電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì)及仿真【沖壓模具設(shè)計(jì)稿】

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黑龍江東方學(xué)院 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 設(shè)計(jì)題目：電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師 學(xué) 部 答辯日期 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評語（一） 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 班級 總 成績 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì) 答 辯 委 員 會(huì) 評 語 答辯成績 主任簽字： 年 月 日 答辯委員會(huì)成員簽字 學(xué)部畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見 組長簽字： 年 月 日 學(xué)部公章 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評語（二） 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 評 語 指導(dǎo)教師成績 在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期，該同學(xué)積極地查閱相關(guān)資料，能夠主動(dòng)地聯(lián)系指導(dǎo)教師，將自己的設(shè)計(jì)思路匯報(bào)給指導(dǎo)教師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，該同學(xué)能夠刻苦地鉆研相關(guān)的專業(yè)理論，將專業(yè)理論付諸實(shí)踐，同時(shí)能夠與指導(dǎo)教師溝通畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況，及時(shí)地獲得教師的指導(dǎo)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)末期，該同學(xué)主動(dòng)地向指導(dǎo)教師展示自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果，同時(shí)虛心地聽取指導(dǎo)教師提出的意見；此外，該同學(xué)還將自己畢業(yè)論文的提綱提交給指導(dǎo)教師，聽取老師對其畢業(yè)論文的意見。 該同學(xué)能夠?qū)W(xué)到的專業(yè)理論應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，具備使用CAD制圖技術(shù)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)的能力。該同學(xué)模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)比較節(jié)約成本，使用性強(qiáng)，具備一定的設(shè)計(jì)能力 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評語（三） 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì) 評 閱 教 師 評 語 評閱教師成績 沖壓模具行業(yè)是各個(gè)行業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，在中國這么蓬勃發(fā)展的時(shí)期模具行業(yè)卻始終與國外存在一定的差距一方面是設(shè)計(jì)的能力達(dá)不到還有就是機(jī)加工精度等問題的局限性。 本產(chǎn)品為電動(dòng)機(jī)釘子鐵芯，這個(gè)產(chǎn)品是電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)，需求了比較大，產(chǎn)品精度要求相當(dāng)高 所以在設(shè)計(jì)精度等問題是要非常注意。再者就是沖孔的孔比較小的防止沖堵塞的問題出現(xiàn)。 評閱教師簽字： 年 月 日 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的立題依據(jù) 電動(dòng)機(jī)鐵芯為電動(dòng)機(jī)必須的基礎(chǔ)零件 生產(chǎn)需求大 主要內(nèi)容及要求 本論文內(nèi)容包括緒論、產(chǎn)品工藝的分析，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排樣的設(shè)計(jì)，模具尺寸的計(jì)算等等 進(jìn)度安排 12月 20日 選題 12月 25日～ 1月 5 日 接受指導(dǎo)老師的指導(dǎo) 1 月 6 日～ 1月 20 日 擬定論文大綱 1 月 21 日～ 2月 28 日 搜集、查閱、整理相關(guān)資料 3 月 1 日～ 3月 30 日 初稿形成 3 月 31 日～ 4月 10 日 初稿審定 4 月 11 日～ 4月 20 日 第一次修改 4 月 21 日～ 4月 25 日 第一次審定 4 月 26 日～ 5月 6 日 第二次修改 5 月 7 日～ 5月 12 日 定 稿 5 月 12 日～ 5月 21 日 論文評閱小組評審論文（設(shè)計(jì)） 5 月 22 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯 學(xué)生簽字：李洪 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 本表一式三份，學(xué)生本人、指導(dǎo)教師、學(xué)部各一份。 電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì) 摘 要 本文提出了一種沖壓模具的設(shè)計(jì)過程是以硅鋼片為材料，在硅鋼沖片的指定位置沖定子槽和鳩尾槽，此設(shè)計(jì)為電動(dòng)機(jī)鐵芯硅鋼片沖槽而設(shè)計(jì)的模具。它在我國目前電動(dòng)機(jī)行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 沖壓模具是機(jī)電產(chǎn)品制造過程中的重要加工工具，其設(shè)計(jì)直接影響到?jīng)_片的精度，從而影響產(chǎn)品的性能。沖壓模具的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的一次重要鍛煉。本設(shè)計(jì)的目的是電動(dòng)機(jī)沖片進(jìn)行沖槽，獲得電動(dòng)機(jī)所需要的沖片零件。它根據(jù)沖壓模具設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)過程，對沖壓模具進(jìn)行沖裁力計(jì)算、沖壓模具的零部件設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)的一個(gè)完整的模具設(shè)計(jì)及動(dòng)畫演示過程。本研究首先匯整國內(nèi)、外相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)資料，然后利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）進(jìn)行沖壓模具的零部件和總體設(shè)計(jì)的繪制，最后獲得沖槽。由結(jié)果得知，本設(shè)計(jì)所得出的沖槽模具，符合要求。 關(guān)鍵詞　沖槽模；硅鋼片；沖片 III 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 Electric Motor Stator Iron Core Wash Trough mould Design Abstract This text has proposed a kind of design processes of pressing the mould , the kind is as the material with the silicon steel sheet , wash appointed position of slice wash stator trough and the pigeon tail trough , this is it wash trough that design for electric motor silicon steel sheet to design in silicon steel. It has extensive application in the voltage transformer trade at present of our country. Press mould whether importance , electronic product of manufacture process tools, its design influences the precision of washing slice directly, thus influence the performance of the products. The design which presses the mould is that the machinery is designed once of professional students' and done exercises importantly. Purpose that design originally whether electric motor wash block wash the trough, get what electric motor need wash slices of part. It, according to pressing the basic design process of mold design, carry on blanking strength and calculate , press designing and an overall an intact mould design process designed of spare part of the mould in pressing the mould and plays to show work’s process with the animation. This research gathers together whole and domestic, relevant regulations outside, the standard and relevant materials of product design at first, then utilize the computer auxiliary design (CAD ) to press the spare part of the mould and overall drawing that designed, washed the trough mould finally. Learnt by the result, the ones that originally designed and drew washed the trough mould, fulfill requirements. Keywords　 Wash the trough mould; Silicon steel sheet; Wash slice 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒 論 1 1.1 課題背景 1 1.2 電動(dòng)機(jī)鐵芯硅鋼片的要求 1 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 第2章 沖模設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 3 2.1 沖壓模具的主要零件和作用及安全要求 3 2.2 沖模的特征和類型 4 2.3 沖模的結(jié)構(gòu)組成 4 2.3.1 工作零件 4 2.3.2 輔助裝置 5 2.3.3 導(dǎo)向裝置 5 2.3.4 支承零件 5 2.3.5 緊固零件 5 2.4 沖模常用材料 5 2.5 沖壓設(shè)備 6 2.5.1 沖壓設(shè)備類型 6 2.5.2 常用沖壓設(shè)備規(guī)格 8 2.6 沖模設(shè)計(jì)要領(lǐng) 10 2.6.1 沖模設(shè)計(jì)要領(lǐng) 10 2.6.2 成本分析與結(jié)構(gòu)方案 10 2.6.3 設(shè)計(jì)步驟與要點(diǎn) 10 2.6.4 沖壓設(shè)備的選用 11 2.7 本章小結(jié) 15 第3章 沖槽模的設(shè)計(jì) 16 3.1 概述 16 3.2 電動(dòng)機(jī)硅鋼片沖槽零件 16 3.3 沖壓件的工藝分析 16 3.4 沖壓力的計(jì)算 17 3.4.1 沖裁力的計(jì)算 17 3.4.2 降低沖裁力的方法 17 3.4.3 推件力的確定 18 3.4.4 卸料力的確定 18 3.5 沖裁時(shí)壓力中心的確定 19 3.6 沖模零件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 3.6.1 工作零件 20 3.6.2 定位零件 25 3.6.3 卸料，壓料和推、頂件裝置 26 3.6.4 導(dǎo)向零件 27 3.6.5 固定與支承零件 27 3.6.6 模具的總體設(shè)計(jì) 29 3.7 沖壓設(shè)備的選擇 30 3.8 本章小結(jié) 30 第4章 模具工作過程的動(dòng)畫設(shè)計(jì) 31 4.1裝配 31 4.1.1子組件的裝配 31 4.1.2模具的整體裝配 33 4.2動(dòng)畫設(shè)計(jì) 35 4.3本章小結(jié) 38 結(jié) 論 39 致 謝 40 參考文獻(xiàn) 41 附 錄 42 - 62 - 第一章 緒 論 1.1課題背景 機(jī)械工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)是機(jī)械工業(yè)賴以生存和發(fā)展的重要保障。以優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈、靈活為特征的現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國家較早得到發(fā)展與應(yīng)用。而在我國，多數(shù)工廠至今仍采用較落后的工藝及設(shè)備，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，存在較大的差距。因此，重視和大力發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)對我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。本課題主要是設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)鐵芯硅鋼沖片沖槽模具，它是為電動(dòng)機(jī)鐵芯沖壓所須沖片零件的模具，它在我國電動(dòng)機(jī)行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 沖壓工藝在機(jī)電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在制造行業(yè)中占有重要的地位。 沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價(jià)的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著，深受制造行業(yè)的重視。 1.2電動(dòng)機(jī)鐵芯硅鋼片的要求 電動(dòng)機(jī)鐵心是電動(dòng)機(jī)的重要組成部分。電動(dòng)機(jī)使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，在鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度B來表示，一般黑鐵片的B值為6000-8000、低硅片為9000-11000，高硅片為12000-16000。硅鋼片中含硅量高，電阻系數(shù)越大，但使材料變脆，硬度爭加，給沖裁和剪切工藝帶來困難。硅鋼片越薄，鐵心損耗越小，但沖片的機(jī)械強(qiáng)度減弱，鐵心制造的工時(shí)增加，疊壓后由于沖片絕緣厚度所占的比例增加，因而減小了磁路的有效面積。所以，過薄的硅鋼片在電動(dòng)機(jī)中也是不宜采用的。在電機(jī)和變壓器中，一般采用厚度為0.5和0.35的硅鋼片。 硅鋼片的厚度對沖模的結(jié)構(gòu)有很大的影響，通常，凸凹模刃口之間的間隙為硅鋼片厚度的。因此厚度不同的硅鋼片，應(yīng)選用不同間隙的沖模否則將影響沖片的質(zhì)量和沖模的壽命。 我國生產(chǎn)的硅鋼片，大部分還是板料，裁成一定長寬的矩形，包裝供應(yīng)。選用什么尺寸規(guī)格的硅鋼片應(yīng)根據(jù)鐵芯外徑來確定，以得到合理的應(yīng)用，避免邊角料過大，造成浪費(fèi)。 硅鋼片在軋鋼廠出廠時(shí)，已經(jīng)經(jīng)過退火處理。退火處理的主要目的，是改善硅鋼片的電磁性能。并降低其抗剪強(qiáng)度[1]。 1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)說明書的設(shè)計(jì)題目是《電動(dòng)機(jī)定子鐵芯沖槽模設(shè)計(jì)及工作過程的動(dòng)畫演示》，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是完成一個(gè)沖槽模具的設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用二維設(shè)計(jì)軟件完成零件和模具的二維工程圖以及三維動(dòng)畫仿真等設(shè)計(jì)工作: 1.應(yīng)用CAD設(shè)計(jì)軟件繪制模具的二維圖 2.用Pro/ENGINEER 畫出三維圖 3.設(shè)計(jì)說明書 4.三維動(dòng)畫仿真。 第二章沖模設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 2.1 沖壓模具的主要零件和作用及安全要求 (1)工作零件凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關(guān)鍵零件。凸凹模不但精密而且復(fù)雜，它應(yīng)滿足如下要求： 1)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，不能在沖壓過程中斷裂或破壞； 2)對其材料及熱處理應(yīng)有適當(dāng)要求，防止硬度太高而脆裂。 (2)定位零件定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷（板）、擋料銷（板）、導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定距側(cè)刀、側(cè)壓器等。設(shè)計(jì)定位零件時(shí)應(yīng)考慮操作方便，不應(yīng)有過定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導(dǎo)正銷定位等。 (3)壓料、卸料及出料零件壓料零件有壓邊圈、壓料板等。 壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動(dòng)和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設(shè)備上的氣墊推桿支撐，可上下運(yùn)動(dòng)，頂出件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有足夠的頂出力，運(yùn)動(dòng)要有限位。卸料板應(yīng)盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應(yīng)設(shè)有防護(hù)板，防止手指伸入或異物進(jìn)入，外露表面棱角應(yīng)倒鈍。 (4)導(dǎo)向零件導(dǎo)柱和導(dǎo)套是應(yīng)用最廣泛的一種導(dǎo)向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時(shí)有精確的配合間隙。因此，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙應(yīng)小于沖裁間隙。導(dǎo)柱設(shè)在下模座，要保證在沖程下死點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導(dǎo)柱應(yīng)安排在遠(yuǎn)離模塊和壓料板的部位，使操作者的手臂不用越過導(dǎo)柱送取料。 (5)支承及夾持零件它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等。上下模板是沖模的基礎(chǔ)零件，其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向應(yīng)與制件相適應(yīng)，過大或過小均不利于操作。 有些模具（落料、沖孔類模具）為了出件方便，需在模架下設(shè)墊板。 這時(shí)墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應(yīng)絕對相等。墊板的間距以能出件為準(zhǔn)，不要太大，以免模板斷裂。 (6)緊固零件它包括螺釘、螺母、彈簧、柱銷、墊圈等，一般都采用標(biāo)準(zhǔn)件。沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)件用量較多，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量保證進(jìn)料、定料、出件、清理廢料的方便。 模具設(shè)計(jì)應(yīng)在總圖上標(biāo)明模具重量，便于安裝，保障安全。裝拆模具零件時(shí)應(yīng)方便安全，避免有夾手、割手的可能；模具要便于解體存放[2]。 2.2 沖模的特征和類型 沖模是對金屬板材進(jìn)行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具。在沖壓加工過程中，沖模的凸模和凹模直接接觸被加工材料并相對作用使其產(chǎn)生塑性變形達(dá)到預(yù)期的零件。因此對沖模的要求： (1)沖模應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和相應(yīng)的形狀尺寸精度； (2)沖模主要零件應(yīng)有足夠的耐磨性及使用壽命； (3)沖模的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保操作安全、方便，便于管理與維修； (4)沖模應(yīng)有使材料順利送進(jìn)、工件方便取出，定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定； (5)為使沖模上下運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確，需要有導(dǎo)向裝置； (6).沖模零件的加工和裝配應(yīng)盡可能簡單，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，通用件，以縮短模具的制造周期，降低成本； (7)沖模的工作依賴壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能力。沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)與壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)相適應(yīng)； (8)沖模應(yīng)具有與壓力機(jī)連接的部位，有搬運(yùn)吊裝部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要。 沖模的種類： (1)從工藝性質(zhì)分為沖裁模，彎曲模，拉深模，成形模等； (2)從工序組合分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模； (3)從材料送進(jìn)方式分為手工送料模，半自動(dòng)模，自動(dòng)送料模； (4)從適用范圍分為通用模和專用模； (5)從導(dǎo)向方式分為無導(dǎo)向模，板式導(dǎo)向模，滑動(dòng)導(dǎo)柱模；滾動(dòng)導(dǎo)柱模。些外還可以從模具材料，尺寸大小，制造難易等來區(qū)分。通常大多按工藝和工序組合分類，如沖孔模，翻邊模，落料——拉深復(fù)合模等。 2.3 沖模的結(jié)構(gòu)組成 沖模由五部分組成，即工作零件，輔助裝置，導(dǎo)向裝置，支承零件，緊固零件。 2.3.1 工作零件 沖模的工作零件是凸模和凹模，在復(fù)合模中還有凸凹模。它們成對互相配合，完成對坯料的成形。它們的形狀，尺寸精度，固定方法及材質(zhì)處理等決定著沖模的性能、模具成本及使用壽命。 2.3.2 輔助裝置 輔助裝置是協(xié)助凸模、凹模完成工藝成形必不可少的裝置，如材料送進(jìn)的定向定位裝置，廢料排除裝置，卸料退件裝置，壓料抬料裝置等。它們的結(jié)構(gòu)形式對工件質(zhì)量、操縱安全、生產(chǎn)效率都至關(guān)重要，輔助裝置是沖模設(shè)計(jì)中不容忽視的重要部分。 2.3.4 導(dǎo)向裝置 它們是保證上模、下模準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的裝置，要求工作可靠，導(dǎo)向精度好，有一定互換性。導(dǎo)向裝置目前已基本標(biāo)準(zhǔn)化，并有商品供應(yīng)。 2.3.5 支承零件 在上模座和下模座上安裝著凸模、凹模及其他所有的零件。它們與壓力機(jī)連接，傳遞并承受著工作壓力。模座的形式現(xiàn)已規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，并有商品模架出售。一些大工廠也將其作為通用件大批生產(chǎn)，以作備用，同時(shí)也為設(shè)計(jì)提供方便，即只需要按要求選用。 2.3.6 緊固零件 中小型模具大多采用沉頭螺栓和銷作可卸式連接。有些凸模、凹模的連接則采用粘接或低熔點(diǎn)合金連接。大型模具的刃口或支架也有采用焊接方法的。模具的連接可靠，拆卸方便也是沖模設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求。 2.3.7 沖模常用材料 沖壓用材料與沖壓生產(chǎn)的關(guān)系相當(dāng)密切，材料質(zhì)量的好壞直接影響到?jīng)_壓工藝過程設(shè)計(jì)、沖壓件質(zhì)量、產(chǎn)品使用壽命和沖壓件成本。沖壓件材料費(fèi)用往往要占沖壓件成本的60%到80%。因此，應(yīng)提高沖壓件結(jié)構(gòu)的工藝性和提高與穩(wěn)定材料的質(zhì)量。 沖模是在較大的沖擊、溫升、磨損等狀況下工作，尤其是凸模、凹模的工作條件更差，所以凸、凹模的材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、熱 變形小、淬透性及優(yōu)良的機(jī)加工性能等，而且要價(jià)格便宜，采購方便。要滿足上述全部條件是困難的，所以沖模材料必須根據(jù)具體生產(chǎn)條件、用途來選用。目前沖模常用的鋼材品種有： (1)碳素工具鋼（T8A、T10A） 該種材料是沖模中應(yīng)用最廣、價(jià)格最便宜的材料，適宜簡單形式的沖模。優(yōu)點(diǎn)是加工性好，有一定的硬度。缺點(diǎn)是淬火變形大，耐磨性較差。 (2)低合金工具鋼（CrWMn、9CrSi、9Mn2V、GCr15） 此類材料有較高的硬度和耐磨性，淬火變形小易淬透，機(jī)械加工也容易，所以可用來制造較復(fù)雜形狀的沖模。 (3)高碳高鉻模具鋼（Cr12、Cr12MoV） 這類鋼具有強(qiáng)度高、耐磨、易淬透、變形小等優(yōu)點(diǎn)。用于沖壓力大、壽命高、形狀復(fù)雜的沖模。 (4)高速工具鋼（W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2） 高速鋼熱處理后具有很高的抗壓屈服強(qiáng)度和良好的韌性、紅硬性和耐磨性，當(dāng)沖壓件的形狀復(fù)雜、強(qiáng)度高、模具工作條件最苛刻時(shí)，可采用高速鋼為模具材料。 (5)硬質(zhì)合金（YG、YT） 這類材料是以碳化鎢、碳化鈦為基體，以鈷、鎳等鐵族金屬作粘劑，經(jīng)燒結(jié)而成的一種多相組合材料。其耐磨、硬度、力學(xué)強(qiáng)度都較高可用作大批量、壽命高的小型沖模。其缺點(diǎn)是不能進(jìn)行切削加工，價(jià)格也較貴。 (6)鋼結(jié)硬質(zhì)合金（YE） 這是一種以合金鋼為基體，以碳化鎢或碳化鈦為硬質(zhì)相，用燒結(jié)方法制造的一種材料。它即具有合金鋼的可鍛造、機(jī)械加工、焊接及熱處理的 性能，又具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性的特點(diǎn)。其使用壽命約為一般模具鋼的幾十倍至幾百倍，是一種很好的模具材料。 選擇沖壓材料時(shí)，首先應(yīng)滿足沖壓件的使用要求。一般說來，對于機(jī)器上的主要沖壓件，要求材料具有較高的強(qiáng)度和剛度；電機(jī)電器上的某些沖壓件，要求有較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性；汽車、飛機(jī)上的沖壓件，要求有足夠的強(qiáng)度，并盡可能減輕質(zhì)量；化工容器要求耐腐蝕等。 沖模的凸、凹模材料及其他零件材料的選用，可參見下表2-1及表2-2[1]。 2.2 沖壓設(shè)備 2.2.1 沖壓設(shè)備類型 沖壓變形工序是在沖壓設(shè)備上完成的。沖壓設(shè)備按驅(qū)動(dòng)方式分為兩 大類，一類是機(jī)械壓力機(jī)，如最常用的曲柄壓力機(jī)，另一類是液壓機(jī)，如四柱式萬能液壓機(jī)等。 機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)，在使用性能方面有很大的差別，所以在設(shè)備選定之后，必須按沖壓設(shè)備的特點(diǎn)，進(jìn)行沖模設(shè)計(jì)。 液壓機(jī)可以在全程范圍內(nèi)給出它的名義噸位，用以完成變形工序。機(jī) 械壓力機(jī)受其本身傳動(dòng)系統(tǒng)強(qiáng)度的限制，可能給出的滑塊力（許用的滑塊力）隨曲軸的轉(zhuǎn)角位置而變化，只有在接近滑塊的下死點(diǎn)位置時(shí)，才可能 給出名義噸位的滑塊力。機(jī)械壓力機(jī)與液壓機(jī)可能給出的力與行程關(guān)系曲線的對比，如圖2-1所示。 圖2-1 力與行程的關(guān)系曲線 表2-1 凸模、凹模、凸凹模及其鑲件材料的選用 沖模 種類 對沖模 的要求 材 料 熱處理HRC 凸 模 凹 模 沖 裁 模 薄材（δ<3） 簡單形狀 T8A、T10A 58~62 60~64 厚度（δ>3） 復(fù)雜形狀 CrWMn、Cr12Mov 9Mn2V、Cr6WV Cr4W2MoV、GCr15 Cr2Mn2SiWMoV YG15、YE65 58~62 60~64 高度耐磨 大批量 Cr12MoV、GCr15 YG15、YE65 58~62 60~64 彎 曲 模 一般要求 T8A、T10A 56~60 高度耐磨 大批量生產(chǎn) CrWMn、Cr12MoV 9Mn2V、Cr6WV Cr4W2MoV、GCr15 Cr2Mn2SiWMoV 60~64 加熱彎曲 5CrNiMo、5CrNiTi 4Cr5MoSiV 4Cr5Mo2SiV 50~60 拉 深 模 一般要求 T8A、T10A 58~62 60~64 高度耐磨 大批量 Cr12MoV Cr2Mn2SiWMoV 58~62 YG15、YE65、YG20 表2-2 沖模一般材料選用及熱處理 零件名稱 材 料 熱處理HRC 上模板，下模板 HT200、ZG35 Q235、Q275、45 導(dǎo) 柱 20、T8A、T10A、 GCr15 鋼20滲碳 深度0.8~1.2 60~64 導(dǎo) 套 58~62 固定板、中墊板、承料板、側(cè) 導(dǎo)板、模柄 Q235、Q275、Q295 卸料板、摧板、頂板 45 T10A、T8A、CrWMn 43~48 56~60 頂桿、打桿、打板擋料銷、擋板 45 43~48 側(cè)刃、廢料切刀 導(dǎo)頭、導(dǎo)銷 T10A、T8A、CrWMn 56~60 斜楔、滑塊 導(dǎo)向塊 T10A、T8A 58~62 壓邊圈 T8A 54~58 彈簧、簧片 65Mo、60Si2Mn 43~48 銷釘、螺釘 螺栓 Q235、45 (45)43~48 螺母、墊圈 Q235 2.2.2 常用沖壓設(shè)備規(guī)格 壓力機(jī)型號(hào)規(guī)格表示方法 鍛壓機(jī)械的基本型號(hào)是由一個(gè)漢語拼音字母（以下簡稱字母）和幾個(gè) 阿拉伯?dāng)?shù)字（以下簡稱數(shù)字）組成。字母代表鍛壓機(jī)械的大類，稱為類 別。同一類鍛壓機(jī)械中分為若干列，稱為列別，由第一個(gè)數(shù)字（自左向右）代表。同一列中又分為若干組，由第二位數(shù)字代表。在第二位數(shù)字之 后的數(shù)字代表鍛壓機(jī)械的主要規(guī)格。第二位數(shù)字與規(guī)格部分的數(shù)字之間以一短橫線“-”隔開。 在類、列、組和主要規(guī)格完全相同，只是次要參數(shù)與基型不同的鍛壓機(jī)械，按變型處理，即在原型號(hào)的字母后（第一位數(shù)字前）加一個(gè)字母A、B、C……等，依次表示第一、第二、第三、第四、第五、……種變型。 對型號(hào)已確定的鍛壓機(jī)械，如在結(jié)構(gòu)和性能上有所改進(jìn)時(shí)，按改進(jìn)處理，即在原型號(hào)的末端加一個(gè)字母A、B、C、……等，依次表示第一、第二、第三、第四、第五、……次改進(jìn)。 例如，經(jīng)過第一次變型、第一次改進(jìn)后的800kN曲柄壓力機(jī) 鍛壓機(jī)械共分八類，各類分別以一個(gè)相應(yīng)的字母代表，如表2-4所列[2]。 表2-3 機(jī)械壓力機(jī)與液壓機(jī)的比較 性 能 機(jī)械壓力機(jī) 液 壓 機(jī) 加工速度 比液壓壓力機(jī)快 很慢 行程長度 不能夠太長（600~1000mm） 做成1000mm以上比較容易 行程長度的變 化 一般小型壓力機(jī)的行程做成不可調(diào)的，因?yàn)樾谐涕L度調(diào)節(jié)會(huì)使機(jī)構(gòu)復(fù)雜 行程長度變化容易 行程終端的位 置 終端位置能夠準(zhǔn)確地確定 就壓力機(jī)本身來說不能準(zhǔn) 確確定 所產(chǎn)生的壓力 與行程位置的關(guān)系 離下死點(diǎn)愈遠(yuǎn)，所產(chǎn)生的 壓力愈小 公稱壓力與行程位置沒有 關(guān)系 加壓力的調(diào)節(jié) 一般難于做到，即使做到 也不能準(zhǔn)確調(diào)節(jié) 容易調(diào)節(jié) 保壓作用 不能 能 錘擊作用 有一定的錘擊作用 沒有 過載的可能性 會(huì)產(chǎn)生，但大中型壓力機(jī) 均有過載保護(hù)裝置 不會(huì)產(chǎn)生 維修的難易 較易 較為麻煩 表2-4 鍛壓機(jī)械類別代號(hào)表 序 號(hào) 類別名稱 漢語簡稱 拼音代號(hào) 1 機(jī)械壓力機(jī) 機(jī) J 2 液壓機(jī) 液 Y 3 自動(dòng)鍛壓機(jī) 自 Z 4 錘 錘 C 5 鍛機(jī) 鍛 D 6 剪切機(jī) 切 Q 7 彎曲校正機(jī) 彎 W 8 其他 他 T 2.3 沖模設(shè)計(jì)要領(lǐng) 2.3.1 沖模設(shè)計(jì)要領(lǐng) 在進(jìn)行沖模設(shè)計(jì)之前，需要掌握以下原始資料： （1）沖壓件圖樣及技術(shù)要求 了解被沖零件的形狀、尺寸大小、形位公差、表面粗糙度、材質(zhì)與厚度、有無后續(xù)熱處理及表面處理等信息。 （2）零件的批量大小 模具結(jié)構(gòu)的確定、模具材料的選取、沖壓設(shè)備的選擇及操作送料方式等都應(yīng)由零件批量決定。 （3）產(chǎn)品工藝文件 如工藝規(guī)程卡等。 （4）掌握車間現(xiàn)有的沖壓設(shè)備資料 如設(shè)備的噸位、臺(tái)面、行程、送料方式、模具安裝固定方式等。新設(shè)計(jì)的模具應(yīng)盡量能在現(xiàn)有設(shè)備上安裝使用。 （5） 有關(guān)沖模標(biāo)準(zhǔn)化的資料 如GB2851~2875.81等。 2.3.2 成本分析與結(jié)構(gòu)方案 在選擇沖模結(jié)構(gòu)方案時(shí)，除了考慮沖壓件的質(zhì)量、技術(shù)要求外，還要 結(jié)合批量大小與現(xiàn)有沖壓設(shè)備類型，對沖壓件成本進(jìn)行綜合分析。一般情況下，簡單模造價(jià)低于復(fù)合模，復(fù)合模造價(jià)低于連續(xù)模。 當(dāng)沖壓產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高、批量又較大時(shí)，應(yīng)盡量選用連續(xù)模。連續(xù)模易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化送料操作，而且生產(chǎn)過程穩(wěn)定，產(chǎn)品一致性較好。 對于質(zhì)量要求高、批量小的沖壓件，應(yīng)當(dāng)選用簡單模。 2.3.3 設(shè)計(jì)步驟與要點(diǎn) 沖模設(shè)計(jì)一般步驟： (1)工藝性分析 根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖進(jìn)行沖壓件工藝性分析。 (2)進(jìn)行有關(guān)工藝計(jì)算 如沖壓力能計(jì)算、坯料展開計(jì)算、排樣及工序尺寸計(jì)算與設(shè)計(jì)。 (3)工藝方案比較 每一種沖壓件均可有不同的工藝方案，應(yīng)綜合考慮各種條件及因素的影響，選定模具的結(jié)構(gòu)形式。 (4)合理選擇模具組件 包括模具零部件結(jié)構(gòu)、組成、固定方法的選擇、刃口尺寸計(jì)算、定位裝置選擇、卸料及頂出裝置選擇、模架形式選擇、彈簧、橡皮的選用及校核、模具固定方式的選擇等。 (5)壓力中心計(jì)算 沖壓力的合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。設(shè)計(jì)時(shí)，模具壓力中心應(yīng)于壓力機(jī)滑塊中心一致。若不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏斜，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌急劇磨損。所以設(shè)計(jì)沖模特別是多工位連續(xù)模時(shí)，必須確定模具的壓力中心。 (6)設(shè)備選用 根據(jù)沖壓力計(jì)算結(jié)果選擇沖壓設(shè)備噸位，沖壓件所需的沖壓力一定要小于或等于壓力機(jī)的公稱壓力。所選壓力機(jī)的閉合高度要與沖模的閉合高度相適應(yīng)，壓力機(jī)的滑塊行程必須滿足沖壓工藝要求。此外，選擇壓力機(jī)臺(tái)面尺寸必須考慮到固定沖模的位置、壓力機(jī)滑塊孔尺寸、滑塊中心線到機(jī)身后側(cè)的距離，頂件橫梁槽的尺寸、機(jī)身側(cè)柱間及導(dǎo)軌間的距離及壓力機(jī)的傾斜范圍等，都應(yīng)與模具各部位尺寸相適應(yīng)。 (7)繪圖 繪制沖模總圖及零件圖。 2.3.4 沖壓設(shè)備的選用 沖壓設(shè)備的選擇，是沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。它直接關(guān)系到?jīng)_壓設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到?jīng)_壓件的生產(chǎn)能否順利進(jìn)行和產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)率、產(chǎn)品成本等一系列問題。沖壓設(shè)備的選用包括選擇設(shè)備類型和確定設(shè)備規(guī)格兩項(xiàng)內(nèi)容。 (1)沖壓設(shè)備類型的選擇 沖壓設(shè)備類型的選擇，主要是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、尺寸及精度要求等因素來確定的。沖壓件生產(chǎn)中常用的是曲柄壓力機(jī)和液壓機(jī)，它們在性能方面的比較見表2-7。 在中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件的沖壓生產(chǎn)中，主要選用開式壓力機(jī)。這種壓力機(jī)具有三面敞開的操作空間、操作方便、容易安裝機(jī)械化裝置和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但剛度較差，工作時(shí)床身的角變形會(huì)導(dǎo)致沖模間隙分布不均，降低沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量，因而適于精度要求不太高的沖壓件生產(chǎn)。 在大中型和精度要求較高的沖壓件的生產(chǎn)中，主要選用閉式壓力機(jī)。這種壓力機(jī)床身的彈性變形較小，剛度較好，精度較高。對于大型、較復(fù)雜的拉深件則應(yīng)采用閉式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)。它具有兩個(gè)滑塊，拉深用的內(nèi)滑塊和壓邊用的外滑塊。模具結(jié)構(gòu)簡單，壓邊可靠易調(diào)，即根據(jù)工藝要求，調(diào)節(jié)壓邊力。 在小批生產(chǎn)尤其是大型厚板件的成形工藝中，多選用液壓機(jī)，液壓機(jī)雖然速度慢、效率低、制件尺寸精度因受操作影響不太穩(wěn)定，但壓力大，沒有固定行程，因而不會(huì)因?yàn)榘宀牡暮穸瘸疃^載，特別對于工作行程較大的沖壓工藝具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但液壓機(jī)一般不適于沖裁工作。 在大量生產(chǎn)中應(yīng)選用高速自動(dòng)壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。高速自動(dòng)壓力機(jī)具有效率高、精度高等特點(diǎn)。一臺(tái)多工位自動(dòng)壓力機(jī)能夠代替多臺(tái)單工位壓力機(jī)，并且消除了工序間半成品的堆放和運(yùn)輸問題。 對于平面精壓和體積精壓等工藝，其特點(diǎn)是工件變形量小，精度要求高。而精壓機(jī)的工作機(jī)構(gòu)是曲柄肘桿機(jī)構(gòu)，滑塊工作形成很小，肘桿機(jī)構(gòu)及機(jī)架剛度較大。因此，既能適應(yīng)精壓工藝工作行程很小的需要，又能達(dá)到提高精壓工件精度的目的。 精沖工藝除要求精度高、剛性好和沖裁速度較低外，還特別要求壓力機(jī)除主滑塊外，要有壓邊和反壓裝置，一般應(yīng)選用專用的三動(dòng)精沖壓力機(jī)或精沖液壓機(jī)。當(dāng)采用專用精沖模具時(shí)，也可在普通壓力機(jī)上實(shí)現(xiàn)精沖。 (2)沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇 在壓力機(jī)的類型選定之后，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)變形工序的特點(diǎn)、變形力的大小、沖壓件與毛坯的形狀和尺寸、模具參數(shù)和操作上的要求來確定設(shè)備的規(guī)格。對曲柄壓力機(jī)所需要考慮的主要技術(shù)參數(shù)如下所述。 1）公稱壓力（噸位） 壓力機(jī)的承載能力受壓力機(jī)本身各主要構(gòu)件強(qiáng)度的限制，其滑塊上所容許承受的最大作用力（許用負(fù)荷）是隨曲柄轉(zhuǎn)角位置的不同而變化的。公稱壓力是指滑塊離下死點(diǎn)前某一特定的距離（此距離稱為公稱壓力行程S）或轉(zhuǎn)到離下死點(diǎn)前某一特定的角度（此特定角度稱為公稱壓力角）時(shí)，滑塊上所容許承受的最大作用力。 在選擇壓力機(jī)噸位時(shí)，應(yīng)保證在全行程范圍內(nèi)，壓力機(jī)的許用負(fù)荷在任何時(shí)刻均大于相應(yīng)時(shí)刻所需變形力的總和。也就是說，應(yīng)該使在一次行程內(nèi)所要完成的各種沖壓工序所需力的合力曲線，在全行程范圍內(nèi)均低于壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線。 在使用中，為了簡便起見，對于工作行程小于壓力機(jī)公稱壓力行程的沖壓工序，如一般的落料、沖孔、彎曲、壓印等工序，可直接按壓力機(jī)的公稱壓力選擇設(shè)備。對于工作行程較大的工序，可按壓力機(jī)許用負(fù)荷曲線選取。對于拉深工序，由于其工作行程較大，不能按壓力機(jī)的公稱壓力選用，而近似地取為： 在深拉深時(shí)，最大拉深力F≤（0.5~0.6）壓力機(jī)公稱壓力； 在淺拉深時(shí)，最大拉深力F≤（0.7~0.8）壓力機(jī)公稱壓力。 2）電動(dòng)機(jī)功率 一般在保證了工藝力的情況下，電動(dòng)機(jī)功率是足夠的。但是，在某些情況下，如大型件的斜刃沖裁、深度很大的拉深等，也會(huì)出現(xiàn)壓力足夠而功率不足的現(xiàn)象，此時(shí)必須對壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行校核，并選擇電動(dòng)機(jī)的功率大于沖壓所需總功率的壓力機(jī)。 沖壓時(shí)壓力機(jī)所供應(yīng)的功△E應(yīng)大于一個(gè)行程所需功A0，即△E＞A0。 △E可近似用下列公式計(jì)算（如圖2-2陰影部分面積）： △E=S≈s 式中 s——滑塊行程（mm） = 式中 ——工件變形功； ——拉深墊工作功； ——壓力機(jī)總效率，=50%~60%。 圖2-2 計(jì)算圖 3）滑塊行程和行程次數(shù) 滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離稱為滑塊行程。行程次數(shù)是指滑塊每分鐘往復(fù)行程的次數(shù)。 滑塊行程大小的選擇，應(yīng)保證方便毛坯的放入和零件的取出。拉深和彎曲工序一般需要較大的行程，對于拉深工序其行程一般為拉深件高度的2.5倍。沖裁、精壓工序所需行程較小。根據(jù)用途不同，壓力機(jī)的行程有的做成可調(diào)式的。 行程次數(shù)主要根據(jù)生產(chǎn)率、操作的可能性和允許的變形速度來確定。 在確定滑塊行程次數(shù)時(shí)，滑塊的運(yùn)動(dòng)速度要符合沖壓生產(chǎn)工藝的要求。對拉深工藝來說，若速度過高，則會(huì)引起工件破裂。拉深工藝的合理速度范圍表2-5所列，進(jìn)行拉深工藝的壓力機(jī)，滑塊速度不應(yīng)超過這個(gè)數(shù)值。 表2-5 拉深工藝的合理速度范圍 材 料 名 稱 鋼 不銹鋼 鋁 硬鋁 黃銅 銅 鋅 最大拉深速度/mm.s-1 400 180 890 200 1020 760 760 4）裝模高度 壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊 下表面到工作墊板上表面的距離。裝模高度加上墊板厚度即為壓力機(jī)的封閉高度。沒有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度與封閉高度相等。模具的封閉高度是指工作行程終了時(shí)，模具上模座上表面與下模座下表面之間的距離。選擇壓力機(jī)時(shí)，必須使模具的封閉高度介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間，一般應(yīng)滿足 -5+10 式中 ——連桿調(diào)節(jié)到最短（偏心沖床的行程應(yīng)調(diào)節(jié)到最?。r(shí)，壓力機(jī)的裝模高度，即最大裝模高度（mm）； ——連桿調(diào)節(jié)到最長（偏心沖床的行程應(yīng)調(diào)節(jié)到最大）時(shí)，壓力機(jī)的裝模高度，即最小裝模高度（mm）； ——模具的封閉高度（mm）。 上式中的5 mm是考慮到裝模方便所留間隙，10 mm是保證修模所留尺寸。 由于考慮到連桿的受力情況，希望以最短的連桿工作，考慮到修模而使模具封閉高度減小等原因，一般模具實(shí)際最好接近壓力機(jī)的最大裝模高度。如果模具封閉高度過小，可在壓力機(jī)臺(tái)面上加放墊板。 5）工作臺(tái)面和滑塊底面尺寸 工作臺(tái)面（或工作墊板）和滑塊下平面的大小應(yīng)足以安裝模具，并留有余地，一般情況下，沖床工作臺(tái)面應(yīng)大于模具底座尺寸50~70mm以上。同時(shí)應(yīng)保證能牢固地安裝及固定模具，并能正常工作。工作臺(tái)和滑塊的形式要考慮沖壓工藝上的需要，即必須與模具的打料裝置、出料裝置、卸料裝置等的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，例如工作臺(tái)的孔，應(yīng)能容納模具的卸料裝置或使出料順利進(jìn)行。 6）壓力機(jī)的精度和剛度 壓力機(jī)的精度，主要是指壓力機(jī)在靜態(tài)情況下，所測得的壓力機(jī)應(yīng)到達(dá)的各種精度指標(biāo)，故又稱靜態(tài)精度。它主要包括：工作臺(tái)的平面度，滑塊下平面的平面度，工作臺(tái)面同滑塊下平面的平行度，滑塊行程同工作臺(tái)面的垂直度，滑塊中心孔和滑塊行程的平行度等。 壓力機(jī)的靜態(tài)精度的高低，對冷沖壓工作有很大影響。壓力機(jī)的精度高，則沖出的工件質(zhì)量也高，沖模不易損壞，使用壽命長。精度低的壓力機(jī)，不僅工件質(zhì)量低，模具壽命也低。若滑塊行程與工作臺(tái)面垂直度差，則導(dǎo)致上、下模的同軸度降低，沖模刃口易于損壞。 但是，壓力機(jī)的靜態(tài)精度卻要靠壓力機(jī)的剛度來保證。壓力機(jī)的剛度主要是指壓力機(jī)在工作時(shí)抵抗彈性變形的能力。對開式壓力機(jī)來說，有垂直剛度和角剛度兩種指標(biāo)。所謂垂直剛度是指壓力機(jī)的裝模高度產(chǎn)生單位垂直變形時(shí)，壓力機(jī)所承受的作用力，而角剛度是壓力機(jī)的滑塊相對于工作臺(tái)面產(chǎn)生單位角變形時(shí)，壓力機(jī)所承受的作用力。在沖壓力的作用下，床身會(huì)彈性伸長，工作臺(tái)面會(huì)彈性擾曲。這些彈性變形破壞了壓力機(jī)的某些靜態(tài)精度，對冷沖壓件的質(zhì)量有很大的影響。 對沖裁工序，尤其是精密沖裁（包括整修和精沖）和要求較高精度沖裁件的普通沖裁工序，模具間隙要求而均勻，并且在上、下模閉合時(shí)要有準(zhǔn)確的入模量。壓力機(jī)如果角剛度不足，不但會(huì)造成廢品，而且會(huì)大大縮短模具的使用壽命[3]。 2.4 本章小結(jié) 本章主要是介紹沖壓模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。它對沖壓模具的特征、結(jié)構(gòu)、常用的材料和沖壓設(shè)備做了詳細(xì)的介紹。 第三章 沖槽模的設(shè)計(jì) 3.1 概述 沖槽是利用模具使板料產(chǎn)生分離的工序。經(jīng)過沖槽得到的制件，就是所需的零件。本沖槽模具設(shè)計(jì)基本分為以下幾部分：沖壓件的工藝分析、沖裁力的計(jì)算、沖模零件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 3.2 電動(dòng)機(jī)硅鋼片沖槽零件 零件簡圖：如圖3-1。 圖3-1 零件簡圖 生產(chǎn)批量：大批量； 材料：硅鋼； 材料厚度：0.5mm。 3.3 沖壓件的工藝分析 由零件圖可見，該沖壓件外形簡單，精度要求不高，僅一次沖裁加工即可成型。沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和尺寸公差符合零件簡圖上的標(biāo)注，因此該零件的精度要求能夠在沖孔加工中得到保證。其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也符合沖裁的工藝要求，所以采用沖槽模進(jìn)行加工，且一次沖壓成形。 3.4 沖壓力的計(jì)算 計(jì)算沖壓力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。 2.3.1 沖裁力的計(jì)算 采用平刃口凸模和凹模沖裁時(shí)，其中沖裁力的計(jì)算 見下式 式中 ——沖裁力（N）； ——沖裁件的周長（mm）； ——材料厚度（mm）； ——材料抗剪強(qiáng)度（M）見附錄A。 所以 =1020.7=96900N 考慮到凸,凹模刃口的磨損,模具間隙的波動(dòng),材料力學(xué)性能的變化以及材料厚度偏差等因素,實(shí)際所需的沖裁力還需增加30%，故選擇沖床時(shí)的沖裁力（N）應(yīng)為： =1.3=1.26N 式中 ——材料抗拉強(qiáng)度（M），其值見附錄A[4]。 2.3.2 降低沖裁力的方法 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長的工件時(shí)，所需的沖裁力往往超過本車間現(xiàn)有的沖床的噸位，為此，一般采用如下幾種降低沖裁力的方法。一般采用如下的幾種降低沖裁力的方法。 (1).采用斜卸刃口模具 在采用普通的平刃口模具沖裁時(shí)，其整個(gè)刃口平面都同時(shí)接觸板料，沖裁大型或厚料工件的沖裁力往往很大。若將凸模（或凹模）刃口平面做成與其軸線傾斜一個(gè)角度。則沖裁時(shí)其刃口逐步卻入材料，從而降低了沖裁力。為了得到平整的工件，落料時(shí)應(yīng)將凹模做成斜刃，凸模做成平刃；沖孔時(shí)應(yīng)將凸模做成斜刃，凹模做成平刃。設(shè)計(jì)斜刃時(shí)，還應(yīng)注意斜刃對稱布置，以免沖裁時(shí)凹模承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃壞刃口。 (2).采用階梯形布置的凸模 在多凸模設(shè)計(jì)中，將凸模設(shè)計(jì)為階梯形布置，即將凸模做成不同高度，使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而減少總的沖裁力。當(dāng)幾個(gè)凸模的直徑相差懸殊，而相距又很近時(shí)，為了提高模具壽命，避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)擠壓力的作用而產(chǎn)生折斷或傾卸，一般都把小凸模做短一些。 (3).材料加熱紅沖 材料加熱后，抗剪強(qiáng)度大大降低，從而降低沖裁力。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，故此種方法一般只適用于厚度或工件表面質(zhì)量及精度要求不高的工作[5]。 2.3.3 推件力的確定 這是順著沖裁力方向，從凹模腔中推出制件（或廢料）所需的力，叫推件力。 除了搭邊寬度外，其它影響卸料力的各種因素也都影響推件力，推件力常按下式估算： = 式中 ——沖裁力（N）； ——長在凹模洞口內(nèi)制件（或廢料）數(shù)，； ——凹模圓柱形洞口高度（）； ——材料厚度； ——推件力系數(shù)，見表3-7。 所以 N 2.3.4卸料力的確定 為退下緊箍在凸模上的廢料（或制件）所需的力，叫卸料力。卸料力不僅是設(shè)計(jì)卸料板時(shí)的重要參數(shù)，它還是沖小孔時(shí)，影響凸模使用壽命的一個(gè)主要因素。合理地確定卸料力可使模具結(jié)構(gòu)湊和保證沖裁生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。 影響卸料力的因素很多，其中最主要的為：相對沖裁間隙，沖裁件的形狀和尺寸，其次為：材料機(jī)械性質(zhì)、料厚、搭邊情況、潤滑和粘附情況等。材料抗拉強(qiáng)度高、厚度大、搭邊大、都將使卸料力增大；沖裁間隙增大，卸料力趨向減少，當(dāng)達(dá)17%時(shí)，卸料力最小，當(dāng)再增加時(shí)，則卸料力又將回升。就沖裁件形狀尺寸而論，方形的比圓形的卸料力小，用級進(jìn)模沖孔落料和用多個(gè)沖頭沖孔，其相應(yīng)卸料力比單個(gè)沖裁的卸料力又大出較多。用機(jī)油潤滑，因粘性大，卸料力反不比滑潤大，用冷卻劑潤滑，卸料力可降低15~30%，因它即可防止材料粘附于凸模，又起滑潤作用。為了減少粘附，凸模不必加工得很光，拋光還不如車削，但如沖裁時(shí)冷卻和滑潤條件好，還是以表面加工較光為合理。 生產(chǎn)上常以經(jīng)驗(yàn)公式來估算卸料力 即 =（N） 式中 ——沖裁力 （N） ——卸料力系數(shù)，表（3-7） 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得 ==8.8N 選擇沖床時(shí)，要根據(jù)不同模具結(jié)構(gòu)，計(jì)算所需的總壓力。本模具采用彈性卸料和下出料方式，此方式的總壓力計(jì)算公式如下： 把上面所求得的推件力和卸料力代入計(jì)算，得 =336.4kN 2.3.5 沖裁時(shí)壓力中心的確定 要使模具能平衡地工作，須使沖裁時(shí)的壓力中心與模具的模柄中心相重合，否則模柄將發(fā)生歪斜，間隙不均勻，導(dǎo)向磨損、刃口迅速變鈍和導(dǎo)致模具的損壞。所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑塊中心重合[5]。 按比例畫出工件形狀，選定坐標(biāo)系XoY如下圖3-2所示。觀其外形是一個(gè)對稱整體單元，這個(gè)單元的重心明顯在坐標(biāo)原點(diǎn)。 圖3-2 壓力中心 由于加工件對稱性強(qiáng)所以它的壓力中心就是原點(diǎn)O。 2.4沖模零件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.1工作零件 2.3.1.1 沖槽凸模 (1)凸模的形式 凸模的結(jié)構(gòu)形式，主要根據(jù)沖裁件的形狀和尺寸而 定。如圖3-3所示。 (2)凸模的長度 對采用彈性卸料板的沖裁模，其凸模的長度應(yīng)根據(jù)模 圖3-3 凸模形式 1.墊板 2.固定板 3.凸模 具的具體結(jié)構(gòu)確定。 (3)凸模強(qiáng)度校核 凸模在沖裁工作中承受了全部工作壓力，卸料中又受著卸料力。在凸模設(shè)計(jì)時(shí)，必須校驗(yàn)凸模的抗壓強(qiáng)度和抗失穩(wěn)能力。 1）抗壓強(qiáng)度校核 式中 ——沖裁力（N）； ——凸模材料的許用應(yīng)力（），對一般工具鋼，凸模淬火硬度HRC為58~62時(shí)，取1000~1600；如有良好導(dǎo)向，可取2000~3000； ——凸模最小截面積。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得 =11063=2537 所以 成立。 2）抗縱向彎曲能力校核 圓形凸?，F(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，對非標(biāo)凸模可用下式進(jìn)行強(qiáng)度及穩(wěn)定校核 式中 ——凸模最大長度； ——沖裁力； ——凸模最大直徑。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得 所以 成立。 (4).凸模設(shè)計(jì)的其它要求 為避免沖裁后制件貼在凸模上，必要時(shí)在凸模上裝彈簧頂針，裝橡膠柱或在凸模中心留凹坑（或開孔），也可以從凸模的中心孔，噴射壓縮空氣卸去制件[6]。 2.3.1.2 沖槽凹模 (1)刃口孔形形式 凹模刃口形式有兩大類。一類是直壁刃口，這類刃口強(qiáng)度高，刃磨 后刃口尺寸不變。但每次沖壓后，工件或廢料會(huì)積存在刃口直壁部分，增加了推件力，同時(shí)也加速孔壁的磨損。為了減小直壁部分積存的工件或廢料，一般取刃口直壁高度h為4到8mm。而直壁刃口下方可采用筒形開口口，或采用的錐形開口。另一類是錐形刃口，這類刃口，沖壓后不積存工件或廢料，取件方便，并且每次刃磨量較小。但每次刃磨后，刃口尺寸要加大，刃口強(qiáng)度低。一般錐形刃口的α角為。 直壁刃口可在刃口內(nèi)安裝壓料板，有利于提高沖壓質(zhì)量，故適合于精度要求高，形狀復(fù)雜的沖壓件使用。 凹模刃口孔型見圖3-4。 (2)凹模的外形和尺寸的確定 圖3-4 凹模刃口型 凸模裝于下模座，由于下模座孔口較大因而使凹模工作時(shí)承受彎曲，若凹模厚度H及模壁C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，很難按理論方法精確計(jì)算，對于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹模一般不作強(qiáng)度核算，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定其尺寸： 凹模厚度 （3-1） 凹模寬度 （3-2） 在上述經(jīng)驗(yàn)公式中，為凹?？鬃畲蟪叽?。當(dāng)，材料厚度時(shí)，及C應(yīng)取最小值，但H值不應(yīng)小于10mm，模壁厚度C（即凹?？走吘啵┎粦?yīng)小于18mm。當(dāng)，材料厚度時(shí)，H及C則應(yīng)取大值。 由零件簡圖知 =145mm 代入（3-1）式，得 取mm 代入（3-2）式，得 取 C=265mm。 (3)沖裁輪廓線與凹模邊線的距離 1）線為平滑曲線時(shí)： 2）輪廓線為直線時(shí)： 3）輪廓線形狀復(fù)雜和有尖角時(shí)： 本設(shè)計(jì)凹模刃口為等腰三角形，所以有尖角，取第三種計(jì)算方法，即 代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得 (4)凹模上螺孔、銷孔位置尺寸和螺釘尺寸 1）標(biāo)準(zhǔn)尺寸： 代入值計(jì)算，得 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取=18 2）從凹模外緣到圓柱銷孔中心距離 其最小