畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）固定夾沖壓彎曲模設(shè)計(jì)

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1、四 川 工 程 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 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(jiǎn)單實(shí)用，使用方便可靠，首先根據(jù)工件圖算工件的展開(kāi)尺寸，在根據(jù)展開(kāi)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(jiǎn)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(guò)程中除了設(shè)計(jì)說(shuō)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(guò)程卡片。 關(guān)鍵詞：復(fù)合模 沖壓 設(shè)計(jì)

2、 目 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……

3、………………………………….......8 5.2.1 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

4、沖裁力的公式…………………………………………………………..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……………………………………………

5、………....14 6.2.6 總沖壓力的計(jì)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)

6、算的基本原則…………………………………………………...17 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

7、件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………..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)……………………………………………………2

8、4 10.2 卸料部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………………...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………………………………………………

9、………………....27 10.4.3 模具的閉合高度…………………………………………………....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(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)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(lái)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

11、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(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒(méi)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)

12、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IT14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

13、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。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

14、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(méi)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

15、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(jiàn)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)

16、 查表，K=0.45 根據(jù)公式5—1 β= r0+kt =0.38+0.45X1.2 =4.34（mm） 圖5—1 計(jì)算展開(kāi)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(zhǎng)度 公式為： LO=∑L直+ ∑L彎 公式（5—2） 式中： LO——彎曲件毛坯張開(kāi)長(zhǎng)度 （mm） ∑L直 ——彎曲件各直線部分的長(zhǎng)度 （mm） ∑L彎——彎曲件各彎曲部分中性層長(zhǎng)度之

17、和（mm） 在圖5—1中： A= 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

18、式5—4 COS∠P= (RA+RC-B)/(RA+RC) = ( 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(zhǎng)-2A =20-25.6 =8.8（mm） ∑L彎=

19、2πβ（∠P／180+∠P／180） =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(kāi)尺寸為2532（mm）,如圖4—2所示。 圖5—2 尺寸展開(kāi)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

20、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(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊過(guò)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。或影響送料工作。 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(guò)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

21、 1～1.1 硬鋁 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

22、有三種情況需要考慮； 有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。 無(wú)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。 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(jiàn)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

23、 =280-0.15 5.2.3 導(dǎo)板間間距的確定 導(dǎo)料板間距離公式： A=B+Z 公式 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?gòu)U料和無(wú)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

24、形式。 采用少、無(wú)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(jiǎn)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(zhǎng)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

25、 一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為： n11=(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=

26、3415=510(件) 板料利用率為： 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=

27、1730=510（件） 板料的利用率為： 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

28、 式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見(jiàn)附表（MPa）； L——沖裁周邊總長(zhǎng)（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(rùn)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

29、料方式?？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 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(zhǎng)度為：L1=2（25+32）=114（mm） 根據(jù)公式 F1=KptLτ =11.2114300

30、 =41.040(KN) 沖孔時(shí)的周邊長(zhǎng)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

31、力系數(shù)。 　查表得KＸ＝0.025~0.08，取KＸ＝0.08 　　 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

32、 ≈4(KN) 6.2.4頂件力FQ2的計(jì)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

33、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=0.7KBt2σb/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

34、式6—5 Fu=0.7KBt2σb/(γ+t) =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

35、+FQ1+FQ2+FC 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(kāi)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(guò)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

36、命。 模具的壓力中心，可安以下原則來(lái)確定： 1、對(duì)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(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

37、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。考慮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。考慮到模具在使用過(guò)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

38、力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過(guò)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)。 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

39、 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(lái)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(lái)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：

40、 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(duì)刃口精度要求過(guò)高（即制造公差過(guò)小），會(huì)使模具制造困能，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口要求過(guò)低（即制造公差過(guò)大）則生產(chǎn)出

41、來(lái)的制件有可能不和格，會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒(méi)有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形工件安國(guó)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(kāi)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

42、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(lái)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

43、?；虬寄Ｄp或會(huì)減小的尺寸； 第三類：凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸； 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(wú)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

44、情況： 工件尺寸為C時(shí) Ca=(C+0.5△) 0.5δA 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

45、尺寸），x值在0.5~1之間，與工件精度有關(guān)可查表9—1或按下面關(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(wú)公差要求，安國(guó)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

46、?？紤]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(lái)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(lái)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

47、 =31.610-0.13(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.

48、52）0-0.52/4 =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(guò)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/

49、4 = 3.950-0.075(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

50、度越大，若彎曲半徑過(guò)小，則板料的外表面將超過(guò)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(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(zhǎng)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

51、=1/(2r/t+1) 如將δ外以材料斷后伸長(zhǎng)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(zhǎng)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 =（

52、1-0.107）/20.107 =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

53、＞5 60 100 140 3、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(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(lái)控制的適的間隙，間隙過(guò)小，會(huì)使邊部壁厚變薄，降低模具壽命。間隙過(guò)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)

54、 查表得：Δ =0 C=0.05 根據(jù)公式9—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

55、偏差時(shí)，凹模實(shí)際尺寸為：LA=(L-3/4Δ) +δA0 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+0.4

56、30 由于工件為單向偏差，所以凹模的實(shí)際尺寸為：LA=(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(jiǎn)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，各種沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)

58、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（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 =1.518~21

59、8 =27~36mm 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(zhǎng)度的確定公式為： L=20+230 =80mm 凹模的長(zhǎng)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

60、Cr12，熱處理60~64HRC。 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(zhǎng)度為：

61、 L=H1 +H3+（15~20）mm H1——凸模固定板厚度；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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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

62、的長(zhǎng)度為： L導(dǎo)=0.81.2=9.6mm 在外形凸模的底部鉆安裝導(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(zhǎng)度與外形凸模長(zhǎng)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(zhǎng)度與外形凸模的長(zhǎng)度相等，等于45mm, 凸模材料應(yīng)選T10A，熱處理56~60HRC，

63、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。 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

64、縮彈簧。這種彈簧已標(biāo)準(zhǔn)化（GB2089—1980），設(shè)計(jì)時(shí)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

65、 式中 Hj——彈簧的極限壓縮量，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

66、取Fj=（1.5～2）Fy。 C、計(jì)算預(yù)選彈簧在預(yù)壓力下的預(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)