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1、湘潭大學課程設計論文 題 目連接蓋沖壓模具設計 學 院：機械工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： .11 第一章沖壓件工藝性分析 該零件形狀簡單，尺寸精度要求不高，是由拉伸和翻邊等工序組成的復合件。 工件的尺寸精度： 沖裁件的精度要求，應在經(jīng)濟精度范圍內(nèi)〔所謂經(jīng)濟精度是指在正常加工 條件下，采用符合標準的設備工藝裝備和標準技術等級工人、不延長加工時間 所能保證的加工精度〕，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于 IT11級，沖孔比 落料件高一級。對與本次設計，未標注有尺寸精度，考慮到成本，按照一般精 度要求來加工

2、應該可以滿足其工作性能，本工件要求內(nèi)精度，故除特別要求工 件精度等級選取IT14。 沒有熱處理要求 考慮到產(chǎn)品成本和零件的使用性能，選用常用材料 08F,是優(yōu)質(zhì)碳素結構 鋼，，屈服強度180MPa,抗拉強度280~390MPa,抗剪強度200~310延伸率32%, 適宜沖壓選擇。 一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是制件的結構形狀、精度要求、 形位公差及技術要求。沖裁件的工藝性合理與否、，影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具 壽命、材料消耗、生產(chǎn)率等，在設計中應盡可能提高其工藝性。 沖裁件的形狀盡可能簡單、對稱、防止復雜形狀的曲線，在許可的情況下， 把沖裁件設計成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料

3、。矩形孔兩端宜用圓弧連接, 以利于模具加工。 沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量防止銳角，嚴禁尖角。除在少、無廢 料排樣或采用鑲拼模結構，都應有適當?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具 壽命。沖裁減凸出或凹入部分不能太窄，盡可能防止過長的懸臂和窄槽。最小寬 度b 一般 不小于1.5t，假設沖裁材料為高碳鋼時，b>2t, Lmax<5b,當材料厚 度t<1mm時，按t=1mm計算。沖裁件的孔徑因受孔凸模剛度和強度的限制，不 宜太小，否則容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸取決與沖壓材料的力學性能、 凸 模強度和模具結構。沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以防止工 件變形、模壁過薄或因材料

4、易被拉入凹模而影響模具壽命。 本次設計，該零件是軸對稱件，沖裁結構較為簡單，厚度僅為 1mm，沖 裁性能較好，工藝性容易滿足材料。 1.4翻邊工藝性分析 一般情況下，圓孔翻邊時的孔緣在單向拉應力作用下， 切向伸長變形引起的 厚度減薄最大，最容易破裂，由于材料性質(zhì)不均勻，孔緣各處允許的切向延伸率 不一樣，一旦孔緣某處的伸長變形超過了該處延允許的材料伸率， 該處就會因厚 度減薄過大而破裂。翻邊時的變形區(qū)基本上限制在凹模圓角區(qū)之內(nèi)， 凸模底部材 料為只要變形區(qū)，處于切向、徑向二向受拉伸的應力狀態(tài)。切向應力在孔邊緣最 大，徑向應力在孔邊緣為零。 圓孔翻邊時的變形程度用翻邊系數(shù) K表示： 式

5、中 d――毛坯上圓孔的初始直徑; D――翻邊后豎邊的中徑 影響圓孔翻邊成形極限的因素如下： ⑴ 材料伸長率和硬化指數(shù)n大，Kl 小,成形極限大 ⑵孔緣如無毛刺和無冷作硬化時， Ki較小，成形極限較大。為了改善孔緣狀況， 可采用鉆孔代替沖孔，或在沖孔后進行整修，有時還可在沖孔后退火，以消除孔 緣外表的硬化。 ⑶用球形、錐形和拋物線凸模翻邊時，變形條件比平底凸模優(yōu)越， Ki較小。在 平底凸模中，其相對圓角半徑rp/t越大，極限翻邊系數(shù)可越小。 ⑷板材相對厚度越大，Ki越小，成形極限越大。 毛坯尺寸的計算： 〔1〕毛坯翻邊預制孔直徑d0 d。 D 2(H 0.43r 0.72

6、t) 式中 D——翻邊直徑19〔按中線計〕〔mm〕； H 翻邊高度〔mm〕，H=6mm ; R 豎邊與凸緣的圓角半徑〔mm〕，r=1.5mm； R 料厚〔mm〕，t=1mm。 貝U: 已知預制孔直徑為mm 〔2〕毛坯的直徑D0 當零件的彎曲角為900時，則毛坯的展開長度為 2 2 D . (d 2r) 4d(H r) 2 r(d 2r) 8r 已知，d=49, r=, H=5 D=57 第二章沖壓工藝方案確實定 考慮到需落料、沖孔、拉深、翻邊成形四道工序，可以有以下種方案： 方案一：先落料沖孔，后拉深翻邊成形，采用單工序生產(chǎn)。。 方案二：落料-沖孔-翻邊-

7、拉深復合模，采用復合模生產(chǎn)。 方案三：落料-沖孔-翻邊-拉深級進模，采用級進模生產(chǎn)。 方案一結構簡單，但需兩道工序、兩副模具才能完成，效率較低，且精度不 易保證。如此浪費了人力，物力，財力。從經(jīng)濟角度考慮不妥當，難以滿足大批 量生產(chǎn)要求。 方案二只需一副模具即可成型，該工藝特點首先進行落料，再沖孔，翻邊， 拉深成型。采用這種方法加工的工件外觀平整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量高，而且大大 的提高了生產(chǎn)效率，也解決了操作者將手放入模具內(nèi)的不安全因素， 復合模能在 壓力機的一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔、及拉深、翻邊數(shù)道工序。在完成這些工 序的過程中，沖件材料無須進給移動。 復合模具具有以下主要特點：

8、1) 沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置一直性好。 2) 沖件外表較為平整。 3) 適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 4） 可從充分利用短料和邊角余料。、 5） 沖裁件內(nèi)孔和外緣的相對位置精度容易保證，而且板料的定位精度要求 比級進模低 6） 沖模面積較小。 復合模也存在一定的問題，如凸凹模內(nèi)、外形間的壁厚，或內(nèi)形與外形間 壁厚，都不能過薄，以免影響強度。另外，沖件不能漏下，需要解決出件問題。 同時，復合模具結構也較為復雜。同樣用復合模生產(chǎn)可分為采用筒形料加工和板 料加工。筒形料加工工件厚度不能保證。板料加工模具結構相對復雜。 方案三：級進模是在壓力機一次行程中完

9、成多個工序的模具，它具有操作安 全的顯著特點，模具強度較高，壽命較長。使用級進模便于沖壓生產(chǎn)自動化，可 以采用高速壓力機生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度較高，先落料后沖孔，再 進行拉伸翻邊成形，但是級進模較難保證內(nèi)、外相對位置的一直性，材相對生產(chǎn) 周期長，其模具結構復雜，成本高，料的定位與送進是級進模設計中的關鍵問題。 通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的板料加工為 佳。 第三章 排樣及材料利用率的計算 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材 料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結構、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安 全等，因此，排樣是沖裁工藝

10、與模具設計中一項很重要的工作。 沖沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于 合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利 用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。 結構廢料 由于工件結構形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結構廢料， 它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。工藝廢料工件之間和工件與條料邊緣 之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可防止的料頭和料尾廢料稱 為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。因此，提高材料利用率要從減少工 藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù)

11、材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： 〔1〕有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余 料〔搭邊〕存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖 a所示。 〔2〕少廢料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之 間有搭邊存在，如圖b所示。 〔3〕無廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切 斷而得工件。如圖c所示。 A 圖3-1排樣方法 a）有廢料排樣 b）少廢料排樣 c）無廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工 件形狀復雜、尺寸精度要求較高的

12、排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時只有料頭、料尾損失, 材料利用率可達85%?95%,少廢料排樣法也可達70%?90%。少、無廢料排樣 法有利于一次沖裁多個工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少， 所以還可以簡化模具結構，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應用范圍有一 定的局限性，受到工件形狀結構的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導向 與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。 在幾個工件的 匯合點容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會加快模具磨損而降低沖模壽命， 并直接影響工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排 樣。

13、 1 ?有廢料、少廢料或無廢料排樣。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為 直排、斜排、對排、混合排、多排和裁搭邊等 考慮到造作方便及模具結構簡單，故采用單排排樣設計。搭邊值要合理確定。 搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小時就不能發(fā)揮 搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時候 還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使 作用在凸模側(cè)外表上的法向應力沿著落料毛坯周長的分布不均勻， 引起模具刃口 的磨損。 影響搭邊值的因素主要有以下幾點： 1?材料的力學性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強度大的材 料，

14、搭邊值可小些。 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 工件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。 4. 排樣的形式 對排的搭邊值大雨直排的搭邊。 5. 送料及擋料的方式 用手工送料，有側(cè)壓板導向的搭邊值可小一些。 查得搭邊值 a=1.5mm，a1=2.1mm0 條料送進步距h=57+=58.5mm 材料利用率的計算 一個步距內(nèi)的材料利用率 皿 100% Bh 式中 A 沖裁件面積〔包括沖出的小孔在內(nèi)〕〔mm2〕 個步距內(nèi)的沖件數(shù)目；n取1 B――條料寬度〔mm〕； h 進距〔mm〕 X 57/2 X 57/2=2550〔 mm2〕B

15、=， nA 100%% Bh 第四章各部分工藝力的計算 沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料別離的力，其大小主要與材料力 學性能、厚度及沖裁件別離的輪廓長度等參數(shù)有關。沖裁力是設計模具、選擇壓 力機的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設備和設計模具。 選 用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力， 所設計的模具必須能傳遞和承 受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。 "□Eb_ rA 凸模疔程 S4-17中栽力-a模行程曲線 在沖裁過程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖4-1為沖裁時沖裁力-凸模 行程曲

16、線。圖中AB段相當于沖裁的彈性階段，凸模進入材料后，載荷急劇上升， 但當凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑性變形階段，載荷的上升就緩慢下來，女口 BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積秒減小，但只要材 料加工硬化的影響超過受剪切面積小的影響， 沖裁力就繼續(xù)上升，當兩者到達相 當?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達最大值，即圖中 C點。此后，受剪面積的減少超過硬 化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴張， 沖裁力急劇下降，如圖中CD段所示，此為沖裁的斷裂階段。此后所用的力僅是 克服摩擦阻力，推出已別離的料。 沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件別離的輪廓長度有

17、關。考 慮到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力 F〔N〕： F KLT 〔4-1 : 式中L——沖裁件周邊長度〔mr〕 t 材料厚度〔mr〕； t——材料抗剪強度〔MPa； K――系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能 的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù) K=1.3 沖裁件周邊長度x mm取179mm 材料的抗剪強度〔MPa,取t b=310MPa 一般情況下，材料的（T bT,故沖裁力F〔 N〕 F仁LT t b=179X 1 x 310=55490N F卸 X N F推 X N F1=55490++N 式中t b——材料

18、的抗拉強度〔MPa。 在沖裁高強度材料或厚度大、周邊長時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有 壓力機噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法： 〔一〕階梯凸模沖裁 在多凸模沖裁模具中，為防止各凸模沖裁力的最大值同時出現(xiàn)，可根據(jù)凸 模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少沖裁力。這種模具的缺 點是長凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。 〔二〕斜刃口沖裁 在用平刃口模具沖裁時，整個刃口同時與沖裁件周邊接觸，同時切斷，所 需沖裁力大。假設采用斜刃口模具沖裁，也就是將凸?！不虬寄！橙锌谧龀捎幸?定斜度的斜刃，沖裁時刃口就不是同時切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，

19、這 樣，所需的沖裁力可以減小，并能減小沖擊、振動和噪聲，對于大型沖壓件，斜 刃沖裁用的比較廣泛。 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機性能在比較柔和、平穩(wěn)的條件下工作。 但模具制造與修磨比較復雜，增加了困難，刃口容易磨損，工件不夠平整，一般 只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方 法，因為材料在加熱狀態(tài)的抗剪強度有明顯下降。 但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且 因為要加熱，勞動條件差。另外，在保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當增 大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。 F 沖 KLt 式中 L——沖裁件周邊長度〔mm〕 t 材料厚度〔mm〕 —

20、—材料抗剪強度〔MPa〕 K――系數(shù)，考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能 的變化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。 所以，一般情況下，上式也可以寫成 F沖 1.3Lt L=3.14 X 9.7=30.5mm =310MPa 則 F沖 1.3Lt XX 1X N 推件力： F推nK推F沖 式中 K推——推件力因素，查得 K推=0.063; n 工件卡的凹模內(nèi)的個數(shù)，取 n=1。 則 F推nK推F沖3XN F2=12291.5+N F翻 1.1 (dm-d 0) t 0 s 式中 dm 翻邊后豎邊的中徑〔mm〕，dm=21mm； d0 圓孔初

21、始直徑〔預制孔〕〔mm〕d0mm； 10 毛坯厚度〔mm〕t0 =1mm； s ――材料屈服點〔MPa〕 =180MPa 則 F3= F翻 1.1 （dm-d。）t。s X 3.14 :] X 1X N F拉 K dt b 式中d 拉深件的直徑〔mm〕d=49mm； b ――材料抗拉強度〔MPa〕，得 b =390MPa t 材料厚度〔mm〕t=1mm K――修正系數(shù)，取 K=0.8。 則 卩4=尸拉 K dt b xx 49x 1X 因此，總的沖裁力為： F總=F1+F2+F3+F4 =6120.5+++ =N 沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作

22、用點， 稱為模具壓力 中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致， 沖壓時會產(chǎn)生偏載，導致模 具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。通常利用求平行 力系合力作用點的方法〔解析法或圖解法〕確定模具的壓力中心。 本模具由于制件為軸對稱零件，所以其壓力中心及為零件的幾何中心 第五章 沖壓設備的選擇 沖壓設備的選擇是工藝設計中的一項重要內(nèi)容，它直接關系到設備的合理 使用、安全、產(chǎn)品制造、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要的問題。對于 中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有 C形床身的開式曲柄壓力機。雖然 開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了

23、沖 模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易 安裝機械話的附屬設備和成本低廉等優(yōu)點，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設備。 確定設備的規(guī)格時應注意以下幾個問題： 1〕壓力機的行程大小，應能保證成形零件的取出與毛坯的放進，例如拉深所 用壓力機的行程，至少應大于成品零件高度的兩倍以上。 2〕壓力機工作臺面的尺寸應大于沖模的平面尺寸， 且還需要留有安裝固定的 余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模時，工作臺的受力條件也是不利的。 3〕所選壓力機的封閉高度應與沖模的封閉高度相適應。 模具的閉合高度Ho是指上模在最低的工作位置時，下模板的底面到上模板的 頂面的距離。

24、 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊下端面的距離。大 多數(shù)壓力機的連桿長短能調(diào)節(jié)，也既壓力機的閉合高度可以調(diào)整， 故壓力機有最 大閉合爆肚 Hmax 和最小閉合高度 Hmin。 設計模具時，模具閉合高度 Ho的數(shù)值應滿足下式： Hmax 5mm》Ho》 Hmin 10mm 4〕沖壓力與壓力機力能的配合關系： 當進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力 行程較小，近于板材的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的 總和F總選取壓力機。 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓家的幾何尺寸和精 度要求等來選定設備類型。由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓

25、力 F壓》(1.6 s 1.8 ) F總選擇壓力 機。選 取公稱壓力為 350kN的開式壓力機 JC23-35。其與模具設計的相關參數(shù)為： 公稱壓力：350kN 滑塊行程：80 mm、 最大閉合高度：280mm 圭寸閉高度調(diào)節(jié)量：60 mm 工作臺孔徑：380mm 610mm 模柄孔尺寸： 50mm 70mm 第六章主要工作部分尺寸計算 沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。 沖裁間隙分單邊間隙和 雙邊間隙，單邊間隙用 C表示，雙邊間隙用Z表示。間隙值的大小對沖裁件質(zhì) 量、模具壽命、沖裁力大小的影響很大，是沖裁工藝與模具設計中的一個極其重 要的工藝參數(shù)。 沖裁件的質(zhì)量

26、主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度和形狀誤差。斷面應平直、光 滑；圓角?。粺o裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件外表應盡可能平整 尺寸應在圖樣規(guī)定公差范圍之內(nèi)影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值 的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結構與制造精度，材料 性能等，其中間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值〔 〕。差值越 小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸模或凹模尺 寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠睿饕怯捎跊_裁過程中，材料受拉 伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結束后工件脫

27、離模具時，會產(chǎn)生 彈性恢復而造成。偏差值可能是正的，也可能是負的。影響這一偏差值的因 素主要是凸、凹模的間隙。間隙大小對沖裁件尺寸偏差的影響規(guī)律可見圖 6-1。 當間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢 復，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的 孔徑則大于凸模尺寸。當間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料 手凸、凹模擠壓力大。沖裁完畢后，材料的彈性恢復使落料件尺寸增打發(fā)， 而沖孔件的孔徑則變小。 沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽 命與全部磨損后總的壽命，沖裁過程中，模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、 啃壞等多種

28、式。 影響模具壽命的因素很多，有模具間隙；模具制造材料和精度、外表粗 糙度；被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等。模具間隙是其中的 一個重要因素。 因為沖裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力，而模具外表 與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就以為著即使整個模具在 許用壓應力下工作，但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會 使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當接觸面發(fā)生相對滑動 時，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損——附著磨損。其磨損量與接觸壓力、 相對滑動距離成正比，與材料屈服強度成反比。它被認為是模具磨損的主要 形式。當模具間隙減小時，接觸壓力〔垂直

29、力、側(cè)壓力、摩擦力〕會隨之增 大，摩擦距離隨這增長，因此模具磨損加劇，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘 結現(xiàn)象。因此適當增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料見摩擦減小，并 減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大時，半了的彎 曲拉伸相應增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑 性變形使磨損加劇，降低模具壽命，同時，間隙過大卸料力會隨之增大，也 會增加模具的磨損，所以間隙是影響模具壽命的一個重要因素。 沖裁間隙對沖裁力及卸料力的影響 當間隙減小時，凸模壓入板材的情況接近于擠壓狀態(tài)，材料所受拉應力減小， 壓應力增大，板料的易產(chǎn)生裂紋，因此最大沖裁力增大。當間隙增大時，材

30、料所 受拉應力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此沖裁力減小，繼續(xù)增大間隙值，凸、凹 模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩。 當間隙增大時沖裁件光亮帶窄，落料件尺寸偏差為負，沖孔見尺寸偏差為正， 因而使卸料力、推件力或頂件力減小。間隙繼續(xù)增大時，制件毛刺增大，卸料力、 頂件力迅速增大。 6.2沖孔刃口尺寸計算 計算原則 由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的， 且落料 見的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔見的小斷尺寸等與凸模尺寸，在測量與使用中， 落料件都是以大端尺寸為基準，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準。沖裁過程中， 凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越

31、小，凹模越磨越大，結果使 間隙越來越大，因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則： 〔1〕落料模先確定凹模r刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等與制件的最小極 限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)， 也能沖出合格制件，凸模刃口的標 稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。 〔2〕沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于之間的最大極限 尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)， 也能沖出合格的空。凹模人口的標稱 尺寸應比凸模大個億最小合理間隙。 〔3〕選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，即要保證 工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，一般沖模精度較工件精度高 2~

32、3 級。假設零件沒有標注公差，則對于非圓形件按國家標準非配合尺寸的 IT14級 精度來處理，圓形件可按IT10級精度要求來處理，工件尺寸公差應按“入體” 原則標注為單向公差。所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料尸體 方向單向標注，即：落料件正公差為零，只標注負公差；沖孔見負公差為零，只 標注正公差。 模具工作部分尺寸及公差的計算方法與加工方法有關，基本上可分為兩類。 1.凸模與凹模分開加工 凸、凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣 加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件， 為了保證凸、凹模間隙小 于最大合理間隙Zmax，不僅凸、凹模分別標注公差〔凸模 p，凹模d

33、〕，而且要 求有較高的制造精度，以滿足如下條件 p 0?4 (Zmax d °? 6(Zmax 也就是說， Z ) min Z ) min 新制造的模具應該是d p Zmin Zmax。否則制造的模具間隙 或取 d p Zmax Zmin 已超過允許的變動范圍Zmin ~Zmax ,影響模具的使用壽命。 2.凸模與凹模配合加工對于沖制件形狀復雜或薄板制件的模具，其凸、凹 模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸?！不虬寄！匙鳛榛鶞始? 后根據(jù)此基準件的實際尺寸，配作凹模〔或凸?！常顾麄儽３忠欢ň嚯x。因此, 只需在基準件上標注尺寸及公差，另一件只標注標

34、稱尺寸，并注明“XX尺寸按 凸?！不虬寄！撑渥?，保證雙面間隙”。這樣。可放大基準件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。 由于復雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢不同, 所以基準件的刃口尺寸計算方法也不相同 查得沖裁刃口雙面間隙 Zmin=0.08mm，Zmax=0.12mm。未注公差的零件尺寸 按IT14級精度計算，查得x=0.5。 沖孔凸、凹模的制造公差可由下表查出： 從上表可知: 凸 0.020,凹 0.025， 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 < 18 〉18~30 〉30

35、~80 〉80~120 〉120~180 〉180~260 〉260~360 〉360~500 〉500 表6-2規(guī)則形狀〔圓形、方形〕沖裁時凸模、凹模的制造偏差〔 mm 校核: 凹 0.045mm〉Zmax-Z min 0.005mm 因此，凸、凹模采用配合加工方法。 則凸模刃口尺寸由下式計算： d=mm 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為 0.08~0.12mm< rn 圖6-1沖孔凸模 拉深起伏見未注公差按IT14級計算，其偏差值可查表 6-1，得其極限偏差為 0.62mm。則凸、凹模的制造

36、公差可按IT10級計算，其值可查得0.14mm。 拉深成形模的單邊間隙； Z=+*1 = 20mm翻邊凸，根據(jù)入體原則，則先計算凹模尺寸： D=mm 凸模尺寸根據(jù)凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=mm 50mm成形件凸、凹模，根據(jù)入體原則，也先計算凹模： D=mm 凸模尺寸根據(jù)凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=mm :。 落料件尺寸①mm的極限偏差由表6-1查出=0.87mm。磨損因數(shù)查出x=0.5 凹模的制造公差： 0.87 凹 0.035 凸 0.025 則：凸模尺寸為：d=mm 凹模尺寸：d=mm 黃4于號曽 圖6-2落料

37、凹模 第七章模具總體設計 由沖壓工藝分析可知，采用復合模沖壓，所以模具類型為復合模具。 模具相對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〔送料方向的凹模長度〕v B〔垂 直于送料方向的凹模寬度〕時，采用縱向送料方式； L>B時，則采用橫向送料 方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本模具而言，L=B其送料方式應采用橫向送 料。 由于該模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導料柱和擋料銷協(xié)調(diào)作 用?？刂茥l料送進步距采用擋料銷。而第一件工件的沖壓位置因為條料長度有一 定余量，可以靠操作工目測來定。 7.4卸料、出件方式的選

38、擇 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動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性 力，不會損傷工件外表，因此實際設計中盡量采彈壓卸料板，而只有在彈壓卸料 板卸料力不足時，才改用固定卸料板。 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導柱導套模架〔對角導柱導套模架也 可〕；橫向送料適宜采用對角導柱導套模架： 而后側(cè)導柱導套模架有利于送料〔縱 橫向均可且送料較順暢〕，但工作時受力均衡性和對稱性比中間導柱導套模架及 對角導柱導套模架差一些；四角導柱導套模架則常用于大型模具

39、； 而精密模具還 須采用滾珠導柱導套。本模具采用后側(cè)導柱導套模架，因為向橫向送料方式較適 合。 第八章沖模主要零件設計 一模具材料的選擇是否正確不僅影響到模具使用壽命，也影響著制件的生產(chǎn) 質(zhì)量。應該根據(jù)模具制造條件、模具工作條件、模具材料的基本性能等相關因素， 來選擇經(jīng)濟、先進、適用的模具材料。選材時必須兼顧模具使用性能要求。對于 冷沖模應主要考慮鋼的強度、韌性和耐磨性。強度與韌性以及韌性與耐磨性之間 往往此消彼長。當模具的主要失效方式是脆性開裂時可考慮選擇強度較低但韌性 更好的材料或制訂合理的熱處理工藝以改善鋼的韌性，亦可根據(jù)實際情況選擇同 時具有高強度與高韌性的高級合金鋼。從兼顧韌性和

40、耐磨性的角度除了整體合理 選材外，亦可考慮在保證韌性的同時，采用合理的外表處理以改善模具的耐磨性。 塑料模具鋼選用時要兼顧其在塑料成形溫度下的強度、 耐磨性和耐蝕性，同時還 應考慮其加工性能和鏡面度。 熱處理不當是導致模具早期失效的重要因素。熱處理對模具壽命的影響主要 反映在熱處理技術要求不合理和熱處理質(zhì)量不良兩個方面。 統(tǒng)計資料說明，由于 選材和熱處理不當，致使模具早期失效的約占 70%。 8.1.2 Cri2鋼的性能 Cri2 鋼 C含量 0.9%?1.05%,Mn含量 0.8%?1.1%,Si 含量 0.15%?0.35%, Cr 含量0.9%?1.2%，淬火溫度820?840

41、C, HRC不低于62,回火溫度140?160C, HRC6?64。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸穩(wěn)定性好，變形小，并 有效好的韌性。 由于鎢形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后具有比鉻鋼和 9SiCr鋼更 多的過剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。 此外，鎢還有助于保存細小晶粒，從而 使鋼獲得較好的韌性。所以由Cr12鋼制成的刃具，崩刃現(xiàn)象較少，并能較好地保 持刀刃形狀和尺寸。 但是，Cr12鋼對形成碳化物網(wǎng)比較敏感，這種網(wǎng)的存在，就使工具刃部有 剝落的危險，從而使工具的使用壽命縮短，因此，有碳化物網(wǎng)的鋼，必須根據(jù)其 嚴重程度進行鍛壓和正火。這種鋼用來制造在工作時切削刃口不劇烈變熱的工

42、具 和淬火時要求不變形的量具和刃具，例如制作刀、長沖裁模的工作零件對材料性 能特殊要求，沖裁模的刃口在工作時受到強烈的摩擦和沖擊， 所以其模具材料應 該具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。 由于該模具是用來沖裁復雜形狀的工件，采用材料 Cri2，熱處理HRC5&60 凸模、凹模的固定形式 如圖8— 1所示、圖a、b、g、h是直接固定在模板上的，其中圖 b、h 一 般用于小型和大列零件，圖a、s常用于沖壓數(shù)量較少的簡單模；圖 c、i所示 凸模（凹模）與固走板用H7/m6配合.上面留有臺階，這種形式多在零件形狀簡 單、板材較厚時采用；固d所示是采用鉚接，凸模上無臺階，全部長度尺寸形

43、 狀相同，裝配時上面鉚開然后磨平。這種形式適用于形狀較復雜的零件，加工 凸模時便于全長一起磨削，圖J所示是僅靠H7/r6配合固緊，一般只在沖壓小 件時使用；圖e、f、k所示是快速更換凸模（凹模）的固定形式。對多凸模（凹模） 沖模，其中個別凸模（凹模）特別易壞?需經(jīng)常更換，此時采用這種形式更換易 損凸模（凹模）較方便。 圖8-1凸模、凹模的固定形式 本設計采用圖（h） 凹模刃口通常有如圖8-2所示的幾種形式 b) J 7里一 fl 圖8-2凹模的刃口形式 圖a的特點是刃邊強度較好該刃口形式的特點是刃邊強度較好，刃磨后工 作部分尺寸不變，但洞口易

44、積存廢料或制件，推件力大且磨損撒，刃磨時磨去的 尺寸較多。一般刃磨后工作部分尺寸不變，但洞口積存廢料或制件，推件力大 且磨損大，刃磨時磨去的尺寸較多。一般用于形狀復雜和精度要求較高的制件， 對向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。 圖b的特點不易積存廢料或制件，對洞口磨損及壓力很小，但刃邊強度差。 且刃磨后尺寸稍有增大，不過由于它的磨損小，這種增大不會影響模具壽命。一 般適用于形狀較簡單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。 圖c、d與圖b相似,圖c適用于沖裁較復雜的零件；圖d適用于沖裁薄料 和凹模厚度較薄的情況。 圖e與圖a相似,適用于上出件或上出料的模具。 圖f適用于沖

45、裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高〔35? 40HR0,采用這種形式可用手錘打斜面以調(diào)整間隙， 直到試出滿意的沖裁件為止。 第九章標準件的選擇 —1990取凹模周界Do=16Omm*25Omm，始用最小閉合高度180mm，最大閉 合高度225mm。上模板厚H=45mm，下模板厚H=55mm,材料HT200。 根據(jù)凸模的形式及卸料的要求，根據(jù) JB/T7646.3選擇凸緣模柄。 考慮P小于料厚，所以根據(jù)JB71-85選擇M10 X 80選用材料為45號鋼。 B8X 110 9.4導柱，導套的選擇 根據(jù)選擇的模架來選擇導柱，導套。導柱，導套為配合選擇 模柄的選擇 根據(jù)所選擇的壓力機來選擇模柄 GB2862.8-81 連接推桿的選擇 推桿的作用是實現(xiàn)推板和頂出器的傳動，根據(jù)模具總壓力考慮選擇 GB2867.3-81 選用材料 Q235。 第十章繪制模具總圖及裝配圖 1下模架2，導柱3,導套4，上模架5，彈簧6,墊板7,螺釘8,模柄9，螺釘10, 打料銷11,打料板12,打桿13,沖孔凸模14,卸料器15,翻邊凸模16,拉深凸模17, 落料拉深凸凹模 18,落料凹模19,頂料銷20,壓板21,橡膠22,推桿23,螺釘24, 限位螺釘25,卸料板26,卸料螺釘