1、1 沖裁工藝設(shè)計(jì)1.1 沖裁件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。沖裁件的工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對(duì)沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿(mǎn)足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。Q235鋼具有較高的強(qiáng)度和較好的沖壓加工性能;該零件形狀簡(jiǎn)單,但對(duì)孔邊距大于凸凹模所允許的最小壁厚，如零件圖所示，故可以考慮采用積存廢料的復(fù)合沖壓工序。1.2 沖壓工藝方案的確定該工件包括沖孔、落料兩個(gè)基本工序，可以有以下三種方案：方案一：先落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)；方案二：落

2、料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)；方案三：沖孔落料連續(xù)沖裁，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。三種方案比較見(jiàn)表1.1表1.1三種方案的比較 模具種類(lèi)比較項(xiàng)目單工序模復(fù)合模級(jí)進(jìn)模沖件精度較低高一般生產(chǎn)效率較低較高高生產(chǎn)批量適合大、中、小批量適合大批量適合大批量模具復(fù)雜程度較易較復(fù)雜復(fù)雜模具成本較低較高高模具制作精度較低較高高模具制造周期較快較長(zhǎng)長(zhǎng)模具外形尺寸較小中等較大沖壓設(shè)備能力較小中等較大工作條件一般較好好方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿(mǎn)足該零件的年產(chǎn)量要求。方案二只需一套模具，沖壓件的形位精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單，模具制造并

3、不困難。方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也高，但零件的沖壓精度較差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，故模具制造安裝較復(fù)合模復(fù)雜，且成本高。通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。2 沖裁排樣設(shè)計(jì)2.1 排樣方案的確定排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證在最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過(guò)程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術(shù)指標(biāo)之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生產(chǎn)中，沖壓件的年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件，甚至數(shù)百萬(wàn)件，材料合理利用的經(jīng)濟(jì)效益更為突出。保證在最低的

4、材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的條件下得到符合技術(shù)要求的零件，同時(shí)要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)以及車(chē)間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)等情況，以選擇較為合理的排樣方案。根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可以分為以下三種：（一）有廢料排樣：沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存在搭邊廢料，沖件尺寸完全由沖模來(lái)保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。（二）少?gòu)U料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響，其沖件質(zhì)量稍差，同時(shí)邊緣毛刺被凹模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率高，沖模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（三）無(wú)廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無(wú)搭邊，沿直線

5、或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質(zhì)量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。采用少、無(wú)廢料的排樣可以簡(jiǎn)化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級(jí)低。同時(shí)，由于模具單邊受力，不但會(huì)加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。綜上分析，并考慮沖裁零件的形狀、尺寸、材料，選取有廢料排樣。2.2 搭邊的選取排樣時(shí)，工件及工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊太寬，浪費(fèi)材料；搭邊太窄會(huì)引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會(huì)被拉斷，有時(shí)還會(huì)拉

6、入模具間隙中、損壞模具刃口，從而影響模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： 材料的力學(xué)性能。硬材料可小些，軟材料的搭邊可要大些。 工件的形狀與尺寸。尺寸大或有尖突的復(fù)雜的形狀時(shí)，搭邊要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭邊值應(yīng)取的大一些。 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以取小些。 材料厚度t圓形件或圓角r2t矩形件或邊長(zhǎng)L50或r0.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表2.3 Kx=0.05 KD=0.004總沖壓力Fz 總沖壓力是

7、各種沖壓工藝的總和，根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)計(jì)算，由于本模具采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模，則： Fz=F+ Fx+ Fd = 75.2+3.76+4.51 = 83.47KN2.5.2 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)，為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。對(duì)于級(jí)進(jìn)模以及輪廓形狀復(fù)雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點(diǎn)即壓力中心。模具的壓力中心應(yīng)與模柄的軸線重合，否則會(huì)影響模具及壓力機(jī)的精度和壽命。設(shè)制件中心為中心坐標(biāo)，則壓力中心：X0=Y0=3、刃口尺寸計(jì)算因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩類(lèi)：（1

8、）按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工作,因沖裁此類(lèi)工件的凸、凹模制造相對(duì)簡(jiǎn)單，精度容易保證，所以采用分別加工。（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不必校核的條件，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。表3.1 初始雙面間隙、材料厚度/08、10、3509M2、Q235Q34540、5065小于0.5極小間隙0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0

9、640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.1261.00.0100.140.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380由表

10、3.1 確定初始雙面間隙、的值： Zmin=0.132mm Zmax=0.240mm由表3.1 確定、的值：=0.4（）=0.0432=0.6（）=0.06483.1 沖孔刃口尺寸計(jì)算對(duì)于沖小孔5轉(zhuǎn)換為利用公式 其中 磨損系數(shù)的選取查下表3.3是工件的公差值 表3.3磨損系數(shù)表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13=0.75工件精度IT14=0.5因孔的公差等級(jí)為IT13級(jí)，所以查上表得=0.75 則=校核間隙：+=0.0648+0.0432=0.02160.108所以滿(mǎn)足+的條件，制造公差合適。3.2 落料刃口尺寸計(jì)算當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類(lèi)

11、尺寸第一類(lèi)尺寸。它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式其中 模具基準(zhǔn)尺寸()工件極限尺寸() 工件公差()查公差表將尺寸分別轉(zhuǎn)化為、,查表3.3取x=0.75=(40-0.75*0.12=39.91=(26-0.75*0.12=25.914 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)4.1 模具類(lèi)型的選擇由沖壓工藝分析可知采用復(fù)合沖壓，但復(fù)合模又可分為倒裝復(fù)合模和正裝復(fù)合模，其各自的特點(diǎn)如下表表4.1正裝復(fù)合模與倒裝復(fù)合模的比較序號(hào)正裝倒裝1對(duì)于薄沖件能達(dá)到平整要求不能達(dá)到平整要求2操作不方便、不安全，孔的廢料又打棒打出操作方法能裝自動(dòng)撥料裝置即能提高生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)?？椎膹U料通過(guò)凸凹模的孔往下漏掉

12、3裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜重建用拼塊結(jié)構(gòu)如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板4廢料不會(huì)在凸凹?？變?nèi)積聚，每次又打棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的漲力，又利于凸凹模減小最小壁厚廢料在凸凹模孔內(nèi)積聚，凸凹模要求又較大的壁厚以增加強(qiáng)度。該沖件屬于普通沖裁，精度要求不高又屬于大批量生產(chǎn)，刃壁較薄，采用倒裝比較合適，因此選用倒裝復(fù)合模。4.2 定位方式的選擇定位零件是用來(lái)保證條料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置，以保證沖制出合格的零件。條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位：一是在與條料方向垂直方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)成為送進(jìn)導(dǎo)向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進(jìn)的距離（步

13、距）。4.2.1 導(dǎo)料銷(xiāo)的選擇 屬于送料導(dǎo)向的定位零件又導(dǎo)料銷(xiāo)，導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。導(dǎo)料板及側(cè)壓板多用于級(jí)進(jìn)模和單工序模中。導(dǎo)料銷(xiāo)則多用于復(fù)合模和單工序模中。因此選導(dǎo)料銷(xiāo)做為導(dǎo)向且位于條料的同側(cè)，一般設(shè)2個(gè)，從前向后送料時(shí)導(dǎo)料銷(xiāo)裝在左側(cè)（固定式），為標(biāo)準(zhǔn)件。4.2.2 擋料銷(xiāo)的選擇屬于送料定距的定位零件有擋料銷(xiāo)、導(dǎo)正銷(xiāo)、側(cè)刃等，導(dǎo)正銷(xiāo)及側(cè)刃多用于級(jí)進(jìn)模和單工序模中。擋料銷(xiāo)則多用于復(fù)合模和單工序模中。選取擋料銷(xiāo)做定距定位零件。在模具閉合后不許擋料銷(xiāo)的頂端高出材料因選取活動(dòng)式橡膠彈頂擋料銷(xiāo)。其擋料銷(xiāo)的高度h查表得h=3，固定擋料銷(xiāo)釣形A10表4.2擋料銷(xiāo)高度0.3232344.3 卸料裝置和推件裝置

14、的選擇4.3.1 卸料裝置的選擇常見(jiàn)的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板。前者式剛性結(jié)構(gòu)主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性結(jié)構(gòu)，兼有壓料和卸料兩個(gè)作用。其卸料力的大小決定與所選用的彈性元件。主要用于沖制薄料和要求制件平整的沖模中，因此選取彈壓卸料板。彈壓卸料板與凸模配合間隙值查表的=0.15表4.3彈壓卸料板與凸模配合間隙值材料厚度0.50.511單面間隙0.050.10.15在自由狀態(tài)下的彈壓卸料板應(yīng)高出凸模刃口0.10.3。卸料板的厚度查表4.4。表3.4卸料板的厚度材料厚度卸料板寬度 505080 80125hoH0hoH0hoH00.868610813

15、0.81.561081210141.536-10-12-查上表得卸料板厚度由于材料厚度在彈性卸料板的使用厚度，故此次模具使用彈性卸料版。4.3.2 推件裝置的選擇推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種，一般剛性用的較多，它由打桿、推板、連接桿和推件塊組成。其工作原理是在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r(shí)，利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿，撞擊上模內(nèi)的打桿與推件板，將凹模內(nèi)的工件推出，其推件力大，工作可靠。4.4 工作零件的設(shè)計(jì)4.4.1 凹模的設(shè)計(jì)凹模厚度的確定： 為系數(shù) 為凹模刃口的最大尺寸()查表3.5選取系數(shù)=0.35表3.5凹模系數(shù)條料寬度材料厚度11336500.300.400.350.500.45

16、0.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30H=0.35*39.91=13.97凹模的刃口形式選用直筒式刃口。該凹模的厚度的全部為有效刃口高度，刃壁無(wú)斜度，刃磨后刃口尺寸不變，適用于制件或廢料逆沖壓方向推出的沖裁模如復(fù)合模、薄料落料模。4.4.2 凸凹模的設(shè)計(jì)凸凹模是復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的結(jié)構(gòu)大到分為整體式和鑲拼式的兩種，鑲拼式結(jié)構(gòu)適合于大，中型和形狀復(fù)雜，局部容易損壞的整體凸模式或凹模，而此處所需的凸凹模形狀較簡(jiǎn)單，所以選用整體式來(lái)加工凸凹模。它的內(nèi)外圓均為刃口，凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具為正裝結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔無(wú)積存廢料，脹力小，最小壁厚為材料厚度的1.5倍，即1.5。4.4.3 凸模的設(shè)計(jì)凸模的固定形式有：采用凸模固定板固定、與上模板直接固定和采用低溶點(diǎn)合金或環(huán)氧樹(shù)脂澆注固定三種，各自的特點(diǎn)的比較如下表。表3.9固定形式的特點(diǎn)比較固定形式固定方法特點(diǎn)凸模固定板固定一般采用H7/m6過(guò)渡配合，圓形凸模則采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困難與上模板直接連接采用螺釘，銷(xiāo)釘直接把凸模固定在上模板上適用于大型凸模的固定低熔點(diǎn)合金澆注固定或環(huán)氧樹(shù)脂澆注固定使低熔