沖壓模具基礎(chǔ)知識

1、沖壓模具講座第一章概論.沖壓加工的重要性及優(yōu)點。1. 重要性：沖壓工藝應(yīng)用范圍十分廣泛，在國民經(jīng)濟的各個部門中，幾乎都有沖壓加工產(chǎn)品。如汽車，飛機，拖拉機，電器，電機，儀表，鐵道，郵電，化工以及輕工日用 產(chǎn)品中均占有相當(dāng)大的比重。2. 優(yōu)點：1）生產(chǎn)率高。2）精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。3）材料利用率高。4）操作簡便，特別適宜于大批量生產(chǎn)和自動化。.沖壓加工的概念。1. 概念：即利用 壓力機及其外部設(shè)備，通過 模具對板材施加壓力，從而獲得一定形狀和尺寸零件的加工方法。沖壓加工的三要素：沖床，模具，材料。沖壓是生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的一類加工方法，主要用于金屬薄板料零件的加工。在產(chǎn)品零件的整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，沖壓只是

2、一個子系統(tǒng)，所涉及的也僅是產(chǎn)品制造過程的一部分。隨著市場對產(chǎn)品成本和周期等要求的提高,從系統(tǒng)的整體優(yōu)化中確定相關(guān)的各要素已成為技術(shù)和管理發(fā)展 的重要方向。影響沖壓加工的因素:沖 安自生質(zhì)價運廢噪后產(chǎn)量格料音序工 全化 裝滑管管 管輸處對工 理理理理策藝沖壓加工系統(tǒng)壓模材輔工力助機具/、料裝具/、置三.沖壓工序的分類。沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離與成形兩大類，每一類中又包括許多不同的工序。沖壓的基本工序:1. 沖裁：包括落料和沖孔兩個工序。1 ）落料：模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件，其余部分為廢料，設(shè)計時尺寸以 模仁為準(zhǔn)，間隙取在沖子上；2 ）沖孔：模具沿封閉線沖切板料，沖下的

3、部分是廢料，設(shè)計時尺寸以沖子為準(zhǔn)，間隙取 在模仁上。2. 剪切：用模具切斷板材，切段線不封閉3. 切口 ：在坯料上將板材部分切開，切口部分發(fā)生彎曲4. 切邊:將拉深或成形后的半成品邊緣部分的多余材料切掉。5. 剖切：將半成品切開成兩個或幾個工件，常用于成雙沖壓。切口切邊6.彎曲:7.卷圓:用模具使材料彎曲成一定形狀（ 將板料端部卷圓。V型/U型/Z型彎曲）。8.扭曲:剖切將板料壓制成空心工件，壁厚基本不變。10. 變薄拉深：用減小直徑與壁厚，增加工件高度的方法來改變空心件的尺寸, 厚，壁薄的工件。11. 孔的翻邊：將板料或工件上有孔的邊緣翻成豎立邊緣。9.拉深:得到要求的底拉深I(lǐng)I:玄變薄拉深

4、孔的翻邊12.外緣翻邊：將工件的外緣翻起圓弧或曲線狀的豎立邊緣。13.縮口:將空心件的口部縮小。14.擴口:將空心件的口部擴大，常用于管子。r. n外緣翻邊縮口擴口15.起伏:在板料或工件上壓出筋條，花紋或文字，在起伏處的整個厚度上都有變薄。16. 卷邊：將空心件的邊緣卷成一定的形狀。17. 脹形：將空心件（或管料）的一部分沿徑向擴張，呈凸肚形。起伏UJ卷邊脹形18. 旋壓：利用趕棒或滾輪將板料毛坯趕壓成一定形狀（分變薄與不變薄兩種）19. 整形：把形狀不太準(zhǔn)確的工件校正成形。20.校平:整形旋壓校平21. 壓印：改變工件厚度，在表面上壓出文字或花紋。22. 正擠壓：凹模腔內(nèi)的金屬毛坯在凸模壓

5、力的作用下，處于塑性變形狀態(tài)，使其由凹?？讛D 出，金屬流動的方向與凸模運動方向相同。23. 反擠壓：金屬擠壓過程中，沿凸模與凹模的間隙塑流，其流動方向與凸模運動方向相反。反擠壓四冷沖模類型和特點。復(fù)合擠壓1. 模具分類（按沖壓工序的組合方式分）。1 ）單沖模：在模具上只有一個加工工位，而且在沖床的一次行程中只完成一類沖壓 加工工藝。2 ）復(fù)合模：在模具上只有一個加工工位，在沖床的一次行程中完成兩類以上的加工 工藝。3）級進(jìn)模：有多個工位組成，各工位完成不同的加工，各工位順序關(guān)聯(lián)，在沖床的 一次行程中完成一系列不同的沖壓加工。三類模具的優(yōu)缺點比較：單工序模復(fù)合模級進(jìn)模結(jié)構(gòu)簡單較復(fù)雜復(fù)雜成本、周期

6、小、短小、短高、長制造精度低較咼高材料利用率高高低生產(chǎn)效率低低高維修不方便不方便方便產(chǎn)品精度高高低品質(zhì)低低高安全性不安全不安全安全自動化易于自動化沖床性能要求低低高應(yīng)用小批量生產(chǎn) 大、中型零件的沖 壓試制大批量生產(chǎn)內(nèi)外形精度要求高大批量生產(chǎn)中、小零件沖壓2. 級進(jìn)模特點：1）沖壓生產(chǎn)效率高。級進(jìn)?？梢酝瓿蓮?fù)雜零件的沖裁、翻邊、彎曲、拉深、立體成形以及 裝配等工藝，減少了中間轉(zhuǎn)運和重復(fù)定位等工作，而且工位數(shù)量的增加不影響生產(chǎn)效率，可以 沖制很小的精密零件。2）操作安全簡單。級進(jìn)模沖壓時操作者不必將手伸入模具的危險區(qū)域。對大量生產(chǎn)，還采 用自動送料機構(gòu)，模具內(nèi)裝有安全檢測裝置。3）模具壽命長。復(fù)雜

7、的內(nèi)形和外形可分解為簡單的凸模和凹模外形，分段逐次沖切，工序 可以分散在若干個工位，在工序集中的區(qū)域還可以設(shè)置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過小的 問題，改變了凸、凹的受力狀態(tài)，提高了模具強度。此外，級進(jìn)模還采用卸料板兼作凸模導(dǎo)向 板，對提高模具壽命也非常有利。4）產(chǎn)品質(zhì)量高。級進(jìn)模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，克服了用簡單模時多次定 位帶來的操作不變和累積誤差。5）生產(chǎn)成本較低。級進(jìn)模由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以制造費用較高，同時材料利用率較低， 但由于級進(jìn)模生產(chǎn)效率高、壓力機占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了半成品 的儲存和運輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。6）設(shè)計和制造難

8、度大，對經(jīng)驗的依賴性強。 級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)計靈活性大、 難度大；設(shè)計和制造中的經(jīng)驗、推斷和目測工作量多，人才培養(yǎng)時間長，個人之間的差異大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同的設(shè)計方案，設(shè)計的靈活性大；設(shè)計和制造周期長，費用高，適用 于批量生產(chǎn)。級進(jìn)模還受產(chǎn)品零件尺寸限制，產(chǎn)品尺寸不宜太大。7）按訂單生產(chǎn)，而不是按計劃生產(chǎn)，訂貨受市場影響大，交貨期要求短。五級進(jìn)模的功能功能：級進(jìn)模的基本功能是利用凸模和凹模在板料上施加一定形式和大小的作用力，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而將毛胚轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品零件的能力。材材成產(chǎn)料料1.形品插送加取入進(jìn)工件產(chǎn) 品 搬 出六.級進(jìn)模的設(shè)計方法。1. 級進(jìn)模設(shè)計流程。級進(jìn)模

9、設(shè)計也是一個系統(tǒng)，其流程如圖1-8所示。具體可以分為四個階段：工藝設(shè)計、排樣、概要設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件設(shè)計。1 ）工藝設(shè)計：即是對產(chǎn)品零件所包括的成形工序逐一進(jìn)行分析，以確定產(chǎn)品零件的加工工 藝方案。工藝設(shè)計前應(yīng)充分了解產(chǎn)品零件的要求及實際的生產(chǎn)條件。2）排樣與概要設(shè)計以工藝設(shè)計可行為前提，具體確定級進(jìn)模加工產(chǎn)品零件時的工序方案 和模具的基本結(jié)構(gòu)形式，初步給出模具的估價和制造周期，確定是否繼續(xù)開展模具詳細(xì)的設(shè)計 和制造。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計就是為級進(jìn)模正式投入生產(chǎn)而具體地開展的設(shè)計，在這一階段部 分模具零件的加工也將同期展開。結(jié)構(gòu)設(shè)計與零件設(shè)計的結(jié)果是模具裝配圖、需加工的模具零 件的工程圖。

10、2. 設(shè)計注意事項。1 ）要用系統(tǒng)的觀點，從沖壓、模具制造等多方面構(gòu)成的大系統(tǒng)中確定級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)和零 件方案，要重視實踐經(jīng)驗的作用。要切合實際，確立切實可行的模具方案，同時要考慮現(xiàn)有的 模具制造條件、沖壓生產(chǎn)條件。2 ）級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計難度大，制造費用高，周期長，因此設(shè)計應(yīng)堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、 求實的精神，認(rèn)真分析、詳細(xì)規(guī)劃，務(wù)求設(shè)計合理、制造方便、滿足使用要求。要充分了解產(chǎn)品零件加工的需求和模具制造和使用條件，表1-5是級進(jìn)模設(shè)計前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)。表1-6是級進(jìn)模設(shè)計時的規(guī)劃表。3）模具設(shè)計和制造具有技術(shù)密集型的特點，設(shè)計和制造密切相關(guān)。隨著產(chǎn)品市場競爭的 加劇和計算機技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品制造周期

11、日益縮短，對模具設(shè)計和制造周期的要求也愈來愈短， 因此，模具設(shè)計和制造的交叉并行已成為必然。表1-5級進(jìn)模設(shè)計前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)項目設(shè)計前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)工件與材質(zhì)板厚與精度、材質(zhì)、料寬、熱處理、毛刺方向的要求模具設(shè)計資料批量、模具的形式、材料的送進(jìn)方向，導(dǎo)料方式等模具材質(zhì)凸、凹模的材質(zhì)模架形式、尺寸、模柄尺寸沖床形式、噸位、行程、SPM開啟咼度、送進(jìn)方向、滑塊與臺面尺寸、模柄孔尺寸尺寸標(biāo)注有效位數(shù)、尺寸公差、標(biāo)注要求圖紙圖紙尺寸、圖號、名稱的標(biāo)注要求加工設(shè)備現(xiàn)有加工設(shè)備可加工能力表1-6級進(jìn)模設(shè)計規(guī)劃表產(chǎn)品名稱產(chǎn)品編號模具編號模具交貨期沖壓加工規(guī)格被加工材料規(guī)格產(chǎn)量月產(chǎn)個材質(zhì)總壽命個板厚行數(shù)個板料寬

12、度列數(shù)列板料狀態(tài)©帶料加工速度r/min©條料生產(chǎn)方式級進(jìn)沖壓©卷料(?)簡單沖壓©復(fù)合沖壓送料裝置規(guī)格備注送料機構(gòu)©輥式©氣動©夾持式©NC送進(jìn)線高度mm±( 公差)沖床規(guī)格產(chǎn)品簡圖：噸位閉合高度模柄直徑落料孔徑說明：Z表1-8級進(jìn)模設(shè)計流程:第二章級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)品零件圖生產(chǎn)，技術(shù)要求基本工序分-初步工藝方案設(shè)匕毛坯展開工藝性分析NO1,YES*毛坯排樣沖切刃口設(shè)計工序優(yōu)化成組1工序排樣-工藝計算結(jié)構(gòu)概要設(shè)計價格,周期工序排樣圖不合適評測壓力機零件明細(xì)表合適模具的優(yōu)加工性、成本、周在很人程度上體現(xiàn)在模

13、具結(jié)構(gòu)上模結(jié)構(gòu)設(shè)十結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計上、|.著決疋'標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)級進(jìn)模結(jié)構(gòu)第一節(jié) 級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計零件設(shè)計裝配圖7 / 41零件圖模具零件加工模板（8塊板）工作零件模具/導(dǎo)向零件 零件輔助零件主導(dǎo)向（定位銷，導(dǎo)正銷，定距側(cè)刃，灌膠PIN）（導(dǎo)板，Lifter ）（螺塞，彈簧，傳力銷）（誤送/疊料/波動/光電檢測）,浮料塊,浮料銷，頂桿其它（壓板，止高塊，限位柱1. 從總體角度來看，級進(jìn)模結(jié)構(gòu)基本上可分為兩大類：日本式模具結(jié)構(gòu)和美國式模具結(jié)構(gòu)。1）日本式模具結(jié)構(gòu)：利用卸料板壓料（常見模具結(jié)構(gòu)）。優(yōu)點：壓料可靠，模具生產(chǎn)時穩(wěn)定性好；缺點：噪音大。2 ）美國式模具結(jié)構(gòu)：沒有卸料板，采用局部壓料（兩者更

14、本區(qū)別）優(yōu)點：噪音小，速度高；缺點：壓料不是很可靠。2. 級進(jìn)模的構(gòu)成。凸模-（入子）凹模-副導(dǎo)向-連接零件（螺釘，等高套筒及墊圈） 定位零件 導(dǎo)料零件 傳力零件 檢測裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計原則ftrE1 2 3 4 5 6 7-.ILI8. 模具容易安裝，易損件更換方便。三模具基本尺寸1. 模具平面尺寸模具平面尺寸是指模具輪廓最大尺寸，它易凹模外形尺寸為基礎(chǔ)，以最終選擇的模架尺寸 為準(zhǔn)。2. 模具閉合高度模具閉合高度是指模具處在最低點的工作位置時，上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離。即為模具各塊模板厚度之和。壓力機閉合高度是指壓力機滑塊在下死點時，滑塊底面到壓力機工作臺面上平面的距離。由于多數(shù)壓

15、力機滑塊高度可上下調(diào)節(jié)，當(dāng)壓力機連桿調(diào)至最短時的閉合高度稱為壓力機最大閉 合高度Hmax,而當(dāng)壓力機連桿調(diào)至最長時的閉合高度稱為最小閉合高度Hmin。為了保證模具能裝在壓力機上工作，模具閉合高度必須小于壓力機閉合高度。最好H位于Hmin和Hmax之間，一般應(yīng)滿足Hmin+10< HK Hmax-5第二節(jié)工作零件設(shè)計一.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計（考量凸模的強度、鋼性） ：1. 凸模的分類：1）按凸模斷面形狀可分為簡單形狀和復(fù)雜形狀兩種；2）按刃口形狀可分為平刃、斜刃和其它專用凸模；3）按固定方法可分為臺階固定、螺釘固定、壓板固定等；4）按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、鑲拼式、直通式、階梯式和帶護(hù)套式。2.

16、凸模結(jié)構(gòu)的基本形式。1）圓凸模（標(biāo)準(zhǔn)件）。TYPEITr f E IIk'HET'lAL：TT E III9” 41£I1LEMIITYPEIV2 ）機械加工凸模。凸模的加工方法一般有線割和磨削：W/C線割；G 磨床；PG 光學(xué)曲線磨床1°線割加工異形凸模，凸模內(nèi)R>0.150較好，因線割絲的直徑取 0.20mm和0.30mm加工較經(jīng)濟；線割的零件表面光潔度不高，加工零件的使用壽命沒有磨削來的高；2。細(xì)小凸模設(shè)計成上頭小下頭大，以保證零件強度要求；規(guī)則形狀用磨床加工，R取10mm或20mm不規(guī)則形狀用 PG加工R取40mmiO<DCU3. 凸模的

17、導(dǎo)向（卸料板）。卸料板在對階梯型凸模、PG加工之凸模導(dǎo)向時， 要確保在模具處于最大閉合高度時,剝料板與凸模的最小重疊部分長度不小于35mm4. 凸模上的“閃位”：1 ）產(chǎn)品上的凸起；2 ）模仁5. 沖裁凸模長度的確定：凸模長度=PP板厚度+SBP板厚度+SP板厚度+（12mm）二入子設(shè)計：1. 沖子固定板入子 目的：便于改模；便于更換料號。設(shè)計要點： 1）形狀力求簡單，便于加減墊片；2 ）要具有防呆功能；3）與固定板單邊間隙 0.01mm;與沖子單邊間隙 0.01mm2. 卸料板入子 目的：便于改模;便于更換料號;磨損了可以更換 , 即提高模具壽命。 設(shè)計要點： 1 ）要具有防呆功能;2）與卸

18、料板單邊間隙 0mm與沖子單邊間隙一般取 0.005mm；沖子外形復(fù)雜或外形尺寸大時單邊間隙可放寬到0.008mm0.010mm。固定方式： 1 ）倒角2）靠肩閃位：導(dǎo)板，產(chǎn)品上的凸起。三模仁設(shè)計 .沖裁模仁1. 加工方式一般有線割加工和PG加工兩種。1） 線割加工模仁：直刀面23mm落料斜度一般取 1° ,線割表面粗糙，沖細(xì)小 廢料之模仁易堵料；2） PG加工模仁：將模仁設(shè)計成分體式，直刀面23mm落料斜度一般取 30，,表 面光潔度好。2. 沖裁間隙：一般取沖裁單邊間隙為（ 35） *t; 具體取值大小還要視材質(zhì),料厚,廢料形狀及模仁材質(zhì)而定;同加工方式也有關(guān)。1）線割加工選取間隙要比