沖壓工藝基礎沖裁工藝與沖裁模.ppt

1、模具設計與制造,授課人:李勝 Tel:短號:786848 Email: ,教學參考用書,田光輝，林紅旗模具設計與制造北京大學出版社，2012年出版 翁其金，徐新成沖壓工藝及沖模設計機械工業(yè)出版社,機械專業(yè)主干專業(yè)課程,課程性質(zhì)：,機械專業(yè)的一門主干專業(yè)技術(shù)課，是一門實踐性、綜合性很強的課程。,課程情況總體簡介,模具設計與制造,模具發(fā)展概況:,我國古代模具技術(shù)已達到較為先進的水平,我國現(xiàn)代模具行業(yè)發(fā)展迅猛，2014年模具銷售額約2000億元，最近幾年，中國模具銷售額年復合增長15%。2014年中國模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約1.8萬億,居世界之首。(2014年中國GDP63.65萬億

2、。),距今約4000年前的巴蜀三星堆文物,模具設計與制造,模具：是指利用其本身特定 形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，70%-80%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工。模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。,美國工業(yè)界認為：模具是美國工業(yè)的基石,日本工業(yè)界認為：模具是促進社會繁榮的動力,國外將模具比喻為“金鑰匙”、 “進入富裕社會的原動力”。,模具工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)密集的高技術(shù)行業(yè)。 模具是制造過程中的重要工藝裝備。 模具設計與制造專業(yè)人才是制造業(yè)緊缺人才。,現(xiàn)代模具分類,第1篇沖壓成形工藝與模具設計,第2篇 塑料成形工藝與模具設計,第3篇

3、模具制造技術(shù),總目錄,第1章沖壓工藝基礎,第2章 沖裁工藝與沖裁模,第3章彎曲工藝與彎曲模,第4章拉深工藝與拉深模,第1篇目錄,第一章概述,第二章 冷沖壓變形基礎,第三章沖裁,第四章彎曲,第五章拉深,總目錄,第一章概述,內(nèi)容簡介：,本章講述沖壓工藝及沖壓模具的基礎知識。 涉及沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類；常見沖壓設備及工作原理。,第一章 概述,一 冷沖壓的特點和應用 冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需要零件(俗稱沖壓件或沖件)的一種壓力加工方法。,第一章 概述,加工對象：主要是金屬板材,加工依據(jù)：板材沖壓成形性能（主要是塑性）,加工設備：

4、主要是壓力機,加工工藝裝備：沖壓模具,1.基本概念,沖壓模具：,在沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模,冷沖模,五金模）。,沖壓加工的重要性,根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了大約1000億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。 在模具工業(yè)總產(chǎn)值中,沖壓模具約占50%,塑料模具約占33%,鑄造模約占10%,

5、其它模約占7% 。,航空航天、機械、電子信息、交通、兵器、日用電器及輕工等產(chǎn)業(yè)都廣泛應用沖壓加工。 據(jù)粗略統(tǒng)計, (1)在汽車制造業(yè)中有60%-70%采用沖壓工藝制成; (2)在機電及儀器儀表生產(chǎn)中也有60%-70%采用沖壓工藝制成; (3)在電子產(chǎn)品中,沖壓件的數(shù)量約占零件總數(shù)的85%以上; (4)占世界鋼產(chǎn)量60%-70%以上的板材、管材以及其它型材,其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品的。,沖壓成形產(chǎn)品示例一日常用品,沖壓成形產(chǎn)品示例二 高科技產(chǎn)品,汽車覆蓋件,飛機蒙皮,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程：,沖壓工藝及沖模設計就是根據(jù)沖壓零件的形狀、尺寸、精度及技術(shù)要求，制定沖壓加工方案，設計沖壓模具的過程。,沖

6、壓模具設計與制造包括沖壓工藝設計、模具設計與模具制造三大基本工作。 沖壓工藝設計是沖模設計的基礎和依據(jù)。 沖模設計的目的是保證實現(xiàn)沖壓工藝。 沖模制造則是模具設計過程的延續(xù)，目的是使設計圖樣，通過原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r值的模具實體。,第一章 概述,冷沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場,第一章概述,一、沖壓與沖模概念,合理的沖壓工藝,先進的模具,高效的沖壓設備,沖壓生產(chǎn)的三要素,曲柄壓力機工作原理:,通過曲柄連桿機構(gòu),將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復運動。,開式固定臺曲柄壓力機,沖壓設備,按床身結(jié)構(gòu)形式可分為：,開式壓力機：床身為C型，工作臺三面敞 開，便于前后、左右送料。 剛性較差，用于

7、1000KN以下的 小型壓力機。,閉式壓力機：床身左右封閉，只有前后 兩面敞開，剛度好，精度 高，1000KN以上的大、中 型壓力機多采用。,第一章 概述,曲軸壓力機傳動系統(tǒng) 1-電機 2-皮帶輪 3、4-齒輪 5-離合器 6-連桿 7-滑塊,1、沖壓設備類型的選擇 沖壓設備類型的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝特點和生產(chǎn)率、安全操作等因素來確定的。 在中小型沖壓件生產(chǎn)中，主要選用開式壓力機； 在需要變形力大的沖壓工序（如冷擠壓等），應選擇剛性好的閉式壓力機；,2、沖壓設備規(guī)格的選擇,）公稱壓力（噸位）的確定 公稱壓力（額定壓力）是指滑塊離下死點前某一特定距離p或特定角度p時，滑塊上所允許承受的最大作用

8、力。,2）行程次數(shù)的選擇 行程次數(shù)是指滑塊每分鐘往復運動的次數(shù)，它主要根據(jù)所需生產(chǎn)率、操作的可能性和允許的變形速度等來確定。 3）工作臺面尺寸的選擇 工作臺面（或工作墊板）尺寸一般應大于模具底座各邊mm； 其孔眼尺寸應大于工件或廢料尺寸，以便漏料。,）閉合高度的選擇,壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面到工作臺上表面的距離。閉合高度減去墊板厚度的差值，稱壓力機的裝模高度。沒有墊板的壓力機，其裝模高度與閉合高度相等。 模具的閉合高度是指工作行程終了時，模具上模座頂面到下模座底面之間的距離。 選擇壓力機時，應使模具的閉合高度介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間（圖11），一般應

9、滿足： (maxH)（min） 式中 max最大閉合高度，連桿調(diào)到最短時； Hmin最小閉合高度，連桿調(diào)到最長時，壓力機閉合高度，Hmin=HmaxL1 H1壓力機工作墊板厚度 (Hmax-H1)壓力機最大裝模高度 (Hmin-H1)壓力機最小裝模高度 H模具的閉合高度 L1連桿調(diào)節(jié)長度,模具與壓力機的相關(guān)尺寸,(1)優(yōu)點: 1)生產(chǎn)率高,操作簡便; 2)無需切削加工,節(jié)省能源,節(jié)省原材料; 3)產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定、互換性好; 4)產(chǎn)品壁薄、質(zhì)量輕、剛度好,可以加工成形狀復雜的零件。,(2)缺點:,1)模具要求高、制造復雜、周期長、制造費用昂貴，不適合于生產(chǎn)批量較小的場合; 2)噪聲較大; 危害:聽

10、力下降,甚至耳聾;腦血管功能紊亂,頭痛,失眠,焦躁,煩躁等. 來源:噪聲來自電機的轉(zhuǎn)動，傳動系中皮帶與皮帶輪的摩擦、齒輪的碰撞，離合器的作用，沖頭打擊工件等。 改進措施:在阻斷噪聲傳播方面，可以在各種噪聲源附近安裝各種遮 聲板、隔聲板、吸聲板?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了新的主動消聲技術(shù)，它 在對噪聲進行頻譜分析的基礎上，利用主動產(chǎn)生的與其頻譜相同 而相位相反的另一噪聲對其進行抵消，從而取得近乎完全消聲 作用。,3)有一定危險性. 危險性:沖壓斷指。 改進措施:雙按鈕操作;使用光電保護裝置;使用氣壓裝置,使裝取工件在模具外進行,做到手不入模;在模具上挖出放手空間,用手在此空間送取工件;在模具設計上,使加工工件

11、一部分在模具外面,供人手送取工件等。,沖壓工序的分類,第一章 概述,根據(jù)材料的變形特點分：,分離工序：,分離工序、成形工序,沖壓成形時，變形材料內(nèi)部的應力超過強度極限b，使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件。分離工序主要有沖孔和落料等。,第一章 概述,成形工序：,沖壓成形時，變形材料內(nèi)部應力超過屈服極限s，但未達到強度極限b，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。,沖壓工序的分類（續(xù)）,分離工序：是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離的工序。,落料(blanking) 將材料沿封閉輪廓分離,被分離下來的部分大多是平板形的零件或工序件。,沖孔(pier

12、cing,punching) 將廢料沿封閉輪廓從材料或工序件上分離下來,從而在材料或工序件上獲得需要的孔,切斷(cutting-off) 將材料沿敞開輪廓分離,被分離的材料成為零件或工序件。,切舌(lancing) 將材料局部而不是完全分離,并使被局部分離的部分達到工件所要求的一定位置,不再位于分離前所處的平面上。,切邊(trimming) 利用沖模修切成形工序件的邊緣,使之具有一定形狀和尺寸。,剖切 用剖切模將成形工序件一分為二,主要用于不對稱零件的成雙成組沖壓成形之后的分離。,整修(shaving) 沿外形或內(nèi)形輪廓切去少量材料,從而降低斷面粗糙度,提高斷面垂直度和零件尺寸精度。,精沖(f

13、ine blanking) 用精沖模沖出尺寸精度高,斷面光潔且垂直的零件。,成形工序:毛坯在不被破壞的條件下產(chǎn)生塑性變形， 形成所要求的形狀和尺寸精度的制件。,彎曲(bending) 用彎曲模使材料產(chǎn)生塑性變形,從而彎成一定曲率一定角度的零件.它可以加工各種復雜的彎曲件。,卷邊(curling) 將工序件邊緣卷成接近封閉圓形,用于加工類似鉸鏈的零件。,拉彎 在拉力與彎矩共同作用下實現(xiàn)彎曲變形,使坯料的整個彎曲橫斷面全部受拉應力作用,從而提高彎曲件精度。,扭彎 將平直或局部平直工序件的一部分相對另一部分扭轉(zhuǎn)一定角度。,拉深(drawing) 將平板形的坯料或工序件變?yōu)殚_口空心件,或把開口空心工序

14、件進一步改變形狀和尺寸成為開口空心件。,變薄拉深 將拉深后的空心工序件進一步拉深,使其側(cè)壁減薄,高度增大,以獲得底部厚度大于側(cè)壁的零件。,翻孔(burring) 沿內(nèi)孔周圍將材料翻成豎邊,其直徑比原內(nèi)孔大。,翻邊(flanging) 沿外形曲線周圍翻成側(cè)立短邊。,脹形(bulging) 將空心工序件或管狀件沿徑向往外擴張,形成局部直徑較大的零件。,起伏 依靠材料的伸長變形使工序件形成局部凹陷或凸起。,擴口 將空心工序件或管狀件口部向外擴張,形成口部直徑較大的零件。,縮口縮徑 將空心工序件或管狀件口部或中部加壓使其直徑縮小,形成口部或中部直徑較小的零件。,校平整形 校平是將拱彎或翹曲的平板形零件

15、壓平以提高其平直度;整形是依靠材料的局部變形,少量改變工序件形狀和尺寸,以保證工件的精度。,旋壓 用旋輪使旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的坯料逐步成形為各種旋轉(zhuǎn)體空心件。,第二章 冷沖壓變形基礎,第一節(jié) 冷沖壓變形的基本原理概述 固體材料受到外力作用,如果發(fā)生形狀和尺寸的變化,這種現(xiàn)象稱為變形。 彈性變形:變形力去除后,能恢復原狀的變形。 塑性變形:變形力去除后,不能恢復原狀的變形。 加工硬化:在金屬塑性變形過程中,金屬的性能和組織都會發(fā)生變化,隨著變形程度的增加,變形阻力增大,強度和硬度升高,而塑性和韌性下降。,1.變形溫度,對于大多數(shù)金屬,總的影響趨勢是:隨著溫度的升高,塑性增加,變形抗力下降。 溫度升高導致

16、金屬內(nèi)部各種物理-化學狀態(tài)的變化,這些變化包括:回復與再結(jié)晶;原子動能增加;金屬的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;擴散蠕變機理起作用;晶間滑移作用增強。 由于金屬和合金的種類繁多,溫度變化引起的物理-化學狀態(tài)的變化各不相同,所以溫度對各種金屬和合金塑性及變形抗力的影響規(guī)律也各不相同。,碳鋼塑性隨溫度變化,2.應變速率,應變速率是指單位時間內(nèi)應變的變化量。 一般來說,由于塑性變形需要一定的時間來進行,因此應變速率太大,塑性變形來不及在塑性變形體中充分擴展和完成,導致塑性下降。 應變速率也有使金屬塑性增加的一面,溫度效應在此間起了很大的作用。 對冷變形而言,一般隨著應變速率的增加,開始時塑性略有下降,以后由于溫

17、度效應的增強,塑性會有較大的回升。,圖2-2 應變速率對變形抗力的影響示意圖1高速 2低速,1)對于形狀簡單的小零件,因為變形程度小,一般可以不考慮速度因素。 2)對于大型復雜零件的沖壓成形,宜用低速壓力機。 3) 對于應變速率比較敏感的材料,如不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等,加載速度不宜超過0.25m/s 。,應力狀態(tài)對金屬塑性的影響:壓應力個數(shù)越多數(shù)值越大時,金屬表現(xiàn)出的塑性越好;相反,拉應力個數(shù)越多數(shù)值越大時,金屬表現(xiàn)出的塑性越差。 應變狀態(tài)對金屬的塑性也有一定的影響:在主應變狀態(tài)中,壓應變的成分越多,拉應變的成分越少,越有利于材料塑性的發(fā)揮;反之,越不利于材料塑性的發(fā)揮。 原因:材料的裂紋

18、與缺陷在拉應變的方向易于暴露和擴展,沿著壓應變的方向則不易于暴露和擴展。,3.應力應變狀態(tài),4.尺寸因素,同一種材料,在其它條件相同時,尺寸越大,塑性越差,變形抗力越小。 原因:材料尺寸越大,組織和化學成分越不均勻,且內(nèi)部缺陷也越多,應力分布也不均勻。,五.冷沖壓成形中的硬化現(xiàn)象,一般常用的金屬材料,在冷塑性變形中會產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。 材料不同,變形條件不同,其加工硬化的程度也就不同。,圖2-4 幾種材料的硬化曲線,加工硬化的影響: 有害影響:由于材料變形抗力增大,塑性下降,使需要大變形量的沖壓件無法一次成形,增加了退火工序。 有利影響:可以促使變形擴展,避免過大的局部集中變形,有利于提高變形

19、的均勻性,從而增大成形極限。,硬化曲線的簡化類型,塑性拉伸失穩(wěn)及極限應變,第二節(jié)冷沖壓材料及其沖壓成形性能,一.板料的沖壓成形性能 板料的沖壓成形性能:板料對沖壓成形工藝的適應能力。 材料的沖壓性能好,就是指其便于沖壓加工,一次沖壓工序的極限變形程度和總的極限變形程度大,生產(chǎn)率高,容易得到高質(zhì)量的沖壓件。 沖壓成形性能主要涉及的因素:成形極限和成形質(zhì)量。,1.成形極限,成形極限:材料的最大變形限度。 成形極限對沖壓的影響: (1)拉伸失效:坯料局部出現(xiàn)過度變薄或破裂; (2)受壓失效:板料產(chǎn)生失穩(wěn)起皺。 從材料方面來看,為了提高成形極限,就必須提高材料的塑性指標和抗拉、抗壓的能力。 若材料已確

20、定,從沖壓工藝參數(shù)的角度來看,為了不影響成形過程正常進行(不起皺、不破裂),就必須限制其成形極限。,起皺與破裂的實例,2.成形質(zhì)量,沖壓件的質(zhì)量包含尺寸精度、形狀精度、厚度變化和表面質(zhì)量等。 影響沖壓件質(zhì)量的因素很多,從材料方面看,主要有以下一些因素 1)板料的貼模性:指板料在沖壓過程中取得模具形狀的能力,成形過程中發(fā)生的內(nèi)皺、翹曲、塌陷和鼓起等幾何面缺陷均會使貼模性下降。,2)板料的定形性(也叫凍結(jié)性),指零件脫模后保持其在模內(nèi)既得形狀的能力?；貜検怯绊懚ㄐ涡缘淖钪饕蛩?當載荷卸除后,由于材料的彈性回復,造成制件的尺寸和形狀偏離模具,影響制件的尺寸和形狀精度。 3)板料性能的各向異性,特別

21、是板平面方向與板厚方向的性能差異的大小,是影響沖壓成形后板厚變化的重要因素。 4)板料表面的原始狀態(tài)、晶粒大小、沖壓時材料粘模的情況等將是影響工件的表面質(zhì)量。原材料的表面狀態(tài)直接影響工件的表面質(zhì)量;晶粒粗大的鋼板拉深時產(chǎn)生所謂”桔子皮”樣的缺陷。,表面桔皮狀,5)板料的加工硬化性能,以及變形的均勻性,直接影響成形后材料的物理力學性能。,二.板料沖壓成形性能的測定,板料的沖壓成形性能可以通過試驗進行測定和評價。 試驗方法通?？煞譃槿?力學試驗,金屬學試驗和工藝試驗。 工藝試驗是指模擬某一類實際成形方式中的應力狀態(tài)和變形特點來成形小尺寸試樣的板料沖壓試驗,所以工藝試驗也稱為模擬試驗。 用工藝試驗

22、可以直接測得被測板料的某種極限變形程度,而該極限變形程度即反映此板料對應于這類成形方式的沖壓成形性能,所以又稱之為直接試驗.下面簡要介紹幾種常用的工藝試驗方法。,(1)脹形試驗(杯突實驗),(2)擴孔試驗,(3)拉深性能試驗,三.板料的基本性能與沖壓成形性能的關(guān)系,板料基本性能指標,是指按國家有關(guān)標準規(guī)定的試驗方法(包括力學試驗和金屬學試驗)測定得到的通用性能指標。 板料基本性能指標與沖壓成形性能之間存在著密切的關(guān)系,通過對板料基本性能的分析,能夠間接地判定其沖壓成形性能,所以,我們也將此類相關(guān)的試驗稱之為板料沖壓成形性能的間接試驗法。,重要基本性能指標,1.伸長率 在單向拉伸試驗中試樣開始產(chǎn)

23、生局部集中變形(剛出現(xiàn)頸縮時)的伸長率,稱為均勻伸長率,記作b 。 b表示板料產(chǎn)生均勻變形或稱穩(wěn)定變形的能力。在伸長類變形工序中, b越大,則極限變形程度越大。 2.屈服極限s s小,材料容易屈服,成形后回彈小,有利于提高彎曲件的精度。 3.屈強比s/ b s/ b小,即材料易進入塑性變形(需要較小的力),而又不容易產(chǎn)生破裂(需要較大的力),這對所有沖壓成形都是有利的。,二.板料沖壓成形性能的測定,單向拉伸試驗曲線,4.應變硬化指數(shù)n 硬化指數(shù)n表示材料在冷塑性變形中材料硬化的程度。 n值大的材料,硬化效應就大,這意味著在變形過程中局部變形程度的增加會使該處變形抗力較快增大,這樣就可以補償該處

24、因截面積減少而引起的承載能力的減弱,制止了局部集中變形的進一步發(fā)展。,5.塑性應變比r(板厚方向性系數(shù)) 塑性應變比是指板料試樣單向拉伸時,寬向應變與厚向應變之比。 r值大小反映了板平面方向和厚度方向變形的難易程度。 r值大,表明板平面方向上越容易變形,而厚度方向上較難變形.對于伸長類成形,板料的變薄量小,有利于成形質(zhì)量的提高。,對于軋制板材,因平行纖維方向與垂直纖維方向的力學性能不同,故從不同方向所取試樣測得的r值也就不同。為便于應用,常用下式計算板厚方向性系數(shù)的平均值,軋制工序,20鋼軋制(約100倍,侵蝕劑:4%硝酸酒精溶液),白色:鐵素體,黑色:珠光體,20鋼軋制(約300倍,未侵蝕)

25、,黑色:硫化錳夾雜,6.板平面方向性系數(shù)(凸耳系數(shù))r 板料經(jīng)軋制后其力學物理性能在板平面內(nèi)出現(xiàn)各向異性,稱為板平面方向性。 r值越大,板材的方向性越明顯,對沖壓成形性能的影響就越大。 由于板平面方向性對沖壓變形和制件的質(zhì)量都是不利的,所以生產(chǎn)中應盡量設法降低板材的r值。 7.應變速率敏感系數(shù)m,板料單向拉伸性能與沖壓成形性能的關(guān)系,五.冷沖壓材料及其在圖樣上表示方法沖壓加工常用的板料種類,2.常用板料的規(guī)格,沖壓用原材料大部分以板料、帶料的形式供貨,其規(guī)格包含尺寸規(guī)格與性能規(guī)格。 尺寸規(guī)格指長度、寬度、厚度及極限偏差,國家標準GB/T708-1988規(guī)定了冷軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允

26、許偏差。 鋼板厚度精度分為A、 B、C三級: A高級精度; B 較高精度; C 普通精度。,板料的性能規(guī)格是指其表面質(zhì)量和某些成形性能指示進行的分級規(guī)定。 GB/T13237-1991規(guī)定厚度4mm以下的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板和鋼帶,其表面質(zhì)量可分為 、 、 三組: 高級的精整表面; 較高級的精整表面; 普通的精整表面。,GB/T5213-2001深沖壓用冷軋薄鋼板及鋼帶標準,規(guī)定沖壓性能分為Z 、 S 、 P三級: Z 最深拉深級; S 深拉深級; P 普通拉深級。 同時規(guī)定鋁鎮(zhèn)靜鋼08Al按其拉深質(zhì)量分為ZF 、HF 、F三級: ZF 拉深最復雜零件; HF 拉深很復雜零件; F 拉深復

27、雜零件。,3.板料在圖樣上的表示,在沖壓工藝資料和圖樣上,對材料的表示方法有特殊的規(guī)定.現(xiàn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板標記為例。 例08鋼,尺寸1.0X1000X1500mm,較高精度,較高級的精整表面,深拉深級的冷軋鋼板表示為:,中外常用金屬材料牌號對照,在工作中,常常會遇到各個國家的技術(shù)圖紙,因此有必要了解中外常用金屬材料的牌號對照。,第三章 沖裁,內(nèi)容簡介：,沖裁是最基本的沖壓工序。 本章是本課程的重點章。在分析沖裁變形過程及沖裁件質(zhì)量影響因素的基礎上，介紹沖裁工藝計算、工藝方案制定和沖裁模設計。涉及沖裁變形過程分析、沖裁件質(zhì)量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計算原則和方法、排樣設計、沖裁力

28、與壓力中心計算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結(jié)構(gòu)、零部件設計及模具標準應用。,第三章 沖裁,1沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量影響因素； 2刃口尺寸計算原則和方法； 3沖裁工藝性分析與工藝方案制定； 4沖裁模典型結(jié)構(gòu)及特點； 5沖裁模結(jié)構(gòu)設計及模具標準應用。,重點：,難點：,1沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量影響因素； 2刃口尺寸計算原則和方法； 3模具結(jié)構(gòu)設計及模具標準應用。,第一節(jié) 沖裁概述,第二節(jié) 沖裁過程的分析,第三節(jié) 沖裁模間隙,第三章 沖裁,第四節(jié) 凸模與凹模刃口尺寸的確定,第五節(jié) 沖裁件的工藝性,第六節(jié) 排樣,第七節(jié) 沖裁力和壓力中心的計算,第八節(jié) 沖裁模分類及典型沖裁模結(jié)構(gòu)分析,第九

29、節(jié) 沖裁模主要部件和零件的設計與選用,本章目錄,第一節(jié) 概述,第三章 沖裁,分類:,沖裁模：,沖裁：,利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。,基本工序：落料和沖孔。,沖裁所使用的模具叫沖裁模，它是沖裁過程必不可少的工藝裝備。凸、凹模刃口鋒利，間隙小。,普通沖裁、精密沖裁,沖裁模的工作部分零件與成形模不同,一般都具有鋒利的刃口來對材料進行剪切加工,并且凸模進入凹模的深度較小,以減少刃口磨損。 沖裁的應用非常廣泛,它既可以直接沖出所需形狀的成品工件,又可以為其它成形工序如拉深、彎曲、成形等制備毛坯。,間隙正常、刃口鋒利情況下，沖裁變形過程可分為三個階段：,第二章 沖裁,1、沖裁變

30、形過程,1彈性變形階段 變形區(qū)內(nèi)部材料應力小于屈服應力 。,2塑性變形階段 變形區(qū)內(nèi)部材料應力大于屈服應力。,凸、凹模間隙存在，變形復雜，并非純塑性剪切變形，還伴隨有彎曲、拉伸，凸、凹模有壓縮等變形。,3斷裂分離階段 變形區(qū)內(nèi)部材料應力大于強度極限。,裂紋首先產(chǎn)生在凹模刃口附近的側(cè)面,凸模刃口附近的側(cè)面,上、下裂紋擴展相遇,材料分離,沖裁變形過程,沖裁件的斷面分析,(1)塌角a(圓角帶):是由于沖裁過程中刃口附近的材料被牽連拉入變形的結(jié)果。 (2)光面b(剪切面):是由于刃口切入板料后產(chǎn)生塑剪變形時,凸凹模側(cè)面與材料擠壓形成的光亮垂直的斷面。 (3)毛面c(斷裂帶):是由主裂紋貫通而形成的表面

31、十分粗糙且有一定斜度的撕裂面。塑性差的材料撕裂傾向嚴重,毛面所占比例也大。 (4)毛刺d:是在刃口附近的側(cè)面上材料出現(xiàn)微裂紋時,當凸模繼續(xù)下行時,便使已形成的毛刺拉長并殘留在沖裁件上。沖裁間隙越小,毛刺的高度越小.,第三節(jié) 沖裁模間隙,沖裁凸模和凹模之間的間隙,不僅對沖裁件的質(zhì)量有極其重要的影響,而且還影響模具壽命、沖裁力、卸料力和推件力等。因此,間隙是沖裁模設計的一個非常重要的參數(shù)。,一.間隙對沖裁件質(zhì)量的影響,沖裁件的質(zhì)量主要通過切斷面質(zhì)量尺寸精度和表面平直度來判斷。在影響沖裁件質(zhì)量的諸多因素中,間隙是主要的因素之一。,第三節(jié) 沖裁模間隙,沖裁件質(zhì)量：,第三章 沖裁,一、間隙對沖裁件質(zhì)量的

32、影響,垂直、光潔、毛刺小,圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi),外形滿足圖紙要求；表面平直，即拱彎小,指切斷面質(zhì)量、尺寸精度和表面平直度。,在影響沖裁件質(zhì)量的諸多因素中,間隙是主要的因素之一。,間隙大小對沖裁件斷面質(zhì)量的影響(a)間隙過小; (b)間隙合適; (c)間隙過大1毛面; 2-光亮帶; 3 圓角帶,第三節(jié) 沖裁模間隙,沖裁件尺寸精度及其影響因素,第三章 沖裁,沖裁件的尺寸精度： 指沖裁件的實際尺寸與圖紙上基本尺寸之差。,影響因素：,該差值包括兩方面的偏差： 一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。,（1）沖模的制造精度 （2）材料的性質(zhì) （3）沖裁間隙,2.間隙對尺寸精度的影

33、響,當凸、凹模間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復使沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。 當間隙較小時，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復使落料件尺寸增大，沖孔孔徑變小。,尺寸變化量的大小與材料性質(zhì)、厚度、軋制方向等因素有關(guān)。 材料性質(zhì)直接決定了材料在沖裁過程中的彈性變形量。軟鋼的彈性交形量較小，沖裁后的彈性恢復也就??；硬鋼的彈性恢復量較大。,上述因素的影響是在一定的模具制造精度這個前提下討論的。 若模具刃口制造精度低，則沖裁件的制造精度也就無法保證。所以，凸、凹模刃口的制造公差一定要按工件的尺寸要求來決定。,

34、模具精度與沖裁件精度的關(guān)系,第三節(jié) 沖裁模間隙,第三章 沖裁,沖裁間隙Z：,指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸DA與凸模刃口橫向尺寸dT的差值。,二.間隙對沖裁工藝中力的影響,(1)隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5一20左右時，沖裁力的降低不超過5一10 。因此,在正常情況下,間隙對沖裁力的影響不是很大。 (2) 間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模上卸料和從凹模里推出零件都省力，當單邊間隙達到材料厚度的15一25左右時，卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、推件力迅速增

35、大。,第三節(jié) 沖裁模間隙,第三章 沖裁,3.間隙對模具壽命的影響,模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。,模具失效的原因一般有：磨鈍、崩刃、折斷和漲裂。,小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，并引起崩刃、凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。,所以，為了延長模具壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當采用較大的間隙值是十分必要的。,三.間隙對模具壽命的影響,沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間、凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，磨損也越嚴重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并減輕間隙由于受到制造和裝配精度的限制

36、，放寬間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。,四.沖裁模間隙值的確定,單面間隙:凸模與凹模間每側(cè)的間隙。 雙面間隙:兩側(cè)間隙之和。 如無特殊說明,沖裁間隙就是雙面間隙。 找不到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件斷面質(zhì)量最佳,尺寸精度最高,翹曲變形最小,沖模壽命最長,沖裁力、卸料力、推件力最小等各方面的要求。 只要間隙在這個范圍內(nèi),就能得到合格的沖裁件和較長的模具壽命,這個間隙范圍就稱為合理間隙。 最小合理間隙;最大合理間隙,在沖壓實際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值?？紤]到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設計與制造新模具時應采用最小合理

37、間隙 Zmin,第三章 沖裁,四、沖裁模間隙值的確定,1.理論法確定法,結(jié)論: (1) 材料厚度越大,塑性越低的硬脆材料,則所需間隙值Z就越大; (2)材料厚度越薄,塑性越好的材料,則所需間隙值Z就越小。,(2)查表法,生產(chǎn)中常用查表法來確定間隙值. 有關(guān)間隙的數(shù)值,可在一般沖壓手冊中查到。 對于尺寸精度和斷面垂直度要求高的工件應選用較小間隙值(表3-3);對于尺寸精度和斷面垂直度要求不高的工件,以提高模具壽命為主,可采用大間隙值(表3-4) 。,第四節(jié) 凸模與凹模刃口尺寸的確定,生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)的規(guī)律：,1沖裁件斷面都帶有錐度。 光亮帶是測量和使用部位，落料件的光亮帶處于大端尺寸，沖孔件的光亮帶

38、處于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。,第三章 沖裁,重要性：,2凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。,一、凸、凹模刃口尺寸計算原則,凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。,第四節(jié) 凸模與凹模刃口尺寸的確定,設計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。 設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。,根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹模基

39、本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸； 設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。 模具磨損預留量與工件制造精度有關(guān)。,第二章 沖裁工藝與沖裁模設計,計算原則：,一、凸、凹模刃口尺寸計算原則（續(xù)）,第二章 沖裁工藝與沖裁模設計,沖裁（設計）間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。,選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。,工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差。,第四節(jié) 凸模與凹模刃口尺寸的確定,計算原則（續(xù)）：,一、凸、凹模刃口尺寸計算原則（續(xù)）,6.孔心距: 當工件上需

40、要沖制多個孔時,孔心距的尺寸精度由凹?？仔木啾ＷC。 由于凸、凹模的刃口尺寸磨損不影響孔心距的變化,故凹?？仔木嗟幕境叽缛≡诠ぜ仔木喙顜У闹悬c上,按雙向?qū)ΨQ偏差標注。,二.凸、凹模刃口尺寸的計算方法,1.凸模與凹模分別加工法 這種加工方法目前多用于圓形或簡單規(guī)則形狀(方形或矩形)且沖裁量大的工件。 工件與凸模和凹模刃口之間的基本尺寸及公差分配關(guān)系如圖3-6,圖3-6 落料沖孔時各部分尺寸與公差分布情況(a)落料 (b)沖孔,采用凸凹模分開加工時,應在圖樣上分別標注刃口尺寸與制造公差,為了保證間隙值,應滿足下列關(guān)系式: 如果出現(xiàn)下列情況: 則 如果出現(xiàn)下列情況: 則該采用后面將要講述的凸、凹

41、模配作法。,凸凹模制造公差p 與d求法,求法有三種: 1.查標準公差表,p按IT6選用, d按IT7選用。 2.查沖裁凸凹模制造公差表。 3.直接計算 p0.4(Zmax-Zmin) d0.6(Zmax-Zmin),標準公差表,規(guī)則形狀(圓形方形)件沖裁的凸凹模制造公差/mm,凸、凹模分別加工的優(yōu)點:凸、凹模具有互換性,制造周期短,便于成批制造。 凸、凹模分別加工的缺點:模具的制造公差小,模具制造困難,成本較高。,例3-1 如下圖所示工件,材料為Q235,料厚t=1mm,請分別確定沖裁凸、凹模刃口部分尺寸。,解: (1)落料查表3-4,3-5和有關(guān)資料得: Zmax=0.140 mm Zmin

42、=0.100 mm P=0.020 mm d=0.030 mm X=1 P+d=(0.020+0.030)mm =0.050 mmZmax-Zmin =(0.140-0.100) mm=0.040 mm 說明所取凸、凹模公差不能滿足 P+dZmax-Zmin 但相差不多,可調(diào)整如下:,P =0.4(Zmax-Zmin)=0.4X0.040 mm =0.016 mm d =0.6(Zmax-Zmin)=0.6X0.040 mm =0.024 mm Dd=(Dmax-x) 0+d =(36-1.0 x0.10) 0+0.024 mm =35.90 0+0.024 mm DP=(Dd-Zmin) 0

43、 -P =(35.90-0.10) -0.0160 mm =35.80 -0.0160 mm,(2)沖孔 查表3-43-5和有關(guān)資料得: Zmax=0.140 mm Zmin=0.100 mm P =0.020 mm d =0.020 mm x=0.75 校核: P+d=(0.020+0.020)mm =0.040 mm=Zmax-Zmin 故符合條件 將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式,即得,dp=(dmin+ x) 0 -P =(6+0.75x0.048) 0 0.020 mm =6.036 0 0.020 mm dd=(dp+Zmin) 0+d =(6.036+0.100) 0+d mm =6.

44、136 0+0.020 mm (3)凹模孔心距 Ld=(Lmin+ /2) /8=180.015 mm,2.凸模與凹模配合加工法,原理:配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件(凸?；虬寄?,然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙配制另一件。 特點:模具的間隙由配制保證,工藝比較簡單,并且還可適當放大基準件的制造公差,使制造容易,故目前一般工廠常常采用此種加工方法。,根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)的不同,刃口尺寸的計算方法如下: (1)落料 圖3-8a為工件圖,圖3-8b為沖裁該工件所用落料凹模刃口的輪廓圖,圖中虛線表示凹模刃口磨損后尺寸的變化情況.,圖3-8 落料凹模刃口磨損后的變化情況 (a)工件 (b) 凹模刃口輪

45、廓,落料時應以凹模為基準件來配作凸模.從 圖3-8b可看出,凹模磨損后刃口尺寸有變大、變小和不變?nèi)N情況: 1)凹模磨損后變大的尺寸(圖中A1、A2 、 A3),按一般落料凹模尺寸公式計算,即 2)凹模磨損后變小的尺寸(圖中B1 、 B2),按一般沖孔凸模尺寸公式計算,因它在凹模上相當于沖孔凸模尺寸,即,3)凹模磨損后無變化的尺寸(圖中C1、C2),隨工件尺寸的標注方法不同,又可分為三種類型計算刃口尺寸: 工件尺寸為C 0 +時 工件尺寸為C0-時 工件尺寸為C時,落料用的凸模刃口尺寸,按凹模實際尺寸配制,并保證最小間隙Zmin.故在凸模上只標注基本尺寸,不標注偏差,同時在圖樣技術(shù)要求上注明:

46、”凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制,保證雙面間隙值為ZminZmax” 。 (2)沖孔 沖孔時應以凸模為基準件來配作凹模。配制凹模的圖樣上須標明:”凹模刃口尺寸按凸模實際尺寸配制,保證雙面間隙值為ZminZmax” 。,例:計算下圖所示( a=800-0.42mm, b=400-0.34mm, c=350-0.34mm, d=220.14mm, e=150-0.12mm, t=1mm 材料為08鋼)沖裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差.,解:該沖裁件屬落料件,選凹模為設計基準件,只需計算落料凹模刃口及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配做。 查表得 Zmin=0.10mm,Zmax

47、=0.14mm 對于尺寸80mm,x=0.5; 尺寸15mm,x=1; 其余尺寸均選X=0.75,落料凹模的基本尺寸計算如下:,圖 落料凸模、凹模尺寸a)落料凹模尺寸; b)落料凸模尺寸(按凹模實際尺寸配作,保證雙面間隙值為0.100.14mm),分開加工和配合加工制造公差的比較,沖孔工序， 凸模100-0.02 mm， Zmin=0.10 mm, Zmax=0.14 mm,第五節(jié) 沖裁件的工藝性,沖裁件的工藝性是指沖裁件的材料、形狀、尺寸、精度等方面是否適應沖裁加工的工藝要求。 影響沖裁件工藝性的因素很多,從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮,主要有以下幾個方面。,一.沖裁件的公差等級和斷面粗糙度,1)普通

48、沖裁件內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟公差等級一般不高于IT11級,落料件公差等級最好低于IT10級,沖孔件最好低于IT9級。,表3-6 沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差 ( mm),2)沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍以及沖模結(jié)構(gòu)等有關(guān)。 當沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時,其斷面粗糙度Ra一般可達12.53.2um 。,二.沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸,1)沖裁件的形狀應力求簡單、規(guī)則,使排樣時廢料最少。. 2)沖裁件內(nèi)外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角,應以圓弧過渡,減少熱處理開裂,減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。如無特殊要求,在直線或曲線的連接處允許有R0.25t的圓角過渡。 3)沖裁件形狀應盡

49、量避免有過長的凸出懸臂和過窄的凹槽。對于軟鋼和黃銅等材料,其寬度b1.5t,高碳鋼或合金鋼等b2t硬材料,板料厚度小于1mm時按1mm考慮.懸臂和凹槽的長度最大為5b,如圖3-10所示。,圖3-10 沖裁件外形尺寸最小值,4)為避免工件變形,沖裁件的最小孔邊距不能過小,其允許值如圖3-11a所示。 5)在彎曲件或拉深件上沖孔時,孔邊與直壁之間應保持一定距離,以免沖孔時凸模受水平推力而折斷,如圖3-11b所示。 6)沖孔時,因受凸模強度的限制,孔的尺寸不應太小。用無導向凸模和有導向的凸模所能沖制的最小尺寸,分別見表3-8和表3-9 。,圖3-11 沖裁件孔邊距尺寸,表3-9 有導向凸模沖孔的最小

50、尺寸,第六節(jié) 排樣,排樣:,第三章 沖裁,合理的排樣：,沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。,排樣方案是模具結(jié)構(gòu)設計的依據(jù)之一。,提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。,第六節(jié) 排樣,第三章 沖裁,一、材料經(jīng)濟利用,一個步距內(nèi)的材料利用率,材料利用率：,1材料利用率,沖裁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。,式中 A一個步距內(nèi)沖裁件的 實際面積(mm2); B 條料寬度(mm); S 步距(mm) 。,若考慮到料頭、料尾和邊余料的消耗,則一張板料(或帶料條料)上總的材料利用率總為 式中: n一張板料(或帶料、條料)上的沖裁件總數(shù)目; A

51、1一個沖裁件的實際面積(mm2); B板料(或帶料、條料)寬度(mm); L板料(或帶料、條料)長度(mm)。,2.提高材料利用率的方法,沖裁所產(chǎn)生的廢料可分為兩類: 1)結(jié)構(gòu)廢料:是由沖件的形狀特點產(chǎn)生的; 2)工藝廢料:是由于沖件之間和沖件與條料側(cè)邊之間的搭邊,以及料頭、料尾和邊余料而產(chǎn)生的廢料。,2.提高材料利用率的方法,要提高材料利用率,主要應從減少工藝廢料著手。 減少工藝廢料的有力措施是: (1)設計合理的排樣方案; (2)選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法(減少料頭、料尾和邊余料); (3)利用廢料作小零件。,二.排樣方法,根據(jù)材料的合理利用情況,條料排樣方法可分為: (1)有廢料排

52、樣:沿沖件全部外形沖裁,在沖件周邊都留有搭邊。 特點:材料利用率低,沖件精度高,模具壽命長。 (2)少廢料排樣:沿沖件部分外形切斷或沖裁,只在沖件之間或沖件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。 特點:因受剪裁條料質(zhì)量和定位誤差的影響,其沖件質(zhì)量稍差, 但材料利用率稍高。 (3)無廢料排樣:沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件,無任何搭邊。 特點:沖件質(zhì)量和模具壽命更差,但材料利用率最高。,圖3-13 排樣方法分類,表3-10 排樣方法,三.搭邊值與條料寬度的確定,1.搭邊值的確定 搭邊:排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料。 搭邊的作用: (1)補償了定位誤差和剪板誤差(0.2 mm),確保沖

53、出合格零件; (2)可以增加條料剛度,方便條料送進,提高勞動生產(chǎn)率。,搭邊寬度對沖裁過程及沖裁件質(zhì)量的影響: (1)搭邊過大,材料利用率低; (2)搭邊過小,搭邊的強度和剛度不夠,在沖裁中將被拉斷,有時甚至拉入模具間隙,造成沖裁力不均,損壞模具刃口。,1有側(cè)壓裝置,第三章 沖裁,三、搭邊值與條料寬度的確定,條料寬度：,導料板間距離：,2無側(cè)壓裝置,第三章 沖裁,條料寬度：,導料板間距離：,(3)有側(cè)刃定距 條料寬度 導料板之間的距離,第六節(jié) 排樣,一張完整的排樣圖應標注條料寬度尺寸,第三章 沖裁,排樣圖,、條料長度L、板料厚度t 、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊a1和側(cè)搭邊a。并習慣以剖面線表示沖

54、壓位置。,四.排樣設計實例,例:如圖3-17所示工件,材料為酚醛層壓布料,料厚t為1mm,請選擇合理的排樣方案。,第七節(jié) 沖裁力和壓力中心的計算,一.沖裁力行程曲線 沖裁力:指沖裁時凸模所承受的最大壓力,包括施加給板料的正壓力和摩擦阻力。,二.沖裁力的計算,通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值,它是選用壓力機和設計模具的重要依據(jù)之一。 平刃口沖裁模的沖裁力一般按下式計算: 式中: F 沖裁力(N); L 沖裁周邊長度(mm); t 材料厚度(mm); 材料抗剪強度(MPa); K 系數(shù)(實際生產(chǎn)中,模具間隙值的波動和不均勻刃口的磨損板料力學性能和厚度波動,一般K取=1.3) 為計算簡單,也可按下式

55、估算沖裁力: FLtb 式中 b 材料抗拉強度(MPa),三.卸料力、推件力及頂件力的計算,卸料力:從凸模上卸下箍著的料所需要的力。 Fx=KxFc 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。 Ft=nKtFc 頂件力:逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力。 Fd=KdFc n同時梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)(或廢料)數(shù); KX,Kt,Kd系數(shù),見表2-15,圖2-20 卸料力、推件力和頂件力,四.壓力機公稱壓力的確定,壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。 計算總沖壓力, 應根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對待: (1)采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時: F=Fc+FX+Ft (2)采用彈性卸

56、料裝置和上出料方式的沖裁模時: F=Fc+FX+Fd (3)采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時: F=Fc+Ft,五.降低沖裁力的方法,如果所需沖裁力受到現(xiàn)有設備公稱壓力的限制,或使沖裁過程平穩(wěn)以減少壓力機振動,常用下列方法來降低沖裁力: (1)階梯凸模沖裁,(1)階梯凸模沖裁,應注意以下幾點: 1)在幾個凸模直徑相差較大,相距又很近的情況下,應先沖大孔,后沖小孔,避免小凸模產(chǎn)生折斷或傾斜。 2)凸模間的高度差與板料厚度有關(guān),即: t3mm H=0.5t;,(2)斜刃沖裁,(3) 加熱沖裁(紅沖）,優(yōu)點:材料加熱后抗剪強度顯著降低,因而能降低沖裁力。 缺點:不僅增加工序和能源消耗,而且加熱

57、后產(chǎn)生很厚的氧化皮,給后續(xù)加工帶來很多麻煩。 適用范圍:厚板或表面質(zhì)量及精度要求不高的零件。,六.沖模壓力中心的確定,模具的壓力中心:沖壓力合力的作用點。 為了確保壓力機和模具正常工作,應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則,會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大的磨損,模具導向零件加速磨損,降低模具和壓力機的使用壽命。,沖模壓力中心的確定原則,1.沖裁形狀對稱的沖件時,其壓力中心位于沖件輪廓圖形的幾何中心。 (1)沖裁直線段時,其壓力中心位于直線段的中點。 (2)沖裁圓弧段時,其壓力中心的位置按下式計算:,沖模壓力中心的確定原則,2.確定復雜形狀沖裁件的壓力中心和

58、多凸模模具的壓力中心: (1)多凸模沖裁時的壓力中心,(2)沖裁復雜形狀零件時的壓力中心 其壓力中心的計算公式與多凸模沖裁壓力中心求解公式相同,具體求法按下面步驟進行: 1)選定坐標軸x0和y0。 2)將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段,求出各線段長度和各線段的重心位置。 3)然后按上面公式算出壓力中心的坐標。,第八節(jié) 沖裁模分類及典型沖裁模結(jié)構(gòu)分析,一.沖裁模的分類 (1)按工序性質(zhì)分類:落料模、沖孔模、切斷模、切邊模等。 (2)按工序組合程度分類:單工序模(俗稱簡單模)、復合模和級進模(俗稱連續(xù)模、操兵模) 。 (3)按模具導向方式分類:無導向的開式模和有導向的導板模、導柱模等。 (4)按卸料與出件方式分類:固定卸料式與彈壓卸料式、順出件與逆出件式。,(5)按擋料或定距方式分類:擋料銷式、導正銷式、側(cè)刃式等模具。 (6)按凸、凹模所用材料不同分類:鋼模、硬質(zhì)合金模、鋅基合金模、橡膠沖模等。 (7)按自動化程度分類:手動模、半自動模和自動模。,二.典型沖裁模的結(jié)構(gòu)分析,1.單工序模 (1)無導向單工序沖裁模 優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,制造周期短,成本較低。 缺點:模具本身無導向,安裝模具時調(diào)整凸、凹模間隙較麻煩且不易均勻;沖裁件質(zhì)量差,模具壽命低,操作不夠安全。 適用場合:沖裁精度要求不高,形狀簡單,批量小的沖裁件。