沖壓模具設(shè)計(jì)-模具設(shè)計(jì)課件

第3章沖壓模具設(shè)計(jì)3.1沖模設(shè)計(jì)

3.2沖模壽命及材料的選用

3.3沖模的安裝、調(diào)整與沖壓工作的安全措施

小結(jié)

思考與練習(xí)題

3.1.1沖模零件分類

構(gòu)成沖模結(jié)構(gòu)的零件多種多樣，但歸納起來(lái)可分為工藝零件與結(jié)構(gòu)零件兩類。前者直接參與完成工藝過(guò)程并決定著制件的形狀與尺寸及其精度，后者只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證或完善作用。其分類如圖3－1所示。3.1沖模設(shè)計(jì)圖3－1沖模零件分類

在這些零件中，很多已完成標(biāo)準(zhǔn)化工作。沖模設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化與典型化，具有重大的意義。它能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，穩(wěn)定設(shè)計(jì)質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)件的成批制造，可以采用二類零件，從而提高了模具制造的勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了制造成本，縮短了制造周期。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局對(duì)冷沖模先后制定了GB2851－81～GB2875－81和GB/T2851－1990～GB/T2861－1990及GB/T12447－1990等標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用。

3.1.2沖模的標(biāo)準(zhǔn)化零件

1.模架

常用的標(biāo)準(zhǔn)模架是由上、下模座及導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的。模架的組成零件已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)中可直接選用標(biāo)準(zhǔn)模架。按導(dǎo)柱在模架中固定位置的不同，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的模架形式如圖3－2所示。圖3－2標(biāo)準(zhǔn)模架(a)對(duì)角導(dǎo)柱模架；(b)、(c)后側(cè)導(dǎo)柱模架；(d)、(e)中間導(dǎo)柱模架；(f)四角導(dǎo)柱模架

導(dǎo)柱一般采用兩個(gè)，大型模具或要求精密的模具可用四個(gè)，分別裝在四角或?qū)ΨQ位置上。當(dāng)可能產(chǎn)生側(cè)向推力時(shí)，要設(shè)置止推塊，使導(dǎo)柱不受彎曲力。為了防止上模座誤轉(zhuǎn)180°，模架中兩個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套直徑是不一樣的，一般相差2～5

mm。

圖3－2(b)、(c)為后側(cè)導(dǎo)柱的模架，其送料及操作比較方便，但由于導(dǎo)柱裝在同一側(cè)，容易偏斜，影響模具壽命，適用于沖制中等復(fù)雜程度及精度要求一般的制件，如落料、沖孔、拉深等。

圖3－2(a)所示的對(duì)角導(dǎo)柱、圖3－2(d)、(e)所示的中間導(dǎo)柱及圖3－2(f)所示的四角導(dǎo)柱模架的共同特點(diǎn)是，導(dǎo)向裝置都安裝在模具的對(duì)稱線上，滑動(dòng)平穩(wěn)，導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，沖壓時(shí)，可防止偏心力矩而引起的模具的偏斜，有利于延長(zhǎng)模具的壽命。但條料寬度受導(dǎo)柱間距離的限制。對(duì)角導(dǎo)柱模具常用于級(jí)進(jìn)模，中間導(dǎo)柱及四角導(dǎo)柱模架常用于復(fù)合模、壓彎模、成形模沖制較精密的制件。

2．導(dǎo)向裝置

常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式和導(dǎo)柱式兩種。

導(dǎo)板導(dǎo)向分為固定導(dǎo)板(如圖2－2中的件3)和彈壓導(dǎo)板兩種形式，導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化。導(dǎo)板的導(dǎo)向孔須按凸模的斷面形狀加工，沖壓及刃磨時(shí)，凸模始終不離開(kāi)導(dǎo)板，從而起到導(dǎo)向作用。工件外形復(fù)雜時(shí)，導(dǎo)板加工和熱處理都困難，所以生產(chǎn)中，更多地使用導(dǎo)柱及導(dǎo)套導(dǎo)向。

導(dǎo)柱及導(dǎo)套導(dǎo)向也分為兩種形式：滑動(dòng)導(dǎo)向和滾珠導(dǎo)向。滾珠導(dǎo)向用于精密沖裁模、硬質(zhì)合金模、高速?zèng)_模及其它精密模具上。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)分別如圖3－3和圖3－4所示。圖3－3標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱圖3－4標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)套

導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合采用H7/h6或H6/h5，并且成對(duì)研配。選用時(shí)，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙，根據(jù)模具的要求，應(yīng)該不大于凸模與凹模的配合間隙。

為了導(dǎo)向的可靠，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的安裝尺寸如圖3－5所示。在保證安裝尺寸的前提下，導(dǎo)柱應(yīng)盡可能長(zhǎng)，以保證更好的導(dǎo)向性。

圖3－5導(dǎo)向裝置安裝尺寸

3．上、下模座

模座主要用來(lái)固定沖模所有的零件，并分別與壓力機(jī)的滑塊和工作臺(tái)相連，傳遞壓力。模座的長(zhǎng)度尺寸比凹模的長(zhǎng)度單邊大40～70

mm，寬度可以略大或等于凹模寬度。下模座的尺寸要比工作臺(tái)孔每邊大40～50

mm。模座的厚度在20～55

mm之間，下模座比上模座略厚。

因?yàn)闆_模是在沖擊負(fù)荷下工作的，所以，模座材料用灰口鑄鐵來(lái)做，它具有較好的吸震性，常用牌號(hào)為HT200，精密模具選用ZG310－570。特殊需要時(shí)，也可采用抗拉強(qiáng)度更高的普通碳素鋼來(lái)做。

4．模柄

上模的固定在中、小型壓力機(jī)上是通過(guò)模柄與滑塊相連的。模柄的直徑及長(zhǎng)度與沖床的滑塊孔有關(guān)。

標(biāo)準(zhǔn)的模柄結(jié)構(gòu)如圖3－6所示。圖3－6標(biāo)準(zhǔn)模柄圖3－6(a)為壓入式模柄，它與上模座以H7/h6配合并加以銷釘以防轉(zhuǎn)動(dòng)，主要用于上模座較厚又沒(méi)有開(kāi)設(shè)推板孔或上模座比較重的場(chǎng)合；圖3－6(b)為旋入式模柄，通過(guò)螺紋與模座連接，并加防轉(zhuǎn)螺釘，主要用于有導(dǎo)柱、導(dǎo)套的中小型模具中；圖3－6(c)為凸緣模柄，用螺釘、銷釘與模座定位固定，適用于大型模具，或有剛性推件時(shí)采用。凸緣埋入上模座時(shí)，可減小模具閉合高度，也有的凸緣露在外邊，可根據(jù)需要決定；圖3－6(d)、(e)為通用式模柄，都為簡(jiǎn)易式的，方便凸模的更換，主要用于敝開(kāi)式簡(jiǎn)單模中；圖3－6(f)、(g)為浮動(dòng)式模柄，因?yàn)樗星蛎鎵|片，可以消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響，主要用于硬質(zhì)合金等精密導(dǎo)柱模。

5.側(cè)刃和擋塊

側(cè)刃相當(dāng)于一個(gè)特殊的凸模,其作用是控制條料送進(jìn)的步距。當(dāng)條料通過(guò)前寬后窄的導(dǎo)料板向前送進(jìn)時(shí)，側(cè)刃切出一個(gè)送料步距長(zhǎng)度的條料邊緣實(shí)現(xiàn)定位。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的側(cè)刃結(jié)構(gòu)分為無(wú)導(dǎo)向側(cè)刃(如圖3－7(a)所示)和有導(dǎo)向側(cè)刃(如圖3－8(a)所示)。按其刃口形狀的不同又分為矩形側(cè)刃(如圖3－7(b)和圖3－8(b)所示)、齒形側(cè)刃(如圖3－7(c)、(d)和圖3－8(c)、(d)所示)和尖角形側(cè)刃(如圖3－7(e)和圖3－8(e)所示)。圖3－7無(wú)導(dǎo)向側(cè)刃圖3－8有導(dǎo)向側(cè)刃

矩形側(cè)刃的結(jié)構(gòu)與制造都很簡(jiǎn)單，但刃口磨鈍后，在條料上易產(chǎn)生毛刺，如圖3－9所示。這種毛刺會(huì)影響送料精度，所以常用于料厚在1.5

mm以下，且要求不高的制件。

齒形側(cè)刃所產(chǎn)生的毛刺處在側(cè)刃齒形的沖出的寬缺口中，所以定距精度比矩形高，但較矩形側(cè)刃結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工較難。圖3－9側(cè)刃定距精度分析(a)矩形側(cè)刃；(b)齒形側(cè)刃

尖角側(cè)刃，是在條料的邊緣沖出一個(gè)缺口，條料送進(jìn)時(shí)，當(dāng)缺口直邊滑過(guò)擋銷后，再向后拉料，由擋料銷擋住缺口。這種側(cè)刃定距操作不方便，但切去的料少，適合于貴重金屬或料厚為0.5～2

mm的沖裁。

在實(shí)際生產(chǎn)中，有一種特殊側(cè)刃,側(cè)刃在完成定距的同時(shí)也沖出工作的部分輪廓,如圖3－10所示。圖3－10特殊側(cè)刃

根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料利用率,可采用一個(gè)(單側(cè)刃)或兩個(gè)側(cè)刃(雙側(cè)刃)。雙側(cè)刃可在條料兩側(cè)并列或錯(cuò)開(kāi)布置。錯(cuò)開(kāi)布置時(shí)，可使條料的尾料得到利用。單側(cè)刃一般用于工位數(shù)少、料厚且硬的情況；雙側(cè)刃用于工位數(shù)多、料薄的情況。雙側(cè)刃沖出的制件精度比單側(cè)刃高。

側(cè)刃的制造公差按h6確定。帶側(cè)刃的模具，一般都在帶側(cè)刃旁的導(dǎo)料板上裝有擋塊，以便維修與更換。

6.導(dǎo)料板與側(cè)壓板

導(dǎo)料板(導(dǎo)尺)的作用是保證條料的送料方向,常用于帶彈壓卸料板或固定卸料板的單工序模和級(jí)進(jìn)模。其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3－11。其中圖3－11(b)所示為導(dǎo)料板與固定卸料板做成一體的結(jié)構(gòu)。大多數(shù)模具，特別是沖薄料時(shí)，都用兩塊導(dǎo)料板導(dǎo)向，這樣送料比較準(zhǔn)確。圖3－11標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)料板導(dǎo)料板的長(zhǎng)度L一般大于或等于凹模長(zhǎng)度。其厚度H根據(jù)制件料厚和擋料銷的高度而定，一般為4～14

mm，導(dǎo)料板間距需根據(jù)料寬及條料定位方式定。

如果條料公差很大，或搭邊太小，則在導(dǎo)料板一側(cè)裝側(cè)壓板。送料時(shí)，條料被側(cè)壓板壓向?qū)Я习宓囊粋?cè)，以便和凹模保持一定的位置關(guān)系，從而沖出合格的制件。其結(jié)構(gòu)形式如圖3－12所示。其中圖3－12(a)側(cè)壓力較大，宜用于厚料沖裁；而圖3－12(b)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力小，適用于0.3～1

mm的薄料,其安裝位置與數(shù)量視需要而定；圖3－12(c)側(cè)壓力大且均勻，但其安裝位置限于進(jìn)料口。圖3－12側(cè)壓板形式

7．擋料銷

擋料銷是控制條料送進(jìn)距離的零件，根據(jù)其工作特點(diǎn)及作用可分為固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷及始用擋料銷。

(1)固定擋料銷：結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如圖3－13(a)所示。固定部分直徑d與工作部分直徑D相差一倍多，廣泛用于中、小型沖模條料定距。當(dāng)擋料銷的固定孔離凹?？妆谔鼤r(shí)，為不削弱凹模強(qiáng)度，可采用圖3－13(b)所示的鉤形擋料銷結(jié)構(gòu)。圖3－13固定擋料銷

(2)活動(dòng)擋料銷:其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如圖3－14所示。擋料銷的一端與彈簧、橡皮發(fā)生作用，因而可以活動(dòng)?；顒?dòng)擋料銷常用在倒裝式落料?；驈?fù)合模中，裝在彈壓卸料板上。圖3－14(d)又稱回帶式擋料銷，面對(duì)送料方向的一面做成斜面，送料時(shí)，擋料銷抬起，簧片將擋料銷壓下，此時(shí)應(yīng)將料回拉一下，使搭邊被擋料銷擋住。這種形式常用于帶固定卸料板的落料模。

圖3－14活動(dòng)擋料銷(a)彈簧式活動(dòng)擋料銷；(b)扭簧式活動(dòng)擋料銷；(c)橡皮式活動(dòng)擋料銷；(d)回帶式擋料銷

(3)始用擋料銷:其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)如圖3－15所示。其主要用于沖裁排樣中不能沖首件的級(jí)進(jìn)模和單工序模中，目的是為了提高材料利用率。

8.定位板、定位銷

單個(gè)毛坯在模具上定位時(shí)，常采用定位板或定位銷。定位有兩種形式：一種是靠毛坯外形定位的(如圖3－16(a)所示)；一種是靠毛坯內(nèi)孔定位的(如圖3－16(b)所示)。定位板厚度或定位銷高度可按表3－1選用。圖3－15始用擋料銷圖3－16定位板和定位銷的結(jié)構(gòu)形式表3－1定位板和定位銷的高度

9.剛性(固定)卸料裝置

如圖3－17所示,圖(a)、(b)主要用于防止工件或條料隨著上模上行，稱固定卸料，常在沖制材料厚度大于0.8

mm時(shí)采用。固定卸料板應(yīng)有足夠的厚度，不因卸料力大而變形，一般為6～20

mm。其長(zhǎng)、寬選取和凹模的相同。圖3－17固定卸料裝置

圖3－18主要用于將廢料或工件從上往下從凹模內(nèi)卸下，稱剛性推件。其推件力通過(guò)打桿、推板、連接推桿、推塊至工件或廢料。

連接推桿的根數(shù)及布置以使推件塊受力均衡為原則，一般為2～4根且分布均勻，長(zhǎng)短一致。推板裝在上模座的孔內(nèi)，為保證凸模支承的剛度和強(qiáng)度，放推板的孔不能全部挖空。圖3－19所示為標(biāo)準(zhǔn)推板的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)要求選用。

剛性推件裝置推件力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，所以應(yīng)用十分廣泛。

圖3－18剛性推件裝置

圖3－19推板

10．彈壓卸料裝置

如圖3－20所示,彈壓卸料裝置主要用于沖制薄料的模具。彈壓卸料板既起壓料作用也起卸料作用，所得沖件平直度較高。圖3－20(a)是最簡(jiǎn)單的形式，用于簡(jiǎn)單沖裁模中；圖3－20(b)用于以導(dǎo)料板為導(dǎo)向的沖模中，卸料板凸臺(tái)部分的高度為 h＝H－xt

(3－1)

式中:

h——卸料板凸臺(tái)高度；

H——導(dǎo)料板高度；

t——料厚；

x——系數(shù),取0.1～0.3,對(duì)于薄料取大值,對(duì)于厚料取小值。

圖3－20(c)和(e)都用于倒裝式復(fù)合模中，但后者的彈性元件裝在工作臺(tái)下方，所能提供的彈性力更大，大小更易調(diào)節(jié)。

圖3－20(d)是以彈壓卸料板作為細(xì)長(zhǎng)凸模的導(dǎo)向，卸料板本身又以兩個(gè)以上的小導(dǎo)柱導(dǎo)向，以免彈壓卸料板產(chǎn)生水平擺動(dòng)，從而起保護(hù)小凸模的作用。這種結(jié)構(gòu)的卸料板與凸模按H7/h6制造，但其間隙應(yīng)比凸、凹模間隙小。而凸模與固定板則以H7/h6或H8/h7配合。這種結(jié)構(gòu)多用于小孔沖模、精密沖模和多工位級(jí)進(jìn)模中。

圖3－20彈性卸料裝置

彈壓卸料板與凸模的單邊間隙，可按表3－2選取。此外，當(dāng)模具在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.3～0.5

mm，以便完全卸料。

11．廢料切刀

對(duì)于落料或切邊后的廢料，如果尺寸大或板料厚，可用廢料切刀將廢料切開(kāi)而卸料。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的廢料切刀如圖3－21所示。表3－2彈壓卸料與凸模間隙值圖3－21廢料切刀3.1.3沖模工作部分尺寸計(jì)算

1．沖裁模

沖裁件的尺寸精度主要取決于凸模與凹模的刃口尺寸。因此，正確確定凸模和凹模的刃口尺寸和公差，是模具設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。

1)凸模與凹模刃口尺寸確定的原則

我們已經(jīng)知道，沖裁件的斷面有圓角、光面、毛面和毛刺四個(gè)部分。而在沖裁件的測(cè)量與使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)的。根據(jù)觀察與分析，落料件的尺寸接近于凹模尺寸，而沖孔件的尺寸接近于凸模尺寸。故計(jì)算凸模與凹模刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料與沖孔兩種情況分別進(jìn)行。其計(jì)算原則如下：

(1)落料時(shí)以凹模尺寸為基準(zhǔn)，即先確定凹模尺寸?？紤]到凹模尺寸在使用過(guò)程中因磨損而增大，故落料件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸，而落料凸模的基本尺寸，則按凹?；境叽鐪p最小初始間隙。

(2)沖孔時(shí)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，即先確定凸模尺寸。考慮到凸模尺寸在使用過(guò)程中因磨損而減小，故沖孔件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸，而沖孔凹模的基本尺寸，則按凸?；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。

(3)凸模與凹模刃口的制造公差根據(jù)工件的精度要求而定。一般取比工件精度高二到三級(jí)的精度?？紤]到凹模比凸模加工稍難，凹模比凸模低一級(jí)。

2)凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算方法

凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算，與加工方法有關(guān)。加工方法可分為分開(kāi)加工和配合加工。

(1)分開(kāi)加工。這種加工方法的凸模與凹模間隙的均勻性純靠加工精度保證，目前多用于圓形或簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的工件。沖模刃口與工件尺寸及公差分布如圖3－22所示。其計(jì)算公式可根據(jù)計(jì)算原則導(dǎo)出：

圖3－22沖孔落料時(shí)刃口尺寸與公差的關(guān)系(a)落料；(b)沖孔落料時(shí)：(3－2)

(3－3)

沖孔時(shí)：

(3－4)

(3－5)式中:

DA、DT——落料凹模尺寸；

dT、dA——沖孔凸、凹模尺寸；

Dmax——落料件的最大極限尺寸；

dmin——沖孔件的最小極限尺寸；

Δ——沖裁件制造公差；

Zmin——最小初始雙面間隙；

δT、δA——凸、凹模的制造偏差，可查表3－3，或取δT≤0.4(Zmax－Zmin)、δA≤0.6(Zmax－Zmin)；

x——系數(shù)，在0.5~1之間，與工件精度有關(guān)，可查表3－4或按下列值選?。汗ぜ菼T10以上：x＝1；

工件精度IT11~IT13：x＝0.75；

工件精度IT14：x＝0.5。

采用分開(kāi)加工法時(shí)，因要分別標(biāo)注凸、凹模刃口尺寸與公差，所以無(wú)論沖孔或落料，為了保證間隙值，必須驗(yàn)算下列條件：

|

δT|＋|

δA|≤(Zmax－Zmin)(3－6)

如果不滿足上式，當(dāng)稍不滿足時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整δT、δA值以滿足上述條件，這時(shí)，可取δT≤0.4(Zmax－Zmin)、δA≤0.6(Zmax－Zmin)；如果相差很大，則應(yīng)采用配合加工法。表3－3凸、凹模的制造偏差表3－4

x系數(shù)表圖3－23墊圈

例3－1沖制如圖3－23所示的墊圈，材料為Q235鋼，料厚t＝1

mm，計(jì)算沖裁凸模和凹模刃口尺寸。

解外形30

mm屬于落料，內(nèi)形13＋0.43

mm屬于沖孔，外形30尺寸為未注公差尺寸，一般按IT14級(jí)確定其公差。查公差表得其公差值為0.52，因?yàn)橥庑纬叽?，故按基軸制寫為30－0.52。其計(jì)算過(guò)程如下：00對(duì)于落料30

0－0.52

mm，計(jì)算公式如下：

DA＝(Dmax－xΔ)＋δ

DT＝(DA－Zmin)

－δ

＝(Dmax－xΔ－Zmin)－δ

查表2－2、表3－3和表3－4得

Zmin＝0.100

mm，Zmax＝0.140

mm；

δA＝0.025

mm，δT＝0.020

mm；x＝0.5

校核條件:|

δT|＋|

δA|＝0.02＋0.025＝0.045

Zmax－Zmin＝0.140－0.100＝0.040

說(shuō)明不滿足|

δT|＋|

δA|≤(Zmax－Zmin)的條件，但因?yàn)橄嗖畈淮?，此時(shí)可調(diào)整如下：0A0T0TδT＝0.4(Zmax－Zmin)＝0.4×0.040＝0.016

mm

δA＝0.6(Zmax－Zmin)＝0.6×0.040＝0.024

mm

將已知數(shù)據(jù)代入公式得

DA＝(30－0.5×0.52)＋0.024＝29.74＋0.024

mm

DT＝(29.74－0.10)0－0.016＝29.640－0.016

mm

對(duì)于沖孔13＋0.43

mm，計(jì)算公式如下：

dT＝(dmin＋xΔ)－δ

dA＝(dT＋Zmin)＋δ＝(dmin＋xΔ＋Zmin)＋δ00000TA0A查表２－２、表3－4和表3－5得

Zmin＝0.100

mm，Zmax＝0.140

mm；

δA＝0.020

mm，δT＝0.020

mm；x＝0.5

校核條件:

|δT|＋|δA|＝0.02＋0.020＝0.040

Zmax－Zmin＝0.140－0.100＝0.040

說(shuō)明滿足|

δ

T|＋|

δA|≤(Zmax－Zmin)的條件。

將已知數(shù)據(jù)代入公式，即得

dT＝(13＋0.5×0.43)－0.020＝13.220－0.020

mm

dA＝(13.22＋0.100)＋0.020＝13.32＋0.0200

mm00

(2)配合加工。這種加工方法的凸模與凹模間隙的均勻性依靠工藝方法保證。配合加工又可分為先加工凸模，配作凹模與先加工凹模配作凸模兩種。

其方法是先按設(shè)計(jì)尺寸制造一個(gè)基準(zhǔn)件(凸?；虬寄?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件制造出的實(shí)際尺寸按所需的間隙配作另一件，這樣在圖中的尺寸就可以簡(jiǎn)化，只要先標(biāo)基準(zhǔn)件尺寸及公差，而另一件只注明按基準(zhǔn)件配作加工，并給出間隙值即可。這種方法不僅容易保證間隙，而且制造加工也較容易，廣泛運(yùn)用于目前工廠的實(shí)際制作。它特別適合于各種復(fù)雜幾何形狀的凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算。

配合加工的計(jì)算以圖3－24(a)所示的工件為例，方法如下：

因該零件為落料件，故以凹模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凸模。圖3－24(b)所示為沖裁該工件所用落料凹模的刃口的輪廓圖，圖中虛線表示凹模刃口磨損后尺寸的變化情況。從圖中可以看出，凹模磨損后刃口尺寸有變大、變小和不變?nèi)N情況，所以凹模刃口尺寸也分三種情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

圖3－24配合加工法(a)落料件；(b)凹模刃口輪廓

(1)凹模磨損后尺寸變大的：A1、A2、A3；按一般落料凹模計(jì)算公式：

(3－7)

(2)凹模磨損后尺寸變小的：B1、B2、B3；按一般沖孔凸模計(jì)算公式：

(3－8)

(3)凹模磨損后尺寸不變的：C1、C2；其基本公式為

CA＝(Cmin＋0.5Δ)±0.5δA

按工件標(biāo)注方式的不同，分為以下三種情況：0工件尺寸為C＋Δ時(shí)，CA＝(C＋0.5Δ)±0.5δA(3－9)

工件尺寸為C－Δ時(shí)，CA＝(C－0.5Δ)±0.5δA(3－10)

工件尺寸為C±Δ′時(shí)，CA＝C±0.5δA

(3－11)

式(3－7)～式(3－11)中；AA、BA、CA——相應(yīng)的凹模刃口尺寸；

Amax——工件的最大極限尺寸；

Bmin——工件的最小極限尺寸；

C——工件的基本尺寸；

Δ——工件的公差；

Δ′——工件的偏差；

δA、0.5δA——凹模的制造偏差，通常取δA＝Δ/4。00

計(jì)算出的落料凹模尺寸及公差標(biāo)注在凹模圖紙上，而落料凸模尺寸不需計(jì)算，只要在凸模圖紙上標(biāo)上基本尺寸并注明：“凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證雙面最小間隙Zmin”即可。

沖孔時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)來(lái)配作凹模，其計(jì)算方法同樣根據(jù)以上磨損分類情況來(lái)分析計(jì)算。例3－2

如圖3－25(a)所示制件，其材料為08鋼，料厚為2

mm，求凸、凹模刃口尺寸及公差。

解考慮到工件形狀復(fù)雜，宜采用配作法加工凸、凹模。此制件為落料件，故以凹模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凸模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況，見(jiàn)圖3－25(b)。

(1)凹模磨損后尺寸變大的：80－0.4、40；40為未注公差尺寸，一般按IT14確定其公差，查公差表可以確定公差為0.62。因40為外形尺寸，故按基軸制標(biāo)注為40－0.62。

其計(jì)算公式為

AA＝(Amax－xΔ)＋δA查表3－4得x1＝0.75,x2＝0.5,取δA＝Δ/4。00將已知數(shù)據(jù)代入公式得

A1A＝(80－0.75×0.4)＋0.4/4＝79.7＋0.1

mm

A2A＝(40－0.50×0.62)＋0.62/4＝39.69＋0.16

mm圖3－25刃口計(jì)算實(shí)例(a)工件；(b)凹模刃口(2)凹模磨損后尺寸變小的：22±0.14

mm；其計(jì)算公式為

BA＝(Bmin＋xΔ)0－δA

查表3－4得x＝0.75，取δA＝Δ/4。

將已知數(shù)據(jù)代入公式得

BA＝(21.86＋0.75×0.28)－0.28/4

mm0將已知數(shù)據(jù)代入公式得

CA＝(14.9＋0.5×0.4)±0.5×＝15.1±0.05

mm

查表2－2得Zmax＝0.360

mm,Zmin＝0.246

mm。

凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制，保證雙面間隙值為(0.246～0.360)

mm。0.44(3)凹模磨損后尺寸不變的：15＋0.3－0.1

mm；其基本公式為CA＝(Cmin＋0.5Δ)±0.5δA取δA＝Δ/4。

2．彎曲模

彎曲模工作零件的設(shè)計(jì)主要是確定凸、凹模工作部分的圓角半徑，凹模深度，凸、凹模間隙，橫向尺寸及公差等，凸、凹模安裝部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與沖裁凸、凹模的基本相同。彎曲凸、凹模工作部分的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3－26所示。圖3－26彎曲凸、凹模工作部分的結(jié)構(gòu)及尺寸

1)凸模圓角半徑rT

當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r／t＜5～8、且不小于rmin／t時(shí)，凸模的圓角半徑取等于彎曲件的圓角半徑，即rT＝r。若r／t＜rmin／t，則應(yīng)取rT≥rmin，將彎曲件先彎成較大的圓角半徑，然后采用整形工序進(jìn)行整形，使其滿足彎曲件圓角半徑的要求。

當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑r／t≥10時(shí)，由于彎曲件圓角半徑的回彈較大，凸模的圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值作相應(yīng)的修正，修正值為2.3.3節(jié)中公式(2－18)，即

2)凹模圓角半徑rA

凹模圓角半徑的大小對(duì)彎曲變形力、模具壽命、彎曲件質(zhì)量等均有影響。rA過(guò)小時(shí)，坯料拉入凹模的滑動(dòng)阻力增大，易使彎曲件表面擦傷或出現(xiàn)壓痕，并增大彎曲變形力和影響模具壽命；rA過(guò)大時(shí)，又會(huì)影響坯料定位的準(zhǔn)確性。生產(chǎn)中，凹模圓角半徑rA通常根據(jù)材料厚度選?。?/p>

t≤2

mm時(shí)，rA＝(3～6)t；

t＝2～4

mm時(shí)，rA＝(2～3)t；

t＞4

mm時(shí)，rA＝2t。

另外，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。

V形彎曲凹模的底部可開(kāi)設(shè)退刀槽或取圓角半徑

rA＝(0.6～0.8)(rT＋t)。

3)凹模深度l0

凹模深度過(guò)小，則坯料兩端未受壓部分太多，彎曲件回彈大且不平直，影響其質(zhì)量；凹模深度若過(guò)大，則浪費(fèi)模具鋼材，且需壓力機(jī)有較大的工作行程。

V形件彎曲模：凹模深度l0及底部最小厚度h值可查表3－5。但應(yīng)保證凹模開(kāi)口寬度LA之值不能大于彎曲坯料展開(kāi)長(zhǎng)度的0.8倍。表3－5凹模深度l0及底部最小厚度h

U形件彎曲模：對(duì)于彎邊高度不大或要求兩邊平直的U形件，則凹模深度應(yīng)大于彎曲件的高度，如圖3－26(b)所示，其中h0值見(jiàn)表3－6；對(duì)于彎邊高度較大，而平直度要求不高的U形件，可采用圖3－26(c)所示的凹模形式，凹模深度l0值見(jiàn)表3－7。表3－6彎曲U形件凹模h0值表3－7彎曲U形件凹模深度l0值

4)凸、凹模間隙彎曲V形件時(shí)，凸、凹模間隙是由調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的，模具設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮。對(duì)于U形類彎曲件，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)當(dāng)確定合適的間隙值。間隙過(guò)小，會(huì)使彎曲件直邊料厚減薄或出現(xiàn)劃痕，同時(shí)還會(huì)降低凹模壽命，增大彎曲力；間隙過(guò)大，則回彈增大，從而降低了彎曲件精度。生產(chǎn)中，U形件彎曲凸、凹模單邊間隙一般可按如下公式確定。

彎曲有色金屬時(shí)

Z＝tmin＋ct (3－12)

彎曲黑色金屬時(shí)

Z＝tmax＋ct (3－13)

式中:

Z——彎曲凸、凹模的單邊間隙；

t——彎曲件的材料厚度(基本尺寸)；

tmin、tmax——彎曲件材料的最小厚度和最大厚度；

c——間隙系數(shù)，可查表3－8。表3－8

U形件彎曲凸、凹模的間隙系數(shù)c值

5)U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差

確定U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差的原則是：彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖3－27(a))，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上；彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖3－27(b))，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上；基準(zhǔn)凸、凹模的尺寸及公差則應(yīng)根據(jù)彎曲件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律等因素確定。圖3－27標(biāo)注外形與內(nèi)形的彎曲件及模具尺寸(1)彎曲件標(biāo)注外形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖3－27(a))

(3－14)

(3－15)

(2)彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖3－27(b))

(3－16)

(3－17)

式中:

LA、LT——彎曲凸、凹模橫向尺寸；

Lmax、Lmin——彎曲件的橫向最大、最小極限尺寸；

Δ——彎曲件橫向的尺寸公差；

δA、δT——彎曲凸、凹模的制造公差，可采用IT7～I(xiàn)T9級(jí)精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級(jí)，但要保證δA／2＋δT／2＋tmax的值在最大允許間隙范圍以內(nèi)；

Z——凸、凹模單邊間隙。

當(dāng)彎曲件的精度要求較高時(shí)，其凸、凹?？梢圆捎门渥鞣庸ぁ?/p>

3．拉深

1)凸、凹模的圓角半徑

(1)凹模圓角半徑。凹模圓角半徑rA越大，材料越易進(jìn)入凹模，但rA過(guò)大，材料易起皺。因此，在材料不起皺的前提下，rA宜取大一些。

第一次(包括只有一次)拉深的凹模圓角半徑可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

(3－18)式中:

rA1——凹模圓角半徑；

D——坯料直徑；

d——凹模內(nèi)徑(當(dāng)工件料厚t≥1時(shí)，也可取首次拉深時(shí)工件的中線尺寸)；

t——材料厚度。

以后各次拉深時(shí)，凹模圓角半徑應(yīng)逐漸減小，一般可按以下關(guān)系確定：

rAi＝(0.6~0.9)rA(i－1)

(i＝2,3,…,n)(3－19)

盒形件拉深凹模圓角半徑按下式計(jì)算：

rA＝(4~8)t (3－20)

rA也可根據(jù)拉深件的材料種類與厚度參考表3－9確定。表3－9拉深凹模圓角半徑rA的數(shù)值 (

mm)

以上計(jì)算所得凹模圓角半徑均應(yīng)符合rA≥2t的拉深工藝性要求。對(duì)于帶凸緣的筒形件，最后一次拉深的凹模圓角半徑還應(yīng)與零件的凸緣圓角半徑相等。

(2)凸模圓角半徑。凸模圓角半徑rT過(guò)小，會(huì)使坯料在此受到過(guò)大的彎曲變形，導(dǎo)致危險(xiǎn)斷面材料嚴(yán)重變薄甚至拉裂；rT過(guò)大，會(huì)使坯料懸空部分增大，容易產(chǎn)生“內(nèi)起皺”現(xiàn)象。一般

rT＜rA，單次拉深或多次拉深的第一次拉深可取：

rT1＝(0.7~1.0)rA1 (3－21)

以后各次拉深的凸模圓角半徑可按下式確定：

(i＝3,4,…,n)

(3－22)

式中：di－1、di——各次拉深工序件的直徑

2)凸、凹模間隙

拉深模的凸、凹模間隙對(duì)拉深力、拉深件質(zhì)量、模具壽命等都有較大的影響。間隙小時(shí)，拉深力大，模具磨損也大，但拉深件回彈小，精度高。間隙過(guò)小，會(huì)使拉深件壁部嚴(yán)重變薄甚至拉裂。間隙過(guò)大，拉深時(shí)坯料容易起皺，而且口部的變厚得不到消除，拉深件出現(xiàn)較大的錐度，精度較差。因此，拉深凸、凹模間隙應(yīng)根據(jù)坯料厚度及公差、拉深過(guò)程中坯料的增厚情況、拉深次數(shù)、拉深件的形狀及精度等要求來(lái)確定。

(1)對(duì)于無(wú)壓料裝置的拉深模，其凸、凹模單邊間隙可按下式確定： Z＝(1～1.1)tmax (3－23)

式中: Z——凸、凹模單邊間隙；

tmax——材料厚度的最大極限尺寸。

對(duì)于系數(shù)1～1.1，小值用于末次拉深或精度要求高的零件拉深，大值用于首次和中間各次拉深或精度要求不高的零件拉深。

(2)對(duì)于有壓料裝置的拉深模，其凸、凹模單邊間隙可根據(jù)材料厚度和拉深次數(shù)參考表3－10確定。表3－10有壓料裝置的凸、凹模單邊間隙值Z

(

mm)

(3)對(duì)于盒形件拉深模，其凸、凹模單邊間隙可根據(jù)盒形件精度確定，當(dāng)精度要求較高時(shí)，Z＝(0.9~1.05)t；當(dāng)精度要求不高時(shí)，Z＝(1.1~1.3)t。最后一次拉深取較小值。

另外，由于盒形件拉深時(shí)坯料在角部變厚較多，因此圓角部分的間隙應(yīng)較直邊部分的間隙大0.1t。

3)凸、凹模工作尺寸及公差

拉深件的尺寸和公差是由最后一次拉深模保證的，考慮拉深模的磨損和拉深件的彈性回復(fù)，最后一次拉深模的凸、凹模工作尺寸及公差按如下確定：

當(dāng)拉深件標(biāo)注外形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖3－28(a))，則

(3－24)

(3－25)當(dāng)拉深件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)(見(jiàn)圖3－28(b))，則

(3－26)

(3－27)

式中:

DA、dA——凹模工作尺寸；

DT、dT——凸模工作尺寸；

Dmax、dmin——拉深件的最大外形尺寸和最小內(nèi)形尺寸；

Z——凸、凹模單邊間隙；

Δ——拉深件的公差；

δT、δA——凸、凹模的制造公差，可按IT6~IT9級(jí)確定，或查表3－11。圖3－28拉深件尺寸與凸、凹模工作尺寸(a)拉深件標(biāo)注外形尺寸；(b)拉深件標(biāo)注內(nèi)形尺寸表3－11拉深凸、凹模制造公差

(

mm)對(duì)于首次和中間各次拉深模，因工序件尺寸無(wú)需嚴(yán)格要求，所以其凸、凹模工作尺寸取相應(yīng)工序的工序件尺寸即可。若以凹模為基準(zhǔn)，則

(3－28)

(3－29)

式中,D為各次拉深工序件的基本尺寸。

(1)圓形標(biāo)準(zhǔn)凸模:如圖3－29所示,圖(a)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)(GB2863.1－81)及固定形式。采用的臺(tái)階是為了增加凸模的剛性，凸模與固定板的配合采用H7/m6的過(guò)渡配合。圖3－29(e)、(f)是快換式的小凸模，其維修、更換方便。

圓形標(biāo)準(zhǔn)凸模的具體結(jié)構(gòu)及要求可查閱沖模設(shè)計(jì)資料，其它形狀凸模設(shè)計(jì)的形位公差、表面粗糙度等要求可依據(jù)圓形標(biāo)準(zhǔn)凸模來(lái)進(jìn)行。

(2)異形凸模:大多數(shù)情況下，凸模截面為非圓形，稱為異形。異形凸模的結(jié)構(gòu)與固定方式如圖3－29(b)所示。為使凸模加工方便，異形凸模做成等斷面，稱直通式。其固定方式采用N7/h6，P7/h6鉚接固定,這種固定方式都必須在固定端接縫處加止動(dòng)銷防轉(zhuǎn)。也可采用低熔點(diǎn)合金或粘接劑固定(如圖3－29(c)和(d)所示)。對(duì)于截面尺寸較大的，還可以采取螺釘、銷釘直接固定的方式(如圖3－29(h)所示。)圖3－29凸模及其固定方式

(3)沖小孔凸模:當(dāng)沖制孔徑與料厚相近的小孔時(shí)，應(yīng)考慮采用加強(qiáng)凸模的強(qiáng)度與剛度的措施以保護(hù)凸模。其措施一般有加凸模護(hù)套(如圖3－29(g)所示)和對(duì)凸模進(jìn)行導(dǎo)向的方式。另外采用厚墊板縮短凸模長(zhǎng)度也是提高凸模剛性的一種方法，如圖3－30所示。圖3－30短凸模沖孔模

2)凸模長(zhǎng)度的計(jì)算

凸模長(zhǎng)度依模具結(jié)構(gòu)而定。如果采用固定卸料板和導(dǎo)料板時(shí)(見(jiàn)圖3－31)，凸模長(zhǎng)度按下式確定：

L＝h1＋h2＋h3＋h (3－30)

式中:

h1——凸模固定板厚度；

h2——固定卸料板厚度；

h3——導(dǎo)料板厚度；

h——附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模深度(0.5～1

mm)、總修模量(10～15

mm)及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板的安全距離(15～20

mm)。.圖3－31凸模長(zhǎng)度計(jì)算

3)凸模的強(qiáng)度與剛度校核

一般情況下，凸模的強(qiáng)度與剛度足夠，但當(dāng)凸模截面尺寸很小而沖裁厚料或凸模特別細(xì)長(zhǎng)時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度與剛度的校核。

(1)強(qiáng)度校核。凸模最小截面積應(yīng)滿足下式，則強(qiáng)度滿足要求： (3－31)

特別地，對(duì)于圓形凸模，當(dāng)推件力或頂件力為零時(shí)，則為

(3－32)式(3－31)和式(3－32)中:dmin——凸模工作部分的最小直徑；

Amin——凸模最小截面積；

Fz′——凸?？v向所受的壓力，其值為總沖壓力；

t——料厚；

τb——沖剪材料的抗剪強(qiáng)度；

［σbc］——凸模材料的許用抗壓強(qiáng)度。

(2)剛度校核。凸模的最大長(zhǎng)度不超過(guò)下式：

有導(dǎo)向的凸模

(3－33)

無(wú)導(dǎo)向的凸模

(3－34)

對(duì)于圓形凸模

式(3－33)和式(3－34)中:Lmax——凸模允許的最大長(zhǎng)度；

Imin——凸模最小截面的慣性矩；

d——凸模最小截面的直徑。

2．凹模

1)凹模的外形結(jié)構(gòu)及固定方法

小型圓形凹模結(jié)構(gòu)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)形式，如圖3－32(a)、(b)所示，可直接裝在凹模固定板內(nèi)，主要用于沖孔。圖3－32凹模的結(jié)構(gòu)及固定實(shí)際生產(chǎn)中，更多情況是使用凹模板，如圖3－32(c)所示。用螺釘和銷釘直接固定在固定板上，其螺釘及銷釘孔與凹?？妆陂g距不能太小，否則會(huì)影響凹模強(qiáng)度，其值可查表312。凹模板國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB2858.1－81和GB2858.4－81。

圖3－32(d)所示為快換式結(jié)構(gòu)。2)凹模孔口的結(jié)構(gòu)形式

凹?？卓诘慕Y(jié)構(gòu)形式、特點(diǎn)及應(yīng)用如表3－13所示。

表3-12凹模刃壁至螺孔、銷孔之間的距離表3－13凹模刃口孔型續(xù)表

3)凹模的外形尺寸

凹模的外形尺寸一般用經(jīng)驗(yàn)公式確定，然后將計(jì)算得出的長(zhǎng)×寬×厚的尺寸套國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2858.1－81和GB2858.4－81，最終確定其外形尺寸，并以套標(biāo)后的凹模外形尺寸來(lái)確定模架的大小。

經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為

凹模厚H

H＝ks (3－35)

凹模寬度B

B＝s＋(2.5～4.0)H (3－36)

凹模長(zhǎng)度L

L＝s1＋2s2 (3－37）式中：

k——系數(shù)，考慮板厚的影響，其值查表3－14；

s——垂直于送料方向的凹模刃壁間的最大距離；

s1——送料方向的凹模刃壁間的最大距離；

s2——送料方向的凹模刃壁到凹模邊緣的最小距離，其值查表3－15。表3－14凹模厚度系數(shù)k表3－15凹?？妆谥吝吘壘嚯x表3－16不同料厚時(shí)的α、β、h值

3．凸凹模

復(fù)合模中，凸凹模內(nèi)外均為刃口，其壁厚取決于工件相對(duì)應(yīng)的尺寸。但其值必須考慮凹模的強(qiáng)度。倒裝式復(fù)合模中，凸凹模的最小壁厚由經(jīng)驗(yàn)確定，可查表3－17。對(duì)于正裝式復(fù)合模，由于凸凹模裝在上模，內(nèi)孔不積存廢料，最小壁厚可比倒裝式的小一些。表3－17倒裝式復(fù)合模的最小壁厚δ

4．凸、凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)

1)鑲拼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

當(dāng)制件形狀復(fù)雜，尺寸很大或很小，精度要求高時(shí)，工作零件一般采用鑲拼結(jié)構(gòu)。

鑲拼結(jié)構(gòu)比整體式制造容易，不易熱處理開(kāi)裂，更換、維修方便，可節(jié)約模具鋼,但鑲拼結(jié)構(gòu)裝配麻煩，零件數(shù)量多，成本也高。因此，采用鑲拼結(jié)構(gòu)必須選擇好適當(dāng)?shù)蔫偲葱问?，才能取得良好的效果?/p>

2)鑲拼結(jié)構(gòu)的形式

(1)平面式：把各拼塊用螺釘和銷釘定位固定到固定板或底座的平面上。平面式一般用于大型模具或多孔沖模。如圖3－33(a)所示。

(2)凸邊式:把各拼塊嵌入兩邊或四邊的凸邊固定板內(nèi)，凸邊高度不小于拼塊高度的一半，凸邊寬度大于兩倍銷釘?shù)闹睆?。這種結(jié)構(gòu)適用于沖制薄料和小件。如圖3－33(b)所示。

(3)套筒式:把凹模或凸模按不同直徑分割成幾個(gè)同心圓套筒，分別加工后相互套合組成。如圖3－33(c)所示。

(4)嵌入式:把凹模中難于加工或懸臂很長(zhǎng)、受力危險(xiǎn)的部分分割出來(lái)，做成凸模的鑲塊，嵌入凹模里固定，并在凹模下面增加淬硬的墊板，防止鑲塊受力下沉。如圖3－33(d)所示。圖3－33鑲拼形式

3)鑲拼原則

(1)力求改善加工工藝性，減小鉗工工作量，提高模具加工精度；

(2)便于裝配調(diào)整與維修；

(3)滿足沖壓工藝要求。

例如在圖3－34中,將形狀復(fù)雜的內(nèi)形加工變?yōu)橥庑渭庸?，如圖(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(g)所示；使分塊后的各塊形狀、尺寸相同，如圖(d)所示；應(yīng)該沿轉(zhuǎn)角、尖角分割，并盡量使拼塊角度大于90°，如圖(j)所示；比較薄弱的或容易磨損的局部單獨(dú)分塊，便于更換，如圖(a)所示；拼合面應(yīng)離圓弧與直線的相交處約4～7

mm，如圖3－33(a)所示。拼塊之間應(yīng)能通過(guò)磨削或增減墊片的方法，調(diào)整間隙或中心距公差,如圖3－34(h)、(i)所示；拼塊的接縫不能相切于組成工作孔的圓弧，而應(yīng)在圓弧的中間,如圖3－34(f)所示；拼塊之間應(yīng)盡量以凸凹槽相嵌，以防止在沖壓過(guò)程中發(fā)生相對(duì)移動(dòng),如圖3－34(k)所示。圖3－34鑲拼結(jié)構(gòu)

5．彈簧和橡皮的選用

彈簧和橡皮都是彈性體，在模具中作為卸料或推件力的一種主要來(lái)源而被廣泛應(yīng)用。

1)彈簧

模具中常用的彈簧是壓縮彈簧和拉伸彈簧。按繞制鋼絲斷面的不同，又分為圓柱形彈簧、方形彈簧、碟形彈簧幾種形式。圓柱形彈簧的特點(diǎn)是彈力較后者小，但變形量較大，應(yīng)用最廣。而方形彈簧和碟形彈簧彈力比圓形彈簧大,主要用于要求推卸料力較大的中型以上模具中。彈簧的計(jì)算與選用原則如下：

(1)卸料彈簧的預(yù)壓力應(yīng)滿足下式:

(3－38)

(2)彈簧最大許可壓縮量應(yīng)滿足下式:

ΔH2≥ΔH (3－39)

ΔH＝ΔH0＋ΔH′＋ΔH″ (3－40)

式中：

ΔH2——彈簧最大許可壓縮量；

ΔH——彈簧實(shí)際總壓縮量；

ΔH0——彈簧預(yù)壓縮量；

ΔH′——卸料板的工作行程，一般取ΔH′＝t＋1,t為料厚；

ΔH″——凸模刃模量和調(diào)整量，可取5～10

mm。

(3)選用彈簧應(yīng)能夠合理地布置在模具的相應(yīng)空間。

例3－3

如果采用圖3－20(e)所示的卸料裝置，沖裁厚度為1

mm的低碳鋼墊圈，設(shè)沖裁卸料力為1000N，試選用和計(jì)算所需要的卸料彈簧。

解

(1)根據(jù)模具安裝空間選4個(gè)彈簧，每個(gè)彈簧應(yīng)提供的預(yù)壓力為

(2)查有關(guān)彈簧規(guī)格，初選彈簧規(guī)格為：25

mm×4

mm×55

mm，其具體參數(shù)是：D＝25

mm，d＝4

mm,t＝6.4

mm,F2＝533N,ΔH2＝14.7

mm,H0＝55

mm,n＝7.7,f＝1.92

mm。

(3)計(jì)算彈簧預(yù)壓縮量ΔH0。

(4)校核。設(shè)ΔH′＝2,ΔH″＝5,則

ΔH＝ΔH0＋ΔH′＋ΔH″＝6.9＋2＋5＝13.9

mm

由于14.7>13.9，即ΔH2≥ΔH,故所選彈簧是合適的。其特性曲線如圖335所示。圖3－35彈簧特性曲線

2)橡皮

橡皮允許承受的負(fù)荷較大，安裝、調(diào)整方便，是沖模中常用的彈性元件。

橡皮的形狀和尺寸，如圖3－36(a)所示。其壓力與壓縮量是非線性的，如圖3－36(b)所示。有關(guān)橡皮的計(jì)算公式如下：

Fxy＝Ap (3－41)

式中:

Fxy——橡皮工作時(shí)的彈力，其值取大于或等于卸料力FX；

A——橡皮的橫截面積；

p——與橡皮壓縮量有關(guān)的單位壓力，見(jiàn)圖3－36(e)。圖3－36橡皮規(guī)格及特性使用橡皮時(shí)，不應(yīng)使最大壓縮量超過(guò)橡皮自由高度H的35%～45%，否則橡皮會(huì)很快損壞，而失去彈性。所以，橡皮的自由高度應(yīng)為

(3－42)

式中:h為所需的工作行程。

由上式所得的高度，應(yīng)按下式進(jìn)行校核：

(3－43)

如果H/D超過(guò)1.5,則應(yīng)把橡皮分成若干段，并在橡皮之間墊上鋼圈。幾種斷面的橡皮尺寸按表3－18中的公式計(jì)算。表3－18橡皮尺寸及計(jì)算公式

沖模壽命包括復(fù)模(刃磨壽命)壽命與模具總壽命兩層含義。兩次刃模之間的最大沖壓件數(shù)稱為復(fù)模壽命；一副模具從開(kāi)始使用到不能修復(fù)所沖沖壓件的總數(shù)量稱為模具總壽命。3.2沖模壽命及材料的選用3.2.1對(duì)沖壓模具工作零件材料的要求

模具工作零件直接與沖壓材料接觸完成沖壓過(guò)程，因此對(duì)其材料有如下要求：

(1)良好的耐磨性。材料的耐磨性直接影響模具零件的使用壽命和沖件質(zhì)量。鋼中含碳量高，耐磨性好；零件熱處理后硬度提高，耐磨性好。合金鋼比碳素鋼耐磨性好，材料的耐磨性好，工作零件的使用壽命和沖件質(zhì)量將提高。

(2)良好的熱處理工藝性能。具有良好的熱處理工藝性能，可以提高硬度，增大耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命。在沖擊載荷條件下，沖擊韌性好，使用壽命延長(zhǎng)。

(3)良好的機(jī)械加工性能。

(4)良好的抗黏附性。

不同的沖壓模具對(duì)材料的性能要求不同。如沖裁模要求高硬度、高耐磨性和一定的沖擊韌性，拉深等成形模要求高耐磨性和抗黏附性。

3.2.2沖壓模具材料的種類與特性

沖壓模具的材料主要是指工作零件的材料。工作零件的常用材料有各種工具鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鑄鐵、鑄鋼、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、聚氨酯、合成樹(shù)脂等。其中主要材料是各種工具鋼；硬質(zhì)合金一般用于高壽命大批量生產(chǎn)的模具；其它材料主要用于制造大型沖件的成形?；蚝?jiǎn)易沖模。

1．沖壓模具材料的分類與特性

沖壓模具材料的分類主要指各種工具鋼的分類。沖模用鋼按工藝性能和使用性能可分為六組，見(jiàn)表3－19。同一組內(nèi)的材料具有共同的特性，在一定條件下可以互相代用。表3－19冷作模具鋼分類表

(1)低淬透性冷作模具鋼。它包括碳素工具鋼和部分低合金工具鋼。其特點(diǎn)是退火后加工性能好，具有一定的韌性和疲勞抗力，但其淬透性、回火穩(wěn)定性和耐磨性較低，承載能力也較低，熱處理變形較大。其主要用于制造中小批量生產(chǎn)、要求一定抗沖擊載荷的沖壓模具。

(2)低變形冷作模具鋼。它是低合金工具鋼。其特點(diǎn)是淬硬性(61～64HRC)和淬透性較好，淬火開(kāi)裂、變形傾向小，但回火穩(wěn)定性、韌性和耐磨性較低。其主要用于制造中小批量生產(chǎn)、形狀比較復(fù)雜的沖壓模具。

(3)微變形冷作模具鋼。它是高合金鋼。其特點(diǎn)是具有高淬透性、高淬硬性、高耐磨性、微變形、回火穩(wěn)定性、高的抗壓強(qiáng)度，但變形抗力和抗沖擊能力有限。這組鋼是沖壓模具的主要材料，主要用于制造生產(chǎn)批量大、載荷較大、耐磨性高、熱處理變形小、形狀較復(fù)雜的沖壓模具。

(4)高強(qiáng)度冷作模具鋼。它是通用高速鋼。其特點(diǎn)是具有高抗壓強(qiáng)度、高硬度、高淬透性、高耐磨性和高的熱硬性，其承載能力強(qiáng)，但價(jià)格貴，冷、熱加工工藝性差，熱處理工藝復(fù)雜。它是制造中厚鋼板沖孔凸模，小直徑凸模，沖裁彈簧鋼、高強(qiáng)度鋼板的中小型凸模以及各種高壽命冷沖、剪工具。

(5)高強(qiáng)韌冷作模具鋼。它是國(guó)內(nèi)外近年研制開(kāi)發(fā)的一些綜合性能優(yōu)良的新材料。其強(qiáng)度、韌性、耐沖擊能力均優(yōu)于高速鋼或高碳高鉻鋼，但耐磨性較差。在重載沖模中，其使用壽命比高速鋼和高碳高鉻鋼高很多。

(6)抗沖擊冷作模具鋼。它是中碳低合金工具鋼。其特點(diǎn)是具有高韌性、高耐沖擊疲勞能力，但抗壓和耐磨性不高。它主要用于沖、剪工具和大中型沖壓模具、精壓模具等。

2．硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金比模具鋼具有更高的硬度、熱硬性、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，但沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度和可加工性差。用硬質(zhì)合金制造的模具壽命比采用合金工具鋼制造的模具壽命高很多。

用于制造沖壓模具的硬質(zhì)合金是鎢鈷類。對(duì)于沖擊力小、要求耐磨的沖壓模具，可選用YG6、YG8等；對(duì)于沖擊力大的沖壓模具，可選用YG15、YG20、YG25等。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有與硬質(zhì)合金相近的高硬度、高耐磨性，但沖擊韌性比硬質(zhì)合金好，是一種較理想的模具材料。與模具鋼相比，模具壽命提高幾十倍甚至百倍。但是鋼結(jié)硬質(zhì)合金的可鍛性和可加工性較差，因而對(duì)鍛造溫度和鍛造方法以及切削加工規(guī)范都有嚴(yán)格要求。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的牌號(hào)成分及性能見(jiàn)表3－20。鋼結(jié)硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金性能比較見(jiàn)表3－21。表3－20鋼結(jié)硬質(zhì)合金的成分和性能表3－21鋼結(jié)硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金性能比較3．沖壓模具材料的選用及熱處理要求

沖壓模具材料種類多，沖壓工序和被沖材料種類也多，實(shí)際生產(chǎn)條件又復(fù)雜多變。因此要合理選擇模具材料，提出熱處理要求，必須根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量、各種模具材料的可加工性，市場(chǎng)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、模具材料供應(yīng)情況等綜合考慮分析，做出選擇。表3－22和表3－23分別列出了沖壓模具工作零件和其它零件材料及熱處理要求，可供參考選用。表3－22沖模工作零件的材料選用及熱處理要求表3－22沖模工作零件的材料選用及熱處理要求表3－23沖模一般零件的材料選用及熱處理要求表3－23沖模一般零件的材料選用及熱處理要求

在壓力機(jī)上安裝和調(diào)整沖模是一件很重要的工作。沖模安裝和調(diào)整不好，輕則造成沖件報(bào)廢，重則將威脅人身和設(shè)備安全。因此，安裝和調(diào)整沖模不但要求熟悉壓力機(jī)及沖模的結(jié)構(gòu)性能，更應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行安全操作制度。

3.3.1沖模安裝的一般注意事項(xiàng)

沖模安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)整理工作臺(tái)，準(zhǔn)備工具、材料、圖紙、模具。

(2)切斷