值。
(3) 刃口制造精度與工件精度的關(guān)系 凸、凹模刃口尺寸精度的選擇應(yīng)以能保證工件的精度要求為準(zhǔn)，保證合理的凸、凹模間隙值，保證模具的一定使用壽命。模具刃口制造精度與沖裁件精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2-5。一般情況下，也可按工件公差的1/3-1/4選取。對(duì)于圓形凸、凹模，由于制造容易，精度易保證，制造公差可按IT6-IT7級(jí)選取。
6.2 刃口尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算
凸凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。
當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是，制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增加加工成本。凸、凹模分配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具，制造簡(jiǎn)單，成本低。
根據(jù)刃口尺寸計(jì)算的原則，并且使凸、凹模具有一定的間隙，從而令到加工出來的工件達(dá)到一定的尺寸精度，最好的方法就是采用凸凹模配合加工。凸、凹模配合加工，是指先加工凸模(或凹模)，然后根據(jù)制造好的凸模(或凹模)的實(shí)際尺寸，配做凹模（或凸模），在凹模(或凸模)上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模(或凹模)作為基準(zhǔn)件，它的工作部分的尺寸作為基準(zhǔn)尺寸，而與它配做的凹模(或凸模)，只需在圖紙上標(biāo)注相應(yīng)部分的凸模公稱尺寸(或凹模公稱尺寸)，注明“x x尺寸按凸模{或凹模}配作，每邊保證間隙x x”。這樣，基準(zhǔn)件的制造公差（或）的大小，就不再受凸、凹模間隙大小的限制，使模具制造容易。一般基準(zhǔn)件的制造公差（或）=4。形狀簡(jiǎn)單時(shí)按IT6（）級(jí)IT7（）公差制造。配合加工法在工廠中被廣泛采用，適用于形狀復(fù)雜的沖裁件。
1、落料
應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。因此，凹模尺寸應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。
(1) 凹模磨損后尺寸增大，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凹模尺寸按下公式計(jì)算：
(2) 凹模磨損后尺寸減小，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凹模尺寸按下公式計(jì)算：
(3) 凹模磨損后尺寸不變，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成的形式。這時(shí)凹模尺寸按下式計(jì)算：
2、沖孔
應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹?？礇_孔件，沖孔凸模磨損后，刃口尺寸變化也有減小、增大、不變?nèi)N情況。因此，凸模尺寸也應(yīng)根據(jù)這三種規(guī)律分別計(jì)算。
(1)凸模磨損后尺寸減小，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凸模尺寸按公式計(jì)算：
（2）凸模磨損后尺寸增大，計(jì)算這類尺寸時(shí)，先把工件圖尺寸化成。這時(shí)凸模尺寸按落料凹模公式計(jì)算：
(3)凸模磨損后尺寸不變，如圖2- 14中C1，C2這類尺寸計(jì)算方法與落料件相同，按公式(2-7)計(jì)算：
式中 D —— 工件的最大極限尺寸 (mm)
d —— 工件的最小極限尺寸 (mm)
—— 工件公差 （mm）
X ——系數(shù)，X=0.5～1。它與工件公差等級(jí)有關(guān)：
當(dāng)工件公差等級(jí)為IT10級(jí)或更高時(shí)，取X=1；
當(dāng)工件公差等級(jí)為IT11～I(xiàn)T13級(jí)時(shí)，取X=0.75
當(dāng)工件公差等級(jí)為IT14級(jí)或更低時(shí)，取X=0.5
如表3中的零件尺寸所示，把工件各尺寸進(jìn)行分類：
(1) 落料凹模磨損后，會(huì)增大的尺寸有：D1=25 0 -0.52 mm D2=180 -043 mm
D3=30 0 -0.52 mm D4=6 0 -0.3mm D5=4±0.15 mm
不變的尺寸有： L1=8±0.18 mm
(2) 沖孔凸模磨損后，會(huì)減小的尺寸有：
為 d1=Φ3 +0.25 0mm d2=10 +0.36 0 mm d3=2.8+0.25 0mm
不變的尺寸有： L2=10±0.21 mm L3=15±0.21 mm
根據(jù)凸、凹模配合加工的刃口計(jì)算方法，對(duì)以上各尺寸進(jìn)行計(jì)算
表3 刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸及分類
沖裁間隙
磨損系數(shù)
計(jì)算公式
計(jì)算結(jié)果
落料凹模
25 0 -0.52
查表2-2(教材)
(7%~10%)t
Zmin=0.07
Zmax=0.10
Zmax －Zmin
=0.03mm
制造精度為：IT14級(jí)，
故X=0.5
（P22）
+Δ/4
0
當(dāng)凹模磨損后，尺寸25、18、30、6、R0.5會(huì)增大。故基本尺寸按下式計(jì)算：
DA=( Dmax－xΔ)
DA=24.74＋0.13 0
相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在
0.07～0.10之間
180 -043
DA=17.78＋0.11 0
同上
0
-0.52
30
DA=29.74＋0.13 0
同上
60 -0.36
同上
DA=5.85＋0.08 0
同上
8±0.18
同上
當(dāng)凹模磨損后，尺寸8基本不變故基本尺寸按下式計(jì)算：
L=( Lmin+1/2Δ) ±?/8
L=8±0.05
孔邊距
4±0.15
同上
+Δ/4
0
按落料凹模考慮，當(dāng)凹模磨損后， 4會(huì)增大。故基本尺寸按下式計(jì)算：
Lp=( Lmax－xΔ)
LP＝4 ＋0.08 0
同上
孔心距
L±?/2
= 15±0.21
同上
按沖孔凸?？紤]，當(dāng)凸模磨損后，孔心距尺寸15、10基本不會(huì)變。故基本尺寸按下式計(jì)算：
Lj=( Lmin+1/2Δ) ±?/8
Lj=15±0.05
（注：Δ =0.21×2＝0.42）
10±0.21
同上
Lj=10±0.05
沖孔凸模
Φ3 +0.25 0
同上
0
-Δ/4
當(dāng)凸模磨損后，孔尺寸?3、R0.5、10、2.8會(huì)減小。故基本尺寸按下式計(jì)算：
dT=( dmin+xΔ)
dT=3.13 0 －0.06
相應(yīng)凹模尺寸按凸模尺寸配作，保證雙面間隙在
0.07～0.10之間
10 +0.36 0
同上
dT=10.180 －0.09
2.8+0.25 0
同上
dT=2.93 0 －0.06
6.3 卸料橡膠的設(shè)計(jì)
橡膠的允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件。
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)如果選擇圓形套在4個(gè)卸料釘，初步計(jì)算橡膠尺寸為：
1．卸料板的工作行程：△＝t＋h＝1＋0.5＝1.5 t為板料厚度；h為凸模縮進(jìn)卸料板
的高度0.5mm。
2．橡膠工作行程：△H1＝△＋ ＝1.5＋4.5＝6
其中： ――凸模刃口修磨量，一般4～10 mm， 取4.5mm。(P79)
3．橡膠自由高度H0＝△H1/（0.25～0.3）＝6/0.25=24mm 取△H1為H0的25％
4． 橡膠的預(yù)壓縮量：△H0＝15％H0＝0.15×24＝3.6mm 一般△H0＝10％～15％H0
5．每塊橡膠的預(yù)壓力F0：卸料力為2629.34（N），選用四個(gè)圓筒形橡膠，則為：
F0≥Fxy/n＝2629.34/4=657.33(N)
6．橡膠的內(nèi)徑d ：因圓筒形橡膠是套在卸料釘上，而卸料釘?shù)闹睆綖?mm,故取橡膠的內(nèi)徑d＝10mm。
7．橡膠的外徑D：
按表2.9.12（P65）計(jì)算出橡膠的外徑D =
其中：Fxy－橡膠所產(chǎn)生的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力Fx（即F0）；
P－橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮量有關(guān)，其值可按圖2.9.30（P66）確定，設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位壓力。
因選取預(yù)壓縮量15％，一般預(yù)壓縮量為自由高度的10％～15％（P64）
根據(jù)預(yù)壓縮量為自由高度的15％查圖2.9.30得P=0.6(MPa=N/mm2)
故：D= ＝ ＝38.62mm≈40mm
8．校核橡膠自由高度H0
0.5< H0/D =24/40=0.6< 1.5 滿足要求。
9．橡膠的安裝高度H＝H0－△H0＝24－3.6＝20.40≈20mm
圓筒形橡膠尺寸為：內(nèi)徑10mm 外徑40mm 自由高度24mm 安裝高度20mm
7 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。
7.2 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，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置采用始用擋料銷定位。
7.3 確定送料方式
模具相對(duì)于模架是采用從前往后的縱向送料方式，還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。如L(送料方向的凹模長(zhǎng)度)＜B(垂直于送料方向的凹模寬度)時(shí)，采用縱向送料方式；L＞B時(shí)，則采用橫向送料方式；L=B時(shí)，縱向或橫向均可。就本例的凹模板而言，其送料方式應(yīng)采用橫向送料。另外采用何種送料方式，還得考慮壓力機(jī)本身是開式還是閉式而定。
7.4. 確定卸料形式
模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時(shí)比固定卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進(jìn)動(dòng)作，且彈壓卸料板卸料時(shí)對(duì)條料施加的是柔性力，不會(huì)損傷工件表面，因此實(shí)際設(shè)計(jì)中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料板卸料力不足時(shí)，才改用固定卸料板。實(shí)際中，當(dāng)材料料厚約在2mm以下時(shí)采用彈壓卸料板，大于2mm時(shí)采用固定卸料板較為貼近實(shí)際。
本模具所沖材料的料厚為1mm，因此可采用彈壓卸料板。
7.5. 模架形式
如采用橫向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架或?qū)菍?dǎo)柱導(dǎo)套模架；而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料(縱橫向均可且送料較順暢)，但工作時(shí)受力均衡性和對(duì)稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些；四角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具；而精密模具還須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具采用對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，對(duì)橫向送料方式較適宜。
8 主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.1.1落料凹模
凹模采用整體凹模，并且選擇直筒形刃口。各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(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盡量重合。
凹模的外形尺寸設(shè)計(jì)
凹模因其結(jié)構(gòu)形式不一，沖裁時(shí)受力狀態(tài)比較復(fù)雜，現(xiàn)在還不能用理論計(jì)算方法確定其尺寸。在生產(chǎn)實(shí)際中，一般根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度，按經(jīng)驗(yàn)公式概略地計(jì)算凹模的外形尺寸（見圖7）
凹模厚度：H＝kb(≥15mm)（P64 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)） 查表3-3得K=0.42
H＝0.42×35.7＝15mm
（b＝35.7凹摸刃口的最大尺寸，對(duì)級(jí)進(jìn)模應(yīng)是包括落料和沖孔兩部分）
凹模邊壁厚：C＝（1.5～2）H (≥30～40mm)
C＝（1.5～2）×15＝（22.5～30）mm
實(shí)取C＝32mm
凹模寬度：B＝b+2C (圖7)
＝35.7＋2×32＝99.7mm
B＝99.7mm，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T7643.1－1994：根據(jù)“就近就高”
的原則初定凹模周界，考慮到固定凹模的螺孔與凹模刃
圖7 凹模尺寸的確定
壁間的距離不能太近，則取凹模板寬B=100mm；L=125mm；
H=20mm；故確定凹模板外形為：125×100×20mm。
8.1.2典型組合的選擇
計(jì)算凹模周界及確定模具的主要結(jié)構(gòu)是為了選用合適的模具結(jié)構(gòu)典型組合。根據(jù)本模具采用橫向送料方式、彈壓卸料板、對(duì)角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及凹模周界為L(zhǎng)×B=125×100，可從《冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》查到彈壓卸料－橫向送料典型組合(GB2872.2-81)。各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸列于表4:
表4 各模具零件的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸
序號(hào)
名 稱
標(biāo) 準(zhǔn)
長(zhǎng)×寬×厚
數(shù)量
1
上 墊 板
JB/T7643.3－94
125×100×6
1
2
凸模固定板
JB/T7643.2－94
125×100×16
1
3
卸 料 板
JB/T7643.2－94
125×100×14
1
4
導(dǎo) 料 板
JB/T7648.5－94
165×B×6
1
5
凹 模
JB/T7643.1－94
125×100×16
1
6
承 料 板
JB/T7648.6－94
100×40×2
1
7
緊 固 螺 釘
（承料板）
GB65－76
M6×10
2
8
圓 柱 銷
（凸模）
GB119－76
8×40
2
9
緊 固 螺 釘
（凸模）
GB70－76
M8×40
4
10
卸料螺釘
JB/T7650.5－81
8×42
4
11
彈簧或聚胺脂橡膠墊
設(shè)計(jì)選用
4
12
緊 固 螺 釘
（卸料板）
GB70－85
M8×20
4
13
圓 柱 銷
（導(dǎo)料板）
GB119－76
6×20
4
14
圓 柱 銷
（凹模）
GB119－76
8×40
2
15
緊 固 螺 釘
（凹模）
GB70－85
M8×40
4
本典型組合凸模的推薦長(zhǎng)度為48mm、配用對(duì)角導(dǎo)柱模架(GB/T2851.1-90)125×100,閉合高度在120～150mm之間。這些尺寸是否合適，還要經(jīng)過綜合設(shè)計(jì)后才能最后確定。
8.1.3 落料凸模尺寸的確定
落料凸模的外形尺寸是按照凹模的尺寸，并保證一定的間隙值來配合加工。
根據(jù)零件外形將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，這樣可便于用線切割加工，使刃口尺寸精度提高。其定位方式是用一個(gè)M6沉頭螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H7/m6。
落料凸模長(zhǎng)度：L＝ h1+h2 + h3－h(huán)4
＝16+14+20－0.5＝49.5mm
h1－凸模固定板厚度； h2－彈性卸料板厚度； h3－彈性元件安裝高度；
h4－凸?？s進(jìn)卸料板的高度
8.1.4 沖孔凸模尺寸的確定
沖孔凸模長(zhǎng)度：與落料凸模長(zhǎng)度一樣 LT=L= 49.5mm
所沖的2圓形孔的沖孔凸模采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，沖2個(gè)長(zhǎng)形孔的凸模采用直通式結(jié)構(gòu)。
與固定板配合采用H7/n6或H7/m6 過渡配合，直通式凸模為防止卸料力將凸模拉出，在凸模尾部加一個(gè)Ф2mm的掛銷固定。
凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長(zhǎng)桿，故強(qiáng)度足夠。
刃口尺寸按表1計(jì)算的數(shù)值，其他尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T5825-91選取。
8.2 定位零件的設(shè)計(jì)
8.2.1.導(dǎo)正銷
使用導(dǎo)正銷的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差。導(dǎo)正銷先進(jìn)入已沖孔中，導(dǎo)正條料位置，保證孔與外形相對(duì)位置公差的要求。導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模，其特點(diǎn)是：導(dǎo)正銷固定在凸模上，與凸模之間不能相對(duì)滑動(dòng)，送料失誤時(shí)易發(fā)生事故。為了使導(dǎo)正銷工作可靠，避免折斷，導(dǎo)正銷的直徑一般應(yīng)大于2mm?？讖叫∮?mm的孔不宜用導(dǎo)正銷導(dǎo)正，但可另沖直徑大于2mm的工藝孔進(jìn)行導(dǎo)正。
本設(shè)計(jì)模具是在條料送進(jìn)時(shí)采用擋料銷作為粗定距，在落料凸模下部安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上φ3mm兩孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在擋料銷上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距。擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0．1mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0．1mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到0．02mm。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。
導(dǎo)正銷直徑d＝dp－Z=3.13－0.05＝3.08mm
dp－沖孔凸模直徑（按前表計(jì)算值） Z－導(dǎo)正銷與孔徑