精密沖裁工藝及精沖模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1、第九節(jié)精密沖裁工藝及精沖模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介291精密沖裁概述 1精密沖裁的工作原理及過程尺寸精度高、沖裁面光潔、翹曲小且互換性基本要素:精沖機(jī)床、精沖模具、精沖材料、精沖工 藝及精沖潤(rùn)滑 普通沖裁和精沖兩種工藝方法的區(qū)別普通沖裁和精沖兩種工藝方法的區(qū)別(1)采用帶齒圈的壓板起強(qiáng)烈的壓邊作用，使之造成三向壓應(yīng)力狀態(tài)，增加變形區(qū)及其鄰域的靜水壓。(2)凹模(或凸模)刃尖處制造出0.020.2 mm左右的小圓角，抑制剪裂紋的發(fā)生，限制斷裂面的形成，有利于工件斷面的擠光作用。(3)采用較小的間隙(甚至零間隙)，使變形區(qū)的拉應(yīng)力盡量小，壓應(yīng)力增大。(4)施加較大的反頂力，減小材料的彎曲，同時(shí)起到增加壓應(yīng)力的作

2、用。精沖過程2.9.2精密沖裁的工藝方法1整修 將普通沖裁后的毛坯放在整修模中，進(jìn)行一次或多次的整修加工，除去粗糙不平的沖裁斷面和錐度，從而得到光滑平整的斷面的方法。2光潔沖裁 (1)小間隙圓角刃口沖裁 (2)負(fù)間隙沖裁 3往復(fù)沖裁 4對(duì)向凹模沖裁 1精沖件材料的工藝性 精沖的材料必須具有良好的變形特性，以便在沖裁過程中不致發(fā)生撕裂現(xiàn)象。2.9.3精沖件的工藝性2.9.3精沖件的工藝性精沖件的工藝性 2精沖件的結(jié)構(gòu)工藝性(1)圓角半徑 為了保證零件的質(zhì)量和模具的壽命，要求零件避免有尖角太小的圓角半徑 (2)孔徑、槽寬和壁厚 精沖件的孔徑d和槽寬b不能太小，否則也會(huì)影響模具壽命和零件質(zhì)量 (3)

3、齒形精沖齒輪時(shí)若節(jié)圓上的齒厚小于料厚，則凸模上承受很高的壓力。一般要求節(jié)圓齒厚s0.6t。當(dāng)齒形合理、材料的精沖性能良好時(shí)，精沖最小齒厚可為材料的40，即s=0.4t 2.9.4精密沖裁模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)精密沖裁模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容(1)模具結(jié)構(gòu)必須滿足精沖工藝要求，并能在工作狀態(tài)下形成立體壓應(yīng)力體系。(2)模具具有較高的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)向精度良好。(3)認(rèn)真考慮模具的潤(rùn)滑、排氣，并能可靠清除沖出的零件及廢料。(4)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，具有良好的經(jīng)濟(jì)性2精沖的排樣和精沖力的計(jì)算(1)精沖排樣設(shè)計(jì)合理的材料利用率 足夠的齒圈位置足夠的齒圈位置 穩(wěn)定的廢料柵(搭邊)送料剛度最佳的排樣方法1)零

4、件形狀復(fù)雜的部分或光潔面要求較高的部分應(yīng)盡可能放在送料側(cè) 2)如果零件光潔面部分要求少或到條料邊緣的局部沖裁長(zhǎng)度L小于5倍料厚，排料時(shí)可低于正常邊距值。3)通常允許齒圈壓痕重疊，但不能損傷沖裁面質(zhì)量。 2精沖的排樣和精沖力的計(jì)算 搭邊計(jì)算 由于精沖時(shí)壓邊圈上帶有V形齒圈，故搭邊、邊距和步距數(shù)值都較普通沖裁為大。影響它們的因素主要有：零件沖裁面質(zhì)量、料厚及強(qiáng)度、零件形狀、齒圈分布。搭邊和邊距數(shù)值一般為：零件與零件間搭邊， 零件與料邊邊距口ta2ta5 . 112精沖的排樣和精沖力的計(jì)算(2)精沖力由于精沖是在三向受力狀態(tài)下進(jìn)行沖裁的，其變形抗力比普通沖裁要大得多。保證精沖需要的工藝力，是實(shí)現(xiàn)精沖

5、工藝的重要工藝參數(shù)。精沖總壓力為FP=FP沖裁+FP壓邊+FP反壓 (291) 根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)資料有 FP沖裁=Ltbf1 FP壓邊=Lhbf2 FP反壓=SFP式中系數(shù)f1=0609，常取0.9；L為剪切輪廓線長(zhǎng)；系數(shù)f2常取4；h為齒圈高度；SF為零件受壓面積；p為零件的單位反壓力，取20-70 MPa，大面積時(shí)取大值，小面積、薄零件時(shí)取小值 1精沖模與普通沖模的結(jié)構(gòu)比較(1)精沖模有凸出的齒形壓邊圈，材料在壓邊圈和凹模、反壓板和凸模的壓緊下實(shí)現(xiàn)沖裁，工藝要求壓邊力和反壓力大大地大于卸料力的頂件力，以滿足在變形區(qū)建立三向不均勻壓應(yīng)力狀態(tài)的要求，因此精沖模受力比普通沖模大，剛性要求更精沖模受力

6、比普通沖模大，剛性要求更高。高。(2)精沖模凸模和凹模之間的間隙小精沖模凸模和凹模之間的間隙小，大約是料厚的051，而普通沖裁模的間隙約為料厚的515(甚至更大)。 (3)精沖模沖裁完畢模具開啟時(shí)，反壓板將零件從凹模內(nèi)頂出，出，壓邊圈將廢料從凸模上卸下，不另外需要頂件和卸料裝置，不另外需要頂件和卸料裝置。(4)由于精沖模為上出件，模具無漏料孔，可使凸凹模和模座凸凹模和模座更加堅(jiān)固堅(jiān)固。 2精沖模的結(jié)構(gòu) (1)活動(dòng)凸模式精沖模 活動(dòng)凸模式精沖模的優(yōu)點(diǎn)是：維修簡(jiǎn)單，安裝方便，適于沖裁力不大的中小零件。缺點(diǎn)是：在沖內(nèi)孔多的零件時(shí)，凸模1的支承推板13強(qiáng)度不夠。(2)固定凸模式精沖模 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，

7、凸模的支承好。缺點(diǎn)是制造和調(diào)整麻煩，且需專用的結(jié)合環(huán)。(3)簡(jiǎn)易精沖模 簡(jiǎn)易精沖模利用碟簧(見機(jī)械零件手冊(cè))在機(jī)械作用下變形產(chǎn)生的軸向壓縮力，對(duì)沖裁過程產(chǎn)生齒圈壓力和頂件力 296精沖模齒圈的設(shè)計(jì) 1齒圈的作用(1)固定被加工板料，避免材料受彎曲或拉伸。(2)抑制沖件以外的力。 (3)壓應(yīng)力提高了被加工材料的塑性變形能力。(4)減少塌角。(5)兼退料作用。296精沖模齒圈的設(shè)計(jì)2齒圈的分布 (1)在塌角大的部分，V形齒圈應(yīng)和刃口的形狀相一致。 (2)在塌角較小的部分，V形齒圈與刃口形狀可以不一致 (3)沖小孔時(shí)一般不需要V形齒圈；沖大孔時(shí)(直徑在3040 mm以上時(shí))，建議在頂桿上加V形齒圈。

8、 (4)如果料厚t45mm，或材料強(qiáng)度高(b800 MPa)，或者對(duì)于齒輪和帶銳角的零件，通常使用兩個(gè)v形齒圈，一個(gè)做在齒圈壓板上，另一個(gè)做在凹模上，即雙齒圈。296精沖模齒圈的設(shè)計(jì) 3齒圈的結(jié)構(gòu) (1)齒圈的形式“ 精沖齒圈常用三角形凸起，也可使用臺(tái)階形和圓錐形(截面斜角為4520)壓板來壓邊 圖2922齒圈形式 a)V形環(huán);b)臺(tái)階形；c)圓錐形296精沖模齒圈的設(shè)計(jì)(2)齒形參數(shù)齒形角度和齒圈高度h,齒圈高度h與材料厚度、機(jī)械性能和齒圈位置等因素有關(guān)。h=Kt t為料厚，K系數(shù)，由圖2923選取4齒圈的尺寸V形齒圈已標(biāo)準(zhǔn)化 296精沖模齒圈的設(shè)計(jì)4齒圈的尺寸（續(xù)）根據(jù)Feintool資料

9、,當(dāng)t=4.5mm，而僅在壓板或凹模上使用齒圈時(shí)，其值可由表2.9.4選?。划?dāng)t4.5mm，而在壓板和凹模上同時(shí)使用齒圈時(shí)，其值可由表2.9.5選取。 根據(jù)Schmid資料，如圖2.9.25所示，當(dāng)t4mm時(shí)，使用單面齒圈；當(dāng)t4mm時(shí)，使用雙面齒圈。其值由表2.9.6選取。296精沖模齒圈的設(shè)計(jì)5齒圈的保護(hù) 精沖時(shí)，齒圈與材料接觸。為了防止齒圈與凹模相碰或采用雙齒圈時(shí)的互撞而造成破壞，在齒圈壓板或凹模上設(shè)計(jì)高出齒頂?shù)谋Ｗo(hù)面 ，其高度必須小于料厚，以免沖裁時(shí)發(fā)生干涉 。圖示 在設(shè)計(jì)保護(hù)面時(shí)，還應(yīng)考慮其位置的正確性，特別是受力狀態(tài)，以防止彎曲或損壞。另外，當(dāng)兩側(cè)都有保護(hù)面時(shí)，保護(hù)面高度必須一致，

10、以避免工作時(shí)產(chǎn)生傾斜力。圖示 第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2.10.1硬質(zhì)合金材料的性能及模具的壽命 所謂硬質(zhì)合金沖模一般是指凸?；虬寄橛操|(zhì)合金材斟，或凸模和凹模均為硬質(zhì)合金材料的沖模 硬質(zhì)合金耐磨性好、抗壓強(qiáng)度高、彈性模量大，但沖擊韌度較差、抗彎強(qiáng)度低、加工性差。 硬質(zhì)合金具有高硬度、耐磨損等特性，用它制造的模具壽命比用合金工具鋼制造的高幾十倍至1百倍 第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模 1硬質(zhì)合金沖模與鋼沖模的比較 硬質(zhì)合金沖模的模座、凸模及凹模、固定板等的強(qiáng)度及硬度要求較高。導(dǎo)向裝置的精度與剛度要求也高。卸料板一般還要求起導(dǎo)板的作用。硬質(zhì)合金模凸、凹模的間隙比鋼沖模稍大。壓力機(jī)精度要高 。第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁

11、模2.10.1硬質(zhì)合金材料的性能及模具的壽命（續(xù)）2硬質(zhì)合金的牌號(hào)與性能a) 一般硬質(zhì)合金是以碳化鎢和碳化鈦為基，以鈷、鎳或鐵做粘結(jié)劑，經(jīng)燒結(jié)而成。因其主要成分是硬質(zhì)相，所以不能進(jìn)行切削加工。表2.10.1。b) 鋼結(jié)硬質(zhì)合金既有近似硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性，又有一般工具鋼的可切削加工、鍛造、焊接、熱處理等性能。表2.10.2。第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2102硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1排樣的要求 在級(jí)進(jìn)模中大部分采用側(cè)刃定位，側(cè)刃位置要適當(dāng)。排樣時(shí)也應(yīng)避免凸、凹模單邊工作 2對(duì)模架的要求模架要求剛性好、精度高。上、下模座的厚度比鋼沖模要大。模架材料以45鋼為好，調(diào)質(zhì)處理到2530 HRC。

12、為提高模架的導(dǎo)向精度，可采用滾動(dòng)導(dǎo)向裝置。模柄一般多采用浮動(dòng)式，如圖2103所示。第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2.10.2硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)3對(duì)其他零件的要求 (1)硬質(zhì)合金模具的間隙比普通模具要大，一般取普通鋼模的1.5倍。 (2)當(dāng)采用彈性卸料板時(shí)，卸料板應(yīng)裝有導(dǎo)向裝置，對(duì)凸模進(jìn)行導(dǎo)向。為了防止彈性卸料板在沖裁時(shí)撞擊凹模的硬質(zhì)合金鑲塊，模具閉合時(shí)卸料板與硬質(zhì)合金凹模之間應(yīng)有 的間隙，如圖2104所示。 (3)為防止硬質(zhì)合金凹模在沖裁時(shí)因彎曲變形而碎裂，在凹模底部應(yīng)加淬硬的厚墊板。 (4)對(duì)小凸模應(yīng)將其根部加粗，或配以護(hù)套以增加小凸模的剛性，并采用卸料導(dǎo)向。mmt05. 0max第十節(jié)硬質(zhì)

13、合金沖裁模2.10.2硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)4對(duì)壓力機(jī)的要求壓力機(jī)應(yīng)有良好的剛性壓力機(jī)精度要高采用快速壓力機(jī)為宜，并配備自動(dòng)送料裝置。壓力機(jī)的離合器必須能對(duì)故障信號(hào)作出迅速反應(yīng)，及時(shí)停機(jī)。 第十節(jié)硬質(zhì)合金沖裁模2102硬質(zhì)合金沖裁模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)2103硬質(zhì)合金塊的固定(1)焊接固定法 (2)機(jī)械固定法(3)熱套(或冷壓)固定法(4)黏結(jié)固定法普通沖裁與精沖的區(qū)別 1一落料凸模 2一凹模 3一沖孔凸模 4一頂件板 5一頂桿 6一壓板 7一壓桿8一齒圈 9一精沖材料 lO一精沖件1l一內(nèi)形廢料 c一沖裁間隙 圖292精沖示意圖1一齒圈壓板 2一凹模(落料) 3一凸凹模 4一頂板 5一材料

14、6一零件 7一沖孔廢料 圖293精沖過程 a)模具初始位置b)齒圈壓入；c)沖裁；d)沖裁過程結(jié)束；e)模具開啟； f)卸出沖孔廢料；g)頂出零件及卸出帶料；h)排出零件和廢料，向前送料 1一凹模；2一切屑；3一凸模；4一工件 圖294整修圖295 小間隙圓角刃口沖裁 圖296負(fù)間隙沖裁 a)落料b)沖孔 圖297往復(fù)沖裁 圖298對(duì)向凹模沖裁的過程 圖2917精沖模與普通復(fù)合模的比較 a)活動(dòng)凸模式精沖模與普通復(fù)合模； b)固定凸模式精沖模與普通復(fù)合模 1一凸模；2一凹模；3一頂件板；4一壓邊圈；5一沖孔凸模；6頂桿；7一傳力桿；8一墊板； 9一支承環(huán)；10一沖孔凸模墊板；11一傳力桿；12

15、一凸模座；13一推板；14一座圈；15一墊板；16一模座；17一導(dǎo)向裝置；18一壓床上工作臺(tái)；19一壓床下工作臺(tái)；20一標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合環(huán)；21一頂柱； 22一頂柱；23一定位板；24一液壓活塞 圖2918活動(dòng)凸模式復(fù)合精沖模 1一凹模；2一壓邊圈；3一凸模；4一頂件板；5一沖孔凸模；6一頂桿；7一沖孔凸模； 8一頂桿；9一墊座；10一凸模座板；11一墊板；12一下墊板；13一傳力桿；14一閉鎖銷； 15一模座；16一支板；17一導(dǎo)向件；18一壓床上工作臺(tái)；19一壓床下工作臺(tái)；20一專用 上結(jié)合環(huán)；21一專用下結(jié)合環(huán)；22一壓板；23一支承銷；24一液壓活塞；25一縮緊環(huán) 圖2919 固定凸模式復(fù)合精

16、沖模l一導(dǎo)柱；2一導(dǎo)套；3一上托；4一螺釘；5一銷釘；6一螺釘；7一模柄；8一銷釘；9一墊板；lO一凸模；11一凸模固定板；12一齒圈壓板；13一銷釘套；14一銷釘；15一凹模； 16一限位螺柱；17一固定板；18一頂桿；19一螺母；20一綴釘；21一底座；22一螺釘； 23一推件板；24一螺釘；25一螺母；26一墊片；27一卸辯板；28一糠簧；29一螺釘 圖2920簡(jiǎn)易精沖落料模 圖2923齒高系數(shù)K 圖2924齒圈尺寸表294壓板或凹模有齒圈時(shí)的齒圈尺寸 單面單面 齒圈齒圈 料厚料厚A Ah(H)h(H)r rR R1 11.71.71 10.30.30.20.20.20.21.81.82.22.21.41.40.40.40.20.22.32.32.72.71.71.70.50.50.20.22.82.83.23.22.12.10.60.60.20.20.60.63.33.33.73.72.52.50.70.70.20.20.70.73.83.84.54.52.82.80.80.80.20.20.80.8t一料厚；K一凸模退回距離；K一頂板頂出距離；R。一凹模圓角，