變壓器鐵芯片級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)

緒論研究背景模具在工業(yè)加工生產(chǎn)中和日常生活中扮演著重要的角色，它以效率高、壽命長(zhǎng)、加工質(zhì)量高、質(zhì)量波動(dòng)小等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。我國(guó)模具起步較晚，剛開(kāi)始就是作為生產(chǎn)制造企業(yè)的附屬企業(yè)存在的，發(fā)展不成體系，沒(méi)有清晰的管理經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)工序之間沒(méi)有一個(gè)成文的規(guī)范性文件。生產(chǎn)企業(yè)少，商品流通低，行業(yè)發(fā)展是被限制的。隨著改革開(kāi)放的春風(fēng)，人民對(duì)物質(zhì)生活精神生活需求的增加，國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)，產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)的重視，我國(guó)逐漸成為世界上有名的模具制造大國(guó)和貿(mào)易大國(guó)。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2014年模具出口額為49.1億美元，2018年屬于為55.6億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)2%.國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的模具行業(yè)銷(xiāo)售收入額來(lái)看。2017年為2663億元，2018為2555億元，2019年為2608億元，2020年降至2766億元，2021年增張到3034.81億元,。從這些數(shù)據(jù)能得到2017-2021的模具規(guī)模總體是上漲趨勢(shì)的。這幾年由于受全球疫情的影響，2020的模具市場(chǎng)規(guī)模比往年有所回落，由于目前疫情已經(jīng)得到有效遏制，之前受到疫情影響的行業(yè)也開(kāi)始全面恢復(fù)，模具制造行業(yè)的發(fā)展也會(huì)有很大的上升空間。2023年有望突破3000億元大關(guān)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，模具行業(yè)有了很厚實(shí)的經(jīng)驗(yàn)積累，生產(chǎn)的模具也被應(yīng)用到下游的各類(lèi)行業(yè)中去。并且隨著下游消費(fèi)者需求的日益增多和改變，激勵(lì)上游生產(chǎn)行業(yè)逐步開(kāi)始像智能化，數(shù)字化，系統(tǒng)化，個(gè)性化，輕量化方向發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)飛速發(fā)展，已經(jīng)可以生產(chǎn)加工出中、高檔模具，應(yīng)用于我們的加工生產(chǎn)，甚至一些高檔模具，也在不斷出口一些國(guó)家，這些成績(jī)都離不開(kāi)我們技術(shù)性研發(fā)人才的辛勤奮斗。REF_Ref15100\r\h[1]雖然國(guó)內(nèi)的模具發(fā)展迅速，但是對(duì)于一些超高精度、大型模具，我們依舊需要從德國(guó)、美國(guó)等一些國(guó)家進(jìn)口，因此于其他國(guó)家相比，我們依舊有一定的差距，需要我們不斷的去優(yōu)化，去解決。我國(guó)模具制造與國(guó)外相比的落后之處主要表現(xiàn)為以下幾方面。沖壓概述以及發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，隨著工業(yè)的高速發(fā)展，環(huán)境污染與石油短缺問(wèn)題日益加劇，促使新能源汽車(chē)市場(chǎng)迅速崛起，保有量快速增長(zhǎng)，電機(jī)電池等各沖壓配件的需求量隨之增長(zhǎng)。沖壓件一般具有一致性?xún)?yōu)、互換性好、單價(jià)低、效率高、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。沖壓模具中的級(jí)進(jìn)模由于生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單，是制件大批量生產(chǎn)的首選模具形式，受到各制造企業(yè)的重視。隨著綜合國(guó)力的增強(qiáng)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)的騰飛，人們需求的增長(zhǎng)，促進(jìn)模具行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，可以說(shuō)模具在工業(yè)發(fā)展和人民的生活中都有舉足輕重作用。有以下發(fā)展趨勢(shì)：第一個(gè)信息化，數(shù)字化的趨勢(shì)。這主要是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)軟件在模具中被廣泛應(yīng)用，數(shù)字化技術(shù)和信息化技術(shù)能夠被實(shí)現(xiàn)，并且在彌補(bǔ)自身生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)欠缺的方面助力較大，還可以需要迅速提高技術(shù)水平。第二個(gè)是生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)化，自動(dòng)化的趨勢(shì)。也得益于計(jì)算機(jī)的普及，能有效縮短模具的生產(chǎn)周期，降低成本同時(shí)還能提高質(zhì)量。第三個(gè)是模具開(kāi)始朝著大型化和精密化的方向發(fā)展。基于需求開(kāi)發(fā)的一模多腔使得模具大型化得以實(shí)現(xiàn)，醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得一些微型精密的零件需求日益增多。第四行業(yè)集中度提高，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前大都是中小企業(yè)居多，但集中度不高，對(duì)著下游高端應(yīng)用的持續(xù)增加，一些實(shí)力強(qiáng)大的領(lǐng)先企業(yè)開(kāi)始在維持現(xiàn)有客戶(hù)的基礎(chǔ)上不斷投入研發(fā)，進(jìn)行產(chǎn)線升級(jí)，提供一站式服務(wù)，擴(kuò)大自己的市場(chǎng)范圍，在這一過(guò)程中那些水平不高，研發(fā)能力差的企業(yè)將被大批淘汰，市場(chǎng)份額逐漸像實(shí)力好的企業(yè)傾斜并進(jìn)一步擴(kuò)大它本來(lái)的市場(chǎng)占有率，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)企業(yè)的集中化的局面。鈑金工藝工藝和模具總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)所給的沖壓零件得知，厚度0.35mm，材料硅鋼片，精度要求一般按IT14。需滿(mǎn)足批量生產(chǎn)要求。圖STYLEREF1\s2.SEQ圖\*ARABIC\s11變壓器鐵芯片沖壓工藝性分析結(jié)構(gòu)形狀分析工件有落料沖孔2個(gè)工序。工件的內(nèi)部有2個(gè)圓孔，直徑4mm.孔距離邊緣較近為4mm，外形是一個(gè)山形，最大寬度45.5mm，長(zhǎng)度67mm，中間一豎寬度為19mm長(zhǎng)度為33.5mm，邊緣倆豎寬度為12mm。工件尺寸合理，工序不多，便于沖裁。難度一般。REF_Ref15639\r\h[2]尺寸精度與表面粗糙度分析沖壓件的的經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11,如果是落料件最好是不高于IT10，而沖孔件的精度不易低于IT9。本次根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，工件的尺寸精度按IT14精度等級(jí)計(jì)算，實(shí)際加工相比于理論設(shè)計(jì)會(huì)存在誤差，而精度等級(jí)則反應(yīng)了工件允許無(wú)擦的大小，精度等級(jí)越高，工件要求越精密，誤差就要越小，而影響精度的最大因素就是凸模、凹模、凸凹模主要零件的尺寸，對(duì)于凸模，由于磨損尺寸會(huì)逐漸變小，對(duì)于凹模，由于磨損尺寸會(huì)逐漸變大，為了減小之一方面的影響，因此需要對(duì)工作零件的尺寸進(jìn)行計(jì)算。REF_Ref15698\r\h[3]表STYLEREF1\s2.SEQ表格\*ARABIC\s11部分標(biāo)準(zhǔn)公差值（GB/T1800.3—1998）(mm)基本尺寸/mm標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14大于至ummm—30.81.2234610142540600.080.140.253611.52.545812183048750.120.180.361011.52.546915223658900.150.220.3610181.2235811182743701100.180.270.4318301.52.546913213352841300.210.330.5230501.52.54711162539621001600.250.390.625080235813193046741201900.30.460.74801202.5461015223554871402200.350.540.871201803.55812182540631001602500.40.6311802504.571014202946721151852900.460.721.15250315681216233252811302103200.520.811.3材料分析沖壓模具材料的選擇需要根據(jù)材料想能，生產(chǎn)批量等綜合考量，如果任務(wù)要求為大批量高效率生產(chǎn)的時(shí)候，模具的工作零件就需要選擇硬度和耐磨性都很好的工件，而對(duì)于其余零件也需要相應(yīng)提高材料的想能，如果要求批量不大時(shí)候可以適當(dāng)放寬材料的性能，可以使得成本有所下降REF_Ref15757\r\h[4]。對(duì)于沖件的材料，主要看主要看材料的性能，通過(guò)沖件的給定的材料，或者查詢(xún)沖件常用的相關(guān)材料，然后查詢(xún)相關(guān)參數(shù)看是否滿(mǎn)足沖裁要求即可。不過(guò)對(duì)于沖件的材料鋼材的選擇是最為普遍的只不過(guò)對(duì)于沖件的具體應(yīng)用的不同選擇的材料的具體型號(hào)不同性能的具體參數(shù)也不一樣。表STYLEREF1\s2.SEQ表格\*ARABIC\s12材料抗剪性能材料名稱(chēng)抗剪強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）屈服點(diǎn)（Mpa）伸長(zhǎng)率（%）電工硅鋼180230－26根據(jù)上表，對(duì)變壓器鐵芯片的材料硅鋼片進(jìn)行分析，沖壓加工主要分析其力學(xué)性能，力學(xué)性能具體包含了以下內(nèi)容：材料的抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度，材料的屈服強(qiáng)度以及材料的伸長(zhǎng)率，抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度通常確定了沖壓力的大小，材料的屈服強(qiáng)度以及材料的伸長(zhǎng)率則反應(yīng)了材料的變形性能，以及加工之后材料的穩(wěn)定性，硅鋼片的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度數(shù)值相對(duì)適中，在厚度不算大的情況下，沖壓力也不會(huì)太高，一般壓力機(jī)均可沖裁，屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率也相對(duì)適中，有較好的成型能力。本次材料選擇沖壓中占比最高的鋼材，具體材料為硅鋼片，通過(guò)以上性能表分析，材料性能較好，能滿(mǎn)足沖裁要求REF_Ref15809\r\h[5]。沖壓工藝方案的選擇方案介紹工藝分析后對(duì)于沖件的批量，材料，精度，結(jié)構(gòu)以及工序有了進(jìn)一步的了解，需要這幾個(gè)特點(diǎn)對(duì)于工藝方案進(jìn)行選擇和分析。一般來(lái)說(shuō)方案基本可以分為三種，這三種不同的方案的特點(diǎn)和適合的情況：?jiǎn)喂ば蚍桨福簬讉€(gè)工序就最少用幾個(gè)模具，有時(shí)候會(huì)存在同為沖孔但需要分批次沖裁出來(lái)能更好的保證工件的質(zhì)量，則就需要用多個(gè)沖孔模。比較合適大型沖壓大批量生產(chǎn)，或者小型工件小批量生產(chǎn)。對(duì)于材料的要求也不高，理論上可以比較方便自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，精度和要求都不高。復(fù)合模方案：多個(gè)工序進(jìn)行組合，同時(shí)生產(chǎn)，也可以使用邊角料，理論上自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的可能比較低，精度好，效率也比較高。適合工件的類(lèi)型比較多，也適合大批量化的生產(chǎn)，如果工序較多可以在2-3個(gè)工序之間進(jìn)行一次組合。級(jí)進(jìn)模方案：多個(gè)工序之間連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)于材料較高，精度處于以上兩種方案之間，比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，效率很高。比較時(shí)候工序較多的工件，和比較重視效率要求的沖件上REF_Ref15864\r\h[6]。方案分析和確定單工序方案：工件有2個(gè)工序，每個(gè)工序需要一個(gè)模具。但選擇此方案的時(shí)候需要注意批量和模具數(shù)量的問(wèn)題，如果任務(wù)要求是大批量的生產(chǎn)的話，此方案不太適用。復(fù)合模方案：工件的落料沖孔在同一個(gè)工序同時(shí)沖裁。如果采用此方案會(huì)比其他方案多出一個(gè)比較特殊的零件凸凹模，零件設(shè)計(jì)的時(shí)候需要注意壁厚，整體上會(huì)復(fù)雜些，成本上比較高些。但同時(shí)沖裁具有很好的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是精度高，沖件質(zhì)量好。級(jí)進(jìn)模方案：工件的落料和沖孔的工序在不同的工位進(jìn)行沖裁。此方案效率最高，比較好實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但缺點(diǎn)是不好保證內(nèi)外行相對(duì)位置的一致性，需要注意定位和導(dǎo)料方式的設(shè)計(jì)REF_Ref15917\r\h[7]。本次工件大批量生產(chǎn)，排除方案一，由于工件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，但孔距離邊緣的位置比較近，同時(shí)沖裁外形和內(nèi)孔的難度比較大，分開(kāi)沖裁在難度上和結(jié)構(gòu)上都更有優(yōu)勢(shì)，因此選擇級(jí)進(jìn)模沖裁的方案。能夠提高產(chǎn)量和效率，工件也有較好的質(zhì)量。模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)送料方式在設(shè)計(jì)的模具的送料類(lèi)型的時(shí)候主要需要看凹模的周界尺寸，但凹模的周界需要通過(guò)結(jié)合工件尺寸與相關(guān)表格計(jì)算得到，一個(gè)是送料方向的凹模長(zhǎng)度，可以設(shè)為L(zhǎng)，另一個(gè)與之垂直的凹模寬度，可以設(shè)為B。通常會(huì)通過(guò)工件的最大寬度和長(zhǎng)度再結(jié)合排樣代替確定。當(dāng)二者相等時(shí)候，可以采取橫向送料也可以采取縱向送料；當(dāng)L>B 時(shí)，選擇橫向送料，反之則采用縱向送料REF_Ref15972\r\h[8]。不過(guò)涉及到具體的沖壓的設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)需要結(jié)合所選的模架以及任務(wù)要求綜合考慮確定。本次工件長(zhǎng)度比寬度長(zhǎng)選擇橫向送料即可。卸料方式卸料方式有以下三種：第一種：固定卸料，卸料板設(shè)計(jì)的時(shí)候和凹模尺寸保持一致即可，板厚比較大的時(shí)候可以選擇此種。有三類(lèi)結(jié)構(gòu)形式，第一類(lèi)是經(jīng)常使用的與導(dǎo)料板于卸料板的組合；第二類(lèi)采用導(dǎo)料板做成一個(gè)整體的，比較小的模具比較適合，第三類(lèi)是懸臂形式的，不過(guò)用的比較少。第二種：彈壓卸料?？梢灾苯涌吹桨辶系牡乃瓦M(jìn)動(dòng)作，具有卸料和壓料的作用，被廣泛使用，適合沖壓2mm以下的工件，但隨著模具彈性元件彈力的提高，即使采用彈性卸料沖裁比較厚的工件也可以。卸料板的設(shè)計(jì)與凹模保持一致即可REF_Ref16024\r\h[9]。第三種：廢料切刀?？梢园褟U料切成很多塊，弄出模具之外。用的比較少，比較大的工件，筒形件，矩形件切邊時(shí)會(huì)用到。只有在卸料比較困難的時(shí)候才會(huì)用到。本次工件厚度為0.35mm，采后厚度比較小，選擇彈性卸料出件方式出件就是把產(chǎn)品給推出去，可以向上推出還可以向下推出。一般通過(guò)工件在模具的位置進(jìn)行判斷。如果工件在上模就判定為上出件，反之則為下出件。本次采用級(jí)進(jìn)模模，工件在下模因此為下出件。定位方式定位零件中定位的主要作用是通過(guò)控制板料行進(jìn)方向時(shí)候停留的未注，以及毛坯件的拜訪的方向以及具體在的未注和成形件的關(guān)系等來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。定位零件有以下幾種方式，下面進(jìn)行分類(lèi)介紹REF_Ref16080\r\h[10]。固定擋料銷(xiāo)，通過(guò)擋靠方式進(jìn)行定位，大都固定在凹模上，一般和導(dǎo)料零件進(jìn)行配合使用。定位精度一般，用于一般沖模上。活動(dòng)擋料銷(xiāo)。也是利用擋靠進(jìn)行定位，不過(guò)此零件的頭部部分可以改變高度，利用高出零件的部分實(shí)現(xiàn)定位的，并且有一定的導(dǎo)向作用，一般用于厚度較大的沖模上或者倒裝復(fù)合模中。定位銷(xiāo)。通過(guò)為前面已經(jīng)完成的孔或者外形毛坯提供定位。既可以使用一個(gè)也可以使用多個(gè)釘進(jìn)行定位。并且如果工藝孔為矩形或者非圓形的時(shí)候，也可以用板狀形式，再結(jié)合螺釘銷(xiāo)釘固定在相關(guān)的零件上為坯件定位。多用于沖孔或者定位沖壓外形彎曲成形等模具中。始用擋料銷(xiāo)。多用于級(jí)進(jìn)模，在最開(kāi)始的一步或者兩部中板料還沒(méi)有到達(dá)要擋料的位置使用，后續(xù)就不再使用了。側(cè)刃。利用前后2側(cè)的側(cè)刃凹槽，在調(diào)料的側(cè)面上正好沖切一個(gè)步距長(zhǎng)度的材料，這樣以貼靠來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。精度比較好，對(duì)于精度比較高或的并且可以在頭部增加擋板或者擋塊，提高擋料的穩(wěn)定性以及提高精度。通常用在級(jí)進(jìn)模中。導(dǎo)頭。利用比較精準(zhǔn)的頭部尺寸，讓其先進(jìn)入已經(jīng)充好的孔中進(jìn)行導(dǎo)正調(diào)料，讓沖孔和外形的關(guān)系定位準(zhǔn)確。根據(jù)不同的尺寸安裝在落料凸模的適當(dāng)位置上，通常和導(dǎo)板或者銷(xiāo)釘或者始用擋板的配合下使用，適合材料厚度比較大，有一個(gè)孔為主孔的沖件方案選擇級(jí)進(jìn)模的模具中REF_Ref16080\r\h[10]。定位板。利用已經(jīng)成形的沖件的外形定位。長(zhǎng)于模具相關(guān)零件進(jìn)行固定連接，可以單獨(dú)使用，多用于單工序模上，比如沖孔模，彎曲模和拉深模。本次沖裁為多工序級(jí)進(jìn)模，采用始用擋料銷(xiāo)定位。模架的選擇模架可以歸類(lèi)為標(biāo)準(zhǔn)件，大致結(jié)構(gòu)可以直接調(diào)取，也可以依據(jù)工件具體結(jié)構(gòu)自行設(shè)計(jì)。在模架的選擇上，可以依據(jù)以下幾個(gè)小規(guī)則。假如送料方式是橫向的，可以選擇對(duì)角導(dǎo)柱模架。假如送料方式是縱向的，可以選擇中間導(dǎo)柱模架。無(wú)論是縱向還是橫向的送料方式，都可以選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架。對(duì)于大型模具一般采用四角導(dǎo)柱模架，或者鋼性性模架。有特殊的精密沖裁要求的適合用滾動(dòng)導(dǎo)柱模架。送料方向是橫向的，可以采用對(duì)角和后側(cè)導(dǎo)柱模架，后側(cè)導(dǎo)柱模架操作比較方便，因此選擇后側(cè)導(dǎo)柱模架。沖壓工藝計(jì)算排樣方式與計(jì)算排樣的設(shè)計(jì)根據(jù)廢料的方式包括：有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣三種方案。有廢料適用于圓形工件、帶弧線結(jié)構(gòu)工件以及不規(guī)則工件，需要在工件的四周留有沖裁余量，這種排樣的加工精度較高，但是材料的利用率也會(huì)相應(yīng)較低；少?gòu)U料適用于工件的一側(cè)為規(guī)則形式，沖裁時(shí)工件與工件緊靠無(wú)間隙，這種排樣的加工精度一般，特別是工件之間的加工，精度較低，但是材料的利用率相較于有廢料排樣有所提高；無(wú)廢料：只適用于矩形工件，工件的四周不留有余量，直接將料帶寬度設(shè)計(jì)為工件尺寸，進(jìn)行依次沖裁，這種排樣方式的利用率最高，但是加工的工件精度也是最低的，而且對(duì)工件的外形有嚴(yán)格的要求。如果為了避免廢料產(chǎn)生只是考慮提高生產(chǎn)率而采用無(wú)廢料和少?gòu)U料的方式又可能不利用模具的使用時(shí)間和任務(wù)要求的工件質(zhì)量。因此排樣方案的確定需要考慮到利用率，模具的壽命精度以及操作的方便性等，因此即使有廢料的方案雖然工件周邊的材料都被浪費(fèi)了，但卻被普遍應(yīng)用在沖件的排樣方案的選擇中。本次設(shè)計(jì)中，工件的外形適用于有廢料的排樣方式，采用方案一有廢料的排樣方式，根據(jù)工件的形狀，采用雙直排排樣。排樣方案的確定搭邊值查下表a=1.5mm、側(cè)面a=2mm。表STYLEREF1\s3.SEQ表格\*ARABIC\s11搭邊值材料厚度手工送料自動(dòng)送料圓件非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa1≤11-22-33-44-55-66-88以上1.522.5345671.5222.5445622.533.556781.52.02.53467833.545678922.52.01.82.02.22.52.8345678234567利用率的計(jì)算條料寬度為： B??0=(D+2a)??0 （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s11）式中：B—條料的寬度REF_Ref16890\r\h[11]；D—沖裁件再垂直送料方向的最大外形尺寸；a—側(cè)搭邊最小值；△—條料寬度的單行偏差；B??條料的步矩： S=L+b （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s12）式中S—沖裁步距；L—毛坯尺寸的最大值；b—沿送進(jìn)方向的搭邊值S=45.5+1.5=47mm材料利用率定義為： η=ABS×100% （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s13）式中：η—利用率；A—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的實(shí)際面積；B—條料寬度；S—步距；η=沖壓力的計(jì)算一般可按下公式計(jì)算： F=1.3Ltτ （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s14）式中F—一沖裁力（kN）；L—沖裁件的周長(zhǎng)（mm）；t——材料厚度（mm）；τ——材料抗剪強(qiáng)度（MPa）考慮到凸、凹?？诘哪p，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化以及材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需的沖裁力需增加30%。鈑金件厚度為t=0.35mm；材料電工硅鋼的抗剪強(qiáng)度（MPa），τ=180MPa。零件圖沖裁輪廓長(zhǎng)度可以通過(guò)cad測(cè)量來(lái)獲取：L=384.13mm帶入數(shù)據(jù)可得：F圖3.SEQ圖\*ARABIC\s11排樣圖卸料力和推件力的計(jì)算卸料力： F卸=K卸F=0.05×31.46≈1.57KN （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s15）推件力： F推=nK推F=5×0.063×31.46≈1.98KN （STYLEREF1\s3SEQ公式\*ARABIC\s16）式中F—沖裁力；n—卡在凹模洞口中的工件或者廢料的數(shù)量（mm）；t——材料厚度（mm）；K卸表STYLEREF1\s3.SEQ表格\*ARABIC\s12卸料力、推件力和頂件力系數(shù)mm料厚/mmK卸K推K頂鋼≤0.1＞0.1~0.5＞0.5~2.5＞2.5~6.5＞6.50.065~0.0750.045~0.0550.04~0.050.03~0.040.02~0.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03鋁及鋁合金紫銅、黃銅0.025~0.080.02~0.060.03~0.070.03~0.09注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。總沖壓力的計(jì)算總的沖壓力： F總=F沖+F推+F卸≈35.01KN （壓力機(jī)的初步確定沖壓設(shè)備的種類(lèi)比較多，具有不同的剛性、精度和用途，因此要以工件的批次和模具的大小為依據(jù)，進(jìn)行正確的選擇。壓力機(jī)有不同的結(jié)構(gòu)，比如開(kāi)市曲柄壓力機(jī)，這種壓力機(jī)的操作孔件是三面敞開(kāi)的，操作上面會(huì)比較方便，但機(jī)床的剛度不調(diào)好，比較適合工程壓力再1000KN以?xún)?nèi)的壓力機(jī)。還有閉式單點(diǎn)壓力機(jī)，這種比較合適用在大型壓力機(jī)上。而對(duì)于生產(chǎn)批量比較小的可以采用液壓機(jī)和摩擦壓力機(jī)REF_Ref16962\r\h[12]。本次采用開(kāi)式壓力機(jī)。壓力的參數(shù)有很多，其中最重要的是沖壓力參數(shù)，也就是下表中的公稱(chēng)壓力，初步選擇也是以計(jì)算所得的壓力總數(shù)與壓力機(jī)的壓力總數(shù)相對(duì)比，所選設(shè)備的壓力數(shù)值要大于計(jì)算所得的總壓力。總沖壓力是35.01KN，初步選擇的壓力機(jī)的型號(hào)為：J23-16。具體參數(shù)如下表所示：表STYLEREF1\s3.SEQ表格\*ARABIC\s13壓力機(jī)參數(shù)mm型號(hào)J23-6.3J23-10J23-16J23-25J23-40J23-63公稱(chēng)壓力/KN63100160250400630滑塊行程/mm35455565100120最大閉合高度/mm150180220270330360閉合高度調(diào)節(jié)/mm303545556570滑塊中心線至床身距離/mm110130160200250260工作臺(tái)板厚度/mm140150455065300模柄孔尺寸/mm直徑303040405050深度505560607080工作零件刃口尺寸計(jì)算凸、凹模間隙的確定刃口尺寸的計(jì)算首先要確定凸模和凹模的間隙，因?yàn)殚g隙的確定正確與否，不但關(guān)系到工件制作出來(lái)時(shí)候的精度，同時(shí)也影響了模具的壽命，所以間隙選擇非常的重要。凸凹模間隙的確定對(duì)于工件的斷面質(zhì)量和沖件的精度要求比較高的時(shí)候可以選擇比較小的間隙值，如果要求不高的時(shí)候可以選擇比較大的那個(gè)值，如果精度低于IT14等級(jí)，質(zhì)量要求不高的時(shí)候，可以采用那個(gè)大的間隙。間隙值從下表得到。間隙為極小間隙。表4.1沖裁模初始雙邊間隙值mm材料厚度08、10、20、35、09Mn、Q235或者其他常用材料16Mn40、50硅鋼片ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5極小間隙（或無(wú)間隙）0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.00.0400.0480.0640.0720.0920.1000.1260.1320.2200.2460.2600.2600.4000.4600.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0720.0920.0920.1260.126刃口尺寸的計(jì)算（1）A類(lèi)尺寸是指鈑金件的外輪廓尺寸，隨著A類(lèi)尺寸的磨損，生產(chǎn)出的工件尺寸會(huì)對(duì)應(yīng)的增加： Aj=(Amax?x△)0+?4 （STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s11）（2）B類(lèi)尺寸是指鈑金件的外輪廓尺寸，隨著A類(lèi)尺寸的磨損，生產(chǎn)出的工件尺寸會(huì)對(duì)應(yīng)的減?。?Bj=Bmin+x△??40 （STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s12）（3）最后一類(lèi)一般是距離尺寸，比如中心距離之類(lèi)的，這樣的尺寸在模具工作磨損所稱(chēng)中是不變的，稱(chēng)之為C類(lèi)尺寸。 Cj=(Cmin+12)±8? （STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s1其中，x為磨損系數(shù)。具體的數(shù)據(jù)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，產(chǎn)品的制造精度在IT10級(jí)以上，磨損系數(shù)選擇的數(shù)據(jù)是x=1；位于IT11和IT13之間的，x=0.75；為IT14的，x=0.5；A類(lèi)尺寸:67?0.74凹模：A凹凸模：A凸45.5?0.62凹模：A凹凸模：A凸12?0.43凹模：A凹凸模：A凸19?0.52凹模：A凹凸模：A凸B類(lèi)尺寸:4凸模：B凸凹模：B凹33.5凸模：B凸凹模：B凹C類(lèi)尺寸:55±距離尺寸：Cj=(C沖壓模工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作零件的設(shè)計(jì)凹模設(shè)計(jì)凹模的形狀有2大類(lèi)，圓形和矩形。形狀選擇通常和工件大體形狀相關(guān)，如果工件為圓形則一般凹模就設(shè)計(jì)圓形的，如果不是圓形的則一般設(shè)計(jì)為矩形，不過(guò)也并非都是這樣，在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候也會(huì)根據(jù)排樣的具體情況以及選擇的模架，即使工件為圓形凹模外形也會(huì)設(shè)計(jì)成矩形的。本次工件展開(kāi)后為矩形，凹模相應(yīng)的設(shè)計(jì)為矩形。凹模邊壁厚： H=Kb （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s11）凹模邊壁厚： C>1.5H （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s12）式中：b——凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）K——因數(shù)；H——凹模厚度，其值最小為15~20mm；c——凹模壁厚，其值最小為26~40mm。表5.1系數(shù)K值材料料寬s/mm材料厚度t/mm≤1>1～3>3～6≤500.30～0.400.35～0.500.45～0.60>50～1000.20～0.300.22～0.350.30～0.45>100～2000.15～0.200.18～0.220.22～0.30>2000.10～0.150.12～0.180.15～0.22查表得：K=0.25。根據(jù)公式可計(jì)算落料凹模板的尺寸：凹模厚度：H=Kb=0.25×67=16.75（mm）根據(jù)公式可計(jì)算凹模邊壁厚：C>1.5H=1.5×16.75=25.5（mm）取凹模邊壁厚為26mm。凹模的邊長(zhǎng)： L=b1+2c （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s13）凹模的寬帶： B=b2+2C （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s14）式中：b1-長(zhǎng)度；b2-寬帶；將鈑金件對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)帶入其中計(jì)算凹模長(zhǎng)：L將鈑金件對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)帶入其中計(jì)算凹模寬：B即：L×B×H=結(jié)合排樣調(diào)整凹模尺寸為200mm×140mm×20mm。凹模外形圖如圖所示：圖5.SEQ圖\*ARABIC\s11凹模圖凹模的材料可以采用T10A,Cr12。凹模采用螺釘和銷(xiāo)釘定位固定時(shí)候，需要注意不能距離凹模邊界太近。凹模一般采用整體式的凹模，刀刃有兩種，一種是直筒型，另一種是圓錐型，刀刃的選擇要以沖壓件的大小、厚度以及模具的結(jié)構(gòu)為依據(jù)。直筒的強(qiáng)度高，質(zhì)量好，錐形的方便落料。本次采用整體式的凹模。凸模設(shè)計(jì)對(duì)于級(jí)進(jìn)模沖頭的刃口通常要進(jìn)入到凹模2-4mm為好。根據(jù)形狀來(lái)看，可以分為圓形的和非圓形的，圓形的可以通過(guò)臺(tái)階進(jìn)行固定，臺(tái)階又可分為全臺(tái)階和半臺(tái)階。非圓形的有多種固定方式，通常選擇鉚接固定，尺寸不大形狀規(guī)整的也可以采取臺(tái)階固定。對(duì)于一些比較容易磨損的圓形沖頭還可以直接在上部設(shè)計(jì)孔放入螺釘和相關(guān)零件連接固定。對(duì)于很大的沖頭可以選擇銷(xiāo)釘定位和螺釘反鎖緊固的方法。窄長(zhǎng)條形的沖頭可以采用掛銷(xiāo)固定。在本次沖件中，沖頭的形狀有2種，對(duì)于圓形凸模采用的是臺(tái)階結(jié)構(gòu)的，非圓形的采取的為鉚接形式的。從排樣圖和裝配圖可以看出，沖裁的部位有2個(gè)，分別為第一步的沖孔，第二步的落料，凸模長(zhǎng)度方面一般是固定板的高度和彈性元件露出高度以及卸料板和進(jìn)入凹模高度的總和。通過(guò)常規(guī)的圖可以發(fā)現(xiàn)，凸模的高度一般是包含其固定料板的高度，凹模高度，合并到一起。 L=?1+?2++?3 （STYLEREF1\s5SEQ公式\*ARABIC\s1h1——凸模固定板（或者叫上固定板）在模具中的高度；h2——卸料板和安全高度。h3——進(jìn)入凹模高度。將上面的數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)帶入公式中，得出凸模的高度L由以上可得凸模簡(jiǎn)圖如圖所示：圖5.2凸模簡(jiǎn)圖模具其他零部件設(shè)計(jì)導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)導(dǎo)向零件這里的導(dǎo)向是指冷沖壓中送進(jìn)方向的板料進(jìn)行導(dǎo)正并且限制作用擺動(dòng)的零件。導(dǎo)向零件有不同的類(lèi)型，下面進(jìn)行分別介紹。銷(xiāo)釘式。導(dǎo)料銷(xiāo)，通過(guò)銷(xiāo)釘導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，比較容易受操作的影響，多和定位零件配合使用，多用于一般沖模。直通式。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度容易收到余料寬度的影響。經(jīng)常使用的場(chǎng)合為擋料銷(xiāo)定位的沖模，或者精度要求一般的級(jí)進(jìn)模。帶始用擋板。也是直通式的，但這種的比上面的介紹的那種直通式多了一個(gè)始用擋板，可以和擋料銷(xiāo)進(jìn)行配合使用，還可以另加導(dǎo)頭完成板料的定位，用于工序較少的級(jí)進(jìn)模。導(dǎo)料板。利用板料進(jìn)行導(dǎo)料，多用于級(jí)進(jìn)模上面，導(dǎo)料板和卸料板作為一個(gè)整體存在。和排樣一個(gè)方向，根據(jù)具體工位長(zhǎng)度確定板料長(zhǎng)度，可以和凹模保持一致，也可以凹模長(zhǎng)度大。雙側(cè)刃模具。導(dǎo)板上擋料的位置增加側(cè)刃擋塊，擋塊用常用碳素鋼比如45鋼經(jīng)淬硬處理，優(yōu)點(diǎn)是比較耐用，并且定距的效果比較好。但缺點(diǎn)是靠留的缺口固定，在制作上有一定的難度，通常在固定卸料的模具上使用。雙側(cè)刃帶擋板加承料板模具。比雙側(cè)模具多了圓柱銷(xiāo)。就是在雙側(cè)刃的的導(dǎo)板槽內(nèi)嵌入圓柱銷(xiāo)進(jìn)行鎖定，增加牢固性，不容易松動(dòng)。但缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)上更為復(fù)雜，制作難度較大，常和有精度要求彈性卸料板的模具配合使用，還可以在導(dǎo)板后端進(jìn)行加長(zhǎng)，增加螺紋孔安裝承料板，增加安裝性和操作的方便性。并排雙擋塊模具。就是雙側(cè)刃加雙擋塊的結(jié)合模式。用的比較少，除非有特殊要求或者指定用此種導(dǎo)向零件，比如一模兩件無(wú)廢料的排樣。一般不予選擇。本次采用彈性卸料板，但精度要求一般，采用導(dǎo)料板進(jìn)行導(dǎo)向。導(dǎo)料卸料板的設(shè)計(jì)卸料板主要起到卸料的作用REF_Ref17076\r\h[13]。卸料板分為固定卸料和彈壓卸料。固定卸料安裝在凹模上，板料在卸料板之下，間隙一致保持不變。彈壓卸料板安裝在凸模的一邊，有彈簧或者橡膠的存在，板料和凸模會(huì)存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。材料可以采用45鋼。厚度為17.2mm。卸料板圖如圖所示：圖6.1卸料板簡(jiǎn)圖模架的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選用的模架是后側(cè)導(dǎo)柱式模架，凹模周界為200mm×140mm，依據(jù)GB/T2851.1-90選取模架各尺寸如下表。表6.1模架各部分尺寸上模座下模座導(dǎo)柱導(dǎo)套250×160×45200×160×5525×16525×100×42連接零件和緊固零件的設(shè)計(jì)模柄的設(shè)計(jì)壓入式模柄，使用這個(gè)模柄，可確保證上模座與軸線的垂直度，比較合適中小型沖模；旋入式模柄，用螺絲與上模具底座相連接，可防止模具的松脫；拆卸和安裝都很容易，但是缺點(diǎn)是模具手柄和上模具底座的垂直度不好，更適合于帶有導(dǎo)向支柱的中小型沖壓模具；槽型模柄，利用3-4螺釘緊固于上模座，模柄的凸緣于上模座的孔；具有前面2中模柄的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)削弱上模座強(qiáng)度，多用于較大型的模具；浮模手柄，用4-6顆螺絲將錐面壓環(huán)與上模座相連接，這樣，錐面壓環(huán)就會(huì)將模柄緊固。本次選擇的模柄是壓入式模柄，選擇模柄的直徑為42mm。固定板的設(shè)計(jì)在凸凹模與模座之間設(shè)置有固定板和墊板，固定板的作用是對(duì)凸?；蛘咄拱寄＿M(jìn)行固定，其輪廓尺寸可以與凹模保持一致，固定板的厚度一般是0.6-0.9倍,厚度為16mm。圖6.2凸模固定板墊板的設(shè)計(jì)墊板只要起到一個(gè)緩沖凸模的作用，防止凸模直接作用于模座，造成模座的磨損，從而影響模具壽命，而墊板方便更換，墊板外形與凹模設(shè)計(jì)成一樣的外形，厚度一般取值6-15mm，所以墊板的尺寸為200mm×160mm×10mm。圖6.3凸模固定板螺釘和銷(xiāo)釘?shù)倪x用為了防止擰螺釘?shù)臅r(shí)候把螺絲刀損壞了也擰不緊，螺釘在設(shè)計(jì)的時(shí)候直徑一般比較小，從外形上看，螺釘?shù)念^部是為圓形，表面有內(nèi)六角的凹槽，其余部分表面帶有螺紋。銷(xiāo)釘?shù)闹睆娇梢杂么蟮囊部梢杂眯〉模旧聿黄鹁o固作用，螺紋也是不必要的多用來(lái)定位。螺釘銷(xiāo)釘都屬于標(biāo)準(zhǔn)件，為了節(jié)省模具的成本無(wú)需重新設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)候，直接從相關(guān)模具庫(kù)進(jìn)行調(diào)取使用。壓力機(jī)的校核壓力機(jī)校核原則確定壓力機(jī)的需要遵循以下的規(guī)則：第一：所需計(jì)算出的總壓強(qiáng)一定要大于所選壓力所需的壓力；第二：壓力機(jī)滑塊的行程要確保在沖裁完畢后能順暢地從模具中取出。第三：壓力的高低與整個(gè)模具的高度是相適應(yīng)。壓力機(jī)的校核公稱(chēng)壓力校核所選設(shè)備的壓力參數(shù)要大于通過(guò)計(jì)算得到的總壓力。在初步選擇壓力設(shè)備那一章節(jié)已經(jīng)滿(mǎn)足此要求。無(wú)須再次校核。壓力機(jī)高度校核模具的總高度要在所選的壓力設(shè)備的最大高度和最小高度之間。如果低于最小高度，則需要在裝配的時(shí)候需要額外增加墊板，如果高度最大高度，就需要更換更加合適的壓力機(jī)。選擇的壓力設(shè)備為J23-16查詢(xún)相關(guān)參數(shù)，壓力機(jī)的最大高度為220mm，調(diào)節(jié)高度為45mm，那么最小高度為175mm，而設(shè)計(jì)的模具總高度為184mm，此數(shù)據(jù)在最大最小數(shù)據(jù)之間，可以滿(mǎn)足要求?；瑝K行程校核壓力機(jī)的行程主要以不影響到模具的張開(kāi)高度為主要參照。對(duì)于一般沖件比如沖裁件，彎曲件的模具行程一般如果滿(mǎn)足壓力和高度要求，行程參數(shù)基本都是滿(mǎn)足的，如果式拉深模則需要式?jīng)_件高度的2倍與壓力行程進(jìn)行比較確定行程參數(shù)位于大數(shù)?？偨Y(jié)現(xiàn)對(duì)本設(shè)計(jì)總結(jié)如下：沖壓工藝性分析及模具結(jié)構(gòu)的確定：該工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀左右對(duì)稱(chēng)，尺寸較小，符合沖裁要求；從安全方便的角度，以及對(duì)加工效率、精度的要求出發(fā)，采用了級(jí)進(jìn)模。沖壓過(guò)程的計(jì)算：首先，經(jīng)過(guò)分析，選取帶有廢品的直線排列，經(jīng)過(guò)計(jì)算，確定搭邊值和步距，這樣就可以計(jì)算出材料的利用率；然后，計(jì)算了各個(gè)部件的受力情況，選取了適當(dāng)?shù)膲毫C(jī)，并利用軟件確定了壓力點(diǎn)；最后，對(duì)該模具的刃口區(qū)段做了相應(yīng)