沖裁工藝與模具設(shè)計教案

PAGEPAGE4/19單元二沖裁工藝與模具設(shè)計任務(wù)一沖裁變形過程分析及沖裁間隙一、沖裁變形過程沖裁工藝是指利用模具在壓力機上使板料產(chǎn)生分離的沖壓工藝。沖裁可直接沖出所需形狀的工件，也可為其他工序制備毛坯。沖裁時所使用的模具稱為沖裁模。沖裁的變形機理不同，沖裁工藝可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類。板料的變形過程可分為三個階段1）.彈性變形階段當凸模開始接觸板料并下壓時，凸、凹模刃口壓入材料中，刃口周圍的材料產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生彈性壓縮、彎曲、拉伸等復(fù)雜變形。2）.塑性變形階段隨著凸模繼續(xù)壓入，材料的內(nèi)應(yīng)力達到屈服極限，材料在與凸、凹模的接觸處產(chǎn)生塑性剪切變形。3．斷裂分離階段板料內(nèi)的應(yīng)力達到強度極限后，隨著凸模繼續(xù)下壓，在與凸、凹模的接觸處，板料產(chǎn)生微小裂紋。沖裁件斷面特征：1圓角帶，2光亮帶，3斷裂帶，4.毛刺。2、了解沖裁模間隙的確定方法凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，用Z表示，又稱雙面間隙沖裁間隙要求：模具間隙合理時，凸模與凹模處的裂紋（上下裂紋）其塌角較小，光面所占比例較寬。難以去除，斷面質(zhì)量較差；的一部分材料，隨著沖裁的進行將進行二次剪切，從而使斷面上產(chǎn)生二個光面，并且，由任務(wù)二沖裁模刃口尺寸計算導(dǎo)入：由沖裁件引入其變形過程及間隙的確定。一、沖裁模刃口尺寸計算1.先確定基準件落料：以凹模為基準，間隙取在凸模上；沖孔：以凸模為基準，間隙取在凹模上。2.考慮沖模的磨損規(guī)律落料模：凹?；境叽鐟?yīng)取最小極限尺寸；沖孔模：凸?；境叽鐟?yīng)取最大極限尺寸。3.沖裁力計算沖裁力：沖裁過程中凸模對板料施加的壓力。FKLtb卸料力：從凸模上卸下箍著的料所需要的力。推件力：將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力。頂件力：逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力。任務(wù)三：沖裁排樣設(shè)計一、材料利用率的計算材料利用率是指沖裁制件的實際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標，也是檢驗排樣是否合理的重要參數(shù)。一個送料步距內(nèi)的材料利用率可用下式計算： A100%BS二、排樣方法有廢料排樣由于具有搭邊，定位時存在的誤差可由搭邊來補償，制件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，并且模具壽命也高，但材料利用率低。有廢料排樣材料利用率較高。3．無廢料排樣材料利用率最高。三、搭邊1．搭邊的概念和作用排樣時制件之間以及制件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料稱為搭邊。搭邊的作用表現(xiàn)在以下三方面：補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件。是保證條料具有一定剛度，便于條料送進，從而提高勞動生產(chǎn)率。2．搭邊值的確定排樣時一定要合理確定搭邊值。搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。搭邊值的大小一般由經(jīng)驗確定的，最小搭邊值的經(jīng)驗數(shù)值表，供設(shè)計時參考。四、條料寬度送料時在一側(cè)導(dǎo)料板裝有側(cè)壓裝置時有側(cè)壓裝置時,條料在送料時能始終貼緊另一側(cè)導(dǎo)料板。條料的寬度：B0

(D2a)01SB1

D2ac1無側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時無側(cè)壓裝置時，條料在送料時可能會產(chǎn)生左右擺動或轉(zhuǎn)動，計算公式為：條料的寬度：B0

(D2a2c)01SBc1

D2(ac)1用側(cè)刃定距時當采用側(cè)刃定位保證送進步距時，條料寬度應(yīng)考慮側(cè)刃的寬度，又因為側(cè)刃定距時搭邊取值較小，所以計算公式如下：B0

(L

2anb

(L

1.5anb)0 max

1

max

1導(dǎo)料板間距離：BBCLmax

1.5anbC1BL 1.5ay5/191 max5/19PAGEPAGE9/19五、排樣圖、板料厚度、步距、搭邊（aa1常應(yīng)繪制在沖壓工藝規(guī)程的相應(yīng)卡片上和沖裁?？傃b圖的右上角，如圖所示。復(fù)合沖裁排樣圖級進沖裁排樣圖任務(wù)四：沖裁力和壓力中心的計算一、定義沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進人材料的深度(凸模行程)而變化的。卸料力:為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力；推件力：將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的。所以在選擇設(shè)備的公稱壓力或設(shè)計沖模時，應(yīng)分別予以考慮。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具間隙、凹模洞口的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等。二、壓力及工程壓力計算FzFz根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對待，即采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時三、降低沖裁力的方法階梯凸模沖裁斜刃沖裁加熱沖裁（紅沖）四、壓力中心的確定簡單幾何圖形壓力中心的位置(1）(2）沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。2．確定多凸模模具的壓力中心的壓力中心（2.6.5。計算其壓力中心的步驟如下：(1）按比例畫出每一個凸模刃口輪廓的位置。(2）x，y在選擇坐標軸位置時，應(yīng)盡量把坐標原點取在某一刃口輪廓的壓力中心，或使坐標軸線盡量多的通過凸模刃口輪廓的壓力中心，坐標原點最好是幾個凸模刃口輪廓壓力中心的對稱中心。(3）分別計算凸模刃口輪廓的壓力中心及坐標位置和。(4）（5）對于平行力系，沖裁力的合力等于各力的代數(shù)和。即任務(wù)五：沖裁模的類型及結(jié)構(gòu)一、沖裁模的基本類型1、按工序組合程度分單工序模是指壓力機在一次行程中只完成一道工序的沖裁模。在一副模具中，在模具的同一位置上能同時完成數(shù)種工序的模具（機的一次行程中，在模具的同一位置上同時完成幾道工序的沖模。在一副模具中，材料在模具的不同位置上能同時完成各自工序（機在一次行程中依次在幾個不同的位置上同時完成多道工序的沖模。復(fù)合模單工位、多工序。3）連續(xù)模多工位、多工序。2、按上下模導(dǎo)向方式分1）無導(dǎo)向開式模模具本身無導(dǎo)向裝置，工作時完全依靠沖床起導(dǎo)向作用。2）有導(dǎo)向模、導(dǎo)板模B、導(dǎo)柱模上下模之間分別裝有導(dǎo)套和導(dǎo)柱，兩種導(dǎo)向零件保證凸凹模工作時的相對準確位置。3、按凹模位置分正裝模：凹模在下模反裝模：凹模在上模4、按自動化程度分手動操作模半自動模自動模二、沖裁模的結(jié)構(gòu)組成都是由上模和下模兩個部分組成。上模固定在壓力機滑塊上，是活動部分，下模通過下模座固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。根據(jù)各零部件在模具中所起的作用不同，可將沖裁模分為：工作零件：直接使坯料產(chǎn)生分離或進行塑性成形的零件。定位零件：確定坯料或工序件在沖模中正確位置的零件。卸料與推出零件：此類零件中沖箍在凸模上或卡在凹模內(nèi)的廢料或沖裁件卸下，推出或頂出，以保證沖壓工作能繼續(xù)進行。導(dǎo)向零件：保證上、下模的相對位置，及運動導(dǎo)向精度的零件。支撐與固定零件：將各類零件固定在上、下模上，并將上、下模連接到壓力機的滑塊和工作臺。其他零件：如緊固件、滑塊。力機的滑塊和工作臺。其他零件：如緊固件、滑塊。三、沖裁模的典型結(jié)構(gòu)（一）單工序模1、落料模1）無導(dǎo)向單工序落料模1-上模座2-凸模3-卸料板7-定位板特點：安裝調(diào)整麻煩，模具壽命低，沖裁件精度差，操作也不安全。應(yīng)用：適用于精度要求不高，形狀簡單，批量小或試沖裁件。10/192）導(dǎo)板式單工序落料模10/193）導(dǎo)柱式單工序落料模1-2-導(dǎo)料螺釘3-擋料銷4-彈簧5-凸模固定板6-銷釘7-模柄8-墊板9-止動銷10-卸料螺釘11-上模座12-凸模13-導(dǎo)套14-1-模柄2-止動銷3-上模座48-內(nèi)六角螺釘5-凸模6-墊板79-導(dǎo)板10-導(dǎo)料板11-12-螺釘13-凹模14-3）導(dǎo)柱式單工序落料模1-2-導(dǎo)料螺釘3-擋料銷4-彈簧5-凸模固定板6-銷釘7-模柄8-墊板9-止動銷10-卸料螺釘11-上模座12-凸模13-導(dǎo)套14-導(dǎo)柱15-卸料板16-凹模17-內(nèi)六角螺釘18-下模座2、沖孔模11/19利用彈性推件銷實現(xiàn)自動取料11/19導(dǎo)柱式?jīng)_孔模12/19導(dǎo)板式側(cè)面沖孔模12/191-2-3-4-5-6-7-8-1011-12-13-壓縮彈簧。（二）復(fù)合模是指在壓力機的一次行程中在模具的同一個工位上同時完成兩道或兩道以上沖裁工序的沖模。特征：有一個或幾個具有雙重作用的工作零件凸凹模。優(yōu)點:生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣相對位置精度高，沖模尺寸較小。用途：生產(chǎn)批量大，精度高的沖裁件。分類：正裝復(fù)合模、倒裝復(fù)合模。三、連續(xù)模是指壓力機在一次行程中依次在幾個不同的位置上同時完成多道工序的沖模。分類：用導(dǎo)正銷定距的連續(xù)模、用側(cè)刃定距的連續(xù)模。1、用導(dǎo)正銷定距的連續(xù)模由固定擋料銷控制送料步距作粗定位。由導(dǎo)正銷實現(xiàn)精定位。在凸模上：位置與個數(shù)由沖孔情況決定。在凸模外：位置要求對稱分布；數(shù)量由工位數(shù)決定。13/192、用側(cè)刃定距的連續(xù)模14/191-模柄2-螺釘3-沖孔凸模4-落料凸模5-導(dǎo)正銷6-固定導(dǎo)料銷7-始用導(dǎo)料銷2、用側(cè)刃定距的連續(xù)模14/19PAGEPAGE19/191）側(cè)刃原理（單側(cè)刃存在的問題）采用單側(cè)刃的問題在于，當沖裁到達最后一步時，缺少可靠的定1）側(cè)刃原理（單側(cè)刃存在的問題）采用單側(cè)刃的問題在于，當沖裁到達最后一步時，缺少可靠的定可采用雙側(cè)刃來解決這個問題。用側(cè)刃定距的連續(xù)模特點在凸模上固定裝上一個或二個特殊凸模側(cè)刃。側(cè)刃斷面的長度等于送料步距，每次定位后將切除一個步距的邊緣，用來下次定位。采用單側(cè)刃，當條料沖到最后一件時，條料的狹邊被沖完，于是條料上不再有凸角，落料時無法再定位，末料成廢品。優(yōu)點：操作方便安全，送料速度高，便于實現(xiàn)自動化。3、連續(xù)模排樣設(shè)計1）零件精度對排樣要求:精度要求高——盡量減少工位數(shù)2）模具結(jié)果對排樣要求:3）模具強度對排樣要求:孔距小——分布沖工位間凹模壁厚小——增設(shè)空工位外形復(fù)雜——分布沖4、零件成形規(guī)律對排樣要求:落料或切斷工序——安排在最后工位上套料連續(xù)沖?！从衫锵蛲忭樞驔_出任務(wù)六：沖裁模零部件設(shè)計一、工作零件1．凸模(1）凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護套式等。凸模的固定方法有臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結(jié)劑澆注法固定等。1）圓形凸模按標準規(guī)定，圓形凸模有以下3種臺階式的凸模強度剛性較好，裝配修磨方便，其工作部分的尺寸由計算而得；與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6H7/n6）制造；最大直徑的作用是形成臺肩，以便固定，保證工作時凸模不被拉出。2）非圓形凸模在實際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的非圓形凸模臺階式的。整體式凸模，直接用螺釘、銷釘固定。dd＜1mmA＜1mm性要求。凹模有平刃和斜刃。(1）凹模外形結(jié)構(gòu)及其固定方法這兩種圓形凹模尺寸都不大，直接裝在凹模固定板中，主要用于沖孔。與標準固定板、墊板和模座等配合使用。凹模采用螺釘和銷釘定位固定時，要保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，否則會影響模具壽命。凸凹模凸凹模是復(fù)合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件凸、凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)(1）對于大、中型的凸、凹?；蛐螤顝?fù)雜、局部薄弱的小型凸、凹模，如果采用整體式結(jié)構(gòu)，將給鍛造、機械加工或熱處理帶來困難，而且當發(fā)生局部損壞時，就會造成整個凸、凹模的報廢，因此常采用鑲拼結(jié)構(gòu)的凸、凹模。二、定位零件沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。條料在模具送料平面中必須有