沖裁工藝分析及排樣設計

1、1 2 本課程以項目為載體，通過五個沖模設計項目，本課程以項目為載體，通過五個沖模設計項目， 融入了沖裁、彎曲、拉深、成形等工藝知識與模具融入了沖裁、彎曲、拉深、成形等工藝知識與模具 設計知識，還對級進模作了詳細解析。設計知識，還對級進模作了詳細解析。 每個模具設計項目按實際工作順序，分解成若干每個模具設計項目按實際工作順序，分解成若干 個任務，通過完成這些任務來學習相關的知識點。個任務，通過完成這些任務來學習相關的知識點。 對于五個項目沒有涉及的有必要了解的內(nèi)容，采對于五個項目沒有涉及的有必要了解的內(nèi)容，采 用知識拓展的形式列出。用知識拓展的形式列出。 課程說明：課程說明： 3 如圖所示的沖

2、壓件名稱是如圖所示的沖壓件名稱是 襯套，材料為襯套，材料為Q235冷軋鋼板，冷軋鋼板， 料厚料厚1mm，年產(chǎn)量，年產(chǎn)量3萬件，萬件， 由落料、拉深、沖孔、翻邊由落料、拉深、沖孔、翻邊 四個工序沖壓完成。四個工序沖壓完成。 襯套沖孔工序件襯套拉深工序件襯套翻孔工序件襯套落料工序件 29.3 42 7 R1 15 81 R1 104 R1 157 81 1 R1 42 襯 套 零 件 圖 4 我們選取襯套零件的兩個沖裁工序件的模具設計我們選取襯套零件的兩個沖裁工序件的模具設計 作為項目作為項目1，通過完成該項目來學習沖裁工藝與模具，通過完成該項目來學習沖裁工藝與模具 設計知識。設計知識。 任務任務

3、1 沖裁工藝分析及排樣設計沖裁工藝分析及排樣設計 為了完成該任務，需用到的知識點有：為了完成該任務，需用到的知識點有： 沖壓與沖模的概念；沖壓加工特點；沖裁的概沖壓與沖模的概念；沖壓加工特點；沖裁的概 念；落料與沖孔的區(qū)別；沖裁斷面特征及影響因素；念；落料與沖孔的區(qū)別；沖裁斷面特征及影響因素； 沖裁件的工藝性；排樣設計原則；排樣分類；搭邊沖裁件的工藝性；排樣設計原則；排樣分類；搭邊 及步距的概念；排樣圖的內(nèi)容；材料利用率的計算。及步距的概念；排樣圖的內(nèi)容；材料利用率的計算。 5 1.1 沖壓與沖模的概念沖壓與沖模的概念 沖壓：沖壓：室溫室溫下用下用壓力機壓力機和和模具模具 使材料分離或塑性變形

4、來使材料分離或塑性變形來 制造產(chǎn)品的方法。制造產(chǎn)品的方法。 沖模：在沖壓加工中，將材料沖模：在沖壓加工中，將材料 加工成零件或半成品的一加工成零件或半成品的一 種種特殊特殊工藝裝備，稱為沖工藝裝備，稱為沖 壓模具，簡稱為沖模。壓模具，簡稱為沖模。 沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場 沖模圖片沖模圖片 沖模俗稱沖模俗稱五金模五金模。 6 1.2 1.2 沖壓生產(chǎn)特點沖壓生產(chǎn)特點 沖壓生產(chǎn)特點：沖壓生產(chǎn)特點： 省料省料、低耗低耗、高效高效、低成本；低成本； 質量穩(wěn)定、互換性好；質量穩(wěn)定、互換性好； 可加工薄壁、復雜零件；可加工薄壁、復雜零件； 操作簡單操作簡單，易實現(xiàn)自動化易實現(xiàn)自動化； 模具成本高，模具成

5、本高，適宜批量生產(chǎn)制品批量生產(chǎn)制品。 螺釘是如何生產(chǎn)的螺釘是如何生產(chǎn)的？ 7 1.3 沖壓工序分類沖壓工序分類 根據(jù)材料的變形特點分：沖裁工序和成形工序兩大類。根據(jù)材料的變形特點分：沖裁工序和成形工序兩大類。 一、一、沖裁的概念沖裁的概念 沖裁指沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓沖裁指沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓 相互分離的工序。沖裁是分離工序的總稱。相互分離的工序。沖裁是分離工序的總稱。 沖裁是材料剪切破壞在生產(chǎn)中的運用。沖裁是材料剪切破壞在生產(chǎn)中的運用。 沖裁包括沖裁包括落料落料、沖孔沖孔、切斷、切口、切邊、剖切、切斷、切口、切邊、剖切、 整修等多種工序。整修等多種工序。 8 二

6、、成形工序：二、成形工序： 指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲 一得定形狀、尺寸和精度要求的零件。一得定形狀、尺寸和精度要求的零件。 成形工序包括：彎曲、拉深、翻邊、脹形、縮口、起成形工序包括：彎曲、拉深、翻邊、脹形、縮口、起 伏成形、整形和冷擠壓等。伏成形、整形和冷擠壓等。 9 1 1、落料：用落料模使制品沿封閉輪廓從板料或條料、落料：用落料模使制品沿封閉輪廓從板料或條料 上分離的沖壓工序，沖下部分為制件。加上分離的沖壓工序，沖下部分為制件。加 工墊圈外形的工序屬于落料工序。工墊圈外形的工序屬于落料工序。 2 2、沖孔：用沖孔模使廢料沿封閉輪

7、廓從板料或工序、沖孔：用沖孔模使廢料沿封閉輪廓從板料或工序 件上分離的沖壓工序，沖下部分為廢料。件上分離的沖壓工序，沖下部分為廢料。 加工墊圈內(nèi)孔的工序屬于沖孔工序。加工墊圈內(nèi)孔的工序屬于沖孔工序。 沖裁過程動畫沖裁過程動畫1.4 落料與沖孔的概念落料與沖孔的概念 10 沖裁沖裁工序中工序中落料落料和和沖孔沖孔應用最多，是最基本的沖應用最多，是最基本的沖 裁工序。裁工序。 沖裁的用途：沖裁的用途： 既可沖出既可沖出成品成品零件，又可加工半成品，可為其零件，又可加工半成品，可為其 他成形工序制備他成形工序制備毛坯。毛坯。 圖圖2-1 襯套落料工序件襯套落料工序件 圖圖2-2 襯套沖孔工序件襯套沖

8、孔工序件 襯套拉深襯套拉深 前的毛坯前的毛坯 襯套翻邊襯套翻邊 前預沖孔前預沖孔 11 1.5 落料與沖孔的區(qū)別：落料與沖孔的區(qū)別： 加工目的不同加工目的不同 落料落料是為了獲得一定尺寸和是為了獲得一定尺寸和外形外形輪廓的工件。輪廓的工件。沖沖 孔孔是為了得到工件的是為了得到工件的內(nèi)孔內(nèi)孔。 外形加外形加 工屬于工屬于 落料落料 內(nèi)孔加內(nèi)孔加 工屬于工屬于 沖孔沖孔 12 沖孔大小由沖孔大小由凸模凸模決定，選擇凸模作基準，沖決定，選擇凸模作基準，沖 裁間隙放在凹模側。裁間隙放在凹模側。 落料件大小由落料件大小由凹模凹模決定，因此選擇凹模作基決定，因此選擇凹模作基 準，沖裁間隙放在凸模側。準，沖

9、裁間隙放在凸模側。 沖孔從凹模中漏下的是廢料，沖孔從凹模中漏下的是廢料， 落料從凹模中漏下的是工件。落料從凹模中漏下的是工件。 模具刃口尺寸計算方法不同模具刃口尺寸計算方法不同 凸模凸模 凹模凹模 13 2.1 2.1 沖裁件的工藝性沖裁件的工藝性 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應 性，即沖裁件在沖壓加工中的難易程度。性，即沖裁件在沖壓加工中的難易程度。 2.1.12.1.1沖裁變形過沖裁變形過 程分析程分析 沖裁變形過程沖裁變形過程 可分彈性變形、塑可分彈性變形、塑 性變形和斷裂分離性變形和斷裂分離 三個階段。三個階段。 圖圖2-8 沖裁變形過

10、程沖裁變形過程 (a)彈性變形彈性變形 (b)塑性變形塑性變形 (c)出現(xiàn)裂紋出現(xiàn)裂紋 (d)裂紋貫通裂紋貫通 (e)板料完全斷裂分離板料完全斷裂分離 (f)剪切斷面剪切斷面 14 1. 彈性變形階段彈性變形階段 變形區(qū)內(nèi)部應力小于屈服點變形區(qū)內(nèi)部應力小于屈服點 沖頭離開后能彈性恢復。沖頭離開后能彈性恢復。 2. 塑性變形階段塑性變形階段 變形區(qū)內(nèi)部應力大于屈服點，變形區(qū)內(nèi)部應力大于屈服點， 塑性剪切、彎曲、拉伸和側向擠壓塑性剪切、彎曲、拉伸和側向擠壓 變形，加工硬化，應力集中，沖頭變形，加工硬化，應力集中，沖頭 離開后變形不能恢復。離開后變形不能恢復。 3. 斷裂分離階段斷裂分離階段 變形區(qū)

11、內(nèi)部應力達到抗剪強度，變形區(qū)內(nèi)部應力達到抗剪強度，裂紋首先產(chǎn)裂紋首先產(chǎn) 生在刃口附近，隨著凸模的深入生在刃口附近，隨著凸模的深入上、下裂紋擴展上、下裂紋擴展 相遇，材料斷裂分離。相遇，材料斷裂分離。 15 每種材料沖裁時都要經(jīng)過彈性變形、塑性每種材料沖裁時都要經(jīng)過彈性變形、塑性 變形和斷裂分離三個階段；變形和斷裂分離三個階段； 不同材料由于硬度和塑性不同，這三種變不同材料由于硬度和塑性不同，這三種變 形所占的比例也不同。形所占的比例也不同。 塑性好的材料，塑性變形階段較長；塑性塑性好的材料，塑性變形階段較長；塑性 差的材料斷裂分離階段占的比例較大。差的材料斷裂分離階段占的比例較大。 16 2.

12、1.2沖裁斷面的四個區(qū)域性特征：沖裁斷面的四個區(qū)域性特征： 塌角帶塌角帶 由刃口擠入板料時刃口附近材料被除數(shù)牽連拉入由刃口擠入板料時刃口附近材料被除數(shù)牽連拉入 變形的結果；變形的結果； 光亮帶光亮帶 表面光滑，表面質量最好；表面光滑，表面質量最好； 剪裂帶剪裂帶 表面粗糙并略帶斜表面粗糙并略帶斜 度，不與板面垂直；度，不與板面垂直； 毛刺毛刺 是由于裂紋產(chǎn)生的位是由于裂紋產(chǎn)生的位 置偏離刃口所致。置偏離刃口所致。 在四個特征區(qū)中，在四個特征區(qū)中，光亮帶越寬，光亮帶越寬， 斷面質量越好。斷面質量越好。 17 2.1.3影響沖裁斷面質量的因素影響沖裁斷面質量的因素 1 、材料力學性能的影響、材料力

13、學性能的影響 塑性好，塌角、光亮帶大，斷裂帶小。塑性好，塌角、光亮帶大，斷裂帶小。 材料硬，斷裂帶大，光亮帶小。材料硬，斷裂帶大，光亮帶小。 2、模具間隙的影響、模具間隙的影響 間隙過大或過小，斷面質量都變差，毛刺變大。間隙過大或過小，斷面質量都變差，毛刺變大。 沖裁間隙有個合理范圍，新模取最小合理間隙。沖裁間隙有個合理范圍，新模取最小合理間隙。 3、模具刃口狀態(tài)對質量的影響、模具刃口狀態(tài)對質量的影響 凸模刃口磨鈍時，落料件上端產(chǎn)生毛刺；凸模刃口磨鈍時，落料件上端產(chǎn)生毛刺； 凹模刃口磨鈍時，沖孔件孔口下端產(chǎn)生毛刺；凹模刃口磨鈍時，沖孔件孔口下端產(chǎn)生毛刺； 凸、凹模刃口同時磨鈍時，沖件上、下端都

14、產(chǎn)生毛刺。凸、凹模刃口同時磨鈍時，沖件上、下端都產(chǎn)生毛刺。 普通沖裁中毛刺是不可避免的，但要控制在允許普通沖裁中毛刺是不可避免的，但要控制在允許 的高度范圍內(nèi)。的高度范圍內(nèi)。 18 精密沖裁斷面特征：精密沖裁斷面特征： 斷面垂直，整個斷面為光亮帶，無斷裂帶，斷面垂直，整個斷面為光亮帶，無斷裂帶， 尺寸精度高，塌角和毛刺小或無毛刺。尺寸精度高，塌角和毛刺小或無毛刺。 常用精密沖裁方法：整修、負間隙沖裁、常用精密沖裁方法：整修、負間隙沖裁、 上下兩次沖裁、齒圈壓板沖裁等。上下兩次沖裁、齒圈壓板沖裁等。 主要原理是增大材料內(nèi)部的壓應力，防止主要原理是增大材料內(nèi)部的壓應力，防止 材料脆性斷裂，材料通過

15、塑性變形實現(xiàn)分離。材料脆性斷裂，材料通過塑性變形實現(xiàn)分離。 19 當沖裁間隙合理時，凸模刃尖附近材料產(chǎn)生當沖裁間隙合理時，凸模刃尖附近材料產(chǎn)生 的裂紋與凹模刃尖的裂紋與凹模刃尖附近材料產(chǎn)生的裂紋能重合附近材料產(chǎn)生的裂紋能重合 ，能得到正常的斷面質量。，能得到正常的斷面質量。 合理沖裁間隙不是具體某一個值，而是一合理沖裁間隙不是具體某一個值，而是一 個范圍，在這個間隙范圍內(nèi)，個范圍，在這個間隙范圍內(nèi)，能得到正常的能得到正常的 斷面質量。斷面質量。 不同行業(yè)，不同精度的零件所采用的合不同行業(yè)，不同精度的零件所采用的合 理間隙是不一樣的。理間隙是不一樣的。 20 普通沖裁提高斷面質量的措施：普通沖裁

16、提高斷面質量的措施： 1）在合理間隙范圍內(nèi)，采用較小的沖裁間）在合理間隙范圍內(nèi)，采用較小的沖裁間 隙；隙； 2）采用彈性卸料板壓緊材料后沖裁；）采用彈性卸料板壓緊材料后沖裁； 3）模具采用良好的導向，確保沖裁間隙均）模具采用良好的導向，確保沖裁間隙均 勻；勻； 4）刃口保持鋒利。）刃口保持鋒利。 21 2.1.4 沖裁件工藝分析沖裁件工藝分析 應充分研究設計要求，了解產(chǎn)品用途，并進行沖應充分研究設計要求，了解產(chǎn)品用途，并進行沖 壓件的工藝性及尺寸公差等級分析，改進沖壓件結構壓件的工藝性及尺寸公差等級分析，改進沖壓件結構 或工藝性?；蚬に囆?。 例：零件的三個安裝孔例：零件的三個安裝孔 有精確的位

17、置要求，而有精確的位置要求，而 外形是無關緊要的，因外形是無關緊要的，因 此在對零件的外形由此在對零件的外形由A A變變 為為B B 。 在不影響零件精度的在不影響零件精度的 條件下，提高了材料利條件下，提高了材料利 用率和生產(chǎn)率。用率和生產(chǎn)率。 22 2.1.2 2.1.2 沖裁件工藝分析沖裁件工藝分析 一、沖裁件的工藝性要求：一、沖裁件的工藝性要求： 1 1、沖裁件的形狀力求簡單、對稱，、沖裁件的形狀力求簡單、對稱，以圓形、矩形等以圓形、矩形等 規(guī)則幾何形狀組成的幾何圖形為較佳，這樣使排樣時規(guī)則幾何形狀組成的幾何圖形為較佳，這樣使排樣時 廢料最少。廢料最少。 23 2、無過長的懸臂、狹槽，

18、所謂懸臂、狹槽，即其、無過長的懸臂、狹槽，所謂懸臂、狹槽，即其 寬度寬度b b22t t，深度深度L5bL5b ； 若零件功能需要若零件功能需要 寬度寬度b2t 時，時， 不能一次沖出，不能一次沖出， 應分多次沖出。應分多次沖出。 如手表的秒針。如手表的秒針。 24 3、孔間距、孔邊距不能太小，所謂過小孔間距，即、孔間距、孔邊距不能太小，所謂過小孔間距，即 指指b2 1.5t ，所謂過小孔邊距，即指，所謂過小孔邊距，即指b1t； 若零件功能需要若零件功能需要 孔邊距孔邊距 b1 1t 時，時， 不能一次沖出，不能一次沖出， 應分多次沖出。應分多次沖出。 如手表的秒針。如手表的秒針。 25 手表

19、游絲和擺輪手表游絲和擺輪 生活中工藝性不良的零件實例生活中工藝性不良的零件實例 篩網(wǎng)篩網(wǎng) 鋼筆筆尖鋼筆筆尖 風筒罩風筒罩 26 4、 沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉角處應避免存在尖銳沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉角處應避免存在尖銳 的尖角，采用圓角過渡為較佳，一般在圓角處應的尖角，采用圓角過渡為較佳，一般在圓角處應 使使R0.5t。 模具在銳角的尖角處磨損特別快，導致毛刺大。模具在銳角的尖角處磨損特別快，導致毛刺大。 另外尖角處應力集中，熱處理時易開裂。另外尖角處應力集中，熱處理時易開裂。 27 5、 沖孔制件的孔不能太小，孔徑應大于料厚。沖孔制件的孔不能太小，孔徑應大于料厚。 一般沖孔?？蓻_壓的最小孔徑一般

20、沖孔?？蓻_壓的最小孔徑 料厚小于料厚小于1mm的按的按1mm計算計算 28 6 6、在彎曲件或拉深件上沖孔時，孔與直壁之間距離、在彎曲件或拉深件上沖孔時，孔與直壁之間距離 不能過小，孔不能進入圓角部分。不能過小，孔不能進入圓角部分。 LR0.5t 在圓角處沖孔沖頭易折斷；若先沖孔后成形，在圓角處沖孔沖頭易折斷；若先沖孔后成形， 圓角處的孔會變形且孔位不準確。圓角處的孔會變形且孔位不準確。 29 7 7、普通沖裁件的尺寸精度在、普通沖裁件的尺寸精度在IT10IT10IT11IT11 級，粗糙度為級，粗糙度為Ra 6.3Ra 6.3m 12.5m，沖，沖 孔精度比落料精度高孔精度比落料精度高1級級

21、。 8、沖裁件的尺寸標注基準盡量、沖裁件的尺寸標注基準盡量 與沖壓時的定位基準一致，并選與沖壓時的定位基準一致，并選 擇中心線作基準。擇中心線作基準。 圖圖b)比圖比圖a) 的標注合理。的標注合理。 30 二、襯套落料工序件和沖孔工序件工藝分析二、襯套落料工序件和沖孔工序件工藝分析 根據(jù)以上要求，我們來分析襯套落料工序件根據(jù)以上要求，我們來分析襯套落料工序件 和沖孔工序件的沖裁工藝性。和沖孔工序件的沖裁工藝性。 襯套落料工序件和沖孔工序件的加工部分為襯套落料工序件和沖孔工序件的加工部分為 圓形，形狀簡單，且尺寸不太小，所有尺寸的公圓形，形狀簡單，且尺寸不太小，所有尺寸的公 差為自由公差，精度要

22、求不高，差為自由公差，精度要求不高，因此，沖裁工藝因此，沖裁工藝 性良好，采用普通沖裁模加工能保證質量。性良好，采用普通沖裁模加工能保證質量。 31 2.1.5 沖裁工藝方案的選擇沖裁工藝方案的選擇 復雜復雜沖裁件往往包含多種沖裁工序，根據(jù)零件結沖裁件往往包含多種沖裁工序，根據(jù)零件結 構特點、精度要求、零件大小、生產(chǎn)批量等眾多因構特點、精度要求、零件大小、生產(chǎn)批量等眾多因 素，通常有三種工序組合方案。素，通常有三種工序組合方案。 單工序沖裁單工序沖裁 沖床一次行程，只完成一種沖裁工序。沖床一次行程，只完成一種沖裁工序。 其特點：模具結構簡單，模具數(shù)量多，占用設其特點：模具結構簡單，模具數(shù)量多，

23、占用設 備和人員多，生產(chǎn)效率低。生產(chǎn)批量不大時常用。備和人員多，生產(chǎn)效率低。生產(chǎn)批量不大時常用。 32 多工序復合沖裁多工序復合沖裁 在沖床一次行程，在模具的同一位置完成二種在沖床一次行程，在模具的同一位置完成二種 或二種以上的沖裁工序。或二種以上的沖裁工序。 特點：模具結構較復雜，制造困難，制品位置特點：模具結構較復雜，制造困難，制品位置 精度高，生產(chǎn)效率較高。精度高，生產(chǎn)效率較高。 孔邊距和孔間距較小的制品不能用。工藝性不孔邊距和孔間距較小的制品不能用。工藝性不 良的制品或復雜制品不能用。良的制品或復雜制品不能用。 33 多工位連續(xù)沖裁多工位連續(xù)沖裁 將復雜的沖裁內(nèi)容分解為多個簡單內(nèi)容，安

24、排將復雜的沖裁內(nèi)容分解為多個簡單內(nèi)容，安排 在模具的不同位置完成。在模具的不同位置完成。 特點：模具結構復雜，可采用自動送料，生產(chǎn)特點：模具結構復雜，可采用自動送料，生產(chǎn) 效率最高。適合沖裁復雜中、小零件。大批量生效率最高。適合沖裁復雜中、小零件。大批量生 產(chǎn)時常用。產(chǎn)時常用。 34 電機定子和轉電機定子和轉 子鐵芯沖模子鐵芯沖模 35 作業(yè)：作業(yè)： 1、沖壓加工有何特點？、沖壓加工有何特點？ 2、為什么將落料與沖孔區(qū)分為兩個工序？、為什么將落料與沖孔區(qū)分為兩個工序？ 3、沖裁件的工藝性是指什么？設計沖裁件結構和尺、沖裁件的工藝性是指什么？設計沖裁件結構和尺 寸時應注意什么？寸時應注意什么？

25、參考答案參考答案 36 3.13.1 排樣設計排樣設計 3.1.13.1.1 排樣設計原則排樣設計原則 在保證零件質量和模具壽命的前提下，盡量提高在保證零件質量和模具壽命的前提下，盡量提高 材料利用率。在材料利用率相近時，選用條料進距小材料利用率。在材料利用率相近時，選用條料進距小 的排樣方式。的排樣方式。 排樣是沖裁件在條料或板料上的布置方式。合理的排樣是沖裁件在條料或板料上的布置方式。合理的 排樣和選擇適當?shù)拇钸呏?，是降低生產(chǎn)成本和保證制排樣和選擇適當?shù)拇钸呏?，是降低生產(chǎn)成本和保證制 品質量及模具壽命的有效措施。品質量及模具壽命的有效措施。 37 橫排步距小，定位方便。橫排步距小，定位方便

26、。 縱排步距大，操作不方便。縱排步距大，操作不方便。 斜排材料利用率高，定位不斜排材料利用率高，定位不 方便。方便。 38 1.5 19 3 5 8 9.5 1.5 1.5 (a) 1.5 7.9 1.5 1.5 (b) 22 20.4 19 28.5 1.5 19.6 1.5 5 9.5 (c) 5.83 (d) 同一工件的不同排同一工件的不同排 樣方式，其材料利用率樣方式，其材料利用率 不同。不同。 圖（圖（a）材料利用率）材料利用率39% 圖（圖（b）材料利用率）材料利用率51% 圖（圖（c）材料利用率）材料利用率61% 圖（圖（d）材料利用率）材料利用率72% 圖（圖（e）材料利用率）

27、材料利用率85.4% 39 5.83 2.54 46.76 （f） 圖（圖（f ）材料利用率）材料利用率90% 由以上例子可以看出排由以上例子可以看出排 樣設計的重要性。排樣設樣設計的重要性。排樣設 計對降低生產(chǎn)成本有顯著計對降低生產(chǎn)成本有顯著 效果。效果。 排樣設計除考慮材料利用率外，還要考慮排樣設計除考慮材料利用率外，還要考慮 工件精度要求，生產(chǎn)批量大小，模具的制造水工件精度要求，生產(chǎn)批量大小，模具的制造水 平等因素。平等因素。 40 3.1.23.1.2 排樣分類排樣分類 按照材料的利用率，排樣可分為有廢料排樣、少按照材料的利用率，排樣可分為有廢料排樣、少 廢料排樣和無廢料排樣三種。廢料

28、排樣和無廢料排樣三種。 廢料是指沖裁中除零件以外的材料，包括廢料是指沖裁中除零件以外的材料，包括工藝廢工藝廢 料和結構廢料料和結構廢料。搭邊屬工藝廢料，沖孔廢料屬結構。搭邊屬工藝廢料，沖孔廢料屬結構 廢料。廢料。 41 有廢料排樣有廢料排樣是指在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件是指在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件 與條料側邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件的封與條料側邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件的封 閉輪廓進行的。閉輪廓進行的。 少廢料排樣少廢料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與 條料側邊之間留有搭邊，沖裁只沿沖裁件的部分輪條料側邊之間留有搭邊，沖裁只沿沖裁件的部

29、分輪 廓進行。廓進行。 無廢料排樣無廢料排樣是指在沖裁件之間、沖裁件與條料側是指在沖裁件之間、沖裁件與條料側 邊之間均無搭邊存在，沖裁件實際上是直接由切斷條邊之間均無搭邊存在，沖裁件實際上是直接由切斷條 料獲得的料獲得的 。 42 排排 樣樣 方方 法法 概念概念 特點比較特點比較 應用應用 材料利用材料利用 率率 沖件沖件 質量質量 模具模具 壽命壽命 有有 廢廢 料料 沿沖件全部外沿沖件全部外 形都有搭邊形都有搭邊 最低最低好好高高 形狀復雜、形狀復雜、 尺寸精度較高尺寸精度較高 少少 廢廢 料料 沿沖件部分外沿沖件部分外 形有搭邊形有搭邊 較高較高較好較好較高較高 某些尺寸精度某些尺寸精

30、度 不高不高 無無 廢廢 料料 無搭邊廢料無搭邊廢料 高高 不易不易 保證保證 最低最低 結構形狀有要結構形狀有要 求，應用受限。求，應用受限。 各種排樣方法特點比較各種排樣方法特點比較 43 采用少廢料或無廢料排樣時，材料利用率高，沖采用少廢料或無廢料排樣時，材料利用率高，沖 裁力小，制品精度不高。裁力小，制品精度不高。 采用有廢料排樣時，制品質量和模具壽命較高，采用有廢料排樣時，制品質量和模具壽命較高， 材料利用率較低。材料利用率較低。 不同的排樣設計材料利用率不同不同的排樣設計材料利用率不同 44通過改善零件結構，可提高材料利用率。改善零件結構，可提高材料利用率。 45 3.1.3 排樣

31、方式排樣方式 根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直根據(jù)沖裁件在板料上的布置方式，排樣形式有直 排、單行排、多行排、斜排、對頭直排和對頭斜排等排、單行排、多行排、斜排、對頭直排和對頭斜排等 多種排料方式。多種排料方式。 為了便于合理排料，將工件的形狀特征分為九類：為了便于合理排料，將工件的形狀特征分為九類： 矩形、梯形、三角形、圓形和多邊形、橢圓形、十矩形、梯形、三角形、圓形和多邊形、橢圓形、十 字形、山形、字形、山形、T字形和角尺形。字形和角尺形。 一般按工件的形狀特征來選擇排樣方式，通過一般按工件的形狀特征來選擇排樣方式，通過 在電腦中比較幾個排樣方案的材料利用率，來確在電腦中比較幾個

32、排樣方案的材料利用率，來確 定排樣形式。定排樣形式。 46 矩形工件用矩形工件用直排直排 三角形、梯形工三角形、梯形工 件用件用單行排單行排 圓形及多邊形工圓形及多邊形工 件用件用多行排多行排 角尺形、十字形、角尺形、十字形、 橢圓形工件用橢圓形工件用斜排斜排 山字形、丁字形、山字形、丁字形、 角尺形用對頭角尺形用對頭直排直排 丁字形工件用丁字形工件用 對頭對頭斜排斜排 47 案例分析：電機定子案例分析：電機定子 （1）有廢料排樣）有廢料排樣 周邊有搭邊的復合沖裁，制品精度高。周邊有搭邊的復合沖裁，制品精度高。 48 （2）少廢料排樣）少廢料排樣 兩側無搭邊或工件之間無搭邊，材料利用率高。兩側

33、無搭邊或工件之間無搭邊，材料利用率高。 49 按排列形式分按排列形式分 1 1）直排法：適用于外形為方、矩形沖件。）直排法：適用于外形為方、矩形沖件。 案例分析：電機定子案例分析：電機定子 50 2 2）斜排法：適用橢圓形、）斜排法：適用橢圓形、T T形、形、L L形、形、S S形沖件。形沖件。 51 3 3）直對排法：適用于梯形、三角形、半圓形、）直對排法：適用于梯形、三角形、半圓形、 T T形、形、形、形、形沖件。形沖件。 52 4）斜對排：適用）斜對排：適用T T形形沖沖件，且比直對排節(jié)省材料。件，且比直對排節(jié)省材料。 有搭有搭 邊斜邊斜 對排對排 工件間工件間 無搭邊無搭邊 斜對排斜對

34、排 費料，零件費料，零件 質量易保證質量易保證 省料，零件質省料，零件質 量不易保證量不易保證 53 5）混全排法：適用于材料與厚度相同的兩種以上）混全排法：適用于材料與厚度相同的兩種以上 不同形狀沖件的套排。不同形狀沖件的套排。 案例分析：電機定子、電機轉子案例分析：電機定子、電機轉子 54 6 6）多行排法：適用于大批量生產(chǎn)中尺寸不大的圓）多行排法：適用于大批量生產(chǎn)中尺寸不大的圓 形、六角形、方形、矩形等形、六角形、方形、矩形等沖沖件。件。 案例分析：電機轉子案例分析：電機轉子 55 7）整裁搭邊法：適用于尺寸較小且形狀較）整裁搭邊法：適用于尺寸較小且形狀較 簡單的簡單的沖沖件。件。 案例

35、分析：案例分析：電位器接線片電位器接線片 56 8 8）分次裁切搭邊法：適用于尺寸較小且形狀較）分次裁切搭邊法：適用于尺寸較小且形狀較 復雜的沖件。復雜的沖件。 案例分析：機芯自停桿案例分析：機芯自停桿 57 3.1.4 3.1.4 級進模排樣設計原則：級進模排樣設計原則： 1 1）盡量減少工位數(shù)，以減少工位積累誤差；）盡量減少工位數(shù)，以減少工位積累誤差； 2 2）零件較大或零件雖小但工位較多，應盡量減）零件較大或零件雖小但工位較多，應盡量減 少工位數(shù)，可采用連續(xù)一復合排樣法；少工位數(shù)，可采用連續(xù)一復合排樣法； 58 3）孔間距小的沖件，要分步?jīng)_孔；）孔間距小的沖件，要分步?jīng)_孔； 4）工位間凹

36、模壁薄的，應增設空步）工位間凹模壁薄的，應增設空步 ； 59 5 5）外形復雜的沖件應分步?jīng)_出，以簡化凸、凹）外形復雜的沖件應分步?jīng)_出，以簡化凸、凹 模形狀，增強其強度，便于加工和裝配；模形狀，增強其強度，便于加工和裝配； 6 6）沖裁級進模，一般是先沖孔后落料或切斷。）沖裁級進模，一般是先沖孔后落料或切斷。 先沖出的孔可作后續(xù)工位的定位孔，若該孔不適先沖出的孔可作后續(xù)工位的定位孔，若該孔不適 合于定位或定位精度要求較高時，則應沖出輔助合于定位或定位精度要求較高時，則應沖出輔助 定位工藝孔（導正銷孔）；定位工藝孔（導正銷孔）； 60 1 1、搭邊的概念：、搭邊的概念：指沖裁件之間及條料側邊留下

37、的工指沖裁件之間及條料側邊留下的工 藝廢料。藝廢料。 2 2、搭邊的作用：、搭邊的作用： 補償送料補償送料誤差誤差和條料尺寸和條料尺寸誤差誤差，保證沖出合格的制品。，保證沖出合格的制品。 使凸、凹模刃口使凸、凹模刃口受力平衡受力平衡，避免沖裁時條料邊緣的毛，避免沖裁時條料邊緣的毛 刺被拉人模具間隙損壞模具，起到保護模具的作用；刺被拉人模具間隙損壞模具，起到保護模具的作用； 增加條料剛度，增加條料剛度，便于送料。便于送料。 搭邊值的確定方法：搭邊值的確定方法：查表確定；查表確定；由經(jīng)驗確定。由經(jīng)驗確定。 先根據(jù)材料厚度和工件形狀查表確定最小搭邊先根據(jù)材料厚度和工件形狀查表確定最小搭邊 值，再根據(jù)

38、材料性質、工件大小、送料方式，對搭值，再根據(jù)材料性質、工件大小、送料方式，對搭 邊值作適當修正。邊值作適當修正。 3.1.5 沖裁搭邊的確定沖裁搭邊的確定 61 表表2-7最小工藝搭邊值最小工藝搭邊值 62 3 3、影響搭邊值的因素、影響搭邊值的因素 （1 1）材料的材料的力學性能力學性能 硬材料的搭邊值可小一些；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。軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。 （2 2）材料厚度材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。材料越厚，搭邊值也越大。 （3 3）沖裁件的沖裁件的形狀與尺寸形狀與尺寸 零件外形越復雜，尺寸零件外形越復雜，尺寸 越大，搭邊值取大些。越大

39、，搭邊值取大些。 （4 4）送料及擋料方式送料及擋料方式 用手工送料，有側壓裝置的用手工送料，有側壓裝置的 搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距 的搭邊小一些。的搭邊小一些。 （5 5）卸料方式卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。 63 根據(jù)襯套落料工序件的料厚為根據(jù)襯套落料工序件的料厚為1mm，材料為，材料為 Q235，屬低碳鋼，工件形狀為圓形，屬低碳鋼，工件形狀為圓形，查表查表2-7得最得最 小搭邊值為小搭邊值為a=1mm，a1=0.8mm。考慮到工件直徑考慮到工件直徑 較大，為較大，為104mm，為了便

40、于操作，提高條料的剛度，為了便于操作，提高條料的剛度， 取搭邊值為取搭邊值為a= a1 =1.5mm。 步距：每沖裁一次，條料在模具上前進的距離。步距：每沖裁一次，條料在模具上前進的距離。 A AD+aD+al l 式中式中 A A送料進距，單位送料進距，單位mm； DD平行于送料方向的沖裁件寬度，單位平行于送料方向的沖裁件寬度，單位mmmm； a a1 1沖裁件之間的搭邊值，見表沖裁件之間的搭邊值，見表2-72-7，單位，單位mmmm。 根據(jù)公式計算出襯套落料時的送料進距為：根據(jù)公式計算出襯套落料時的送料進距為： A A D+aD+al l 104+1.5 104+1.5 105.5mm10

41、5.5mm 3.1.6 沖裁步距的確定沖裁步距的確定 64 1 1、有側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離、有側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離 3.1.7 條料寬度與導料板間距離的計算條料寬度與導料板間距離的計算 條料寬度：條料寬度： 導料板間距離：導料板間距離：A=B+C= LA=B+C= L+2+ + 送料間隙送料間隙 C = 條料寬度公差條料寬度公差0.51mm B =(L L+2) 0 - L L/2 65 2 2、無側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離、無側壓裝置時條料的寬度與導料板間距離 條料寬度：條料寬度： 導料板間距離：導料板間距離： A=B+C= LA=B+C= L+2+ +2

42、 2C = L L+2+ +2 2 最小搭邊最小搭邊 C 送料間隙送料間隙 條料寬度公差條料寬度公差 C C 0.51mm L B =(L L+2+ +C ) =(L L+2+ +) 0 - 0 - 66 3 3、用側刃定距時條料的寬度與導料板間距離、用側刃定距時條料的寬度與導料板間距離 條料寬度：條料寬度： 導料板間距離：導料板間距離： 0 1max 0 1max 0 )5 . 1()2( nbaLnbaLB CnbaLCBB 1max 5 . 1 yaLB5 . 1 max1 b1側刃切料寬側刃切料寬 C C 送料間隙送料間隙 最小搭邊最小搭邊 yy導料間隙導料間隙 b112mm C C

43、0.51mm y 0.10.15mm 67 4 4、襯套襯套條料寬度計算條料寬度計算 襯套落料模選用無側壓裝置的送料，其條料寬度計 算公式為： L =104mm，a=1.5mm，查表2-8得=0.5mm，查表2-10 得b0=0.5mm，因此條料寬度為： 3.1.8 繪制排樣圖繪制排樣圖 排樣圖排樣圖是排樣設計 的最終表達形式，是編 制沖裁工藝與設計沖裁 模具的重要工藝文件。 排樣圖上，應注明條料 寬度及偏差、送料進距 及搭邊值。 襯套落料排樣圖襯套落料排樣圖 0 - B=(L+2a+b0 ) 0 -0.5 B =107.5 68 3.1.9 計算材料利用率計算材料利用率 材料利用率是沖壓工藝

44、中一個非常重要的經(jīng)濟技術材料利用率是沖壓工藝中一個非常重要的經(jīng)濟技術 指標。其計算可用指標。其計算可用一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積與毛坯一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積與毛坯 面積的百分比表示面積的百分比表示: : 式中式中S S1 1 一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積，單位一個進距內(nèi)沖裁件的實際面積，單位mmmm2 2； S S0 0 一個進距內(nèi)所需毛坯面積，單位一個進距內(nèi)所需毛坯面積，單位mmmm2 2； A A 送料進距，單位送料進距，單位mmmm； B B 條料寬度，單位條料寬度，單位mmmm。 = = 100% = 100% = 100%100% S S1 1 S S0 0 S S1 1 ABAB

45、 提高材料利用率的措施是合理排樣，減少工藝廢提高材料利用率的措施是合理排樣，減少工藝廢 料；改善零件結構，減少結構廢料。料；改善零件結構，減少結構廢料。 襯套落料的材料利用率計算：襯套落料的材料利用率計算： =5252（105.5107.5）100%=75% 69 57 1.5 1.5 1.548.5 1469mm 2 2 2 76 1469mm 2 2 57.4 2 根據(jù)材料利用率，選根據(jù)材料利用率，選 擇排樣方式的實例擇排樣方式的實例 1=1469/57/48.5 100%=53% 2=1469/57.4/76 2100%=67.3% 方案二明顯優(yōu)于方案二明顯優(yōu)于 方案一方案一,若工件批量

46、若工件批量 很大很大,材料利用率可材料利用率可 否再提高否再提高5%? 70 2 2 2 2 105.8 76 1469mm 2 2 采用多排沖采用多排沖3=1469/105.8/764100%=73% 71 3.1.10 選擇沖壓材料選擇沖壓材料 沖壓材料有黑色金屬（鋼板）、有色金屬和非金屬沖壓材料有黑色金屬（鋼板）、有色金屬和非金屬 三大類。三大類。 沖裁最常用沖壓材料的是普通碳素鋼沖裁最常用沖壓材料的是普通碳素鋼Q235鋼板鋼板,即即 A3鋼板。材料太硬或太軟都不利于沖裁加工。鋼板。材料太硬或太軟都不利于沖裁加工。 低碳鋼，具有較好的沖裁性能；低碳鋼，具有較好的沖裁性能； 電工硅鋼，材料較硬較脆，沖裁模刃口易磨損；電工硅鋼，材料較硬較脆，沖裁模刃口易磨損； 不銹鋼較韌，強度高，沖裁模刃口易磨損。不銹鋼較韌，強度高，沖裁模刃口易磨損。 紫銅和純鋁太軟，沖裁間隙較小，薄料沖裁不易分離。紫銅和純鋁太軟，沖裁間隙較小，薄料沖裁不易分離。 72 沖壓材料形式有各種規(guī)格的板料、卷料、帶料、沖壓材料形式有各種規(guī)格的板料、卷料、帶料、 條料和塊料。條料和塊料。 對于中小型零件，多數(shù)是將板料剪成條料后使用。對于中小型零件，多數(shù)是將板料剪成條料后使用。 卷料或帶料