卡板級進(jìn)模具的設(shè)計【沖孔- 彎曲-翻邊-切斷級進(jìn)?！俊菊f明書+CAD】

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By comparing various proposed design proposal, the author ultimately determines to adopt the multi-station progressive die stamping as the processing scheme. In this paper, the author will introduce the design features and process of this model, meanwhile, its structural characteristics and machining process will also be involved.The board level of the card is designed to improve the production efficiency of the parts of the card boards, mechanize and automate the production process, resulting in better economic and social benefits. Key words: Parts of card board; Industrial analysis; Progressive die; Mold structure 1 前言 本次畢業(yè)設(shè)計題目“卡板級進(jìn)模具的設(shè)計”來源于生產(chǎn)實(shí)際現(xiàn)場，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價值。研究設(shè)計卡板級進(jìn)模能夠提高工業(yè)生產(chǎn)的效率，使生產(chǎn)過程更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，同時使操作簡單，便于組織生產(chǎn)管理，也能夠促進(jìn)我國工業(yè)的發(fā)展，帶來較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。 沖壓加工作為現(xiàn)代機(jī)械制造中先進(jìn)高效的加工方法之一，是利用安裝在壓力機(jī)上的模具，在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。當(dāng)前，沖壓加工更加自動化與柔性化，塑性成形的基礎(chǔ)理論已基本形成，以有限元為核心的塑性成形數(shù)值仿真技術(shù)日趨成熟， CAD/CAE/CAM等技術(shù)的不斷深入應(yīng)用，使模具質(zhì)量提高、制造周期下降，新的成形方法不斷出現(xiàn)并得到成功應(yīng)用。我國沖壓模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得不小的成績，無論是企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，都在向著合理化的方向發(fā)展。 本設(shè)計說明書對卡板零件的工藝特點(diǎn)進(jìn)行了分析，通過對所提出的不同設(shè)計方案的對比，最終確定了多工位級進(jìn)模的沖壓方案。論文中包含了排樣圖的設(shè)計及材料利用率計算；沖裁力、卸料力、推件力及彎曲力和翻邊力等沖壓工藝力的計算；確定模具主要零件的外形尺寸及凸、凹模間隙并計算出模具主要零件的尺寸；對模具的整體設(shè)計為模具裝配圖的繪制提供了主要依據(jù)；沖模主要零件的設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)件的選擇。 本次設(shè)計立意明確，與實(shí)際緊密結(jié)合，系本人獨(dú)立完成。由于本人知識水平有限，望各位老師批評指正以供改進(jìn)，使本人水平得到一定的提高，以達(dá)到此次畢業(yè)設(shè)計的目的。 2 工件的沖壓工藝性分析 2.1 零件介紹 圖1所示為卡板零件，材料：1Cr18Ni9Ti，抗剪強(qiáng)度τ=460～520MPa，抗拉強(qiáng)度=580～640MPa，屈服強(qiáng)度：=200MPa，厚度為1mm。 圖1 卡板零件 Figl Parts of card board 2.2 工件的尺寸精度： 沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍內(nèi)（所謂經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下，采用符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級工人、不延長加工時間所能保證的加工精度），對于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級，沖孔比落料件高一級。對于本次設(shè)計，零件寬度尺寸10±0.05mm，要求較嚴(yán)；其他的尺寸未標(biāo)注精度，考慮到成本，按照一般精度要求來加工這些尺寸應(yīng)該可以滿足其工作性能，故除特別要求工件精度等級選取IT14。 2.3 審查零件材料選用是否得當(dāng) 考慮到產(chǎn)品成本和零件的使用性能，材料為1Cr18Ni9Ti，是普通不銹鋼，屈服強(qiáng)度200MPa，抗拉強(qiáng)度580~640MPa，抗剪強(qiáng)度460～520MPa，伸長率35％，適宜沖壓選擇。 2.4 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝性分析 一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差及技術(shù)要求。沖裁件的工藝性合理與否，影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具壽命、材料消耗、生產(chǎn)率等，在設(shè)計中應(yīng)盡可能提高其工藝性。 沖裁件的形狀盡可能簡單、規(guī)則、避免復(fù)雜形狀的曲線，使排樣時以減少廢料；矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工；沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角，如無特殊要求，應(yīng)用R>0.25t的圓角過渡；沖裁件凸出或凹入部分不能太窄，盡可能避免過長的懸臂和凹槽；沖裁件的孔徑因受孔凸模剛度和強(qiáng)度的限制，不宜太小，否則容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸取決于孔的形狀、沖壓材料的種類及厚度和力學(xué)性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)；沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以免影響凹模強(qiáng)度和沖裁質(zhì)量，其距離主要與孔的形狀和料厚有關(guān)[1]。 本次設(shè)計中，卡板零件左右對稱件，沖裁結(jié)構(gòu)較為簡單，厚度僅為1mm，沖裁性能較好，工藝性容易滿足材料。 2.5 翻邊工藝性分析 一般情況下，圓孔翻邊時的孔緣在單向拉應(yīng)力作用下，切向伸長變形引起的厚度減薄最大，最容易破裂，由于材料性質(zhì)不均勻，孔緣各處允許的切向延伸率不一樣，一旦孔緣某處的伸長變形超過了該處延允許的材料伸率，該處就會因厚度減薄過大而破裂。翻邊時的變形區(qū)基本上限制在凹模圓角區(qū)之內(nèi)，凸模底部材料為只要變形區(qū)，處于切向、徑向二向受拉伸的應(yīng)力狀態(tài)。切向應(yīng)力在孔邊緣最大，徑向應(yīng)力在孔邊緣為零。 圓孔翻邊時翻邊的變形程度常以翻邊前孔徑d與翻邊后孔徑D的比值K（即：翻邊系數(shù)）來表示： 顯然，K值愈大變形程度愈小，K值愈小變形程度愈大。當(dāng)翻邊時孔邊不破裂所能達(dá)到的最大變形程度，即最小的K值，稱為極限翻邊系數(shù)，影響極限翻邊系數(shù)的因素如下： （1）孔邊的加工性質(zhì)及狀態(tài)：采用鉆的孔翻邊時，可得較小的極限翻邊系數(shù)，孔邊表面質(zhì)量高、無毛刺時有利于翻邊； （2）預(yù)沖孔直徑d與料厚t的比值：比值愈小，即材料愈厚，在破裂前的絕對伸長越大，翻邊時不易破裂，故極限翻邊系數(shù)取小些； （3）材料的塑性：塑性指標(biāo)延伸率和截面收縮率愈高時，極限翻邊系數(shù)可取小些； （4）凸模工作部分形狀：球形（拋物線形或錐形）凸模比平底凸模對翻邊有利[18]。 綜上所述，該零件左右對稱、寬度相同，相應(yīng)部位的圓角半徑左右相等，可以保證彎曲時毛坯不會產(chǎn)生側(cè)向滑動。綜合性能較好，強(qiáng)度、塑性等性能得到較好配合，其沖裁、彎曲、翻邊加工性較好，可以沖裁彎曲及翻邊加工，適于大批量生產(chǎn)。 圖2 圓孔翻邊時的應(yīng)力與變形情況 Fig2 Stress and deformation of the hole flanging 3 確定沖壓工藝方案 3.1 確定工藝方案 工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的方案。 考慮到該零件包括需落料、沖孔、彎曲、翻邊成形四道工序，可以采用的工藝方案有以下幾種： 方案一：先落料后沖孔，再彎曲，最后翻邊成形，即采用單工序生產(chǎn)； 方案二：落料沖孔復(fù)合，其余單工序，即采用復(fù)合模與單工序模配合生產(chǎn)； 方案三：沖孔- 彎曲-翻邊-切斷級進(jìn)模，采用級進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需四道工序、四副模具才能完成，效率較低，且精度不易保證。如此浪費(fèi)了人力，物力，財力。從經(jīng)濟(jì)角度考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。 方案二也需要三副模具才可成型，該工藝特點(diǎn)首先進(jìn)行落料沖孔，再彎曲，最后翻邊。采用這種方法加工工序也較多，且需要手工操作，定位難以達(dá)到精度，質(zhì)量那以保證。 方案三：級進(jìn)模是在壓力機(jī)一次行程中完成多個工序的模具，它具有操作安全的顯著特點(diǎn)，模具強(qiáng)度較高，壽命較長。使用級進(jìn)模便于沖壓生產(chǎn)自動化，可以采用高速壓力機(jī)生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度較高，先沖孔后落料，再進(jìn)行彎曲及翻邊成形，最后切斷， 級進(jìn)模具有以下特點(diǎn)： （1）生產(chǎn)效率高。級進(jìn)模屬于多工序模，在一副模具中可包括沖裁、彎曲、拉深、成形等多道工序，因而具有高度勞動生產(chǎn)率； （2）操作安全。因?yàn)槭植槐剡M(jìn)入危險區(qū)域，自動送料時，模具內(nèi)裝有安全監(jiān)測裝置，可防止加工時發(fā)生勿送進(jìn)或意外； （3）模具壽命長。由于工序不必集中在一個工位，不存在“最小壁厚”問題，且改變了凸凹模受力狀況，因而模具強(qiáng)度高，壽命長； （4）易于自動化。大量生產(chǎn)時，可采用自動送料機(jī)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)沖壓過程的機(jī)械化和自動化； （5）可實(shí)現(xiàn)高速沖壓。若配合高速沖床及各種輔助設(shè)備，級進(jìn)?？蛇M(jìn)行高速沖壓； （6）可減少廠房面積，半制品運(yùn)輸及倉庫面積。一臺沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，并免去用單工序模時之間的周轉(zhuǎn)和儲存。 但是級進(jìn)模也存在一些問題，如：較難保證內(nèi)、外相對位置的一致性，制造相對生產(chǎn)周期長，其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，料的定位與送進(jìn)是級進(jìn)模設(shè)計中的關(guān)鍵問題等。 因?yàn)樵摿慵尚涡铔_孔、壓彎、翻邊等幾道工序完成。雖然該件結(jié)構(gòu)簡單，但是零件寬度尺寸100.05mm要求較嚴(yán)，而且翻孔尺寸為6.2mm，導(dǎo)致預(yù)沖孔尺寸較小。若用單工序模具或復(fù)合模與單工序模配合沖制精度不易保證，而卡板材料為硬鋼，需要精密導(dǎo)向，并且要盡量提高材料利用率。通過上述三種方案的分析比較，決定采用方案三級進(jìn)模生產(chǎn)卡板零件。 3.2 確定工位數(shù) 工位數(shù)的確定要遵從以下原則： （1）應(yīng)保證沖件的精度要求和零件集合形狀的正確性。對要求零件精度比較高的部位，應(yīng)盡量集中在一個工位上一次沖壓完成。在一個工位完成確實(shí)有困難，需分解為兩個或多個工位時，最好放在相鄰的工位上； （2）對于復(fù)雜的形孔和外形分段切除時，只要不受精度要求和模具周邊尺寸的限制，應(yīng)力求做到各段形孔以簡單、規(guī)則、容易加工為基本原則； （3）在普通低速壓力機(jī)上沖壓的級進(jìn)模，為了使模具簡單、實(shí)用縮小模具體積、減少步距的積累誤差，凡是能合并的工位，只要模具自身有足夠的強(qiáng)度，就不要輕易分解，增加工位。 空工位的設(shè)置原則： （1）用導(dǎo)正銷做精確定距的條料，可適當(dāng)增加空位，因步距積累誤差較小，對產(chǎn)品精度影響不大。反之，定距精度差的，不應(yīng)輕易設(shè)空工位； （2）當(dāng)模具步距較大（一般步距大于16mm）時，不宜多設(shè)置空工位。步距大于30mm以上時，更不能輕易設(shè)置多個空工位； （3）一般來說，精度高、形狀復(fù)雜的零件，應(yīng)少設(shè)置空工位。反之，可適當(dāng)增加空工位。 該卡板級進(jìn)模設(shè)置有8個工位，第1個工位沖導(dǎo)正孔，為以后的工序定位做準(zhǔn)備；第2個工位以導(dǎo)正釘導(dǎo)正，沖兩側(cè)的兩個翻邊預(yù)沖孔；第3個工位將兩端廢料切除；第4個工位為空工位，但以導(dǎo)板進(jìn)行導(dǎo)正，以防止條料在沖制過程中發(fā)生變形和左右傾斜而影響彎曲精度；第5個工位以導(dǎo)板定位，將兩側(cè)廢料切除；第6個工位以導(dǎo)正釘導(dǎo)正，對板料進(jìn)行彎曲，此時導(dǎo)板已經(jīng)不起導(dǎo)正作用；第7個工位對預(yù)沖孔翻邊孔進(jìn)行翻邊；第8個工位將中間載體切除。 3.3 排樣及材料利用率的計算 3.3.1 計算毛坯尺寸 因?yàn)楣ぜ诜呥^程中，材料主要受切向拉伸使厚度變薄，而徑向變形不大，可知該零件毛坯展開的精度主要由圓弧處尺寸展開的精確性決定，該零件有4處R1的圓弧，按彎曲件展開公式進(jìn)行計算，每處圓弧處展開尺寸按公式（1）： = （1） （2） 式中：——圓弧部分應(yīng)變中性層展開長度（mm）； ——應(yīng)變中性層的曲率半徑（mm）； α——彎曲中心角，（）； x——應(yīng)變中性層的位移系數(shù)（查表2.3-1）。 ,則x=0.325 可得：=1.325mm即: =1.85mm。 該零件毛坯長度等于直線部分長度和彎曲部分長度應(yīng)變中性層展開長度之和。 L==2×14.71+2×7.64+18+4×1.85=70.1mm 圖3 卡板零件的毛坯計算 Fig3 Rough calculation of the card board parts 3.3.2 排樣的設(shè)計 在級進(jìn)模設(shè)計中，要確定從毛坯板料到產(chǎn)品零件的轉(zhuǎn)化過程，即要確定級進(jìn)模各工位所要進(jìn)行的加工工序內(nèi)容，并在條料上進(jìn)行各工序的布排，這一設(shè)計過程就是條料排樣。條料排樣的主要內(nèi)容是在沖口刃口外形設(shè)計的基礎(chǔ)上，將各工序內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合行程一系列工作組，并對工序排序，確定工位數(shù)和每一個工位的加工工序；確定載體形式與毛坯定為方式；設(shè)計導(dǎo)正孔直徑與導(dǎo)正銷數(shù)量；繪制工序排樣圖。 條料排樣圖的設(shè)計是多工位級進(jìn)模具設(shè)計的重要根據(jù)，是決定級進(jìn)模優(yōu)劣的主要因素之一。條料排樣圖設(shè)計的好壞，直接影響模具設(shè)計的質(zhì)量條料排樣圖確定了，則零件的沖制順序、模具的工位數(shù)及各工位內(nèi)容、材料的利用率、模具步距的基本尺寸和定距方式、條料載體形式、條料寬度、模具結(jié)構(gòu)、導(dǎo)料方式等都得到了確定。 卡板零件的毛坯長L=70.10mm，寬=10±0.05mm，因在該級進(jìn)模中采用同位雙側(cè)刃做粗定位，以導(dǎo)正銷做精定位。而側(cè)刃沖切的條料寬度通常取1.5～2.5mm（薄料取小值，厚料取大值），故在此取=2mm；取導(dǎo)正孔直徑d=3mm。為增強(qiáng)兩側(cè)沖裁凸模的強(qiáng)度，取凸模寬度b2=4mm。于是有： 進(jìn)距h=+b2=10+4=14mm 條料寬度 b=L+2×+1.9=70.1+2×2+1.9=76mm 綜上所述，為所設(shè)計的工藝排樣圖如圖4，采用單排排樣，條料寬76mm，為了增強(qiáng)兩側(cè)沖裁凸模的強(qiáng)度，步距定為14mm。用同位雙側(cè)刃做模具定距，以中間載體運(yùn)送沖件半成品，為了提高彎曲精度，在料中間沖切了導(dǎo)正孔，在彎曲時對條料進(jìn)行校正定為。不僅提高了材料的利用率，且由于兩個單向彎曲設(shè)計在同一工位，抵消了彎曲而產(chǎn)生的側(cè)向力，使彎曲時受力合理，以導(dǎo)正銷精確定距，保證步距精度。為了更好地利用導(dǎo)正釘定位，模具采用反翻邊孔結(jié)構(gòu)。 3.3.3 材料利用率的計算 板料規(guī)格擬用1mm850mm1500mm（GB/T 708-1988）的冷軋鋼板 若用縱裁：裁板條數(shù) =條余14mm 每條個數(shù)：=條余0.5mm 每板總個數(shù) =×=11×107=1177個 材料利用率×100%=62.77% 若用橫裁：裁板條數(shù) =條余56mm 每條個數(shù)=條余8.6mm 每板總個數(shù) =×=19×60=1140個 材料利用率×100%=60.80% 由此可見，縱裁有較高的材料利用率，因?yàn)楝F(xiàn)在的軋鋼技術(shù)已經(jīng)不是過去的縱向、橫向的概念了，在鋼板軋制過程中，已經(jīng)加了斜向軋制的工藝，現(xiàn)在材料的各向異性減輕了許多，所以決定采用縱裁。 圖4 排樣圖 Fig4 Nesting map 4 主要工藝參數(shù)的確定 4.1 確定預(yù)沖孔直徑尺寸 圓孔翻邊時，一般翻邊高度及直徑（h和d）為已知，需要計算的是預(yù)沖孔的直徑。計算的依據(jù)是：在圓孔翻邊時，同心圓之間的距離變化不顯著，預(yù)沖孔直徑可用彎曲展開的方法做近似計算： = ， （3） 其中：——預(yù)沖孔直徑（mm）； ——翻邊孔外圓弧圓中心所在直徑（mm）； ——翻邊后豎邊的直徑（mm），5.2mm； r——圓角半徑（mm），0.5mm； ——材料厚度(mm)，1mm； ——翻邊孔后的直邊高度（mm）； ——翻邊后零件的高度，2.2mm。 可得：=7.2mm，=0.7mm，=2.66mm 圖5 翻邊孔尺寸 Fig5 Flanging hole size 4.2 確定雙斜楔結(jié)構(gòu)角度參數(shù) 雙斜楔具體結(jié)構(gòu)（見下圖6）。假設(shè)從動斜楔1的垂直直徑形成為A，水平滑塊2的水平行程為B，升降滑塊3的垂直行程也就是翻邊孔凸模的行程為C，那么三者的關(guān)系為： B=Atanx （4） C= （5） 所以C=A×tanx/tany 考慮楔傳動機(jī)構(gòu)在動作中的摩擦損失，為確保楔滑塊輸出足夠的壓力，x取40度甚至更小，可取40～30度。x的選取應(yīng)以機(jī)構(gòu)動作中摩擦損失最小二機(jī)械效率最高位根據(jù)，根據(jù)長期生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論推導(dǎo)，如使楔和楔傳動機(jī)構(gòu)具有最高的機(jī)械效率，為加工方便，可取， 升降滑塊3的垂直行程C=7.5mm，求得：B=8.94mm，A=10.65mm 圖6 雙斜楔結(jié)構(gòu)角度圖 Fig6 Double wedge structure angle 5 各部分工藝力的計算 5.1 沖裁力的計算 沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 沖裁力是凸模與凹模相對運(yùn)動使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計算沖裁力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設(shè)計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 5.1.1 沖裁力的計算公式 沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)。考慮到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）： （6） 式中 L——沖裁件周邊長度（mm）； t——材料厚度（mm）； τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）； K——系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù)K=1.3。 沖裁件的周邊長度L=2π×1.5+2π×1.33×2+2×(2+14)+2×(0.45+14)+2×(29.05+29.05+4)+2×12=235. 24mm 因1Cr18Ni9Ti材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）τ=480 MPa，故沖裁力： F=1.3×235.24×1×480=146788.54N 一般情況下，沖裁件從板料切下以后，徑向因彈性變形而擴(kuò)張，板料上孔則沿徑向發(fā)生彈性收縮。同時，沖下的零件與余料還要力圖恢復(fù)彈性穹彎。這兩種彈性恢復(fù)的結(jié)果，會使落料件梗塞在凹模中，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上卸下的板料、帶料的力稱為卸料力；把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力。影響這些力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸及潤滑情況等。大間隙沖裁時，因板料所受拉伸變形大，故沖裁后的彈性恢復(fù)使落料件比凹?？仔?，而沖下的孔比凸模大，故使卸料力與推件力都有所降低。所以要準(zhǔn)確計算這些力是很困難的，實(shí)際生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計算： 卸料力 （7） 推件力 （8） 式中：F——沖裁力（N）； n——同時梗塞在凹模內(nèi)的廢料數(shù)，取n=4； 、——卸料力和推件力系數(shù)；查《中國模具工程大典》第四卷《沖壓模具設(shè)計》中表2.1-12?。?0.045，=0.055 =0.045×146788.54=6605.48N =4×0.055×146788.54=32293.48N 則模具總壓力為： F++=146788.54+6605.48+32293.48=185687.5N 5.1.2 降低沖裁力的方法 在沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大、周邊長時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有壓力機(jī)噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法： （一）階梯凸模沖裁 在多凸模沖裁模具中，為避免各凸模沖裁力的最大值同時出現(xiàn)，可根據(jù)凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少沖裁力。這種模具的缺點(diǎn)是長凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。 （二）斜刃口沖裁 在用平刃口模具沖裁時，整個刃口同時與沖裁件周邊接觸，同時切斷，所需沖裁力大。若采用斜刃口模具沖裁，也就是將凸模（或凹模）刃口做成有一定斜度的斜刃，沖裁時刃口就不是同時切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，這樣，所需的沖裁力可以減小，并能減小沖擊、振動和噪聲，對于大型沖壓件，斜刃沖裁用的比較廣泛。 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機(jī)性能在比較柔和、平穩(wěn)的條件下工作。但模具制造與修磨比較復(fù)雜，增加了困難，刃口容易磨損，工件不夠平整，一般只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方法，因?yàn)椴牧显诩訜釥顟B(tài)的抗剪強(qiáng)度有明顯下降。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因?yàn)橐訜幔瑒趧訔l件差。另外，在保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當(dāng)增大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。 5.2 彎曲部分的力計算 彎曲力是指工件完成預(yù)定彎曲時需要壓力機(jī)所施加的壓力。彎曲力不僅與材料品種、板料厚度、彎曲幾何參數(shù)有關(guān)，還與彎曲凸、凹模間隙大小等因素有關(guān)。在凸、凹模隔著材料吻合以前的彎曲過程稱為自由彎曲。 自由彎曲的彎曲力計算： （9） 式中：——自由彎曲力（沖壓行程結(jié)束，尚未進(jìn)行校正彎曲時的壓力），N； B——彎曲件寬度（mm），B=10mm； t——彎曲件材料厚度（mm），t=1mm； R——彎曲內(nèi)半徑（mm），R=1mm； ——材料抗拉強(qiáng)度（MPa），取=600MPa； K——安全因數(shù)，一般取K=1.3。 所以==2730N 5.3 翻孔部分的力計算 用圓柱形沖頭進(jìn)行圓孔翻邊時，翻邊力 =1.1πt(D-d) （10） 式中：F——翻邊力，N； t——材料厚度，mm； ——材料的屈服強(qiáng)度（MPa），查表可得，=196 MPa； D——翻邊后孔的直徑（中徑），mm； d——預(yù)沖孔直徑，mm。 故=1.1π1(5.38-2.66)196=1842.33N 壓料力的計算： 壓料力Q值近似取翻邊力的30%～80%，即： Q=(0.3～0.8)F （11） 式中：Q——壓料力，N。 取Q=0.8F=0.81842.33=1473.86N 選擇壓力機(jī)時： =3316.19N 5.4 總壓力 =+++Q=185687.5+2730+1842.33+1473.86=191733.69N 5.5 壓力中心的計算 沖裁時的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。通常利用求平行力系合力作用點(diǎn)的方法（解析法或圖解法）確定模具的壓力中心。 如圖7為本工件的壓力中心計算圖，為減少計算，坐標(biāo)設(shè)為圖中所示，根據(jù)“合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之和”的力學(xué)原理可按下列公式求沖模壓力中心到x軸和y軸的距離： 壓力中心到x軸的距離為： （12） 壓力中心到y(tǒng)軸的距離為： （13） 其中：=（4+12）×2=32mm =（4+29.05）×2×2=132.2mm =（14+0.95）×2×2=59.8mm =2×π×2.66=16.71mm =（14+2）×2=32mm =π×3=9.42mm 有：=63.84mm Y=0mm 圖7 壓力中心計算 Fig7 Center of pressure calculation 5.6 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品制造、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要的問題。對于中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有C形床身的開式曲柄壓力機(jī)。雖然開式壓力機(jī)的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易安裝機(jī)械話的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備。 確定設(shè)備的規(guī)格時應(yīng)注意以下幾個問題： （1）壓力機(jī)的行程大小，應(yīng)能保證成形零件的取出與毛坯的放進(jìn)，例如拉深所用壓力機(jī)的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上； （2）壓力機(jī)工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還需要留有安裝固定的余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模時，工作臺的受力條件也是不利的； （3）所選壓力機(jī)的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適應(yīng)。 模具的閉合高度H0是指上模在最低的工作位置時，下模板的底面到上模板的頂面的距離。 壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時，工作臺面到滑塊下端面的距離。大多數(shù)壓力機(jī)的連桿長短能調(diào)節(jié)，也既壓力機(jī)的閉合高度可以調(diào)整，故壓力機(jī)有最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin。 設(shè)計模具時，模具閉合高度H0的數(shù)值應(yīng)滿足下式： （4）沖壓力與壓力機(jī)力能的配合關(guān)系：當(dāng)進(jìn)行沖裁等沖壓加工時，由于其施力行程較小，近于板材的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機(jī)滑塊上所有力的總和F總選取壓力機(jī)。 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓家的幾何尺寸和精度要求等來選定設(shè)備類型。由于復(fù)合模的特點(diǎn)，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力下式計算 選擇壓力機(jī)。 （14） 公稱壓力：=（1.6～1.8）191733.69=（306773.904～345120.642）N 選取公稱壓力為400KN的開式壓力機(jī)JG23-40。其與模具設(shè)計的相關(guān)參數(shù)為： 公稱壓力：400KN； 滑塊行程：100 mm； 最大閉合高度：300mm； 封閉高度調(diào)節(jié)量：80 mm； 模柄孔尺寸： ?50mm×70mm。 6 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 6.1 計算原則 沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁間隙的合理也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實(shí)現(xiàn)和保證。所以正確確定刃口部分的尺寸是相當(dāng)重要的。在決定模具刃口尺寸及制造公差時，需考慮以下原則：①落料件的尺寸取決于凹模的磨損，沖裁件的尺寸取決于凸模尺寸。②考慮到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設(shè)計凸、凹模刃口尺寸時，對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后變大的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減少的，其刃口公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。③在確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙數(shù)值。模具刃口尺寸及公差的計算方法與加工方法有關(guān)，基本可以分為兩類： 一是：采用凸、凹模分別加工，凸、凹模分別加工是指在凸模與凹模分別按各自圖樣上標(biāo)注的尺寸及公差進(jìn)行加工，沖裁間隙由凸、凹模刃口尺寸及公差保證，這樣就需要分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標(biāo)注在凸、凹模設(shè)計圖樣上，這樣加工方法具有互換性，便于成批制造，主要用于簡單，規(guī)范形狀（圓形，方形或矩形）的沖件。 二是：凹模與凸模配合加工，是指先加工好凸模或凹模作為基準(zhǔn)件，然后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸，配做凹模或凸模，使它們保持一定的間隙。因此只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺寸，并標(biāo)明“某尺寸按凹?；蛲鼓Ｅ渥?，保證雙面間隙多少”。這樣可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙，主要用于形狀復(fù)雜或料薄的工件。 因該工件需沖裁部分的形狀均較簡單，故均采用凸模和凹模分開加工的方法。 6.2 刃口尺寸計算 6.2.1 沖導(dǎo)正孔凸、凹模刃口尺寸計算 沖孔時首先確定凸模刃口的尺寸，使凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下： （15） = （16） 式中：、——沖孔凸凹模刃口尺寸，mm； d——沖孔工件孔徑的基本尺寸，mm； △——工件制造公差，mm，這里按照IT14級精度選取為0.25mm； X——系數(shù)，為避免多數(shù)沖裁件尺寸都偏向于極限尺寸，此處可取x=0.5； ——最小合理間隙值（雙面），mm。 、——凸、凹模制造公差，mm。 由《中國模具工程大典》第4卷《沖壓模具設(shè)計》表2.1-4中按Ⅱ類（中等間隙類）取間隙比值為8.0～11.0，則雙面間隙 =0.12mm 查表2.1-9查出凸、凹模的極限偏差： 沖孔部分基本尺寸為3mm，則 ，=+0.02mm ∣∣+∣∣=（0.02+0.02）mm=0.04mm< 可得沖孔部分尺寸： 沖孔凸模： 沖孔凹模：mm 6.2.2 沖預(yù)沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 由《中國模具工程大典》第4卷《沖壓模具設(shè)計》表2.1-4中按Ⅱ類（中等間隙類）取間隙比值為8.0～11.0，則雙面間隙 =0.12mm 查表2.1-9查出凸、凹模的極限偏差： 沖孔部分基本尺寸為3.66mm，則 ，=+0.02mm ∣∣+∣∣=（0.02+0.02）mm=0.04mm< 工件制造公差△按照IT14級精度選取為0.25mm 可得沖孔部分尺寸： 沖孔凸模： 沖孔凹模：mm 6.2.3 切兩端廢料凸、凹模刃口尺寸計算 結(jié)合排樣圖可知，切除兩端廢料的目的在于保證工件長度方向的尺寸即垂直于進(jìn)料方向的尺寸，而其寬度為（72-70.1）/2=0.9mm，可適當(dāng)增大凸凹模的寬度，取b=3mm，取長度l=14mm， 工件制造公差按照IT14級精度選取為 由《中國模具工程大典》第4卷《沖壓模具設(shè)計》表2.1-4中按Ⅱ類（中等間隙類）取間隙比值為8.0～11.0，則雙面間隙 ， ， =0.12mm，=0.12mm 查表2.1-9查出凸、凹模的極限偏差： 切兩端廢料部分基本尺寸為3mm14mm，則 ，=+0.02mm；，=+0.02mm ∣∣+∣∣=（0.02+0.02）mm=0.04mm< 可得該部分尺寸： 沖孔凸模：， 沖孔凹模：mm， mm 6.2.4 切兩側(cè)廢料凸、凹模刃口尺寸計算 結(jié)合排樣圖和零件圖可知，該部分廢料的尺寸為4mm29.05mm。工件寬度方向的制造公差為，其長度方向的制造公差按照IT14級精度選取 由《中國模具工程大典》第4卷《沖壓模具設(shè)計》表2.1-4中按Ⅱ類（中等間隙類）取間隙比值為8.0～11.0，則雙面間隙 ， ， =0.12mm，=0.12mm 查表2.1-9查出凸、凹模的極限偏差： ，=+0.02mm；，=+0.025mm ∣∣+∣∣=（0.02+0.02）mm=0.04mm< ∣∣+∣∣=（0.02+0.025）mm=0.045mm< 可得該部分尺寸： 沖孔凸模：， 沖孔凹模：mm， mm 6.2.5 切斷凸、凹模刃口尺寸計算 結(jié)合排樣圖和零件圖可知，該部分廢料的尺寸為4mm13mm，因該部分垂直于送料方向的尺寸要求不嚴(yán)格，故取長度l=13mm。工件寬度方向的制造公差為，其長度方向的制造公差按照IT14級精度選取 由《中國模具工程大典》第4卷《沖壓模具設(shè)計》表2.1-4中按Ⅱ類（中等間隙類）取間隙比值為8.0～11.0，則雙面間隙 ， ， =0.12mm，=0.12mm 查表2.1-9查出凸、凹模的極限偏差： ，=+0.02mm；，=+0.02mm ∣∣+∣∣=（0.02+0.02）mm=0.04mm< 可得該部分尺寸： 沖孔凸模：， 沖孔凹模：mm， mm 6.2.6 翻邊時凸、凹模刃口尺寸計算 由零件圖可知，翻邊后孔的外徑=6.2mm，中徑=5.2mm。可知該零件翻邊時凸凹模之間的單面間隙Z/2=0.85。工件制造公差按照IT14級精度選取 查表2.1-9查出凸、凹模的極限偏差： 翻邊部分凸?；境叽鐬?.2-1×2=4.2mm，凹?；境叽鐬? ，=+0.02mm 可得翻邊凸、凹模徑向尺寸： 翻邊凸模： 翻邊凹模：mm 6.2.7 彎曲時凸、凹模工作部位尺寸： 凸、凹模的圓角半徑與彎曲凹模的深度 （1）凸模圓角半徑 一般情況下，凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料允許的最小彎曲半徑（1Cr18Ni9Ti垂直于輾壓紋向的最小彎曲半徑1t），彎曲部分半徑R為1mm，滿足要求。 （2）凹模圓角半徑及凹模深度 凹模的圓角半徑不能太小，以免彎曲時板料表面擦傷或出現(xiàn)壓痕，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則彎曲時毛坯會發(fā)生偏移。 在實(shí)際生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度t選?。? 當(dāng)t<2mm時，=(3～6)t，取=3mm，凹模深度L=10mm 7 模具主要零件設(shè)計與選擇 7.1 常用沖壓模具材料的選取 冷沖模具零件材料的選用，主要是根據(jù)模具零件的工作情況來確定，另外還要考慮冷沖壓零件的材料性質(zhì)、尺寸精度、幾何形狀的復(fù)雜性以及生產(chǎn)批量等因素。 模具材料選取的一般原則有如下幾個方面： （1）考慮被加工材料的性質(zhì)。如沖制硅鋼片應(yīng)選用可獲得高硬度、高韌性和高耐磨性的材料，如Cr12或Cr12MoV； （2）考慮凸凹模的尺寸精度及幾何形狀的復(fù)雜性。如尺寸精度高、形狀復(fù)雜，則應(yīng)選熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定性好的材料，如9SiCr、CrWMn、Cr12MoV等； （3）考慮生產(chǎn)批量； （4）考慮模具零件的作用。一般原則是在保證零件的實(shí)用條件下，應(yīng)盡量節(jié)約貴重鋼材。 7.2 沖孔圓形凸模的設(shè)計 7.2.1 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于沖裁的導(dǎo)正孔與預(yù)沖孔，形狀簡單，故模具的工作零件采用整體結(jié)構(gòu)，凸模用固定板固定，由于固定端為圓形，形狀簡單，故采用臺階固定。沖裁模的材料選用9Mn2V，工作部分熱處理淬硬58～62HRC。沖導(dǎo)正孔凸模的結(jié)構(gòu)如圖8所示。 7.2.2 凸模長度的計算 凸模的長度應(yīng)根據(jù)沖模的具體結(jié)構(gòu)確定，應(yīng)留有修磨余量，并且模具在閉合態(tài)下，卸料板至凸模固定板間應(yīng)留有避免壓手的安全距離。 L=+++H （17） 式中：——固定板厚度，mm； ——卸料板厚度，mm； ——導(dǎo)尺（導(dǎo)板）或坯料厚度； H——附加長度，mm，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）、總修磨量（10～15mm）及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15～20mm）等因素確定。 取=20mm，=14mm，=1mm，H=27mm 故凸模總長度為：L=62mm 圖8 導(dǎo)正孔凸模 Fig8 The punch of the pilot holes 7.3 切兩端和兩側(cè)廢料的凸模設(shè)計 此凸模為非標(biāo)準(zhǔn)件，為保證沖裁質(zhì)量，避免毛刺的產(chǎn)生，故模具寬度要比沖裁件寬度寬些，一般比沖裁料寬2t。采用線切割或成形磨削加工，固定部分應(yīng)和工作部分尺寸一致。所設(shè)計凸模結(jié)構(gòu)如圖9、10所示。 凸模高度設(shè)計為與圓形凸模一樣高，凸模固定方式也采用臺階式，將凸模壓入固定板內(nèi)，采用H7/m6配合裝配后磨平[18]。 圖9 切兩側(cè)廢料凸模 Fig9 The punch of cutting the both sides waste 圖10 切兩端廢料凸模 Fig10 Cut both ends of the waste punch 7.4 翻孔凸模設(shè)計 在設(shè)計翻孔模具時，模具結(jié)構(gòu)是否合理直接影響成形質(zhì)量及其穩(wěn)定性，翻孔力的大小、模具成本、模具壽命等問題。 為便于模具設(shè)計與操作，采用向上翻孔。向上翻孔時，把凸?？醋黛o止，凹模下行翻孔，這樣后，實(shí)際凸模圓角半徑為凹模圓角半徑，凹模圓角半徑為凸模圓角半徑。翻孔凸模的高度應(yīng)在翻孔凸模下行至下死點(diǎn)時與零件翻孔部分高度一致[1]。 下圖為幾種常見的圓孔翻邊凸模形狀。其中，第一個為帶有定位銷、豎邊直徑為10mm以上的翻邊凸模；第二個為帶有定位銷，豎邊直徑為10mm一下的翻邊凸模；第三個為無預(yù)沖孔的精度不高的翻邊凸模。 圖11 圓孔翻邊凸模的形狀和尺寸 Fig11 The shape and size of the hole flanging punch 由以上可知應(yīng)選擇第二種凸模的形狀和尺寸。翻邊凸模的設(shè)計圖12。 圖12 翻邊凸模 Fig12 Flanging punch 7.5 凹模的設(shè)計 7.5.1 凹模孔口形式及主要參數(shù) 因?yàn)楣ぜ炔桓?，但形狀?fù)雜，故采用直筒式刃口凹模。直筒式刃口凹模有如下特點(diǎn)：制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變；孔內(nèi)易積存沖件或廢料，脹力大，推件力大，刃磨層較厚，沖下的廢料從凹模下面漏出時，應(yīng)在沖模的下模座上做一個漏料孔，一般漏料孔比凹?？状?.5～2mm。 7.5.2 凹模外形尺寸的確定： 凹模的外形尺寸是指凹模的厚度H、長度A與寬度B。凹模板的厚度直接關(guān)系到模具的使用，厚度過小，影響凹模的強(qiáng)度和剛度；厚度過大，會使模具的體積和閉合高度增大，從而增加模具的質(zhì)量。長度和寬度的選擇直接與厚度有關(guān)，同時也是選擇模架外形尺寸的依據(jù)。 工作時，凹模刃口周邊承受沖裁力和彎曲力矩的作用，在刃壁上承受分布不均勻的擠壓力作用因凹模實(shí)際受力情況十分復(fù)雜，生產(chǎn)中都是按照經(jīng)驗(yàn)公式，并結(jié)合設(shè)計者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定凹模的外形尺寸。盒形凹模厚度H按如下方法計算： （H≧15mm） （18） 式中：——垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離，mm，由排樣圖可知：=72mm； K——由和材料厚度t決定的凹模厚度系數(shù)，由下表可查得K=0.25。 表1 凹模厚度系數(shù)K值 Table1 Die thickness coefficient K /mm 材料厚度t/mm ≦1 >1～3 >3～6 ≦50 0.30～0.40 0.35～0.50 0.45～0.60 >50～100 0.20～0.30 0.22～0.35 0.30～0.45 >100～200 0.15～0.20 0.18～0.22 0.22～0.30 >200 0.10～0.15 0.12～0.18 0.15～0.22 可得： H=0.25×72=18mm，取H=40mm 凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）C為 C=(1.5～2)H=(1.5～2)×20=（30～40）mm 凹模采用螺釘和銷釘固定在下模座上，釘孔值刃口邊及釘孔之間的距離要有足夠的強(qiáng)度。凹模上螺孔到凹模邊緣的最小距離為12mm，凹模上螺孔到凹模刃口的最小距離為14mm，螺孔到銷孔的距離為最小距離5mm。選淬火?5的銷釘，銷釘?shù)桨寄＿吘壍淖钚【嚯x為8mm。 為了便于刃磨刃口，該模具采用拼合凹模，帶全部拼塊組合后，由前、后、左、右四條圍框以止口咬合，并用螺釘緊固。為了增強(qiáng)沖裁凹模的強(qiáng)度，把第4工位定位空位，為了便于制作，在第5、6兩工位分?jǐn)?，從而更好地保證組合的沖裁精度。 以上尺寸要根據(jù)具體情況而定，再根據(jù)排樣圖，可以基本了解凹模的外形結(jié)構(gòu)，圖13是凹模的俯視圖[18]。 7.6 卸料彈簧的設(shè)計與選擇 彈簧是模具中廣泛應(yīng)用的彈性零件，主要用于卸料推件和壓邊等工作。圓鋼絲螺 圖13 組合凹模 Fig13 Combination of die 旋壓縮彈簧的選用要求如下： （1）壓力要足夠。即： （19） 式中：——彈簧的預(yù)壓力，N； ——卸料力，N； n——彈簧根數(shù)。 （2）壓縮量要足夠。即： （20） 式中：h——彈簧允許的最大壓縮量，mm； ——彈簧需要的總壓縮量，mm； ——彈簧的與壓縮量，mm； ——卸料板、推件塊或壓邊圈的工作行程，mm； ——模具的修磨量或調(diào)整量，mm；一般取4～6mm。 （3）要符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求。模具閉合高度的大小限定了所選彈簧在預(yù)壓狀態(tài)的長度；上下模座的尺寸限定了卸料板的面積，也就限定了允許彈簧所占用的面積，所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長度，必須符合模具結(jié)構(gòu)空間的要求[8]。 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定彈簧根數(shù)為6，每根彈簧分擔(dān)的卸料力為： =6605.48÷6=1100.91N 預(yù)選彈簧8×45×90，工作極限負(fù)荷=2200N≥200N，工作極限負(fù)荷下變形量=26.9mm 彈簧每圈最大壓縮量 /n=26.9/5.5=4.89mm； 彈簧每圈預(yù)壓縮量 /n=1100.91/2200×4.89=2.45mm； 彈簧每圈剩余壓縮量 /n=4.89-2.45=2.44mm； 彈簧的預(yù)壓縮量 （/n）×n=2.45×5.5=13.48mm； 彈簧的剩余壓縮量 （/n）×n=2.44×5.5=13.42≥=13mm； 彈簧的總壓縮量 =13.48+13=26.48mm； 校核 =26.9mm≥。 在卸料力作用下彈簧未壓死，所以選取彈簧尺寸合適。 彈簧的安裝長度-=90-13.48=76.52mm（取小化整取76mm）。 8 模具總體設(shè)計 8.1 模架及模柄結(jié)構(gòu)的設(shè)計和選擇 8.1.1 模架結(jié)構(gòu)的設(shè)計和選擇 模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品要求確定是否用帶導(dǎo)柱的模座。帶導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模座的常用形式及導(dǎo)柱的排列方式如圖14所示。 一般根據(jù)凹模、定位和卸料裝置等的平面布置，來選擇模座的形狀和尺寸。模座外形尺寸應(yīng)比凹模相應(yīng)尺寸大40～70mm。模座厚度一般取凹模厚度的1～1．5倍。下模座外形尺寸每邊至少應(yīng)超過壓力機(jī)臺面孔40～50mm。同時選擇的模架其閉合高度應(yīng)與模具設(shè)計的閉合高度相適應(yīng)。 根據(jù)主要零件的結(jié)構(gòu)、外形尺寸及卸料裝置的尺寸，選取四導(dǎo)柱模架，根據(jù)JB/T 7181.4, 取凹模周界L=315mm,B=250mm，始用最小閉合高度195mm，最大閉合高度240mm。上模座315×250×40mm，下模座315×250×50mm，導(dǎo)柱30×190mm（1個），32×190mm（3個），導(dǎo)套30×100×38mm（1個），32×100×38mm（3個）。 該模具采用四導(dǎo)柱模架進(jìn)行導(dǎo)向，上、下模板均采用鋼制模板，以增加剛性和沖壓穩(wěn)定性，從而保證了良好的模具制造間隙。 8.1.2 模柄的選擇 模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力的滑塊上，由選擇的壓力機(jī)可知，JG23-40壓力機(jī)的模柄孔尺寸為直徑50mm，深度70mm。選擇直徑d=50mm,高度H=100mm，材料為Q235鋼的A型壓入式模柄：模柄A30×100（GB2862.1-81.Q235）。 帶臺階的壓入式模柄，它與模座安裝孔用H7/n6配合，可以保證較高的同軸度和垂直度，適用于各種中小型模具。 圖a)為對角導(dǎo)柱模架；圖b）、c）為后側(cè)導(dǎo)柱模架，c）為窄型；圖d)、e)為中間導(dǎo)柱模架，e)用于圓形件；圖f）為四導(dǎo)柱模架。 圖14 滑動式導(dǎo)向模架 Fig14 Sliding guide die sets 8.2 固定板結(jié)構(gòu)設(shè)計 將凸?；蜩倝K按一定相對位置壓入固定后，作為一個整體安裝在上模座或下模座上的板件分別稱為凸模固定板或凹模固定板。固定板的外形通常為矩形或圓形，平面尺寸應(yīng)與相應(yīng)的整體凹模尺寸一致。凸模固定板的厚度應(yīng)取其凸模設(shè)計長度L的40%。凹模固定板的厚度通常按凹模鑲塊厚度H的6%～100%。 凸模和一般鋼質(zhì)凹模鑲塊與固定板選用H7/n6或H7/m6配合。壓入固定后應(yīng)將底面與固定板一起磨平。細(xì)小凸模與固定板應(yīng)選取H7/h6配合[13]。 固定板通常選用A3或A5鋼制造，壓裝配合面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)1.6～0.8μm。 凸模固定板設(shè)計圖如下： 圖15 凸模固定板 Fig15 The fixed plate of the terrace die 8.3 墊板結(jié)構(gòu)設(shè)計 墊板的作用是分散凸模傳遞的力。當(dāng)凸模尾端傳遞的壓強(qiáng)大于模座材料的許用壓應(yīng)力時（一般鑄鐵取100MPa；鑄鋼取120MPa），為防止凸模尾端壓損模座（或選用壓入式模柄的上模座，為避免模柄受到直接沖擊作用），在上模座和凸模固定板之間必須安裝淬硬磨平的墊板。 一般沖裁模使用的墊板厚度可在4～12mm內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)選用，外形尺寸應(yīng)與凸模固定板相同。為便于模具裝配，銷釘通孔直徑可以比銷釘直徑增大0.5～0.5mm。墊板材料可選用45鋼，淬火硬度HRC43～48；或選