ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）
南 京 工 程 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)
作 者： 高小敏 學(xué) 號(hào)： 088811202049
學(xué)院（系、部）： 機(jī)械與電子工程系
專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)
題 目： 固定夾的復(fù)合模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者： 何玉林 講師
評(píng)閱者：
2013 年4 月 南 京
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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中文摘要
固定夾的復(fù)合模設(shè)計(jì)
本論文應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次冷沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高了我的獨(dú)立工作能力。本設(shè)計(jì)通過對(duì)固定夾的復(fù)合模設(shè)計(jì)的工藝性分析，確定了正確的工藝方案。從而對(duì)模具設(shè)計(jì)方案，以及沖壓設(shè)備作出了分析與選擇。通過分析決定采用復(fù)合模形式，然后參考其他模具結(jié)構(gòu)以及查手冊(cè)和計(jì)算設(shè)計(jì)。當(dāng)所有的參數(shù)計(jì)算完后，對(duì)模具的裝配方案，對(duì)主要零件的設(shè)計(jì)和裝配要求技術(shù)要求都進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過程中除了設(shè)計(jì)說(shuō)明書外，還包括模具的裝配圖，非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖，工件的加工工藝卡片，工藝規(guī)程卡片，非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝過程卡片。
關(guān)鍵詞：冷沖壓 ；復(fù)合模 ；設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）外文摘要
Title Design of compound die for fixing clamp
Abstract:
The application of the professional practical training courses theory and practical knowledge of a cold stamping die design work to develop and improve my ability to work independently. This design through the analysis process of the compound die design of the retaining clip, correct technology scheme was determined. Thus the mold design, and stamping equipment has made the analysis and choice. Through the analysis of decision with compound die form, then the reference other mold structure and manual search and design calculation. When all of the parameter calculation is finished, the mold assembly program, the main parts of the design and assembly requirements of the technical requirements are analyzed. In the design process, in addition to the design specifications, but also including the mold assembly drawing, non-standard parts drawings, the workpiece card processing technology, process cards, process cards non standard parts.
Keywords: Cold stamping compound die; Design;
目 錄
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中文摘要 I
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）外文摘要 II
目 錄 III
前 言 1
第一章 緒 論 2
1.1 沖壓模具的現(xiàn)狀 2
1.1.1 模具工業(yè)現(xiàn)狀 2
1.1.2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 3
1.1.3 模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)間結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 4
1.1.4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀 5
1.2 模具的發(fā)展趨勢(shì) 5
1.2.1 模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展方向 5
1.2.2 模具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展 6
1.2.3 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同 7
1.3 冷沖壓模具分類與特點(diǎn) 7
第二章 零件的工藝分析和工藝方案的確定 9
2.1 沖壓彎曲件的工藝分析 9
2.2 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式 10
2.3 零件的工藝分析 10
2.3.1 計(jì)算毛坯尺寸 10
2.4 排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定 13
2.4.1 搭邊值的確定 13
2.4.2 條料寬度的確定 14
2.4.3 導(dǎo)板間間距的確定 15
2.4.4 排樣 15
2.4.5 材料利用率的計(jì)算： 16
第三章 沖裁力的計(jì)算 18
3.1 計(jì)算沖裁力的公式 18
3.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力 18
3.2.1 總沖裁力： 18
3.2.2 卸料力Fx的計(jì)算 19
3.2.3 推料力Ft的計(jì)算 20
3.2.4 頂件力Fd的計(jì)算 20
3.2.5 彎曲力FC的計(jì)算 20
3.2.6 總的沖壓力的計(jì)算 21
第四章 模具壓力中心與計(jì)算 22
第五章 沖裁模間隙的確定 23
第六章 刃口尺寸的計(jì)算 25
6.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則 25
6.2 刃口尺寸的計(jì)算 25
6.3 計(jì)算凸、凹模刃口的尺寸 26
6.4 沖裁刃口高度 28
6.5 彎曲部分刃口尺寸的計(jì)算 29
6.5.1 最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t 29
6.5.2 彎曲部分工作尺寸的計(jì)算 29
第七章 主要零部件的設(shè)計(jì) 33
7.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33
7.1.1 凹模的設(shè)計(jì) 33
7.1.2 凸凹模的設(shè)計(jì) 35
7.1.3 外形凸模的設(shè)計(jì) 35
7.1.4 內(nèi)孔凸模設(shè)計(jì) 35
7.1.5 彎曲凸模的設(shè)計(jì) 36
7.2 卸料部分的設(shè)計(jì) 36
7.2.1 卸料板的設(shè)計(jì) 36
7.2.2 卸料彈簧的設(shè)計(jì) 36
7.3 定位零件的設(shè)計(jì) 38
7.4 模架及其它零件的設(shè)計(jì) 39
7.4.1 上下模座 39
7.4.2 模柄 39
7.4.3 模具的閉合高度： 40
第八章 模具總裝圖 41
第九章 壓力機(jī)的選擇 42
結(jié) 論 43
參考文獻(xiàn) 44
致 謝 45
前 言
改革開放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量的不斷增加，更新?lián)Q代的不斷加快，在現(xiàn)代制造業(yè)中，企業(yè)的生產(chǎn)一方面朝著多品種、小批量和多樣式的方向發(fā)展，加快換型，采用柔性化加工，以適應(yīng)不同用戶的需要；另一方面朝著大批量，高效率生產(chǎn)的方向發(fā)展，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)規(guī)模來(lái)創(chuàng)造更多效益，生產(chǎn)上采取專用設(shè)備生產(chǎn)的方式。模具，做為高效率的生產(chǎn)工具的一種，是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛與重要的工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品和零件，具有生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)高速大批量的生產(chǎn)；節(jié)約原材料，實(shí)現(xiàn)無(wú)切屑加工；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，具有良好的互換性；操作簡(jiǎn)單，對(duì)操作人員沒有很高的技術(shù)要求；利用模具批量生產(chǎn)的零件加工費(fèi)用低；所加工出的零件與制件可以一次成形，不需進(jìn)行再加工；能制造出其它加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品；
容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化的特點(diǎn)。
第一章 緒 論
1.1 沖壓模具的現(xiàn)狀
1.1.1 模具工業(yè)現(xiàn)狀
由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國(guó)大部分企業(yè)均設(shè)有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個(gè)概念。模具工業(yè)主要生產(chǎn)能力分散在各部門主要產(chǎn)品廠內(nèi)的工模具車間，所生產(chǎn)的模具基本自產(chǎn)自用。據(jù)粗略估計(jì)，產(chǎn)品廠的模具生產(chǎn)能力占全國(guó)模具生產(chǎn)能力的75％，他們的裝備水平較好，技術(shù)力量較強(qiáng)，生產(chǎn)潛力較大，但主要為本廠產(chǎn)品服務(wù)，與市場(chǎng)聯(lián)系較少，經(jīng)營(yíng)機(jī)制不靈活，不能發(fā)揮人力物力的潛力。模具專業(yè)廠全國(guó)只有二百家左右，商品模具只占總數(shù)的20％左右，模具標(biāo)準(zhǔn)件的商品率也不到20％。由于受舊管理體制的影響較深，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和組織協(xié)調(diào)，存在著“中而全”，“小而全”的結(jié)構(gòu)缺陷，生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟(jì)效益較差。
模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術(shù)管理水平都比較低?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求各行各業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代快，對(duì)模具的需求量加大。一般模具國(guó)內(nèi)可以自行制造，但很多大型復(fù)雜、精密和長(zhǎng)壽命的多工位級(jí)進(jìn)模大型精密塑料模復(fù)雜壓鑄模和汽車覆蓋件模等仍需依靠進(jìn)口，近年來(lái)模具進(jìn)口量已超過國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的商品模具的總銷售量。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的需要，模具工業(yè)面臨著進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整和加速國(guó)產(chǎn)化的繁重任務(wù)。 改革開放20多年來(lái)，我國(guó)(除港臺(tái)地區(qū)外，下同)的模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，設(shè)計(jì)、制造加工能力和水平、產(chǎn)品檔次都有了很大的提高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬(wàn)從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達(dá)200億元人民幣。但是，我國(guó)模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的60％左右，還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，國(guó)內(nèi)需要的大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命的模具還主要依靠進(jìn)口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，1997年進(jìn)口模具價(jià)值6.3億美元，這還不包括隨設(shè)備一起進(jìn)口的模具；1997年出口模具僅為7800萬(wàn)美元。1997年中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)下屬的209家骨干企業(yè)（含產(chǎn)品廠的模具車間）的統(tǒng)計(jì)資料表明，其模具總產(chǎn)值13.7億元人民幣，進(jìn)口模具大約為336萬(wàn)美元。目前我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平和制造能力，是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。
按照中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分，我國(guó)模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國(guó)沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上。
我國(guó)沖壓模大多為簡(jiǎn)單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級(jí)進(jìn)模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬(wàn)次，模具最高壽命達(dá)到1億次以上，精度達(dá)到3～5um，有50個(gè)以上的級(jí)進(jìn)工位，與國(guó)際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬(wàn)次相比，處于80年代中期國(guó)際先進(jìn)水平。
我國(guó)的塑料成形模具設(shè)計(jì)，制作技術(shù)起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡(jiǎn)單型腔的模具達(dá)70％以上，仍占主導(dǎo)地位。一模多腔精密復(fù)雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設(shè)計(jì)和制造。模具平均壽命約為80萬(wàn)次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達(dá)到5um以下，最高壽命已突破2000萬(wàn)次，型腔數(shù)量已超過100腔，達(dá)到了80年代中期至90年代初期的國(guó)際先進(jìn)水平。
1.1.2 模具工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
我國(guó)模具工業(yè)目前技術(shù)水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來(lái)講，與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家及港臺(tái)地區(qū)先進(jìn)水平相比，還有較大的差距。
在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術(shù)設(shè)計(jì)與制造模具方面，無(wú)論是應(yīng)用的廣泛性，還是技術(shù)水平上都存在很大的差距。在應(yīng)用CAD技術(shù)設(shè)計(jì)模具方面，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長(zhǎng)的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動(dòng)畫游戲階段；在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面，一是缺乏先進(jìn)適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設(shè)備（包括近10多年來(lái)引進(jìn)的先進(jìn)設(shè)備）或因計(jì)算機(jī)制式（IBM微機(jī)及其兼容機(jī)、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運(yùn)算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設(shè)備近年來(lái)才開展這項(xiàng)工作；在應(yīng)用CAPP技術(shù)進(jìn)行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進(jìn)行大量的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)工作；在模具共性工藝技術(shù)，如模具快速成型技術(shù)、拋光技術(shù)、電鑄成型技術(shù)、表面處理技術(shù)等方面的CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用在我國(guó)才剛起步。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累。我國(guó)大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊，在役期長(zhǎng)、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設(shè)備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，能耗高。設(shè)備更新速度緩慢，技術(shù)改造，技術(shù)進(jìn)步力度不大。雖然近年來(lái)也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。
缺乏技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員和技術(shù)工人，尤其缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。中國(guó)模具行業(yè)中的技術(shù)人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術(shù)人員和技術(shù)工人的總體技術(shù)水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術(shù)人員和技術(shù)工人知識(shí)老化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)匱乏，動(dòng)手能力差，不安心，不愿學(xué)技術(shù)。近年來(lái)人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)水平難以提高。
1.1.3 模具工業(yè)配套材料，標(biāo)準(zhǔn)間結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
近10多年來(lái)，特別是“八五”以來(lái)，國(guó)家有關(guān)部委已多次組織有關(guān)材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應(yīng)上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國(guó)外模具鋼材近年來(lái)相繼在國(guó)內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點(diǎn)，但因渠道不暢、技術(shù)服務(wù)支撐薄弱及價(jià)格偏高、外匯結(jié)算制度等因素的影響，目前推廣應(yīng)用不多。模具加工的輔助材料和專用技術(shù)近年來(lái)雖有所推廣應(yīng)用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術(shù)，大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段，如模具表面涂層技術(shù)、模具表面熱處理技術(shù)、模具導(dǎo)向副潤(rùn)滑技術(shù)、模具型腔傳感技術(shù)及潤(rùn)滑技術(shù)、模具去應(yīng)力技術(shù)、模具抗疲勞及防腐技術(shù)等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)也還缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。
我國(guó)的模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度及標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋面約占20%，從市場(chǎng)上能配到的也只有約30個(gè)品種，且僅限于中小規(guī)格。標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應(yīng)，模架及零件生產(chǎn)供應(yīng)渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。
1.1.4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
我國(guó)的模具工業(yè)相對(duì)較落后，至今仍不能稱其為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。我國(guó)目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務(wù)；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國(guó)的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個(gè)大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關(guān)，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。
模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國(guó)技術(shù)改造投資向大中型企業(yè)傾斜時(shí)，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內(nèi)，技術(shù)改造后不能很快收回其投資，甚至負(fù)債累累，影響發(fā)展。 雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間、分廠技術(shù)力量強(qiáng)，設(shè)備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設(shè)備利用率低。 我國(guó)模具價(jià)格長(zhǎng)期以來(lái)同其價(jià)值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會(huì)效益大”的現(xiàn)象。“干模具的不如干模具標(biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類不正?，F(xiàn)象存在，極大地挫傷了模具企業(yè)（包括模具車間和分廠）職工的積極性。這也是模具行業(yè)留不住人才，青年技術(shù)人員和青年工人不愿學(xué)技術(shù)的原因之一。
1.2 模具的發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展方向
（1）模具軟件功能集成化
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國(guó)Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級(jí)渲染、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測(cè)量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件還包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。國(guó)內(nèi)有上海交通大學(xué)金屬塑性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等。
（2）模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)、分析、制造的三維化、無(wú)紙化要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來(lái)設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注塑模設(shè)計(jì)軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞Moldflow公司的三維真實(shí)感流動(dòng)模擬軟件MoldflowAdvisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評(píng)和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)有華中理工大學(xué)研制的同類軟件HSC3D4.5F及鄭州工業(yè)大學(xué)的Z-mold軟件。面向制造、基于知識(shí)的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對(duì)應(yīng)的型芯和型腔，實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗(yàn)等。
（3）模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)
隨著模具在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國(guó)際化，以及計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、敏捷制造技術(shù)既有必要，也有可能。美國(guó)在其《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個(gè)月縮短到4個(gè)月。
1.2.2 模具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
（1）模具檢測(cè)設(shè)備的日益精密、高效
精密、復(fù)雜、大型模具的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的要求越來(lái)越高?，F(xiàn)在精密模具的精度已達(dá)2～3μm，目前國(guó)內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國(guó)、日本等國(guó)的高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。如東風(fēng)汽車模具廠不僅擁有意大利產(chǎn)3250mm×3250mm三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，還擁有數(shù)碼攝影光學(xué)掃描儀，率先在國(guó)內(nèi)采用數(shù)碼攝影、光學(xué)掃描作為空間三維信息的獲得手段，從而實(shí)現(xiàn)了從測(cè)量實(shí)物→建立數(shù)學(xué)模型→輸出工程圖紙→模具制造全過程，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這方面的設(shè)備還包括：英國(guó)雷尼紹公司第二代高速掃描儀(CYCLON SERIES2)可實(shí)現(xiàn)激光測(cè)頭和接觸式測(cè)頭優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，激光掃描精度為0.05mm，接觸式測(cè)頭掃描精度達(dá)0.02mm。另外德國(guó)GOM公司的ATOS便攜式掃描儀，日本羅蘭公司的PIX-30、PIX-4臺(tái)式掃描儀和英國(guó)泰勒·霍普森公司的TALYSCAN150多傳感三維掃描儀分別具有高速化、廉價(jià)化和功能復(fù)合化等特點(diǎn)。
（2）數(shù)控電火花加工機(jī)床
日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驅(qū)動(dòng)反應(yīng)快、傳動(dòng)及定位精度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制、PCE能量控制及自動(dòng)編程專家系統(tǒng)。另外有些EDM還采用了混粉加工工藝、微精加工脈沖電源及模糊控制(FC)等技術(shù)。
（3）高速銑削機(jī)床(HSM)
銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高(為普通銑削加工的5～10倍)及可加工硬材料(<60HRC)等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。瑞士克朗公司UCP710型五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，其機(jī)床定位精度可達(dá)8μm，自制的具有矢量閉環(huán)控制電主軸，最大轉(zhuǎn)速為42000r/min。意大利RAMBAUDI公司的高速銑床，其加工范圍達(dá)2500mm×5000mm×1800mm，轉(zhuǎn)速達(dá)20500r/min，切削進(jìn)給速度達(dá)20m/min。HSM一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、壓鑄模、大型塑料等曲面加工，其曲面加工精度可達(dá)0.01mm。
1.2.3 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式逐步得到了認(rèn)同
在成形工藝方面，主要有沖壓模具功能復(fù)合化、超塑性成形、塑性精密成形技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。
1.3 冷沖壓模具分類與特點(diǎn)
沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類：
1．根據(jù)工藝性質(zhì)分類
（1）沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、剖切模等。
（2）彎曲模 使平板坯料沿著直線（彎曲模）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
（3）拉抻模 是把平板坯料制成開口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。
（4）成形模 是將坯料或工序件按凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
2．根據(jù)工序組合程度分類
（1）單工序模 一般只有一對(duì)凸、凹模，在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
（2）復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。
（3）連續(xù)模 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道以上工序的模具。連續(xù)模又稱級(jí)進(jìn)模。
冷沖壓加工與其他加工方法相比，無(wú)論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。主要有：
（1）冷沖壓是少、無(wú)切屑加工方法之一，是一種省能、低耗、高效的加工方法，因而沖件的成本較低。
（2）冷沖壓件的尺寸公差由模具保證，具有“一模一樣”，的特征，所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
（3）冷沖壓可以加工壁薄、重量輕、形狀復(fù)雜、表面質(zhì)量好、剛性好的零件。
（4）冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機(jī)和模具完成加工過程，其生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單、易于機(jī)械化與自動(dòng)化。用普通壓力機(jī)進(jìn)行沖壓加工，每分鐘可達(dá)幾十件；用高速壓力機(jī)生產(chǎn)，每分鐘可達(dá)上百件或千件以上。
由于進(jìn)行沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高的特點(diǎn)，生產(chǎn)成本高。所以，只有在沖壓零件批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
第二章 零件的工藝分析和工藝方案的確定
2.1 沖壓彎曲件的工藝分析
圖2—1 零件圖
如圖2—1所示零件圖。
生產(chǎn)批量：大批量;
材料： 08鋼;
該材料，經(jīng)退火及時(shí)效處理，具有較高的強(qiáng)度、硬度，適合做中等強(qiáng)度的零件。
尺寸精度：零件圖上的尺寸除了四個(gè)孔的定位尺寸標(biāo)有偏差外，其他的形狀尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可安IT14級(jí)確定工件的公差。
經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：?70+0。36 40 0-0.62 500-0.62
四個(gè)孔的位置公差為：34±0.25 26±0.2
工件結(jié)構(gòu)形狀：制件需要進(jìn)行落料、沖孔、彎曲三道基本工序，尺寸較小。
結(jié)論：該制件可以進(jìn)行沖裁
制件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證磨具的復(fù)雜程度和模具的壽命。
2.2 確定工藝方案及模具的結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)制件的工藝分析，其基本工序有落料、沖孔、彎曲三道基本工序，按其先后順序組合，可得如下幾種方案;
(1) 落料——彎曲——沖孔；單工序模沖壓
(2) 落料——沖孔——彎曲；單工序模沖壓。
(3) 沖孔——落料——彎曲；連續(xù)模沖壓。
(4) 沖孔——落料——彎曲；復(fù)合模沖壓。
方案（1）（2）屬于單工序模沖裁工序沖裁模指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)
完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。由于此制件生產(chǎn)批量大，尺寸又較這兩種方案生產(chǎn)效率較低，操作也不安全，勞動(dòng)強(qiáng)度大，故不宜采用。
方案（3）屬于連續(xù)模，是指壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的模具。于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，厚度小，連續(xù)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又因落料在前彎曲在后，必然使彎曲時(shí)產(chǎn)生很大的加工難度，因此，不宜采用該方案。
方案（4）屬于復(fù)合沖裁模，復(fù)合沖裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同時(shí)完成數(shù)道沖壓工序的模具。采用復(fù)合模沖裁，其模具結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)模復(fù)雜，生產(chǎn)效率也很高，又降低的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以此方案最為合適。
根據(jù)分析采用方案（4）復(fù)合沖裁。
2.3 零件的工藝分析
2.3.1 計(jì)算毛坯尺寸
相對(duì)彎曲半徑為：R/t=1/1.2=0.8>0.4 （最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t）
式中：R——彎曲半徑（mm）
t——材料厚度（mm）
由于相對(duì)彎曲半徑大于0.5，可見制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)該先
求變形區(qū)中性層曲率半徑ρ（mm）。
ρ=r0+xt 公式(2—1)
式中：r0——零件的內(nèi)彎曲半徑
t——板料的厚度
x——中性層位移系數(shù)
表2—1 板料彎曲時(shí)中性層位移系數(shù)x
r0/t
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
1.2
x
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.28
0.3
0.32
0.33
r0/t
1.3
1.5
2
2.5
3
4
5
6
7
≥8
X
0.34
0.36
0.38
0.39
0.4
0.42
0.44
0.46
0.48
0.5
查表2—1，x1=0.3 x2=0.45
根據(jù)公式2—1 ρ1=r1+x1t
=1+0.3×1.2
=1.36（mm）
ρ2= r2+x2t
=6.8+0.45×1.2
=7.34（mm）
圖2—2 計(jì)算展開尺寸示意圖
根據(jù)零件圖上得知，圓角半徑較大（R>0.5t），彎曲件毛坯的長(zhǎng)度
公式為：
L=∑L直+∑L圓弧 公式（2—2）
式中： L ——彎曲件毛坯張開長(zhǎng)度 （mm）
∑L直——彎曲件各直線部分的長(zhǎng)度 （mm）
∑L圓弧——彎曲件各彎曲部分中性層長(zhǎng)度之和（mm）
在圖2—2中： A= 公式（2—3）
COS∠P=RA/(RA+RC) 公式（2—4）
RA=1+0.36=1.36 （mm） RC=6.8+0.54=7.34（mm） B=7.34-0.6=6.74（mm）
根據(jù)公式2—3 A=
=
≈（mm）
根據(jù)公式2—4 COS∠P=RA/(RA+RC)
=1.36/(1.36+7.34)
≈0.156（mm）
則 ∠P=artCOS0.156=81°
2∠P=2×81°=162°
根據(jù)公式2—2 ∑L直=L總長(zhǎng)-2A
=40-2×8.6
=22.8（mm）
∑L彎=2πRA（∠P／180）+2πRC(∠P／360）×2
=2×3.14×7.34×(81/180)+2×3.14×1.36×（81/360)×2
=24.6（mm）
L=∑L直+∑L圓弧
=22.8+24.59
=47.4（mm）
取L=48（mm）
根據(jù)計(jì)算得：工件的展開尺寸為50×48（mm）,如圖2—3所示。
圖2—3 尺寸展開圖
2.4 排樣、計(jì)算條料寬度及步距的確定
2.4.1 搭邊值的確定
排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過大，浪費(fèi)材料。搭邊過小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎ぷ鳌?
搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定，表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。
表2—2 搭邊a和a1數(shù)值
材料厚度
圓件或類似圓件的工件
矩形工件邊長(zhǎng)L≤50mm
矩形工件邊長(zhǎng)L＞50mm
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
工件間a1
沿邊a
＜ 0.25
0.25~0.5
0.5~1.0
1.0~1.5
1.5~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.5~4.0
4.0~5.0
5.0~12
1.0
0.8
0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
0.6t
1.2
1.0
1.0
1.3
1.5
1.8
2.2
2.5
3.0
3.5
0.7t
1.2
1.8
1.5
1.2
1.5
2.0
2.2
2.5
2.5
3.5
0.7t
1.5
2.0
1.8
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
1.5~2.5
2.2
1.8
1.5
1.8
2.2
2.5
2.8
3.2
4.0
0.8t
1.8~2.6
2.5
2.0
1.8
2.0
2.5
2.8
3.2
3.5
4.5
0.9t
搭邊值是廢料，所以應(yīng)盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損表2—2給出了鋼（WC0.05%～0.25%）的搭邊值。
對(duì)于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù)：
鋼（WC0.3%～0.45%） 0.9
鋼（WC0.5%～0.65%） 0.8
硬黃銅 1～1.1
硬鋁 1～1.2
軟黃銅，純銅 1.2
該制件是矩形工件，根據(jù)尺寸從表2—2中查出：兩制件之間的搭邊值a1=1.2（mm）,側(cè)搭邊值a=1.5(mm)。
由于該制件的材料是08鋼，所以兩制件之間的搭邊值為：
a1=1.2×1=1.2 (mm)
取a1=1.2(mm)
側(cè)搭邊值 a=1.5×1=1.5(mm)
取a=1.5(mm)
2.4.2 條料寬度的確定
計(jì)算條料寬度有三種情況需要考慮；
有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度。
有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度。
有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導(dǎo)料板送進(jìn)。
條料寬度公式：
B0-△=（Dmax+2a） 公式（2—3）
其中條料寬度偏差上偏差為0，下偏差為—△，見表2—3條料寬度偏差。
D ——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸。
a——側(cè)搭邊值。
查表2—3條料寬度偏差為0.15
根據(jù)公式2 —3 B0-△=（Dmax+2a）
=（50+2×1.5）0-0.20
=530-0.20
表2—3 條料寬度公差(mm)
條料寬度
B/mm
材料厚度t/mm
～0.5
>0.5～1
>1～2
～20
0.05
0.08
0.10
>20～30
0.08
0.10
0.15
>30～50
0.10
0.15
0.20
2.4.3 導(dǎo)板間間距的確定
導(dǎo)料板間距離公式：
A=B+Z 公式（2—4）
Z——導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙（mm）；
查表2—4得Z=5mm
根據(jù)公式2—4 A= B+Z
=53+5
=58（mm）
表2—4 導(dǎo)料板與條料之間的最小間隙Zmin（mm）
材料厚度t/mm
有 側(cè) 壓 裝 置
條 料 寬 度B/mm
100以下
100以上
~0.5
0.5~1
1~2
2~3
3~4
4~5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
8
2.4.4 排樣
根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可以分為有廢料、少?gòu)U料和無(wú)廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排等多重形式。
采用少、無(wú)廢料排樣法，材料利用率高，不但有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，而且可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力，但是，因條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以模具沖裁件的公差等級(jí)較低。同時(shí)，因模具單面受力（單邊切斷時(shí)），不但會(huì)加劇模具的磨損，降低模具的壽命，而且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。
由于設(shè)計(jì)的零件是矩形零件，且四個(gè)孔均有位置公差要求，所以采用有費(fèi)料直排法。
2.4.5 材料利用率的計(jì)算：
沖裁零件的面積為：
F=長(zhǎng)×寬=50×48=2400(mm2)
毛坯規(guī)格為：500×1000（mm）。
送料步距為：h=D＋a1=48+1.2=49.2
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：
n11=(nF/Bh)×100%
n為一個(gè)步距內(nèi)沖件的個(gè)數(shù)。
n11=(nF/Bh)×100%
=（1×2400/53×49.2）×100%
=92.04%
橫裁時(shí)的條料數(shù)為：
n1 =1000/B
=1000/53
=18.87 可沖18條，
每條件數(shù)為：
n2 =(500-a)/h
=(500-1.5)/49.2
=10.13 可沖10件，
板料可沖總件數(shù)為：
n=n1×n2=18×10=180(件)
板料利用率為：
n12=(nF/500×1000)
=(180×2400/500×1000) ×100%
=86.4%
縱裁時(shí)的條料數(shù)為：
n1=500/B
=500/53
=9.434 可沖9條，
每條件數(shù)為：
n2=(1000-a)/h
=(1000-1.5)/49.2
=20.29 可沖20件，
板料可沖總件數(shù)為：
n= n1×n2=9×20=180（件）
板料的利用率為：
n12=(nF/500×1000)
=(180×2400/500×1000) ×100%
=86.4%
橫裁和縱裁的材料利用率一樣，該零件采用橫裁法。
圖2—4 排樣圖
第三章 沖裁力的計(jì)算
3.1 計(jì)算沖裁力的公式
計(jì)算沖裁力是為了選擇合適的壓力機(jī)，設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度，壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力F p一般可以按下式計(jì)算：
Fp=KptLτ 公式（3—1）
式中 τ——材料抗剪強(qiáng)度，見附表（MPa）；
L——沖裁周邊總長(zhǎng)（mm）；
t——材料厚度（mm）;
系數(shù)Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動(dòng)（數(shù)值的變化或分布不均），潤(rùn)滑情況，材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因數(shù)而設(shè)置的安全系數(shù)Kp，一般取1~3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度τ時(shí)，可以用抗拉強(qiáng)度σb代替τ，而取Kp=1的近似計(jì)算法計(jì)算。
根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出08鋼的抗剪強(qiáng)度為260～360(MPa)，
取τ=350(MPa)
3.2 總沖裁力、卸料力、推料力、頂件力、彎曲力和總沖壓力
由于沖裁模具采用彈性卸料裝置和自然落料方式。
總的沖裁力包括:
F——總沖壓力。
Fp——總沖裁力。
FQ——卸料力
FQ1——推料力。
FQ2——頂件力
FC——彎曲力
根據(jù)常用金屬?zèng)_壓材料的力學(xué)性能查出08鋼的抗剪強(qiáng)度為260～360 (MPa )
3.2.1 總沖裁力：
Fp=F1+F2 公式(3—2)
F1——落料時(shí)的沖裁力。
F2——沖孔時(shí)的沖裁力.
落料時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L1=2×（50+48）=196（mm）
根據(jù)公式5—1 F1=KptLτ
=1×1.2×196×350
=82.32(KN)
沖孔時(shí)的周邊長(zhǎng)度為：L2=4πd=4×3.14×7=87.92（mm）
F2= KptLτ
=1×1.2×87.92×350
=36.93(KN)
總沖裁力：Fp=F1+F2=82.32+36.93=119.25(KN)
表3—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對(duì)于表中的數(shù)據(jù)，厚的材料取小值，薄材料取大值。
3.2.2 卸料力Fx的計(jì)算
Fx=Kx Fp 公式(3—3)
Kx——卸料力系數(shù)。
查表3—1得KＸ＝0.04~0.05，取KＸ＝0.05
根據(jù)公式3—3 Fx=KＸ Fp
＝0.05×119.25
≈ 6(KN)
3.2.3 推料力Ft的計(jì)算
Ft=KtFp 公式(3—4)
Kt——推料力系數(shù)。
查表3—1得Kt＝0.055, 取Kt=0.055
根據(jù)公式3—4 Ft=KtFp
=0.055×119.25
≈6.56(KN)
3.2.4 頂件力Fd的計(jì)算
Fd=KdFp 公式(3—5)
Kd——頂件力系數(shù)。
查表3—1得Kd＝0.06, 取Kt=0.06
根據(jù)公式3—5 Fd=KdFp
=0.06×119.25
≈7.16(KN)
3.2.5 彎曲力FC的計(jì)算
影響彎曲力大小的基本因素有變形材料的性能和質(zhì)量；彎曲件的形狀和尺寸；模具結(jié)構(gòu)及凸凹模間隙；彎曲方式等，因此很難用理論的分析法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。實(shí)際中常用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行慨略計(jì)算，以作為彎曲工藝設(shè)計(jì)和選擇沖壓設(shè)備的理論。
?形彎曲件的經(jīng)驗(yàn)公式為：
Fu=0.7KBt2σb/γ+t 公式(3—6)
Fu——沖壓行程結(jié)束時(shí)不校正時(shí)的彎曲力。
B——彎曲件的寬度（mm）。
t——彎曲件的厚度（mm）。
γ——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑（等于凸模圓角半徑）（mm）。
σb——彎曲材料的抗拉強(qiáng)度(MPa)(查機(jī)械手冊(cè)σb=400(MPa)。
K——安全系數(shù)，一般取1.3.
根據(jù)公式3—6 Fu=0.7KBt2σb/(γ+t)
=0.7×1.3×53×1.22×400/(6.8+1.2)
=3.47 (KN)
對(duì)于頂件或壓料裝置的彎曲模，頂件力或壓料力可近似取彎曲力的30%～80%。
F壓=80% Fu
=80%×3.47
=2.78(KN)
彎曲力: FC= Fu+ F壓
=3.47+2.78
=6.25(KN)
3.2.6 總的沖壓力的計(jì)算
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力：F=Fp+Fx+Ft+Fd+FC
F=Fp+Fx+Ft+Fd+FC
=119.25+6+6.56+7.16+6.25
=145.22(KN)
根據(jù)總的沖壓力，初選壓力機(jī)為：開式雙柱可傾壓力機(jī)J23—20。
第四章 模具壓力中心與計(jì)算
模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點(diǎn)位置，為了確保壓力機(jī)和模具正常工作，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則，會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低了模具和壓力機(jī)的使用壽命。
模具的壓力中心，可安以下原則來(lái)確定：
1、對(duì)稱零件的單個(gè)沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。
2、工件形狀 相同且分布對(duì)稱時(shí)，沖模的壓力中心與零件的對(duì)稱中心相重合。
3、各分力對(duì)某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對(duì)該軸的力矩。求出合力作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。
Xo=L1X1+L2X2+……LnXn/L1+L2+……Ln
Yo=L1Y1+L2Y2+……LnYn/L1+L2+……Ln
由于該零件是一個(gè)矩形圖形，屬于對(duì)稱中心零件，所以該零件的壓力中心在圖形的幾何中心O處。如圖4—1所示：
圖4—1 壓力中心
第五章 沖裁模間隙的確定
設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最小合理間隙值Zmin。
沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重，而降低了模具的壽命。較大的間隙可使凸模側(cè)面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，雖然提高了模具壽命而，但出現(xiàn)間隙不均勻。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。
由于硬呂與中碳剛的間隙取值是一樣的，所以硬呂材料的間隙值與中碳剛的間隙取值一樣。
根據(jù)實(shí)用間隙表 5—1 查得材料08鋼的最小雙面間隙Zmin=0.126mm，最大雙面間隙Zmax=0.180mm
表5—1 沖裁模初始雙面間隙
材料
厚度
08、10、35、
09Mn、Q235
16Mn
40、50
65Mn
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
小于0.5
極小間隙
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
1.5
1.75
2.0
2.1
2.5
2.75
3.0
.3.5
4.0
4.5
5.5
6.0
6.5
8.0
0.040
0.048
0.064
0.072
0.090
0.100
0.126
0.162
0.220
0.246
0.260
0.360
0.400