沖壓工藝基礎(chǔ)沖裁工藝與沖裁模.ppt

1、模具設(shè)計(jì)與制造,授課人:李勝 Tel:短號(hào):786848 Email: ,教學(xué)參考用書(shū),田光輝，林紅旗模具設(shè)計(jì)與制造北京大學(xué)出版社，2012年出版 翁其金，徐新成沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社,機(jī)械專(zhuān)業(yè)主干專(zhuān)業(yè)課程,課程性質(zhì)：,機(jī)械專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)技術(shù)課，是一門(mén)實(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)的課程。,課程情況總體簡(jiǎn)介,模具設(shè)計(jì)與制造,模具發(fā)展概況:,我國(guó)古代模具技術(shù)已達(dá)到較為先進(jìn)的水平,我國(guó)現(xiàn)代模具行業(yè)發(fā)展迅猛，2014年模具銷(xiāo)售額約2000億元，最近幾年，中國(guó)模具銷(xiāo)售額年復(fù)合增長(zhǎng)15%。2014年中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約1.8萬(wàn)億,居世界之首。(2014年中國(guó)GDP63.65萬(wàn)億

2、。),距今約4000年前的巴蜀三星堆文物,模具設(shè)計(jì)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(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。,美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為：模具是美國(guó)工業(yè)的基石,日本工業(yè)界認(rèn)為：模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮的動(dòng)力,國(guó)外將模具比喻為“金鑰匙”、 “進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。,模具工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)密集的高技術(shù)行業(yè)。 模具是制造過(guò)程中的重要工藝裝備。 模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)人才是制造業(yè)緊缺人才。,現(xiàn)代模具分類(lèi),第1篇沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì),第2篇 塑料成形工藝與模具設(shè)計(jì),第3篇

3、模具制造技術(shù),總目錄,第1章沖壓工藝基礎(chǔ),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(chǔ),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(jiǎn)介：,本章講述沖壓工藝及沖壓模具的基礎(chǔ)知識(shí)。 涉及沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類(lèi)；常見(jiàn)沖壓設(shè)備及工作原理。,第一章 概述,一 冷沖壓的特點(diǎn)和應(yīng)用 冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(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(duì)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(shè)備：

4、主要是壓力機(jī),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(guó)已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國(guó)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(zhǎng)春第一汽車(chē)制造廠在中國(guó)首次建立了沖模車(chē)間，該廠于1958年開(kāi)始制造汽車(chē)覆蓋件模具。在走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路之后，目前我國(guó)已形成了大約1000億元（未包括港、澳、臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。）各類(lèi)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(jī)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(yīng)用沖壓加工。 據(jù)粗略統(tǒng)計(jì), (1)在汽車(chē)制造業(yè)中有60%-70%采用沖壓工藝制成; (2)在機(jī)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(guò)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(chē)覆蓋件,飛機(jī)蒙皮,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程：,沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)沖壓模具的過(guò)程。,沖

6、壓模具設(shè)計(jì)與制造包括沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與模具制造三大基本工作。 沖壓工藝設(shè)計(jì)是沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。 沖模設(shè)計(jì)的目的是保證實(shí)現(xiàn)沖壓工藝。 沖模制造則是模具設(shè)計(jì)過(guò)程的延續(xù)，目的是使設(shè)計(jì)圖樣，通過(guò)原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r(jià)值的模具實(shí)體。,第一章 概述,冷沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),第一章概述,一、沖壓與沖模概念,合理的沖壓工藝,先進(jìn)的模具,高效的沖壓設(shè)備,沖壓生產(chǎn)的三要素,曲柄壓力機(jī)工作原理:,通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu),將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,開(kāi)式固定臺(tái)曲柄壓力機(jī),沖壓設(shè)備,按床身結(jié)構(gòu)形式可分為：,開(kāi)式壓力機(jī)：床身為C型，工作臺(tái)三面敞 開(kāi)，便于前后、左右送料。 剛性較差，用于

7、1000KN以下的 小型壓力機(jī)。,閉式壓力機(jī)：床身左右封閉，只有前后 兩面敞開(kāi)，剛度好，精度 高，1000KN以上的大、中 型壓力機(jī)多采用。,第一章 概述,曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 1-電機(jī) 2-皮帶輪 3、4-齒輪 5-離合器 6-連桿 7-滑塊,1、沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇 沖壓設(shè)備類(lèi)型的選擇主要是根據(jù)沖壓工藝特點(diǎn)和生產(chǎn)率、安全操作等因素來(lái)確定的。 在中小型沖壓件生產(chǎn)中，主要選用開(kāi)式壓力機(jī)； 在需要變形力大的沖壓工序（如冷擠壓等），應(yīng)選擇剛性好的閉式壓力機(jī)；,2、沖壓設(shè)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(diǎn)前某一特定距離p或特定角度p時(shí)，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(fù)運(yùn)動(dòng)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(lái)確定。 3）工作臺(tái)面尺寸的選擇 工作臺(tái)面（或工作墊板）尺寸一般應(yīng)大于模具底座各邊mm； 其孔眼尺寸應(yīng)大于工件或廢料尺寸，以便漏料。,）閉合高度的選擇,壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下端面到工作臺(tái)上表面的距離。閉合高度減去墊板厚度的差值，稱壓力機(jī)的裝模高度。沒(méi)有墊板的壓力機(jī)，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(shí)，模具上模座頂面到下模座底面之間的距離。 選擇壓力機(jī)時(shí)，應(yīng)使模具的閉合高度介于壓力機(jī)的最大裝模高度與最小裝模高度之間（圖11），一般應(yīng)

9、滿足： (maxH)（min） 式中 max最大閉合高度，連桿調(diào)到最短時(shí)； Hmin最小閉合高度，連桿調(diào)到最長(zhǎng)時(shí)，壓力機(jī)閉合高度，Hmin=HmaxL1 H1壓力機(jī)工作墊板厚度 (Hmax-H1)壓力機(jī)最大裝模高度 (Hmin-H1)壓力機(jī)最小裝模高度 H模具的閉合高度 L1連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度,模具與壓力機(jī)的相關(guān)尺寸,(1)優(yōu)點(diǎn): 1)生產(chǎn)率高,操作簡(jiǎn)便; 2)無(wú)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(fù)雜的零件。,(2)缺點(diǎn):,1)模具要求高、制造復(fù)雜、周期長(zhǎng)、制造費(fèi)用昂貴，不適合于生產(chǎn)批量較小的場(chǎng)合; 2)噪聲較大; 危害:聽(tīng)

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(lái)源:噪聲來(lái)自電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)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(jìn)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(dòng)消聲技術(shù)，它 在對(duì)噪聲進(jìn)行頻譜分析的基礎(chǔ)上，利用主動(dòng)產(chǎn)生的與其頻譜相同 而相位相反的另一噪聲對(duì)其進(jìn)行抵消，從而取得近乎完全消聲 作用。,3)有一定危險(xiǎn)性. 危險(xiǎn)性:沖壓斷指。 改進(jìn)措施:雙按鈕操作;使用光電保護(hù)裝置;使用氣壓裝置,使裝取工件在模具外進(jìn)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(shè)計(jì)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(lèi),第一章 概述,根據(jù)材料的變形特點(diǎn)分：,分離工序：,分離工序、成形工序,沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)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(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)屈服極限s，但未達(dá)到強(qiáng)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(lèi)（續(xù)）,分離工序：是在沖壓過(guò)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(lái)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(lái),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(kāi)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(dá)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(duì)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(fù)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(lèi)似鉸鏈的零件。,拉彎 在拉力與彎矩共同作用下實(shí)現(xiàn)彎曲變形,使坯料的整個(gè)彎曲橫斷面全部受拉應(yīng)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(duì)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_(kāi)口空心件,或把開(kāi)口空心工序

14、件進(jìn)一步改變形狀和尺寸成為開(kāi)口空心件。,變薄拉深 將拉深后的空心工序件進(jìn)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?chē)鷮⒉牧戏韶Q邊,其直徑比原內(nèi)孔大。,翻邊(flanging) 沿外形曲線周?chē)蓚?cè)立短邊。,脹形(bulging) 將空心工序件或管狀件沿徑向往外擴(kuò)張,形成局部直徑較大的零件。,起伏 依靠材料的伸長(zhǎng)變形使工序件形成局部凹陷或凸起。,擴(kuò)口 將空心工序件或管狀件口部向外擴(kuò)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(chǔ),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(fù)原狀的變形。 塑性變形:變形力去除后,不能恢復(fù)原狀的變形。 加工硬化:在金屬塑性變形過(guò)程中,金屬的性能和組織都會(huì)發(fā)生變化,隨著變形程度的增加,變形阻力增大,強(qiáng)度和硬度升高,而塑性和韌性下降。,1.變形溫度,對(duì)于大多數(shù)金屬,總的影響趨勢(shì)是:隨著溫度的升高,塑性增加,變形抗力下降。 溫度升高導(dǎo)致

16、金屬內(nèi)部各種物理-化學(xué)狀態(tài)的變化,這些變化包括:回復(fù)與再結(jié)晶;原子動(dòng)能增加;金屬的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;擴(kuò)散蠕變機(jī)理起作用;晶間滑移作用增強(qiáng)。 由于金屬和合金的種類(lèi)繁多,溫度變化引起的物理-化學(xué)狀態(tài)的變化各不相同,所以溫度對(duì)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(yīng)變速率,應(yīng)變速率是指單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)變的變化量。 一般來(lái)說(shuō),由于塑性變形需要一定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行,因此應(yīng)變速率太大,塑性變形來(lái)不及在塑性變形體中充分?jǐn)U展和完成,導(dǎo)致塑性下降。 應(yīng)變速率也有使金屬塑性增加的一面,溫度效應(yīng)在此間起了很大的作用。 對(duì)冷變形而言,一般隨著應(yīng)變速率的增加,開(kāi)始時(shí)塑性略有下降,以后由于溫

17、度效應(yīng)的增強(qiáng),塑性會(huì)有較大的回升。,圖2-2 應(yīng)變速率對(duì)變形抗力的影響示意圖1高速 2低速,1)對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的小零件,因?yàn)樽冃纬潭刃?一般可以不考慮速度因素。 2)對(duì)于大型復(fù)雜零件的沖壓成形,宜用低速壓力機(jī)。 3) 對(duì)于應(yīng)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(guò)0.25m/s 。,應(yīng)力狀態(tài)對(duì)金屬塑性的影響:壓應(yīng)力個(gè)數(shù)越多數(shù)值越大時(shí),金屬表現(xiàn)出的塑性越好;相反,拉應(yīng)力個(gè)數(shù)越多數(shù)值越大時(shí),金屬表現(xiàn)出的塑性越差。 應(yīng)變狀態(tài)對(duì)金屬的塑性也有一定的影響:在主應(yīng)變狀態(tài)中,壓應(yīng)變的成分越多,拉應(yīng)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(yīng)變的方向易于暴露和擴(kuò)展,沿著壓應(yīng)變的方向則不易于暴露和擴(kuò)展。,3.應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),4.尺寸因素,同一種材料,在其它條件相同時(shí),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(xué)成分越不均勻,且內(nèi)部缺陷也越多,應(yīng)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(huì)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(wú)法一次成形,增加了退火工序。 有利影響:可以促使變形擴(kuò)展,避免過(guò)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(jiǎn)化類(lèi)型,塑性拉伸失穩(wěn)及極限應(yīng)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(duì)沖壓成形工藝的適應(yīng)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(duì)沖壓的影響: (1)拉伸失效:坯料局部出現(xiàn)過(guò)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(lái)看,為了提高成形極限,就必須提高材料的塑性指標(biāo)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(lái)看,為了不影響成形過(guò)程正常進(jìn)行(不起皺、不破裂),就必須限制其成形極限。,起皺與破裂的實(shí)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(guò)程中取得模具形狀的能力,成形過(guò)程中發(fā)生的內(nèi)皺、翹曲、塌陷和鼓起等幾何面缺陷均會(huì)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(dāng)載荷卸除后,由于材料的彈性回復(fù),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(shí)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(shí)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(xué)性能。,二.板料沖壓成形性能的測(cè)定,板料的沖壓成形性能可以通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)。 試驗(yàn)方法通?？煞譃槿?lèi):力學(xué)試驗(yàn),金屬學(xué)試驗(yàn)和工藝試驗(yàn)。 工藝試驗(yàn)是指模擬某一類(lèi)實(shí)際成形方式中的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)來(lái)成形小尺寸試樣的板料沖壓試驗(yàn),所以工藝試驗(yàn)也稱為模擬試驗(yàn)。 用工藝試驗(yàn)

22、可以直接測(cè)得被測(cè)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(duì)應(yīng)于這類(lèi)成形方式的沖壓成形性能,所以又稱之為直接試驗(yàn).下面簡(jiǎn)要介紹幾種常用的工藝試驗(yàn)方法。,(1)脹形試驗(yàn)(杯突實(shí)驗(yàn)),(2)擴(kuò)孔試驗(yàn),(3)拉深性能試驗(yàn),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(biāo),是指按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法(包括力學(xué)試驗(yàn)和金屬學(xué)試驗(yàn))測(cè)定得到的通用性能指標(biāo)。 板料基本性能指標(biāo)與沖壓成形性能之間存在著密切的關(guān)系,通過(guò)對(duì)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(lèi)相關(guān)的試驗(yàn)稱之為板料沖壓成形性能的間接試驗(yàn)法。,重要基本性能指標(biāo),1.伸長(zhǎng)率 在單向拉伸試驗(yàn)中試樣開(kāi)始產(chǎn)

23、生局部集中變形(剛出現(xiàn)頸縮時(shí))的伸長(zhǎng)率,稱為均勻伸長(zhǎng)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(zhǎng)類(lèi)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(qiáng)比s/ b s/ b小,即材料易進(jìn)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(duì)所有沖壓成形都是有利的。,二.板料沖壓成形性能的測(cè)定,單向拉伸試驗(yàn)曲線,4.應(yīng)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(yīng)就大,這意味著在變形過(guò)程中局部變形程度的增加會(huì)使該處變形抗力較快增大,這樣就可以補(bǔ)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(jìn)一步發(fā)展。,5.塑性應(yīng)變比r(板厚方向性系數(shù)) 塑性應(yīng)變比是指板料試樣單向拉伸時(shí),寬向應(yīng)變與厚向應(yīng)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(duì)于伸長(zhǎng)類(lèi)成形,板料的變薄量小,有利于成形質(zhì)量的提高。,對(duì)于軋制板材,因平行纖維方向與垂直纖維方向的力學(xué)性能不同,故從不同方向所取試樣測(cè)得的r值也就不同。為便于應(yīng)用,常用下式計(jì)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(xué)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(duì)沖壓成形性能的影響就越大。 由于板平面方向性對(duì)沖壓變形和制件的質(zhì)量都是不利的,所以生產(chǎn)中應(yīng)盡量設(shè)法降低板材的r值。 7.應(yīng)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(lèi),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(zhǎng)度、寬度、厚度及極限偏差,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jí): A高級(jí)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(jìn)行的分級(jí)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(jí)的精整表面; 較高級(jí)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(biāo)準(zhǔn),規(guī)定沖壓性能分為Z 、 S 、 P三級(jí): Z 最深拉深級(jí); S 深拉深級(jí); P 普通拉深級(jí)。 同時(shí)規(guī)定鋁鎮(zhèn)靜鋼08Al按其拉深質(zhì)量分為ZF 、HF 、F三級(jí): ZF 拉深最復(fù)雜零件; HF 拉深很復(fù)雜零件; F 拉深復(fù)

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(duì)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(biāo)記為例。 例08鋼,尺寸1.0X1000X1500mm,較高精度,較高級(jí)的精整表面,深拉深級(jí)的冷軋鋼板表示為:,中外常用金屬材料牌號(hào)對(duì)照,在工作中,常常會(huì)遇到各個(gè)國(guó)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(hào)對(duì)照。,第三章 沖裁,內(nèi)容簡(jiǎn)介：,沖裁是最基本的沖壓工序。 本章是本課程的重點(diǎn)章。在分析沖裁變形過(guò)程及沖裁件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹沖裁工藝計(jì)算、工藝方案制定和沖裁模設(shè)計(jì)。涉及沖裁變形過(guò)程分析、沖裁件質(zhì)量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計(jì)算原則和方法、排樣設(shè)計(jì)、沖裁力

28、與壓力中心計(jì)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(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(jì)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(diǎn)； 5沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。,重點(diǎn)：,難點(diǎn)：,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(jì)算原則和方法； 3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。,第一節(jié) 沖裁概述,第二節(jié) 沖裁過(guò)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(jì)算,第八節(jié) 沖裁模分類(lèi)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(shè)計(jì)與選用,本章目錄,第一節(jié) 概述,第三章 沖裁,分類(lèi):,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(guò)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(lái)對(duì)材料進(jìn)行剪切加工,并且凸模進(jìn)入凹模的深度較小,以減少刃口磨損。 沖裁的應(yīng)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(guò)程可分為三個(gè)階段：,第二章 沖裁,1、沖裁變

30、形過(guò)程,1彈性變形階段 變形區(qū)內(nèi)部材料應(yīng)力小于屈服應(yīng)力 。,2塑性變形階段 變形區(qū)內(nèi)部材料應(yīng)力大于屈服應(yīng)力。,凸、凹模間隙存在，變形復(fù)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(yīng)力大于強(qiáng)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(kuò)展相遇,材料分離,沖裁變形過(guò)程,沖裁件的斷面分析,(1)塌角a(圓角帶):是由于沖裁過(guò)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(shí),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(yán)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(shí),當(dāng)凸模繼續(xù)下行時(shí),便使已形成的毛刺拉長(zhǎng)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(duì)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(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的參數(shù)。,一.間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響,沖裁件的質(zhì)量主要通過(guò)切斷面質(zhì)量尺寸精度和表面平直度來(lái)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(duì)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(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響(a)間隙過(guò)小; (b)間隙合適; (c)間隙過(guò)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(shí)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(duì)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(duì)尺寸精度的影

33、響,當(dāng)凸、凹模間隙較大時(shí)，材料所受拉伸作用增大，沖裁結(jié)束后，因材料的彈性恢復(fù)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(dāng)間隙較小時(shí)，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)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(guò)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(fù)也就?。挥蹭摰膹椥曰謴?fù)量較大。,上述因素的影響是在一定的模具制造精度這個(gè)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(wú)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(lái)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(duì)沖裁工藝中力的影響,(1)隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)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(dāng)單邊間隙在材料厚度的5一20左右時(shí)，沖裁力的降低不超過(guò)5一10 。因此,在正常情況下,間隙對(duì)沖裁力的影響不是很大。 (2) 間隙對(duì)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(dāng)單邊間隙達(dá)到材料厚度的15一25左右時(shí)，卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因?yàn)槊淘龃?，又將引起卸料力、推件力迅速?/p>

35、大。,第三節(jié) 沖裁模間隙,第三章 沖裁,3.間隙對(duì)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(zhǎng)模具壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的。,三.間隙對(duì)模具壽命的影響,沖裁過(guò)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(yīng)力越大，磨損也越嚴(yán)重。所以過(guò)小的間隙對(duì)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(wú)特殊說(shuō)明,沖裁間隙就是雙面間隙。 找不到一個(gè)固定的間隙值能同時(shí)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(zhǎng),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(gè)范圍內(nèi),就能得到合格的沖裁件和較長(zhǎng)的模具壽命,這個(gè)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(shí)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(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。考慮到在生產(chǎn)過(guò)程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)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(lái)確定間隙值. 有關(guān)間隙的數(shù)值,可在一般沖壓手冊(cè)中查到。 對(duì)于尺寸精度和斷面垂直度要求高的工件應(yīng)選用較小間隙值(表3-3);對(duì)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(shí)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(cè)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(jì)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(lái)保證。,第四節(jié) 凸模與凹模刃口尺寸的確定,設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。 設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。,根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；?/p>

39、本尺寸應(yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸； 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，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(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。,第二章 沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì),計(jì)算原則：,一、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則（續(xù)）,第二章 沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì),沖裁（設(shè)計(jì)）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(shí)，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(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。,第四節(jié) 凸模與凹模刃口尺寸的確定,計(jì)算原則（續(xù)）：,一、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則（續(xù)）,6.孔心距: 當(dāng)工件上需

40、要沖制多個(gè)孔時(shí),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(diǎn)上,按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注。,二.凸、凹模刃口尺寸的計(jì)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(jiǎn)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(shí)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(kāi)加工時(shí),應(yīng)在圖樣上分別標(biāo)注刃口尺寸與制造公差,為了保證間隙值,應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算 p0.4(Zmax-Zmin) d0.6(Zmax-Zmin),標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn):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(diǎn):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(qǐng)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(shuō)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?？仔木?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(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件(凸?；虬寄?,然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙配制另一件。 特點(diǎn):模具的間隙由配制保證,工藝比較簡(jiǎn)單,并且還可適當(dāng)放大基準(zhǔn)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(jì)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(shí)應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件來(lái)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(jì)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(jì)算,因它在凹模上相當(dāng)于沖孔凸模尺寸,即,3)凹模磨損后無(wú)變化的尺寸(圖中C1、C2),隨工件尺寸的標(biāo)注方法不同,又可分為三種類(lèi)型計(jì)算刃口尺寸: 工件尺寸為C 0 +時(shí) 工件尺寸為C0-時(shí) 工件尺寸為C時(shí),落料用的凸模刃口尺寸,按凹模實(shí)際尺寸配制,并保證最小間隙Zmin.故在凸模上只標(biāo)注基本尺寸,不標(biāo)注偏差,同時(shí)在圖樣技術(shù)要求上注明:

46、”凸模刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙值為ZminZmax” 。 (2)沖孔 沖孔時(shí)應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件來(lái)配作凹模。配制凹模的圖樣上須標(biāo)明:”凹模刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制,保證雙面間隙值為ZminZmax” 。,例:計(jì)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)件,只需計(jì)算落料凹模刃口及制造公差,凸模刃口尺寸由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。 查表得 Zmin=0.10mm,Zmax

47、=0.14mm 對(duì)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(jì)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(shí)際尺寸配作,保證雙面間隙值為0.100.14mm),分開(kāi)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(yīng)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(jì)方面考慮,主要有以下幾個(gè)方面。,一.沖裁件的公差等級(jí)和斷面粗糙度,1)普通

48、沖裁件內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)一般不高于IT11級(jí),落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí),沖孔件最好低于IT9級(jí)。,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(dāng)沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時(shí),其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.53.2um 。,二.沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸,1)沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則,使排樣時(shí)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(yīng)以圓弧過(guò)渡,減少熱處理開(kāi)裂,減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過(guò)快磨損。如無(wú)特殊要求,在直線或曲線的連接處允許有R0.25t的圓角過(guò)渡。 3)沖裁件形狀應(yīng)盡

49、量避免有過(guò)長(zhǎng)的凸出懸臂和過(guò)窄的凹槽。對(duì)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(shí)按1mm考慮.懸臂和凹槽的長(zhǎng)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(guò)小,其允許值如圖3-11a所示。 5)在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí),孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定距離,以免沖孔時(shí)凸模受水平推力而折斷,如圖3-11b所示。 6)沖孔時(shí),因受凸模強(qiáng)度的限制,孔的尺寸不應(yīng)太小。用無(wú)導(dǎo)向凸模和有導(dǎo)向的凸模所能沖制的最小尺寸,分別見(jiàn)表3-8和表3-9 。,圖3-11 沖裁件孔邊距尺寸,表3-9 有導(dǎo)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(shè)計(jì)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(jì)利用,一個(gè)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(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)。,式中 A一個(gè)步距內(nèi)沖裁件的 實(shí)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(gè)沖裁件的實(shí)際面積(mm2); B板料(或帶料、條料)寬度(mm); L板料(或帶料、條料)長(zhǎng)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(lèi): 1)結(jié)構(gòu)廢料:是由沖件的形狀特點(diǎn)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(yīng)從減少工藝廢料著手。 減少工藝廢料的有力措施是: (1)設(shè)計(jì)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(diǎn):材料利用率低,沖件精度高,模具壽命長(zhǎng)。 (2)少?gòu)U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(diǎn):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(wú)廢料排樣:沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件,無(wú)任何搭邊。 特點(diǎn):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(lèi),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(shí)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(bǔ)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(jìn),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。,搭邊寬度對(duì)沖裁過(guò)程及沖裁件質(zhì)量的影響: (1)搭邊過(guò)大,材料利用率低; (2)搭邊過(guò)小,搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠,在沖裁中將被拉斷,有時(shí)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(dǎo)料板間距離：,2無(wú)側(cè)壓裝置,第三章 沖裁,條料寬度：,導(dǎo)料板間距離：,(3)有側(cè)刃定距 條料寬度 導(dǎo)料板之間的距離,第六節(jié) 排樣,一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸,第三章 沖裁,排樣圖,、條料長(zhǎng)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(xí)慣以剖面線表示沖

54、壓位置。,四.排樣設(shè)計(jì)實(shí)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(qǐng)選擇合理的排樣方案。,第七節(jié) 沖裁力和壓力中心的計(jì)算,一.沖裁力行程曲線 沖裁力:指沖裁時(shí)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(jì)算,通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值,它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)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(jì)算: 式中: F 沖裁力(N); L 沖裁周邊長(zhǎng)度(mm); t 材料厚度(mm); 材料抗剪強(qiáng)度(MPa); K 系數(shù)(實(shí)際生產(chǎn)中,模具間隙值的波動(dòng)和不均勻刃口的磨損板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng),一般K取=1.3) 為計(jì)算簡(jiǎn)單,也可按下式

55、估算沖裁力: FLtb 式中 b 材料抗拉強(qiáng)度(MPa),三.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)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(shí)梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)(或廢料)數(shù); KX,Kt,Kd系數(shù),見(jiàn)表2-15,圖2-20 卸料力、推件力和頂件力,四.壓力機(jī)公稱壓力的確定,壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力。 計(jì)算總沖壓力, 應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對(duì)待: (1)采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí): 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(shí): F=Fc+FX+Fd (3)采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí): 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(shè)備公稱壓力的限制,或使沖裁過(guò)程平穩(wěn)以減少壓力機(jī)振動(dòng),常用下列方法來(lái)降低沖裁力: (1)階梯凸模沖裁,(1)階梯凸模沖裁,應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 1)在幾個(gè)凸模直徑相差較大,相距又很近的情況下,應(yīng)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(diǎn):材料加熱后抗剪強(qiáng)度顯著降低,因而能降低沖裁力。 缺點(diǎn):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(lái)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(diǎn)。 為了確保壓力機(jī)和模具正常工作,應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合。否則,會(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊產(chǎn)生偏心載荷,使滑塊和導(dǎo)軌間產(chǎn)生過(guò)大的磨損,模具導(dǎo)向零件加速磨損,降低模具和壓力機(jī)的使用壽命。,沖模壓力中心的確定原則,1.沖裁形狀對(duì)稱的沖件時(shí),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(shí),其壓力中心位于直線段的中點(diǎn)。 (2)沖裁圓弧段時(shí),其壓力中心的位置按下式計(jì)算:,沖模壓力中心的確定原則,2.確定復(fù)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(shí)的壓力中心,(2)沖裁復(fù)雜形狀零件時(shí)的壓力中心 其壓力中心的計(jì)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(jìn)行: 1)選定坐標(biāo)軸x0和y0。 2)將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡(jiǎn)單的線段,求出各線段長(zhǎng)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(biāo)。,第八節(jié) 沖裁模分類(lèi)及典型沖裁模結(jié)構(gòu)分析,一.沖裁模的分類(lèi) (1)按工序性質(zhì)分類(lèi):落料模、沖孔模、切斷模、切邊模等。 (2)按工序組合程度分類(lèi):單工序模(俗稱簡(jiǎn)單模)、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模(俗稱連續(xù)模、操兵模) 。 (3)按模具導(dǎo)向方式分類(lèi):無(wú)導(dǎo)向的開(kāi)式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模等。 (4)按卸料與出件方式分類(lèi):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(lèi):擋料銷(xiāo)式、導(dǎo)正銷(xiāo)式、側(cè)刃式等模具。 (6)按凸、凹模所用材料不同分類(lèi):鋼模、硬質(zhì)合金模、鋅基合金模、橡膠沖模等。 (7)按自動(dòng)化程度分類(lèi):手動(dòng)模、半自動(dòng)模和自動(dòng)模。,二.典型沖裁模的結(jié)構(gòu)分析,1.單工序模 (1)無(wú)導(dǎo)向單工序沖裁模 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造周期短,成本較低。 缺點(diǎn):模具本身無(wú)導(dǎo)向,安裝模具時(shí)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(chǎng)合:沖裁精度要求不高,形狀簡(jiǎn)單,批量小的沖裁件。