沖裁排樣設(shè)計(jì)

1、第五節(jié) 沖裁排樣設(shè)計(jì)排樣:沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費(fèi)用占60以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。合理的排樣提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。排樣方案是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。一、 材料利用率1. 定義:材料利用率：沖裁件的實(shí)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(jì)性指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率 一張板料(或帶料、條料)上總的材料利用率條料、帶料和板料的利用率比一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率要低。其原因是條料和帶料有料頭和料尾的影響，另外用板材剪成條料還有料邊的影響。2提高材料利用率的方法沖裁所產(chǎn)生的廢料：一類是結(jié)構(gòu)

2、廢料；另一類是工藝廢料結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料，稱為結(jié)構(gòu)廢料，它決定于工件的形狀，一般不能改變。工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料，稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。Ø 提高材料利用率主要應(yīng)從減少工藝廢料著手1 設(shè)計(jì)合理的排樣方案；搭邊是2T時(shí)(T是板料厚度)，單行廢料率約為38，雙行廢料率約為31，三行廢料率約為28。 2 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）；二、排樣方法根據(jù)材料的利用情況，分為三種（一）有廢料排樣（二）少?gòu)U料排樣（三）無(wú)廢料排樣圖2

3、.1.l是由圖a改為圖b的排樣方式從而提高了材料利用率。圖2.1.2和圖2.1.3，是只改變零件形狀，不改變使用功能，即可由圖a改為圖b的排樣方式從而提高了材料利用率。 圖2.1.7a是將多余材料1沖裁掉，形成工件2。改用圖b所示排樣方法，可以進(jìn)行無(wú)廢料沖裁。 三、搭邊和料寬（一）搭邊Ø排樣中相鄰兩工件間或工件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。Ø搭邊作用:Ø（1）補(bǔ)償定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等原因而沖裁出殘缺的廢品。Ø（2）保持條料一定的強(qiáng)度和剛度，保證送料的順利進(jìn)行，從而提高制件質(zhì)量，使凸、凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁，使

4、受力平衡，提高模具壽命和工件斷面質(zhì)量。.搭邊值的確定Ø搭邊值過(guò)大，材料利用率低。Ø搭邊值小，不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過(guò)程中會(huì)被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺、有時(shí)還會(huì)被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過(guò)小，會(huì)使作用在凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長(zhǎng)的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。Ø搭邊的最小寬度大約取為毛坯的厚度，使之大于塑變區(qū)的寬度。.影響搭邊值大小的因素Ø材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強(qiáng)度大的材料，搭邊值要小一些；Ø材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大；Ø工件的形狀和尺寸

5、工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大；Ø排樣的形式 對(duì)排的搭邊值大于直排的搭邊；Ø送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。（二）條料寬度的確定Ø排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度及進(jìn)距。確定原則：Ø最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值，Ø最大條料寬度要能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。Ø因此，在確定條料寬度時(shí)必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計(jì)算。1有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離條料寬度：導(dǎo)料板間距離：式中  &

6、#160;  條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；    a 側(cè)搭邊值，可參考表2.5.2；   條料寬度的單向（負(fù)向）偏差，見表2.5.3、表2.5.4；    C導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙，其最小值見表2無(wú)側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離條料寬度：導(dǎo)料板間距離：第六節(jié) 沖裁工藝設(shè)計(jì)沖裁工藝設(shè)計(jì)包括:沖裁件的工藝性和沖裁工藝方案確定。（一）沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性Ø沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀、以減少

7、廢料。Ø沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角。除在少、無(wú)廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連（圖2-34），以利于模具制造和提高模具壽命，圓角半徑的最小值可查表選取。Ø沖裁件凸出或凹入部分不能太窄，盡可能避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂和窄槽。Ø最小寬度b一般不小于1.5t，Ø沖裁材料為高碳鋼時(shí)，b2t， Lmax£5b，當(dāng)材料厚度 t1mm時(shí)，按t1mm計(jì)算。Ø沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太小，否則容易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學(xué)性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。如果采用帶保護(hù)套的凸模，穩(wěn)定性高，

8、凸模不易折損，最小沖孔尺寸可以減小。Ø沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小，以避免工件變形、模壁過(guò)薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命（圖2-36）。在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，為避免凸模受水平推力而折斷，孔壁與工件直壁之間應(yīng)保持一定的距離（圖2-37）。與沖斜孔的情況類似。(二）沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，對(duì)于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級(jí)，沖孔件比落料件高一級(jí)。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或采用精密沖裁。（三）沖裁件的尺寸基準(zhǔn)Ø沖裁件的尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡可能和制模時(shí)的定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。

9、Ø孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過(guò)程中始終不參加變形的面或線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來(lái)。二、沖裁工藝方案的確定q工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、 工序的組合和工序順序的安排等。（一）沖裁工序的組合 可分為都單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁1. 由于模具費(fèi)用在制件成本中占很大的比例，所以沖裁件的生產(chǎn)批量在很大程度上決定了所用的模具結(jié)構(gòu)2.沖裁件尺寸精度 復(fù)合沖裁所得工件公差等級(jí)高，內(nèi)、外形同軸度一般在±0.020.04mm，因?yàn)樗苊饬硕啻螞_壓的定位誤差，并且在沖裁過(guò)程中可以進(jìn)行壓料，工件較平整，不翹曲。 級(jí)進(jìn)沖裁所得工件的尺寸公差等級(jí)較復(fù)合沖裁

10、低，工件有拱彎、不夠平整。單工序沖裁的工件精度最低。3.對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性 Ø 復(fù)合沖裁可用于各種尺寸的工件。材料厚度一般在3mm以下。但工件上孔與孔之間和孔與邊緣之間的距離不能過(guò)小?？走吘嘈∮谧钚『侠碇禃r(shí)，則該部位的凸凹模的壁厚因小于最小極限值，易因強(qiáng)度不足而破裂。 此時(shí)也不宜采用單工序沖裁，因孔邊距過(guò)小，落料后沖孔時(shí)，這些部位會(huì)發(fā)生外脹和歪扭變形，得不到合格的產(chǎn)品， 這時(shí)宜采用級(jí)進(jìn)沖裁，這樣可避免這些缺餡。級(jí)進(jìn)沖裁可以加工形狀復(fù)雜、寬度很小的異形零件，且可沖裁的材料厚度比復(fù)合沖裁要大。但級(jí)進(jìn)沖裁受壓力機(jī)臺(tái)面尺寸和工序數(shù)的限制，沖裁工件一般為中、小型件。為提高生產(chǎn)效率與材料利

11、用率，常采用多排沖壓。級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)廣泛采用多排沖壓，但復(fù)合沖裁則很少采用。4.操作方便與安全 復(fù)合沖裁不能漏下，出件或清除廢料較閑難，工作安全性較差，級(jí)進(jìn)沖裁較安全。（二）沖裁順序的安排1、級(jí)進(jìn)沖裁的順序安排（1）先沖孔（缺口或工件的結(jié)構(gòu)廢料），最后落料或切斷，將工件與條料分離。首先沖出的孔一般作后續(xù)工序定位用。若定位要求較高，則要沖出專供定位用的工藝孔（一般為兩個(gè)，見圖2-39）。 （2）采用定距側(cè)刃時(shí)，側(cè)刃切邊工序一般安排在前，與首次沖孔同時(shí)進(jìn)行（圖2-40），以便控制送料進(jìn)距，采用兩個(gè)定距側(cè)刃時(shí)，也可安排成一前一后（圖2-32）。（3）套料級(jí)進(jìn)沖裁（圖2-41）按由里向外的順序，先沖內(nèi)輪廓

12、，后沖外輪廓。 2、單工序沖裁時(shí)的順序安排Ø先落料使毛坯與條料分離，然后以外輪廓定位進(jìn)行其他沖裁。后續(xù)各沖裁工序的定位基準(zhǔn)要一致，以避免定位誤差和尺寸鏈換算。Ø沖裁大小不同、相距較近的孔時(shí)，為減少孔的變形，應(yīng)先沖大孔，后沖小孔。第七節(jié) 沖裁模的典型結(jié)構(gòu)一、單工序沖裁模 在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模1.落料模（1）無(wú)導(dǎo)向單工序落料模（2）導(dǎo)板式單序落料模（3）導(dǎo)柱式單工序落料模 (彈性/固定卸料板) 1-模柄 2-止動(dòng)銷 3-上模座 4、8-內(nèi)六角螺釘 5-凸模 6-墊板 7-凸模固定板 9-導(dǎo)板 10-導(dǎo)料板 11-承料板 12-螺釘 13-凹模 14-圓柱

13、銷 15-下模座16-固定擋料銷17-止動(dòng)銷 18-限位銷 19-彈簧 20-始用擋料銷 1-上模座 2-凸模 3-卸料板 4-導(dǎo)料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板無(wú)導(dǎo)向單工序落料模 導(dǎo)板式單工序落料模1-螺帽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(dòng)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-下模座導(dǎo)柱式單工序落料模 2.沖孔模（1）導(dǎo)柱式?jīng)_孔模 (固定/彈性卸料板)（2）導(dǎo)板式側(cè)面沖孔模（3）斜楔式水平?jīng)_孔模 導(dǎo)柱式?jīng)_孔模。沖件上的所有孔一次全部沖出，是多凸模的單

14、工序沖裁模。由于工序件是經(jīng)過(guò)拉深的空心件，而且孔邊與側(cè)壁距離較近，因此采用工序件口部朝上，用定位圈5實(shí)行外形定位，以保證凹模有足夠強(qiáng)度。但增加了凸模長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意凸模的強(qiáng)度和穩(wěn)定性問(wèn)題。如果孔邊與側(cè)壁距離大，則可采用工序件口部朝下，利用凹模實(shí)行內(nèi)形定位。該模具采用彈性卸料裝置，除卸料作用外，該裝置還可保證沖孔零件的平整，提高零件的質(zhì)量。 導(dǎo)板式側(cè)面沖孔模 1-搖臂2-定位銷3-上模座4-螺釘5-凸模6-凹模7-凹模體8-支架9-底座10-螺釘11-導(dǎo)板12-銷釘13-壓縮彈簧 模具的最大特征是凹模6嵌入懸壁式的凹模體7上，凸模5靠導(dǎo)板11導(dǎo)向，以保證與凹模的正確配合。凹模體固定在支架8上

15、，并以銷釘12固定防止轉(zhuǎn)動(dòng)。支架與底座9以H7h6配合，并以螺釘緊固。凸模與上模座3用螺釘4緊定，更換較方便。工序件的定位方法是：徑向和軸向以懸臂凹模體和支架定位；孔距定位由定位銷2、搖臂1和壓縮彈簧13組成的定位器來(lái)完成，保證沖出的六個(gè)孔沿圓周均勻分布。 沖壓開始前，撥開定位器搖臂，將工序件套在凹模體上，然后放開搖臂，凸模下沖，即沖出第一個(gè)孔。隨后轉(zhuǎn)動(dòng)工序件，使定位銷落入已沖好的第一個(gè)孔內(nèi)，接著沖第二個(gè)孔。用同樣的方法沖出其它孔。 這種模具結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只沖一個(gè)孔，生產(chǎn)率低，如果孔較多，孔距積累誤差較大。因此，這種沖孔模主要用于生產(chǎn)批量不大、孔距要求不高的小型空心件的

16、側(cè)面沖孔或沖槽。 （4）小孔沖模全長(zhǎng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的小孔沖模超短凸模的小孔沖模1-下模座 2、5-導(dǎo)套 3-凹模 4導(dǎo)柱 6-彈壓卸料板 7-凸模 8托板 9-凸模護(hù)套 10-扇形塊 11-扇形塊固定板 12-凸模固定板 13-墊板 14-彈簧 15-階梯螺釘 16-上模座 17-模柄 1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-沖擊塊 7-小壓板 8-大壓板 10-側(cè)壓塊 超短凸模的小孔沖模二、級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。整個(gè)沖件的成形是在連續(xù)過(guò)程中逐步完成的。 適用：大批量生產(chǎn)小型沖壓件級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。級(jí)進(jìn)模輪廓尺

17、寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高1用導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模 2側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模 雙側(cè)刃定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模 側(cè)刃定距的彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)是雙側(cè)刃定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模。它以側(cè)刃16代替了始用擋料銷、擋料銷和導(dǎo)正銷控制條料送進(jìn)距離（進(jìn)距或俗稱步距）。側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機(jī)每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長(zhǎng)度等于步距的料邊。由于沿送料方向上，在側(cè)刃前后，兩導(dǎo)料板間距不同，前寬后窄形成一個(gè)凸肩，所以條料上只有切去料邊的部分方能通過(guò)，通過(guò)的距離即等于步距。為了減少料尾損耗，尤其工位較多的級(jí)進(jìn)模，可采用兩個(gè)側(cè)刃前后對(duì)角排列。由于該模具沖裁的板料較?。?.3mm），所以選用彈壓卸料方式。 特點(diǎn)： (1）

18、凸模以裝在彈壓導(dǎo)板2中的導(dǎo)板鑲塊4導(dǎo)向，彈壓導(dǎo)板以導(dǎo)柱1、10導(dǎo)向，導(dǎo)向準(zhǔn)確，保證凸模與凹模的正確配合，并且加強(qiáng)了凸?？v向穩(wěn)定性，避免小凸模產(chǎn)生縱彎曲。 (2）凸模與固定板為間隙配合，凸模裝配調(diào)整和更換較方便。 (3）彈壓導(dǎo)板用卸料螺釘與上模連接，加上凸模與固定板是間隙配合，因此能消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具的影響，對(duì)延長(zhǎng)模具壽命有利。 (4）沖裁排樣采用直對(duì)排，一次沖裁獲得兩個(gè)零件，兩件的落料工位離開一定距離，以增強(qiáng)凹模強(qiáng)度，也便于加工和裝配。 1、10-導(dǎo)柱 2-彈壓導(dǎo)板 3、11-導(dǎo)套 4-導(dǎo)板鑲塊 5-卸料螺釘 6-凸模固定板7-凸模 8-上模座 9-限位柱 12-導(dǎo)料板 13-凹模 14-下模座 15-