1、緒論1.1概述沖壓成形作為現代工業中一種十分重要的加工方法，用以生產各種板料零件，具 有很多獨特的優勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成木低、 生產過程便于實現機械自動化及生產效率高等優點，是i種其它加工方法所不能 相比和不可替代的先進制造技術，在制造業屮具有很強的競爭力，被廣泛應用于 汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業和f1常生活的生產之中。在吸收了力學、數學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術等方面的知 識后，已經形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產品為龍頭，以模具為中心, 結合現代先進技術的應用，在產品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術 在國民經濟發

2、展、實現現代化和提高人民生活水平方面發揮著越來越重要的作 用。1. 2沖壓技術的進步進幾十年來，沖壓技術冇了飛速的發展，它不僅表現在許多新工藝與新技術在生 產的廣泛應用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們 對沖壓技術的認識與掌握的程度冇了質的飛躍。現代沖壓生產是一種大規模繼續作業的制造方式，由于高新技術的參與和介入， 沖壓生產方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造(圖1-1) o生產過程逐步 實現機械化、門動化、并且正在向智能化、集成化的方向發展。實現口動化沖壓 作業，體現安全、高效、節材等優點，已經是沖壓生產的發展方向。手工難矚仙柔性制造一圖1-1沖壓作業方式的進化沖壓

3、口動化生產的實現使沖壓制造的概念有了木質的飛躍。結合現代技術信息系 統和現代化管理信息系統的成果，由這三方面組合又形成現代沖壓新的生產模式 一計算機集成制造系統 cims (computer integrated manufacturing system)。 把產品概念形成、設計、開發、生產、銷售、售后服務全過程通過計算機等技術 融為一體，將會給沖壓制造業帶來更好的經濟效益，使現代沖壓技術水平提高到 一個新的高度。1. 3模具的發展與現狀模具是工業生產中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高技術密集型產品，也是 高新技術產業的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志。隨著國民

4、經濟總量和工業產品技術的不斷發展，各行各業對模具的需求 量越來越大，技術要求也越來越高。h前我國模具工業的發展步伐fi益加快，“ v 一五期間”產品發展重點主要應表現在2：（1）汽車覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標準件；（5）其它高技術含量的模具。口前我國模具年生產總量雖然已位居世界第三，其小，沖壓模占模具總量的40% 以上，但在整個模貝設計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、口本等發 達國家相比述存在相當大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產部分 轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設計和制造難度大，質量和精度耍求高，代表 覆蓋件模具的水平。在設計制造方

5、法、手段上已基本達到了國際水平，模具結構 功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產化進程中前進了一大步。但在制造質 量、精度、制造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術 先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發展的精密模具品種，在制 造精度、使用壽命、模具結構和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比, 存在一定差距爐役1. 4 模具 cad/cae/cam 技術沖壓技術的進步首先通過模具技術的進步來體現出來。對沖模技術性能的研究已 經成為發展沖壓成形技術的中心和關鍵。20世紀60年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設計與制 造中的應用。通過以計算機為

6、主要技術手段，以數學模型為中心，采用人機互相 結合、各盡所長的方式，把模具的設計、分析、計算、制造、檢驗、生產過程連 成一個有機整體，使模具技術進入到綜合應用計算機進行設計、制造的新階段。 模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術進步的特征。模具cad/cae/cam是改造傳統模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益 的系統工程。它以計算機軟件的形式，為企業捉供一種冇效的輔助工具，使工程 技術人員借助于計算機對產品性能、模具結構、成形工藝、數控加工及生產管理 進行設計和優化。模具cad/cae/cam技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降 低生產成本和提高產品質量已成為模具界的共識。模具ca

7、d/cae/cam在近20年屮經丿力了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進 入本世紀以來，模具cad/cae/cam技術發展速度更快，應用范圍更廣。在級進模cad/cae/cam發展應用方而，本世紀初，美國ugs公司與我國華屮科技 大學合作在ug-ii （現為nx）軟件平臺上開發出基于三維兒何模型的級進模 cad/cam軟件nx-pdwo該軟件包括工程初始化、工藝預定義、毛壞展開、毛坯排 樣、廢料設計、條料排樣、壓力計算和模貝結構設計等模塊。具有特征識別與重 構、全三維結構關聯等顯著特色，已在2003年作為商品化產品投入市場。與此 同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關機構和公司也在

8、開發和試 用新一代級進模cad/cam系統。我國從上世紀90年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北 京機電研究院等相繼開展了級進模cad/cam系統的研究和開發。如華屮科技大學 模貝技術國家重點實驗室在autocad軟件平臺上開發出基于特征的級進模 cad/cam系統hmjc,包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設計、模具結 構設計、標準件及典型結構建庫工貝和線切割白動編程5個模塊。上海交通大學 為瑞士法因托(finctool)精沖公司開發成功精密沖裁級進模cac/cam系統。四 安交通大學開發出多工位彎曲級進模cad系統等。近年來，國內一些軟件公司也 競相加入了級進模ca

9、d/cam系統的開發行列，如深圳雅明軟件制作室開發的級進 模系統cmcad、富士康公司開發的用于單沖模與復合模的cad系統fox-cad等。 展望國內外模具cad/cae/cam技術的發展，本世紀的科學技術正處于fi新月異的 變革z中，通過與計算機技術的緊密結合，人工智能技術、并行工程、面向裝配、 參數化特征建模以及關聯設計等一系列與模具工業相關的技術發展z快，學科領 域交叉z廣前所未見。今后10年新一代模具cad/cae/cam系統必然是當今最好 的設計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結合的產物，其特點將反 映在專業化、網絡化、集成化、智能化四個方面。主要表現在：(1) 模具cad

10、/cam的專業化程度不斷提高；(2) 基于網絡的cad/cae/cam 一體化系統結構初見端倪；(3) 模具cad/cae/cam的智能化引人注目;(4) 與先進制造技術的結合口益緊密。1. 5課題的主要特點及意義該課題主要針對電器開關過電片零件，在對過電片沖孔、落料和壓彎等成形工藝 分析的基礎上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方案；根據零件的形狀、 尺寸精度要求，設計過程屮綜合考慮采用“雙列直對排法”排樣，成形側刃定位, 保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產 率。本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設 計者的創新能力、協調能

11、力，開闊設計思路等方而為作者捉供了一個良好的平臺。 2沖壓工藝方案的制定該零件為某電器開關過電片，是一家 電器生產企業產品小的一個主要零 件，如圖2-1所示，其作用是通過開 關扳手的運動由過電片讓電流通或 斷。該零件生產屈于大批量生產，零 件結構緊湊，沖裁壁厚很小（最小處 為0. 75mm），成形過程相互干涉， 在復合模小難于實現；若用簡單的落 料、沖孔、彎曲模等單工序模也可達 到沖壓要求，這樣模具雖然簡單了， 但是沖壓所用的設備和人員較多，沖壓工序中的定位也較麻煩，加上零件較小， 裝料時易產生不安全的現象，而且工序較多效率較低故不被推廣。為減少零件在 生產中的多次定位對其精度和生產率的影響，

12、一要產品批量較大，對零件的一致 性要求較高，二是具有h68良好的彎曲和沖裁性能，經過反復比較，適宜采用較 為復雜的多工位級進模制造。2. 1工藝分析制的尺寸有6畀eiti,分別為公差等級it11,本電器開關過電片從總體上看是一個帶雙孔的“”形彎曲件，該零件需要控it12級，其余尺寸均為未注公差，可以按it12級取公差。該零件材料為h68普 通黃銅，料厚為0.5mm,因而從尺寸精度和材料方而分析比較適合用沖壓加工。經計算得零件毛坯展開尺寸，如圖2-2所示，最長處為22. 86mm,最寬處為6. 8mm,展于小型沖壓件。由于“”形彎曲件兩直邊折彎方向相反，故彎曲模必須有兩個方向的彎曲動作。現改為“

13、-二”形彎曲件，它是“”形件的成對彎曲，然后再切斷為二個“”形件，這樣使兩邊的彎曲力相互平衡，同時也減少了彎曲時的毛坯移動。2.2排樣圖設計排樣圖是多工位級進模設計的關鍵，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中， 毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關系，而且對材料的利用率、沖壓 加工的工藝性以及模具的結構和壽命等有著顯著的影響該過電片零件形狀-頭大-頭小若采用單列 排樣則材料的利用率較低,故采用雙列排樣：又為了減少制件在沖壓時的移動和抵消彎曲力綜合考慮采用“雙列£對排法”.由丁制件較小.采用“雙列££對拙法”拙禪的模真休積也不會很大.冋時按“雙列直對拙法”拙禪

14、為模四件”生產.大大提高了生產效率.因此這禪的川樣比較科學合理。査文獻 農2 13取搭邊tf（a=1.2mm.沖切外形時工件間的搭邊連接茲小寬度取1.8mm, 故應針對零件和零件層開后的工藝特 點 并綜合考慮工藝分析齊個因素后，設計合理的排樣圖及具體工位安排。故：條料寬度 b=22. 86mmx 2 + 1. 2mmx 2 + 1. 8mm =49. 92mm,取 b=50mm；沖壓進距 h=6. 8mm + 5mm + 1. 2mm x 2 =14. 2mm毛坯排樣圖如圖2-3所示：1l 空1l 】 il圖2-3排樣圖根據以上分析，沖壓如圖2-1所示的零件的級進模分為四個工位。第一工位：定距

15、沖外形； 第二工位：沖圓孔和腰形孔； 第三工位：“-飛”形彎曲，由導正銷在圓孔中定位；第四工位：切斷“ 形件，分離得四個”形制件。計算材料的利用率，一個進距內的沖裁面積a：a=92. 5mm2+19. 6mm2 x 4+15. 9mm2 x 4+51. 8 mm2=286. 3 mm2其中，a包括一個進距內沖出的小孔面積142nin） 故一個進距的材料利用率為：m-z .z 50x14.2-2863 弋7 =xtook xiooxa*=50x14.2=59.7%若沖出的小孔材料可以加以利用，則由木排樣方案計算一個進距的材料利用率 為:xl00%=79.7k50xm.2-(286.3-142)5

16、0x14.23模具總體結構設計模具總體結構如圖3-1所示，該模具采用后側導柱模架，沖圓孔凸模19,沖腰 形孔凸模18,切斷凸模15,切邊凸模20,壓彎凸模（成形側刃）16,導正銷29 分別和凸模固定板5采用壓入式裝配，用圓柱銷23在上模座上定位，與墊板4 一起固定在上模座上；凹模11采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修, 壓彎凹模鑲塊17兩件采用鑲拼結構，嵌入沖裁凹模槽孔內，并用螺釘加以固定; 條料送進步距由成形側刃定位控制，制件彎曲由導止削精定位，所有凸模卸料由 彈性卸料板7完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件 從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面口動落下。3.1條料

17、定位裝置由于側刃定距方式使沖壓時材料送進準確可靠，但增加了材料的消耗，也使模具 的制造維修趨于復雜。側刃的成形沖切即發揮了側刃定距的優點，乂使得有搭邊 排樣的冇廢料沖壓變為無廢料、少廢料沖壓。成形側刃沖壓是將擬選用的側刃與工件某部分的沖裁結合，利用沖切出條（帶） 料的缺口代替普通側刃的切邊缺口實現送料限位定距，省去普通側刃沖切后仍需 留出落料沖切的搭邊，實現少無廢料排樣的沖裁。資料表明：在級進模上使用 成形側刃與使用普通側刃相比，不僅可以節省沖壓材料6%-10%,成本降低2%-6%, 而且可以使連續沖壓保持較高的勞動生產率的同時，保證工件具有較高的尺寸和 形狀位置精度。圖3-1模具結構不忌:圖

18、1-模柄2-上模板3-|員|柱頭內六角卸料螺釘4-墊板5-凸模固定板6-彈簧7-卸料板8-導套9-導柱10-下模板11-凹模12-墊板13-內六角圓柱頭螺釘14-圓柱銷 15-切斷凸模16-壓彎凸模 17-凹模鑲塊 18-沖腰形孔凸模19-沖圓孔凸模20-切邊凸模（成形側刃）21-開槽圓柱頭螺釘22-承料板23-圓柱銷24-內六角圓柱頭螺釘25-圓柱銷26-圓柱銷27-開槽沉頭螺釘28-導料板29-導正銷30-開槽沉頭螺釘31-螺塞32-彈簧木設計在送料前進方向的兩側采用雙成形側刃定距，如圖2-3所示，即為使用成 形側刃的排樣圖，側刃長度稍犬于送料進距，以便導正銷伸入預沖孔吋導料略后 退。成形

19、側刃尺寸按式（3-1）計算：i=h+ （0. 050. 10）（3-1）式中，l成形側刃斷面沿送料方向的長度（mni）,這里l = m.2hmm；h一步距（mm）精確定位由導正銷29與條料上的導正孔（1）5來實現，該模具裝有2件導正銷， 結構形式如圖3-1所示，條料寬度方向由左、右導料板28導向，承料板22承料。3.2出料裝置采用彈性卸料板7卸料，彈性卸料板由彈簧6產生的彈性實現卸料，并穿過卸料 螺釘3桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間。導正銷與導正孔之間存在一定的間 隙，一般可以避免導正銷卡在導正孔內，若為了防止導正銷卡在導正孔內，可以 采用在局部設計卸料塊與彈簧，靠彈簧產生的彈性實現卸料。沖

20、孔、切邊廢料和 切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜而自動落下。3. 3模具結構特點采用雙成形側刃對稱布置，切邊定距，沖出工件部分外形，充分利用料頭和料尾。 為了便于送料，在沖切外形吋工件之間留有一定的搭邊連接，在沖彎后再切去， 工件成形后由凹模11終端的斜面滑出。3. 4模具工作過程將裁剪好的寬度為50mm的條料放在卜模上，并依靠成形側刃定位。第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，切邊凸、凹模完成切廢料工序; 第二步：上模上行條料靠手動向麗送一步，上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序, 廢料從下模的下漏料孔排出；第三步：上模上行條料靠手動向而送一步，上模下行由導正銷糟確定

21、位，彎曲凸、 f1模完成彎曲工序；第四步：上模上行條料靠手動繼續向而送一步，上模卜行由切斷凸、凹模完成切 斷工序，廢料從下模的下漏料孔排岀，同時冇四個制件從模具終端落下，完成整 個沖壓過程。4模具零件的設計與計算4.1凸、凹模刃口尺寸的計算4.1.1凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓 工藝與模具設計屮的一個極其重要的工藝參數。根據零件材料及料厚，查文獻8 表2-10,確定沖裁刃口始用雙面間隙值:zmin=0. 025 mm, zmax=0. 045 mmo至 于壓彎吋凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度(彎曲線的長

22、度)，取單邊間隙c二(1.01.1) t,這里取c=0.5mmo另外，設 計屮考慮在合模吋使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質量和尺寸精度。4.1.2凸、凹模刃口尺寸計算沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數值也必須 靠模具的刃口尺寸來保證。因此，止確確定模具刃口尺寸極其公差，是設計沖模 的主要任務之一。(1) 切邊凸、凹模刃口尺寸計算由于該零件切邊形狀比較復雜，月為薄材料，為了保證凸、f1模之間的間隙值， 擬采用凸、凹模配合加工的方法。先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成形磨 削加工刃口。根據零件切邊形狀，如圖4-1所示，其中未標注公弟 的尺寸，按1t12級取公差。凸模濟損

23、后尺寸變小的記 為a類，有船"屮和，人2二鏟«,2179a ko a o r|a尺寸變大的記為b類，冇亦“感”"，氏二b _ 51*對于a類尺寸：查文獻6表 2-11 得:磨損系數 xi二0.75, x2二 1, x3二0.75, x4=l, x5=la類尺寸按式(4-l)i|-算:(4-1)式中，乙凸齣造公差，®片=(14.2 +0.75x 0.= 1434“仏=(2 + lx 0.0= 2.£ = (21.46+0.75x0.2di1mwai = 21.6"xq = (74 + lx 0-1=755q|fftfm= (9.2 +

24、l>c 0.1= 935|.對于b類尺寸:查文獻6表 2-11 得：x尸 1, x2二 1, x3二 1b類尺寸按式(4-2) t|-算:06.65t4(4-2)% = (6.8 -1x 0.1一 1£.北丄巧一圖4-2切邊凸模尺寸by =(5-lxq.12)wia耳=(34-1x(u刃嚴a =328嚴»該零件切邊凹模刃】i齊部分尺寸按上述切邊凸模的相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值zminzni3x二0. 0250045mm。切邊凸模尺寸標注如圖4-2所示。(2) 沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計算圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。 圓孔尺寸如圖4-3,未注公

25、差按it12級處理有 舛1%曲，按一般要求：模具精度較工件精度高23 級，杳文獻6表2-10得耳=0020*吹，,這樣將不滿足分開加工條件:考慮到圓孔容易加工，可以適當的提高凸、凹模制造精度,= 0.4(zniaz-zdm)取®=qq1",這樣就滿足分開加工條件:十百i mznnb-zmh先確定凸模刃口尺寸，查文獻6表2-11得:x二0.75,按(4-3)式計算:(4-3)則：=0+0.75x0.12) = 109l«w凹模刃口尺寸，按(4-4)式計算：評(4-4)則：叫=(5.094-0.02f-1 = 5牢沖圓孔凸模尺寸標注如圖i所示(3) 沖腰形孔凸、凹模刃

26、口尺寸計算腰形孔尺寸如圖4-5,未注公差按it12級處理有風相孔心距1.8±0.05muk ；6 = 0.01mm腰形孔和圓孔同樣，比較容易加工，按上述沖圓孔凸、凹 模刃口計算方法，適當提高模具制造精度，以滿足分開加 工的條件，取確定凸模刃口尺寸，查文獻6表2-11得：x二1,根據(4-3)式冇： d9 =0.75+1x0.1) =1.85沖腰形孔凸模尺寸標注如圖4-6所示。圖4-6沖腰形孔凸模尺寸由式(4-4)得，凹模刃口尺寸為：4 = (185+0.02密、孔心距£xa<) = £±a/8(4_5)式中 鼻、厶一凸、凹模孔心距的標稱尺寸(nun

27、)；匸一工件孔心距的標稱尺寸(mm)； 上一工件孔心距的公差(mm)則：£/a<) = 1.8±o.ou«t(4)切斷凸模刃口尺寸計算 零件切斷搭邊廢料形狀尺寸如圖4-7所示，其屮 未標注公弟的尺寸，按it12級取公弟。按上述 切邊凸、凹模刃口尺寸計算方法，凸、凹模采用 配合加工，先加工凸模，然后配做凹模。 同樣，凸模磨損后尺寸變小的記為a類，有從代鏟亦人:丄鏟1""*,q qt*la 二fnm £二nun ；尺寸變大的記為b類，冇對于a類尺寸：查文獻6表 2-11 得:x1=0. 75, x2=l, x3=l, x4=l,由式

28、(4-1)得:比=q4.2 +0.75x 0.1 印;譏= 1434=*=(9.2 +1x0.1 5)lhmis =3011= (8_6+lx 0.15)；嚴丄嚴尸=忑=a.8+ixo.o*imw對于b類尺寸：查文獻6表2-11得：x二1 曲式(4-2)得：% =(3.4-0-75x0.llrtmja =33 嚴 i圖4-7切斷搭邊尺寸該零件搭邊廢料切斷凹模刃】i齊部分尺寸按上述切斷凸模的相應部分尺寸配制, 保證雙而間隙值zminzmax=0. 0250. 045mm,切斷凸模尺寸標注如圖4-8所示。(5)壓彎凸、凹模刃口尺寸計算壓彎型槽相對位置關系，如圖4-9所示，相對寬度尺|圖4-9壓彎型

29、槽相對位置| 寸標注在內側，故應以凸臺（相當于凸模）為基準，先計算凸臺尺寸。考慮到模貝磨損和彎曲件的回彈，凸臺尺寸按（4-6）計算：(4-6)式屮，三一彎曲件基木尺寸（mm）；二一彎曲件制造公差（mm）;爲一凸臺制造公差，按it8級選取耳=0.03imm則.=09.6+0.25x0.13） = 1969爲曲兩個壓彎凸模刃邊相對位置尺寸（相當于凹模）按凸臺尺寸控制，保證單邊間隙c, b|j：=+2c（4-7）故：b4 =19.69+2x0.5=20.69mm4.2凸、凹模的設計4. 2.1凸模的結構和固定形式圖4-10凸模固定方式曲于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所

30、不 同，所以在實際生產中使用的凸模結構形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的 形狀是曲產品的形狀決定的，它可以采用直身結構也可采用加強型結構。主要的 固定方式有：臺肩固定、釧接、螺釘和銷釘固定 以及粘結劑澆注法固定等。木設計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材 料選用t10a鋼，淬火駛度hrc56-60必要時表面 可進行滲氮處理。闘凸模可采用高精度外圓磨床 加工，異形凸模可以采用慢走絲線切割加工或成 形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加 工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加 工質量叭 凸模固定方式如圖4-10所示：凸模以過渡配合（k6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保

31、證在工作時不被拉出，安全可靠。4. 2.2凸模長度的確定凸模工作部分的長度應根據模具的結構來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向 彎曲而使凸模工作時失穩。致使模具間隙出現不均勻，從而使沖件的質量及精度 冇所下降，嚴重時其至會使凸模折斷。根據模具設計結構形式，凸模的氏度為+ h（4-8）式中，l一凸模的長度（mm）；"r凸模固定板的厚度（mm）,它取決于沖件的厚度t, 一般在沖制t<l. 5mm的板料時，取1520mm；當t=l. 52. 5mm時，取2025mm；這里取=17mm.盡一卸料板的厚度（mm）,取盡叫妁一導料板的厚度（価），取h3=3nm；三一附加長度（mm） o主要

32、考慮凸模進入凹模的深度（對于沖裁凸模取lmm,對于壓彎凸模根據零件彎曲高度取5.2mm）以及模具閉合狀態下卸料板的 到凸模固定板間的安全距離（取20mm）將各數據代入式（4-8）屮得：7巾裁凸模長度 £ = 17+ 124-34-20+1 = 53#«f壓彎凸模長度 £ = 17 + 124-34-20+5.2= 57.2nwf4. 2.3凸模的強度計算沖裁時凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當大的壓應力。而在卸料時，乂承受有拉應力。因此，在一次沖裁的過程中，其應力為拉伸和壓縮 交變反復作用。在一般情況下，凸模的強度是足夠的，因此沒冇必要作強度的校 核。但針對

33、本過電片零件特點，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應 凸模的強度一包括凸模的最小斷而（危險斷而）的承壓能力和抗彎能力進行校核。（1）凸模承受能力的校核對凸模最小斷而上的承受能力進行計算時，必須使沖裁力小于或等于危險斷而所 允許的最大壓應力。由表2-9查得，對于材料為黃銅的沖件，最小的允許凸模相對直徑（&"）為0.610. 85,而該模具中凸模刃口最小壁厚1.2mm,盤4.=12心=24,故凸模承受能力滿足要求。（2）失穩彎曲應力的校核凸模在屮心軸向壓力的作用下，保持穩定（不產生彎曲）的最大長度與導向方式有關，由卸料板導向凸模最大允許氏度j按式（4-9）計算：(4-9)式

34、中，j 一凸模最大允許長度（mm）;三一凸模材料彈性模量，對于鋼材可取分一凸模或沖孔直徑（mm）;r一沖件材料厚度（nrni）;廠沖件材料抗剪強度（砂），這里對于1168普通黃銅t=mdmpa現今對最小凸模直徑e進行校核計算，將各數據代入式（4-9）中得:3.14j2106o0x?1 0.5x240=183.5mm圖4-11壓彎i叫模鑲塊所以j大于凸模長度，故滿足要求。顯然，其它凸模也滿足彎曲校核要求。4. 2. 4凹模結構形式設計凹模在設計中采用整體加工而成，為了便于設計、制 造、維修，壓彎凹模兩件采用鑲拼結構，嵌入沖裁凹 模孔內，并用螺絲固定，凸、凹z間的間隙為一個料 厚。壓彎凸模頭部設計

35、為圓弧角（r二1）,以避免壓 彎時擦傷產甜。在直角彎曲的壓彎凹模靠近折彎線 處，設計一條校正筋，如圖4-11所示，使壓彎時在 產品根部產生塑性變形，減小冋彈，保證90彎曲角。凹模材料與凸模相同，選用t10a鋼，淬火碩度hrc58-62o 如圖4-12所示，為沖裁凹模刃壁形式，適用于薄料沖裁模何。一般可以使用電 火花穿孔加工凹模。4. 2.5凹模結構尺寸的確定凹模設計應考慮的事項是關于凹模強度、制造方法及其加工精度等。特別是凹模 孔的尺寸，在實用上是和制件尺寸一起來考慮的。它關系到制件質量的好壞，因 此對其加工表面質量亦必須予以充分的考慮。凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起

36、破損和變形的足 夠強度。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結構形式不一, 受力狀態又比較復朵，特別是對于復雜形狀的沖件，其凹模的強度計算就相當的 復雜。因而，在目而一般的生產實際情況廠通常都是根據沖裁件的輪廓尺寸和 板料厚度、沖裁力的大小等來進行概略的估算及經驗修正的。結構尺寸計算如 下：（1）凹模壁厚凹模壁厚b按文獻10表14-5選擇。從排樣圖2-3知沖件料寬50 mm 040-50 mm）,料厚0. 5 mm （wo. 8 mm）,由 文獻10表 14-5 取 b=30mmo（2）凹模厚度：凹模厚度h根據沖裁力f按文獻10圖14-15選擇。先算沖裁力：（4-10）式中，l沖

37、裁件周邊長度（mm）；t一 材料厚度（mm） , t=0. 5mm；t 材料抗剪強度（mpa） , t =240mpa；k-系數。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材 料厚度偏差等因素，一般取k二1.3。算得整個沖壓工序中沖裁周邊氏度l二388mm,代入式（4-10）得：f=1.3x388x 240 x 0. 560kn由文獻10圖14-15中取凹模厚度h二20mm。（3）凹模外形尺寸根據排樣圖2-3所注尺寸和上述凹模厚度h與壁厚b,可以得出：凹模長l=124 mm；fl模寬 b=110 mm；故初步冇了凹模外形尺寸l x b x h二124 x 112 x 20 mm

38、。根據要求，上述凹模外形尺寸須向國家標準靠攏，對照文獻10表14-6 （摘自gb2858-81）,將上述尺寸改為 125x 125x20 mm。（4）刃壁高度垂直于凹模平而的刃壁，其高度h°可以按下列規則計算何：沖件料厚 mm, h0=3 mm；沖件料厚t>3 mm, h0=t；所以，這里取ho二3 mmo(5) 凹模鑲塊尺寸設計對于凹模鑲塊的尺寸，可以參見相關零件圖紙。4. 3模板的設計標準的級進模模板包括：卸料板、網定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，英 中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的三塊模板，也是級進模比不可少的2。該模 具屮網定板起著網定凸模的作用，卸料板主耍起卸料、

39、壓料同時述具冇一定的導 向作用；凹模板前面已經提到，既充當凹模刃口，乂可以在其上鑲拼凹模鑲塊。 另外，在進行級進模設計時，冇一項很重要，就是設計讓位，一般彎曲或成形等 工位的所有后續工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態讓位，還 要考慮動態讓位"5本設計屮在凹模板上直接開槽讓位，工件成形后由凹模終端 的斜面滑岀，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前而已述，該級進模其它模板的外形尺寸設計如下：凸模固定板= t25xl25xl7mmi.上墊板£xsxjb = l25xl25xlqmim 下墊板£x£xa = 125x125x&mw ；導料板lx

40、ffxa =165x40x3mm 9卸料板£xflx* = l25xl25xl2<t«卸料板凸臺高度根據導向裝置導料板厚度來確定，取h =h-(0. 10. 3)t=3-0.2x0. 5=2.9 mm,所以卸料板整體高度 為 14. 9 mm；上模板lxffx* = 125x 125x30mm （標準件）；下模板lxfxa = 125x125x3smmi （標準件）；故：模具閉合高度=30 + 10 + 53+204-8+35-1 = 155(i««4. 4卸料彈簧的選用先算卸料力，查文獻表2-15得卸料力系數= 則:齊=0.02x(1) 根據模具

41、的結構初定8根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為:齊=/x = 1200mf8=l»m(2) 杳文獻12表10-1,并考慮到模具結構尺寸，初選彈簧參數為：彈簧鋼絲 直徑d=2mm,彈簧中徑d2=12mm,節距t=4. 28mm,工作極限負荷fj=188n,自由高 度ho=4omm,有效圈數n二& 5,工作極限負荷下變形量h.17. 3mm,展開長度 l=396mmo 規格標記為：彈簧2x12x40(3) 彈簧預壓量。由f尸188n,山二173mm,考慮卸料的可靠性，取彈簧在預壓 量為h吋就應有150n的壓力，故：熱=松嶺 / fj = 17.3x130/188 = 14.4wn(4

42、) 檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件:沖裁時卸料板的工作行程h尸6. 2mm; 考慮凸模的修模量h3=4mm;彈簧的預壓量為h產14. 4mm；故彈簧總壓縮量為 hi+h2+h3=14. 4mm+6. 2mm+4mm二24. 6mmhj=17. 3mm<24. 6mm ,故所選的彈簧不合適。所以，改選彈簧鋼絲直徑d=3. 0mm,彈簧中徑d2=18mm,節距t=6. 13mm,工作極 限負荷比二388n,自由高度h°二45mm,冇效圈數“6.5,工作極限負荷下變形量 h)=18. 2mm,展開長度l二481mm。規格標記為：彈簧3x 18x45計算彈簧預壓量：入/ = 18.

43、2x 150/388=7.(wwt故彈簧總壓縮量為：hi+h2+h3=7. omm+6. 2mm+4mm=17. 2mmhj二1& 2mm>17. 2mm,所以該規格的彈簧滿足要求。4. 5其它零件的設計在級進模中，一些輔助零件對模具的順利工作也起著重要的作用。針對該級進模， 這里主要介紹導正銷的設計。木級進模設計當111,通過導正削與在前-個工位上沖了的兩個q的孔實現精確 定位，保證產品的精度。進行導正銷設計時注意到控制導正銷的長度，保證當模 具在自由狀態吋導正銷的直壁部分伸出卸料板的長度要小于產品的一個料厚，這 樣就可以有效地避免帶料現彖。模具在自由狀態時導正銷的直壁部分伸出

44、卸料 板的長度為o. 3mmo5沖壓設備的選用根據所要完成的沖壓工藝性質、生產批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求 來選定設備類型。開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，11冇三個方向可以操作的優點，故廣 泛應用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產中。閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產。 雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調，適用于較復朵的大屮型拉深件的生 產。綜合考慮，采用開式曲柄壓力機。5.1沖壓力的計算該級進模采用彈性卸料和下出料方式。由4. 2節及4. 4節計算知：嶺=購3； =1200=1.2tm計算推件力，查文獻8表2-15得推件力系數= 0

45、05，貝軋（5-1）式中，蘭一卡在凹模孔口中的工件個數，q）（» = */i = 3/0.5=6,故務=6x 0.05x60 = 18x¥計算彎曲力，應該是自由彎曲力與校正彎曲力之和。即丹=嶺.十嶺虛（5-2）由于校正彎曲時，校正彎曲力比自由彎曲力大得多，故兀可以忽略，而忌的 大小取決于壓力即的調整，根據相關經驗計算初定為吃=迥所以+=60+12+18+5=»4.2«¥所選壓力機的公稱壓力f必須大于兀o5. 2選擇壓力機根據上述沖壓力的計算，初步選用型號為j23-16開式雙柱町傾壓力機。該型號 壓力機主要技術規格如下：公稱壓力160kn;滑塊行

46、程55mni;最大閉合高度220mm;最大裝模高度180mni;連桿調節量45mm;工作臺尺寸（前后mm左右mm） 300 x450；墊板尺寸（厚度mm孔徑mm） 40x210 ；模柄孔尺寸(直徑nun深度nun) 0x6°；滑塊中心至床身中心距離160mm;最大傾斜角35°由4. 3節計算知：模具閉合高度% = 155mm故，所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式tf 還可以看出縮川5*取在：".%.",這樣可以避免連桿調節過 氏，螺紋接觸面積過小而被壓壞。6壓力中心的計算沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模貝壓力中 心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產生偏載，導致模具 以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的壽命。因此，設計時應該正確 算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合;若因沖件的形狀特殊, 從模具結構方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應注意盡量使壓力 中心的偏離不超過所選壓力機模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具 的壓力中心。6. 1計算步夏(1)建立平面直角坐標系卻丫；(2)計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離x1、x2 x3>xn