沖壓模具設(shè)計課件

（三）知識鏈接1．沖裁的定義：沖裁是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。墊圈的落料與沖孔

a)落料

b)沖孔

沖裁是沖壓工藝的最基本工序：包括落料、沖孔、切斷、修邊、切舌、剖切等2．沖裁模分類

序號分類方法模具名稱板料分離狀態(tài)及模具特點一按工序性質(zhì)分類1落料模沿封閉輪廓將沖件與板料分離，沖下來的部分為沖件。2沖孔模沿封閉輪廓將沖件與板料分離，沖下來的部分為廢料。3切邊模將沖件多余的邊緣切掉。4切口模沿敞開的輪廓將沖件沖出切口，但沖件不完全分離。5整修模切除沖裁件的粗糙邊緣，獲得光潔垂直的工件斷面。6精沖模利用帶齒的壓料板，在工作時強行壓入材料，造成材料的徑向壓力，通過將沖件與條料分離的沖壓行程獲得精度高、斷面質(zhì)量好的沖件的模具。二按工序組合分類1單工序模在一副模具中只完成一個工序的沖模。2級進模在一副模具中的不同位置上完成兩個或兩個以上工序，最后將沖件與條料分離的沖模。3復合模在一副模具中的同一位置上，完成幾個不同工序的沖模。三按上下模導向分類1敞開模模具本身無導向裝置，工作完成靠壓力機及滑塊導軌起作用。2導板模用導板來保護沖裁時凸、凹模準確位置。3導柱模上、下模分別裝有導套、導柱、靠其配合精度來保證凸、凹模準確位置3．沖裁模的結(jié)構(gòu)組成及其作用（1）工藝零件

直接參與完成沖壓工藝并和坯料直接發(fā)生作用。（2）結(jié)構(gòu)零件

不直接參與完成沖壓工藝過程，也不和坯料直接發(fā)生作用，只對模具完成工藝過程起保證作用或?qū)δ＞叩墓δ芷鹜晟谱饔?。零件種類零件名稱零件作用工作零件工作零件凸模、凹模直接對坯料進行加工，完成板料的分離的零件。凸凹模刃口鑲塊定位零件定位銷、定位板確定沖壓加工或工序件在沖模中正確位置的零件。擋料銷、導正銷導料銷、導料板側(cè)壓板、承料板定距側(cè)刃壓料、卸料及出件零件卸料板使沖件與廢料得以出模，保證順利實現(xiàn)正常沖壓生產(chǎn)的零件。壓料板頂件塊推件塊廢料切刀銷釘鍵彈簧等其他零件

沖模零件的分類及作用

零件種類零件名稱零件作用結(jié)構(gòu)零件導向零件導套正確保證上、下模的相對位置，以保證沖壓精度。導柱導板導筒固定零件上、下模座承裝模具零件或?qū)⒛＞呔o固在壓力機上并與它發(fā)生直接聯(lián)系用的零件。模柄凸、凹模固定板墊板限位器標準件及其他螺釘模具零件之間的相互連接件等，銷釘起穩(wěn)固定位作用。銷釘鍵彈簧等其他零件

沖模零件的分類及作用

4．沖裁變形過程分析（1）沖裁變形過程

1）彈性變形階段(圖Ⅰ)

2）塑性變形階段(圖Ⅱ)3）斷裂分離階段

(圖Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)（2）沖裁件斷面分析1）斷面特征

沖裁區(qū)應力、變形和沖裁件正常的斷面狀況a）沖孔件b）落料件

（2）沖裁件斷面分析斷面組成

圓角帶a：由沖裁過程中刃口附近的材料被牽連拉入變形(彎曲和拉伸)的結(jié)果。光亮帶b：緊挨塌角并與板面垂直的光亮部分，在塑性變形過程中，受到剪切應力τ和擠壓應力σ的作用而形成的。斷裂帶c：表面粗糙且?guī)в绣F度的部分，是由于刃口處的微裂紋在拉應力口作用下不斷擴展斷裂而形成的。毛刺d：在刃口附近的側(cè)面上材料出現(xiàn)微裂紋時形成的，當凸模繼續(xù)下行時，使已形成的毛刺拉長并殘留在沖裁件上。（2）沖裁件斷面分析2）材料的性能對斷面質(zhì)量的影響塑性較好的材料斷面光亮帶所占比例大，圓角也大塑性差的材料斷面光亮帶所占比例小，圓角小，而大部分是有斜度的粗糙斷裂帶（2）沖裁件斷面分析3）模具刃口狀態(tài)對斷面質(zhì)量的影響

凸、凹模磨鈍后毛刺的形成

a)凹模磨鈍b)凸模磨鈍c)凸、凹模均磨鈍5．沖裁模間隙

沖裁間隙：指沖裁模中凸、凹模刃口橫向尺寸的差值。（1）間隙對沖裁件質(zhì)量的影響1）間隙對斷面質(zhì)量的影響

間隙合適零件比較平直，圓角、毛刺、斜度均不大，有較好的綜合斷面質(zhì)量間隙過小沖裁件的切斷面上形成第二光亮帶，在兩個光亮帶之間形成撕裂面（夾層），在端面出現(xiàn)擠長的毛刺間隙過大光亮帶變窄，斷裂帶、圓角增寬，毛刺和斜度較大，拱彎、翹曲現(xiàn)象顯著，沖裁件質(zhì)量下降間隙對斷面質(zhì)量的影響

a)間隙過小b)間隙合適c)間隙過大返回2）間隙對尺寸精度的影響

一是沖裁結(jié)束后沖裁件相對于凸?；虬寄３叽绲钠睢_裁件的尺寸精度：是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值影響沖裁件的尺寸精度有兩大方面的因素：二是沖模本身的制造偏差。（2）間隙對沖裁力的影響在正常情況下，間隙對沖裁力的影響不很大。間隙對卸料力、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。一般當單面間隙增大到材料厚度的15％~25％時，卸料力幾乎降到零。但間隙繼續(xù)增大會時毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。（3）間隙對模具壽命的影響沖裁時凸、凹模受力及磨損情況過小的間隙加劇模具刃口的磨損對模具壽命極為不利。采用較大的間隙可減緩間隙不均的不利影響。為減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當采用較大間隙值是十分必要的。（4）沖裁模間隙值的確定沖裁間隙Z：等于凹模與凸模刃口橫向尺寸之差1）理論確定法沖裁產(chǎn)生裂紋的瞬時狀況2）經(jīng)驗確定法

查表法6．凸模與凹模刃口尺寸的確定（1）凸、凹模刃口尺寸計算的依據(jù)和原則

在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光亮帶的尺寸為基準落料件的光亮帶是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別進行計算的依據(jù)：1.落料時，先確定凹模尺寸，以凹模尺寸為基準。落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增大，故落料凹?；境叽缛」ぜ叽绻罘秶鷥?nèi)的較小尺寸。而落料凸?；境叽纾窗寄；境叽鐪p最小初始間隙。2.沖孔時，先確定凸模尺寸，以凸模尺寸為基準。沖孔的尺寸會隨凸模的磨損而減小，故沖孔凸?；境叽缛」ぜ壮叽绻罘秶鷥?nèi)的較大尺寸。而沖孔凹?；境叽绨赐鼓；境叽缂幼钚〕跏奸g隙。3.確定沖模刃口制造公差時應與沖裁件的尺寸精度相適應，偏差值安“入體”原則標注單向公差。計算原則：（2）凸、凹模刃口尺寸的計算方法1）按凸模與凹模圖樣分別加工法沖模刃口與工件尺寸及公差分布情況

A.落料B.沖孔

C.孔心距

沖模刃口與工件尺寸及公差分布情況落料、沖孔時各部分尺寸與公差分布情況

a)落料b)沖孔返回1)按凸模與凹模圖樣分別加工法(續(xù))

為了保證可能的初始間隙不超過Zmax，即+Zmin≤Zmax，選取必須滿足以下條件：≤

凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取，也可查表選取，但需校核。或取

≤≤2）凸模與凹模配作法

配作法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準件（凸?；虬寄＃缓蟾鶕?jù)基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。

特點：模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核≤的條件，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。2）凸模與凹模配作法(續(xù))（1）根據(jù)磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口尺寸類型：磨損后變大，變小還是不變。（2）根據(jù)尺寸類型，采用不同計算公式。磨損后變大的尺寸，第一類尺寸；磨損后變小的尺寸，第二類尺寸；磨損后不變的尺寸，第三類尺寸；（3）刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取。對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8并冠以（±）。復雜形狀沖裁件的尺寸分類第一類尺寸：第二類尺寸：第三類尺寸：2）凸模與凹模配作法(續(xù))7．沖裁排樣設(shè)計排樣：沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。合理的排樣：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)計的依據(jù)之一。（1）材料的合理利用1）材料利用率沖裁件的實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)濟性指標。一個步距內(nèi)的材料利用率：一張板料(或帶料、條料)上總的材料利用率：板料的裁剪方法：縱栽、橫栽、聯(lián)合栽2）提高材料利用率的方法

沖裁所產(chǎn)生的廢料：一類是結(jié)構(gòu)廢料，另一類是工藝廢料

減少工藝廢料的措施：設(shè)計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）利用廢料作小零件等利用結(jié)構(gòu)廢料的措施：

當材料和厚度相同時，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，如圖所示。（2）排樣方法根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種：1.有廢料排樣（a）2.少廢料排樣（b）3.無廢料排樣（c、d）排樣主要形式的分類返回排樣主要形式的分類（3）搭邊排樣時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。補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產(chǎn)率；搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊的作用：搭邊：1）影響搭邊值的因素

①材料的力學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材料厚度材料越厚，搭邊值也越大。③沖裁件的形狀與尺寸零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。④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卸料方式彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。第二章沖裁2）搭邊值的確定

搭邊值是由經(jīng)驗確定的。下表為最小搭邊值的經(jīng)驗數(shù)表之一，供設(shè)計時參考。

材料厚度t圓形或圓角r>2t的工件矩形件邊長L≤50mm工件間a1側(cè)面a工件間a1側(cè)面a0.25以下1.82.02.22.50.25~0.51.21.51.82.00.5~0.81.01.21.51.80.8~1.20.81.01.21.51.2~1.61.01.21.51.81.6~2.01.21.51.82.52.0~2.51.51.82.02.22.5~3.01.82.22.22.53.0~3.52.22.52.52.83.5~4.02.52.82.53.24.5~5.03.03.53.54.05.0~120.6t0.7t0.7t0.8t最小搭邊值

材料厚度t矩形件邊長L≥50mm或圓角r≤2t工件間a1側(cè)面a0.25以下2.83.00.25~0.52.22.50.5~0.81.82.00.8~1.21.51.81.2~1.61.82.01.6~2.02.02.22.0~2.52.22.52.5~3.02.52.83.0~3.52.83.23.5~4.03.23.54.5~5.04.04.55.0~120.8t0.9t最小搭邊值

（4）條料寬度與導料板間距離的計算1）有側(cè)壓裝置時條料的寬度與導料板間距離

條料寬度：導料板間距離：2）無側(cè)壓裝置時條料的寬度與導料板間距離

條料寬度：導料板間距離：3）用側(cè)刃定距時條料的寬度與導料板間距離

寬料寬度：導料板間距離：（5）排樣圖一張完整的排樣圖應標注條料寬度尺寸條料長度L、板料厚度t、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊a1和側(cè)搭邊a。

8．沖裁力和壓力中心的計算（1）沖裁力的計算沖裁過程中凸模對板料施加的壓力。用普通平刃口模具沖裁時，沖裁力F一般按下式計算：沖裁力：通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。