沖壓課件山科大23

1、山東科技大學(xué)山東科技大學(xué)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容1.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則2.凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁本節(jié)內(nèi)容沖裁力的計(jì)算與降低沖裁力的方法沖裁力的計(jì)算與降低沖裁力的方法一、沖裁力的計(jì)算二、降低沖裁力的方法三、卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算材料的經(jīng)濟(jì)利用材料的經(jīng)濟(jì)利用一、材料的合理利用二、排樣方法三、搭邊四、條料寬度與導(dǎo)料板間距離的計(jì)算沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁2.4 沖裁力的計(jì)算與降低沖裁力的方法沖裁力的計(jì)算與降低沖

2、裁力的方法一、沖裁力的計(jì)算沖裁力沖裁力：沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力。計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞邚?qiáng)度。壓機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力。用普通平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力P一般按下式計(jì)算：PKFKLt注： P沖裁力，N； F沖切斷面積，mm2 L沖裁周邊長(zhǎng)度，mm； t材料厚度，mm；材料抗剪強(qiáng)度，Mpa；K安全系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，凸、凹模間隙的波動(dòng)，材料機(jī)械性能的變化，材料厚度及偏差等因素，一般取K1.3沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁例：例：980370 已知：t=3mm;=685Mpa 孔沖裁力忽略，求沖裁力。P=1.3(98

3、02+3702) 3685=7213050 N721噸PKFKLt沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁二、降低沖裁力的方法 在沖裁高強(qiáng)度材料、厚料和大尺寸工件時(shí)，所需的沖裁力較大。若要用噸位較小的壓機(jī)沖裁，必須采取措施以降低沖裁力。1階梯凸模沖裁2斜刃沖裁 3加熱沖裁（紅沖） 在多凸模沖裁摸具中，為避免各凸摸沖裁力的最大值同時(shí)出現(xiàn)，可根據(jù)凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成如圖所示的階梯布置，從而減少總的沖裁力。 特別是在幾個(gè)凸模直徑相差懸殊、彼此距離又很小的情況下，采用階梯形布置還能避免小直徑凸模由于承受材料流動(dòng)的壓擠力而產(chǎn)生折斷或傾斜的現(xiàn)象。 為了保證凸模的剛度，尺寸小

4、的凸模要做短些。凸模間的高度差H取決于材料厚度。即： t3mm H=0.5t各層凸模的布置，要盡量對(duì)稱，使模具受力平衡。 這種摸具的缺點(diǎn)是長(zhǎng)凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩 在用平刃口模具沖裁時(shí)，整個(gè)刃口同時(shí)與沖裁件周邊接觸，同時(shí)切斷，所需沖裁力大。若采用斜刃模具沖裁，也就是將凸模(或凹模)刃口做成有一定傾斜角度的斜刃，這樣沖裁時(shí)刃口就不是同時(shí)切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，這樣，所需的沖裁力可以減小并能減小沖擊、振動(dòng)和噪聲，對(duì)于大型沖壓件，斜刃沖裁用得比較廣泛。斜刃形式有多種。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方法，因?yàn)椴牧显诩訜釥顟B(tài)下的抗剪強(qiáng)度

5、有明顯下降。但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且因?yàn)橐訜?，勞?dòng)條件差。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁 三、卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算三、卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算卸料力卸料力:從凸模上卸下箍著的料所需要的力。推件力推件力:將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力。頂件力頂件力:逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力。PK P卸卸PK nP推推PK P頂頂 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見(jiàn)表2.6； n 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù),n=h/t（h：凹模洞口的直刃壁高度； t：板料厚度。） P 沖裁力,N;DTXKKK、沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章

6、 沖裁沖裁2.5 材料的經(jīng)濟(jì)利用材料的經(jīng)濟(jì)利用一、材料的合理利用一、材料的合理利用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁板料的裁剪方法板料的裁剪方法：沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁結(jié)構(gòu)廢料：結(jié)構(gòu)廢料：由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料。工藝廢料：工藝廢料：工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料等。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁減少工藝廢料減少工藝廢料的有力措施：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

7、作小零件（如表2.7中的混合排樣）等。利用結(jié)構(gòu)廢料利用結(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(lái)。 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，如圖所示。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁二、排樣方法二、排樣方法排樣排樣:合理的排樣合理的排樣：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。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,排樣方案是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：1.有有廢料排樣（a）2.少少?gòu)U料排樣（b）3.無(wú)無(wú)廢料排樣（c、d）根

8、據(jù)工件的外形特征又可分為直排、斜排、對(duì)排、混合排、多排及搭邊：如課本表2.7沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁三、搭邊三、搭邊搭邊搭邊： 排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料。搭邊的作用：搭邊的作用： 一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，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； 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。1影響搭邊值的因素（1）材料的力學(xué)性能材料的力學(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）材料厚度材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 （3）沖裁件的形狀與尺寸沖裁件

9、的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。（4）送料及擋料方式送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。（5）卸料方式卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。2搭邊值的確定表2.8為最小搭邊值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)表之一，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁四、條料寬度與導(dǎo)料板間距離的計(jì)算四、條料寬度與導(dǎo)料板間距離的計(jì)算條料寬度確定的原則：條料寬度確定的原則：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度要保證沖裁時(shí)在導(dǎo)料板之間順利地送進(jìn)，并與導(dǎo)料板之間有一定的間隙。條料寬度：0max0

10、)2(aDB導(dǎo)料板間距離：CaDCBA2max其中：a為側(cè)搭邊值 c為條料與導(dǎo)料板間的間隙條料寬度的確定與模具是否采用側(cè)壓裝置或條料寬度的確定與模具是否采用側(cè)壓裝置或側(cè)刃側(cè)刃有關(guān)有關(guān)1.無(wú)側(cè)壓裝置無(wú)側(cè)壓裝置沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁其中：a為側(cè)搭邊值 c為條料與導(dǎo)料板間的間隙沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁3. 有側(cè)刃的條料寬度有側(cè)刃的條料寬度b0/2BAccAa1Db0/2b1/2b1/2a1側(cè)刃導(dǎo)尺按下列公式計(jì)算B0-=(D+2a1+nc)0- 導(dǎo)料板間距離：2-102-10沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁

11、例：排樣圖例：排樣圖沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁隨堂作業(yè)：隨堂作業(yè)：已知：沖制圖示零件，材料為鋁，料厚t=0.8mm。計(jì)算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。(由公差表差得：2-6+0.120為IT12級(jí)， 3600.62為IT14級(jí))沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁作業(yè)：作業(yè)： 請(qǐng)?jiān)囉靡涣慵M(jìn)行沖裁排樣設(shè)計(jì)，請(qǐng)?jiān)囉靡涣慵M(jìn)行沖裁排樣設(shè)計(jì)，確定搭邊值，并畫出排樣圖。確定搭邊值，并畫出排樣圖。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁斜刃形式斜刃形式落料時(shí)，為了得到平整的工件，凹模做成斜刃a b沖孔時(shí)則應(yīng)將凸模做成斜刃，凹模做成平口

12、 c d沖裁彎曲狀工件時(shí)，可采用有彎曲的或圓頭的凸模 e單邊斜刃沖裁，只適用于切口折彎 f設(shè)計(jì)斜刃模具時(shí)，應(yīng)注意將斜刃作對(duì)稱布置，以免沖裁時(shí)凹模承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移，啃壞刃口輪廓復(fù)雜的工件，不宜采用斜刃沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁斜刃角與斜刃高度H可參考下列數(shù)值選取斜刃角尺寸和沖裁力計(jì)算斜刃角尺寸和沖裁力計(jì)算斜刃沖模的沖裁力(N)可用斜刃剪切公式近似計(jì)算：Ps=kP式中 P平刃沖模沖裁時(shí)所需的力， N K斜刃沖裁的沖裁力因數(shù),和板厚有關(guān)系 H=t時(shí)，K取0.40.6; H=2t, 0.20.4 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機(jī)能在比較柔和、乎穩(wěn)的條件下工作。但模

13、具制造與修磨比較復(fù)雜，增加了困難刃口容易磨損，工件不夠平整，般情況下盡量不用，只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁1. 系數(shù)均很小，故卸料力、推件力及頂件力很小。2. 影響這些力的因素較多，主要有:材料的機(jī)械性能和厚度，工件的形狀和尺寸大小，凸、凹模間隙，排樣的搭邊大小及潤(rùn)滑情況等。沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁零件形狀不同材料利用情況的對(duì)比零件形狀不同材料利用情況的對(duì)比沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)沖壓工藝及模

14、具設(shè)計(jì)第二章第二章 沖裁沖裁計(jì)算原則：設(shè)計(jì)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，即沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得。 設(shè)計(jì)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，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。 所以，當(dāng)計(jì)算凸、凹模刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別考慮根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸； 設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。 模具磨損預(yù)留量與工件制造精度有關(guān)。沖裁（設(shè)計(jì)）間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具刃口制造公差時(shí)，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。5. 對(duì)于落料件一般標(biāo)注單向負(fù)公差。假定工件的公稱尺寸為D,工件公差為，則工件尺寸是D0- 。沖孔件的公差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為D,工件公差為，則工件尺寸是d+0 。若工件尺寸標(biāo)注有正負(fù)偏差，