筒形傳感器外殼的沖壓模具設(shè)計【彎角L形件級進模含8張CAD圖紙】

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充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙I筒形傳感器外殼沖壓模具設(shè)計摘要沖壓加工是現(xiàn)代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機上的模具，在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件加工方法。采用普通的沖壓的模具生產(chǎn)較率低，且費用較高，經(jīng)估算占沖壓件總成本的 30%～40% ，甚至更高一些。根據(jù)工件特點選擇采用級進模沖壓生產(chǎn)以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。本次設(shè)計采用級進模沖壓生產(chǎn)。本文對采用級進模沖壓生產(chǎn)彎角的分析，計算以及具體方案做了介紹。關(guān)鍵詞：彎角；級進模；沖壓充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙IICylindrical Sensor Housing Stamping Die DesignAbstractThe stamping is one of the modern machinery manufacturing state-of-the-art and efficient processing methods. It is installed in the press mold, and applying pressure to deform and decomposition of the plate under the conditions of room temperature or heated to obtain a certain shape, the size of the parts processing method. The ordinary stamping mold production is relatively low, and the cost is higher, the estimate accounted for 30% to 40% of the total cost of stamping parts, and even higher. According to the work piece characteristics of progressive die stamping production in order to improve production efficiency, reduce production costs. The design uses a progressive die stamping production. Analysis of progressive die stamping corner, computing, and specific programs is introduced.Key Words: Corners; Progressive die; Stamping充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙III目 錄1 緒論.......................................................................................................................11.1 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù).............................................................................11.2 高速銑削加工........................................................................................................11.3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)..........................................................................................11.4 電火花銑削加工.....................................................................................................21.5 提高模具標準化程度..............................................................................................21.6 優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)................................................................................21.7 模具研磨拋光將自動化、智能化............................................................................21.8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展.......................................................................................21.9 級進模的優(yōu)缺點.....................................................................................................22 設(shè)計初始資料.......................................................................................................42.1 技術(shù)要求...............................................................................................................42.2 工件生產(chǎn)批量........................................................................................................52.3 原材料規(guī)格及毛坯情況..........................................................................................53 分析沖壓零件（彎角）的工藝性.......................................................................63.1 沖壓件經(jīng)濟性分析.................................................................................................63.2 沖壓件工藝性分析.................................................................................................63.3 沖模制造精度的選擇..............................................................................................63.4 其他方面...............................................................................................................74 確定工藝方案及模具形式...................................................................................84.1 排樣.....................................................................................................................84.2 工序的確定...........................................................................................................84.3 搭邊類型的確定....................................................................................................84.4 卸料板的選擇........................................................................................................95 工藝計算.............................................................................................................105.1 毛坯工藝計算.充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙IV.....................................................................................................105.1.1 排樣及搭邊值的計算........................................................................................105.1.2 步距的計算.....................................................................................................105.1.3 條料寬度的確定...............................................................................................115.1.4 材料利用率的計算...........................................................................................115.1.5 板料的裁剪.....................................................................................................125.2 沖壓力的計算......................................................................................................125.2.1 沖裁力計算.....................................................................................................125.2.2 卸料力、推件力和頂件力計算..........................................................................135.2.3 計算總沖壓力..................................................................................................145.3 確定壓力中心......................................................................................................145.3.1 壓力中心.........................................................................................................145.3.2 壓力中心的計算..............................................................................................155.4 凸凹模工作部分尺寸計算.....................................................................................165.4.1 尺寸計算原則..................................................................................................165.4.2 沖裁間隙的選擇..............................................................................................165.4.3 凸凹模刃口尺寸..............................................................................................175.5 確定各主要零件結(jié)構(gòu)尺寸（凹凸模的設(shè)計）..........................................................205.5.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計與標準化.................................................................................205.5.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計與標準化.................................................................................225.6 初選沖壓設(shè)備......................................................................................................236 模具強度校核.....................................................................................................246.1 模具失效形式......................................................................................................246.2 對沖裁部分的模具零件進行校核計算.充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙V...................................................................247 壓力機的選用.....................................................................................................257.1 壓力機的校核......................................................................................................258 模具零部件設(shè)計.................................................................................................278.1 模具標準件的選擇...............................................................................................278.1.1 模架的選用.....................................................................................................278.1.2 導向裝置的確定..............................................................................................278.1.3 模柄的選擇.....................................................................................................288.1.4 沖壓加工時定位部分的設(shè)計.............................................................................298.1.5 卸料形式的確定..............................................................................................298.1.6 導料裝置的確定..............................................................................................298.2 模具材料的選用...................................................................................................309 模具的裝配.........................................................................................................3110 技術(shù)經(jīng)濟性分析...............................................................................................3210.1 沖裁件的經(jīng)濟性分析..........................................................................................3210.2 模具的經(jīng)濟性分析..............................................................................................3211 結(jié)論...................................................................................................................34參考文獻...............................................................................................................35致謝.......................................................................................................................36充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙VI充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙11 緒論現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對模具的需求量加大。我國設(shè)計生產(chǎn)的沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足 100 萬次，模具最高壽命達到 1 億次以上，精度達到 3～5um，有50 個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命 6 億次，平均模具壽命 5000 萬次相比，處于 80 年代中期國際先進水平。一般模具國內(nèi)可以自行制造，但很多大型復雜、精密和長壽命的多工位級進模大型精密塑料模復雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進口，近年來模具進口量已超過國內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量。為了推進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速國產(chǎn)化的繁重任務。目前我國模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復雜程度上；工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計、加工、工藝裝備等方面。模具技術(shù)的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)品“交貨期短” 、 “精度高” 、 “質(zhì)量好” 、 “價格低”的要求服務 。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：]1[1.1 全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù)培訓和技術(shù)服務的力度；進一步擴大 CAE 技術(shù)的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 1.2 高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。1.3 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙2同格充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙2式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電2 等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五” 期間將發(fā)揮更大的作用。 1.4 電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣) ，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應用。預計這一技術(shù)將得到發(fā)展。1.5 提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。1.6 優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應用相應的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術(shù)。 1.7 模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。1.8 模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。彎角是機器中的常用零件，現(xiàn)在已大批量生產(chǎn)。方法是分兩道工序完成，一個沖孔，一個落料。設(shè)計一個安全，高效，高精度，低成本的模具具有很現(xiàn)實的意義。這里我要設(shè)計一個級進模來完成這個零件的生產(chǎn)。1.9 級進模的優(yōu)缺點：在一副級進模內(nèi)，可以包括沖裁，彎曲，成型，拉伸等多道工序，故用一臺沖床可充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙3完成從板料到成品的各種沖壓過程，從而免去了用單工序模的周轉(zhuǎn)和每次沖壓的定位過程，提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。有些復雜的小型零件，若不采用級進模幾乎是不能生產(chǎn)的。級進模的設(shè)計和制造都比較費事，與其他模具相比，好像是成本高，但如果用許多單工序模代替一副級進模，其許多單工序模的總造價比一副級進模要高得多，因此在條件允許的情況下采用級進模往往是減低模具成本的較好措施。采用級進?？梢杂靡慌_沖床取代數(shù)臺甚至幾十臺沖床的工作。對提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本十分有利。另外，級進模自動化程度高，操作者可在沖床危險區(qū)以外操作，具有操作安全的顯著特點。對于工序復雜的工作應首先考慮采用級進模。采用級進模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位數(shù)較多，模具自然也就比較大，這時要考慮模具與沖床工作臺面的匹配性。其二是級進模要采用條料，對某些形狀復雜的工件產(chǎn)生的廢料較多，在選用級進模的時候要注意材料利用率。一般級進模的材料利用率偏低。其三是級進模由于連續(xù)地進行各種沖壓，必然會引起條料載體和工序件的變形，一般來說級進模生產(chǎn)的工件精度偏低 。]2[充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙42 設(shè)計初始資料2.1 技術(shù)要求注有技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖如下：圖 2.1 零件成型圖充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙5圖 2.2 展開圖2.2 工件生產(chǎn)批量此零件的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)。為提高生產(chǎn)效率，在這個生產(chǎn)中是利用級進模沖壓加工，生產(chǎn)出彎角。2.3 原材料規(guī)格及毛坯情況在本次設(shè)計中，沖壓零件使用的材料為 08F 鋼板 t=2mm 充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙63 分析沖壓零件（彎角）的工藝性由產(chǎn)品零件簡圖中可以得到以下信息：在彎角這個零件中，沒有不規(guī)則的曲線及棱角，且在各曲線相接之處均有圓角過渡，沒有一處為尖角，所以從這一點來看，彎角這個零件可以用沖壓工藝生產(chǎn)。而且，這些圓滑過渡還有利于模具制造及提高模具的使用壽命。分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個方面：即經(jīng)濟和技術(shù)兩方面。3.1 沖壓件經(jīng)濟性分析分析沖壓零件的工藝性主要包括以下兩個方面：即經(jīng)濟和技術(shù)兩方面。由于該工件為大批量生產(chǎn)，故可采用沖模沖壓加工生產(chǎn)，采用普通的沖壓的模具生產(chǎn)較率低，且費用較高，經(jīng)估算占沖壓件總成本的 30%～40%，甚至更高一些。因此，在選擇生產(chǎn)方法時，根據(jù)工件特點選擇采用級進模沖壓生產(chǎn)以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。另外，在設(shè)計時盡量簡化加工工序、采用簡單的沖模結(jié)構(gòu)也可降低模具的生產(chǎn)成本，以取得更大的經(jīng)濟效益。3.2 沖壓件的工藝性分析由工件圖可看出，該工件圖上除孔 3.2 外尺寸未標注尺寸偏差，屬未注公差尺寸，可按 IT14 級確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差值確定如下表：表 3.1　工件的尺寸精度 mm]3[尺寸值 18 8.2 8 7 5.5 2公差值 0.52 0.36 0.36 0.36 0.3 0.25沖裁件為 08F 鋼板，是高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的可沖壓性能；工件的形狀較為簡單。由 2.1 的零件圖可看出：內(nèi)、外型均有尖銳清角。為了提高模具的使用壽命，將外部尖銳清角改為 R1 的工藝圓角。3.3 沖模制造精度的選擇沖模的制造精度根據(jù)沖壓件的精度及厚度確定，數(shù)據(jù)見表下表充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙7表 3.2 沖模精度板料厚度（mm）沖模制造精度0.5 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0IT6-IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10 — — — — —IT7-IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12 — — —IT9 — — — IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14由于此工件沒有標注公差，按國家標準《非配合尺寸的公差數(shù)值》規(guī)定，沖模的公差等級可選比工件精度高 2～3 級，因此沖模按 IT12 精度設(shè)計制造。3.4 其他方面沖壓件的工藝分析除了考慮其形狀，尺寸，精度，尺寸標注及生產(chǎn)批量等主要方面外，還應分析沖壓件的厚度，板料性能以及沖壓基本工序中常見問題對沖壓工藝性的影響。充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙84 確定工藝方案及模具形式4.1 排樣排樣是沖裁件在條料上的布置方法。合理的排樣可以提高材料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本。因此，合理的排樣是沖裁模設(shè)計的重要內(nèi)容。排樣主要依據(jù)工件的外形特征，主要分為直排、斜排、直對排、混合排、多行排等形式。考慮到壓力機的使用以及模具的設(shè)計成本，本次設(shè)計的工件采用直排可使生產(chǎn)成本最少。4.2 工序的確定在級進模設(shè)計中，應根據(jù)產(chǎn)品零件的技術(shù)要求和形狀特點選擇合適的沖壓工序，確定各工位所完成的工序，這一工作成為工序排樣。根據(jù)零件圖的特點初步確定工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序。由于此工件采用級進模具加工，考慮到模具的制造難易成度以及材料的利用率，加工步驟暫定如下：（1） 沖圓孔（2） 落料4.3 搭邊類型的確定在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭邊分為三種：有搭邊、少搭邊和無搭邊。搭邊的作用是補償送料誤差，以保證沖出合格工件；保持條料剛度利利于送料避免廢料絲進入模具間隙導致模具損壞。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。搭邊值的大小與下列因素有關(guān) ：]4[（1）材料的力學性能 硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。（2）零件的形狀與尺寸 零件尺寸大或有尖角和突出等復雜開頭時，搭邊值應大一些。（3）材料厚度 厚度大的材料搭邊值取大一些。（4）送料及擋料方式 手工送料時，有側(cè)壓板導向的搭邊值可以小些。排樣圖如下：充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙9圖 4.1 工序圖4.4 卸料板的選擇卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導向和保護凸模等。卸料板有固定卸料板（又稱鋼性卸料板）和彈性卸料板兩種。固定卸料板用于厚料或硬材，特點是卸料力大，使用安全，但送料操作受約束；彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面主提高，借助彈簧、橡膠或氣墊等彈性裝置卸料，常兼作壓邊、壓料裝置或凸模導向。因此本次設(shè)計選擇使用剛性卸料裝置。充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙105 工藝計算5.1 毛坯工藝計算5.1.1 排樣及搭邊值的計算在條料上沖裁時，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是：補償送料誤差，以保證沖出合格產(chǎn)品；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。綜合考慮工件質(zhì)量及成本，根據(jù)零件形狀尺寸，材料厚度，材料的力學性能以及送料及擋料方式，我們來選擇合理的搭邊值。表 5.1　工件的搭邊值搭邊值/mm卸料板形式 條料厚度 t/mm料寬≤50 料寬＞50≤0.25 2.2 2.2～3.2＞0.25～0.5 2.0 2.0～3.0＞0.5～1.0 1.5 1.5～2.5＞1.0～1.5 1.8 1.8～2.8＞1.5～2.0 2.0 2.0～3.0剛性卸料板＞2.0～2.5 2.5 2.2～3.2≤0.25 1.5 1.8～2.6＞0.25～0.5 1.2 1.5～2.5＞0.5～1.0 1.8～2.6彈性卸料板＞1.0～1.5 1.5 2.2～3.2此次設(shè)計采用的是剛性卸料裝置，根據(jù)表 5.1 確定工件的側(cè)搭邊值為 2mm。5.1.2 步距的計算步距是指沖壓過程中壓力機每沖壓一次條料向前送進的距離，其值為排樣沿送進方向兩相鄰毛坯之間的最小距離值步距可定義為：充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙11S=L+b (5.1)充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙11式中 S—沖裁步距；L—沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值；b—沿送進方向的搭邊值本設(shè)計沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值 L=18mm, 沿送進方向的搭邊值b=2mm 所以步距S=L+b=18+2=20mm5.1.3 條料寬度的確定條料寬度指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸。通過計算展開長度寬度為 15.18mm，理論上條料寬度可按下式計算 ：]5[(5.2)0)2(????aDB式中 B—條料寬度的基本尺寸；D—工件在寬度方向的尺寸；a—側(cè)搭邊最小值?！鳌獥l料寬度偏差（查表得本設(shè)計△=0.5）由于模具加工誤差，條料的裁剪誤差及送料時的誤差。實際的條料寬度應有一定的裕度，具體尺寸可根據(jù)不同的送料側(cè)定位方式計算。本設(shè)計條料寬度可用下式計算： 05.)218.5(×+=B= mm.95.1.4 材料利用率的計算材料利用率定義為：η=A/BS×100% (5.3)式中 η—材料利用率A—產(chǎn)品毛坯外形所包容的面積B—條料寬度S—沖裁步距η=A/BS×100%=(18×7+8.18×8)/20×19.18×100%=191.6/383.6×100%=50.0%充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙12η 越大，廢料多占面積越小。因此，一般將 η 作為衡量毛坯排樣方案友優(yōu)劣的指標。材料利用率的計算有時也可以整個條料為基礎(chǔ)計算。即 在沖壓生產(chǎn)中，材料利用率為 50.01%。5.1.5 板料的裁剪板料尺寸為 2×1000×1300（單位：mm） 。每個工件實際占用尺寸為 2×20×15（單位：mm） 。若橫裁，每張板料可沖裁［1000/15］×［1300/20］=86×65=5590 個工件若豎裁，每張板料可沖裁［1300/15］×［1000/20］=86×50=4300 個工件。因此將板料橫裁（即條料尺寸為 2mm×62mm×1300mm） ，原料的利用率較高。5.2 沖壓力的計算沖壓力計算包括沖裁力，卸料力，推件力，頂出力的計算。本設(shè)計由于沖模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式，故總沖壓力為推件力，落料時的沖裁力和沖孔時的沖裁力的和。沖裁力是凸模和凹模相對運動使工件與板料分離所需要的力，它與材料厚度，工件周邊長度，材料的力學性能等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)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(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設(shè)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 。]6[5.2.1 沖裁力計算影響沖裁力的因素很多，主要的有材料力學性能，厚度，沖裁件周邊長度，模具間隙大小以及刃口鋒利程度等。一般平刃口模具沖裁時，其沖裁力 可按下式計算，即0p= = (5.4) ?ALt式中 A—剪切斷面面積， ;2mt—材料厚度，mm;L—沖裁周長，mm;—材料的抗剪強度，MPa。 ?也可以按下式計算，即= Lt (5.5)0P1fb?式中 —系數(shù)，取決于材料的屈強比，一般取 0.6～0.9。1fL—沖裁內(nèi)外周邊的總長，mm; t—材料厚度，mm;充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙13—材料的抗拉強度,MPa。b?本設(shè)計中沖裁力 P 包括落料時的沖裁力 和沖孔時的沖裁力落P沖PP= + (5.6)落 沖計算沖裁力= Lt 查表得 =300MPa落 1fb?b=1.3 [2 (58-16)+2 (30-16)+16π] 2 300/100落P???=126(kN)=1.3 4π 3.5 2 300/1000=34(kN)沖注：考慮到?jīng)_裁厚度不一致，模具刃口的磨損，凸凹模間隙的波動，材料性能的變化等因素，實際沖裁力還需要增加 30%。如用平刃口模具沖裁時，實際沖裁力 應為沖P=1.3P= 1.3Lt 。沖Pb?5.2.2 卸料力，推件力和頂件力計算由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，在沖裁后帶孔部分的材料會緊箍在凸模上，而沖落的材料會緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸下板料的力稱為卸料力；把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力；把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料逆著沖裁方向頂出來的力稱為頂件力。a．卸料力 卸料力的大小與凸模和凹模之間的間隙，工件的形狀，材料的種類及材料上所圖的潤滑劑的質(zhì)量等因素有關(guān)。b. 間隙 若凸模和凹模具有合理的間隙，則卸料力 可按下列公式計算，即1P= P (5.7)1K式中 P—沖裁力， N；—脫料力，N；1—推出系數(shù)力，查表 5.2 可得K3) 推件力 推件力可按下列公式計算，即=n P (5.8) 2K式中 P—沖裁力， N；—推件力，N ；2n—同時卡在凹模中的工件（或廢料）數(shù)目，n=h/t,h 為凹模腔口高度，mm，t 為材料厚度，mm；—推出系數(shù)，查表 5.2 可得2K4) 頂件力 頂件力可按下列公式計算，即= P (5.9)3K式中 —沖裁力，N；P充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙14—頂件力，N；3P—頂出系數(shù)。查表 5.2 可得K表 5.2 卸料力，推件力和頂件力系數(shù)料厚/mm 1K2K3K≤ 0.1 0.065～0.075 0.1 0.14＞0.1～0.05 0.045～0.055 0.063 0.08＞0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06＞2.5～6.5 0.03～0.04 0.045 0.05鋼＞ 6.5 0.02～0.03 0.025 0.03鋁，鋁合金 0.025～0.08 0.03～0.07紫銅，黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09若工件的形狀復雜，沖裁間隙又小時，系數(shù)應采用最大值。用大間隙沖裁時，系數(shù)應采用最小值。在沖多孔，搭邊大和沖件輪廓復雜的情況下，K 應取上限值。本設(shè)計由于沖模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式，故總沖壓力為推件力，落料時的沖裁力和沖孔時的沖裁力的和。這里我們只計算推件力：計算推料力 推P=n P 取 n=3，查表 =0.55推 2K2K=3 0.055 （126+34）推 ?=26.4（ kN）5.2.3 計算總沖壓力 0P=P+ (5.10)0P推= +落 沖= + +0落 沖 推=126+34+26.4=186.4（kN ）5.3 確定壓力中心5.3.1 壓力中心沖模對工件施加的沖壓力合力的中心稱為沖壓壓力中心。沖裁模對工件施加的沖裁合力的中心稱為沖裁壓力中心，拉深模對工件施加的拉深力合力的中心稱可稱為拉深壓力中心。充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙15要使沖壓模具正常的工作，必須使壓力中心與模柄的中心線相重合，從而使壓力中心與所選沖壓設(shè)備滑塊的中心相重合。否則在沖壓時將產(chǎn)生彎矩，使沖壓設(shè)備的滑塊和模具發(fā)生歪斜，引起凸，凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設(shè)備和模具的導向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻磨損。沖壓形狀對稱的沖壓件，如圓形，正多邊形，矩形時，壓力中心位于其對稱中心線的交點，即幾何中心上。沖壓形狀不對稱的沖壓件和多工位連續(xù)沖壓的壓力中心位于其形狀的重心，例如沖裁弧形件時，壓力中心即為該弧形的重心。對復雜形狀的沖裁，多凸模的沖孔及多工位連續(xù)沖壓確定壓力中心更為重要。確定重心的方法可參閱相應的靜力學書籍。5.3.2 壓力中心的計算在沖壓彎角的過程中，設(shè)計選用了兩個凸模，這兩個凸模都屬于非復雜凸模，他們的壓力中心都在幾何中心上。容易找到重心，即求得壓力中心。根據(jù)圖分析。工件圖形對稱，故落料時 的壓力中心在 上；沖孔時 的壓力中落P1O沖P心在 上，折彎時 P 折 壓力中心在 O3 上2O設(shè)沖模壓力中心離 點的距離為 X（因沖壓形狀以 連線上） ，根據(jù)力矩平衡原1O12理得X=（21-X）落P沖P由此算得 X=5mm充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙16圖 5.2 壓力中心5.4 凸，凹模工作部分尺寸計算5.4.1 尺寸計算原則實踐證明，落料件尺寸和沖孔時的尺寸都是以光亮帶尺寸為準的，而落料件上光亮帶的尺寸等于凹模的刃口尺寸。因此，計算刃口尺寸時，應該落料和沖孔兩種情況分別處理，其原則如下：a．設(shè)計落料 因落料件尺寸等于凹?？诔叽?，故應先確定凹模尺寸，間隙取在凸模上?？紤]沖裁中模具的磨損，凹模口尺寸越磨越大，因此凹模刃口的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的最小值，以保證刃口磨損到一定程度時，仍能沖出合格的零件。凸，凹模之間的間隙應取最小合理間隙，以保證凸模磨損到一定程度時，間隙仍然在合理間隙內(nèi)。b．設(shè)計沖孔 因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，故先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上，考慮到?jīng)_裁模的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸，以保證凸模磨損到一定程度時，仍可使用；凸，凹模之間的間隙值應取最小合理間隙值。c．凸、凹模的制造公差 應考慮工件的基本要求。如果對刃口精度要求過高，勢必充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙17使磨具制造困難，成本增加，生產(chǎn)周期延長；如果對刃口精度要求過低，則生產(chǎn)出的零件可能不合格 。]7[5.4.2 沖裁間隙的選擇沖裁間隙指凸，凹模刃口間縫隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設(shè)計中的重要參數(shù)，它直接影響沖裁件的質(zhì)量，模具壽命和力能的消耗。應根據(jù)實際情況和需要合理的選用，沖裁間隙有雙面間隙和單面間隙之分，未注單面的即為雙面間隙?？紤]到模具制造的偏差及模具使用過程中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇某一適當?shù)姆秶鳛楹侠淼臎_裁間隙，其最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。沖裁間隙的選用依據(jù)：沖裁間隙的大小主要與材料性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應越大。由于生產(chǎn)中對沖裁件質(zhì)量和尺寸精度的要求不同，因此，沖裁間隙值的確定應在保證沖裁件尺寸精度和滿足剪切面質(zhì)量要求的前提下，考慮模具壽命，模具結(jié)構(gòu)，沖裁見尺寸和形狀，生產(chǎn)條件等因素綜合分析后確定。對下列情況應酌情增減沖裁間隙值。（1） 在同樣條件下，沖孔間隙比落料間隙大些。（2） 沖小孔（一般為孔徑 d 小于料厚 t 時） ，凸模容易折斷，間隙應取大些，但這時要采取有效措施防止廢料回升。（3） 硬質(zhì)合金沖裁模由于熱膨脹系數(shù)小，其間隙值可比鋼模大 30%。（4） 復合模的凸、凹模壁單薄時，為防止脹裂，應放大沖孔凹模間隙。（5） 沖裁硅鋼片時隨著含硅量增加，間隙相應取大些。沖裁熱軋硅鋼片應比冷軋硅鋼片的間隙大；對需攻絲的孔，間隙應取小些。（6） 采取彈性壓料裝置時，間隙應該取大些。（7） 高速沖孔時，模具容易發(fā)熱，間隙應增大。如行程次數(shù)超過 200 次/min 時，間隙應增大 10%左右。（8） 電火花穿孔加工凹模型孔時，其間隙應比磨削加工取小（0.5%～2%）t 。（9） 加熱沖裁時，間隙應減小。（10） 凹模為斜壁刃口時，應比直壁刃口間隙小。落料時凹模尺寸為工件要求尺寸，間隙值由減小凸模尺寸獲得；沖孔時，凸模尺寸為工件要求尺寸，間隙值由增大凹模尺寸獲得。凸、凹模的制造偏差和磨損均使間隙變大，故新模具的初始間隙應取最小合理間隙。采用彈頂裝置向上出件時，其間隙可比下落出件大 50%左右。 表 5.3 金屬材料沖裁間隙值 /mm 初始間隙（單邊間隙）材料 抗剪強度/MPa?Ⅰ類 Ⅱ類 Ⅲ類充值購買-下載設(shè)計文檔后，加 Q--1459919609 免費領(lǐng)取圖紙18低碳鋼08F,10F,10,20,Q235A≥210～400 (0.03～0.07)t ＞ (0.07～0.10)t ＞(0.10～0.125)t高碳鋼T8A,T10A,65Mn≥590～930 (0.08～0.12)t ＞ (0.12～0.15)t ＞ (0.15～0.18)t5.4.3 凸，凹模刃口尺寸a．刃口尺寸確定的原則（1） 凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟效果，是沖裁模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律，沖裁模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟的合理性綜合考慮，遵循以下原則：（2） 設(shè)計落料模時，應以凹模尺寸為基準，間隙取在凸模上，靠減少其尺寸獲得；設(shè)計沖孔模時，應以凸模尺寸為基準，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。（3） 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，因此，設(shè)計落料模時，凹模的刃口尺寸應等于或接近工件的下極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小，因此，設(shè)計沖孔模時，凸模的刀口尺寸應等于或接近工件的上極限尺寸。（4） 沖裁模在使用中，磨損間隙值將不斷增大，因此，設(shè)計時無論是落料模還是沖孔模，新模具都必須選取最小合理間隙 ，使模具具有較長的壽命。minZ根據(jù)工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級，見表 5.4：b. 刃口尺寸確定的方法模具刃口尺寸計算方法分為兩種。一種是凸模和凹模分開加工，一種是凸模和凹模配合加工。這里我們選用凸模和凹模配合加工。這種方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對模具加工設(shè)備的精度要求，對于沖制復雜形狀零件的沖模，單件或小批量生產(chǎn)的沖模時，多數(shù)工廠采用配合加工法加工凸模和凹模。表 5.4 沖裁件尺寸公差料厚 t/mm模具刃口尺寸的公差0.5 0.8 1.0 1.5 2 3 4 5 6 8 10 12IT6～7IT7～8IT9IT8 IT8IT9IT9IT10IT10IT10IT12IT10IT12IT12IT12IT12IT12IT12