精密沖裁工藝及精沖模具設計簡介

1、第九節(jié)精密沖裁工藝及精沖模具設計簡介291精密沖裁概述 1精密沖裁的工作原理及過程尺寸精度高、沖裁面光潔、翹曲小且互換性基本要素:精沖機床、精沖模具、精沖材料、精沖工 藝及精沖潤滑 普通沖裁和精沖兩種工藝方法的區(qū)別普通沖裁和精沖兩種工藝方法的區(qū)別(1)采用帶齒圈的壓板起強烈的壓邊作用，使之造成三向壓應力狀態(tài)，增加變形區(qū)及其鄰域的靜水壓。(2)凹模(或凸模)刃尖處制造出0.020.2 mm左右的小圓角，抑制剪裂紋的發(fā)生，限制斷裂面的形成，有利于工件斷面的擠光作用。(3)采用較小的間隙(甚至零間隙)，使變形區(qū)的拉應力盡量小，壓應力增大。(4)施加較大的反頂力，減小材料的彎曲，同時起到增加壓應力的作

2、用。精沖過程2.9.2精密沖裁的工藝方法1整修 將普通沖裁后的毛坯放在整修模中，進行一次或多次的整修加工，除去粗糙不平的沖裁斷面和錐度，從而得到光滑平整的斷面的方法。2光潔沖裁 (1)小間隙圓角刃口沖裁 (2)負間隙沖裁 3往復沖裁 4對向凹模沖裁 1精沖件材料的工藝性 精沖的材料必須具有良好的變形特性，以便在沖裁過程中不致發(fā)生撕裂現(xiàn)象。2.9.3精沖件的工藝性2.9.3精沖件的工藝性精沖件的工藝性 2精沖件的結(jié)構(gòu)工藝性(1)圓角半徑 為了保證零件的質(zhì)量和模具的壽命，要求零件避免有尖角太小的圓角半徑 (2)孔徑、槽寬和壁厚 精沖件的孔徑d和槽寬b不能太小，否則也會影響模具壽命和零件質(zhì)量 (3)

3、齒形精沖齒輪時若節(jié)圓上的齒厚小于料厚，則凸模上承受很高的壓力。一般要求節(jié)圓齒厚s0.6t。當齒形合理、材料的精沖性能良好時，精沖最小齒厚可為材料的40，即s=0.4t 2.9.4精密沖裁模的設計要點精密沖裁模的設計要點1設計要求和內(nèi)容(1)模具結(jié)構(gòu)必須滿足精沖工藝要求，并能在工作狀態(tài)下形成立體壓應力體系。(2)模具具有較高的強度和剛度，導向精度良好。(3)認真考慮模具的潤滑、排氣，并能可靠清除沖出的零件及廢料。(4)模具結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，具有良好的經(jīng)濟性2精沖的排樣和精沖力的計算(1)精沖排樣設計合理的材料利用率 足夠的齒圈位置足夠的齒圈位置 穩(wěn)定的廢料柵(搭邊)送料剛度最佳的排樣方法1)零

4、件形狀復雜的部分或光潔面要求較高的部分應盡可能放在送料側(cè) 2)如果零件光潔面部分要求少或到條料邊緣的局部沖裁長度L小于5倍料厚，排料時可低于正常邊距值。3)通常允許齒圈壓痕重疊，但不能損傷沖裁面質(zhì)量。 2精沖的排樣和精沖力的計算 搭邊計算 由于精沖時壓邊圈上帶有V形齒圈，故搭邊、邊距和步距數(shù)值都較普通沖裁為大。影響它們的因素主要有：零件沖裁面質(zhì)量、料厚及強度、零件形狀、齒圈分布。搭邊和邊距數(shù)值一般為：零件與零件間搭邊， 零件與料邊邊距口ta2ta5 . 112精沖的排樣和精沖力的計算(2)精沖力由于精沖是在三向受力狀態(tài)下進行沖裁的，其變形抗力比普通沖裁要大得多。保證精沖需要的工藝力，是實現(xiàn)精沖

5、工藝的重要工藝參數(shù)。精沖總壓力為FP=FP沖裁+FP壓邊+FP反壓 (291) 根據(jù)有關設計資料有 FP沖裁=Ltbf1 FP壓邊=Lhbf2 FP反壓=SFP式中系數(shù)f1=0609，常取0.9；L為剪切輪廓線長；系數(shù)f2常取4；h為齒圈高度；SF為零件受壓面積；p為零件的單位反壓力，取20-70 MPa，大面積時取大值，小面積、薄零件時取小值 1精沖模與普通沖模的結(jié)構(gòu)比較(1)精沖模有凸出的齒形壓邊圈，材料在壓邊圈和凹模、反壓板和凸模的壓緊下實現(xiàn)沖裁，工藝要求壓邊力和反壓力大大地大于卸料力的頂件力，以滿足在變形區(qū)建立三向不均勻壓應力狀態(tài)的要求，因此精沖模受力比普通沖模大，剛性要求更精沖模受力

6、比普通沖模大，剛性要求更高。高。(2)精沖模凸模和凹模之間的間隙小精沖模凸模和凹模之間的間隙小，大約是料厚的051，而普通沖裁模的間隙約為料厚的515(甚至更大)。 (3)精沖模沖裁完畢模具開啟時，反壓板將零件從凹模內(nèi)頂出，出，壓邊圈將廢料從凸模上卸下，不另外需要頂件和卸料裝置，不另外需要頂件和卸料裝置。(4)由于精沖模為上出件，模具無漏料孔，可使凸凹模和模座凸凹模和模座更加堅固堅固。 2精沖模的結(jié)構(gòu) (1)活動凸模式精沖模 活動凸模式精沖模的優(yōu)點是：維修簡單，安裝方便，適于沖裁力不大的中小零件。缺點是：在沖內(nèi)孔多的零件時，凸模1的支承推板13強度不夠。(2)固定凸模式精沖模 優(yōu)點是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，

7、凸模的支承好。缺點是制造和調(diào)整麻煩，且需專用的結(jié)合環(huán)。(3)簡易精沖模 簡易精沖模利用碟簧(見機械零件手冊)在機械作用下變形產(chǎn)生的軸向壓縮力，對沖裁過程產(chǎn)生齒圈壓力和頂件力 296精沖模齒圈的設計 1齒圈的作用(1)固定被加工板料，避免材料受彎曲或拉伸。(2)抑制沖件以外的力。 (3)壓應力提高了被加工材料的塑性變形能力。(4)減少塌角。(5)兼退料作用。296精沖模齒圈的設計2齒圈的分布 (1)在塌角大的部分，V形齒圈應和刃口的形狀相一致。 (2)在塌角較小的部分，V形齒圈與刃口形狀可以不一致 (3)沖小孔時一般不需要V形齒圈；沖大孔時(直徑在3040 mm以上時)，建議在頂桿上加V形齒圈。

8、 (4)如果料厚t45mm，或材料強度高(b800 MPa)，或者對于齒輪和帶銳角的零件，通常使用兩個v形齒圈，一個做在齒圈壓板上，另一個做在凹模上，即雙齒圈。296精沖模齒圈的設計 3齒圈的結(jié)構(gòu) (1)齒圈的形式“ 精沖齒圈常用三角形凸起，也可使用臺階形和圓錐形(截面斜角為4520)壓板來壓邊 圖2922齒圈形式 a)V形環(huán);b)臺階形；c)圓錐形296精沖模齒圈的設計(2)齒形參數(shù)齒形角度和齒圈高度h,齒圈高度h與材料厚度、機械性能和齒圈位置等因素有關。h=Kt t為料厚，K系數(shù)，由圖2923選取4齒圈的尺寸V形齒圈已標準化 296精沖模齒圈的設計4齒圈的尺寸（續(xù)）根據(jù)Feintool資料

9、,當t=4.5mm，而僅在壓板或凹模上使用齒圈時，其值可由表2.9.4選取；當t4.5mm，而在壓板和凹模上同時使用齒圈時，其值可由表2.9.5選取。 根據(jù)Schmid資料，如圖2.9.25所示，當t4mm時，使用單面齒圈；當t4mm時，使用雙面齒圈。其值由表2.9.6選取。296精沖模齒圈的設計5齒圈的保護 精沖時，齒圈與材料接觸。為了防止齒圈與凹模相碰或采用雙齒圈時的互撞而造成破壞，在齒圈壓板或凹模上設計高出齒頂?shù)谋Ｗo面 ，其高度必須小于料厚，以免沖裁時發(fā)生干涉 。圖示 在設計保護面時，還應考慮其位置的正確性，特別是受力狀態(tài)，以防止彎曲或損壞。另外，當兩側(cè)都有保護面時，保護面高度必須一致，

10、以避免工作時產(chǎn)生傾斜力。圖示 第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2.10.1硬質(zhì)合金材料的性能及模具的壽命 所謂硬質(zhì)合金沖模一般是指凸?；虬寄橛操|(zhì)合金材斟，或凸模和凹模均為硬質(zhì)合金材料的沖模 硬質(zhì)合金耐磨性好、抗壓強度高、彈性模量大，但沖擊韌度較差、抗彎強度低、加工性差。 硬質(zhì)合金具有高硬度、耐磨損等特性，用它制造的模具壽命比用合金工具鋼制造的高幾十倍至1百倍 第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模 1硬質(zhì)合金沖模與鋼沖模的比較 硬質(zhì)合金沖模的模座、凸模及凹模、固定板等的強度及硬度要求較高。導向裝置的精度與剛度要求也高。卸料板一般還要求起導板的作用。硬質(zhì)合金模凸、凹模的間隙比鋼沖模稍大。壓力機精度要高 。第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁

11、模2.10.1硬質(zhì)合金材料的性能及模具的壽命（續(xù)）2硬質(zhì)合金的牌號與性能a) 一般硬質(zhì)合金是以碳化鎢和碳化鈦為基，以鈷、鎳或鐵做粘結(jié)劑，經(jīng)燒結(jié)而成。因其主要成分是硬質(zhì)相，所以不能進行切削加工。表2.10.1。b) 鋼結(jié)硬質(zhì)合金既有近似硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性，又有一般工具鋼的可切削加工、鍛造、焊接、熱處理等性能。表2.10.2。第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2102硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設計特點 1排樣的要求 在級進模中大部分采用側(cè)刃定位，側(cè)刃位置要適當。排樣時也應避免凸、凹模單邊工作 2對模架的要求模架要求剛性好、精度高。上、下模座的厚度比鋼沖模要大。模架材料以45鋼為好，調(diào)質(zhì)處理到2530 HRC。

12、為提高模架的導向精度，可采用滾動導向裝置。模柄一般多采用浮動式，如圖2103所示。第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2.10.2硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設計特點3對其他零件的要求 (1)硬質(zhì)合金模具的間隙比普通模具要大，一般取普通鋼模的1.5倍。 (2)當采用彈性卸料板時，卸料板應裝有導向裝置，對凸模進行導向。為了防止彈性卸料板在沖裁時撞擊凹模的硬質(zhì)合金鑲塊，模具閉合時卸料板與硬質(zhì)合金凹模之間應有 的間隙，如圖2104所示。 (3)為防止硬質(zhì)合金凹模在沖裁時因彎曲變形而碎裂，在凹模底部應加淬硬的厚墊板。 (4)對小凸模應將其根部加粗，或配以護套以增加小凸模的剛性，并采用卸料導向。mmt05. 0max第十節(jié)硬質(zhì)

13、合金沖裁模2.10.2硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設計特點4對壓力機的要求壓力機應有良好的剛性壓力機精度要高采用快速壓力機為宜，并配備自動送料裝置。壓力機的離合器必須能對故障信號作出迅速反應，及時停機。 第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2102硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設計特點2103硬質(zhì)合金塊的固定(1)焊接固定法 (2)機械固定法(3)熱套(或冷壓)固定法(4)黏結(jié)固定法普通沖裁與精沖的區(qū)別 1一落料凸模 2一凹模 3一沖孔凸模 4一頂件板 5一頂桿 6一壓板 7一壓桿8一齒圈 9一精沖材料 lO一精沖件1l一內(nèi)形廢料 c一沖裁間隙 圖292精沖示意圖1一齒圈壓板 2一凹模(落料) 3一凸凹模 4一頂板 5一材料

14、6一零件 7一沖孔廢料 圖293精沖過程 a)模具初始位置b)齒圈壓入；c)沖裁；d)沖裁過程結(jié)束；e)模具開啟； f)卸出沖孔廢料；g)頂出零件及卸出帶料；h)排出零件和廢料，向前送料 1一凹模；2一切屑；3一凸模；4一工件 圖294整修圖295 小間隙圓角刃口沖裁 圖296負間隙沖裁 a)落料b)沖孔 圖297往復沖裁 圖298對向凹模沖裁的過程 圖2917精沖模與普通復合模的比較 a)活動凸模式精沖模與普通復合模； b)固定凸模式精沖模與普通復合模 1一凸模；2一凹模；3一頂件板；4一壓邊圈；5一沖孔凸模；6頂桿；7一傳力桿；8一墊板； 9一支承環(huán)；10一沖孔凸模墊板；11一傳力桿；12

15、一凸模座；13一推板；14一座圈；15一墊板；16一模座；17一導向裝置；18一壓床上工作臺；19一壓床下工作臺；20一標準結(jié)合環(huán)；21一頂柱； 22一頂柱；23一定位板；24一液壓活塞 圖2918活動凸模式復合精沖模 1一凹模；2一壓邊圈；3一凸模；4一頂件板；5一沖孔凸模；6一頂桿；7一沖孔凸模； 8一頂桿；9一墊座；10一凸模座板；11一墊板；12一下墊板；13一傳力桿；14一閉鎖銷； 15一模座；16一支板；17一導向件；18一壓床上工作臺；19一壓床下工作臺；20一專用 上結(jié)合環(huán)；21一專用下結(jié)合環(huán)；22一壓板；23一支承銷；24一液壓活塞；25一縮緊環(huán) 圖2919 固定凸模式復合精

16、沖模l一導柱；2一導套；3一上托；4一螺釘；5一銷釘；6一螺釘；7一模柄；8一銷釘；9一墊板；lO一凸模；11一凸模固定板；12一齒圈壓板；13一銷釘套；14一銷釘；15一凹模； 16一限位螺柱；17一固定板；18一頂桿；19一螺母；20一綴釘；21一底座；22一螺釘； 23一推件板；24一螺釘；25一螺母；26一墊片；27一卸辯板；28一糠簧；29一螺釘 圖2920簡易精沖落料模 圖2923齒高系數(shù)K 圖2924齒圈尺寸表294壓板或凹模有齒圈時的齒圈尺寸 單面單面 齒圈齒圈 料厚料厚A Ah(H)h(H)r rR R1 11.71.71 10.30.30.20.20.20.21.81.82.22.21.41.40.40.40.20.22.32.32.72.71.71.70.50.50.20.22.82.83.23.22.12.10.60.60.20.20.60.63.33.33.73.72.52.50.70.70.20.20.70.73.83.84.54.52.82.80.80.80.20.20.80.8t一料厚；K一凸模退回距離；K一頂板頂出距離；R。一凹模圓角，