板金工藝與模具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)

1、 鈑金工藝和模具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)鈑金工藝和模具結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)n前言n沖壓件的工藝性n板料沖壓性能與成型極限n沖壓件常用鋼材的牌號(hào)與性能及中外對(duì)照表n沖裁n彎曲 前言：前言： 沖壓工藝是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板金零件，所以有時(shí)也叫板金沖壓。沖壓不僅可以加工金屬材料，而且可以加工非金屬材料。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使其變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料毛坯或毛坯的一部分便會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲的一定n的形狀、尺寸和性質(zhì)的零件。沖壓生產(chǎn)靠模具和設(shè)備完成加工過(guò)程，所以生產(chǎn)效率高。而且操作簡(jiǎn)便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化。n由于沖壓加工的零件形狀、

2、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，當(dāng)前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝多種多樣。但是概括起來(lái)可以分成分離工序和成形工序兩大類。 n分離工序的目的是在沖壓過(guò)程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，同時(shí)，沖壓件分離斷面的質(zhì)量也要滿足一定的要求。成形工序的目的， 是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變 形，并轉(zhuǎn)化成所要求的成品形狀，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)滿足尺寸精度方面的要求。 第一節(jié) 沖壓件的工藝性n 沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對(duì)沖壓工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。 1、

3、沖裁件的工藝性n1.1沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣,減少?gòu)U料.n1.2沖裁件各直線或曲線的連接處,宜有適當(dāng)?shù)膱A角。如果沖裁件有尖角，不僅給沖裁件的制造帶來(lái)困難，而且模具也容易壞。只有在采用少?gòu)U料、無(wú)廢料排樣或鑲拼模具結(jié)構(gòu)時(shí)不要圓角n1.3沖裁件凹入和凸出部份寬度不易太小并應(yīng)避免過(guò)長(zhǎng)的懸臂與狹槽n沖裁件材料為高碳鋼時(shí),b2t;沖裁材料為黃銅、純銅、鋁、軟鋼時(shí)， b1.5t。對(duì)于材料厚度t1m時(shí),按t=1mm計(jì)算.n n1.4沖孔時(shí)，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不易過(guò)小，其數(shù)值與孔的形狀，材料的機(jī)械性能,材料的厚度等有關(guān)。沖孔的最小尺寸見(jiàn)表：0.5t0.35t0.3t0.3t0.25t0.

4、28t0.3t0.4t1.0t0.7t0.5t0.35t0.4t0.8t1.0t1.3t圓形距形距形圓形自由沖凸模酚醛層壓布紙鋁軟銅及黃銅硬鋼材料精密導(dǎo)向凸模n1.5沖裁件的孔與孔之間,孔與邊緣之間的距離a受到模具強(qiáng)度和沖裁件質(zhì)量的限制,其值不易過(guò)小,宜取a2t,并不得小于3-4mm,必要時(shí)可取a=(1-1.5)t,(t1mm時(shí)按t=1mm計(jì)算)且模具壽命因此降低或結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加.aaaan1.6在彎曲件或拉伸件上沖孔時(shí),其孔壁與工件直壁之間的距離不能小于如圖所示.如果距離過(guò)小,孔邊進(jìn)入工件底部的圓角部分,沖孔時(shí)凸模將受到水平推力.R1R2R2+0.5tt彎曲件拉深件tR2+0.5tR2R1

5、R1+0.5tR1+0.5t 2、彎曲件的工藝性n2.1彎曲件的圓角半徑小于最小彎曲半徑,以免產(chǎn)生裂紋。但也不能過(guò)大，因?yàn)檫^(guò)大時(shí)受到回彈的影響彎曲角度與圓角半徑的精度都不易保證。n 常用材料的最小彎曲半徑0.4t0.5t0.3t0.5t1.2t0.8t1.0t0.8t0.4t0.5t0.2t0.35t0.1t0.1t0.1t0.1t冷作硬化狀態(tài)平行纖維垂直纖維退火狀態(tài)黃銅(半硬)鋁15.20.Q235-A08.10.Q195.Q215-A材料垂直纖維平行纖維彎曲線的位置n2.2彎曲的彎邊長(zhǎng)度不宜過(guò)小,其值應(yīng)為hR+2t。當(dāng)h較小時(shí)，彎邊在模具上支持的長(zhǎng)度過(guò)小，不易得到形狀準(zhǔn)確的零件。thR避免

6、在寬度突起處彎曲n2.3彎曲線不應(yīng)位于零件寬度變形處,以免撕裂,如必須在寬度突變處彎曲,應(yīng)事先沖工藝孔或工藝槽。防止彎曲處撕裂的工藝措施工藝孔L R+tRb 2t工藝孔防止彎曲處撕裂的工藝措施RRd R+tn2.4有孔的毛坯彎曲時(shí),如果孔、槽位于彎曲附近,彎曲時(shí)會(huì)使孔變形。為了避免這種缺陷出現(xiàn)，必須使這些孔分布在變形區(qū)之外。從孔邊到彎曲半徑R中心的距離為當(dāng)t2mm時(shí)，Lt;當(dāng)t2mm時(shí)，L2t.彎曲件孔的位置thRLn2.5對(duì)稱彎曲件，左右彎曲半徑應(yīng)一致,應(yīng)保證彎曲過(guò)程中受力平衡，防止產(chǎn)生滑動(dòng)。對(duì)稱彎曲件R1R2R3R4R1=R2 R3=R4n2.6工藝孔有耐于彎曲件毛坯的精度定位.n2.7切

7、舌和彎曲同時(shí)進(jìn)行時(shí)，所彎曲的小角帶有斜度就易從凹模中脫出。工藝定位孔a切舌帶有斜度3、拉深件 成形件的工藝性n3.1拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處的圓角R1 R2,特別是R2應(yīng)盡量大些，因?yàn)樗鼈兿喈?dāng)于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圓角。放大這些圓角半徑，能夠減少拉深次數(shù)，或使零件容易拉深成形。n 應(yīng)取R1t,最好R1（35） tn 應(yīng)取R22t,最好R2（510） tn3.2距形拉深件四周的圓角也應(yīng)放大.n 應(yīng)取R33t,為了減少拉深工序盡可能取nR31/5h有凸緣拉深件件tddfR1R2R1hR3矩形垃伸件n3.3除非在結(jié)構(gòu)上有特殊需求,必須盡量避免異常復(fù)雜及非對(duì)稱形狀的拉伸件,對(duì)于半敞開(kāi)的空心

8、件,應(yīng)考慮設(shè)計(jì)成對(duì)的拉伸,然后刨切開(kāi)比較有利。n3.4垃伸件的凸緣寬度應(yīng)盡可能保持一致。n3.5在零件的平面部分,尤其是在距邊緣較遠(yuǎn)處,局部凹坑的深度與凸起的高度不宜過(guò)大。n3.6應(yīng)盡量避免曲面空心零件的尖底形狀,尤其高度大時(shí),其工藝性更差。第二節(jié)第二節(jié) 板料沖壓性能與成形極限板料沖壓性能與成形極限1、板料沖壓性能是指板料對(duì)各種沖壓方法的適應(yīng)能力。不同的沖壓工序，板料的應(yīng)力狀態(tài)，變形特點(diǎn)及變形區(qū)和傳力區(qū)之間的關(guān)系將各不同，所以對(duì)板料的沖壓性能的要求也都不相同。 2、板料機(jī)械性能指標(biāo)與板料沖壓性能指標(biāo)的關(guān)系。 板料機(jī)械性能指標(biāo)與板料沖壓性能指標(biāo)有密切關(guān)系。一般而言，板料的強(qiáng)度指標(biāo)越高，產(chǎn)生相同變

9、形量所需的力就越大；塑性指標(biāo)越高，成形時(shí)所能承受的極限變形量就越大；剛性指標(biāo)越高，成形時(shí)抵抗失穩(wěn)起皺的能力就越大。n2.1強(qiáng)度極限b和屈服極限sn 它們是決定材料變形抗力的基本指標(biāo)。強(qiáng)度極限b和屈服極限s愈高，則變形抗力愈高，因而沖壓時(shí)材料所經(jīng)受的應(yīng)力也就愈高。n 對(duì)伸長(zhǎng)為主的變形，如脹形、拉彎等，當(dāng)s低時(shí)為消除零件的松馳等弊病和為使零件的尺寸得到固定所必須的拉力也小。這時(shí)由于成形所必須的拉與毛料破壞時(shí)的拉斷力之差較大，故成形工藝的穩(wěn)定性高，不易出廢品。n2.2屈強(qiáng)比s/ bn小的屈強(qiáng)比幾乎對(duì)所有的沖壓成形都是有利的.n對(duì)壓縮為主的變形,如在拉延時(shí),材料在s小,則變形區(qū)的切向壓應(yīng)力較小,材料起

10、皺的趨勢(shì)小。因此防止起皺的的壓邊力和摩擦損失都要相應(yīng)的降低，結(jié)果對(duì)提高極限變形程度有利。n3常用材料的沖壓性能n3.1沖壓用材料規(guī)格的分類:按厚度不同的材料可分為板料、帶料（卷料）和塊料n板料：沖壓車(chē)間應(yīng)用最廣的材料適用于成批生產(chǎn)。生產(chǎn)中按需要將板料剪裁成各種尺寸的條料再生產(chǎn)。n帶料（卷料）：適用于大料生產(chǎn)根據(jù)材料不同，有不同的寬度尺寸，一般配置自動(dòng)送料裝置，n可適用連續(xù)模批量生產(chǎn)。n塊料：小量或單件生產(chǎn)時(shí)用。對(duì)于價(jià)值昂貴的特種金屬，可由制造廠根據(jù)訂戶要求的尺寸制成圓形和方形的塊料。n板料有冷軋和熱軋兩種。n3.2沖壓常用材料及其沖壓性能n3.2.1碳鋼 以低碳鋼使用較多.常用的材料牌號(hào)有:0

11、8、08F、鋼10、鋼10F、和鋼20等。低碳鋼的沖壓性能都較好，且有良好的焊接性能。一般以制造受力不大的沖壓件。n4.金屬材料的主要性能指標(biāo)及其解釋n4.1極限強(qiáng)度:材料抵抗外力破壞作用的最大能力,或叫破壞強(qiáng)度n4.2抗拉強(qiáng)度(抗張強(qiáng)度):外力是拉力的極限強(qiáng)度n4.3抗壓強(qiáng)度:外力是壓力的極限強(qiáng)度n4.4抗彎強(qiáng)度:外力與材料軸線垂直,并在作用使材料呈彎曲,這時(shí)的極限強(qiáng)度叫抗彎強(qiáng)度n4.5屈服點(diǎn)(屈服極限):材料在外力作用下達(dá)到一定程度時(shí),即使外力不再增加,而變形仍繼續(xù),這種現(xiàn)象叫做屈服.開(kāi)始發(fā)生屈服現(xiàn)象的應(yīng)力叫做屈服點(diǎn)(或叫屈服強(qiáng)度)n4.6抗剪強(qiáng)度:外力與材料軸線垂直,并對(duì)材料作剪切作用,

12、這時(shí)的應(yīng)力叫做抗剪強(qiáng)度.n4.7疲勞強(qiáng)度:材料受無(wú)限次反復(fù)交變負(fù)荷作用下而不受破壞的最達(dá)應(yīng)力1、常用碳素冷(熱)軋鋼板第三節(jié). 沖壓件常用鋼材的牌號(hào)與性能及中外對(duì)照表材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)機(jī)械性能抗剪強(qiáng)度0 MPa 抗拉強(qiáng)度b MPa屈服強(qiáng)度s MPa延伸率 10 普通碳素鋼Q195未經(jīng)退火的2603203204001952833Q2152703403404202152631Q2353103804404702352125Q2553404204905202551923Q2754005005806202751519材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)機(jī)械性能抗剪強(qiáng)度0 MPa 抗拉強(qiáng)度b MPa屈服強(qiáng)度s MPa延

13、伸率 10 碳素結(jié)構(gòu)鋼05已退火的2002302805F2103002603803208F22031028039018032082603603304502003210F22034028042019030102603403004402102915F250370320460281527038034048023026材料名稱牌號(hào)材料狀態(tài)機(jī)械性能抗剪強(qiáng)度0 MPa 抗拉強(qiáng)度b MPa屈服強(qiáng)度s MPa延伸率 10 碳素結(jié)構(gòu)鋼20F已退火的28039034048023026202804003605102502525320440400550280243036048045060030022354005205

14、00650320204042054052067034018454405605507003601650440580550730380142 常見(jiàn)普通碳素鋼的中日牌號(hào)對(duì)照表序號(hào)中 國(guó)GB 日 本JIS1Q195-2Q215A,Q215BSS343Q235A,Q235B,Q235C,Q235D（ A,B,C,D為質(zhì)量等級(jí)代號(hào)）SS344Q255A,Q255DSM41B5Q275SS503 常見(jiàn)的日本產(chǎn)碳素鋼板與鍍層鋼板的牌號(hào)符號(hào)鋼板名稱符號(hào)鋼板名稱SPCCSPCDSPCESPCCTSPCENSPHCSPHDSPHESPHT冷軋?zhí)妓劁摪澹◣В?同上，T-保證抗拉或杯突試驗(yàn)值同上，N-保證無(wú)時(shí)效性熱軋?zhí)?/p>

15、素鋼板（帶） 鋼管用熱軋?zhí)妓劁搸PPSA X CSA X DSA X ESECCSECDSECESEHCSEHDSEHE搪瓷制品用鋼板（帶） 熱鍍鋁鋼（帶） 電鍍鋅鋼板（帶） 冷軋板電鍍鋅鋼板（帶） 熱軋板 牌號(hào)中的字母含義：S-鋼，P-薄板4，C-冷軋加工，H-熱軋加工。：鋼號(hào)末尾字母 C 一般用途；D 沖壓用途；E 深沖用途。n4.表面預(yù)鍍（涂）層鋼板： 4.1 表面預(yù)鍍層鋼板： 用電化學(xué)方法，在鋼板表面鍍上一層防腐的金屬材料，以抵抗空氣，水的腐蝕。常見(jiàn)的有鍍鋅板，鍍鋁板，鍍錫板（俗稱馬口鐵），彩色不銹鋼板 4.2 表面預(yù)涂層鋼板： 用物理方法，在鋼板表面覆蓋上一層有良好 的防腐性能的物

16、質(zhì)。如熱鍍鋅鋼板，用加熱的方法，在鋼板表面附上一層抗氧化的鋅錫合金層。如預(yù)涂鋼板，在表面噴涂上一層具有高附著力，高強(qiáng)度的塑料樹(shù)脂，通過(guò)加熱固化后，成為良好的防腐層。如防盜門(mén)體材料，可以進(jìn)行剪切，拉延等加工。如印花鋼板，在鋼板表面噴或印上一層油漆，在加熱固化后，成為良好的防腐層。第四節(jié) 沖裁 沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序。從板料上沖下為所需的工件沖壓工序。從板料上沖下為所需的工件（或毛坯）的工序叫落料，在工件上沖（或毛坯）的工序叫落料，在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）的出所需形狀的孔（沖去的為廢料）的 工序叫沖孔。下面就沖裁變形過(guò)程、沖裁間隙、工序

17、叫沖孔。下面就沖裁變形過(guò)程、沖裁間隙、沖裁刃口尺寸計(jì)算等問(wèn)題進(jìn)行分析。沖裁刃口尺寸計(jì)算等問(wèn)題進(jìn)行分析。 1、沖裁的變形過(guò)程、沖裁的變形過(guò)程 由圖一所示的沖裁變形過(guò)程：凸模與凹模組由圖一所示的沖裁變形過(guò)程：凸模與凹模組成上下刃口成上下刃口,材料放在凹模上材料放在凹模上,凸模逐步下降使凸模逐步下降使材料產(chǎn)生變形材料產(chǎn)生變形,直至全部分離而直至全部分離而n完成沖裁。整個(gè)沖裁過(guò)程材料的變形分完成沖裁。整個(gè)沖裁過(guò)程材料的變形分為三個(gè)階段。為三個(gè)階段。沖 裁 變 形 過(guò) 程第一階段第二階段第三階段圖一 彈性變形階段彈性變形階段 由于凸模加壓，材料發(fā)生彈性壓縮與彎曲，并由于凸模加壓，材料發(fā)生彈性壓縮與彎曲，

18、并略有擠入凹模洞口。這時(shí)材料內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有超略有擠入凹模洞口。這時(shí)材料內(nèi)應(yīng)力沒(méi)有超過(guò)彈性極限，若卸壓，材料即恢復(fù)原狀，故過(guò)彈性極限，若卸壓，材料即恢復(fù)原狀，故稱彈性變形階段。稱彈性變形階段。 塑性變形階段塑性變形階段 凸模續(xù)加壓，材料的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服極限凸模續(xù)加壓，材料的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到屈服極限,部分部分金屬被擠入凹模洞口，產(chǎn)生塑剪變形，得到光金屬被擠入凹模洞口，產(chǎn)生塑剪變形，得到光亮的剪切斷面。因凸、凹模間存在間隙，故在亮的剪切斷面。因凸、凹模間存在間隙，故在塑剪變形的同時(shí)還伴有材料的彎曲與拉伸。外塑剪變形的同時(shí)還伴有材料的彎曲與拉伸。外力繼續(xù)增加，材料力繼續(xù)增加，材料 內(nèi)應(yīng)力不斷增大，在凸、凹模刃口

19、處由于應(yīng)力集內(nèi)應(yīng)力不斷增大，在凸、凹模刃口處由于應(yīng)力集中，內(nèi)應(yīng)力首先超過(guò)抗剪強(qiáng)度，出現(xiàn)微裂。中，內(nèi)應(yīng)力首先超過(guò)抗剪強(qiáng)度，出現(xiàn)微裂。 斷裂階段斷裂階段凸模繼續(xù)下壓，凸、刃口處的微裂不斷向凸模繼續(xù)下壓，凸、刃口處的微裂不斷向n材料內(nèi)部擴(kuò)展，材料隨即被拉斷分離，得到材料內(nèi)部擴(kuò)展，材料隨即被拉斷分離，得到光亮的剪切斷面。光亮的剪切斷面。n 上述沖裁變形過(guò)程得到的沖裁面并不是上述沖裁變形過(guò)程得到的沖裁面并不是光滑垂直的，斷面存在三個(gè)區(qū)域，即圓角帶，光滑垂直的，斷面存在三個(gè)區(qū)域，即圓角帶，光亮帶，與斷裂帶（見(jiàn)圖二）。圓角帶是在光亮帶，與斷裂帶（見(jiàn)圖二）。圓角帶是在沖裁過(guò)程中塑性變形沖裁過(guò)程中塑性變形開(kāi)始時(shí)

20、，由于金屬纖維的彎曲與拉伸而形開(kāi)始時(shí)，由于金屬纖維的彎曲與拉伸而形成的，軟料比硬料的圓角大。光亮帶是在成的，軟料比硬料的圓角大。光亮帶是在變形過(guò)程的第二階段金屬產(chǎn)生塑剪變形時(shí)變形過(guò)程的第二階段金屬產(chǎn)生塑剪變形時(shí)形成的，有光滑垂直的表面，軟材料的光形成的，有光滑垂直的表面，軟材料的光亮帶寬，硬材料的光亮窄。斷裂帶是在沖亮帶寬，硬材料的光亮窄。斷裂帶是在沖裁第三階段形成的，由于拉應(yīng)力的作用，裁第三階段形成的，由于拉應(yīng)力的作用，n裂紋不斷擴(kuò)展，金屬纖維被拉斷，故表裂紋不斷擴(kuò)展，金屬纖維被拉斷，故表面粗糙不光滑，并且有斜度。在沖出孔面粗糙不光滑，并且有斜度。在沖出孔的斷面上同樣具有上述特征，只是三個(gè)的

21、斷面上同樣具有上述特征，只是三個(gè)區(qū)域的分布位置與落料件相反。區(qū)域的分布位置與落料件相反。工件凹模廢料凸模圖二 圓角帶 光亮帶 斷裂帶 2.沖裁間隙沖裁間隙 在沖裁模中，沖裁間隙非常重要，沖在沖裁模中，沖裁間隙非常重要，沖裁間隙對(duì)沖件質(zhì)量裁間隙對(duì)沖件質(zhì)量(其中包括切口斷面質(zhì)量、其中包括切口斷面質(zhì)量、沖件尺寸精度、彎曲度和毛刺情況等）的沖件尺寸精度、彎曲度和毛刺情況等）的影響，對(duì)模具壽命的影響、對(duì)力能消耗的影響，對(duì)模具壽命的影響、對(duì)力能消耗的影響、以及對(duì)沖裁噪音的影響等各個(gè)方面影響、以及對(duì)沖裁噪音的影響等各個(gè)方面都有很大的關(guān)系，下面我們就從沖裁作用都有很大的關(guān)系，下面我們就從沖裁作用 受力狀態(tài)的角

22、度來(lái)介紹如何確定沖裁模受力狀態(tài)的角度來(lái)介紹如何確定沖裁模 具間隙以及沖裁間隙對(duì)沖裁質(zhì)量、尺寸精具間隙以及沖裁間隙對(duì)沖裁質(zhì)量、尺寸精度的影響以及沖裁間隙對(duì)沖裁力、脫料力度的影響以及沖裁間隙對(duì)沖裁力、脫料力及推件力的關(guān)系。凸模與凹模之間有適當(dāng)及推件力的關(guān)系。凸模與凹模之間有適當(dāng)?shù)目障?，稱為間隙。間隙的兩種含義，單的空隙，稱為間隙。間隙的兩種含義，單面間隙和雙面間隙。如果沒(méi)能特別說(shuō)明，面間隙和雙面間隙。如果沒(méi)能特別說(shuō)明，n間隙是指雙面間隙，常用符號(hào)間隙是指雙面間隙，常用符號(hào)“Z”表示。表示。n間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響 從沖裁變形過(guò)程分析中知道，凸、凹模刃從沖裁變形過(guò)程分析中知道，凸、

23、凹模刃口處的裂紋是否重合與間隙大小有關(guān)。若間口處的裂紋是否重合與間隙大小有關(guān)。若間隙合理，材料分離時(shí)，在凸、凹模刃口處的隙合理，材料分離時(shí)，在凸、凹模刃口處的兩組剪裂紋重合（圖三兩組剪裂紋重合（圖三b） 因而沖出的零件斷因而沖出的零件斷21間 隙 與 彈 性 恢 復(fù) 量 的 關(guān) 系凸模凹模凸模凹模凹模凸模間隙過(guò)大間隙合適間隙過(guò)小圖三 面雖具有三個(gè)特征區(qū)（見(jiàn)圖二），但是比較平直、面雖具有三個(gè)特征區(qū)（見(jiàn)圖二），但是比較平直、光潔、且無(wú)毛刺。在這種情況下零件斷面質(zhì)量光潔、且無(wú)毛刺。在這種情況下零件斷面質(zhì)量認(rèn)為是良好的。認(rèn)為是良好的。 當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)則上下裂紋互不重合，相隔一當(dāng)間隙過(guò)小時(shí)則上下裂紋互不重

24、合，相隔一定距離，（圖三定距離，（圖三a），材料最后分離時(shí)，斷裂層），材料最后分離時(shí)，斷裂層出現(xiàn)毛刺和夾層，由于凹模刃出現(xiàn)毛刺和夾層，由于凹模刃 口的擠壓作用，零件斷面又出現(xiàn)第二個(gè)光口的擠壓作用，零件斷面又出現(xiàn)第二個(gè)光亮帶，其上部出現(xiàn)毛刺或鋸齒狀邊緣，并亮帶，其上部出現(xiàn)毛刺或鋸齒狀邊緣，并呈倒錐形。呈倒錐形。 間隙過(guò)大時(shí)裂紋也不重合（圖三間隙過(guò)大時(shí)裂紋也不重合（圖三c），零件），零件斷面斜度增大，對(duì)于厚料則圓角帶增大，斷面斜度增大，對(duì)于厚料則圓角帶增大，對(duì)薄料則易使材料拉入間隙中，形成拉長(zhǎng)對(duì)薄料則易使材料拉入間隙中，形成拉長(zhǎng) 的毛刺。所以間隙過(guò)小與過(guò)大沖出來(lái)的零件斷面的毛刺。所以間隙過(guò)小與過(guò)大

25、沖出來(lái)的零件斷面質(zhì)量都是不好的。質(zhì)量都是不好的。 間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件尺寸精度由模具制造精度和沖裁后彈沖裁件尺寸精度由模具制造精度和沖裁后彈性恢復(fù)量的大小兩個(gè)因素決定的。在這里分析間性恢復(fù)量的大小兩個(gè)因素決定的。在這里分析間隙對(duì)沖裁件彈性恢復(fù)量的影響隙對(duì)沖裁件彈性恢復(fù)量的影響。 在沖裁過(guò)程中，因?yàn)榇嬖趶椥宰冃?，?dāng)工件在沖裁過(guò)程中，因?yàn)榇嬖趶椥宰冃?，?dāng)工件從凹模中推出或從凸模上卸下時(shí)，其尺寸與凹模從凹模中推出或從凸模上卸下時(shí)，其尺寸與凹?；蛲鼓３叽缰g存在一個(gè)偏差，這就是彈性恢復(fù)或凸模尺寸之間存在一個(gè)偏差，這就是彈性恢復(fù)量。偏差值可能是正也可能是負(fù)。落料和

26、沖孔彈量。偏差值可能是正也可能是負(fù)。落料和沖孔彈性恢復(fù)量與間隙的關(guān)系如圖四所示。性恢復(fù)量與間隙的關(guān)系如圖四所示。 n當(dāng)間隙小于當(dāng)間隙小于A點(diǎn)的間隙值時(shí)，落料尺寸大點(diǎn)的間隙值時(shí)，落料尺寸大于凹模尺寸，沖出孔的尺寸小于凸模尺寸。于凹模尺寸，沖出孔的尺寸小于凸模尺寸。當(dāng)間隙大于當(dāng)間隙大于A點(diǎn)的間隙值時(shí)落料工件尺寸點(diǎn)的間隙值時(shí)落料工件尺寸小于凹模尺寸，沖出孔尺寸大于凸模尺寸。小于凹模尺寸，沖出孔尺寸大于凸模尺寸。這是因?yàn)闆_裁過(guò)程中在沖裁變形區(qū)有壓縮、這是因?yàn)闆_裁過(guò)程中在沖裁變形區(qū)有壓縮、拉伸和彎曲三種變形，拉伸和彎曲三種變形，n當(dāng)間隙較小時(shí)，壓縮變形與彎曲變形量大當(dāng)間隙較小時(shí)，壓縮變形與彎曲變形量大于

27、拉伸變形量，沖裁后彈性恢復(fù)使落料工于拉伸變形量，沖裁后彈性恢復(fù)使落料工件脹大，沖孔孔徑縮??；而間隙較大時(shí)，件脹大，沖孔孔徑縮??；而間隙較大時(shí)，壓縮變形量和彎曲變形量小于拉伸變形量，壓縮變形量和彎曲變形量小于拉伸變形量，沖裁后彈性恢復(fù)使落料工件縮小，沖孔孔沖裁后彈性恢復(fù)使落料工件縮小，沖孔孔徑脹大。徑脹大。 彈性恢復(fù)量除了間隙因素外還與材料性能，彈性恢復(fù)量除了間隙因素外還與材料性能，工件形狀尺寸等因素有關(guān)，但間隙是主要工件形狀尺寸等因素有關(guān)，但間隙是主要因素。因素。間 隙 與 彈 性 恢 復(fù) 量 的 關(guān) 系落 料沖 孔圖四3.沖裁模刃口尺寸計(jì)算沖裁模刃口尺寸計(jì)算 尺寸計(jì)算原則尺寸計(jì)算原則 由于凸

28、、凹模之間存在間隙，因此工件由于凸、凹模之間存在間隙，因此工件 都是都是帶有錐度的。一般來(lái)說(shuō)落料工件尺寸是指大端尺帶有錐度的。一般來(lái)說(shuō)落料工件尺寸是指大端尺寸，沖孔孔徑尺寸是指小端尺寸。雖然落料件和寸，沖孔孔徑尺寸是指小端尺寸。雖然落料件和沖孔件的尺寸與凹?；蛲鼓３叽缰g存在偏差，沖孔件的尺寸與凹?；蛲鼓３叽缰g存在偏差，但采用合理間隙但采用合理間隙n時(shí)，這個(gè)偏差會(huì)比較小，可以忽略不計(jì)。沖裁時(shí)，這個(gè)偏差會(huì)比較小，可以忽略不計(jì)。沖裁模刃口尺寸計(jì)算要區(qū)別落料和沖孔兩種情況：模刃口尺寸計(jì)算要區(qū)別落料和沖孔兩種情況：na. 落料時(shí)，先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口落料時(shí)，先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸取

29、接近或等于工件的最小極限尺寸，以保尺寸取接近或等于工件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的工件。證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的工件。凸模刃口的尺寸則按凹模刃口尺寸減去最小間凸模刃口的尺寸則按凹模刃口尺寸減去最小間隙值。隙值。nb. 沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)仍可使用。而凹模的尺凸模磨損在一定范圍內(nèi)仍可使用。而凹模的尺寸則按凸模刃口尺寸加上最小間隙值。寸則按凸模刃口尺寸加上最小間隙值。n尺寸計(jì)算方法尺寸計(jì)算方法刃口尺寸計(jì)算與公

30、差標(biāo)注基本上分二類刃口尺寸計(jì)算與公差標(biāo)注基本上分二類na. 落料：設(shè)制件的尺寸為落料：設(shè)制件的尺寸為D-, 凹模尺寸凹模尺寸 D凹凹=（D-X）+凹凹 凸模尺寸凸模尺寸 D凸凸=（D-X-Zmin）-凸凸 nb. 沖孔：設(shè)制件的尺寸為沖孔：設(shè)制件的尺寸為d+ 凸模尺寸凸模尺寸 d凸凸=（d+X）-凸凸 凸模尺寸凸模尺寸 d凹凹=（d+X+Zmin）+ 凸凸式中：式中： D凸、凸、D凹分別為落料凸、凹模凹分別為落料凸、凹模公稱尺寸；公稱尺寸；nd凸、凸、 d凹凹-分別為沖孔凸、凹模公稱尺寸；分別為沖孔凸、凹模公稱尺寸；D、d-分別為落料工件或孔的公稱尺寸；分別為落料工件或孔的公稱尺寸；-工件的制

31、造公差；工件的制造公差； Zmin-最小初始間隙值；最小初始間隙值；凸、凸、凹分別為凸、凹模的制造公差。凹分別為凸、凹模的制造公差。 X-磨損系數(shù)：磨損系數(shù)： 制件精度在制件精度在5級(jí)以上級(jí)以上 X=1 制件精度在制件精度在6-7級(jí)以上級(jí)以上 X=0.75 制件精度制件精度8級(jí)以下級(jí)以下 X=0.5除以上所介紹的一般性模具間隙的取值方法外，除以上所介紹的一般性模具間隙的取值方法外，對(duì)沖裁間隙的取值還要按質(zhì)取隙、對(duì)沖裁間隙的取值還要按質(zhì)取隙、分檔歸類、酌分檔歸類、酌情增減、合理選用。情增減、合理選用。 鋼板經(jīng)過(guò)卷筒加工后，塑性和韌性有一定鋼板經(jīng)過(guò)卷筒加工后，塑性和韌性有一定的下降，同時(shí)強(qiáng)度和硬度

32、將有一定的上升。在材的下降，同時(shí)強(qiáng)度和硬度將有一定的上升。在材料冷軋過(guò)程中塑性變形對(duì)金屬性能的主要影響是料冷軋過(guò)程中塑性變形對(duì)金屬性能的主要影響是造成加工硬化，隨著塑性變形程度的增加，金屬造成加工硬化，隨著塑性變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高而塑性下降。塑性是金屬產(chǎn)生的強(qiáng)度、硬度提高而塑性下降。塑性是金屬產(chǎn)生塑性變形而不遭到破壞的能力，金屬的塑性可用塑性變形而不遭到破壞的能力，金屬的塑性可用允許允許. n最大變形程度，延伸率、斷面收縮率，彎曲次最大變形程度，延伸率、斷面收縮率，彎曲次數(shù)及沖擊韌性等指標(biāo)直接或間接表示。數(shù)及沖擊韌性等指標(biāo)直接或間接表示。n 由于板材本身的機(jī)械性能各向異性，使模

33、由于板材本身的機(jī)械性能各向異性，使模具磨損不均勻具磨損不均勻,垂直于鋼板軋制方向磨損嚴(yán)重，垂直于鋼板軋制方向磨損嚴(yán)重，刃口較其它部位過(guò)早的磨鈍刃口較其它部位過(guò)早的磨鈍,對(duì)冷板的機(jī)械性能對(duì)冷板的機(jī)械性能而言，抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，而言，抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)，n延伸率等都是各向異性的，特別是延伸率和彎延伸率等都是各向異性的，特別是延伸率和彎曲次數(shù)，沿軋制方向和垂直方向的差別很大，曲次數(shù)，沿軋制方向和垂直方向的差別很大，因此，塑性和韌性，強(qiáng)度和硬度都各不相同，因此，塑性和韌性，強(qiáng)度和硬度都各不相同，顯然在沖裁加工時(shí)沖裁間隙的選擇顯然在沖裁加工時(shí)沖裁間隙的選擇,結(jié)合實(shí)際可結(jié)合實(shí)際可有以下規(guī)律供參考：有以下規(guī)律

34、供參考：n 1. 同一個(gè)工件周邊間隙的選擇，圓形的同一個(gè)工件周邊間隙的選擇，圓形的取橫向取橫向間隙值。橫向間隙和縱向間隙是不間隙值。橫向間隙和縱向間隙是不 一致的，即凸凹模刃口所對(duì)軋制方向和垂一致的，即凸凹模刃口所對(duì)軋制方向和垂直于軋制方向的間隙大小選擇應(yīng)不相同，直于軋制方向的間隙大小選擇應(yīng)不相同，即：沿軋制方向由于材質(zhì)硬而脆，間隙可即：沿軋制方向由于材質(zhì)硬而脆，間隙可取得大一些，垂直于軋制方向由于韌性和取得大一些，垂直于軋制方向由于韌性和塑性好一些，材質(zhì)較軟，所以間隙要比縱塑性好一些，材質(zhì)較軟，所以間隙要比縱 向選取擇得小一些。向選取擇得小一些。 2. 同一種厚度的冷板材料，國(guó)產(chǎn)的和進(jìn)同一種

35、厚度的冷板材料，國(guó)產(chǎn)的和進(jìn)口的，冷軋的和熱軋的由于機(jī)械性能不同口的，冷軋的和熱軋的由于機(jī)械性能不同和機(jī)械性能的各向異性，所以間隙的選擇和機(jī)械性能的各向異性，所以間隙的選擇是不相同的，具體可從金屬的塑性指標(biāo)延是不相同的，具體可從金屬的塑性指標(biāo)延伸率的大小來(lái)確定間隙的大小，即延伸率伸率的大小來(lái)確定間隙的大小，即延伸率 大的證明材質(zhì)較軟，間隙可選擇小一些，延伸率大的證明材質(zhì)較軟，間隙可選擇小一些，延伸率差的材質(zhì)較硬，間隙可選擇的大一些。差的材質(zhì)較硬，間隙可選擇的大一些。這就是我們強(qiáng)調(diào)的：對(duì)沖裁間隙的取值還要：這就是我們強(qiáng)調(diào)的：對(duì)沖裁間隙的取值還要：“按質(zhì)取隙、分檔歸類、酌情增減、合理選用按質(zhì)取隙、分

36、檔歸類、酌情增減、合理選用”二二.典型模具結(jié)構(gòu)和工藝分析典型模具結(jié)構(gòu)和工藝分析1.沖裁模按結(jié)構(gòu)類型可按以下幾個(gè)主要特征沖裁模按結(jié)構(gòu)類型可按以下幾個(gè)主要特征來(lái)分類來(lái)分類:. 按工序性質(zhì)分類：按工序性質(zhì)分類：落料模、切斷模、沖孔模、切口模、切邊模落料模、切斷模、沖孔模、切口模、切邊模等等. 按工序的組合程度可以分為：按工序的組合程度可以分為： n單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等. 按模具結(jié)構(gòu)型式分：按模具結(jié)構(gòu)型式分： a. 按上、下模的導(dǎo)向方式分為敞開(kāi)模、導(dǎo)板按上、下模的導(dǎo)向方式分為敞開(kāi)模、導(dǎo)板模和導(dǎo)柱模；模和導(dǎo)柱模； b. 按凹模的位置分正裝式（凹模在下模）和按凹模的位置分正

37、裝式（凹模在下模）和倒裝式（凹模在上模）；倒裝式（凹模在上模）； n c. 按卸料形式分為固定卸料、彈壓卸料和廢按卸料形式分為固定卸料、彈壓卸料和廢料切刀卸料等；料切刀卸料等；n d. 按出料形式分為彈壓頂料按出料形式分為彈壓頂料,剛性推料和自然剛性推料和自然漏料。漏料。 以上各種沖裁模的沖壓方式，可以相互組合；以上各種沖裁模的沖壓方式，可以相互組合；也可以與彎曲、拉深等工序組合。也可以與彎曲、拉深等工序組合。n圖五圖五 示為一典型的落料模，由凹模示為一典型的落料模，由凹模7和凸和凸模模4步距雙排落料模上模座 2.墊板 3.固定板 4.凸模 5.導(dǎo)板 6.鉤式擋料銷(xiāo) 7.凹模 8.下模座 9.

38、擋料銷(xiāo) 10.承料板排樣圖 完成落料工序。凸模進(jìn)入材料后，被材料完成落料工序。凸模進(jìn)入材料后，被材料緊緊包住，因而凸?；厣龝r(shí)，材料隨之緊緊包住，因而凸?；厣龝r(shí)，材料隨之上升。當(dāng)凸模通過(guò)板上升。當(dāng)凸模通過(guò)板5的孔時(shí)，材料被阻的孔時(shí)，材料被阻止而與凸模脫離。這樣的板稱為卸料板。止而與凸模脫離。這樣的板稱為卸料板。 圖中板圖中板5的兩個(gè)孔與凸?；浜希瑢?duì)的兩個(gè)孔與凸?；浜?，對(duì)凸模的運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，所以稱為導(dǎo)板。凸模的運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，所以稱為導(dǎo)板。 依靠導(dǎo)板引導(dǎo)凸模運(yùn)動(dòng)方向的沖模，稱為導(dǎo)板模。依靠導(dǎo)板引導(dǎo)凸模運(yùn)動(dòng)方向的沖模，稱為導(dǎo)板模。凸模凸模4與固定板與固定板3的孔緊配合，凸模上端鉚開(kāi)以的孔緊配合

39、，凸模上端鉚開(kāi)以免卸料力將其拉下。墊板免卸料力將其拉下。墊板2經(jīng)熱處理淬硬，避免經(jīng)熱處理淬硬，避免凸模陷入上模座凸模陷入上模座1內(nèi)。用螺釘及圓銷(xiāo)將上模座、內(nèi)。用螺釘及圓銷(xiāo)將上模座、墊板、固定板聯(lián)在一起。導(dǎo)板、導(dǎo)料板、凹模墊板、固定板聯(lián)在一起。導(dǎo)板、導(dǎo)料板、凹模用螺釘及圓銷(xiāo)用螺釘及圓銷(xiāo) 與下模座與下模座8固定在一起。承料板固定在一起。承料板10接長(zhǎng)了凹模面，接長(zhǎng)了凹模面，使送料平穩(wěn)。使送料平穩(wěn)。 材料第一次送進(jìn)時(shí)，由始用擋料銷(xiāo)材料第一次送進(jìn)時(shí)，由始用擋料銷(xiāo)9定位。定位。第一次只沖下一個(gè)工件，以后釋放手指，擋料第一次只沖下一個(gè)工件，以后釋放手指，擋料銷(xiāo)銷(xiāo)9外移，由鉤式擋料銷(xiāo)外移，由鉤式擋料銷(xiāo)6定位

40、，每次落下兩個(gè)定位，每次落下兩個(gè)工件。工件。n沖模零件分類輔助結(jié)構(gòu)零件25 其他24 銷(xiāo)釘23 螺釘22 限制器20 墊板19 模柄18 凸凹模固定板17 上下模座16 導(dǎo)筒15 導(dǎo)板14 導(dǎo)套13 導(dǎo)柱12 推件器11 頂件器10 壓邊圈9 卸料板8 側(cè)刃7 側(cè)壓板6 定位銷(xiāo)(定位板)5 導(dǎo)料板或?qū)С? 擋料銷(xiāo)或?qū)дN(xiāo)3 凸凹模1 凹模2 凸模緊固及其它零件支承及夾持零件導(dǎo)向零件工作零件定位零件五金結(jié)構(gòu)零件沖模零部件卸料壓料及推件零部件第五節(jié) 彎曲n 彎曲是沖壓工序的一種，它利用壓力使材料產(chǎn)生變形，從而被完成有一定曲率，一定角度的形狀。n 彎曲工作可利用模具在普通壓力機(jī)上進(jìn)行，也可以在其它專

41、用設(shè)備上進(jìn)行。n一、彎曲過(guò)程n圖示是V形件彎曲過(guò)程。n 在彎曲開(kāi)始階段，毛坯自由彎曲。凸模下壓，毛坯的直邊與凹模工作表面靠攏。凸模繼續(xù)下壓，則毛坯的彎曲區(qū)減小到bb段，板料與凸模三點(diǎn)接觸，此后彎曲區(qū)繼續(xù)縮小，半成形彎曲件的兩邊，被凸模向外撐開(kāi)，逐步貼向內(nèi)凹工作表面。在行程終了時(shí)，凸模與凹模對(duì)彎曲n件進(jìn)行校正，使彎曲的圓角、直邊與凸n模全部貼緊這就是校正的彎曲成型過(guò)程。從圖示彎曲過(guò)程中可以看到毛坯的彎曲半徑（R0-R),與彎曲力臂（L-LK）都是逐漸減小的，說(shuō)明了變形程度的不斷增加。n二 彎曲變形分析n 如果在毛坯的端面上畫(huà)上正方形網(wǎng)格，然后彎曲成如圖所示形狀，便可看出。彎 曲 變 形 分 析彎

42、 曲 后彎 曲 前00bbaaa00bbaaaab彎曲變形區(qū)的網(wǎng)格發(fā)生了顯著的變化，而非變形區(qū)的網(wǎng)格基本上保持不變。即彎曲時(shí)塑 性變形只發(fā)生在工件的圓角附近，而直邊部分除與圓角相近的“過(guò)渡部分”有少量變形外，其余不發(fā)生塑性變形。進(jìn)一步分析彎曲區(qū)的 網(wǎng)格變化又可看出，內(nèi)側(cè)材料沿00線（縱向)受到壓縮,外側(cè)材料受到垃伸，且壓縮和垃伸的程度都是表層最大，且中間逐漸減小。在縮短的內(nèi)層和伸長(zhǎng)的外層存在長(zhǎng)度持不變的中性層。即中性層的長(zhǎng)度等于彎曲前毛坯的長(zhǎng)度，其位置不一定等于在材料厚度的中心。如果材料厚度一定，則中性層的的位置于彎曲半徑的大小有密切關(guān)系。三彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算 1 中性層半徑n中性層半徑按下式計(jì)算n R+Ktn式中中性層半徑（mm)n R彎曲內(nèi)半徑（mm)n K中性層位置系數(shù)n t材料厚度（mm)n中性層位置系數(shù)K可由下表或下圖求得。中性層半徑中性層位置系數(shù)(R/t)中性層位置系數(shù)K124350.10.20.30.40.5RPKtn 由于材料性能差異，材料厚度偏差，彎曲角的大小，彎曲方式以及模具結(jié)構(gòu)的影響，即使處于同一R/t的比值，系數(shù)K還不是一個(gè)定值，因此對(duì)于精度要求高的彎曲零件，最后還