支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì),支撐,沖壓,工藝,級(jí)進(jìn)模,設(shè)計(jì)
摘 要
沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面內(nèi)容。在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益；在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。
由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、落料的工序設(shè)計(jì)，并采用正裝方式設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料結(jié)構(gòu)。廢料和產(chǎn)品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產(chǎn)批量大故采用條料。。
在沖壓零件中，材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認(rèn)真計(jì)算，確保排樣相對(duì)合理，以達(dá)到較好的材料利用率。
沖壓是高效的生產(chǎn)方式，采用復(fù)合模，尤其是多工位的級(jí)進(jìn)模，可在一臺(tái)壓力機(jī)上完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。
關(guān)鍵詞：沖壓工藝；排樣；模具結(jié)構(gòu)；級(jí)進(jìn)模
Abstract
Stamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of the production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit; In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accuracy requirements and materials performance factors such as whether accord with the requirement of stamping process. Process analysis, therefore, is mainly discussed in does not affect the parts use premise, can make the easiest and most economical way to stamping out.
Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the way of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material.
In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of the layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to achieve a better material utilization.
Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi-station progressive die, stamping can be completed in a pressure on the multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general can produce hundreds of pieces per minute.
Key words: Stamping process;Layout ;The mould structure ; Progressive die
目 錄
摘 要 III
ABSTRACT IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 2
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 5
2 沖壓工藝設(shè)計(jì) 6
2.1 沖壓件簡(jiǎn)介 6
2.2 沖壓的工藝性分析 6
2.3 沖壓工序 7
2.4沖裁間隙 8
2.5 沖壓工藝方案的確定 8
3 支撐板連續(xù)模設(shè)計(jì) 9
3.1 模具結(jié)構(gòu) 9
3.2 確定其搭邊值 9
3.3 確定排樣圖 10
3.4 材料利用率計(jì)算 11
3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定 11
3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定 11
3.5.2沖兩圓孔及異性孔的凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 13
3.6 沖壓力計(jì)算 14
3.6.1 落料部分沖壓力 15
3.6.2 沖2個(gè)圓孔部分沖壓力 15
3.6.3 沖兩個(gè)異形孔部分沖壓力 16
3.6.4 總沖壓力 16
3.7壓力機(jī)選用 16
3.8 壓力中心計(jì)算 17
3.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.9.1 凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 18
3.9.2 沖兩小圓形孔及異形孔的凸模設(shè)計(jì) 19
3.9.3 落料凸模設(shè)計(jì) 21
3.9.4 卸料板設(shè)計(jì) 22
3.9.5 凸模固定板設(shè)計(jì) 23
3.9.6 凸模墊板設(shè)計(jì) 24
3.10 標(biāo)準(zhǔn)件確定 25
3.10.1 模架確定 25
3.10.2 上模螺釘確定 26
3.10.3 上模銷確定 26
3.10.4 下模螺釘確定 26
3.10.5 下模銷確定 26
3.10.6 卸料螺釘確定 26
3.10.7模柄確定 26
3.10.8模柄上止轉(zhuǎn)銷的確定 27
3.11 模具閉合高度、校驗(yàn)壓力機(jī) 27
4 結(jié)論與展望 28
4.1 結(jié)論 28
4.2 不足之處及未來展望 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
29
支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義
模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％～80％的零部件都依靠模具成形,模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品的質(zhì)量高低，所以，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”,用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值,往往是模具本身價(jià)值的幾十倍乃至上百倍。
采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。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)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)品的發(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)展水平，因此模具工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來越大的作用。
我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命的模具上了一個(gè)新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已經(jīng)能生產(chǎn)部分新型轎車的覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面，已從電機(jī)、電器鐵芯片模具，發(fā)展到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等多種家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)電視的塑殼模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，目前，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等模具，也都達(dá)到了較高的水平，并可以替代進(jìn)口模具。
具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具的精度將更加精密；二是模具日趨大型化；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸增大；五是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；六是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊，八是壓鑄模的比重將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)水平將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場(chǎng)未來的趨勢(shì)。
沖壓件的生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其它必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件，進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)與制造就是根據(jù)已有的生產(chǎn)條件，綜合考慮影響生產(chǎn)順利進(jìn)行的各方面因素，合理安排零件的生產(chǎn)工序，優(yōu)化確定各工藝參數(shù)的大小和變化范圍，合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，正確選擇模具加工方法，選用機(jī)床設(shè)備等，使零件的整個(gè)生產(chǎn)達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、安全的目的。
由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。
在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。
冷沖壓模具是一種應(yīng)用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料的制備方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構(gòu)成，制備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母液，滴入碳酸氫銨，采用共沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反應(yīng)生成的沉淀經(jīng)濾水、干燥，煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再經(jīng)過成型、燒結(jié)、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明制成的冷沖壓模具及其配件使用壽命長(zhǎng)，在沖壓過程中未出現(xiàn)模具及其配件與沖壓件產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，沖壓件表面光滑、無毛刺，完全可以替代傳統(tǒng)高速鋼、鎢鋼材料。
模具材料對(duì)模具壽命的影響是模具材料性質(zhì)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度和冶金質(zhì)量等的綜合反映。其中，材料性質(zhì)和熱處理質(zhì)量影響最為明顯。模具材料性質(zhì)對(duì)模具壽命的影響是很大的。如將同一種工件，使用不同的模具材料做彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果：用9Mn2V材料，其壽命為5萬次；用Crl2MoV滲氮，其壽命可達(dá)40萬次。因此，在選用材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)制件的批量大小，合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對(duì)模具壽命的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長(zhǎng)。這是因?yàn)橛捕扰c強(qiáng)度、韌性及耐磨性等有密切的關(guān)系。有的沖模要求硬度高，壽命長(zhǎng)。如采用T10鋼制造沖模，硬度為54～58HRC，只沖幾千次，制件毛刺就很大。如果將硬度提高到60～64HRC，則刃磨壽命可達(dá)2～3萬次。但如果繼續(xù)提高硬度，則會(huì)出現(xiàn)早期斷裂。有的沖模硬度不宜過高，如采用Crl2MoV制造凹模硬度為58～62HRC時(shí)，一般壽命為2—3萬件，失效形式是崩刃和開裂以及如果將硬度降到54～58HRC，壽命提高到5～6萬件，但硬度降低到50～53HRC會(huì)出現(xiàn)凹模刃口易磨鈍現(xiàn)象。由此可見，模具硬度必須根據(jù)材料性質(zhì)和失效形式而定。應(yīng)使硬度、強(qiáng)度、韌性及耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度等達(dá)到特定沖壓工序所需要的最佳配合。
沖模制造的精度與使用壽命關(guān)系很大，特別是模具表面粗糙度對(duì)模具影響很大。如用Crl2MoV鋼制造落料模，如果表面粗糙度值Ra1.6um時(shí)，其壽命為3萬件左右。如經(jīng)精拋光，表面粗糙度值Ra0.4um，壽命可提高到4—5萬件。因此，對(duì)模具工作零件表面，一般都要經(jīng)過磨削、研磨、拋光等精加工和精細(xì)加工。
在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于薄板沖模使用，很少出現(xiàn)非正常磨損的情況。但對(duì)于厚板沖模時(shí)則發(fā)現(xiàn)易出現(xiàn)非正常磨損，我們總是針對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究總結(jié)。因?yàn)橐桓崩錄_模，從設(shè)計(jì)、加工制造、裝配、調(diào)試到安裝、使用，都耗費(fèi)了眾多工時(shí)，同時(shí)沖模的凸、凹模使用的材料，大都是優(yōu)質(zhì)合金鋼。因此，沖模的成本都是比較高的。所以在生產(chǎn)中了解影響沖模壽命的因素及采取相應(yīng)的對(duì)策來指導(dǎo)生產(chǎn)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況
改革開放以來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)冷沖模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來，冷沖模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，冷沖模具工業(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。
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)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而冷沖模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，冷沖模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。
近年許多冷沖模具企業(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)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，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)。
雖然中國(guó)冷沖模具工業(yè)在過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)備在冷沖模具加工設(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)壽命冷沖模具依賴進(jìn)口。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)日益復(fù)雜與多樣化，產(chǎn)品性能和質(zhì)量也在不斷提高，因而對(duì)冷沖壓技術(shù)提出了更高的要求。為了使冷沖壓技術(shù)能適應(yīng)各工業(yè)部門的需要，冷沖壓技術(shù)自身也在不斷革新和發(fā)展。冷沖壓技術(shù)的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴(kuò)充冷沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)。在冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過程中，應(yīng)注意以下幾方面：
(1)冷沖壓技術(shù)的發(fā)展過程中應(yīng)正確地確定工藝參數(shù)及冷沖模具工作部分的形狀與尺寸，提高沖壓件的質(zhì)量、縮短新產(chǎn)品試制周期，應(yīng)在加強(qiáng)沖壓成形理論研究的基礎(chǔ)上，使沖壓成形理論達(dá)到能對(duì)生產(chǎn)實(shí)際起指導(dǎo)作用，逐步建立起一套密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)的工藝分析計(jì)算方法。國(guó)外已開始采用彈塑性有限元法對(duì)汽車覆蓋零件的成形過程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，以預(yù)測(cè)某一工藝方案對(duì)零件成形的可能性和可能出現(xiàn)的問題。
(2)加快產(chǎn)品更新?lián)Q代，克服模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。應(yīng)大力開展模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(CAD/CAM)技術(shù)的研究。在我國(guó)，目前要特別注意加強(qiáng)多工位級(jí)進(jìn)模CAD/CAM技術(shù)的研究。
(3)滿足大量生產(chǎn)需要以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。應(yīng)加強(qiáng)冷沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化研究,使一般中、小件能在高速壓力機(jī)上采用多工位級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，達(dá)到生產(chǎn)高度自動(dòng)化,進(jìn)一步提高沖壓的生產(chǎn)率。
(4)擴(kuò)大冷沖壓生產(chǎn)的運(yùn)用范圍。使冷沖壓既適合大量生產(chǎn)，也適合小批量生產(chǎn)；既能生產(chǎn)一般精度的產(chǎn)品，也能生產(chǎn)精密零件。應(yīng)注意開發(fā)如精密沖裁(特別是厚料精沖)、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝，還要推廣簡(jiǎn)易模(軟模和低熔點(diǎn)合金模)、通用組合模、數(shù)控沖床等設(shè)備的運(yùn)用。
此外，對(duì)沖壓板料性能的改進(jìn)，模具新材料、模具新加工方法的開發(fā)也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。
當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整。一些模具制造逐漸向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移，中國(guó)正成為世界模具大國(guó)。近年來，外資對(duì)我國(guó)模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國(guó)外出口大量模具?，F(xiàn)在模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產(chǎn)成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國(guó)及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有70%以上是非核心技術(shù)人員。因此，現(xiàn)在日本模具業(yè)正逐漸將技術(shù)含量不高的模具轉(zhuǎn)向人力成本低的地區(qū)生產(chǎn)，只在本國(guó)生產(chǎn)技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。其次是日本使用模具的主要企業(yè)有加快向國(guó)外轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，這使日本本國(guó)模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢(shì)，但是美國(guó)模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國(guó)主要世界上主要的制造大國(guó)之一，在模具制造方面具有領(lǐng)先的技術(shù)。德國(guó)擁有世界領(lǐng)先的汽車、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國(guó)模具在世界上具有較為重要的地位。由于德國(guó)將將技術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國(guó)之本，預(yù)計(jì)未來德國(guó)不會(huì)放棄模具制造領(lǐng)域，相反會(huì)加強(qiáng)技術(shù)含量較高的模具的研究和開發(fā)。
國(guó)外模具設(shè)計(jì)愚想十分明確，力求設(shè)計(jì)的?？h盡可能以低造債，短周期，高質(zhì)量去適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)并符臺(tái)生產(chǎn)批量等各種因素的要求，從而降低產(chǎn)品成本和價(jià)格，以獲得最大的利潤(rùn)即使是一個(gè)緊固螺釘也要精打細(xì)算，例如在美國(guó)BorgWorner公司的試驗(yàn)中心有一副模板面積為600×900mm的大摸具，其模板周圍僅M12的螺釘八只，而國(guó)內(nèi)一般就要選用M16或M18的螺釘。
國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模大多采用鑲拼結(jié)構(gòu)，凸模用標(biāo)準(zhǔn)型式進(jìn)行鑲嵌，凹模拼塊用環(huán)氧樹脂粘結(jié)周定，普遍使用氣動(dòng)迭料器，通過鎖緊進(jìn)給機(jī)構(gòu)，利用壓縮空氣推動(dòng)活塞往復(fù)進(jìn)行送料。
國(guó)外塑料模向一模多腔方向發(fā)展，型腔數(shù)量可多達(dá)1000個(gè)，尺寸精度5微米 并普遍采用熱流道塑料模，這種模具的成本雖然比冷流遘模具高20％，但工件成本卻降低30～50％。法國(guó)已成功地把熱流道技術(shù)應(yīng)用在注塑成型46公斤重塑件的注塑模上。
CAD／CAM是模具生產(chǎn)走向全面自動(dòng)化的根本措施，但還沒有普遍推廣使用。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家摸具采用CAD／CAM約占20～30％，只用CAD系統(tǒng)，可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間40～70％，畫圖質(zhì)量提高，可避免圖紙錯(cuò)誤，國(guó)內(nèi)CAD／CAM總的情況是處于起步和研究階段，1984年華中理工大學(xué)與國(guó)營(yíng)733廠共同開發(fā)了國(guó)內(nèi)第一個(gè)精沖模具CAD／CAM系統(tǒng)，北京機(jī)電研究院開發(fā)了沖裁模CAD／CAM系統(tǒng)。1987年華中理工大學(xué)與北京模具廠，星火模具廠等共同開發(fā)了我國(guó)第一個(gè)注堡摸CAD系統(tǒng)。
CAD／CAM還沒有普遍推廣使用的主要原因是：設(shè)備投資大；技術(shù)不夠成熟；培訓(xùn)工作跟不上，基礎(chǔ)工作和標(biāo)準(zhǔn)化工作不夠。
我國(guó)模具技術(shù)水平大約比國(guó)外工業(yè)發(fā)迭國(guó)家落后20年，要縮小這個(gè)差距，必額認(rèn)真、踏實(shí)地去做一些事情：
1.首先要充分認(rèn)識(shí)到加速發(fā)展模具工業(yè)的重要意義，在現(xiàn)有體制上，要對(duì)模具工實(shí)行一定的優(yōu)惠政策。
2.開發(fā)精密，復(fù)雜，大型，長(zhǎng)壽命模具，實(shí)現(xiàn)模具國(guó)產(chǎn)化。
3.發(fā)展模具成套加工精密設(shè)備和三座標(biāo)檢測(cè)設(shè)備。
4.發(fā)展CAD／CAM 自動(dòng)加工系統(tǒng)。
5.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化，專業(yè)化、商品化生產(chǎn)。
1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求
冷沖壓是一種先進(jìn)的材料（金屬非金屬）加工方法，它是建立在材料塑性變形基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對(duì)板料進(jìn)行加工，以獲得要求的零件形狀、尺寸及精度。沖模主要用于金屬及非金屬板材的壓力加工，其加工方式可分為分離與成形兩大類。
1.分離工序
包括剪切，切斷、切槽、切口、切邊、落料、沖孔等幾大類，其劃分依據(jù)主要是被加工材料的形態(tài)及受力狀態(tài)。分離工序所加工的板材可以是平面的也可以是立體的，當(dāng)然也可以加工型材、棒材等。其所用的沖模可通稱為沖裁模。其中有代表性的為落料模、孔模、切邊模以及包含復(fù)合工序的復(fù)合模和連續(xù)模。落料模通常用來在平板上封閉沖裁出所需零件。沖孔模通常用來在零件上封閉沖夫多余的材料，得到所需要的孔。切邊按通常用來在毛坯或零件上沖去多余的邊料。其余分離工序各包括有不同個(gè)數(shù)的沖裁面，均不封閉。
2.成形工序
廣義成形工序指利用永久變形特固態(tài)坯料制成所需形狀和尺寸的制件加工。廣義成形除包括狹義成形所合的內(nèi)容以外還包括其他壓力加工，如鍛造、軋制、鍛壓、擠壓等。這些壓力加工所用模具不在本課程講授范圍之內(nèi)。狹義成形是指保持作為板坯的板料狀態(tài)而改變其外觀的加工。狹義成形通常包括拉探、脹形、翻邊、擴(kuò)口、縮口等工序彎曲也可以劃為成形的一種。沖模除按加工方式劃分外，還可按加工工序的組合程度劃分——單二序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模以及多工位機(jī)床用的傳遞模。此外，還有一些劃分方法，如經(jīng)濟(jì)模，自動(dòng)模，汽車制造業(yè)的大、中、小沖模等，不一一列舉。
沖裁是利用模具使板科產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料與沖孔。它可以制成零件，也可為彎曲、拉延、成形等工序準(zhǔn)備毛坯。從板科上沖下所需形狀的零件（或毛坯）叫落科。在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）叫沖孔。
沖裁時(shí)不僅要求次沖出符合圖紙形狀叫零件，還應(yīng)有一定質(zhì)量要求，沖裁件質(zhì)量是指切斷面質(zhì)量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應(yīng)平直，光潔、無裂紋和撕裂、夾層等缺陷、毛刺小零件，表面應(yīng)盡可能平坦，即穹弓小，尺寸精度度保證不超出圖紙規(guī)定的公差范圍。
影響沖裁件質(zhì)量的因素很多，從生產(chǎn)實(shí)際知道，凸、凹模間隙大小及力的均勻性、模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度、材料品質(zhì)等，對(duì)沖裁件都有影吶。但我們必須從其中找出對(duì)沖裁質(zhì)量起著決定性作用的因素。間隙就是一個(gè)。
級(jí)進(jìn)模又稱連續(xù)模，它將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個(gè)模具的不同工位上，在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續(xù)沖壓成形，至最后工位成為制件。
綜合應(yīng)用各種所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，并完成其中的模具設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)計(jì)算和圖紙。
支撐板冷沖壓工藝及級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
2 沖壓工藝設(shè)計(jì)
2.1 沖壓件簡(jiǎn)介
形狀和尺寸如下圖所示。材料為08F，板材厚度為2mm。
圖2.1 產(chǎn)品圖
圖中尺寸未注公差取國(guó)標(biāo)GB/T1800-79《沖壓件未注尺寸偏差極限》[2]標(biāo)準(zhǔn)中的m級(jí)。材料為帶料，規(guī)格可定制。
依據(jù)GB/T 1800－79，分析圖中未注公差尺寸可得兩類：
第一類為包容表面尺寸，分別有：φ2.6，2.8，10.2
第二類為被表面包容尺寸，有：24.8，18，30。
第三類為暴露表面及中心距尺寸，有：15，4，10，6，8。
第一類包容表面尺寸，查參考文獻(xiàn)[1]，P3，表1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為：
，，
第二類被包容表面尺寸，查參考文獻(xiàn)[1]，P6，表1未注公差沖裁圓半徑線性尺寸的極限偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸為：，，。
第三類為暴露表面及孔中心距尺寸，查參考文獻(xiàn)[1]，表1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差，得各相關(guān)尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為：
，，，，，
將至整合后其相關(guān)尺寸公差為，，，，，，，，，，。
2.2 沖壓的工藝性分析
沖壓工藝分析主要考慮產(chǎn)品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面內(nèi)容。在技術(shù)方面，根據(jù)產(chǎn)品圖紙，主要分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經(jīng)濟(jì)方面，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓生產(chǎn)可以取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的方法沖壓出來。
⑴影響沖壓件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面考慮，主要因素：
1．沖裁件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，內(nèi)、外形復(fù)雜程度；
2．沖裁件外形和內(nèi)孔圓角半徑的大??；
3．沖孔時(shí)孔的大??；
4．沖裁時(shí)孔與孔之間、孔與邊緣之間距離；
5．沖壓材料，是否是常見材料。
6．生產(chǎn)批量的大小
7．沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。
⑵本沖壓件工藝分析如下：
1．結(jié)構(gòu)分析 形狀不是太復(fù)雜，主要是圓孔形、梯形外表面，凸臺(tái)行。
2．沖裁件外形和內(nèi)孔圓角半徑。
本沖裁件有內(nèi)形圓角半徑尺寸，無外形圓角半徑尺寸。其中α≥90°的最小圓角半徑為：R0.5；無α﹤90°的內(nèi)形圓角
查參考文獻(xiàn)[2]，P1-44，表3-18沖裁件圓角r的最小值，又零件材料為低碳鋼，所以α≥90°時(shí)，沖裁件圓角r最小值為0.35t=0.7<1。
因此上述圓角半徑符合要求。
3．沖裁件凸出的懸臂與窄槽的寬度
查參考文獻(xiàn)[2]，P1-45，表3-19，本沖裁件無窄槽，本沖裁件的最小的寬度值為（1.0~1.2）t,又凸出部分的寬度為10mm，10mm>1.5t,故也無懸臂。
4．沖孔時(shí)孔不宜過小
本沖裁件沖孔直徑為φ2.6，查參考文獻(xiàn)[3]，P1-45，表3-20用自由凸模沖孔的最小尺寸，得：d≥t=2mm，因此符合要求。
5．沖裁時(shí)孔與孔之間、孔與邊緣之間距離
查參考文獻(xiàn)[2]，P1-45，表3-22孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值，得：C≥1.2t=2.4mm<2.5。從產(chǎn)品圖中可知孔與邊緣之間最小距離為2.5mm，而孔與孔之間的距離較大，應(yīng)該符合要求。
6．沖壓材料，為08F鋼，是常見的沖裁材料。
力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：295（查參考文獻(xiàn)[4]P411頁，表7-1）
抗剪強(qiáng)度 τ(MPa)：360
伸長(zhǎng)率 δ10 (％)： 35
屈服點(diǎn)σs (MPa)：175
由于零件是一個(gè)平面形狀，內(nèi)部有2個(gè)小圓孔，外部是一個(gè)梯形。關(guān)鍵是沖孔和落料能否同時(shí)進(jìn)行？
7．生產(chǎn)批量。本沖裁件產(chǎn)量為300萬件/年，因此屬于大批量生產(chǎn)，可選用連續(xù)模和高效沖壓設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
8．沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。
本零件尺寸沒有較高的要求，所有尺寸均為未注公差尺寸。未注公差尺寸公差均按IT14級(jí)計(jì)算。表面粗糙度沒有特殊要求。
2.3 沖壓工序
沖壓工序?yàn)椋簺_孔、落料。
2.4沖裁間隙
根據(jù)料厚t=2和材料08F鋼，查參考文獻(xiàn)[2]，P35頁，得：
單面間隙C＝0.123～0.180mm。
因此雙面間隙為：0.246～0.360mm。
2.5 沖壓工藝方案的確定
經(jīng)過對(duì)沖壓件的工藝分析后，結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行必要的工藝計(jì)算，并在分析沖壓工藝，工序順序組合方式的基礎(chǔ)上，提出各種可能的沖壓分析方案。
方案一：?jiǎn)喂ば蚰?。根?jù)本產(chǎn)品形狀特點(diǎn)，分兩個(gè)單工序模，即：外形落料模，沖小圓孔模。這些單工序模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低，但生產(chǎn)速度慢，不適用于大批量生產(chǎn)且不能適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)，在各副后續(xù)模具間定位精度較低，各結(jié)構(gòu)間定位精度也難以保證。
方案二：復(fù)合模。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]，P55頁，表2-29凸凹模最小壁厚，得到t=2mm時(shí)，凸凹模的最小壁厚為4.9mm。本產(chǎn)品中的最小壁厚為2.4mm,，因2.4mm<4.9mm不符合要求，故不能采用復(fù)合模。
方案三：連續(xù)模。優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)，日產(chǎn)量非常高。可節(jié)省勞動(dòng)力成本，能保證產(chǎn)品精度和質(zhì)量。但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，模具調(diào)試難度大，制造周期長(zhǎng)，通常材料利用率較低，因此生產(chǎn)批量必須大，否則產(chǎn)品成本很高。本產(chǎn)品適宜設(shè)計(jì)成連續(xù)模。
因此綜合考慮工藝和模具設(shè)計(jì)的可行性，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)周期，產(chǎn)品批量，節(jié)省成本等因素，采用方案三。
3 支撐板連續(xù)模設(shè)計(jì)
3.1 模具結(jié)構(gòu)
由于產(chǎn)品沒有特殊要求，故模具結(jié)構(gòu)采用沖孔、落料的工序設(shè)計(jì)，并采用正裝方式設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料結(jié)構(gòu)。廢料和產(chǎn)品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產(chǎn)批量大故采用條料。模具結(jié)構(gòu)參考如圖3.1所示。
圖3.1 模具結(jié)構(gòu)圖
3.2 確定其搭邊值
考慮到成型范圍，應(yīng)考慮以下因素：
1.材料的機(jī)械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。本沖壓件啟連接作用。材料比較軟，所以搭邊值可適當(dāng)取大些。
2.沖件的形狀尺寸 本沖壓件的形狀不是很復(fù)雜且其尺寸也不是很大，故其搭邊值可以小一些。
3.材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。而本沖壓件的料厚為2mm，比較薄，所以搭邊值可適當(dāng)取小些。
4.送料及擋料方式 由于本沖壓件生產(chǎn)批量大且尺寸精度要求不高，所以采用自動(dòng)送料，有側(cè)刃裝置的送料及擋料方式。
5.卸料方式 由于本沖壓件的料厚小，所以不適宜用剛性卸方式卸料，故采用彈性卸料方式卸料。采用彈性卸料方式可減小搭邊值。
6.材料為：08F鋼，落料形狀為梯形板。
綜上所述，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]P48頁，表2-13，
確定該沖裁件的搭邊值為：
兩工件間的搭邊值：a=2mm
工件側(cè)面搭邊值：a1=2.2mm
3.3 確定排樣圖
在沖壓零件中，材料費(fèi)用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產(chǎn)品成本的重要因素，必須認(rèn)真計(jì)算，確保排樣相對(duì)合理，以達(dá)到較好的材料利用率。
排樣方法可分為三種：
1．有廢料排樣
2．少廢料排樣
3．無廢料排樣
少廢料排樣的材料利用率也可達(dá)70%－90%。但采用少、無廢料排樣時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，就是由于條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定們所產(chǎn)生的誤差，使工作的質(zhì)量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質(zhì)量和模具壽命。
根據(jù)本工件的形狀和批量，對(duì)模具壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。
排樣時(shí)工件之間以及工件與帶料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進(jìn)。
本產(chǎn)品外形是倒梯形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮斜排，具體由下面計(jì)算決定。
送料步距A＝20mm。
條料寬度B=
其中：D＝30，a=2.2，（查參考文獻(xiàn)[2]，P49, 表2.5.3）
所以，帶料寬度B＝[30+22.2]=34.4
排樣方案：第1工位沖2個(gè)的孔并且將其另兩個(gè)孔一起沖孔完成，第2工位落料。排樣工位圖如圖3.2所示。
3.2 排樣圖
3.4 材料利用率計(jì)算
在沖壓零件中，材料利用率是一個(gè)非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的途徑之一。
由于本產(chǎn)品采用連續(xù)模生產(chǎn)，送料采用自動(dòng)送料，因此可以假設(shè)原材料為帶料，通常帶料是定做的，因此尺寸為：寬80mm，厚2mm，長(zhǎng)度很長(zhǎng)故不計(jì)算。材料利用率只需計(jì)算一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率就可以了。經(jīng)計(jì)算得一個(gè)步距內(nèi)材料利用率為：
材料利用率計(jì)算公式：
其中：S0————100m的材料總面積
S ————實(shí)際產(chǎn)品面積
故 S0=34.4×20=688mm2
S=S落-S孔=540-80.2932=513.7068 mm2
S————為總面積，由于形狀復(fù)雜計(jì)算不方便，采用CAD軟件畫圖后，測(cè)量所得面積為：540 mm2
材料利用率
3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定
本模具有多工序組成，側(cè)刃不需要計(jì)算，只需計(jì)算與產(chǎn)品沖裁部份有關(guān)的工序，即沖孔和落料，共有兩種不同結(jié)構(gòu)的尺寸，即落料和兩個(gè)圓孔及形狀較為奇特的內(nèi)形，下面分兩類進(jìn)行計(jì)算
3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定
（1）計(jì)算原則
本產(chǎn)品外形屬于落料工序，因此計(jì)算原則以凹模為基準(zhǔn)。因?yàn)楸緵_裁件外形為梯形,故采用配合加工法，并進(jìn)行計(jì)算。
（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式。
工件上的相關(guān)尺寸有：，，，，，。
凸、凹模制造公差取對(duì)應(yīng)尺寸公差的1/4。
查參考文獻(xiàn)[2]P35頁，沖裁雙面間隙Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm
由于以凹模為基準(zhǔn)，所以查參考文獻(xiàn)[2]P40頁，得計(jì)算公式：
磨損后凸模增大尺寸，設(shè)工件尺寸為，
則，
磨損后凸模尺寸變?。˙類），設(shè)工件尺寸為，
則，
磨損后凸模尺寸不變（C類），設(shè)工件尺寸為C±Δ/2，
則，
式中δp=Δ/4
一．分析幾個(gè)尺寸得：磨損后尺寸變大的尺寸有：,；；；；；
1．尺寸計(jì)算
=24.8，Δ=0.52
凹模偏差δp=Δ/4=0.13mm
根據(jù)t=2，查參考文獻(xiàn)[2]，P39，表2.3.1
得磨損系數(shù)χ=0.5
所以
2．尺寸計(jì)算
=30，Δ=0.52
凹模偏差δp=Δ/4=0.13mm
根據(jù)t=2，查參考文獻(xiàn)[2]，P39，表2.3.1
得磨損系數(shù)χ=0.5
所以
3．尺寸計(jì)算
=18，Δ=0.43
凹模偏差δp=Δ/4=0.1075
根據(jù)t=2，查參考文獻(xiàn)[2]，P39，表2.3.1
得磨損系數(shù)χ=0.75
所以
4．尺寸計(jì)算
=6.15，Δ=0.3
凹模偏差δp=Δ/4=0.075
根據(jù)t=2，查參考文獻(xiàn)[2]，P39，表2.3.1
得磨損系數(shù)χ=0.75
所以
5．尺寸計(jì)算
=0.65，Δ=0.3
凹模偏差δp=Δ/4=0.075
根據(jù)t=2，查參考文獻(xiàn)[2]，P39，表2.3.1
得磨損系數(shù)χ=0.75
所以
二．分析后得，磨損后尺寸不變的尺寸有：
=7.785，Δ=0.43
所以=（7.785+0.5*0.43）=8
因此凹模尺寸為：R，，，，，
凸模尺寸為以凹模為基準(zhǔn)，配做，保證雙面間隙為：0.246～0.360mm。
3.5.2沖兩圓孔及異性孔的凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
（1）計(jì)算原則
沖孔計(jì)算原則以凸模為基準(zhǔn)，凹模大一個(gè)最小雙面間隙。
由于圓形便于加工，故采用分開加工法制造并計(jì)算。
（2）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
工件上的相關(guān)尺寸有：，
1．定形尺寸計(jì)算
查參考文獻(xiàn)[2]P38頁，
得計(jì)算公式：
凸模尺寸：
凹模尺寸：
其中工件尺寸為：
查參考文獻(xiàn)[1]，P22，表2-11
得凸、凹制造公差分別為：
凸模制造公差δp=0.020，凹模制造公差δd=0.020
所以：δp+δd=0.040
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114＞0.040
故能滿足δp+δd≤Zmax-Zmin要求，所以，取
δp=0.02mm
δd=0.02mm
將尺寸化為尺寸：,Δ=0.30
根據(jù)t=2，查參考文獻(xiàn)[2]，P39，表2-11
得磨損系數(shù)χ=0.5
所以凸模尺寸：
所以 凹模尺寸：
2．凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式。
工件上的相關(guān)尺寸有： ,，R
凸、凹模制造公差取對(duì)應(yīng)尺寸公差的1/4。
查參考文獻(xiàn)[2]P35頁，沖裁雙面間隙Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm
由于以凸模為基準(zhǔn)，所以查參考文獻(xiàn)[2]P40頁，
得計(jì)算公式：
磨損后凹模增大尺寸，則，
磨損后凹模尺寸變小，則，
磨損后凹模尺寸不變（C類），則，
式中δp=Δ/4
以磨損減小的尺寸的計(jì)算
查參考文獻(xiàn)[2]P41頁，得計(jì)算公式：
式中，
查參考文獻(xiàn)[2]P39頁可
得x=0.5,
由至可得
所以，
以磨損減小的尺寸的計(jì)算
查參考文獻(xiàn)[2]P41頁，得計(jì)算公式：
式中，
查參考文獻(xiàn)[2]P39頁可
得x=0.75
由至可得
以R磨損減小的尺寸的計(jì)算
查參考文獻(xiàn)[2]P41頁，得計(jì)算公式：
式中，
查參考文獻(xiàn)[2]P39頁
可得x=0.75
由至可得
凸模尺寸為：，，，
凹模以凸模為基準(zhǔn)配做，保證雙面間隙為：0.246～0.360mm。
3.6 沖壓力計(jì)算
沖壓力是保證能否完成沖壓的主要?jiǎng)恿?，同時(shí)也是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)之一，因此必須認(rèn)真計(jì)算沖壓力。本模具沖壓力（F總）共有三大部分組成，即落料部分力（F落）、沖孔部分力（F孔）和側(cè)刃沖裁力（F側(cè)）組成，由于這三部分力是同時(shí)進(jìn)行的，因此模具的沖壓力取三者之和，即F總= F落+ F孔+ F側(cè)，下面分別進(jìn)行計(jì)算。
3.6.1 落料部分沖壓力
根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，落料部分沖壓力（F落）包括落料沖裁力（F沖）、卸料力（F卸）和推件力（F推）。即：F落= F沖+ F卸+ F推
已知材料08F鋼，材料厚度2mm，材料的抗剪強(qiáng)度取中間值τ=360MPa進(jìn)行計(jì)算。
1．沖裁力
式中L——落料件的周長(zhǎng)，用CAXA軟件計(jì)算得L=63.94mm
t ——板料厚度，2mm
τ——材料抗剪強(qiáng)度，360MPa
2．卸料力
式中K卸——推件力系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]，P43頁，公式2.4.2，
得K卸=0.05
3．推件力
式中K推——推件力系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]，P43頁，
得K卸=0.065
n———為凹模孔內(nèi)堆積的個(gè)數(shù)，差參考文獻(xiàn)[4] p249得，當(dāng)t=0.5~5時(shí)，凹模刃口高度取h=5mm~10mm，n=h/t=4
4．落料總沖壓力
F落=F沖++F卸
=59847.84+2992.392+15560.4384=78400.6704N
3.6.2 沖2個(gè)圓孔部分沖壓力
根據(jù)本模具的結(jié)構(gòu)，沖孔力（F孔）類同于落料部分，包括沖裁力（F沖）、卸料力（F卸）和推件力（F推）。
產(chǎn)生沖孔力的結(jié)構(gòu)有：2個(gè)φ2.6的小孔。采用CAXA軟件計(jì)算， 2個(gè)φ2.6小孔的總周長(zhǎng)為L(zhǎng)=16.328mm。
1．沖裁力
式中L——所有沖孔的周長(zhǎng)（mm）
t ——板料厚度，2mm
τ——材料抗剪強(qiáng)度，360Mpa
2．卸料力
式中K卸——推件力系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]，P43頁，
得K卸=0.050
3．推件力
式中K推——推件力系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]，P43頁，
得K推=0.065
n———為凹?？變?nèi)堆積的個(gè)數(shù)，凹模刃口高度取h=5mm-10mm，n=h/t=4
4．落料總沖壓力
F落=F沖+F卸
=15283.008+764.1504+3973.58104=20020.7394N
3.6.3 沖兩個(gè)異形孔部分沖壓力
2個(gè)異形孔的總周長(zhǎng)L=30.56mm
1．沖裁力
式中 L——所有沖孔的周長(zhǎng)（mm）
t ——板料厚度，2mm
τ——材料抗剪強(qiáng)度，360Mpa
2．卸料力
式中 K卸——推件力系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]，P43頁，
得K卸=0.050
3．推件力
式中K推——推件力系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[2]，P43頁，
得K推=0.065
n———為凹?？變?nèi)堆積的個(gè)數(shù)，凹模刃口高度取h=5mm-10mm，n=h/t=4
4．落料總沖壓力
F落=F沖+F卸+F推
=28604.16+1430.208+7437.0816=37471.4496N
3.6.4 總沖壓力
總沖壓力
F總=F落+F孔+F側(cè)
=78400.6714+20020.7394+37471.4498=135893N
3.7壓力機(jī)選用
沖壓設(shè)備的選擇是沖壓工藝過程設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。它直接關(guān)系到設(shè)備的安全和合理使用，同時(shí)也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程能否順利完成以及模具的壽命、產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成本的高低等一系列重要的問題。其主要內(nèi)容包括：設(shè)備類型、名義壓力及其允許負(fù)荷、功能的核算、行程距離和行程次數(shù)、閉合高度及臺(tái)面尺寸等。
為了保護(hù)沖壓設(shè)備，通常壓力機(jī)的沖壓力（F壓）選用1.3倍總沖壓力以上。
即，F(xiàn)壓≥1.3F總=1.3×135809N≈177KN。
綜合上述，查參考文獻(xiàn)[2]，P318頁，附錄A-1，選得開式壓力機(jī)型號(hào)為：J23-40，標(biāo)準(zhǔn)型壓力機(jī)。
壓力機(jī)參數(shù)如下：
公稱壓力：400KN
發(fā)生在名義壓力時(shí)滑塊距下死點(diǎn)的距離：8mm
滑塊行程：100mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)：80r/min
最大閉合高度：300mm
工作臺(tái)尺寸：左右300mm×前后150mm
工作臺(tái)孔尺寸：φ200×80mm
模柄孔尺寸：φ50mm×70mm
圖3.3 雙柱可傾壓力機(jī)
3.8 壓力中心計(jì)算
一副模具的壓力中心就是這副沖模各個(gè)壓力的合力作用點(diǎn)，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應(yīng)盡可能與壓力機(jī)滑塊的中心在同一垂直線上，否則沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏心載荷，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機(jī)的使用壽命，而且也影響沖壓件的質(zhì)量，因此必須計(jì)算其壓力中心。對(duì)于對(duì)稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對(duì)于復(fù)雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機(jī)中心的計(jì)算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點(diǎn)“合力對(duì)某軸的力矩之和”的力學(xué)原理求得。本次設(shè)計(jì)的工件從排樣圖上看，主要有沖孔力、落料力和推件力，因此方向是對(duì)稱的，X方向是不對(duì)稱的。由于方向壓力中心計(jì)算比較復(fù)雜，將借助于計(jì)算CAD軟件進(jìn)行分析計(jì)算，壓力中心圖如圖3.4所示，所以X方向壓力中心坐標(biāo)為：X0=-3.9。由于方向是對(duì)稱的，所以X0=-3.9。
故壓力中心坐標(biāo)為（-3.9，0）
圖3.4 壓力中心圖
3.9 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)本模具采用順裝結(jié)構(gòu)，凹模采用整體式，且放在下模，因此各部份的凹模孔均在凹模上，模具主要零件有：凹模（包含落料孔、沖2個(gè)小圓孔和異性孔）、小孔凸模、落料凸模、凸模固定板、凸模墊板、卸料板、擋塊、承料板和側(cè)面導(dǎo)板等。
3.9.1 凹模結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)
1．凹模及刃口形狀
采用直刃口，由于材料厚度為2mm，刃口高度取h=8mm，下方為臺(tái)階形，比周邊大0.5mm，形狀如下圖所示。
圖3.5 凹模刃口形狀
2．凹模材料和熱處理
查參考文獻(xiàn)[4]，P438頁，表7-19，
得材料為Cr12MoV，熱處理60～64HRC。
3．凹模外形尺寸
凹模厚度：H=Kb（≥15mm）
b=30，t=2mm查參考文獻(xiàn)[2]，P72頁，
得，K=0.42
得： H=0.42×30=12.6mm，(≥15mm)
所以： H=15mm
凹模壁厚：C=（1.5～2.0）H（≥30~40mm）
C=1.5×H=1.5×15=22.5mm<30mm,故取C=30mm
根據(jù)壓力中心，壓力中心較大的一側(cè)長(zhǎng)方向?yàn)?0.1mm，寬方向?yàn)?5mm。
所以，凹模邊長(zhǎng)尺寸，
長(zhǎng)度方向?yàn)椋?×（30+20.1）=100.2mm，
故取102mm
寬度方向?yàn)椋?×（30+15）=90mm，
故取90mm
長(zhǎng)度：厚度=102：15=6.8：1<10：1，由于外形與高度相比相差不大，對(duì)以后的加工和熱處理變形影響不大，因此厚度可選15mm
因此凹模外形尺寸為102×90×15。凹模如下圖所示。
圖3.6 凹模
4．凹模固定和定位方式
凹模一般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量，規(guī)格及它們的位置應(yīng)可凹模的大小，可在標(biāo)準(zhǔn)的典型的組合中查到。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要做適當(dāng)調(diào)整。螺釘，銷釘之間以及它們到模板邊緣尺寸，應(yīng)滿足有關(guān)設(shè)計(jì)要求。
凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直，上下平面應(yīng)保持平行。
3.9.2 沖兩小圓形孔及異形孔的凸模設(shè)計(jì)
1．沖兩小圓形孔及異形孔凸模材料和熱處理
查參考文獻(xiàn)[2]，P69頁，可知，得材料為SKDII，熱處理58～62HRC。
2．沖2個(gè)小圓形孔凸模形狀及長(zhǎng)度
外形為臺(tái)階形圓柱體，采用頭部臺(tái)階固定方式，可參考文獻(xiàn)[2]，P71頁圖2.8.8（a）可得。
柱體部分與凸模固定板成過渡配合，配合代號(hào)為H8/k7，從而形成定位。
凸?？傞L(zhǎng)度：L=H固+H壓+H卸+0.5mm =20+15+15+6=50.5mm
注：H固：固定板高度；
H壓：壓縮后固定板與卸料板之間的高度；
H卸：卸料板的高度。
形狀如下圖所示。
圖3.8 圓孔凸模
3．沖2個(gè)異性孔凸模形狀及長(zhǎng)度
外形為直通式柱體，采用鉚接臺(tái)階的固定方式，可參考文獻(xiàn)[2]，P71頁圖2.8.8(c)可知。
柱體部分與凸模固定板成過渡配合，配合代號(hào)為H8/k7，從而形成定位。
凸?？傞L(zhǎng)度：L= H固+ H壓+ H卸+0.5mm =20+15+15+0.5=50.5mm
注：H固：固定板高度；
H壓：壓縮后固定板與卸料板之間的高度；
H卸：卸料板的高度。
形狀如下圖所示。
圖3.9 異形孔凸模
3.9.3 落料凸模設(shè)計(jì)
1．落料凸模材料和熱處理
查參考文獻(xiàn)[4]，P438頁，表7-19，
得材料為SKDII，58～62HRC。
2．落料凸模形狀及長(zhǎng)度
外形為帶圓角的T字形，故采用內(nèi)六角螺釘固定的固定方式，形狀如下圖所示。
T字體部分與凸模固定板成過渡配合，配合代號(hào)為H8/k7，從而形成定位。
落料凸?？傞L(zhǎng)度：L= H固+ H壓+ H卸+0.5mm=20+15+15+0.5=50.5mm
注：H固：固定板高度；
H壓：壓縮后固定板與卸料板之間的高度；
H卸：卸料板的高度。
圖3.10 落料凸模
3.9.4 卸料板設(shè)計(jì)
1．卸料板的材料和確定
查參考文獻(xiàn)[4]，P439頁，表7-20得，
材料為45鋼，熱處理硬度40～45HRC。
2．卸料板形狀確定
外形與凹?；鞠嗤?，即為長(zhǎng)方體，由于在壓料時(shí)要避讓左、右兩側(cè)導(dǎo)料板，故必須做成倒凸字形狀。
3．卸料板尺寸計(jì)算
周界與凹模尺寸相同102mm×90mm。
本模具采用剛性性卸料方式，據(jù)經(jīng)驗(yàn)可得
厚度?。篐卸=15mm
由于料厚t=2mm，查參考文獻(xiàn)[2]，P78頁得，卸料板與凸模之間單面間隙為：
C＇=(0.2~0.5)t=(0.4~1)mm，可取C＇=0.6
卸料板的尺寸應(yīng)為102mm×90mm×15mm，如下圖所示。
圖3.11 卸料板
3.9.5 凸模固定板設(shè)計(jì)
1．凸模固定板材料和熱處理
查參考文獻(xiàn)[4]，P439頁，表7-20得材料為45鋼，熱處理硬度43～48HRC。
2．凸模固定板形狀
外形為長(zhǎng)方體，中間有2個(gè)圓凸模孔,2個(gè)異形凸?？缀鸵粋€(gè)落料凸?？住?
3．凸模固定板尺寸確定
周界與凹模尺寸相同，根據(jù)各凸模的大小，確定凸模固定板的尺寸為：
尺寸為：102mm×90mm×20mm，如下圖所示。
圖3.12 凸模固定板
3.9.6 凸模墊板設(shè)計(jì)
1．凸模墊板材料和熱處理
查參考文獻(xiàn)[4]，P439頁，表7-20得材料為45鋼，熱處
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