沖裁工藝設計

1、1 沖裁工藝設計1.1 沖裁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性。沖裁件的工藝性是否合理，對沖裁件的質量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對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)品質量穩(wěn)定等要求。Q235鋼具有較高的強度和較好的沖壓加工性能;該零件形狀簡單,但對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、料沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；方案三：沖孔落料連續(xù)沖裁，采用級進模生產(chǎn)。三種方案比較見表1.1表1.1三種方案的比較 模具種類比較項目單工序模復合模級進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雜程度較易較復雜復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備能力較小中等較大工作條件一般較好好方案一模具結構簡單，但需要兩道工序，兩副模具，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的年產(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。盡管模具結構較方案一復雜，但由于零件的幾何形狀簡單，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，需要在模具上設置導正銷導正，故模具制造安裝較復合模復雜，且成本高。通過對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 沖裁排樣設計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，得到符合設計技術要求的工件。在沖壓生產(chǎn)過程中，保證很低的廢料百分率是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)重要的技術指標之一。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)量達數(shù)十萬件，甚至數(shù)百萬件，材料合理利用的經(jīng)濟效益更為突出。保證在最低的

4、材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率的條件下得到符合技術要求的零件，同時要考慮方便生產(chǎn)操作、沖模結構簡單、壽命長以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應等情況，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保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利用率低。（二）少廢料排樣：只在沖件與沖件之間或沖件與條料之間留有搭邊值，因受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差，同時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，沖模結構簡單。（三）無廢料排樣：沖件與沖件之間或沖件與條料之間均無搭邊，沿直線

5、或曲線切斷條料而獲得沖件。沖件的質量較差，模具壽命較短，但材料利用率高。采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結構，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向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低。同時，由于模具單邊受力，不但會加劇模具磨損，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，工件及工件與條料側邊之間的余料叫搭邊，搭邊的作用是補償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質量和送料方便。搭邊太寬，浪費材料；搭邊太窄會引起搭邊斷裂或翹曲，可能“啃刃”現(xiàn)象或沖裁時會被拉斷，有時還會拉

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： 材料的力學性能。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雜的形狀時，搭邊要取得大值。 材料厚度。薄材料的搭邊值應取的大一些。 送料方式及擋料方式。用手工送料、有側壓板導向的搭邊值可以取小些。 材料厚度t圓形件或圓角r>2t矩形件或邊長L<50矩形件邊長L>50或r<2t工件間側面工件間側面工件間側面00.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.

7、01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.0表2.1 搭邊值表由表2.1 確定搭邊值根據(jù)零件形狀兩式件間按圓形取工件間搭邊值a=1.5，側邊取搭邊值=1.8。2.3送料步距、條料寬度及板料間距計算2.3.1 條料寬度及板料間距的計算 =（40+2*1.5+0.7=mm2.3.2 送料步距A=17.5mm排樣如圖2-1：圖2-12.5 沖裁力和壓力中心的計算2.5.1 沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一。用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式

8、計算： F=KLtb =1.3×126.84×1.5×304=75190.752N=75.2KN式中 F-沖裁力 L-沖裁周邊長度 t-材料厚度b-材料抗剪強度（b=304MPa）K-系數(shù)（一般取K=1.3）卸料力 Fx=KxF =0.05*75.2=3.76kn 推件力 Ft=nKtF =0.05*75.2* 頂件力 Fd=KdF =0.06*75.2=4.51KN 式中 Kx、Kt、Kd -卸料力、推件力、頂件力,如表2.3所示 n-同時卡在凹模內的工件數(shù)量式中 h-凹模內的直刃壁高度 t-板料厚度 表2.3卸料力、推件力及頂件力系數(shù)沖裁材料KxKtKd純銅、

9、黃銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.07鋼材料厚度0.10.060.0750.10.14>0.10.50.04500550.0650.08>0.52.50.040.050.0500.06>2.56.50.030.040.0400.05>6.50.020.030.0250.03查表2.3 Kx=0.05 KD=0.004總沖壓力Fz 總沖壓力是各種沖壓工藝的總和，根據(jù)不同的模具結構計算，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

10、中心的計算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點，為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。對于級進模以及輪廓形狀復雜或多凸模的沖裁模，必須求出沖壓力合力的作用點即壓力中心。模具的壓力中心應與模柄的軸線重合，否則會影響模具及壓力機的精度和壽命。設制件中心為中心坐標，則壓力中心：X0=Y0=3、刃口尺寸計算因沖模加工方法不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本上可分為兩類：（1）按凸模與凹模圖樣分別加工法：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。（2）按凸模與凹模配作法加工：常用于沖制復雜形狀的沖模。

11、這種加工方法的特點是模具的間隙有配置保證，工藝比較簡單，不必校核的條件，并且還可以放大基準件的制造公差，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0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.0600.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.0920.90.0900.1260.0

12、900.1260.0900.1260.0900.1261.00.0100.140.1000.1400.1000.1400.0900.1261.20.1260.1800.1320.1800.1320.1801.50.1320.2400.1700.2400.1700.2401.750.2200.3200.2200.3200.2200.3202.00.2460.3600.2600.3800.2600.380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 沖孔刃口尺寸計算對于沖

13、小孔5轉換為利用公式 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因孔的公差等級為IT13級，所以查上表得=0.75 則 = = = 校核間隙： +=0.0648+0.0432=0.02160.108所以滿足+的條件，制造公差合適。3.2 落料刃口尺寸計算當以凹模為基準件時，凹模磨損后刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸第一類尺寸。它的基本尺寸及制造公差的確定方法按公式其中 模具基準尺寸() 工件極限尺寸() 工件公差()查公差表將尺寸分別轉化為、,查表3.3取x=0.75=(

14、40-0.75*0.12=39.91=(26-0.75*0.12=25.914 沖裁模主要零部件的結構與設計4.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知采用復合沖壓，但復合模又可分為倒裝復合模和正裝復合模，其各自的特點如下表表4.1正裝復合模與倒裝復合模的比較序號正裝倒裝1對于薄沖件能達到平整要求不能達到平整要求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料通過凸凹模的孔往下漏掉3裝凹模的面積較大，有利于復雜重建用拼塊結構如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在底座上省去固定板4廢料不會在凸凹?？變确e聚，每次又打棒打出，可減少孔內廢料的漲力，又

15、利于凸凹模減小最小壁厚廢料在凸凹?？變确e聚，凸凹模要求又較大的壁厚以增加強度。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，因此選用倒裝復合模。4.2 定位方式的選擇定位零件是用來保證條料的正確送進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成為送進導向；二是在送料方向的限位，控制條料一次送進的距離（步距）。4.2.1 導料銷的選擇 屬于送料導向的定位零件又導料銷，導料板、側壓板等。導料板及側壓板多用于級進模和單工序模中。導料銷則多用于復合模和單工序模中。因此選

16、導料銷做為導向且位于條料的同側，一般設2個，從前向后送料時導料銷裝在左側（固定式），為標準件。4.2.2 擋料銷的選擇屬于送料定距的定位零件有擋料銷、導正銷、側刃等，導正銷及側刃多用于級進模和單工序模中。擋料銷則多用于復合模和單工序模中。選取擋料銷做定距定位零件。在模具閉合后不許擋料銷的頂端高出材料因選取活動式橡膠彈頂擋料銷。其擋料銷的高度h查表得h=3，固定擋料銷釣形A10表4.2擋料銷高度0.3232344.3 卸料裝置和推件裝置的選擇4.3.1 卸料裝置的選擇常見的卸料零件又固定卸料板和彈壓卸料板。前者式剛性結構主要起卸料作用，卸料力大，適用于沖材料厚度大于0.8的模具，后者是柔性結構，

17、兼有壓料和卸料兩個作用。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 50>5080> 80125hoH0hoH0hoH00.868610813>0.81.56108121014>1.536-10-12-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

18、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束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打料桿，撞擊上模內的打桿與推件板，將凹模內的工件推出，其推件力大，工作可靠。4.4 工作零件的設計4.4.1 凹模的設計凹模厚度的確定： 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11336500.300.400.350.500.450.60501000.200.300.220.350.300.451002000.150.200.180.220.220.30H=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合模、薄料落料模。4.4.2 凸凹模的設計凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。凸、凹模的結構大到分為整體式和鑲拼式的兩種，鑲拼式結構適合于