沖裁及沖裁模設(shè)計(jì)--1(課件-ppt)

1、模具設(shè)計(jì)與制造,2,第 2 章 沖裁,第 2 章 沖裁,4,第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì),沖裁：利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離的一種沖壓工序。從廣義上說，是分離工序的總稱，包括切斷、落料、沖孔、修邊、切口等多種工序。一般來說，沖裁工藝主要是指落料和沖孔。落料：沖裁的目的是為了制取一定外形的沖落部分。（沖下部分為零件或毛料）沖孔：沖裁的目的是為了制取內(nèi)孔。（沖下部分為廢料）根據(jù)變形機(jī)理的不同，沖裁可以分為普通沖裁和精密沖裁兩類。,

2、5,第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6,第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì),沖裁變形機(jī)理（過程及其斷面特征）沖裁模具間隙凸凹模刃口尺寸的計(jì)算沖裁力的計(jì)算及降低沖裁力的方法排樣與搭邊及其他沖裁方法沖模零部件與類型沖裁模設(shè)計(jì)要點(diǎn),7,2.1.1 沖裁過程分析,2.1.2 剪切區(qū)力態(tài)分析（對(duì)于剪切線是直線的情況）,2.1.3

3、 裂紋的形成與發(fā)展,2.1.4 剪切力行程,2.1.5 剪切斷面分析,2-1沖裁變形機(jī)理,第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì),8,第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì),2-1沖裁變形機(jī)理,2.1.1 沖裁過程分析,,彈性變形階段－材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲等變形。,塑性變形階段－除剪切變形外，沖裁區(qū)還產(chǎn)生彎曲和拉 伸變形，至刃口附近的材料由于拉應(yīng)力

4、 的作用而出現(xiàn)微裂紋,斷裂分離階段－形成的上、下微裂紋逐漸擴(kuò)大并向材料內(nèi) 延伸，當(dāng)上、下裂紋重合時(shí)，材料便被 剪斷分離。,9,第 2 章 沖裁,2-1 沖裁變形機(jī)理,沖裁過程的分析,10,第 2 章 沖裁,2-1 沖裁變形機(jī)理,2.1.2 剪切區(qū)力態(tài)分析（對(duì)于剪切線是直線的情況）,板材剪切加工工藝原理圖Schematic di

5、agram of sheet metal shearing process,11,第 2 章 沖裁,,,─ 凸、凹模對(duì)板料的豎直作用力；─ 凸、凹模對(duì)板料的側(cè)壓力（水平作用力）； ─ 凸、凹模端面與板料間的摩擦力； ─ 凸、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力。,,板坯受力簡圖Diagram of sheet metal under load,12,第 2 章 沖裁,2.1.3 裂紋的形成與發(fā)展,2-1 沖裁變形機(jī)理,裂紋產(chǎn)生的條件：當(dāng)變

6、形區(qū)的應(yīng)變達(dá)到極限塑性應(yīng)變值時(shí)，就產(chǎn)生微裂紋裂紋擴(kuò)展的方向：沿著最大剪切應(yīng)變速度的方向擴(kuò)展 裂紋的成長過程：裂紋首先在低應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生，由于變形過程中最大剪切應(yīng)變的速度方向發(fā)生變化，使得新的裂紋不斷產(chǎn)生，舊裂紋的擴(kuò)展不斷停止，然后在舊裂紋的前端附近重新產(chǎn)生新的裂紋，不斷產(chǎn)生的微裂紋的根部匯成了一條主裂紋極限塑性應(yīng)變值除和材質(zhì)外，還和應(yīng)力狀態(tài)、變形歷史（損傷程度）有關(guān)。,13,第 2 章 沖裁,2-1 沖裁變形機(jī)理,2.1.

7、4剪切力行程,剪切加工過程非穩(wěn)定、不均勻。在剪切的初期，先產(chǎn)生彈性變形，然后進(jìn)入塑性階段，之后，雖然剪切面積減少了，但由于產(chǎn)生了加工硬化，其剪切力隨著剪切行程的增大而增大，對(duì)于塑性材料達(dá)到最大點(diǎn)后（微裂紋），剪切力開始降低，直至斷裂。塑性材料、脆性材料的區(qū)別。塑性材料：比如鐵線（絲),可以隨意變曲,變形,也不會(huì)斷裂,就是具有可塑性的材料.脆性材料：象玻璃,稍一用力變形就會(huì)斷裂,破碎掉的材料.,14,第 2 章 沖裁,2-1 沖裁變

8、形機(jī)理,2.1.5 斷面特征,1）圓角帶：沖裁過程中，纖維的彎曲與拉伸形成，軟材料圓角大。,2）光亮帶：塑剪變形時(shí)，由于相對(duì)移動(dòng)，凸凹模側(cè)壓力將毛料壓平形成的光亮垂直斷面。,3）斷裂帶：刃口微裂紋受拉應(yīng)力不斷擴(kuò)展形成的撕裂面，導(dǎo)致斷面粗糙并有斜度。,4）毛刺：由微裂紋位置與沖裁間隙等引起，是金屬拉斷而形成的金屬刺殘留在沖裁件上,15,第 2 章 沖裁,2.1.5 剪切斷面分析,a. 圓角帶 纖維的彎曲與拉伸引起的結(jié)果。間隙大→a ↑

9、b. 光亮帶 表面光潔。塑性變形的結(jié)果。塑性好→b ↑c(diǎn). 斷裂帶 微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，表面粗糙，略帶斜度，不與板平面垂直。塑性好→c ↓d. 毛刺 出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成，刃口狀態(tài)是影響毛刺的主要原因，刃口鈍易產(chǎn)生毛刺；從沖裁原理上講，毛刺是不可避免的。塑性好→d ↑,沖裁區(qū)應(yīng)力、變形和沖裁件正常的斷面狀況a）沖孔件 b）落料件,第 2 章 沖裁,17,第 2 章 沖裁,2 -2 沖裁模具間

10、隙,間隙的概念,模具凸凹模刃口縫隙間的距離。單邊間隙c、雙邊間隙z。,間隙對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命、沖裁力都有很大的影響，是沖裁工藝和模具設(shè)計(jì)中的最重要的工藝參數(shù)。,2.2.1 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響,2.2.2 間隙對(duì)沖裁力的影響,2.2.3 間隙對(duì)模具壽命的影響,2.2.4 間隙的確定,18,第 2 章 沖裁,2.2.1 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響,2 -2 沖裁模具間隙,沖裁件的質(zhì)量：斷面質(zhì)量、尺寸精度,a 間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響

11、 小間隙、合理間隙、大間隙情況下的剪切過程 斷面特征值與間隙的關(guān)系圖。,19,第 2 章 沖裁,2-2 沖裁模間隙,間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響,20,b 間隙對(duì)尺寸精度的影響 尺寸精度：實(shí)際尺寸與名義尺寸的差值。 差值由兩個(gè)方面引起的：一是模具的制造偏差、二是沖裁件相對(duì)于模具的尺寸偏差。 大間隙和小間隙情況下沖裁件尺寸相對(duì)于模具尺寸的變化 (P14) 尺寸變化量的大小與材料

12、性質(zhì)、厚度等因素有關(guān)。,第 2 章 沖裁,2.2.1 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響,2 -2 沖裁模具間隙,21,第 2 章 沖裁,2 -2 沖裁模具間隙,2.2.2 間隙對(duì)沖裁力的影響,沖裁力與剪切力的關(guān)系：沖裁力是指剪切力的最大值。,小間隙時(shí)沖裁力大：因?yàn)楫?dāng)沖裁間隙小時(shí)，沖裁過程中的擠壓作用加劇，沖裁力與磨擦力增大，使刃口所受壓應(yīng)力增大，造成刃口變形與端面磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)廊小?合理間隙時(shí)沖裁力小：上下裂紋重合。,22

13、,第 2 章 沖裁,2 -2 沖裁模具間隙,2.2.3 間隙對(duì)模具壽命的影響,模具的破壞形式有：磨鈍、崩刃、折斷。附著磨損：由于高壓，使材料與模具之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，附著部分產(chǎn)生剪切，而引起磨損。,間隙過?。杭觿∧p，對(duì)模具壽命極為不利。間隙過大：由于彎矩及拉應(yīng)力的增大而導(dǎo)致刃口損壞。故間隙的大小應(yīng)取合理值。,23,第 2 章 沖裁,間隙與材料的性能、厚度、使用要求的關(guān)系。使用要求 當(dāng)制件尺寸精

14、度要求和斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，采用小間隙； 當(dāng)制件尺寸精度要求和斷面質(zhì)量要求較低時(shí)，只考慮模具的壽命、沖裁力等因素，而選用大間隙。 材料厚度的影響：材料越厚，間隙值越大 材料性能的影響：硬材料的間隙值應(yīng)大些，考慮降低沖裁力及減少磨損。,2 -2 沖裁模具間隙,2.2.4沖裁模間隙值的確定,24,第 2 章 沖裁,2-2 沖裁模間隙,合理沖裁間隙的概念,間隙選取時(shí)主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)主要因素，當(dāng)

15、對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求高時(shí)，應(yīng)選較小的間隙值；當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求不高時(shí)，應(yīng)選較大的間隙值，提高模具壽命、降低沖裁力。 考慮到模具制造偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常選擇一個(gè)適當(dāng)范圍作為合理間隙，其中最小值稱為最小合理間隙Zmin，最大值稱為最大合理間隙Zmax。,在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這二個(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)采用最小合理間

16、隙 Zmin,1.理論法確定法 （P16）,2 -2 沖裁模具間隙,第 2 章 沖裁,材料厚度t越大，合理間隙值增大材料塑性愈好，壓入材料h0越大，合理間隙值愈小。反之硬脆材料的h0較小，合理間隙值就要大。,26,第 2 章 沖裁,（a）在同樣情況下，非圓形比圓形大，沖孔比落料大（b）高速?zèng)_壓時(shí)，間隙應(yīng)增大（c） 熱沖時(shí)材料的強(qiáng)度低，間隙可?。╠）電火花加工的模具應(yīng)比機(jī)械加工方法加工的模具間隙小,2.經(jīng)驗(yàn)確定法較小

17、間隙值較大間隙值,27,第 2 章 沖裁,2 -3 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算,2.3.1、尺寸的計(jì)算原則,2.3.2、計(jì)算方法,2.3.3、算例,28,第 2 章 沖裁,2 -3 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算,2.3.1、尺寸的計(jì)算原則,,沖裁件的尺寸由模具刃口尺寸決定（若不考慮從模具出來后尺寸的變化,沖裁件尺寸等于模具刃口尺寸）。 考慮在使用過程中模具產(chǎn)生磨損。因此，決定沖裁件尺寸的因素包括：制造精度、磨損（間隙、模具結(jié)構(gòu)、硬度）,實(shí)踐

18、證明：由于落料件尺寸和沖孔時(shí)孔的尺寸都是以光亮帶尺寸為準(zhǔn)，而落料件光亮帶尺寸等于凹模刃口尺寸，沖孔時(shí)孔的光亮帶尺寸等于凸模刃口尺寸，因此設(shè)計(jì)刃口時(shí)，應(yīng)分落料和沖孔兩種情況來考慮。,29,第 2 章 沖裁,a.    基準(zhǔn)件原則b.    最大材料量原則c.     一致性原則,2 -3 凸模與凹模刃口尺寸的確定,2.3.1、尺寸的確定

19、原則,30,第 2 章 沖裁,a.    基準(zhǔn)件原則 落料件尺寸由凹模尺寸來決定，沖孔件尺寸由凸模尺寸決定。（在測量使用中，落料件以大端尺寸為準(zhǔn)，沖孔件是以小端尺寸為準(zhǔn)）。 落料模：以凹模尺寸為準(zhǔn)，間隙取在凸模上 沖孔模：以凸模尺寸為準(zhǔn)，間隙取在凹模上b.    最大材料量原則 落料模：凹?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小值 沖孔模

20、：凸?；境叽鐟?yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大值 間隙取最小合理間隙c.     一致性原則 模具精度高，沖裁件的精度高。模具精度高于沖裁件精度2～3級(jí)。,當(dāng)制件無標(biāo)準(zhǔn)公差時(shí)，對(duì)于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)取IT14級(jí)，模具取IT11級(jí)。圓形件，模具取IT6～7級(jí)。,31,2 -3 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算,2.3.2、計(jì)算方法,落料時(shí),,,沖孔時(shí),,,(1) 凸模與凹模分開加工，分別標(biāo)注刃

21、口尺寸及公差,適于圓形或簡單形狀沖裁件,32,第 2 章 沖裁,2 -3 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算,2.3.2、計(jì)算方法（表2-4 制造公差）,,,,,Δ—沖裁件制造公差（沖壓件未標(biāo)注公差的極限偏差值可按GB1800-79 IT12~14級(jí)選?。?x—磨損系數(shù)，與制造精度有關(guān)，一般可取系數(shù)值x=0.5-0.75。參考值：工件精度在IT10級(jí)精度以上或大批量生產(chǎn)時(shí)，x取1.0；工件精度在IT11~IT13級(jí)或中批量生產(chǎn)時(shí)，x取0.75；

22、IT14級(jí)精度或小批量生產(chǎn)時(shí)，x=0.5。,,,,,或,,,為了保證磨損，須滿足,≤,≤,33,第 2 章 沖裁,例1：如圖所示墊圈，材Q235，板料厚度2mm，試確定沖裁凸、凹模的刃口尺寸及公差。 查表（無特殊要求的一般沖孔，落料，工件精度取IT14） Zmax＝0.24 Zmin＝0.20沖孔 ?p=0.02, ?d =0.02 ,x=0.5落料 ?p=0.02, ?d =0.03 ,x=0.5,? 12

23、.5 ? 35,,,,,,,+0.24,2.3.3 算例,,,-0.34,34,沖孔：,校核：,（滿足間隙公差條件）,落料：,校核：,（不能滿足間隙公差條件）,35,因此只有縮小凸、凹模制造公差，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可取：,故：,36,第 2 章 沖裁,練習(xí)如圖所示墊圈，材料08鋼，板料厚度2mm，試確定凸凹模刃口尺寸及公差。Zmax＝0.18

24、 Zmin＝0.13落料 ?p=0.02, ?d =0.03 ,x=0.5沖孔?p=0.02, ?d =0.02 ,x=0.5,? 40.2 -0.34? 13.9,,,,,,,+0.14,,,,,37,沖孔：,校核：,（滿足間隙公差條件）,落料：,校核：,（滿足間隙公差條件）,38,第 2 章 沖裁,、,第 2 章 沖裁,2 -3 凸模與凹模刃口尺寸的確定,2.3.2、計(jì)算方法,思考題：1、畫出落料沖孔時(shí)各個(gè)部分的公差分

25、配位置， 給出刃口尺寸的計(jì)算式，解釋各個(gè)符號(hào)的含義。2、以沖孔為例，分別在大批量生產(chǎn)和小批量生產(chǎn)時(shí)，用公差分析的方法給出模具刃口尺寸的計(jì)算式，解釋磨損系數(shù)的含義。,39,第 2 章 沖裁,、,第 2 章 沖裁,2 -3 凸模與凹模刃口尺寸的確定,2.3.2、計(jì)算方法,(2)凸模與凹模配合加工 （非圓形件）,對(duì)于形狀復(fù)雜的制件，或薄料件小間隙，采用配合加工。,模具制造公差不受間隙的限制。一般取模具制造公差,落料件按模具磨損情況的不同，

26、可分為三類A類尺寸：凹模磨損后尺寸增大B類尺寸：凹模磨損后尺寸減小C類尺寸：凹模磨損后尺寸不變,40,、,2.3.2、計(jì)算方法,(2)凸模與凹模配合加工 （了解各符號(hào)的意義（P28））,,基準(zhǔn)件尺寸與工件尺寸的關(guān)系：,,,,以上為落料時(shí)凹模尺寸的計(jì)算方法，相應(yīng)的凸模尺寸按凹模尺寸配制，并保證最小間隙。同時(shí)圖紙上注明。 沖孔以凸模為基準(zhǔn)，也同凹模一樣分三種情況。,41,第 2 章 沖裁,,,,,,,,,,,,,,,,

27、A1,A2,A3,B1,B2,C2,C3,C1,落料件尺寸圖,基準(zhǔn)件（落料凹模）尺寸圖,,,42,按模具磨損情況的不同，可分為三類：A類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸增大B類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸減小C類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸基本不變,A類尺寸=（沖裁件上該尺寸的最大極限尺寸B類尺寸=（沖裁件上該尺寸的最小極限尺寸C類尺寸= 沖裁件上該尺寸的中間尺寸,凸模與凹模配合加工的方法： （總結(jié)）,,

28、43,第 2 章 沖裁,2.3.4、算例,例3 計(jì)算如圖所示沖裁件的落料凸模尺寸和凹模尺寸。沖裁件的材料為10鋼，沖裁件的尺寸為,查表得，Zmax＝0.18 Zmin＝0.13,厚度t=2mm。,注：該沖裁件屬于落料件，只要計(jì)算落料凹模尺寸及制造公差，凸模由凹模的實(shí)際尺寸按間隙要求配做。,（對(duì)于尺寸為80mm的x=0.5，其余尺寸均為x=0.75 。）,,1寫明abcde分別屬于哪一類尺寸，再寫上公式，然后代入。,44,落料凹模的基本

29、尺寸計(jì)算如下：,45,落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是79.80mm、39.75mm、 34.75mm、22.07mm、 14.90mm，保證雙邊間隙值為0.13～0.18mm。,46,47,第 2 章 沖裁,2 -4 沖裁力的計(jì)算及降低沖裁力的方法,2.4.1、沖裁力的計(jì)算,2.4.2 、降低沖裁力的方法,2.4.3 、卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算,,1. 階梯形凸模,3. 斜刃沖模,2. 材料加熱,2.4.1 沖裁力的計(jì)算

30、（平刃）,常取K=1.3，一般情況下，材料的抗拉強(qiáng)度,所以，為了計(jì)算方便，也可用下式計(jì)算沖裁力：,49,2 -4 沖裁力的計(jì)算及降低沖裁力的方法,2.4.2 、降低沖裁力的方法,1）將材料加熱后沖裁 把材料加熱后沖裁可以大大降低其抗剪強(qiáng)度，有數(shù)據(jù)顯示：將鋼材加熱到700～900攝氏度時(shí)，沖裁力只及常溫的三分之一甚至更少。 優(yōu)點(diǎn)：沖裁力降低明顯。缺點(diǎn)：斷面質(zhì)量較差（毛刺多）、精度低、沖裁件上會(huì)產(chǎn)生氧化皮，另外加熱

31、沖裁的勞動(dòng)條件也差 。只用于精度要求不高的厚料沖裁。,當(dāng)板料較厚或者沖裁件較大時(shí)，所需要產(chǎn)生的沖裁力過大或者壓力機(jī)噸位不夠時(shí)，可采用下列方法來降低沖裁力。,50,3） 用斜刃沖模沖裁 將凸模或凹模刃口做成斜刃口，整個(gè)斜刃不是與沖裁件周邊同時(shí)接觸，而是逐漸切入，所以沖裁力會(huì)減少。 優(yōu)點(diǎn)：壓力機(jī)能在柔和的條件下工作，當(dāng)沖裁件很大時(shí)，降低沖裁力很明顯。缺點(diǎn)：模具制造難度提高，刃口修磨也困難。 適用于

32、形狀簡單、精度要求不高、料不太厚的大件沖裁。在汽車、拖拉機(jī)等大型覆蓋件的落料中應(yīng)用較多。,2） 階梯形凸模 在多凸模沖模中，將凸模做階梯型布置（不同高度），采用階梯布置可使各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而降低了沖裁力。 缺點(diǎn)是修模刃口比較麻煩，主要用于有多個(gè)凸模而其位置又較對(duì)稱的模具。,51,2.4.3 卸料力及頂件力的計(jì)算 推件力：沿著沖裁方向，把卡住的板料（工件或廢料）從凹模內(nèi)推

33、出所需要的力； 頂件力：與沖裁方向相反，把卡住的板料從凹模內(nèi)頂出所需要的力； 卸料力：從凸模上將緊箍板料卸下所需要的力。 影響因素(P31) 經(jīng)驗(yàn)公式： F1＝nk1F F2＝k2F F3＝k3F,n----同時(shí)卡在凹模洞口內(nèi)的零件數(shù)； F-----沖裁力（N）K1、K2、K3----

34、-推件力、頂件力和卸料力系數(shù)，見書上表2-5。,52,,2. 卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算,,,,53,第 2 章 沖裁,采用彈性卸料裝置和上出料方式的總沖裁力 F0＝F＋F2＋F3采用彈性卸料裝置和下出料方式的總沖裁力 F0＝F＋F1＋F3采用剛性卸料和下出料方式：

35、F0＝F＋F1,排樣:,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。,2.5 排樣與搭邊,第 2 章 沖裁,55,,根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種（P33）：,2.5.1 排樣方法,一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率,材料利用率：,a．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)。,2

36、.5.2 材料的經(jīng)濟(jì)利用,步距:條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距（也稱進(jìn)距）步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。,一張板料(或帶料、條料)上總的材料利用率,a．材料利用率（續(xù)）,,,2.5.2 材料的經(jīng)濟(jì)利用（續(xù)）,第 2 章 沖裁,沖裁所產(chǎn)生的廢料：一類是結(jié)構(gòu)廢料；另一類是工藝廢料。,b．提高材料利用率的方法,2.5.2 材料的經(jīng)濟(jì)利用（續(xù)）,第 2 章 沖裁,減少工藝廢料的有力措施是：,b．提高材料利用率的方

37、法(續(xù)）,設(shè)計(jì)合理的排樣方案；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，利用廢料作小零件等。,利用結(jié)構(gòu)廢料的措施有：,當(dāng)材料和厚度相同時(shí)，在尺寸允許的情況下，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。 在使用條件許可下，也可以改變零件的結(jié)構(gòu)形狀，提高材料利用率。,2.5.2 材料的經(jīng)濟(jì)利用（續(xù)）,第 2 章 沖裁,搭邊： 排樣時(shí)沖裁件（工件）之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的余料。搭邊的作用：

38、 一是補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格零件； 二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 合理搭邊還可以避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。,2.5.3 搭邊,第 2 章 沖裁,a．影響搭邊值的因素,（1）材料的機(jī)械（力學(xué)）性能 硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。（2）材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 （3）沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取

39、大些。（4）送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些。（5）卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。,2.5.3 搭邊,第 2 章 沖裁,b．搭邊值的確定,表2-7為搭邊值的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)表之一，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。,2.5.3 搭邊,第 2 章 沖裁,條料寬度：,B：條料寬度的基本尺寸(mm);D: 工件在寬度方向的尺寸(mm);a: 側(cè)搭邊的最小值(mm); ： 條料寬度的單向（負(fù)向）公差(mm) 。,

40、2.5.4 條料寬度的確定,第 2 章 沖裁,一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸,、條料長度L、板料厚度t 、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊和側(cè)搭邊a。并習(xí)慣以剖面線表示沖壓位置。,2.5.5 排樣圖,第 2 章 沖裁,65,2.6 沖裁件工藝性分析,沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。對(duì)沖裁工藝性影響最大的是制件的是幾何形狀、尺寸和精度要求等。 沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得

41、到質(zhì)量合格的沖裁件。,第 2 章 沖裁,2.6.1 沖裁件的精度等級(jí),一般精度：IT10～12級(jí)；高精度IT8～10級(jí)；沖孔大于落料。,獲得高精度方法：,1、普通沖裁后整修或輔以切削加工,2、精密沖裁,66,（3）沖孔尺寸不宜過小，否則凸模強(qiáng)度不夠。（4）為避免工件變形和保證模具強(qiáng)度，孔邊距和孔間距不能過小。（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。,2.6.2、沖裁件的形狀和

42、尺寸要求（1）沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單、對(duì)稱，避免形狀復(fù)雜的曲線。（2） 沖裁件內(nèi)孔及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理開裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損。,67,2.7 整修與精密沖裁,采用普通的沖裁工藝，沖裁件的尺寸精度在IT10 ～I(xiàn)T14級(jí)左右，表面粗糙度在6.3左右，其斷面略帶斜度，光亮帶也只有斷面的1/3左右。當(dāng)沖裁件尺寸精度、表面粗糙度和斷面垂直度有較高要求時(shí)，就必須采取一些措施來

43、滿足沖裁件的質(zhì)量要求。,2.7.1 整修,整修是利用整修模沿著沖裁件外緣或內(nèi)孔刮削去一層薄薄的切屑，以除去普通沖裁時(shí)在斷面上留下的塌角、毛刺和剪裂帶等，從而提高了沖裁件的加工精度，降低了表面粗糙度。整修時(shí)應(yīng)合理確定整修余量，而整修余量又決定于整修次數(shù)。 整修又分為外緣整修和內(nèi)緣整修,68,圖2-12 修整工藝簡圖1—凸模；2—凹模,69,1、外緣整修  沖裁件外形的整修稱為外緣整修，它是

44、將預(yù)先留有整修余量的落料件置于整修凹模上，其凸模將毛坯壓入凹模，余量被凹模切去。外緣整修的質(zhì)量與整修次數(shù)、整修余量以及整修模結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。分為兩種：  （1）切削外緣件整修：切削外緣整修可以整修出IT6級(jí)精度、表面粗糙度可達(dá)0.4以下的沖壓件。  這種整修方法與切削加工相似。整修余量與材料的性質(zhì)、沖裁件形狀和大小、板材厚度及整修前的斷面質(zhì)量等狀況有關(guān)。大間隙落料：斷面上斷裂帶斜度大，整修量必然

45、要大；小間隙落料：需要切去二次剪切形成的中間斷裂帶的斜度小，整修量相對(duì)也小。,70,整修次數(shù)根據(jù)整修量的大小、材料的性質(zhì)、板材厚度和沖壓件的幾何形狀等因素來確定。就實(shí)際生產(chǎn)而言，總是希望整修次數(shù)愈少愈好，但有時(shí)是不可能實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)板材厚度小于3mm、沖裁件外形比較簡單時(shí)，一般只需要一次整修即可； 如果沖裁件外形復(fù)雜，就必須進(jìn)行多次整修。 對(duì)于軟材料（如黃銅、鋁）的整修

46、，凹模與凸模應(yīng)采用鋒利刃口；對(duì)于較硬材料（如鋼）的整修，凹模刃口應(yīng)稍帶有圓角，凸模做成鋒利刃口。,,71,,（2）擠光外緣整修：,主要適用于塑性較好、板材厚度為3 ～7mm的沖裁件。整修方法是將大于凹模的沖裁件擠入錐形凹模內(nèi)，以獲得光潔的外緣表面，每邊的壓縮量不應(yīng)超過0.04～0.06mm。,,2.內(nèi)緣整修：,沖裁件孔的整修稱為內(nèi)緣（孔）整修。內(nèi)孔整修過程與外緣整修相似，不同處就是內(nèi)孔整修利用凸模切除余量。整修的目的是校正孔的坐標(biāo)位置，

47、提高光潔度和孔的尺寸精度。內(nèi)緣整修有切削內(nèi)緣整修和擠壓內(nèi)緣整修兩種。,72,1）切削內(nèi)緣整修： 整修精度可達(dá)IT6級(jí)左右，表面粗糙度在0.4 左右。整修量與材料性質(zhì)、厚度及內(nèi)緣斷面質(zhì)量狀況等因素有關(guān)。如果整修前沖壓件上的孔用鉆孔工藝加工的，其整修量要比用沖孔時(shí)小。若整修孔的同時(shí)，還兼有校準(zhǔn)孔徑和孔中心距時(shí)，應(yīng)增加整修量。 2）用鋼球或芯棒整修： 此法是利用滾珠或芯棒對(duì)孔進(jìn)行

48、精壓。工作時(shí)，利用凸模的壓力，使硬度很高的鋼球或芯棒強(qiáng)行通過孔，借以達(dá)到整修目的。整修后的尺寸精度可達(dá)IT6級(jí)左右，表面粗糙度在0.1左右。,73,,,改變沖裁條件，以增大變形區(qū)的靜水壓作用，抑制材料的斷裂，使塑性剪切變形延續(xù)到剪切的全過程，在材料不出現(xiàn)剪裂紋的沖裁條件下實(shí)現(xiàn)材料的分離，從而得到斷面光滑而垂直的精密零件。,精密沖裁法,2.7.2 精密沖裁,74,精密沖裁簡稱精沖：精沖按沖裁機(jī)理分半精沖（小間隙或負(fù)間隙沖裁）和精沖（齒圈壓

49、板）兩種。,1、小間隙圓角刃口沖裁（圖2-14）  這種沖裁方法在凹模的刃邊不產(chǎn)生剪裂，金屬均勻地被擠進(jìn)了凹模的洞口，這時(shí)金屬的纖維被拉長，并被凹模的光滑表面壓平，形成了很光的斷面，在廢料上有拉長的毛刺。同普通沖裁方法相比，兩者的差別僅在于采用了小間隙，小圓角刃口，加強(qiáng)了沖裁區(qū)的靜水壓，起到了抑制裂紋的作用。,（1）半精沖,75,這種方法只適用于塑性較好的有色金屬和軟鋼，如軟鋁、紫銅、黃銅、05F和08F等。這種方

50、法用于硬鋼和磷青銅等時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。,2、負(fù)間隙沖裁（圖2-15）（機(jī)理基本和1相同）    負(fù)間隙是指凸模尺寸大于凹模尺寸。對(duì)于圓形沖裁件，凸模比凹模大出的周邊是均勻的，一般約大（0.1 ～0.2) t；對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的沖裁件，在凸出的角部要比圓形部分大出一倍，即為（0.2 ～0.4 )t；在凹進(jìn)的部位應(yīng)比圓形部分減少一半，即為（0.05～0.1）t。

51、 負(fù)間隙沖裁方法只適于沖裁塑性好的材料，如軟鋁、銅和軟鋼等。對(duì)于普通碳素鋼和合金鋼不能采用。采用這種方法，在沖裁后可獲得IT8～I(xiàn)T11、粗糙度0.8～0.4的沖壓件。,76,由于凸模尺寸大于凹模尺寸，出現(xiàn)的裂紋與普通沖裁時(shí)相反，形成一個(gè)倒錐形，凸模將此倒錐形毛坯推入凹模時(shí)，切去了部分余量，獲得較高的斷面質(zhì)量。有時(shí)，為獲得使斷面有更低的表面粗糙度，可以在凹模的刃邊作出很小的倒角。   沖裁時(shí)，模具在完全閉合

52、后，凸模的最下邊工作位置應(yīng)與凹模上平面保持有0.1～0.2 mm的距離。,77,1.精沖原理：  要想獲得既不帶錐度又光潔的切斷面，其先決條件是凸模和凹模之間的間隙要極小，同時(shí)還要避免普通沖裁變形時(shí)出現(xiàn)的撕裂階段，只產(chǎn)生塑性剪切。也就是說，沖裁件與板材分離的過程始終是塑性剪切過程。為獲得純塑性剪切變形，板材在沖裁過程中必須一直處于強(qiáng)力的壓緊狀態(tài)。板材在很大的靜壓力作用下，產(chǎn)生以下的效果：  ①

53、 使材料塑性增大，不至于在模具刃口附近產(chǎn)生裂紋；  ② 將板材壓平，使沖裁切斷面與沖裁件表面保持垂直。,（2）精沖（齒圈壓板法）,78,精沖是精密沖裁工藝的簡稱。是在普通沖裁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種精密加工工藝。它與普通沖裁在工藝上的區(qū)別，除凸模、凹模間間隙極小與凹模刃口帶圓角外，在模具結(jié)構(gòu)上也有其特點(diǎn)，精沖模具比普通沖裁模多了一個(gè)齒圈壓板與一個(gè)頂出器，所以材料在受壓狀態(tài)下進(jìn)行沖裁，可以防止材料在沖裁過程中的拉伸流動(dòng)。 &

54、#160; 實(shí)踐證明：在精沖時(shí)，壓緊力、沖裁間隙和凹模刃口圓角三者是相輔相成的，其中沖裁間隙是主要的。,79,2、適用于精沖的材料,精沖對(duì)材料要求比較嚴(yán)格，適合精沖的材料必須具有良好的塑性、較大的變形能力和良好的組織結(jié)構(gòu)，以便在沖裁中不致發(fā)生撕裂現(xiàn)象。  以含碳量小于0.35％、強(qiáng)度極限σb=300～600MPa的鋼精沖效果最好。含碳0.35 ～0.7%,甚至更高的碳素鋼及鉻、鎳、鉬含量比較低的合金鋼

55、經(jīng)退火處理后仍然可以獲得良好的效果。 至于有色金屬包括純銅、黃銅（含銅量大于62％）、軟青銅、鋁及其合金（抗拉強(qiáng)度σb ＜250MFa）等都可以精沖。但是用作沖裁鑰匙的鉛黃銅精沖效果不好。,80,（1）最小圓角半徑：精沖件不允許有尖角，必須是圓角，否則在相應(yīng)的剪切面上會(huì)發(fā)生撕裂，而且易使凸模損壞。沖裁件的最小圓角半徑與沖裁件的尖角角度、板材厚度及其機(jī)械性能等因素有關(guān)。 （2）精沖允許的最小孔徑主要是從沖孔

56、凸模所能承受的最大壓應(yīng)力來考慮的，其值與材料性質(zhì)和板材厚度等因素有關(guān)。 （3）孔邊距：精沖所允許的孔邊距的最小值比普通沖裁時(shí)小。,3、精沖件的結(jié)構(gòu)工藝性,81,2-8 沖裁模基本類型和典型結(jié)構(gòu),沖裁模：用來完成沖裁工序的沖模，是實(shí)現(xiàn)沖壓變形的一種工藝裝備。沖模結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足生產(chǎn)要求，能保證沖出合格的零件，滿足生產(chǎn)批量要求。還要考慮制造容易、使用方便、操作安全、成本低廉等各方面的要求。,分類：,1.按工序性質(zhì)分：6種（P４１）,2

57、.按工序的組合分：3種（P４１）,模具設(shè)計(jì)與制造,§2-8沖裁?；绢愋图暗湫徒Y(jié)構(gòu),§2-8沖裁?；绢愋图暗湫徒Y(jié)構(gòu)一、沖裁模的分類：（1）按工序性質(zhì)分： A：落料模：沿封閉的輪廓將工件與板料分離，沖下來的部分為工件。 B：沖孔模：沿封閉的輪廓將工件與板料分離，沖下來的部分為廢料。 C：切斷模：沿敞開的輪廓將

58、材料分離。 D：切口模：沿敞開的輪廓將零件局部切開,但不完全分離。 E：切邊模：將工作多余的邊緣切掉。 F：部切模：將一個(gè)工件切成兩個(gè)或多個(gè)工件。,模具設(shè)計(jì)與制造,,（2）按工序的組合分 1）簡單模： A：一個(gè)凸模一個(gè)凹模的簡單模。 B：多個(gè)凸模多孔凹模的復(fù)式模。2）級(jí)進(jìn)模：3）復(fù)合模：二、典型沖裁模結(jié)構(gòu)分析 1、簡單模1）無導(dǎo)向簡單沖裁模A：結(jié)構(gòu),模具設(shè)計(jì)與制造,84,（1）簡單模：在沖壓的

59、一次行程過程中，只能完成一個(gè)沖壓工序的模具。模具簡單,造價(jià)低。,,2）導(dǎo)板式簡單沖裁模,上一頁,下一頁,退出,模具設(shè)計(jì)與制造,模具設(shè)計(jì)與制造,章目錄,節(jié)目錄,,,3)導(dǎo)柱式簡單沖裁模,上一頁,下一頁,退出,模具設(shè)計(jì)與制造,模具設(shè)計(jì)與制造,章目錄,節(jié)目錄,,87,（2）級(jí)進(jìn)模：（連續(xù)沖模）在沖壓的一次行程過程中，在不同的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。生產(chǎn)率高，要求定位精度高。,,2、級(jí)進(jìn)模1）有固定擋料銷及導(dǎo)正銷的級(jí)進(jìn)模：

60、,上一頁,下一頁,退出,模具設(shè)計(jì)與制造,模具設(shè)計(jì)與制造,章目錄,節(jié)目錄,,,2)側(cè)刃定位的級(jí)進(jìn)模,上一頁,下一頁,退出,第 2頁,模具設(shè)計(jì)與制造,模具設(shè)計(jì)與制造,章目錄,節(jié)目錄,共10頁,,90,電機(jī)轉(zhuǎn)子多工位級(jí)進(jìn)模,91,（3）復(fù)合模：在沖壓的一次行程過程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。精度高，模具復(fù)雜。,,3、復(fù)合模A、倒裝復(fù)合模：,上一頁,下一頁,退出,第 2頁,模具設(shè)計(jì)與制造,模具設(shè)計(jì)與制造,章目錄,節(jié)目

61、錄,共10頁,,B、正裝復(fù)合模,上一頁,下一頁,退出,第 2頁,模具設(shè)計(jì)與制造,模具設(shè)計(jì)與制造,章目錄,節(jié)目錄,共10頁,94,電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子復(fù)合模,95,第 2 章 沖裁,落料沖孔復(fù)合模,1-下模板 2-卸料螺釘 3-導(dǎo)柱 4-固定板 5-橡膠 6-導(dǎo)料銷 7-落料凹模 8-推件塊 9-固定板 10-導(dǎo)套 11-墊板 12