基于Solidworks的紫銅墊片倒裝復(fù)合模具設(shè)計(jì).doc

目 錄 摘摘 要要.I ABSTRACT.II 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性.1 1.2 沖壓模具相關(guān)介紹.1 1.3 沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位.2 1.4 沖壓模具水平狀況.2 1.5 我國沖壓模具今后發(fā)展趨勢.4 第二章第二章 零件的工藝性分析零件的工藝性分析.6 2.1 沖壓件的工藝性分析.6 2.2 沖裁工藝方案的確定.7 第三章第三章 主要數(shù)據(jù)的計(jì)算主要數(shù)據(jù)的計(jì)算.9 3.1 排樣方案的確定及計(jì)算.9 3.2 沖壓力的計(jì)算.13 3.2.1 落料力.13 3.2.2 沖孔力.13 3.2.3 沖裁時(shí)的推料力和卸料力頂料力的計(jì)算.15 3.2.4 最大沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇.16 3.3 模具壓力中心的確定.17 3.4 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算.18 3.4.1 沖孔部分.20 3.4.2 落料部分.21 3.4.3 孔心距.22 第四章第四章 模具結(jié)構(gòu)及模具零件的設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)及模具零件的設(shè)計(jì).23 4.1 模具類型的選擇.23 4.2 定位方式的選擇.24 4.3 卸料裝置與推件裝置的選取.24 4.3.1 卸料裝置的選取.24 4.3.2 推件裝置的選取.26 4.4 導(dǎo)向方式的選擇.26 4.5 工作零件的設(shè)計(jì).26 4.5.1 凹模外形尺寸的確定.26 4.5.2 凹模結(jié)構(gòu)形式的選擇.27 4.5.3 凹模刃口形式選用.28 4.5.4 凸模固定形式的選擇.29 4.5.5 凸模結(jié)構(gòu)尺寸.29 4.5.6 凸凹模的選取.30 4.5.7 模架及其他零件的設(shè)計(jì).32 第五章第五章 閉模高度的計(jì)算閉模高度的計(jì)算.34 第六章第六章 模具材料的選用模具材料的選用.35 第七章第七章 模具的裝配與檢測模具的裝配與檢測.36 7.1 模具的裝配.36 7.2 模具檢測.37 結(jié)束語結(jié)束語.40 致致 謝謝.41 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).42 基于基于 SOLIDWORKSSOLIDWORKS 的紫銅墊片倒裝復(fù)合模具設(shè)計(jì)的紫銅墊片倒裝復(fù)合模具設(shè)計(jì) 摘摘 要要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展、工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓模具 設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正在由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì)（CAD） 、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 （CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以紫銅墊片為研究對象，基于 Solidworks 設(shè)計(jì)了倒裝復(fù)合沖裁模 具，繪制了模具主要工作零件和模具的總裝配圖。該模具將落料、沖孔兩步工序集 成在一起進(jìn)行，具有操作方便、一次成形、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)；選取了合理的凸模 和凹模間隙、最佳的模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并完成了工件的加工；研究了零件沖壓復(fù)合模具 的整體結(jié)構(gòu)及其工作過程。為保證沖裁件的加工質(zhì)量，提出了復(fù)合模具設(shè)計(jì)和加工 工程中的注意要點(diǎn)。該設(shè)計(jì)思路為其它類似零件的沖裁加工提供了研究基礎(chǔ)和參考 價(jià)值。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，針對 solidworks 獲得的三維幾何模型應(yīng)用 CAD 進(jìn)行了二維 圖形轉(zhuǎn)換，是一次對所學(xué)知識的全面總結(jié)和運(yùn)用，是鞏固和加深各種理論知識靈活 運(yùn)用的實(shí)踐過程。 關(guān)鍵詞 沖壓模具，紫銅墊片，復(fù)合沖裁模， Solidworks Flip composite mould design of Copper gasket based on Solidworks ABSTRACT With the rapid development of computer technology and manufacturing technology, the industry to improve the quality of the products, stamping die design and manufacturing technology is by manual design, rely on artificial experience and conventional machining technology to the computer aided design (CAD), CNC machining, CNC machining is the core of the computer aided design and manufacturing (CAD/CAM) technological transformation. The graduation project with copper gasket for the study, based on Solidworks design flip composite blanking dies, drawing dies main working parts and molds general assembly drawing. The mold has easy to operate, a shape, high production efficiency characteristics of the blanking, punching integrated two-step process carried out; selected a reasonable punch and die clearance, the optimal structure of the mold design and completed workpiece; studied composite parts stamping die overall structure and working process. To ensure the quality of processing blanking proposed composite mold design and processing engineering points to note. The design ideas for other similar parts punching offers research-based and reference value In this graduation design, Solidworks obtained for the three-dimensional geometric models using CAD for converting two-dimensional graphics, is at once a comprehensive summary of the knowledge and application is to consolidate and deepen the flexible use of a variety of theoretical knowledge of practice. KEY WORDS Stamping mold，Copper gasket，Composite blanking die，Solidwork 第一章第一章 緒論緒論 1.11.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性模具在現(xiàn)代工業(yè)中的重要性 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是進(jìn)行少無切削加工的主要工具。模具技術(shù) 水平的高低，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、成本、新產(chǎn)品的投產(chǎn)及老產(chǎn)品更新?lián)Q代 的周期以及企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整速度與市場競爭力。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀 器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn) 制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加 工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器” ， 用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià) 值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍1。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)， 是“百業(yè)之母” 是永不衰亡的行業(yè)。模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國家工業(yè)水平 及產(chǎn)品開發(fā)能力2。 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和作用表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)1: 第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分。 第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具 工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動(dòng)模具工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD/CAE/CAM技術(shù)在模 具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)發(fā)生了重大變 革。 第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個(gè)組成部分。1998年l1月召開的中央經(jīng)濟(jì)工作 會議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開發(fā)力度，推進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。將機(jī)械 工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開來，是對機(jī)械工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中 的地位與作用的重新定位。 1.21.2 沖壓模具相關(guān)介紹沖壓模具相關(guān)介紹 冷沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形， 從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法3。 沖壓可分為五個(gè)基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。 沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品） 的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模） 。 沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復(fù)合模和級進(jìn)模。 復(fù)合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結(jié)構(gòu)緊湊，面積較?。粵_出的制件 精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料， 可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高，所以得到廣泛應(yīng)用，但 模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、 生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水 平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定 著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 1.31.3 沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位沖壓模具在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，沖模約占模具工業(yè)的 50%， ，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，特別是 汽車、航空航天、儀器儀表、機(jī)械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業(yè) 部門得到極其廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用沖模制造的零件，在飛機(jī)、汽車、電機(jī)電 器、儀器儀表等機(jī)電產(chǎn)品中占 60%70%，在電視機(jī)、錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中 占 80%以上，在自行車、手表、洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等輕工產(chǎn)品中占 85%以上。 在各種類型的汽車中，平均一個(gè)車型需要沖壓模具 2000 套，其中大中型覆蓋件模具 300 套4。 1.41.4 沖壓模具水平狀況沖壓模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá) 50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽 命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到 Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相 當(dāng)高的水平5。 1）. 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于 1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。 由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開 發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年 完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。 國家科委863計(jì)劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù) 依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。 在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè) 計(jì)制造中實(shí)際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計(jì)算機(jī)模擬 CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本 都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì) 量，已成為人們的共識。在“八五” 、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了 計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系 統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司 的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的 Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及 覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了 CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)均已實(shí)現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三 維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計(jì)也開始走向少數(shù)模具 廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖 南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實(shí)踐中得到成 功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具， 解決了原來低熔點(diǎn)合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作 難等問題，實(shí)現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用 于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的 快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點(diǎn)成型及激光沖擊和電磁成 型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點(diǎn)。 2）. 模具設(shè)計(jì)與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計(jì)與 制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)已在 很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場需要和國際先進(jìn)水平相比仍有 較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面， 無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì) 和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì) 制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存 在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密 模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá) 到國際水平。 但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能 上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的 使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。 NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面 加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮 技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具 上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實(shí)型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激 光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。 1.51.5 我國沖壓模具今后發(fā)展趨勢我國沖壓模具今后發(fā)展趨勢 根據(jù)我國沖模技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，今后應(yīng)朝著如下幾個(gè)方面發(fā)展6： 1）.開發(fā)、發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具。 2）.加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3）.大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動(dòng)化程度。 4）.積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。 5）.發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 第二章第二章 零件的工藝性分析零件的工藝性分析 零件簡圖 ：如圖 2-1 所示 工件名稱 ：紫銅墊片 生產(chǎn)批量 ：大批量 材 料 ：紫銅 T2 厚 度 ：0.5 mm 厚度 圖 2-1 零件圖 2.12.1 沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，對沖壓件工 藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性能滿足材料較省、 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。 此工件只有沖孔和落料兩個(gè)基本工序，材料為紫銅，紫銅有較好的塑性，很容 易進(jìn)行冷熱加工，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)比較簡單，整個(gè)外形光滑、圓整，尺寸精度 及沖裁斷面質(zhì)量要求均不高，作為普通沖裁，其經(jīng)濟(jì)精度一般在 IT12IT14 級，取 落料精度為 IT14 級，沖孔精度為 IT13 級。最小沖孔直徑為 mm10 ，大于料厚 t， 故沖孔凸模強(qiáng)度足夠，沖裁孔 mm10 與孔邊緣間最小距離為 5（10-5=5）mm，大于 表 2-1 中查得的凸凹模的最小壁厚 1.6mm，凸凹模強(qiáng)度足夠且工件邊緣不會產(chǎn)生膨 脹或扭曲變形，零件的加工工藝性較好7。 表 2-1 凸凹模的最小壁厚 單位： （mm） 料厚04 0.50.60.70.80.911.21.51.75 最小壁厚 a 1.41.61.822.32.52.73.23.84 最小直徑 D 151821 2.22.2 沖裁工藝方案的確定沖裁工藝方案的確定 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，需要兩套模具，采用單工序模生產(chǎn)； 方案二：落料沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)，需要一套模具； 方案三：沖孔落料級進(jìn)模，需要一套模具。 三種方案比較見表 2-2 表 2-2 三種方案的比較 模具種類 比較項(xiàng)目 單工序模復(fù)合模連續(xù)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長 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 22.12.52.7533.544.555.5 最小壁厚 a 4.955.86.36.77.88.59.31012 最小直徑 D 21252832354045 工作條件一般較好好 由于這樣一個(gè)工件按單工序模具來加工，則需兩個(gè)工序，即需要兩套模具，兩 臺設(shè)備，模具制造費(fèi)用大，生產(chǎn)效率低，且不容易保證尺寸精度，操作不便，也不 夠安全。所以方案一不合理。若采用級進(jìn)模具則模具制造難度加大，工件的尺寸也 不容易保證。生產(chǎn)效率也不高，所以方案三也不合理。而采用復(fù)合模制沖件時(shí)，由 于這個(gè)工件的結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜而且軸對稱，復(fù)合模的成本不是太高，制造的難度也不 大，容易保證尺寸的精度，操作也方便，安全性好，生產(chǎn)效率高。 綜合考慮，對以上三種模具特點(diǎn)的比較后，方案二比較合理。所以采用方案二 的復(fù)合模。 第三章第三章 主要數(shù)據(jù)的計(jì)算主要數(shù)據(jù)的計(jì)算 3.13.1 排樣方案的確定及計(jì)算排樣方案的確定及計(jì)算 在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約和減少廢料具有重要的意義，在模具設(shè)計(jì)中，排樣設(shè)計(jì)是 一項(xiàng)極為重要的、技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作，排樣的合理與否直接影響到材料的利用 率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)率與成本以及模具壽命等，所以排樣工作的好壞是左右沖裁經(jīng) 濟(jì)效益的重要因素之一。 沖裁所產(chǎn)生的廢料分為兩種： 一是工件的各種內(nèi)孔產(chǎn)生的廢料，它取決于工件的形狀，一般不能改變，稱為 設(shè)計(jì)廢料； 二是由于工件之間的搭邊和工件與條料側(cè)面的搭邊、板料的料頭、料尾而產(chǎn)生 的廢料，它取決于沖壓方式和排樣方式，稱為工藝廢料。 提高材料利用率最主要的途徑是合理排樣使工藝廢料盡量小，另外在滿足工件 使用要求的前提下，適當(dāng)?shù)母淖児ぜ慕Y(jié)構(gòu)形狀也可以提高材料的利用率。 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； 搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時(shí)會被拉斷，有時(shí)還會 拉入模具間隙中、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。 常用的排樣方法有三種： 有廢料排樣：指沿工件全部外形沖裁，工件與工件、工件與條料邊緣都留有 搭邊，此種排樣的缺點(diǎn)是材料利用率低，但有了搭邊就能保證沖裁件的質(zhì)量，模具 壽命也高。 少廢料排樣：指模具只沿著工件部分外形輪廓沖裁，只有局部搭邊的存在。 無廢料排樣：指工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊的存在，模 具刃口沿條料順序切下，直接獲得工件。 少廢料、無廢料排樣的缺點(diǎn)是工件質(zhì)量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以 節(jié)省材料，還具有簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。并且工件須具 有一定的形狀才能采用少、無廢料排樣。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主 要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。綜上所述排樣如圖 3-1 所示。 圖 3-1 排樣圖 由表 3-1 確定搭邊值表 表 3-1 搭邊值表 單位： （mm） 手送料 圓形非圓形往復(fù)送料 自動(dòng)送料 料厚 a 1 aa 1 aa 1 aa 1 a 1 1.51.521.532 12 21.52.523.52.532 23 2.5232.543.5 34 32.53.535443 根據(jù)零件形狀兩式件間按矩形取搭邊值a=1.5mm，側(cè)邊取搭邊值 1 a =1.5mm。 條料的送料步距按式（3-1） ， 1 adh (3-1) 式中， h送料步距（mm） ； 1 a 最小搭邊值（mm） 。 則步距， (3-2)mmh655 . 179.63 條料寬度按式（3-3） ， (3- 0 2 CaDB 3) 其中， 沖裁件寬度方向的最大尺寸；D 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙；查表 3-2 取。C0.5C 表 3-2 導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙表 單位（mm） 無側(cè)壓裝置 條料寬度B條料厚度t 100 以下100200 0.5 0.50.5 0.51 0.50.5 23 0.50.5 34 0.51 45 0.51 為條料寬度方向的單向偏差，可查表 3-3，取=0.4。 表 3-3 剪切條料寬度公差 單位（） 材料厚度 t條料寬度 B 01122335 500.40.50.70.9 50100 0.50.60.8 10 100150 0.60.70.91.1 150220 0.70.81.01.2 220300 0.80.91.11.3 （3-4） mmB 0 4 . 0 0 4 . 0 5 . 435 . 05 . 1240 導(dǎo)料板間的距離為， A=B+Z (3-5) Z 為條料與倒料板之間的間隙，可查表 3-4，取 Z=0.5。 導(dǎo)料板間的距離， A=44mm (3-6) 表 3-4 條料與倒料板之間的間隙 Z （單位 mm） 條料寬度 條料厚度 t 100 100200200300 10.50.51 15 0.511 3.23.2 沖壓力的計(jì)算沖壓力的計(jì)算 沖壓力包括沖裁力、卸料力、推料力、頂料力。計(jì)算沖壓力是選擇壓力機(jī)的基 礎(chǔ)。 3.2.13.2.1 落料力落料力 材料的抗剪強(qiáng)度 pa 240 (3-7)tKLF 落 其中， 落落料時(shí)的沖裁力； F 落料時(shí)沖裁周邊長度； L 材料厚度； t 材料抗剪強(qiáng)度； 系數(shù)，一般取 1.3。 K (3-8)tKLF 落 2405 . 0 9 . 2153 . 1 4 . 33680 3.2.23.2.2 沖孔力沖孔力 中心孔， (3-9)tKLF 11 孔 1.3 80.8 0.5 240 12604.8N 其中， L1中心孔的沖裁周邊長度。 2 個(gè)小孔， (3-10)tKLF 22 孔 N8 .97962405 . 0 4 . 313 . 1 其中， L22 個(gè)小孔的沖裁周邊長度。 (3-11) 21 2 孔孔沖 FFF 4 . 32198 8 . 97962 8 . 12604 3.2.33.2.3 沖裁時(shí)的推料力和卸料力頂料力的計(jì)算沖裁時(shí)的推料力和卸料力頂料力的計(jì)算 表 3-5 卸料力、推料力及頂料力系數(shù) 沖裁材料 K卸K推K頂 純銅、黃銅0.020.060.030.09 鋁、鋁合金0.0250.080.030.07 0.10.060.075 0.10.14 0.10.50.0450055 0.0650.08 0.52.50.040.05 0.0500.06 2.56.50.030.04 0.0400.05 鋼 材料厚 度mm 6.5 0.020.03 0.0250.03 查表 3-5 (3-12)03 . 0 頂推 KK 02 . 0 卸 K (3-13) 沖推推頂 FKnFF (3-14) thn (3-15) 其中， n凹?？變?nèi)存件的個(gè)數(shù)； h凹模刃口直壁高度； T工件厚度。 刃口高度 h 的取值與板料厚度 t 有關(guān)，t=0.5 時(shí)，h=35mm8。 取 mmh5 ， 則 ， (3-16)個(gè)10 5 . 0 5 t h n 故， 沖推推 FKnF (3-17) 52.9695 4 .3219803 . 0 10 (3-18) 落卸卸 FKF 608.673 4 . 3368002 . 0 3.2.43.2.4 最大沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇最大沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選擇 為避免各凸模沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，且考慮到凸模相距很近時(shí)避免小直徑 凸模由于承受材料流動(dòng)擠壓力作用而產(chǎn)生傾斜或折斷故把三沖孔凸模設(shè)計(jì)成階梯凸 模如圖 3-3。階梯式凸模不僅能降低沖裁力，而且能減少壓力機(jī)的震動(dòng)。在直徑相 差較大、距離又很近的多孔沖裁中，一般將小直徑凸模做短些，可以避免小直徑凸 模因受被沖材料流動(dòng)產(chǎn)生的水平力的作用，而產(chǎn)生折斷或者傾斜的現(xiàn)象。 圖 3-3 階梯凸模 其凸模間的高度差 H 與板料厚度 t 有關(guān)即 t3mm 時(shí)， H=t；t3mm 時(shí)， H=0.5t。 因此高度差， H=0.5mm (3-19) 則最大沖壓力， 推卸沖落總 FFFFF (3-20) KN N 274928.76 928.76274 52.9695608.673 4 . 32198 4 . 33680 查參考文獻(xiàn)9，選取國產(chǎn) 100KN 開式壓力機(jī)。 其最大裝模高度為 180mm ； 最小裝模高度為 130mm； 模柄孔尺寸為直徑 30mm，深度為 50mm； 工作臺尺寸左右為 360mm,前后 240mm，厚度 50mm； 工作臺孔尺寸：左右 180mm,前后 90mm,直徑 130mm； 立柱間距離：180mm； 傾斜角 300。 3.33.3 模具壓力中心的確定模具壓力中心的確定 沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為壓力中心。在設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，應(yīng)盡量使壓力中心與壓 力機(jī)滑塊相重合，否則會產(chǎn)生偏心載荷，使模具導(dǎo)向部分和壓力機(jī)導(dǎo)軌非正常磨損， 導(dǎo)致模具間隙不勻，嚴(yán)重時(shí)會損壞刃口。對于級進(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，否則會影響模具及壓力機(jī)的精度和壽命。 一切對稱沖裁件的壓力中心，均位于其輪廓圖形的幾何中心點(diǎn)上。對于該工件， 由工件形狀可知壓力中心位于圓心上。 如零件圖 2-1 根據(jù)圖形分析，因?yàn)楣ぜD形對稱， 所以該工件的壓力中心為該 工件的中心。 3.43.4 沖模刃口尺寸及公差的計(jì)算沖模刃口尺寸及公差的計(jì)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。合理的間隙值也 是靠凸模和凹模的刃口尺寸和公差來保證的，它的確定需考慮到?jīng)_裁變形的規(guī)律、 沖裁件精度要求、模具磨損和制造特點(diǎn)等情況。 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： （1）按凸模與凹模分開加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作,因沖 裁此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。要分別 標(biāo)注凸模和凹模刃口的公稱尺寸和制造公差（凸模 凸 ，凹模 凹 ） 。為了保證初始間 隙值小于最大合理間隙 Zmax，必須滿足， minmax ZZ 凹凸 (3-21) 如果不成立就更改為， minmax 4 . 0ZZ 凸 (3-22) minmax 6 . 0ZZ 凹 (3-23) 進(jìn)行修改調(diào)試。 也就是新制造的模具應(yīng)滿足， maxmin ZZ 凹凸 (3-24) 否則制造的模具間隙已超過允許變動(dòng)范圍 ZminZmax。 （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，工藝比較簡單，不必校核 minmax ZZ TA 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 3-6 初始雙面間隙 max Z 、 min Z 單位:(mm) 08、10、35 09M2、Q235 Q345 40、5065Mn 材料厚