PAGE26/NUMPAGES26HYPERLINK"/"第1章沖裁件的工藝分析圖1-1技術要求：材料：10鋼材料厚度:2mm生產批量：1萬件未注公差：IT121.1工件材料由圖1-1分析知：10#鋼為優質碳素結構鋼，具有良好的塑性性、焊接性以及壓力加工性，要緊用于制作沖擊件、緊固件，如墊片、墊圈等。適合沖裁加工。1.2工件結構形狀工件結構形狀相對簡單，有四個圓孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為2mm滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），能夠沖裁加工。1.3工件尺寸精度依照零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采納IT12級精度，一般沖裁完全能夠滿足要求。依照以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。第2章沖裁工藝方案的確定方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產。方案二：沖孔—落料復合沖壓。復合模生產。方案三：沖孔—落料級進沖壓。級進模生產。表2-1各類模具結構及特點比較模具種類比較項目單工序模（無導向）（有導向）級進模復合模零件公差等級低一般可達IT13～IT10級可達IT10～IT8級零件特點尺寸不受限制厚度不受限制中小型尺寸厚度較厚小零件厚度0.2～6mm可加工復雜零件，如寬度微小的異形件形狀與尺寸受模具結構與強度限制，尺寸能夠較大，厚度可達3mm零件平面度低一般中小型件不平直，高質量制件需較平由于壓料沖件的同時得到了較平，制件平直度好且具有良好的剪切斷面生產效率低較低工序間自動送料，能夠自動排除制件，生產效率高沖件被頂到模具工作表面上，必須手動或機械排除，生產效率較低安全性不安全，需采取安全措施比較安全不安全，需采取安全措施模具制造工作量和成本低比無導向的稍高沖裁簡單的零件時，比復合模低沖裁較復雜零件時，比級進模低適用場合料厚精度要求低的小批量沖件的生產大批量小型沖壓件的生產形狀復雜，精度要求較高，平直度要求高的中小型制件的大批量生產依照分析結合表分析：方案一模具結構簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足大批量生產的要求。方案二只需一副模具，制件精度和生產效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。方案三只需一副模具，生產效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本在沖裁簡單的零件時比復合模低。通過對上述三種方案的分析比較第3章模具結構形式的確定級進模是指在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進模的定距方式有兩種：擋料銷定距和側刃定距。本模具采納側刃定距。側刃代替了擋料銷操縱條料送進距離（步距），側刃是專門功用的凸模，其作用是在壓力機每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。在條料送進過程中，切下的缺口向前送進被側刃擋塊擋住，送進的距離即等于步距。第4章模具總體設計4.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采納級進模方式沖壓，因此模具類型為級進模。4.2操作方式 零件的生產批量為1萬件，但合理安排生產可用手動送料方式，既能滿足生產要求，又能夠降低生產成本，提高經濟效益。4.3卸料、出件方式4.3.1卸料方式剛性卸料與彈性卸料的比較：剛性卸料是采納固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙取（0.2～0.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙?，F在要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。要緊用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結構為倒裝的場合。，該工件的沖壓生產采納方案三第5章模具設計計算5.1排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率5.1.1排樣方式的選擇方案一：有廢料排樣沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。方案二：少廢料排樣因受剪切條料和定位誤差的阻礙，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。方案三：無廢料排樣沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。5.1.2計算條料寬度搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，白費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值通常由表4所列搭邊值和側搭邊值確定。依照零件形狀，查表4工件之間搭邊值a=1.2mm,工件與側邊之間搭邊值a1=1.5mm,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規定其上偏差為零，下偏差為負值—△B0△=（Dmax＋2a1＋2b1）0△公式（5-1）式中Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；a1沖裁件之間的搭邊值；b1側刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表6）可得△=2.0mm?！鳌辶霞舨孟碌钠?；（其值查表5）可得△=0.6mm。B0△=50＋2×1.5＋2×2.0=57.00-0.60mm故條料寬度為57.0mm。為佳。表5-1搭邊值和側邊值的數值材料厚度t（mm)圓件及類似圓形制件矩形或類似矩形制件長度≤50矩形或類似矩形制件長度＞50工件間a側邊a1工件間a側邊a1工件間a側邊a1≤0.251.01.21.21.51.5~2.51.8~2.6＞0.25～0.50.81.01.01.21.2~2.21.5~2.5＞0.5～1.00.81.01.01.21.5~2.51.8~2.6＞1～1.51.01.31.21.51.8~2.82.2~3.2＞1.5～2.01.21.51.51.82.0~3.02.4~3.4＞2.0～2.51.51.91.82.22.2~3.22.7~3.7表5-2一般剪床用帶料寬度偏差△（mm）條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)≤50＞50～100＞100～200＞200≤１0.40.50.60.7＞１～20.50.60.70.8＞2～30.70.80.91.0＞3～50.91.01.11.2表5-3側刃沖切得料邊定距寬度b1（mm）條料厚度t(mm)條料寬度b(mm)金屬材料非金屬材料≤1.51.52.0＞1.5～2.52.03.0＞1.5～2.52.54.05.1.3確定步距送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定側刃長度的依據。條料寬度的確定與模具的結構有關。進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。級進模送料步距SS=Dmax+a1公式（5-2）Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊S＝50＋1.2＝51.2mm排樣圖如圖5-1所示。圖5-15.1.4計算材料利用率沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。一個步距內的材料利用率η＝Ａ/BS×100%公式（5-2）式中A—一個步距內沖裁件的實際面積；B—條料寬度；S—步距；由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結構廢料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。排樣合理與否不但阻礙材料的經濟和利用，還阻礙到制件的質量、模具的的結構和壽命、制件的生產率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下原則：1）、提高材料利用率（不阻礙制件使用性能的前提下，還能夠適當改變制件的形狀）。2)、排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。3)、模具結構簡單、壽命高。4)、保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。一個步距內沖裁件的實際面積A=π×252-π×72-3×π×22-3(π×222×34/360-π×182×34/360)=1628.7mm2因此一個步距內的材料利用率Η=Ａ／BS×100%公式（5-2）=1628.7／51.2×57×100%=55.8%考慮料頭、尾料和邊角余料消耗，一張板材上的總利用率η總為η總=nA1／LB×100%公式（5-3）式中n—一張板料上沖裁件的總數目；A1—一個沖裁件的實際面積；L—板料長度；B—板料寬度。查板材標準，宜選用650mm×1300mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為11張條料（57mm×1300mm）,每張條料能夠沖25個工件，因此每張鋼板的材料利用率η總=nA1/LB×100%公式（5-2）=25×1628.7/57×1300×100%=54.9%依照計算結果明白選用直排材料利用率可達54.9%，滿足要求。5.2沖壓力的計算5.2.1沖裁力的計算在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常講的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具重要依據之一。用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算：F=KLtτb公式（5-4）式中F—沖裁力；L—沖裁周邊長度；t—材料厚度；τb—材料抗剪強度；Ｋ—系數；L=π×50+π×14+3π×4+3π（44+36）×34/360+2×51.2+2×8=500.2mm系數Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性能和厚度波動等緣故的阻礙而給出修正系數，一般取Ｋ=1.3。τb的值查表2為310~380Ｍpa,取τb=380Mpa因此F=KLtτb=1.3×500.2×2×380=494197.6N5.2.2卸料力、頂件力的計算在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向回復和彈性翹曲回復）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作接著進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力稱為頂件力。一般按以下公式計算：卸料力FX=KXF公式（5-5）頂件力FD=KDF公式（5-6）FX=KXF=0.04×494197.6N=19767.9N（KX、KD為卸料力系數，其值查表7可得）FD=KDF=0.06×494197.6N=29651.9N因此總沖壓力FZ=F+FX+FD=494197.6N+19767.9N+29651.9N=543617.4N壓力機公稱壓力應大于或等于沖壓力，依照沖壓力計算結果擬選壓力機為J23—63。表5-4卸料力、推件力和頂件力系數料厚t/mmKXKTKD鋼≤0.1＞0.1~0.5＞0.5~2.5＞2.5~6.5＞6.50.06~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.030.10.0630.0500.0450.0250.140.080.060.050.03鋁、鋁合金純銅，黃銅0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.095.3壓力中心的確定模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，能夠按下述原則來確定：1）.對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心確實是沖裁件的幾何中心。2）.工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3）.形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心能夠用解析計算法求出沖模壓力中心。X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln)公式（5-7）Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn）/（L1＋L2＋…＋Ln）公式（5-8）用解析法計算壓力中心時，先畫出凹模形口圖，如圖5-5所示。在圖中將XOY坐標系建立在建立在圖示對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1~L5共3組差不多線段(注：由于圖中3個圓弧形孔均以一個點為圓心的等分列陣排列，因此其幾何圖形為一組)，用解析法求得該模具壓力中心的坐標。有關計算如表5-5所示。由以上計算結果能夠看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具壓力中心依舊選在坐標原點。圖5-2表5-5壓力中心的計算差不多要素長度L/mm差不多要素壓力中心的坐標值（mm)XYL1=15700L2=180.851.20L3=4451.20L4=102.451.20L5=1676.80合計500.233.3（取33）05.4模具刃口尺寸的計算5.4.1沖裁間隙分析依照JB/Z271——86規定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號C表示，其值可為正也可為負，在一般沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質量有極其重要的阻礙，此外，沖裁間隙還阻礙模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個特不重要的工藝參數。1）、間隙對沖裁件尺寸精度的阻礙沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與差不多尺寸的差值，差值越小，則精度越高，那個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相關于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。2）、間隙對模具壽命的阻礙模具壽命受各種因素的綜合阻礙，間隙是也許模具壽命諸因數中最要緊的因數之一，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，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴峻，因此過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側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，出現間隙不均勻的不利阻礙，從而提高模具壽命。3）、間隙對沖裁工藝力的阻礙隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對卸料力推料力的阻礙比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當當單邊間隙達到材料厚度的15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙接著增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。4）、間隙值的確定由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質量、沖裁工藝力、模具壽命都有專門大的阻礙。因此，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量、尺寸精度滿足產品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分不從質量，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值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產中通常只選擇一個適當的范圍作為合理間隙，只要間隙在那個范圍內，就能夠沖出良好的制件，那個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，故設計與制造新模具時要采納最小合理間隙值Cmin。確定合理間隙的方法有經驗法、理論確定法和查表法。依照近年的研究與使用的經驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。關于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，關于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采納較大的間隙值。其間隙暫取厚度的12%，因此由公式：Zmin=厚度×12%公式（5-9）取中間間隙可得：Zmin=2×12%=0.24mm由于工件形狀較簡單，因此可分不加工凹、凸模。5.4.2落料尺寸落料尺寸大小為：為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上，X取1.沖裁件精度IT11~IT13,X取0.75.沖裁件精度IT14，X取0.5。由于本產品采納IT14級精度，因此X取0.5.Φ500-0.62DA=(Dmax－△x)+0.020=(50－0.62×0.5)+0.020=49.69+0.020DT=(DA－Zmin)0-0.02=(49.69－0.24)0-0.02=49.450-0.025.4.3沖孔尺寸沖孔尺寸大小為：Φ140+0.43dT=(dmin＋△x)0-0.02=(14＋0.43×0.5)0-0.02=14.220-0.02dA=(dT＋Zmin)+0.020=(14.22＋0.24)+0.020=14.46+0.020Φ20+0.25dT=(dmin＋△x)0-0.02=(4＋0.25×0.5)0-0.02=4.130-0.02dA=(dT＋Zmin)+0.020=(4.13＋0.24)+0.020=4.37+0.020第6章要緊零部件設計6.1工作零部件的結構設計6.1.1凸模零件外形相對簡單，依照實際情況并考慮加工，為了滿足凸模強度和剛性，將凸模設計成階梯式，使裝配修磨方便。采納成形銑、成形磨削加工。落料凸模總長L：L＝H1＋H2＋H3＋H4公式（6-1）＝18＋15＋16＋2＝51mmH1為凸模固定板厚度，H2為橡膠安裝高度，H3為卸料板厚度，H4為凸模凹進卸料板的深度。6.1.2落料凹模落料凹模采納整體凹模，采納線切割機床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據計算壓力中心的數據，將壓力中心與模柄中心重合。其外形尺寸按相關公式計算：凹模厚度H＝KS公式（6-2）＝0.35×50＝17.5mm(查表6-1取K＝0.2)取凹模厚度H＝18mm凹模寬度B=料寬＋2預設導料板寬度公式（6-3）=57＋2×32=121mm依照JB/T7643.1-1994規定，取凹模寬度B=125mm凹模長度L＝n（次數）×步距+兩邊距離公式（6-4）＝2×51.2+2×15~20＝132.4~142.4mm依照JB/T7643.1-1994規定，以及凹模寬度對比，取凹模長度L=160mm。（其中S為垂直于送料凹模刃壁間最大距離，K為系數查相關圖表可得。）凹模整體輪廓尺寸L×B×H=160mm×125mm×18mm表6-1凹模厚度系數KS/mm材料厚度t/mm≤1＞1～3＞3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60＞50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45＞100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30＞2000.10～0.150.12～0.180.15～0.226.2卸料部件的設計6.2.1卸料板的設計卸料板采納Q235制造，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度依照JB/T8066.2-1995規定，選用160mm×125mm×140-170組模具參考，其厚度為16mm。6.2.2卸料螺釘的選用卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm,螺紋部分為M8×6mm,卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。卸料螺釘擰緊后，應使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。6.3模架以及其他零部件的選用該模具采納對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，因此上模座在導柱上滑動平穩。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。以凹模輪廓尺寸為依據，選擇模架規格。上模座按GB/T2855.2-1990規定，厚度取30mm,墊板厚度取6mm,固定板厚度取18mm,卸料板厚度取16mm,下模座按GB/T2855.2-1990