沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、1 P1,沖壓是通過(guò)模具對(duì)板材施加壓力或拉力，使板材塑性成形，有 時(shí)對(duì)板材施加剪切力而使板材分離，從而獲得一定尺寸、形狀和性能 的一種零件加工方法 。沖壓工藝可以分成 分離工序 和 成形工序 兩大 類 。 （ 判 斷 ： 表 1 和 表 2 ）2, P18硬化定義：隨著冷變形程度的增加，金屬材料強(qiáng)度和硬度 指標(biāo)都有所提高， 但塑性、 韌性有所下降。 N 稱為材料的 硬化指數(shù) ， 是表明材料冷變形硬化性能 的重要參數(shù)。硬化指數(shù) n大時(shí)，表現(xiàn) 在冷變形過(guò)程中材料的變形抗力隨變形的增加而迅速增大，材料 的塑性變形穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)局部的集中變形和破壞，有利 于提高伸長(zhǎng)類變形的成形極限。P30， 成

2、形破裂 ：脹形（ a 破裂 ）和擴(kuò)孔翻邊破裂（ B 破裂 ）。3，P32 （了解）硬化指數(shù)n值：材料在塑性變形時(shí)的硬化強(qiáng)度。N大，說(shuō)明該材料的拉伸失穩(wěn)點(diǎn)到來(lái)較晚。塑性應(yīng)變比r 值： r 值反映了板材在板平面方向和板厚方向由于各向異性而引起應(yīng)變能力 不一致的情況，它反映了板材在板平面內(nèi)承受拉力或壓力時(shí)抵抗 變薄或變厚的能力。4， P45， 沖裁過(guò)程 的三個(gè)階段： 彈性變形階段，塑性變形階段， 斷裂分離階段 。5， P48， 斷面 的 4 個(gè)特征區(qū)： 圓角帶，光亮帶，斷裂帶，毛刺 。（簡(jiǎn)答） 影響斷面質(zhì)量的因素 ： 1， 材料力學(xué)性能的影響 。材料塑 性好，材料被剪切的深度較大，所得斷面光亮帶所占

3、的比例就大， 圓角也大；反之則反。 2， 模具間隙的影響 。間隙過(guò)小時(shí)，最初形 成的滯留裂紋，在凸模繼續(xù)下壓時(shí)，產(chǎn)生二次剪切，會(huì)在光亮帶中部形成高而薄的毛刺；間隙過(guò)大時(shí)，使光亮帶所占比列減小， 材料發(fā)生較大的塌角，第二次拉裂使得斷面的垂直度差，毛刺大 而厚，難以去除，使沖裁件斷面質(zhì)量下降。3， 模具刃口狀態(tài)的影響。刃口越鋒利，拉力越集中，毛刺越?。蝗锌谀p后，壓縮力 增大，毛刺增大。 4， 斷面質(zhì)量還與模具結(jié)構(gòu)、沖裁件輪廓形狀、 刃口的摩擦條件 等有關(guān)。6, P50，降低沖裁力 的方法：階梯凸模沖裁 （缺點(diǎn)：長(zhǎng)凸模插入 凹模較深，容易磨損，修磨刃口夜間麻煩 ）， 斜刃口沖裁，加熱 沖裁。7，

4、P52， F 卸：從凸模上將零件或廢料卸下來(lái)所需要得力。F 推 ：順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力。F 頂：逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔頂出的力。設(shè)h為凹?？卓谥北鄣母叨?，t為材料厚度，則工件數(shù)：n=h|t。剛性卸料裝置和 下出料方式的沖裁模總壓力：F總=F沖+F推彈性和下出料方式的總沖壓力：F總=F沖+F卸+F推彈性和上出料方式的總沖壓力：F總=F沖+F卸+F頂（選擇）8, P53,沖裁間隙：沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。 分雙邊（C） 和單邊（Z）兩種。間隙 的影響： （ 1）對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 。間隙較 大時(shí),材料所受的拉 伸作用增大, 沖裁完畢后材料彈性恢復(fù), 沖裁件尺

5、寸向?qū)嶓w方向收縮, 使落料件尺寸小于凹模尺寸,而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸。當(dāng)間 隙較小時(shí)，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)， 材料受凹、 凸模擠壓力大， 壓縮變形大，沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，而沖 孔件的孔徑則變小。（ 2）對(duì)模具壽命的影響 。間隙 減小 時(shí)，接觸壓 力隨之增大， 摩擦距離隨之增長(zhǎng)， 摩擦發(fā)熱嚴(yán)重， 因此模具磨損加??； 較大 間隙使得孔徑在沖裁后因回彈增大， 卸料時(shí)減少與凸模側(cè)面的磨 損。（ 3）對(duì)沖裁力及卸料力的影響 。間隙 減小時(shí)，材料所受的拉應(yīng) 力減小，壓應(yīng)力增大，板料不易產(chǎn)生裂紋，沖裁力增大；反之減小， 但繼續(xù)增大間隙值，凸、凹模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會(huì)

6、發(fā)生二次 斷裂沖裁力下降變緩。間隙 增大 時(shí)，沖裁件光亮帶窄，落料件尺寸偏 差為負(fù)， 沖孔件尺寸偏差為正， 因而使卸料力、 推件力或頂件力減小。 間隙繼續(xù)增大，制作毛刺增大，卸料力、頂件力迅速增大。9, P61重點(diǎn)（沖裁模刃口尺寸計(jì)算 ）（ 1）計(jì)算原則 ：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 ）；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 ）；選擇模具刃口制造公差；保證有合 理的間隙值； “入體” 原則。（2）計(jì)算方法 ：凸模和凹模分開加工 分 開加工與配合加工的區(qū)別及其優(yōu)缺點(diǎn) 、配合加工計(jì)算題 ；凸模和凹 模配合加工 1,落料：應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件,然后配

7、做凹模2,沖孔 例2-310 P67重點(diǎn)排樣利用率 的計(jì)算（一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的材料利用率和一張板 料上總的材料利用率公式） 排樣：沖裁件在板、條等材料上的布置方法。材料的利用率 ：衡量排樣經(jīng)濟(jì)性、合理性的指標(biāo)。沖裁過(guò)程中產(chǎn)生的 廢料分為兩種 ：（ 1）結(jié)構(gòu)廢料（ 2）工藝廢料 排樣方法 分三種：（ 1）有廢料排樣（ 2）少?gòu)U料（ 3）無(wú)廢料排樣11 P71搭邊：排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣間的余料。影響 搭邊值大小 的因素： 材料力學(xué)性能，材料厚度，工件的形狀和尺 寸，排樣的形式，送料及擋料方式 。12 P78,沖裁工序按工序的組合程度可分為：?jiǎn)喂ば?，?fù)合和級(jí)進(jìn)沖裁。（ 復(fù)合和級(jí)進(jìn)沖裁

8、的區(qū)別和利用 ）沖裁組合方式的選擇 根據(jù)沖裁件的生產(chǎn)批量、尺寸精度、形狀復(fù)雜程 度、模具成本等多方面考慮 （ 1）生產(chǎn)批量 （2）沖裁件的尺寸精度 （3） 對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性 （4）模具制造、安裝調(diào)整和成本 （5）操 作方便與安全（P94習(xí)題2）13, P96,彎曲：把板料、管材或型材等彎曲成一定的曲率或角度，并得到一定形狀零件的沖壓工序。應(yīng)變中性層 ：由外區(qū)向內(nèi)區(qū)過(guò)渡時(shí) 其中有一金屬纖維層長(zhǎng)度不發(fā)生 變化的金屬層。（ 重點(diǎn)：如何確定中性層 ）（ P98 稍稍理解：彎曲時(shí)的中性層：如何確定）14 P101 重點(diǎn) 彎曲件毛坯長(zhǎng)度的計(jì)算 ：直線部分 和 彎曲部分 3-12 公式 r 大于及圖

9、 3-8r 小于的彎曲件。P103最小相對(duì)彎曲半徑Rmin|t：在保證發(fā)生彎曲時(shí)表面不發(fā)生開斷 的條件下，彎曲件內(nèi)表面能夠彎曲成取小圓角半徑與坯料后度的比 值。Rmin|t越小，彎曲性能越好。影響最小彎曲半徑的因素：零件的彎曲角a，板材的方向性，板材表 面質(zhì)量與剪切斷面質(zhì)量板材的寬度和厚度15， P108， 彎曲回彈 ：卸載后彎曲角形狀和尺寸發(fā)生變化的現(xiàn)象16 P109影響彎曲回彈量的因素 （D材料力學(xué)性能（2）相對(duì)彎曲半 徑 R|t （ 3）彎曲角 a（ 4）彎曲方式和模具結(jié)構(gòu) （5）摩擦16 P12 1根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的不同，將 拉深毛坯分為5個(gè)區(qū)域：平面 凸緣區(qū)，凸緣圓角區(qū)，筒壁部分，底

10、部圓角區(qū)，筒底部分 。拉深中主 要的破壞形式： 起皺和拉裂。1 7， P 1 27，起皺 ：拉伸過(guò)程中，毛坯凸緣在切壓應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的 塑性失穩(wěn)。起皺原因 ：凸緣的切向壓應(yīng)力超過(guò)板材臨界壓力應(yīng)力引起。 最大切向壓應(yīng)力產(chǎn)生在凸緣外緣處，起皺首先由此開始。 防皺措施 ：（ 1）壓邊圈、拉深筋、拉深檻 （ 2）合理設(shè)計(jì)零件形狀 （ 3）合理設(shè)計(jì) 模具 （ 4） 改善沖壓條件壓邊力的平衡潤(rùn)滑 （5） 合理選材，確定適當(dāng) 板厚、低屈服極限材料，防皺效果好P 1 28，拉裂的防治措施 ：根據(jù)板材成形性能，采用適當(dāng)?shù)睦毂群蛪?力比；增加凸模表面的粗糙度； 改善凸緣部分的潤(rùn)滑條件； 選用 KS| Kb 比

11、值小，n值大，r值大的材料。18 P128毛坯尺寸計(jì)算原則：毛坯面積等于工件面積 （面積相等原則）P132拉伸系數(shù)：每次拉伸后圓筒形件的直徑與拉伸前毛坯（或半成 品）的直徑之比，即首次： m1=d1|D 拉伸系數(shù)是拉伸工作中重要的工藝參數(shù)。極限拉伸系數(shù) 的影響因素：板料成形性能，毛坯相對(duì)厚度 t|D ，凹凸 模間隙及其圓角半徑等有關(guān)。以下為具體介紹：（ 1）板料的內(nèi)部組織和力學(xué)性能 板料塑性好、 組織均勻、 晶粒大小適 當(dāng)、屈強(qiáng)比小、塑性應(yīng)變比 r 值大時(shí)，板料的拉深性能好，可以采用 較小的極限拉伸系數(shù)。 （ 2）毛坯的相對(duì)厚度 t|D 毛坯的相對(duì)厚度 t|D 小時(shí)，容易起皺，防皺壓力圈的壓力

12、加大，引起的摩擦阻力也大，因 此極限拉伸系數(shù)相應(yīng)加大。 （ 3）拉伸模的凸模圓角半徑 rp 和凹模角 度半徑 rdrd 過(guò)小時(shí)，筒壁部分與底部的過(guò)渡區(qū)的彎曲變形加大，使危 險(xiǎn)斷面的強(qiáng)度受到削弱，使極限拉伸系數(shù)增加。 rd 過(guò)小時(shí)，毛坯沿凹 模圓角滑動(dòng)的阻力增加，筒壁的拉應(yīng)力相應(yīng)加大，其結(jié)果是提高極限 拉伸系數(shù)值。 （ 4）潤(rùn)滑條件及模具情況 潤(rùn)滑條件良好、凹模工作表 面光滑、間隙正常，都能減小摩擦阻力改善金屬的流動(dòng)情況，使極限 拉伸系數(shù)減小。（ 5）拉伸方式 采用壓邊圈拉深時(shí)，因不易起皺，極 限拉伸系數(shù)可取小些。（ 6）拉伸速度拉伸速度 對(duì)極限拉伸系數(shù)的影 響不大，但速度敏感的金屬拉伸速度大時(shí)

13、， 極限拉伸系數(shù)應(yīng)適當(dāng)加大。（P137如何判斷能否一次性拉深成功）19 P160凹模與凸模圓角半徑。 凹模圓角半徑：過(guò)大，則板材在經(jīng) 過(guò)凹模圓角部分時(shí)的變形阻力以及在間隙內(nèi)的阻力都要增大， 勢(shì)必引起總的拉深力增大和模具壽命的降低。過(guò)小， 拉深初始階段不與模具 表面接觸的毛坯寬度加大， 這部分很容易起皺。 凸模圓角半徑： 過(guò)大 ， 會(huì)使拉伸初級(jí)階段不與模具表面接觸的毛坯寬度加大， 也使容易此部 分起皺。 過(guò)小， 在后續(xù)的拉深工序中毛坯沿壓邊圈的滑動(dòng)阻力也要增 大，對(duì)拉伸過(guò)程不利。Rd:小，阻力大使得抗力增大，危險(xiǎn)斷面變薄或破裂，刮傷工件；大，過(guò)早喪失壓邊力致起皺。Rp（對(duì)沖壓效果影響無(wú) Rd顯著

14、）小， 增大彎曲變形，危險(xiǎn)斷面變薄或開裂，影響表面質(zhì)量 ；大，凸模毛坯 接觸面減小，底部容易變薄，圓角處內(nèi)皺 。20, P177脹形：在模具的作用下，迫使毛坯 厚度減薄和表面積增大， 以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法。在凸模力作用下，變形區(qū)材料 受雙向拉應(yīng)力 作用，沿切向和徑向產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，成形面積的擴(kuò)大主 要是靠毛坯厚度變薄而獲得。由于變形區(qū)不存在壓應(yīng)力，不會(huì)出現(xiàn)失 穩(wěn)起皺現(xiàn)象。21， P179， 脹形工藝 分兩大類： 平板毛坯的局部脹形、圓孔空心毛坯 的脹形。22, P193 （判斷）翻邊分類按工藝特點(diǎn)，可分為：內(nèi)孔翻邊、外緣翻邊（分為 內(nèi)區(qū)翻邊 和外區(qū)翻邊 ）和 變薄翻邊 。按變形性質(zhì)分

15、為 伸長(zhǎng) 類翻邊 （特點(diǎn)： 變形區(qū)材料受拉應(yīng)力,切向伸長(zhǎng),厚度減薄,易發(fā)生 破裂,如圓孔翻邊和外緣翻邊中的內(nèi)區(qū)翻邊 ）、 壓縮類翻邊 （特點(diǎn)： 變形區(qū)材料切向受壓縮應(yīng)力,產(chǎn)生壓縮應(yīng)力,產(chǎn)生壓縮變形,厚度增 厚,易起皺。如外緣翻邊中的外區(qū)翻邊 ）以及屬于體積成形的 變薄翻 邊 等。23, P194翻邊系數(shù)K :圓孔翻邊時(shí)的變形程度(K=dO|dmdO毛坯上 圓孔上的初始直徑，dm翻邊后的豎邊直徑)翻邊系數(shù) K 與豎邊邊緣厚度變薄量關(guān)系可近似表達(dá)為越小，當(dāng)翻邊系數(shù)減小到使孔的邊緣瀕于拉裂時(shí)， 這種極限狀態(tài)下的翻邊系 數(shù)稱為 極限翻邊系數(shù) ，用 Kl 表示。表 6-1 和 6-2.24, P195影

16、響圓孔翻邊成形極限 的因素：(1材料伸長(zhǎng)率和硬化成 形極限n大，Kl小，成形極限大。(2) 口緣如無(wú)毛刺和無(wú)冷作硬化 時(shí), Kl 較小,成形極限較大 。( 3)用球形、錐形和拋物線形凸模翻 邊時(shí),變形條件比平底凸模優(yōu)越, Kl 較小 。在平底凸模中,其相對(duì)圓 角半徑 rp|t 越大,極限翻邊系數(shù)越小 。( 4) 板材相對(duì)厚度越大, Kl 越小,成形極限越大 。25, P219沖中模的分類：(1按工序性質(zhì)分：落料模、沖口模、切斷模、 整修模、彎曲模、拉深模,成形模 等。 (2)按工序組合程度 分為： 單工 序模、級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模 。級(jí)進(jìn)模：一次行程中,在一副模具的不同位 置上完成不同的工序。因此對(duì)

17、工件來(lái)說(shuō),要經(jīng)過(guò)幾個(gè)工位也即幾個(gè)行 程才能完成。而對(duì)模具來(lái)說(shuō),則每個(gè)行程都能中壓出一個(gè)制件。所以 級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)效率相當(dāng)高。復(fù)合模：在一次行程中,一副模具的同一個(gè) 位置上,能完成兩個(gè)以上工序。一次復(fù)合模中壓出的制件精度較高, 生產(chǎn)率也高。 (3)按導(dǎo)向方式 分： 無(wú)導(dǎo)向的開式模、有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、 導(dǎo)柱模 等。 (4)按卸料方式 分為 剛性卸料模、 彈性卸料模 等。 (5)按送料、 出件及排除廢料方式 分為： 手動(dòng)模、半自動(dòng)模、自動(dòng)模 等。 (6)按凸、 凹模的材料分為： 硬質(zhì)合金模、鋅基合金模、薄板模、鋼帶模、聚氨 酯橡膠模 等。26, P221 套模具根據(jù)其復(fù)雜程度不同，一般都有數(shù)個(gè)、數(shù)十個(gè)甚 至更多的零件組成。根據(jù)模具零件的作用分為 五個(gè)類型的零件 ：（ 1） 工作零件 ：完成沖壓工作的零件（ 2）定位零件 ：保證送料事有