冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)經(jīng)典課件第2章

1、第第2 2章章 沖沖 裁裁本章內(nèi)容本章內(nèi)容 沖裁是冷沖壓最基本最基本的工序之一。 本章介紹了沖裁基礎(chǔ)、沖裁工藝、沖裁模具結(jié)構(gòu)以及典型沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例。涉及沖裁變形過程分析、沖裁件質(zhì)量及影響因素、沖裁間隙確定、刃口尺寸計(jì)算原則和方法、排樣設(shè)計(jì)、沖裁力與壓力中心計(jì)算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、沖裁模設(shè)計(jì)方法與步驟等。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)1沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量影響因素；2刃口尺寸計(jì)算原則和方法；3沖裁工藝性分析與工藝方案制定；4沖裁模典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；5沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用；6沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)的方法和步驟。本章難點(diǎn)本章難點(diǎn)1沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量

2、影響因素；2刃口尺寸計(jì)算原則和方法；3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用；4沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 2 .1 沖裁基礎(chǔ)沖裁基礎(chǔ) 沖裁：利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。包括落料、沖孔、切斷、修邊、切舌、剖切等。分類：普通沖裁、精密沖裁。 落料落料: :若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以內(nèi)的部分作為沖裁件時(shí)，稱為落料；落料工序中使用的模具叫落料模。工件的尺寸由沖裁凹模尺寸決定。沖孔沖孔:若使材料沿封閉曲線相互分離，封閉曲線以外的部分作為沖裁件時(shí)，則稱為沖孔。 沖孔工序中使用的模具叫沖孔模。工件的尺寸由沖孔凸模尺寸決定。 1.沖裁變形時(shí)板料變形區(qū)力態(tài)分析沖裁變形時(shí)板料

3、變形區(qū)力態(tài)分析 四對(duì)力凸、凹模間隙存在，產(chǎn)生彎矩彎矩。 1-凸模 2-板材 3-凹模2.1.2 沖裁變形過程沖裁變形過程 2.沖裁變形過程沖裁變形過程(1)彈性變形階段彈性變形階段(2)塑性變形階段塑性變形階段(3)斷裂分離階段斷裂分離階段2.1.2 沖裁變形過程沖裁變形過程 3.沖裁件質(zhì)量及其影響因素沖裁件質(zhì)量及其影響因素指斷面狀況斷面狀況、尺寸精度尺寸精度和形狀誤差形狀誤差。垂直、光潔、毛刺小 圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi) 外形滿足圖紙要求；表面平直，即拱彎小2.1.2 沖裁變形過程沖裁變形過程 3.沖裁件質(zhì)量及其影響因素沖裁件質(zhì)量及其影響因素（1）沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素A.斷面組成斷面組成圓

4、角帶圓角帶a a：光亮帶光亮帶b：斷裂帶斷裂帶c：毛刺區(qū)毛刺區(qū)d：刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變形。塑性剪切變形。質(zhì)量最好的區(qū)域。通常占全斷面1/3 1/2 。裂紋形成及擴(kuò)展。間隙存在，裂紋產(chǎn)生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，間隙不正常、刃口不鋒利，還會(huì)加大毛刺毛刺。2.1.2 沖裁變形過程沖裁變形過程 B.B.模具間隙的影響模具間隙的影響 B.B.模具間隙的影響模具間隙的影響間隙小，出現(xiàn)二次剪裂，產(chǎn)生第二光亮帶間隙大，出現(xiàn)二次拉裂，產(chǎn)生二個(gè)斜度C.C.模具刃口狀態(tài)的影響模具刃口狀態(tài)的影響當(dāng)凸模刃口磨鈍時(shí)，則會(huì)在落料件上端產(chǎn)生毛刺；當(dāng)凹模刃口磨鈍時(shí)，則會(huì)在沖孔件的孔口下端產(chǎn)生毛刺； 當(dāng)凸、凹模刃

5、口同時(shí)磨鈍時(shí)，則沖裁件上、下端都會(huì)產(chǎn)生毛刺。 (2)沖裁件尺寸精度及其影響因素沖裁件的尺寸精度： 指沖裁件的實(shí)際尺寸與圖紙上基本尺寸之差。該差值包括兩方面的偏差： 一是沖裁件相對(duì)于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。 影響因素：（1）沖模的制造精度（零件加工和裝配）（2）材料的性質(zhì)（3）沖裁間隙 (3)沖裁件形狀誤差及其影響因素沖裁件的形狀誤差：指翹曲、扭曲、變形等缺陷。翹曲翹曲：沖裁件呈曲面不平現(xiàn)象。它是由于間隙過大、彎矩增大、變形拉伸和彎曲成分增多而造成的，另外材料的各向異性和卷料未矯正也會(huì)產(chǎn)生翹曲。扭曲扭曲：沖裁件呈扭歪現(xiàn)象。它是由于材料的不平、間隙不均勻、凹模后角對(duì)材料摩擦

6、不均勻等造成的。變形變形：由于坯料的邊緣沖孔或孔距太小等原因，因脹形而產(chǎn)生的。Z=DAdT2.1.3 沖裁間隙沖裁間隙1.1.沖裁間隙對(duì)沖裁工藝的影響沖裁間隙對(duì)沖裁工藝的影響 (1)間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響：間隙是影響沖裁件質(zhì)量的主要 因素。 (2)間隙對(duì)沖裁力的影響：隨間隙的增大沖裁力有一定程度的降低，但影響不是很大。 間隙對(duì)卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。 (3)間隙對(duì)模具壽命的影響：小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，并引起崩刃、凹模脹裂、小凸模折斷、凸凹模相互啃刃等異常損壞。為了延長(zhǎng)模具壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值

7、較大的間隙值是十分必要的。2.2.沖裁模間隙值的確定沖裁模間隙值的確定 主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值?？紤]到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙 Z Zminmin。（1）理論法確定法tan12tan200ththtZ（2）表格法（表2.3）（3）經(jīng)驗(yàn)公式法刃口尺寸計(jì)算的作用刃口尺寸計(jì)算的作用：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸大小。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。 1.1.凸、凹模刃口尺寸計(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

8、過減小凸模刃口尺寸來取得。 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，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。 2.1.4 凸模和凹模的刃口尺寸計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸計(jì)算 ()由于凸模在使用中越磨越大，凹模在使用中則越磨越小，因此在設(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。 ()工件尺寸公差與沖模刃

9、口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差。但對(duì)于磨損后無變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。 2.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法凸、凹模刃口尺寸計(jì)算方法（1）分開加工 具有互換性、制造周期短，但Zmin不易保證，需提高加工精度，增加制造難度。 （2）配合加工 Zmin易保證，無互換性、制造周期長(zhǎng)。 （3）凸模與凹模分開加工A.落料AxDDA0max0minmax0minTTZxDZDDATB.沖孔0minTxddTAAZxdZddTA0minmin0minC.孔心距dL=L 81 為了保證可能的初始間隙不超過Zmax，即AT+ZminZmax，選取必須滿足以下條件：ATminmaxZZ

10、凸、凹模的制造公差，可按級(jí)來選取。但需校核?；蛉?Tminmax4 . 0ZZAminmax6 . 0ZZ例例2-1 如圖所示零件，材料Q235鋼，料厚t=0.5mm。計(jì)算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 解：該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料件。 外形mm062. 036由落料獲得，mm12. 0062和180.09由沖孔同時(shí)獲得。查表2-4得，mmZmmZ06. 004. 0maxmin，則mmmmZZ02. 0)04. 006. 0(minmax例例2-1（續(xù)）（續(xù)）由公差表查得：mm12. 0062為IT12級(jí)，取x = 0.75；mm062. 036為IT14級(jí)，取x = 0.5；設(shè)凸

11、、凹模分別按IT6和IT7級(jí)加工制造，則沖孔： 0008. 00008. 00min09. 6)12. 075. 06(TxddTmmmmZddATA012. 00012. 000min13. 6)04. 009. 6(校核：ATminmaxZZ 0.008 + 0.012 0.06 - 0.040.02 = 0.02（滿足間隙公差條件）例例2-1（續(xù)）（續(xù)）孔距尺寸：dL=L=180.12520.09 = (180.023)mm落料：mmmmxDDAA025. 00025. 000max69.35)62. 05 . 036(mmmmZDDtAT0016. 00016. 00min65.35)

12、04. 069.35(校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.02（不能滿足間隙公差條件）因此，只有縮小，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可?。?Tminmax4 . 0ZZ=0.40.02=0.008mm Aminmax6 . 0ZZ =0.60.02=0.012mm故：mmDA012. 0069.35mmDT0008. 065.35（4）凸模與凹模配合加工 配合加工就是先按設(shè)計(jì)尺寸制出一個(gè)基準(zhǔn)件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。 設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)模的刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，而配制件上只標(biāo)注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙技術(shù)要求上注明

13、:“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實(shí)際刃口尺寸配制，保證雙面合理間隙值 ZminZmax”。 特點(diǎn)： 模具的間隙由配制保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不必校核 的條件，并且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。ATminmaxZZ A.根據(jù)磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口尺尺寸類型寸類型：即：磨損后變大，變小還是不變。 B.根據(jù)尺寸類型，采用不同計(jì)算公式。磨損后變大的尺寸，采用分開加工時(shí)的落料凹模尺寸計(jì)算公式。磨損后變小的尺寸，采用分開加工時(shí)的沖孔凸模尺寸計(jì)算公式。磨損后不變的尺寸，采用分開加工時(shí)的孔心距尺寸計(jì)算公式。 C.刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的1/4來選取。對(duì)于刃口尺寸磨損后無變化的制造

14、偏差值可取工件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（）。例例2-2 如圖所示零件，材料10鋼，料厚t=1 mm。計(jì)算沖裁凸、凹模刃口尺寸及制造公差。mm40034. 0bmm80042. 0amm35034. 0cd = 220.14 mmmm15012. 0e 解：該沖裁件屬落料件，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作。 由表2-4查得：mmZmmZ14. 010. 0maxmin，例例2-2（續(xù)）（續(xù)）由公差表查得： 尺寸80 mm，選x=0.5；尺寸15 mm，選x=1；其余尺寸均選x =0.75。 落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：第一類

15、尺寸：磨損后增大的尺寸 mmmma105. 0042. 0079.79)42. 05 . 080(41凹mmmmb085. 0034. 0075.39)34. 075. 040(41凹mmmmc085. 0034. 0075.34)34. 075. 035(41凹例例2-2（續(xù)）（續(xù)）第二類尺寸：磨損后減小的尺寸mmmmd0070. 0028. 007.22)28. 075. 014. 022(41凹第三類尺寸：磨損后基本不變的尺寸 mmmme015. 094.1412. 081)12. 05 . 015(凹 落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是79.79 mm，39.75 mm，34.75

16、mm，22.07 mm，14.94 mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值例例2-2（續(xù)）（續(xù)）1.沖裁力的計(jì)算用普通平刃口模具沖裁時(shí)，沖裁力沖裁力F一般按下式計(jì)算：bKLtF注:F沖裁力； L沖裁周邊長(zhǎng)度； t材料厚度； 材料抗剪強(qiáng)度；K系數(shù)。一般取K1.3。 b2.1.5 沖裁力計(jì)算和模具壓力中心的確定沖裁力計(jì)算和模具壓力中心的確定2.輔助力的計(jì)算輔助力的計(jì)算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?內(nèi)頂出所需要的力。 卸料力：卸料力：卸料力卸料

17、力FKFXX推件力推件力FnKFTT頂件力頂件力FKFDD 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)。 n同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù)。DTXKKK、thn 式中 h凹模洞口的直刃壁高度； t板料厚度。 上式中3.壓力機(jī)公稱壓力的確定壓力機(jī)公稱壓力的確定壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和Fz采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)：TXZFFFF采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時(shí)：DXZFFFF采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時(shí)：TZFFF4.降低沖裁力的措施降低沖裁力的措施(1)階梯凸模沖裁(2 )斜刃沖裁 （3）加熱沖裁（紅沖

18、）5.確定模具壓力中心確定模具壓力中心模具的壓力中心模具的壓力中心：沖壓力合力的作用點(diǎn)。 為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合重合。 5.確定模具的壓力中心（續(xù)確定模具的壓力中心（續(xù)）（1）簡(jiǎn)單幾何圖形壓力中心的位置對(duì)稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。沖裁直線段時(shí)，其壓力中心位于直線段的中心。沖裁圓弧線段時(shí)，其壓力中心的位置，按下式計(jì)算： bRsRy/sin1805.確定模具的壓力中心（續(xù)）確定模具的壓力中心（續(xù)）（2）復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的確定用解析計(jì)算法 ， 求出沖模壓力中心。解析法的計(jì)算依據(jù)是:合力對(duì)某軸之力矩等于各分力對(duì)同軸力矩

19、之代 數(shù)和，則可得壓力中心坐標(biāo)（ ）計(jì)算公式。 00,yx5.確定模具的壓力中心（續(xù)）確定模具的壓力中心（續(xù)）（3）確定多凸模模具的壓力中心 確定多凸模模具的壓力中心，是將各凸模的壓力中心確定后，再計(jì)算模具的壓力中心。 沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。 即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求是否符合即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工的工藝要求。工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模沖裁加工的工藝要求。工藝性是否合理，對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。 沖裁工藝性好沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在正

20、常模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。 2 .2 沖裁工藝沖裁工藝 2.2.1 沖裁件的工藝性（1）沖裁件的形狀（2）沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性（3）沖裁件上凸出的懸臂和凹槽（4）沖裁件的孔邊距與孔間距（5）在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性（續(xù)） （6）沖孔時(shí)，因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小，否則凸模易折斷或壓彎。 用無導(dǎo)向凸模和有導(dǎo)向的凸模所能沖制的最小孔徑，分別為無導(dǎo)向凸模最小尺寸d: 鋼: d（1.01.5）t 銅、鋁: d（0.80.9）t t沖裁件材料厚度 有導(dǎo)向的凸模最小尺寸d: 鋼: d0.5t 銅、鋁: d（0.30

21、.35）t t沖裁件材料厚度 1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性（續(xù)）沖裁件的精度一般可分為精密級(jí)與經(jīng)濟(jì)級(jí)經(jīng)濟(jì)級(jí)兩類。（1）沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差等級(jí)不高于IT11級(jí)，一般要求落料件公差等級(jí)最好低于IT10級(jí)，沖孔件最好低于IT9級(jí)。 （2）沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁模間隙、刃口銳鈍以及沖模結(jié)構(gòu)等有關(guān)。當(dāng)沖裁厚度為2 mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.53.2 m。 2 2沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度 沖裁件尺寸的基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與其沖壓時(shí)定位基準(zhǔn)重合基準(zhǔn)重合，并選擇在沖裁過程中基本上下不變動(dòng)的面或線上不變動(dòng)的面或線上。 3.3.沖裁件尺寸標(biāo)注沖裁件尺

22、寸標(biāo)注1材料利用率材料利用率材料利用率：沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率%100BSA2.2.2 2.2.2 沖裁件的材料利用率沖裁件的材料利用率一張板料一張板料( (或帶料、條料或帶料、條料) )上總的材料利用率上總的材料利用率%100LWnA總1材料利用率（續(xù)）材料利用率（續(xù)）一張板料一張板料( (或帶料、條料或帶料、條料) )上總的材料利用率上總的材料利用率%100LWnA總1材料利用率（續(xù)）材料利用率（續(xù)）沖裁所產(chǎn)生的廢料：一類是結(jié)構(gòu)廢料結(jié)構(gòu)廢料；另一類是工藝廢料工藝廢料。 2提高材料利用率的方法提高

23、材料利用率的方法減少工藝廢料減少工藝廢料的措施有：設(shè)計(jì)合理的排樣方案合理的排樣方案；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。 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。2提高材料利用率的方法（續(xù)）提高材料利用率的方法（續(xù)）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（圖a）（2）少少?gòu)U料排樣（圖b）（3）無無廢料排樣（圖c）2.2.3 2.2.3 沖裁件的排樣沖裁件的

24、排樣1排樣方法排樣方法搭邊搭邊： 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人模具間隙，從而提高模具壽命。2搭邊搭邊（1）影響搭邊值的因素材料的力學(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。材料厚度材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 沖裁件的形狀與尺寸沖裁件的形狀與尺寸 零件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。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

25、側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。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（續(xù)）搭邊（續(xù)）（2）搭邊值的確定表2-8為最小搭邊值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。（1）有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度條料寬度： B=（D+2a+）-B 條 料 寬 度 的 基 本 尺寸,mm;D條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸,mm; a側(cè)面搭邊，查表2-8,mm; 條料下料剪切公差，查表 2-9,mm。 3條料寬度的確定條料寬度的確定（2）無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度條料寬度：B=D+2（a+c）-c條料與導(dǎo)料板之間的間隙（即條料的可能擺動(dòng)量），查表2-9,mm。 3條料寬度的確定（續(xù)）條料寬度的確定（續(xù)）（3

26、）有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度條料寬度：B=（B2+nb）=（D+2a+nb）-b側(cè)刃余料，金屬材料取12.5 mm，非金屬材料取1.54 mm(薄材料取小值， 厚料取大值); n側(cè)刃個(gè)數(shù)。 3條料寬度的確定（續(xù)）條料寬度的確定（續(xù)）（3）有定距側(cè)刃時(shí)條料的寬度導(dǎo)料板之間的距離為 B01= B+c B02 = B2+y=D+2a+y 上式中：y側(cè)刃沖切后條料與導(dǎo)料板之間的間隙，常取0.10.2 mm。薄料取小值，厚料 取大值。 3條料寬度的確定（續(xù)）條料寬度的確定（續(xù)） 、條料長(zhǎng)度L、板料厚度t 、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊和側(cè)搭邊a。并習(xí)慣以剖面線表示沖壓位置。 一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸

27、0B4排樣圖排樣圖（1）按工序性質(zhì)可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等; （2）按工序組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模; （3）按上、下模的導(dǎo)向方式可分為無導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模、導(dǎo)筒模 等 （4）按凸、凹模的材料可分為硬質(zhì)合金沖模、鋼皮沖模、鋅基合金沖模、聚氨酯沖模等; （5）按凸、凹模的結(jié)構(gòu)和布置方法可分為整體模和鑲拼模，正裝模和倒裝模; （6）按自動(dòng)化程度可分為手工操作模、半自動(dòng)模和自動(dòng)模。 2 .3 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1沖裁模簡(jiǎn)介1.沖裁模分類 單工序沖裁模： 在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一個(gè)沖壓工序的沖裁模。 （1）落料模無導(dǎo)向單工

28、序落料模導(dǎo)板式單工序落料模導(dǎo)柱式單工序落料模 （2）沖孔模導(dǎo)柱式?jīng)_孔模 (3)小孔沖模全長(zhǎng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的小孔沖模2.單工序沖裁模單工序沖裁模 2.單工序沖裁模單工序沖裁模 （1）落料模無導(dǎo)向單工序落料模2.單工序沖裁模單工序沖裁模 （1）落料模 導(dǎo)板式單工序落料模2.單工序沖裁模單工序沖裁模 （1）落料模 導(dǎo)柱式單工序落料模 2.單工序沖裁模單工序沖裁模（2）沖孔模導(dǎo)柱式?jīng)_孔模 小孔沖模全長(zhǎng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的小孔沖模 級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模 (又稱連續(xù)模、跳步模)：壓力機(jī)在一次行程中，依次在模具幾個(gè)不同的位置上同時(shí)完成多道沖壓工序的沖模。 1用導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模用導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模 2側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模（雙側(cè)刃定距的

29、沖孔落料級(jí)進(jìn)模）側(cè)刃定距的級(jí)進(jìn)模（雙側(cè)刃定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模） 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高。適用適用：大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 3.級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模 3.級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模 （1）用導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模3.級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模 （2）雙側(cè)刃定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模復(fù)合模：復(fù)合模：只有一個(gè)工位，并在壓力機(jī)的一次行程中，同時(shí)完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。 設(shè)計(jì)難點(diǎn)設(shè)計(jì)難點(diǎn)：如何在同一工作位置上合理地布置好幾對(duì)凸、凹模結(jié)構(gòu)上的主要特征主要特征：有一個(gè)既是落料凸模又是沖孔凹模的凸凹模優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率

30、高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，沖模的輪廓尺寸較小。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高缺點(diǎn)缺點(diǎn)：生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件4.復(fù)合模復(fù)合模 （1）正裝式復(fù)合模正裝式復(fù)合模（又稱順裝式復(fù)合模）優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：沖出的沖件平直度較高缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沖件容易被嵌入邊料中影響操作。適用適用：沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。（2）倒裝式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)缺點(diǎn)：不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件4.復(fù)合模復(fù)合模 （1）正裝式復(fù)合模正裝式復(fù)合模（又稱順裝式復(fù)合模）（2）倒裝式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模1.沖裁

31、模零部件的分類沖裁模零部件工藝零件結(jié)構(gòu)零件工作零件工作零件定位零件卸料與推件零部件模架連接與固定零件 2 .3 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.2 模具零件設(shè)計(jì)（1）凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法圓形凸模：階梯式階梯式、快換式快換式臺(tái)肩固定臺(tái)肩固定、螺釘壓緊螺釘壓緊非圓形凸模： 階梯式、直通式直通式臺(tái)肩固定、鉚接鉚接、粘結(jié)劑澆注法固定粘結(jié)劑澆注法固定 2.3.2 2.3.2 模具零件設(shè)計(jì)模具零件設(shè)計(jì)2.凸模及凸模組件設(shè)計(jì)小孔：dt或d1 mm的圓孔和面積A1 mm2的異形孔。 提高其強(qiáng)度和剛度的措施：沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向: 加保護(hù)套采用短凸模的沖孔模在沖模的其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造上采取保護(hù)小凸

32、模措施提高模架剛度和精度；采用較大的沖裁間隙；保證凸、凹模間隙的均勻性并減小工作表面粗糙度等； 采用斜刃壁凹模以減小沖裁力。沖小孔凸模沖小孔凸模（續(xù)）當(dāng)采用固定卸料板和導(dǎo)料板時(shí)，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算： hhhhL321當(dāng)采用彈壓卸料板時(shí)，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算：hthhL21凸模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算凸模長(zhǎng)度尺寸計(jì)算（續(xù)） 凸模刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時(shí)的沖擊力。因此應(yīng)有高的硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。 形狀簡(jiǎn)單且模具壽命要求不高的凸?？蛇x用T8A、T10A等材料;形狀復(fù)雜且模具有較高壽命要求的凸模應(yīng)選Cr12、Cr12MoV、CrWMn等制造，HRC取5862;要求高壽命、高耐磨性的凸模，可選硬質(zhì)合金

33、材料。 凸模技術(shù)要求 凸模的圖紙技術(shù)規(guī)范 凸模承載能力校核: =F/AminF凸?？v向總壓力，N; Amin凸模最小斷面面積，mm2圓形凸模 dmin4t/ 非圓凸模 AminF/ dmin凸模最小直徑，mm; t沖裁材料厚度，mm; 沖裁材料抗剪強(qiáng)度，MPa。 凸模強(qiáng)度和剛度 凸?？故Х€(wěn)彎曲能力校核:凸模沖裁時(shí)穩(wěn)定性校核采用桿件受軸向壓力的歐拉公式。 凸模分類：無導(dǎo)向裝置和有導(dǎo)向裝置的凸模 無導(dǎo)向裝置凸模有導(dǎo)向裝置凸模22max)9030(Fdl對(duì)于其他各種斷面的凸模 ：FIl)425135(max max 凸模不失穩(wěn)彎曲的最大自由長(zhǎng)度，mm; d凸模的最小直徑，mm; F沖裁力，N; 凸模

34、最小斷面的慣性矩，mm4 ，直徑為 d的圓凸模 I =d4/64 Il凸模無導(dǎo)向裝置 對(duì)于其他各種斷面的凸模 ：22max)27085(FdlFIl)1200380(maxlmax 凸模不失穩(wěn)彎曲的最大自由長(zhǎng)度，mm; d凸模的最小直徑，mm; F沖裁力，N;I凸模最小斷面的慣性矩，mm4 ，直徑為 d的圓凸模 I =d4/64 凸模有導(dǎo)向裝置 （1）凹模刃口形式：直筒形、錐形3.凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外形外形：圓形、矩形1凹模;2模板（座）;3凹模固定板;4墊板 （2）凹模外形結(jié)構(gòu)及其固定方法（3）凹模外形尺寸 凹模厚度 H : H=Kb1 （15 mm） 垂直于送料方向的凹模寬度 B : B=b1+

35、（2.54）H送料方向的凹模長(zhǎng)度 L: L=L1+2C b1垂直于送料方向的凹?？妆陂g最大距離,mm; K系數(shù)，考慮板料厚度的影響，查表2-10; L1送料方向的凹?？妆陂g最大距離,mm; C送料方向的凹?？妆谂c凹模邊緣的最小距,mm，查表 2-11。 凹模材料選擇一般與凸模一樣，但熱處理后的硬度應(yīng)略高于凸模，HRC取6064。凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直，上下平面應(yīng)保持平行。?？椎谋砻嬗写植诙鹊囊?Ra=0.80.4m。 （4）凹模技術(shù)要求4.凸凹模凸凹模 凸凹模：復(fù)合模中同時(shí)具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。 凸凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，倒裝復(fù)合模的凸凹模最小壁厚

36、見表 2-12。 條料兩個(gè)方向的限位: 送進(jìn)導(dǎo)向送料定距（1）送料方向的定位零件:導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等 。5.定位零件的設(shè)計(jì)定位零件的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)側(cè)壓裝置側(cè)壓裝置 分類：擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃 擋料銷 ：國(guó)標(biāo)中常見的擋料銷有三種形式:固定擋料銷（圖2-50）、活動(dòng)擋料銷（圖2-51）和始用 擋料銷（圖2-52）。 （2）送料步距的定位零件 固定擋料銷 活動(dòng)擋料銷 始用擋料銷 分類：定位銷、定位板 。定位方式：外緣定位和內(nèi)孔定位 （2）毛坯定位零件 外緣定位外緣定位內(nèi)孔定位 （1）卸料零件與卸料方式：剛性卸料 彈壓卸料廢料切刀 6.6.卸料與推件零件的設(shè)計(jì)卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 1

37、凸模;2卸料螺釘;3彈性元件;4卸料板;5凹模;6推件塊;7推桿 彈壓卸料廢料切刀 （2）推件、頂件裝置 ：向下推出的機(jī)構(gòu)稱為推件，一般裝在上模內(nèi)。向上頂出的機(jī)構(gòu)稱為頂件，一般裝在下模內(nèi)。 6.卸料與推件零件的設(shè)計(jì) 1滑塊;2擋鐵;3橫梁;4推桿 推件裝置1頂件塊;2凹模;3托桿;4橡膠; 5托板;6支承板;7拉桿 彈性頂件裝置 彈簧屬標(biāo)準(zhǔn)件，在模具中應(yīng)用最多的是圓柱螺旋壓縮彈簧、矩形螺旋壓縮彈簧和碟形彈簧。 彈簧選擇原則: 所選彈簧必須滿足預(yù)壓力 F 0 的要求 ；所選彈簧必須滿足最大許可壓縮量H 2的要求H2 H；所選彈簧必須滿足模具結(jié)構(gòu)空間的要求 。7.彈簧和橡膠的選用 （1）彈簧的選用

38、 卸料和頂出裝置：選用較硬的橡膠；拉深壓邊：選用較軟的橡膠。模具上安裝橡膠的塊數(shù)、大小一般憑經(jīng)驗(yàn)。在模具裝配、試模時(shí)可根據(jù)試模情況，可增減橡膠。聚氨酯橡膠的總壓縮量一般取小于 35%，對(duì)于沖裁模，其預(yù)壓縮量一般取10%15%。 7.彈簧和橡膠的選用 （2）橡膠的選用 主要指模架及組成零件選用。 1.模架 :(1)導(dǎo)柱式模架是由上模座、下模座、導(dǎo)柱及導(dǎo)套組成。 (2)模架形式：（a）對(duì)角導(dǎo)柱模架 ；（b）后側(cè)導(dǎo)柱模架 （c）中間導(dǎo)柱模架 ；（d）四導(dǎo)柱模架 2 .3 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.3 模具總體設(shè)計(jì) 1.模架分類：上模座和下模座。在選用和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng) 注意事項(xiàng): （1）盡量選用

39、標(biāo)準(zhǔn)模架 ；（2）與所選壓力機(jī)的工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng) ；（3）模座材料要合理。 2.模座 后側(cè)導(dǎo)柱上模座上模座后側(cè)導(dǎo)柱下模座下模座導(dǎo)向零件是用來保證上模相對(duì)于下模的正確運(yùn)動(dòng)。對(duì)生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、壽命要求較長(zhǎng)的模具，一般都采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向裝置。分：滑動(dòng)導(dǎo)向（圖2-61）和滾動(dòng)導(dǎo)向（圖2-62）。 3.導(dǎo)柱和導(dǎo)套 滑動(dòng)導(dǎo)向裝置滾動(dòng)式導(dǎo)向裝置 模柄的結(jié)構(gòu)形式模柄的結(jié)構(gòu)形式 ；1模柄;2墊塊;3接頭 4. 模柄 1.沖裁模具設(shè)計(jì)一般步驟 ；2.沖裁件的工藝性分析 ；3.沖裁工藝方案的確定 ；4.選擇模具的結(jié)構(gòu)形式 ；5.進(jìn)行必要的工藝計(jì)算 ；6.模具的主要零部件設(shè)計(jì) ；7.校核

40、模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)；8.繪制模具總裝圖和零件圖 。 2 .3 沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.4 沖裁模具設(shè)計(jì)步驟 模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系 1床身;2滑塊 2.3.4 2.3.4 沖裁模具設(shè)計(jì)步驟沖裁模具設(shè)計(jì)步驟 模具總裝圖的一般布置情況模具總裝圖的一般布置情況 2.3.4 2.3.4 沖裁模具設(shè)計(jì)步驟沖裁模具設(shè)計(jì)步驟 工件名稱:陽極板；工件簡(jiǎn)圖 生產(chǎn)批量:中小批量 材料:無氧銅 TU1 材料厚度:2 mm 技術(shù)要求:工件要求平整，表面不得有劃痕等缺陷。 2 .4 典型沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例典型沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例 沖壓基本工序：落料和沖孔 ?？着c邊緣之間的

41、距離也滿足要求，最小壁厚為5 mm。 工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低。結(jié)論：普通沖裁完全能滿足生產(chǎn)要求。 2 .4 典型沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例典型沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)例1.1.沖壓件工藝性分析沖壓件工藝性分析 方案一:先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二:落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用正裝復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三:沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 分析：方案一需兩道工序兩副模具，生產(chǎn)成本高，落料后沖孔時(shí)操作不方便；方案二需一副模具， 工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，操作不方便。方案三需一副模具，但此 工件生產(chǎn)量為中小批量。 結(jié)論：綜合比較，結(jié)論：綜合比較，采用方案二最佳采用方案二最佳 。2.2.沖壓工藝方案的確定沖壓工藝方案的確定 （1）排樣方式的確定及其計(jì)算 3.3.主要設(shè)計(jì)計(jì)算主要設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）沖壓力的計(jì)算 沖裁力 ：F=tLb =88.2 kN卸料力: FQ= KF =0.0588.2=4.4 kN頂件力 ：FQ2= K2F =0.0588.2=4.4 kN根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-10A。 零件為規(guī)則幾何體，壓力中心在幾何中心。 （4）工作零件刃口