屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計【沖孔落料級進(jìn)模】【說明書+CAD】

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屏屏板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計 1 緒 論 中國模具發(fā)展的現(xiàn)狀:改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)中的沖冷加工以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 冷沖壓與其它加工方法相比,具有獨到之處,所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門都越來越多地釆用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所替代。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f，如果在生產(chǎn)中不廣泛釆用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率、提高質(zhì)量、降低成本，進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。 國外的模具技術(shù)水平:車身制造中的級進(jìn)沖模發(fā)展迅速。 在自動沖床上用級進(jìn)沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來，級進(jìn)組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應(yīng)用，用級進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸?shù)群罄m(xù)工序。級進(jìn)組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機(jī)上使用的階梯模相比，節(jié)約 30% 。但是級進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗疲饕糜诶焐疃缺容^淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機(jī)上加工。 凡工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國家，對標(biāo)準(zhǔn)化工作都十分重視，因為能給工業(yè)帶來質(zhì)量、效率和效益。模具是專用成形工具產(chǎn)品，雖然個性化強(qiáng)，但也是工業(yè)產(chǎn)品，所以標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要。模具標(biāo)準(zhǔn)化工作主要包括模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和執(zhí)行、模具 標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)和應(yīng)用以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳、貫徹和推廣等工作。中國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，加之宣傳、貫徹和推廣工作力度小，因此模具標(biāo)準(zhǔn)化落后于生產(chǎn)，更落后于世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國家。國外模具發(fā)達(dá)國家，如日本、美國、德國等，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作已有近 100 年的歷史，模具標(biāo)準(zhǔn)的制訂、模具標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)與供應(yīng)，已形成了完善的體系。而中國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作只是從“全國模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會”成立以后的 1983 年才開始的。目前中國已有約 2 萬家模具生產(chǎn)單位，模具生產(chǎn)有了很大發(fā)展，但與工業(yè)生產(chǎn)要求相比，尚很不適應(yīng)，其中一個重要原因就是模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和水平不高。 級進(jìn)沖裁模，級進(jìn)模 (又稱連續(xù)模、跳步模)，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個不同的位置上同時完成多道沖壓工序的沖模。整個制件的成形是在級進(jìn)過程中逐步完成的。級進(jìn)成形是屬工序集中的工藝方法，可使切邊、切口、切槽、沖孔、塑性成形、落料等多種工序在一副模具上完成。級進(jìn)模可分為普通級進(jìn)模和多工位精密級進(jìn)模。多工位精密級進(jìn)模我們將作為一專題在后續(xù)章節(jié)中討論。 由于用級進(jìn)模沖壓時，沖裁件是依次在幾個不同位置上逐步成形的，因此要控制沖裁件的孔與外形的相對位置精度就必須嚴(yán)格控制送料步距。為此，級進(jìn)模有兩種基本結(jié)構(gòu)類型：用導(dǎo)正銷定距的級進(jìn)模與用側(cè)刃定距的級進(jìn)模。 今后模具的發(fā)展方向:未來沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項： 1、面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 2、速銑削加工 3、具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 4、火花銑削加工 5、高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 6、質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 7、模具研磨拋光將自動化、智能化 8、具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 2 總裁件的工藝性分析 此工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為黃銅Ｈ62，具有良好的沖壓性能，適合總裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個?7mm的孔、一個?5mm的孔、兩個?2.5mm的孔和十三個?1.5mm孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也要滿足要求，最小壁厚為3.5mm(12個?1.5mm的孔與?55.5mm外圓、兩個?3.5mm的孔與?55.5mm的外圓之間的壁厚)。 屏屏板的上面的形狀公差為0.2mm。外圓輪廓的尺寸為?55.5mm，未注公差均按IT13級精度制造，尺寸精度較低，普通總裁完全能夠滿足要求。 3 沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料和沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，釆用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級進(jìn)沖壓。釆用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩副模具，成本很高而且生產(chǎn)效率很低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品留在其模具上。在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只是需要一副模具；生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對以上三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)釆用方案三為佳。 4 主要的設(shè)計計算 4.1 排樣方式的確定及其計算 屏屏板排樣圖 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣正確與否將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分率叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的指標(biāo)。 一個步距內(nèi)的材料利用率η可用下式表示： η==72% A————一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積； B—————條料寬度； S—————步距（η值越大，材料的利用率就越高，在沖裁件的成本中材料費用一般占用60%以上） 排樣進(jìn)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊雖是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大作用。它補(bǔ)償了定位誤差和剪裁誤差，確保沖裁出合格零件。搭邊寬度對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊值。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，使沖裁件產(chǎn)生毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁呼不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50%以上。 在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度，進(jìn)而確定導(dǎo)料板間的距離。無側(cè)壓裝置的模具，應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減小。為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊的減小，條料寬度應(yīng)增加一個條料可能的擺動量，可按下式計算： 條料寬度—————B =（Dmax + 2a + Z） 導(dǎo)料板間距離—————A =B + 2a +2Z 式中Dmax—————條料寬度方向沖裁件的最大尺寸 a—————側(cè)搭邊值 Δ—————條料寬度的單位（負(fù)向）偏差； Z—————導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙； 設(shè)計級進(jìn)模，首先要設(shè)計條料排樣圖。屏屏板的形狀整體是一個圓盤形的特點，直排材料的利用率最高，所以應(yīng)釆用直排。如圖（2）所示的排樣方法，可設(shè)計成邊料載體的沖壓 方式，顯著地減少廢料。邊料載體是利用材料搭邊沖出導(dǎo)正工藝孔而形成的載體，實際上這是利用邊廢料作載體、省料、應(yīng)用普遍。見參考文獻(xiàn)[1]中表2.5.2 搭邊值取工件間a1=1.2mm和側(cè)面a=1.5mm，條料寬度為B=59 mm，步距S=56.7mm，一個步距的材料利用率為η=72%。（計算見表1）。 見參考文獻(xiàn)[10]板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選用950×1500的黃銅板，每張黃銅板可剪裁為16張條料（59×1500），每張條料可沖26個工件，故每張黃銅板的材料利用率為71%。 表1 條料的相關(guān)計算 項目分類 項目 公式 結(jié)果 備注 排樣 沖裁件面積A A=27.752×π 2418mm 查表2.5.2得最小搭邊 值a1=1.2 mm a=1.5 mm 釆用無側(cè)壓置，條料與 導(dǎo)料板Cmin間隙 Cmin=0.5mm 條料寬度B B=55.5+2×1.5+0.5 59mm 步距S S=55.5+1.2 56.7mm 一個步距的材料利用率η η= 72% 4.2 沖壓力的計算 通常所說的沖裁力是指沖裁力是指沖裁力最大值，這是選用壓力機(jī)和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。 用平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算： F= KLtτb 式中 F—————沖裁力； L—————沖裁周邊長度； T—————材料厚度； τb—————材料抗剪強(qiáng)度； K—————系數(shù) 系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響面給出的修正系數(shù)，一般取K= 1.3 。 為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸樫上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需的力稱卸料力；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需的力稱頂件力。卸料力、推件力和頂件力是從沖床、卸料裝置中獲得的。一般常用下列經(jīng)驗公式計算： 卸料力—————Fx=KxF 推件力—————FT=nKTF 頂件力—————FV=KVF 式中 F———沖壓力； Fx FT FV—————卸料力、推件力、頂件力系數(shù)； N—————同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。 n = 式中 h—————凹模洞口的直刃壁高度 t－————板料厚度 該模具釆用級進(jìn)模，擬選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關(guān)計算見表2。 根據(jù)計算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選 J23—25。(見參考文獻(xiàn)[5]附錄) 表2 沖壓力的相關(guān)計算 項目計算 項目 公式 結(jié)果 備注 沖壓力 沖裁力F F=KLtτb=1.3×2950.16× 2×300 230224.8 N L=295016mm Tb=300 MPa 卸料力Fx FX=KXF=0.04×230224.8 9209 N 查表2.6.1 KT=0.06 kX=0.04 推件力FT FT=nkTF=4×0.06×230224.8 55254 N n=h/t=8/2=4 kD=0.06 沖裁力總 力FZ FZ=FX+F+FT= 230224.8+9209+55254 294687.8N 彈性卸料、下出件 4.3 壓力中心的確定及相關(guān)計算 沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)該通過壓力機(jī)滑塊的中心線。對于有模柄的沖模來說，須使壓力中心通過模柄的中心線。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌的模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響到制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。沖裁形狀對稱的沖件時，其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中點。沖裁圓弧線段時，其壓力中心的位置按公式： 確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心和多凸模模具的壓力中心，常用解析法和作圖法，該設(shè)計釆用解析法。 計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖（3）所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1～L4共四組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標(biāo)（－0.337，6.07）。有關(guān)計算如表（3）所示。(參考文獻(xiàn)[5]中的壓力中心的確定及相關(guān)計算) 表3 壓力中心數(shù)據(jù)表 基本要素長度L/mm 各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值 x y L1=174.27 0 28.35 L2=100.48 0 －28.35 L3=15.7 －7.5 －15 L4=4.71 3.88 －13.86 合計 295.16 －0.337 6.07 由以上計算結(jié)果可以看出，該項工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點O。若選用J23—25沖床，C點仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。 凹模型口圖 4.4 工作零件刃口尺寸的計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁件設(shè)計中的一項重要工作。在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光面是凸模刃口擠切核工業(yè)部產(chǎn)生的。故計算刃口尺寸時，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行。其原則如下： 落料時 因落料件光面尺寸與凹模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凹模尺寸，即以凹模尺寸為基準(zhǔn)。又因落料件尺寸會隨凹刃口的磨損而增大，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故落料凹模基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽?，則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙。 沖孔時，因工件光面的孔徑與凸模尺寸相等（或基本一致），應(yīng)先確定凸模尺寸，即以凸模尺寸為基準(zhǔn)。又因沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小 ，故沖孔凸?；境叽鐟?yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。而沖孔凹?；境叽鐒t按凸模基本尺寸加最小初始間隙。 在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工件零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對較簡單，適宜釆用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口計算就按分開加工的方法來計算,如表4所示(參考文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[6]上面的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值的選定和凸模與凹模刃口尺寸的確定。) 表4 工作零件刃口尺寸的計算 尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計算公式 結(jié)果 備注 落料 ?55.5 ?55.5 DA=(Dmax-XΔ) DT=(DA-Zmin/2) DA=55.25 查表 2.3.3得沖裁雙面間隙Zmax=0.16mm Zmax=0.12mm 未注公差均為IT13級精度制造，磨損系數(shù)X=0.5，凸凹模IT8級加工制造。校核滿δA＋δT=（Zmax-Zmax） DT=55.19 沖孔 ?1.5 ?1.5 dT=(dmin+XΔ) dA=( dT+ Zmin/2)0+δΤ dT=1.57 dA=1.63 ?3.5 ?3.5 dT=3.59 dA=3.65 ?7 ?7 dT=7.11 dA=7.17 ?5 ?5 dT=5.09 dA=5.15 孔心距 ?45 ?45 LA=LΔ/8 LA=45 R15 R15 LA=15 4.5 卸料橡膠的設(shè)計 卸料橡膠的設(shè)計計算見表（5），選用的4塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表（5） 卸料橡膠的設(shè)計計算 項目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程h工 h工=h1+t+h2 6 mm h1為凸模進(jìn)卸料板的高度1mm 橡膠工作行程H工 H工=h工+h修 8 mm h修為凸模修模量，取2mm 橡膠自由高度H自由 H自由=4H工 32 mm 取H工為H自由的25% 橡膠的預(yù)壓縮 量H預(yù) H預(yù)=15%H自由 4.8 mm 一般 H預(yù)=(10%~15%)H自由 每個橡膠承受的 裁荷F1 F1=F卸/4 2302.25 N 選用4個圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D=(d2+.27(F1/P))0.5 68 mm d為圓筒形橡膠的內(nèi)徑，取d=13mm 校核橡膠自由高度H自由 0.5H自由/D=0.541.5 滿足要求 P=0.5MPa 橡膠的安裝高度H安 H安=H自由-H預(yù) 26.8 mm h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度3mm 5 模具的總體設(shè)計 5.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，釆用級進(jìn)沖壓，所以模具類型為級進(jìn)模。 5.2 定位方式的選擇 因為該模具釆用的是條料，控制條料的送料方向釆用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂茥l料的送料的送進(jìn)步距釆用擋料銷初定距，導(dǎo)料銷精定距，而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。 5.3 卸料、出件方式的選擇 因為工件料厚為2 mm.，相對較薄，卸料力也比較小，故可彈性卸料，又是因為是級進(jìn)模生產(chǎn)，所以釆用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 5.4 導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該級進(jìn)模釆用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 6 主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 4 落料凸模 6.1.1 落料凸模 凸模長度主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、操作安全、裝配等的需要來確定。當(dāng)按沖模典型組合標(biāo)準(zhǔn)選用時，則可取標(biāo)準(zhǔn)長度，否則應(yīng)該進(jìn)行計算。 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，釆用線切割機(jī)床加工，2個M6的螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/h5。其中總長度可按公式計算求得： L=h1+h2+t+h=(25+14+2+20)mm=61 mm L—————凸模長度。（mm）h1—————凸模固定板厚度（mm） h2—————卸料板厚度（mm）t—————板厚 h—————增加長度 它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）。凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10～20 mm，具體結(jié)構(gòu)可參見圖4所示。 具體結(jié)構(gòu)可參見圖（4）所示。 6.1.2 沖孔凸模 沖小孔凸模，所謂小孔，一般系指孔徑d小于被沖板料的厚度可直徑d<1mm的圓孔和面積A<1mm2的異形孔。它大大超過了對一般沖孔零件的結(jié)構(gòu)工藝性要求。沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差，容易彎曲和折彎，所以必須釆取措施提高它的強(qiáng)度和剛度，從而提高其使用壽命。其方法有 ① 沖孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向。② 釆用短凸模的沖孔模。 ③ 在沖模的其它結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造上釆取保護(hù)小凸模措施。 沖孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向有兩種，即局部保護(hù)與導(dǎo)向和全長保護(hù)與導(dǎo)向。它是利用彈壓卸料板對凸模進(jìn)行保護(hù)與導(dǎo)向。 因為所沖的孔均為圓形，又因為沖孔凸模比較 ，所以沖孔模釆用臺階式，一方面方便，另一方面又便于裝配與更換。其中?5的圓形凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件BII型式（尺寸為5.09×61）。沖13個?3.5和一個?7的孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖5所示： 圖 5 沖孔凸模 在一般情況下，凸模的強(qiáng)度和剛度是足夠的，沒有必要進(jìn)行校核。但是當(dāng)凸模的截面尺寸很小面沖裁的板料厚度較大或根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定的凸模特別細(xì)長時，則應(yīng)進(jìn)行承壓能力和抗縱彎曲能力的校核。 小孔?1.5r 沖孔凸模強(qiáng)度和剛度校核（d>1.3t不要校核）。（參考文獻(xiàn)[5]中的凸模的校核） 6.1.2.1 凸模最小直徑的校核 為使彈壓卸料板加工方便，取凸模與卸料的雙面間隙為0.15mm（不起導(dǎo)向作用）。 小凸模dp2縱向總壓力P 2Σ； P 2Σ = P2+Q1 沖裁力 P2 = 1.3τL t = 1.3τπdt 推件力 Q1 = nK1P2 = 1.3τπdtnK1 則 P 2Σ = 1.3τπdt + 1.3τπdtnK1 = 1.3τπdt（1+ nK1） 根據(jù)公式 Fmax 即 = 則 dmin = = = 1.29 mm Dp2 = dd2－Zmin =1.63 －0.12 =1.51 mm 因d p2 > 1.29 ，所以凸模強(qiáng)度足夠（取凹模洞口直徑8，取 = 300 MPa。 6.1.2.2 凸模最大自由長度的校核 P 2Σ = 1.3τπdt（1+ nK1） = 1.3×300×3.14×1.51×2×(1+4×0.06) = 4585.88 N ≈ 4586 N 根據(jù)公式 Lmax 普通壓力機(jī)取K = 1.0 ，卸料板不起導(dǎo)向作用時，取=1、取E=3×105；最小慣性矩J=πd4/64 0.05d4 Lmax = = 12.92 mm 由此可知，小凸模工作部分長度不能超過12.95 mm ，現(xiàn)取小凸模工作部分長度為12 mm。 6.2 凹模 在實際生產(chǎn)中，由于沖裁件的形狀和尺寸千變?nèi)f化，因而大量使用外形為圓形或矩形的凸模板，在其上面開設(shè)所需要的凹模洞口，用螺釘和銷釘直接固定在支承件上，它與固定板、墊板和模座等配套使用。凹模釆用螺釘和銷釘定位時，要保證螺釘間、螺孔與銷孔及螺孔、銷孔與凹模刃口壁間的距離不能太近，否則會影響模具壽命。 凹模釆用整體凹模，各沖裁的凹模孔均釆用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的依據(jù)將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按文獻(xiàn)[1]公式2.9.3、2.9.4計算： 凹模厚度 H= kb =0.3×59 =17.7 mm (查表2.9.5得k=0.3) 凹模壁厚 c（1.5～2）H = 26.55～35.4 mm 取凹模厚度 H = 20mm，凹模壁厚 C =35mm， 凹模寬度 B = b + 2c = (59 +2×35) =129 mm 凹模長度 L取190 mm(送料方向) 凹模輪廓尺寸為：190×129×20 mm，結(jié)構(gòu)如圖6所示。 圖 6 落料凹模 6.3 定位零件的設(shè)計 使用導(dǎo)正銷的的目的是消除送進(jìn)導(dǎo)向和送料定距或定位板等粗定位的誤差，保證孔與外形相對位置公差的要求。導(dǎo)正銷主要用于級進(jìn)模，也可用于單工序模。導(dǎo)正銷通常與擋料銷配合使用，也可于側(cè)刃配合使用。為了使導(dǎo)正銷工作可靠，避免折斷，導(dǎo)正銷的直徑一般應(yīng)大于2mm，即孔徑小于2mm的孔不宜用導(dǎo)正銷導(dǎo)正，但可另沖直徑大于2mm的工藝孔進(jìn)行導(dǎo)正。導(dǎo)正銷的頭部由圓錐形的導(dǎo)入部分和圓柱形的導(dǎo)正部分組成。導(dǎo)正部分的直徑和高度尺寸及公差很重要。導(dǎo)正銷的基本尺寸可按下式計算： d = dT —a d—————導(dǎo)正銷的基本尺寸； dT—————沖孔凸模直徑； a—————導(dǎo)正銷與沖孔凸模直徑的差值； 導(dǎo)正銷的圓柱部分直徑按公差與配合標(biāo)準(zhǔn)h6～h9制造。高度尺寸一般?。?.5～0.8）t（t為板料厚度）。 落料凸模下部設(shè)置兩個導(dǎo)正銷，分別借用工件上兩個?3.54 mm的孔作為導(dǎo)正孔。?3.54 mm導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖（7）所示。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端右1.5mm ,所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為1.2 mm 。導(dǎo)正銷釆用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔釆用H7/h6配合。(文獻(xiàn)[10]導(dǎo)正銷的選用) 圖 7 導(dǎo)正銷 起粗定距的活動擋料銷、彈簧和螺栓選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為6×14。(文獻(xiàn)[10]中的擋料銷和螺栓的選用)。 6.4 導(dǎo)料板的設(shè)計 導(dǎo)料板一般設(shè)在條料兩側(cè)，其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是國家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，它與卸料板分開制造；另一種是與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)。使條料順利通過，兩導(dǎo)料板間距離應(yīng)等于條料最大寬度加上一個間隙值（見排樣及條料寬度計算）。導(dǎo)料板的高度H取決于擋料方式和板料厚度，以便于送料為原則。 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取0.5mm，這樣就可以確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按文獻(xiàn)[1]表2.9.7選擇，取導(dǎo)料板的厚度為8mm。（如圖8所示）導(dǎo)料板釆用45號鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上，導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。 圖 8 導(dǎo)料板 6.5 卸料部件的設(shè)計 6.5.1 卸料板的設(shè)計 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。 卸料板釆用45號鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。 6.5.2 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm ，螺紋部分為M8×10mm 。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 6.6 模架及其他零件部件設(shè)計 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架。另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向兩種?；瑒訉?dǎo)向模架的精度等級分為I級和II級。各級對導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。滾動導(dǎo)向模架的精度等級分為0I和0II級。這些技術(shù)條件保證了整個模架具有一定的精度。這是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度的裝配精度達(dá)到一定的要求，整個模具達(dá)到一定的精度就有了基本的保證。 該模具釆用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架,而標(biāo)準(zhǔn)模架的型號和規(guī)格就決定了上下模座的型號和規(guī)格。如果需要自行設(shè)計模座，則圓形模座的直徑應(yīng)比凹模直徑大30～70mm，矩形模座的長度應(yīng)比凹模板長度大40～70mm其寬度可以略大于或等于凹模板的寬度。模座的厚度可參照標(biāo)準(zhǔn)模座確定，一般為凹模厚度的確1.0～1.5倍，以保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。對于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實際需要，按鑄件工藝要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。 導(dǎo)柱 d/mm×L/mm分別為?28×160，?32×160；導(dǎo)柱 d/mm×L/mm×D/mm 分別為?28×115×42，?32×115×45。 上模座厚度H上模取45mm，上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取25mm，下模座厚度H下模取50mm,那么，該模具的閉合高度： H閉=H上模+H墊+ L+H+H下模－h(huán)2 =(45＋10＋61＋20＋50－3)mm= 183mm 式中： L——————凸模長度，L=61mm； H——————凹模厚度，H=20mm； h2——————凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2 =3mm。 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—25最大裝模高度（220mm），可以使用。模柄，中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上。模柄是作為上模與壓力機(jī)滑塊連接的零件。對它的基本要求是：一要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二要與上模正確而可靠連接。壓入式模柄與上模座孔以H7/h6配合并加銷釘以防轉(zhuǎn)動主要用于上模座較厚而又沒有開設(shè)推板孔或上模比較重的場合。另外還有旋入式模柄、凸緣模柄、浮動模柄等。總之選擇模柄的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)模具大小、上模的具體結(jié)構(gòu)、模具復(fù)雜性及模具精度等因素確定。 凸模固定板，它的作用是將凸模（凸凹模）連接固定在正確位置上。標(biāo)準(zhǔn)凸模固定板有圓形、矩形和單凸模固定板等多種型式。選用時，根據(jù)凸模固定和緊固件合理布置的需要確定其輪廓尺寸，其厚度一般為凹模厚度的80%。墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以防止模座被凸模頭部壓陷，從而影響凸模的正常工作。如果頭部端面上的單位面積壓力P大于模座材料的許用壓力時，就需要在凸模頭部支承面上加一塊硬度較高的墊板；如果凸模頭部端面上的單位面積壓力P不大于模座材料的許用壓應(yīng)力時，可以不加墊板。據(jù)此，凸模較小面沖裁力較大時，一般需要加墊板；凸模較大的，一般可不加墊板。模座材料的許用壓應(yīng)力見表（6）所示： 表6 模座材料的許用壓應(yīng)力 模板材料 【】/MPa 鑄鐵 HT 250 90～140 鑄鋼 ZG 310～570 110～150 通過以上對模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以初步確定制造時所用的材料。我們對冷沖模具鋼使用性能的基本要求是具有高硬度（58～64HRC）和強(qiáng)度，具有高耐磨性，有足夠的韌性，熱外理變形小，有一定有熱硬性。沖裁模要求高硬度、高耐磨性和一定的韌性；而對材料工藝性能的要求中，由于冷沖模工作零件一般要經(jīng)過較復(fù)雜的制造過程，因而必須具有對各種加工工藝的適應(yīng)性。對冷沖模具材料的工藝性要求，包括可鍛性、加工工藝性、脫碳與氧化的敏感性、淬硬性、淬透性、過熱敏感性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性等。 T10A和Cr2碳素工具鋼中制造冷沖模的通用鋼材。它們淬火后形成表面硬化層，有良好的耐疲勞能力。MnCrWV鋼是低變形冷作模具鋼，其特性是淬硬性（61～64HRC）和淬透性較好，淬火開裂、變形傾向小，主要用于小批量生產(chǎn)中。在我國9Mn2V應(yīng)用較廣，實踐證明，它不僅可代替碳素工具鋼，而且可代替CrWMn、9SiCr等用以制造板料厚度小于4mm的沖裁模、彎曲模等。Cr12MoV可代替9Mn2V，主要用于大批量生產(chǎn)中。 沖模模具所用材料和熱處理要求如下所示： 零件名稱 選用材料牌號 熱處理 硬度（HRC） 上下模座 HT250 模柄 Q275 導(dǎo)柱 T10A 60～62 導(dǎo)套 T10A 57～62 凸模固定板 Q275 卸料板 Q275 導(dǎo)料板 Q275 淬火、回火 43～48 擋料銷 45 淬火、回火 43～48 導(dǎo)正銷 T8 淬火、回火 52～56 墊板 T10A 淬火、回火 43～48 螺釘 45 頭部 淬火、回火 43～48 銷釘 45 淬火、回火 43～48 表 7 7 模具總裝圖 級進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。在一副級進(jìn)模上，根據(jù)沖壓件的實際需要，按一定順序安排了多個沖壓工序（在級進(jìn)模中稱為工位）進(jìn)行連續(xù)沖壓。它不但可以完成沖裁工序，，還可以完成成形工序，甚至裝配工序，許多需要多工序沖壓的復(fù)雜的復(fù)雜沖壓件可以在一副模具上完成成形，為高速自動沖壓提供了有利條件。由于級進(jìn)模工位數(shù)較多，因而用級進(jìn)模沖制零件，必需解決條料或帶料的準(zhǔn)確定位問題，才有可能保證沖壓件的質(zhì)量。 通過以上的設(shè)計，可得到如圖的所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（18個凸模）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式釆用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 ?? 該模具總裝圖是用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級進(jìn)模。上、下模用導(dǎo)板導(dǎo)向。沖孔凸模與落料凸模之間的距離就是送料步距 。材料送進(jìn)時由活動擋料銷進(jìn)行初定位，由兩個裝在落料凸模上的導(dǎo)正銷進(jìn)行精定位。導(dǎo)正銷與落料凸模的配合為H7／h6，其連接應(yīng)保證在修磨凸模時的裝拆方便。導(dǎo)正銷頭部的形狀應(yīng)有利于在導(dǎo)正時插入已沖的孔，它與孔的配合應(yīng)略有間隙。為了保證首件的正確定距，在帶導(dǎo)正銷的級進(jìn)模中，常采用始用擋料裝置。它安裝在導(dǎo)板下的導(dǎo)料板中間。在條料沖制首件時，用手推始用擋料銷 ，使它從導(dǎo)料板中伸出來抵住條料的前端即可沖第一件上的兩個孔。以后各次沖裁由固定擋料銷控制送料步距作初定位。 ??? 用導(dǎo)正銷定距結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng)兩定位孔間距較大時，定位也較精確。但是它的使用受到一定的限制。當(dāng)板料太薄 (一般為t＜0.3mm)或較軟的材料，導(dǎo)正時孔邊可能有變形，因而不宜采用條料送進(jìn)時釆用活動擋料銷作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個導(dǎo)正銷，利用條料上兩個?3.5作導(dǎo)正銷進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動，用落料孔套在活動擋料銷上，并向前推緊，沖壓時凸模上的導(dǎo)正銷再作精確定距?；顒訐趿箱N位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)料擋作精確定位時，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到0.02mm。 總之，級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 8 沖壓設(shè)備的選用 設(shè)備類型選擇的主要依據(jù)是所完成的沖壓工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖壓件的尺寸及精度要求、現(xiàn)在設(shè)備條件等。中、小型沖壓件主要選用開式雙柱的機(jī)械壓力機(jī)；大中型沖壓件多選用雙柱閉式機(jī)械壓力機(jī)。根據(jù)沖壓工序可分別選用通用壓力機(jī)、專用壓力機(jī)。大批量生產(chǎn)時，可選用高速壓力機(jī)或多工位自動壓力機(jī)；小批量生產(chǎn)時，尤其大型厚板零件的成形時，可釆用液壓機(jī)。對于薄板沖裁、精密沖裁，應(yīng)注意選擇剛度和精度高的壓力機(jī)。 壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)選擇主要依據(jù)是沖壓件尺寸、變形力大小及模具尺寸，并進(jìn)行必要的校核：沖壓總體結(jié)構(gòu)尺寸必須與選用的壓力機(jī)相適應(yīng)，即模具的總體平面應(yīng)該與壓力機(jī)工作臺或墊板尺寸和滑塊下平面尺寸相適應(yīng)；模具的封閉高度應(yīng)與壓力機(jī)的裝模高度或封閉高度相適應(yīng)。 通過校核，參考文獻(xiàn)[5]選擇開式雙柱式可傾壓力機(jī)J23—25足使用要求。其主要參數(shù)如下： 公稱壓力： 250 KN 滑塊行程：65 mm 最大閉合高度： 270 mm 最大裝模高度： 220 mm 連桿調(diào)節(jié)長度： 55 mm 最大傾斜角度：30。 工作臺尺寸（前后×左右）：250×300 mm 墊板尺寸（厚度×孔徑）：30×150 mm 模柄孔尺寸：?30 mm×60 mm 9 模具零件加工工藝 本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若釆用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。圖所示落料凸模的加工工藝過程如表（8）所示。 表（8） 落料凸模加工工藝過程 工序名 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖 (示意圖) 1 備料 將毛壞鍛成長方體(56×58.4×68) 圖8.1 2 熱處理 退火 圖8.2 3 刨 刨六面,上下兩面互為平行，留單邊余量為0.5 ，四周均有圓角。 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨上下兩面，互為平行 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線 7 加工螺釘孔、安裝孔 和穿絲孔 按位置加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔等 8 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火達(dá)到58～62HRC 9 磨平面 精磨上、下兩平面 10 線切割 按圖張要求，輪廓達(dá)到尺寸要求 圖8.3 11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計要求 12 檢驗 圖8.1 圖8.2 圖8.3 凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。凹模的加工工藝： 表(9) 凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖(示意圖) 1 備料 將毛壞鍛成長方體(132×200×25) 圖 9.1 2 熱處理 退火 3 粗刨 刨六面過到(129×190×20)，互為直角 圖9.2 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平面 磨六面互為直角 圖9.3 6 鉗工劃線 劃出名孔位置線，型孔位置線 圖9.4 7 銑漏料孔 達(dá)到設(shè)計要求 圖9.5 8 加工螺釘孔、 銷釘孔及穿絲孔 按要求加工螺釘孔，銷釘孔及穿絲孔 圖9.6 9 熱處理 按熱處理工藝，淬火回火到60～64HRC 10 磨平面 精磨上、下平面 圖9.7 11 線切割 按圖切割型孔達(dá)到尺寸要求 圖9.8 12 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計要求 13 檢驗 圖 9.1 圖 9.2 圖9.3 圖 9.4 圖 9.5 圖 9.6 圖 9.7 圖9.8 10 模具的裝配 根據(jù)級進(jìn)模裝配要點，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表（10）所示。 表（10） 屏屏板級進(jìn)模的裝配 序號 工序 工藝說明 1 凸凹模預(yù)配 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀 將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固 3 裝配下模 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、導(dǎo)料板 在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺釘孔位置，并分別鉆孔，攻絲 將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配上模 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.2mm的紙片，然后將凸模與固定板裝入凹模 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺釘、銷孔位置并鉆螺孔、銷孔 用螺釘將固定板組合、墊板、模座連接在一起，但不要擰緊 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端的1mm 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘 安裝導(dǎo)正銷、承料板 切紙檢查，合適后打入銷釘 5 試沖與調(diào) 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相反調(diào)整 28