第一講工藝方案及排樣設(shè)計(jì)2H

1、模塊一 沖裁模具設(shè)計(jì),深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院,1.0 沖壓與沖模概念,1.沖壓（工藝 ） 在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn) 生分離或塑性變形，從而獲得所需件的一種壓力加工方法。,1.0 沖壓與沖模概念(續(xù)),2.沖模 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（俗稱冷沖?；驔_模）。,1.0 沖壓與沖模概念(續(xù)),3.沖壓設(shè)備 沖壓設(shè)備主要是指壓力機(jī), 工作臺(tái)上面安裝沖壓模具下模,滑塊 下面安裝上模,滑塊上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)上模上下運(yùn)動(dòng),形成模具的開模 合模動(dòng)作。,沖壓生產(chǎn)三要素,合理的沖壓工藝,先進(jìn)的模具,高效的沖壓設(shè)備,1.0 沖壓與沖模概念(續(xù))

2、,4.沖壓生產(chǎn)三要素,1.0 沖壓與沖模概念(續(xù)）,優(yōu)點(diǎn)： 低耗、高效、低成本 “一模一樣”、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好 可加工薄壁、復(fù)雜零件 對(duì)工人的技術(shù)要求較低 缺點(diǎn)： 噪音大 安全性較差 應(yīng)用： 沖壓適于批量生產(chǎn),5.沖壓加工的特點(diǎn),1.1 引 導(dǎo) 案 例1.1.1 沖裁基本概念如圖1-1所示，當(dāng)壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)凸模向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，板料就受到凸、凹模的剪切作用而沿一定的輪廓互相分離。,圖1-1 普通沖裁示意圖,圖1-2 沖裁產(chǎn)品,當(dāng)以封閉曲線以內(nèi)的部分作為沖裁件時(shí)，稱為落料；當(dāng)以封閉曲線以外的部分作為沖裁件時(shí)，則稱為沖孔。很明顯，圖1-2(a)、(b)所示產(chǎn)品可通過(guò)落料工序成型，圖1-2(c)、(d)

3、所示產(chǎn)品需要沖孔、落料兩道工序才能成型。,落料模的工序特征,a)模具簡(jiǎn)圖（剖視圖）,b)材料分離狀態(tài),沖孔模的工序特征,a)模具簡(jiǎn)圖（剖視圖）,b)材料分離狀態(tài),1.1.2 沖裁變形過(guò)程板料的分離是瞬間完成的，沖裁變形過(guò)程可細(xì)分成三個(gè)階段，如圖1-3所示。,圖1-3 沖裁時(shí)板料的變形過(guò)程,1彈性變形階段如圖1-3(a)所示，當(dāng)凸模開始接觸板料并下壓時(shí)，板料發(fā)生彈性壓縮和彎曲。板料略有擠入凹模洞口的現(xiàn)象。此時(shí)，以凹模刃口輪廓為界，輪廓內(nèi)的板料向下彎拱，輪廓外的板料則上翹。隨著凸模繼續(xù)下壓，材料內(nèi)的應(yīng)力不斷增大，達(dá)到彈性極限時(shí)，彈性變形階段結(jié)束，進(jìn)入塑性變形階段。 2塑性變形階段如圖1-3(b)所

4、示，當(dāng)板料的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，板料進(jìn)入塑性變形階段。凸模切入板料，板料被擠入凹模洞口。隨著凸模的繼續(xù)下壓，應(yīng)力不斷加大，直到應(yīng)力達(dá)到板料抗剪強(qiáng)度，塑性變形階段結(jié)束。3斷裂分離階段如圖1-3(c)、(d)所示，當(dāng)板料的應(yīng)力達(dá)到材料抗剪強(qiáng)度后，凸模繼內(nèi)部擴(kuò)展。當(dāng)上下裂紋重合時(shí)，板料便實(shí)現(xiàn)了分離。凸模繼續(xù)下行，已分離的材料克服摩擦阻力，從凹模中推出，完成整個(gè)沖裁過(guò)程續(xù)下壓，凸、凹模刃口附近產(chǎn)生的微裂紋不斷向板料。,1.1.3 沖裁變形特點(diǎn)在凸、凹模之間的間隙合理、模具刃口狀況良好時(shí)，普通沖裁所得工件的斷面特征如圖1-4所示，沖裁件斷面明顯地分為四個(gè)特征區(qū)，即圓角帶a、光亮帶b、斷裂帶c和毛刺區(qū)d。,圖

5、1-4 沖裁斷面特征,(a) 沖孔件,(b) 落料件,1.4 沖裁模具類型及特點(diǎn),單工序沖裁模,1.沖壓精度: 一般,2.零件平整程度:一般,3.生產(chǎn)率:低,4.模具制造成本:低,1.4.1 單工序沖裁模,5.生產(chǎn)性質(zhì)：小批量,1.4 沖裁模具類型類型及結(jié)構(gòu)（續(xù)）,復(fù)合沖裁模,1.4.2 復(fù)合沖裁模,1.沖壓精度: IT10IT8,2.零件平整程度:不平整,3.生產(chǎn)率:稍低,4.模具制造成本:復(fù)雜零件， 低于級(jí)進(jìn)模,5.生產(chǎn)性質(zhì)：中批量,1.4 沖裁模具類型類型及結(jié)構(gòu)（續(xù)）,級(jí)進(jìn)沖裁模,1.4.3 級(jí)進(jìn)沖裁模,1.沖壓精度: IT13IT10,2.零件平整程度:平整,3.生產(chǎn)率:較高,4.模具

6、制造成本:簡(jiǎn)單零件， 低于復(fù)合模,5.生產(chǎn)性質(zhì)：大批量,表1-1 沖裁模具設(shè)計(jì)工作任務(wù)書,1.3 相 關(guān) 知 識(shí)1.3.1 沖裁件結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)規(guī)范1沖裁件的形狀和尺寸(1) 沖裁件形狀盡可能設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單、對(duì)稱，使排樣時(shí)廢料最少。(2) 沖裁件的外形或內(nèi)孔應(yīng)避免尖角連接，除屬于無(wú)廢料沖裁或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)外,宜有適當(dāng)?shù)膱A角，其半徑最小值參見(jiàn)表1-2。,表1-2 沖裁件的圓角半徑,(3) 沖裁件凸出臂和凹槽的寬度不宜過(guò)小，其合理數(shù)值參見(jiàn)表1-3。,表1-3 沖裁件凸出臂和凹槽的寬度,(4) 沖孔時(shí),孔徑不宜過(guò)小，其最小孔尺寸見(jiàn)表1-4。,表1-4 自由凸模沖孔的最小尺寸,(5) 孔與孔之間，孔與邊緣之

7、間的距離不應(yīng)過(guò)小，其許可值如圖1-5所示。,圖1-5 孔邊距,2沖裁件精度沖裁件的內(nèi)外形經(jīng)濟(jì)精度不高于GB 180086 IT11級(jí)。一般要求落料件精度最好低于IT10級(jí)，沖孔件最好低于IT9級(jí)。公差值參見(jiàn)表1-5、表1-6。,表1-5 沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差,mm,表1-6 同時(shí)沖出兩孔的孔中心距公差,任務(wù)一,試對(duì)任務(wù)書中的工件進(jìn)行沖裁工藝分析 （判斷是否適合沖裁及選擇模具種類）,1.3.2 排樣設(shè)計(jì)規(guī)范條料是沖裁中最常用的坯料，沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括選擇排樣形式、確定搭邊數(shù)值、計(jì)算條料寬度、步距及材料利用率、畫出排樣圖。1確定排樣形式排樣形式?jīng)Q定了材料使

8、用率，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品形狀參考表1-7選擇適當(dāng)?shù)呐艠有问健?表1-7 排 樣 形 式,2確定搭邊值排樣時(shí)沖裁件與沖裁件之間及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料稱為搭邊。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料；搭邊過(guò)小，起不到搭邊作用。過(guò)小的搭邊還可能被拉入凸、凹模之間的間隙中，使模具刃口破壞。設(shè)計(jì)時(shí)可參考表1-8確定板料沖裁時(shí)的合理搭邊值。,表1-8 板料沖裁時(shí)的合理搭邊值,3確定送料步距、條料寬度、材料利用率1) 送料步距S條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距(簡(jiǎn)稱步距或進(jìn)距)。每個(gè)步距可以沖出一個(gè)制件，也可以沖出幾個(gè)制件。每次只沖一個(gè)制件的步距S的計(jì)算公式為S=L+a1 (1-1)2) 條料寬度B條料是由板

9、料(或帶料)剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定條料寬度B的上偏差為零，下偏差為負(fù)值(D)。,無(wú)論是手工送料還是自動(dòng)送料，一般都要在凹模上設(shè)導(dǎo)料板，以保證送進(jìn)的方向。有時(shí)為了使板料緊靠一側(cè)導(dǎo)料板送進(jìn)（可省料），可設(shè)側(cè)壓裝置。,模具的導(dǎo)料板之間有側(cè)壓裝置時(shí)(見(jiàn)圖1-6(a)，條料寬度按式(1-2)計(jì)算式中：D為沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸；a為沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊；為條料寬度下偏差(見(jiàn)表1-9)。,(1-2),(a) 有側(cè)壓裝置時(shí) (b) 無(wú)側(cè)壓裝置時(shí) 圖1-6 條料寬度的確定,表1-9 條料寬度偏差,(a) 有側(cè)壓裝置時(shí) (b) 無(wú)側(cè)壓裝置時(shí) 圖1-6 條料寬度的確定,當(dāng)條料在無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí)(見(jiàn)圖1-6(b),條料寬度按式(1-3)計(jì)算式中：b為條料與導(dǎo)料板之間的間隙(見(jiàn)表1-10)。,(1-3),表1-10 條料與導(dǎo)料板之間的單面間隙b,3) 材料利用率h的計(jì)算如圖1-7所示，沖裁時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料，一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率可按式(1-4)計(jì)算式中：A為沖裁件面積；B為條料寬度；S為送料步距。整張條料的材料利用率可按式(1-5)計(jì)算式中：n為條料上實(shí)際沖裁的零件數(shù)；A為沖裁件面積；B為條料寬度；L為條料長(zhǎng)度。,(1-