畢業(yè)論文冷沖壓模具設計

1、<p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(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)上采取專用設備生產(chǎn)的方式

2、。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，可實現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實現(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)的零件加工費用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復雜的零件制品；</p><p>　　容易實現(xiàn)生

3、產(chǎn)的自動化的特點。</p><p>　　沖裁彎曲件的工藝分析</p><p><b>　　圖2—1 零件圖</b></p><p>　　如圖2—1所示零件圖。</p><p><b>　　生產(chǎn)批量：大批量;</b></p><p>　　材料：LY21-M;</p&g

4、t;<p>　　該材料，經(jīng)退火及時效處理，具有較高的強度、硬度，適合做中等強度的零件。</p><p>　　尺寸精度：零件圖上的尺寸除了四個孔的定位尺寸標有偏差外，其他的形狀尺寸均未標注公差，屬自由尺寸，可安IT14級確定工件的公差。</p><p>　　經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：Ø3.50 +0。30 20 0-0.52 250-0.52 </

5、p><p>　　四個孔的位置公差為：17±0.12 14±0.2</p><p>　　工件結(jié)構(gòu)形狀：制件需要進行落料、沖孔、彎曲三道基本工序，尺寸較小。</p><p>　　結(jié)論：該制件可以進行沖裁</p><p>　　制件為大批量生產(chǎn)，應重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證磨具的復雜程度和模具的壽命。</p>

6、<p>　　確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　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;</p><p>　　落料——彎曲——沖孔；單工序模沖壓</p><p>　　落料——沖孔——彎曲；單工序模沖壓。</p><p>　　沖孔——落料——彎曲；連續(xù)模沖壓。&l

7、t;/p><p>　　沖孔——落料——彎曲；復合模沖壓。</p><p>　　方案（1）（2）屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機一次行程內(nèi)</p><p>　　完成一個沖壓工序的沖裁模。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，勞動強度大，故不宜采用。</p><p>　　方案（3）屬于連續(xù)模，是指壓力機在一次行程中，

8、依次在模具幾個不同的位置上同時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)復雜，又因落料在前彎曲在后，必然使彎曲時產(chǎn)生很大的加工難度，因此，不宜采用該方案。</p><p>　　方案（4）屬于復合沖裁模，復合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動強度，所以此方案最為合適。</p>

9、;<p>　　根據(jù)分析采用方案（4）復合沖裁。</p><p>　　4 模具總體結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　4.1 模具類型的選擇</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用復合沖壓，所以模具類型為復合模。</p><p>　　4.2定位方式的選擇</p><p>　　因為該模具采用的是條料，控制條料

10、的送進方向采用導料銷，有側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用導正銷定距。</p><p>　　4.3卸料方式的選擇</p><p>　　因為工件料厚為1.2mm，相對較薄，卸料力不大，故可采用彈性料裝置卸料。</p><p>　　4.4導向方式的選擇</p><p>　　為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該復合模采用對角導柱的導向方式。&

11、lt;/p><p>　　5 模具設計工藝計算</p><p><b>　　5.1計算毛坯尺寸</b></p><p>　　相對彎曲半徑為：R/t=3.8/1.2=2.17>0.5</p><p>　　式中：R——彎曲半徑（mm）</p><p>　　t——材料厚度（mm） </p>

12、<p>　　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，應該先 </p><p>　　求變形區(qū)中性層曲率半徑β（mm）。</p><p>　　β=r0+kt 公式(5—1)</p><p>　　式中：r0——內(nèi)彎曲半徑</p><p>

13、<b>　　t——材料厚度</b></p><p><b>　　k——中性層系數(shù)</b></p><p>　　表5—1 板料彎曲中性層系數(shù)</p><p>　　查表5—1，K=0.45</p><p>　　根據(jù)公式5—1 β= r0+kt</p><p>　　=0.3

14、8+0.45X1.2</p><p><b>　　=4.34（mm）</b></p><p>　　圖5—1 計算展開尺寸示意圖</p><p>　　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</p><p><b>　　公式為：</b></p><p

15、>　　LO=∑L直+ ∑L彎 公式（5—2）</p><p>　　式中： LO——彎曲件毛坯張開長度 （mm）</p><p>　　∑L直 ——彎曲件各直線部分的長度 （mm）</p><p>　　∑L彎——彎曲件各彎曲部分中性層長度之和（mm）</p><p&

16、gt;　　在圖5—1中： A= 公式（5—3）</p><p>　　COS∠P=(RA+RC-B)/(RA+RC) 公式（5—4）</p><p>　　RA=3.8+0.6=4.4 （mm） RC=1.2+0.6=1.8（mm） B=3.8（mm）</p><p>　　根據(jù)

17、公式5—3 A=</p><p>　　=2×3.8(4.4+1.8)-3.82</p><p><b>　　≈5.6（mm）</b></p><p>　　根據(jù)公式5—4 COS∠P= (RA+RC-B)/(RA+RC)</p><p>　　= ( 4.4+1.6-3. 8)/(4.4+1.6)&

18、lt;/p><p><b>　　= 0.367</b></p><p>　　則 ∠P=carCOS0.367=68.47。</p><p>　　2∠P=2×68.47。=136.94。</p><p>　　根據(jù)公式5—2 ∑L直=L總長-2A</p><p&g

19、t;<b>　　=20-2×5.6</b></p><p><b>　　=8.8（mm）</b></p><p>　　∑L彎=2πβ（∠P／180+∠P／180）</p><p>　　=2×3.14×4.34×(68.47/180+68.47/180)</p><

20、p>　　=20.74（mm）</p><p>　　LO =∑L直+ ∑L彎</p><p>　　=8.8+20.74</p><p>　　=31.54（mm）</p><p>　　取LO=32（mm）</p><p>　　根據(jù)計算得：工件的展開尺寸為25×32（mm）,如圖4—2所示。</p>

21、;<p>　　圖5—2 尺寸展開圖</p><p>　　5.2排樣、計算條料寬度及步距的確定</p><p>　　5.2.1搭邊值的確定</p><p>　　排樣時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，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅

22、會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌?lt;/p><p>　　搭邊值通常由經(jīng)驗確定，表所列搭邊值為普通沖裁時經(jīng)驗數(shù)據(jù)之一。</p><p>　　表5—2 搭邊a和a1數(shù)值</p><p>　　搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損表4—2給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。&

23、lt;/p><p>　　對于其他材料的應將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：</p><p>　　鋼（WC0.3%～0.45%） 0.9</p><p>　　鋼（WC0.5%～0.65%） 0.8</p><p>　　硬黃銅 1～1.1 </p>

24、;<p>　　硬鋁 1～1.2</p><p>　　軟黃銅，純銅 1.2</p><p>　　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)。</p><p>　　由于該制件的材料使LY21—Y

25、（硬鋁），所以兩制件之間的搭邊值為：</p><p>　　a1=1.2×（1～1.2）=1.2～1.414(mm)</p><p>　　取a1=1.2(mm)</p><p>　　側(cè)搭邊值 a=1.5×（1～1.2）=1.5～1.8(mm)</p><p>　　取a=1.5(mm)</p><p

26、>　　5.2.2條料寬度的確定</p><p>　　計算條料寬度有三種情況需要考慮；</p><p>　　有側(cè)壓裝置時條料的寬度。</p><p>　　無側(cè)壓裝置時條料的寬度。</p><p>　　有定距側(cè)刃時條料的寬度。有定距側(cè)刃時條料的寬度。</p><p>　　有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進。

27、</p><p><b>　　條料寬度公式：</b></p><p>　　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。</p><p>　　D——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。</p><p><b&g

28、t;　　a——側(cè)搭邊值。</b></p><p>　　查表4—3條料寬度偏差為0.15</p><p>　　根據(jù)公式4 —1 B=（D+2a）</p><p>　　=（25+2×1.5）0-0.15</p><p><b>　　=280-0.15</b></p><p>

29、　　表5—3 條料寬度公差(mm)</p><p>　　5.2.3 導板間間距的確定</p><p><b>　　導料板間距離公式：</b></p><p>　　A=B+Z 公式（5—2）</p><p>　　Z——導料板與條料之間的最小間隙（mm

30、）；</p><p>　　查表4.3—3得Z=5mm</p><p>　　根據(jù)公式4—2 A= B+Z</p><p><b>　　=28+5</b></p><p><b>　　=33（mm）</b></p><p>　　表5—4 導料板與條料之間的最小間隙Zmin（

31、mm）</p><p><b>　　5.2.4 排樣</b></p><p>　　根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，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。</p><p>　　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制件，而且可以簡化模具結(jié)構(gòu)

32、，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級較低。同時，因模具單面受力（單邊切斷時），不但會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。</p><p>　　由于設計的零件是矩形零件，且四個孔均有位置公差要求，所以采用有費料直排法。</p><p>　　5.2.5材料利用率的計算：</p><p

33、><b>　　沖裁零件的面積為：</b></p><p>　　F=長×寬=25×32=800(mm2)</p><p>　　毛坯規(guī)格為：500×1000（mm）。</p><p>　　送料步距為：h=D＋a1=32+1.2=33.2</p><p>　　一個步距內(nèi)的材料利用率為：<

34、;/p><p>　　n11=(nF/Bh)×100%</p><p>　　n為一個步距內(nèi)沖件的個數(shù)。</p><p>　　n11=(nF/Bh)×100%</p><p>　　=（1×800/28×33.2）×100%</p><p><b>　　=81.96%&

35、lt;/b></p><p><b>　　橫裁時的條料數(shù)為：</b></p><p>　　n1 =1000/B</p><p><b>　　=1000/28</b></p><p>　　=34.01 可沖34條，</p><p><b>　　每條

36、件數(shù)為：</b></p><p>　　n2 =(500-a)/h</p><p>　　=(500-1.5)/33.2</p><p>　　=15.024 可沖15件，</p><p><b>　　板料可沖總件數(shù)為：</b></p><p>　　n=n1×n2=34

37、×15=510(件)</p><p><b>　　板料利用率為：</b></p><p>　　n12=(nF/500×1000)</p><p>　　=(510×800/500×1000) ×100%</p><p><b>　　=81.6%</b>

38、</p><p><b>　　縱裁時的條料數(shù)為：</b></p><p><b>　　n1=500/B</b></p><p><b>　　=500/28</b></p><p>　　=17.006 可沖17條，</p><p><b&

39、gt;　　每條件數(shù)為：</b></p><p>　　n2=(1000-a)/h</p><p>　　=(1000-1.5)/33.5</p><p>　　=30.084 可沖30件，</p><p><b>　　板料可沖總件數(shù)為：</b></p><p>　　n=n1&#

40、215;n2=17×30=510（件）</p><p>　　板料的利用率為： </p><p>　　n12=(nF/500×1000)</p><p>　　=(510×800/500×1000) ×100%</p><p><b>　　=81.6% </b><

41、;/p><p>　　橫裁和縱裁的材料利用率一樣，該零件采用橫裁法。</p><p><b>　　圖5—3 排樣圖</b></p><p><b>　　6 沖裁力的計算</b></p><p>　　6.1計算沖裁力的公式</p><p>　　計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計

42、模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計算：</p><p>　　Fp=KptLτ 公式（6—1）</p><p>　　式中 τ——材料抗剪強度，見附表（MPa）；</p><p>　　L——沖裁周邊總長（mm）；</p&g

43、t;<p>　　t——材料厚度（mm）;</p><p>　　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（數(shù)值的變化或分布不均），潤滑情況，材料力學性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設置的安全系數(shù)Kp，一般取1~3。當查不到抗剪強度r時，可以用抗拉強度σb代替τ，而取Kp=1的近似計算法計算。</p><p>　　根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出LY21—Y的抗剪強度

44、為280～310(MPa)，</p><p>　　取τ=300(MPa)</p><p>　　6.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力</p><p>　　由于沖裁模具采用彈壓卸料裝置和自然落料方式。總的沖裁力包括</p><p><b>　　F——總沖壓力。 </b></p><p

45、><b>　　Fp——總沖裁力。</b></p><p><b>　　FQ——卸料力</b></p><p><b>　　FQ1——推料力。</b></p><p><b>　　FQ2——頂件力</b></p><p><b>　　FC——

46、彎曲力</b></p><p>　　根據(jù)常用金屬沖壓材料的力學性能查出LY21—Y的抗剪強度為280～310(MPa ) </p><p>　　6.2.1 總沖裁力：</p><p>　　Fp=F1+F2 公式(6—1)</p><p>　　F1——落料

47、時的沖裁力。</p><p>　　F2——沖孔時的沖裁力.</p><p>　　落料時的周邊長度為：L1=2×（25+32）=114（mm）</p><p>　　根據(jù)公式5—1 F1=KptLτ</p><p>　　=1×1.2×114×300</p><p>　　

48、=41.040(KN)</p><p>　　沖孔時的周邊長度為：L2=4πd=4×3.14×3.5=44（mm）</p><p><b>　　F2= KptLτ</b></p><p>　　=1×1.2×44×300</p><p>　　=15.84(KN)</p&

49、gt;<p>　　總沖裁力：Fp=F1+F2=41.040+15.84=56.88(KN)</p><p>　　表6—5 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)</p><p>　　對于表中的數(shù)據(jù)，后的材料取小直，薄材料取值。</p><p>　　6.2.2 卸料力FQ的計算</p><p>　　FQ=Kx Fp

50、 公式(6—2)</p><p><b>　　K——卸料力系數(shù)。</b></p><p>　　查表6—5得KＸ＝0.025~0.08，取KＸ＝0.08</p><p>　　根據(jù)公式6—2　FQ=KＸ Fp</p><p>　?。?.08×56.88

51、</p><p><b>　?。?.55(KN)</b></p><p>　　6.2.3推料力FQ1的計算</p><p>　　FQ1=KtFp 公式(6—3)</p><p>　　Kt——推料力系數(shù)。</p><

52、;p>　　查表6—5得Kt＝0.03~0.07, 取Kt=0.07</p><p>　　根據(jù)公式6—3 FQ1=KtFp</p><p>　　=0.07×56.88</p><p><b>　　≈4(KN)</b></p><p>　　6.2.4頂件力FQ2的計算</p><p>

53、;　　FQ2=KdFp 公式(6—4)</p><p>　　Kd——頂件力系數(shù)。</p><p>　　查表6—5得Kd＝0.03~0.07, 取Kt=0.07</p><p>　　根據(jù)公式6—4 FQ2=KdFp</p><p>　　=0.07

54、5;56.88</p><p><b>　　≈4(KN)</b></p><p>　　6.2.5彎曲力FC的計算</p><p>　　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行準確的計算。實際中常用經(jīng)驗公式進行慨略計算，以作為彎曲工藝設計和選擇沖壓設備的理論。

55、</p><p>　　?形彎曲件的經(jīng)驗公式為：</p><p>　　Fu=0.7KBt2σb/γ+t 公式(6—5)</p><p>　　Fu——沖壓行程結(jié)束時不校正時的彎曲力。</p><p>　　B——γ彎曲件的寬度（mm）。</p><p>　　t——彎曲件的厚度（m

56、m）。</p><p>　　γ——內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）。</p><p>　　σb——彎曲拆料的抗拉強度(MPa)(查機械手冊σb=400(MPa)。</p><p>　　K——安全系數(shù)，一般取1.3.</p><p>　　根據(jù)公式6—5 Fu=0.7KBt2σb/(γ+t)</p><p>　　=

57、0.7×1.3×25×1.22×400/(5+1.2)</p><p>　　=21.45(KN)</p><p>　　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%。</p><p><b>　　F壓=80% Fu</b></p><p>　　=80%&#

58、215;21.45</p><p>　　=17.159(KN)</p><p>　　彎曲力: FC= Fu+ F壓</p><p>　　=21.45+17.15</p><p><b>　　=38.6(KN)</b></p><p>　　6.2.6總的沖壓力的計算</p>

59、<p>　　根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力： F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC</p><p>　　F=Fp+FQ+FQ1+FQ2+FC</p><p>　　=56.88+4.55+4+4+38.6</p><p>　　=108.03(KN)</p><p>　　根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機為：開式雙柱可傾壓力機J23—16。</

60、p><p><b>　　模具壓力中心與計算</b></p><p>　　模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。</p><p>　　模具的壓力中心，可安以

61、下原則來確定：</p><p>　　1、對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。</p><p>　　2、工件形狀 相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。</p><p>　　3、各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的力矩。求出合力作用點的坐標位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。</p>

62、<p>　　Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln</p><p>　　Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln</p><p>　　由于該零件是一個矩形圖形，屬于對稱中心零件，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：</p><p>　　圖7—1 壓力中心</p><p&

63、gt;<b>　　沖裁模間隙的確定</b></p><p>　　設計模具時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)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小

64、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，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。</p><p>　　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，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，而降低了模具的壽命

65、。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計中的一個非常重要的工藝參數(shù)。</p><p>　　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。</p><p>　　根據(jù)實用間隙表 8—1 查得材料40的最小雙面間隙2Cmin=0.123mm，最大

66、雙面間隙2Cmax=0.180mm</p><p>　　表8—1 沖裁模初始用間隙2c(mm)</p><p>　　注：取08號鋼沖裁皮革、石棉和紙板時，間隙的25%。</p><p><b>　　9 刃口尺寸的計算</b></p><p>　　9.1刃口尺寸計算的基本原則</p><p>　　

67、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，是設計沖裁模主要任務之一。從生產(chǎn)實踐中可以發(fā)現(xiàn)：</p><p>　　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。</p><p>　　2、在尺量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準

68、，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。</p><p>　　3、沖裁時，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。</p><p>　　由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則：</p><p>　　1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙去在凹模上：設計沖孔模時，以凸模

69、尺寸為基準，間隙去在凹模上。</p><p>　　2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹模基本尺寸應取尺寸公差范圍的較小尺寸；設計沖孔模時，凹?；境叽鐟」ぜ壮叽绻罘秶妮^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。</p><p>　　3、確定沖模刃口制造公差時，應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

70、?。?，會使模具制造困能，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，會使模具的壽命降低。若工件沒有標注公差，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IT17～IT9級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“如體”原則標注單項公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。</p><p>　　9.

71、2刃口尺寸的計算</p><p>　　沖裁模凹、凸模刃口尺寸有兩種計算和標注的方法，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，后者用于形狀復雜或波板工件的模具。</p><p>　　對于該工件厚度只有1.2（mm）屬于薄板零件，并且四個孔有位置公差要求，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）作為基準件，

72、然后以此基準件的實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，只在基準件上標注尺寸制造公差，另一件只標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，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件的制造公差，使制造容易。在計算復雜形狀的凸凹模工作部分的尺寸時，可以發(fā)現(xiàn)凸模和凹模磨損后，在一個凸?；虬寄Ｉ蠒瑫r存

73、在三種不同磨損性質(zhì)的尺寸，這時需要區(qū)別對待。</p><p>　　第一類：凸?；虬寄Ｄp會增大的尺寸；</p><p>　　第二類：凸?；虬寄Ｄp或會減小的尺寸；</p><p>　　第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸；</p><p>　　9.3計算凸、凹模刃口的尺寸 </p><p>　　凸模與凹模配合加工的方

74、法計算落料凸凹模的刃口尺寸。</p><p>　　1、凹模磨損后變大的尺寸，按一般落料凹模公式計算，即</p><p>　　Aa=（Amax-x△） 公式（9—1）</p><p>　　2、凹模磨損后變小的尺寸，按一般沖孔凸模公式計算，因它在凹模上相當于沖孔凸模尺寸，即</p><p>　　Ba

75、=(Bmax+x△) 公式（9—2）</p><p>　　3、凹模磨損后無變化的尺寸，其基本計算公式為Ca=(Cmax+0.5△)±0.5δA為了方便使用，隨工件尺寸的標注方法不同，將其分為三種情況：</p><p><b>　　工件尺寸為C時</b></p><p>　　Ca=(C+

76、0.5△) ±0.5δA 公式（9—4）</p><p><b>　　工件尺寸為C時</b></p><p>　　Ca=(C-0.5△) ±0.5δA 公式（9—5）</p><p><b>　　工件尺寸為C

77、7;△時</b></p><p>　　Ca=C±δA 公式（9—6）</p><p>　　式中 Aa、Ba、Ca——相應的凹模刃口尺寸；</p><p>　　Amax——工件的最大極限尺寸；</p><p>　　Bmin——工件的最小極限尺寸；&l

78、t;/p><p>　　C——工件的基本尺寸；</p><p><b>　　△——工件公差；</b></p><p><b>　　△——工件偏差；</b></p><p>　　x——系數(shù)，為了避免沖裁件尺寸偏向極限尺寸（落料時偏向最小尺寸，沖孔時偏向最大尺寸），x值在0.5~1之間，與工件精度有關(guān)可查表9

79、—1或按下面關(guān)系選取。</p><p>　　工件精度IT10以上 x=1</p><p>　　工件精度IT11~IT13 x=0.75</p><p>　　工件精度IT14 x=0.5</p><p>　　δA、0.5δA、δA——凹模制造偏差，通常取δA=△/4。</p><p&g

80、t;<b>　　表9—1 系數(shù)x</b></p><p><b>　　落料刃口尺寸計算</b></p><p>　　圖9—1 計算刃口尺寸示意圖</p><p>　　圖上的尺寸均無公差要求，安國家標準IT14級公差要求處理，查公差表得：</p><p>　　320-0.52 250

81、-0.25 Ø3.50 +0。30</p><p>　　如圖8—1所示的固定夾的落料零件圖，計算凸、凹模的刃口尺寸?？紤]到零件形狀比較復雜，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, 落料時應以凹模的實際尺寸按間隙要求來配作凸模，沖孔時應以凸模的實際尺寸按間隙要求來配制凹模。</p><p>　　落料凹模的尺寸從圖9—1上可知，A、B、C、D均屬磨損

82、后變D大的尺寸，屬于第一類尺寸，計算公式為：Ba=(Bmax-x△) (δA=△/4)</p><p>　　查表8—1得：2Cmin=0.132(mm)，2Cmax=0.18(mm)；查表 9—1 得：x1=x2=x3=x4=0.75</p><p>　　落料凹模的基本尺寸計算如下：</p><p>　　根據(jù)公式9—1 A凹=(Bmax-x△)</p

83、><p>　　=（32-0.75×0.52）0-0.52/4</p><p>　　=31.610-0.13(mm)</p><p>　　B凹=(Bmax-x△)</p><p>　　=（25-0.75×0.52）0-0.52/4</p><p>　　=24.610-0.13(mm)</p>

84、<p>　　C凹=(Bmax-x△)</p><p>　　=（32+0.75×0.52）0-0.52/4</p><p>　　=31.620-0.13(mm)</p><p>　　D凹=(Bmax-x△)</p><p>　　=（25-0.75×0.52）0-0.52/4</p><p>

85、;　　=24.610-0.13(mm)</p><p>　　凸模安凹模尺寸配制，保證雙面間隙（0.132～0.180）(mm).</p><p>　　沖孔凸模的尺寸從圖9—1上可知，四個沖孔凸模的尺寸在磨損過程中將變小，屬于第二類尺寸，計算公式為：Ba=(Bmax+x△) （δA=△/4)</p><p>　　查表8—1得：2Cmin=0.132mm，2Cma

86、x=0.18mm；查表 9—1磨損系數(shù)X=3.950.5</p><p>　　沖孔凸模的刃口尺寸計算如下：</p><p>　　根據(jù)公式8—2 E凸=(Bmax+x△)</p><p>　　=（3.8+0.5×0.3）0-0.3/4</p><p>　　= 3.950-0.075(mm)</p><p>　

87、　四個沖孔凸模的尺寸是一樣的，都為3.950-0.075(mm)</p><p>　　凹模按凸模尺寸配制，保證雙面間隙（0.132～0.180）(mm)</p><p><b>　　9.4沖裁刃口高度</b></p><p>　　表9—2 刃口高度</p><p>　　查表9—1，刃口高度為h＞8～10(mm),取h=

88、9(mm)</p><p>　　9.5彎曲部分刃口尺寸的計算</p><p>　　9.5.1最小相對彎曲半徑rmin/t</p><p>　　彎曲時彎曲半徑越小，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。</p

89、><p>　　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重要指標。</p><p>　　設中性層半徑為ρ，則最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為：</p><p>　　δ外=（R-ρ）/ρ 公式（9—1）</p><p>　　設中性層位置在半

90、徑為ρ=r+t/2處，且彎曲厚度保持不變，則有R=r+t,固有</p><p>　　δ外=1/(2r/t+1) 公式（9—2）</p><p>　　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</p><p>　　rmin/t=（1-δ）/2δ 公式（9—3）

91、</p><p>　　根據(jù)公式就可以算出最小彎曲半徑。</p><p>　　最外層金屬（半徑為R）的伸長率外為：</p><p>　　根據(jù)公式9—2 δ外=1/(2r/t+1) </p><p>　　=1÷（2×5÷1.2+1）</p><p><b>　　=0.1

92、07</b></p><p><b>　　最小彎曲半徑為：</b></p><p>　　根據(jù)公式9—3 rmin/t=（1-δ）/2δ</p><p>　　=（1-0.107）/2×0.107</p><p><b>　　=0.1012</b></p>

93、<p>　　9.5.2彎曲部分工作尺寸的計算</p><p>　　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注，在試模后稍加修磨即可。</p><p>　　表9—3 鋁材料校正彎曲回

94、彈</p><p>　　3、模具間隙 彎曲V形件時，不需要在設計和制造模具時確定間隙。對于U形件的彎曲，必須選擇合模具間隙 彎曲V形件時，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一般可按下式計算：</p><p>　　Z=t+Δ+ct

95、 公式（9—4）</p><p>　　式中：Z——彎曲凸、凹模單邊間隙</p><p><b>　　t——材料的厚度</b></p><p>　　Δ——材料厚度的正偏差（表9—2）</p><p>　　C——間隙數(shù)(表9—3)</p><p>　　查表得：Δ =0 C=0.0

96、5</p><p>　　根據(jù)公式9—4 Z=t+Δ+ct</p><p>　　=1.2+0+0.05×1.2</p><p><b>　　=1.2+0.60</b></p><p><b>　　=1.8 (mm)</b></p><p>　　表9—4 薄

97、鋼板、黃銅板（帶）、鋁板厚度公差</p><p>　　表9—5 U形彎曲件凸凹模的間隙系數(shù)C值</p><p>　　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雜，不同的工件形狀其橫向工作尺寸的確定方法不同。</p><p>　　工件標注外形尺寸時，按磨損原則應以凹模為基準，先計算凹模，間隙取在凸模上。</p><p&g

98、t;　　當工件為雙向?qū)ΨQ偏差時，凹模尺寸為：LA=(L-2/1Δ)+δA0 公式（9—5）</p><p>　　當工件為單向偏差時，凹模實際尺寸為：LA=(L-3/4Δ) +δA0 公式 (9—6)</p><p>　　凸模尺寸為：LT=(LA-Z)0-Δt 公式（9—

99、7） </p><p>　　或者凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保證單向間隙Z/2。</p><p>　　式中： L——彎曲件的基本尺寸（mm）</p><p>　　LT、LA——凸模、凹模工作部分尺寸（mm）</p><p>　　Δ——彎曲件公差 </p><p>　　δT、δA——凸、凹制造公差，選用IT

100、7～IT9級精度，亦可按δt=δA=Δ/4選取。</p><p>　　2/Z——凸模與凹模的單向間隙</p><p>　　工件的外形尺寸為：11.2+0.430</p><p>　　由于工件為單向偏差，所以凹模的實際尺寸為：LA=(L-3/4Δ) +δA0</p><p>　　凸、凹制造公差，Δt=δA=Δ/4=0.45÷4=0.1

101、125</p><p>　　根據(jù)公式9—6凹模尺寸為： LA=(L-3/4Δ) +δA0</p><p>　　=（11.2-3/4×0.45）+0.11250</p><p>　　=10.86+0.11250（mm）</p><p>　　根據(jù)公式9—7凸模尺寸為： LT=(LA-Z)0-δt</p><p>

102、　　=（10.86-1.8）0-0.1125</p><p>　　=9.060-0.1125（mm）</p><p>　　根據(jù)工件的尺寸要求，凸、凹模刃口處都應有相應的圓角，為保證彎曲件的尺寸精度，圓角應按實際尺寸配制。</p><p>　　10主要零部件的設計</p><p>　　設計主要零部件時，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總

103、體裝配方法。結(jié)合模具的特點，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內(nèi)孔的同軸度，使裝配工作簡化。下面就分別介紹各個零部件的設計方法。</p><p>　　10.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　10.1.1凹模的設計</p><p>　　凹模采用整體凹模，各種沖裁的凹?？拙捎镁€切割機床加工，

104、安排凹模在模架上位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。</p><p>　　模具厚度的確定公式為： </p><p><b>　　H=Kb</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　K——系數(shù)值，考慮板料厚度的影響；</p>&l

105、t;p>　　b—— 沖裁件的最大外形尺寸；</p><p>　　安上式計算后，選取的H值不應小于（15～20）mm;</p><p>　　表10—1 系數(shù)值K</p><p>　　查表10—1得：K=0.35 </p><p><b>　　H=0.35×32</b></p><

106、;p><b>　　=11.2mm</b></p><p><b>　　取H=18mm</b></p><p>　　模具壁厚的確定公式為：</p><p>　　C=(1.5~2)H</p><p>　　=1.5×18~2×18</p><p><

107、b>　　=27~36mm</b></p><p>　　凹模壁厚取C=30mm</p><p>　　凹模長度的確定公式為：</p><p><b>　　L=b+2C</b></p><p><b>　　=32+2×30</b></p><p><

108、;b>　　=92mm</b></p><p>　　查表10—1取標準取B=100mm</p><p>　　凹模寬度的確定公式為：</p><p><b>　　B=20+2×30</b></p><p><b>　　=80mm</b></p><p>

109、;　　凹模的長度要考慮導料銷發(fā)揮的作用，保證送料粗定位精度。查表10—2取標準B=80mm。 （送料方向）</p><p>　　凹模輪廓尺寸為100mm×80mm×18mm。凹模材料選用Cr12，熱處理60~64HRC。</p><p>　　表10—2 矩形和圓形凹模的外形尺寸</p><p>　　10.1.2凸凹模的設計</p>

110、<p>　　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，為保證凸凹模的強度，凸凹模應有一定的壁厚。</p><p>　　10.1.3外形凸模的設計</p><p>　　因為該制件形狀不是復雜，但有彎曲部分，所以將落料模設計成直通式凸模，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床加工。可以直接用2個M8的螺釘固定在墊板上，凸模與凸模固

111、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、導料板的厚度的總和，外形凸模下部設置1個導正銷，借用工件上的孔作為導正孔。外形凸模長度為：</p><p>　　L=H1 +H3+（15~20）mm</p><p>　　H1——凸模固定板厚度；得H1=0.8×H凹=0.8×18=9.6mm(標準為20mm)</p><p>

112、　　H3——卸料板厚度；查表10—5得H3=6mm</p><p>　　(15~20)——附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進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）</p><p><b>　　L=20+6+15</b></p><p><b>　　=41mm </b></p><

113、;p>　　導正銷的直線部分應為(0.5~0.8）t ，導正銷伸入定位孔是，板料應處于自由狀態(tài)。在手工送料時，板料以由擋料銷定位，導正銷將工件導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正。所以導正銷直線部分的長度為：</p><p>　　L導=0.8×1.2=9.6mm</p><p>　　在外形凸模的底部鉆安裝導正銷，采用H7/r6的配合，為防止

114、其脫落，在凸模上打橫向孔，用銷釘固定導正銷。</p><p>　　10.1.4內(nèi)孔凸模設計</p><p>　　因為內(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。凸模材料應選T10A，熱處理56~60HRC，凸模與卸料板之間的間隙見表10—3查得凸模與卸料板的間隙選為0.035mm。</p><

115、;p>　　表10—3 凸模與卸料板、導柱與導套的間隙</p><p>　　10.1.5彎曲凸模的設計</p><p>　　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，彎曲凸模的寬度取16 mm。</p

116、><p>　　10.2卸料部分的設計</p><p>　　10.2.1卸料板的設計</p><p>　　本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有用外形凸模導向，對內(nèi)孔凸模起保護作用，卸料板的邊界尺寸與凹模的邊界尺寸相同，卸料板的厚度按表10—5選擇，卸料板厚度為6mm。卸料板與2個凸模的間隙以在凸模設計中確定了為0.035。卸料板采用45鋼制造，熱處理淬火硬度40~45HR

117、C。</p><p>　　表10—5 固定卸料板厚度</p><p>　　10.2.2卸料彈簧的設計</p><p>　　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。</p><p>　　1、彈簧的選擇與計算 在卸料裝置中，常用的彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧。這種彈簧已標準化（GB2089

118、—1980），設計時根基所要求的壓縮量和生產(chǎn)的壓力按標準選用即可。</p><p>　?。?）卸料彈簧的選擇原則</p><p>　　a、為保證卸料正常工作，在非狀態(tài)下，彈簧應該預壓，其與壓力應大于等于單個彈簧承受的卸料力，即</p><p>　　Fy≥Fx/n 公式（10—1）</p><p>

119、　　式中 Fy——彈簧的預壓力，N； </p><p>　　Fx——卸料力，N；</p><p><b>　　N——彈簧根數(shù)。</b></p><p>　　b、彈簧的極限壓縮量應大于或等于彈簧工作時的總壓縮量，即 </p><p>　　Hj≥H=Hy+Hx+Hm 公式（10

120、—2）</p><p>　　式中 Hj——彈簧的極限壓縮量，mm；</p><p>　　H——彈簧工作時的總壓縮量，mm；</p><p>　　Hy——彈簧在余壓力作用下的預壓量，mm；</p><p>　　Hx——卸料板的工作行程mm；</p><p>　　Hm——凸模與凸凹模的刃磨量，mm，通常取Hm=4～10

121、mm。</p><p>　　C、選用的彈簧能夠合理的布置在模具的相應空間。</p><p>　　（2）卸料彈簧的選用與計算步驟</p><p>　　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，計算每個彈簧應產(chǎn)生的預壓力Fy。</p><p>　　b、根據(jù)根據(jù)預壓力和模具結(jié)構(gòu)預選彈簧的規(guī)格，選擇時應使彈簧的極限工作壓力大于預壓力，初

122、選時一般可取Fj=（1.5～2）Fy。</p><p>　　C、計算預選彈簧在預壓力下的預壓量Hy</p><p>　　Hy= FyHj /Fj 公式（10—3）</p><p>　　d、校核彈簧的極限壓縮量是否大于工作時的實際總壓縮量，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。</p>

123、<p>　　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）</p><p>　　由于固定夾的料厚為1.2mm,計算除的卸料力為4550N。</p><p>　?。?）假設考慮模具結(jié)構(gòu)，初定彈簧的根數(shù)n=4，則每個彈簧的預壓力為</p><p>　　根據(jù)公式1

124、0—1 Fy≥Fx/n=4550/4≈1137(N)</p><p>　　(2)初選彈簧規(guī)格，按2Fy估算彈簧的極限工作壓力Fj</p><p>　　Fj=2Fy=2×1137=2274(N)</p><p>　　查標準GB2089—1980，初選彈簧規(guī)格為d×D2 ×h0=4×35×100, Fj=1400

125、, Hj=30.9(mm)</p><p>　　(3)計算所選彈簧的的預壓量Hy</p><p>　　根據(jù)公式10—3 Hy= FyHj /Fj=1137×30/1400=24.3（mm）</p><p>　　(4)校核所選彈簧是否合適。卸料板的工作行程Hx=0.6+1=1.6（mm）,取</p><p>　　凹模刃磨量為

126、4（mm）,則彈簧工作時的總壓縮量為</p><p>　　H=Hy+Hx+Hm </p><p>　　=24.3+1.6+4</p><p><b>　　=29.9(mm)</b></p><p>　　應為H＜Hj=30.9mm，故所選彈簧合格。</p><p>　?。?）所選彈簧的主要參數(shù)為：