現(xiàn)代沖模設(shè)計方案分析

☆☆☆☆☆☆,沖裁?！?/p>

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆軍

☆—、搭邊值與側(cè)刃寬度

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆搭邊值單位（mm）

☆手送料

自動送料

☆料厚圓形非圓形往復(fù)送料

☆

☆mnmnMnmn

☆1.51.521.532

☆>1-221.52.523.52.532

☆

☆>2-32.5232.543.5

☆>3-432.53.535443

☆>4-543546554

☆

☆>5-654657665

☆>6-865766776

☆>875879887

☆

☆

☆二、條料寬度的確定

☆為了保證送料的順利進(jìn)行，必須考慮條料的單向（負(fù)向）公差。

☆

B=D+2a+△

☆

☆式中：

☆B一條料寬度的基本尺寸（mm）

☆D—工件在寬度方向的尺寸（mm）

☆

☆A(yù)一條料的單向（負(fù)向）公差（mm）

☆a一側(cè)搭邊的最小值（mm）

☆三、沖裁力、退料力、頂件力、總沖壓力的運(yùn)算

☆

沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)人材料的深度（凸模

☆

行程）而變化的，如圖2.2.3所示。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓

☆

力機(jī)和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。

☆

用普通平刃口模具沖裁時，其沖裁力F一般按下式計算：

☆

☆F=KLtTb（2.6.1）

☆式中F---沖裁力；

☆L---沖裁痼邊泉度；

☆t一一材料厚度；

☆----1才料抗剪璃度；

☆K----系藪。

☆系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料

☆力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般取K=l.3。

☆為計算簡便，也可按下式估算沖裁力：

☆

FaLt（Jb

☆

（2.6.2）

☆

☆式中％一一材料的抗拉強(qiáng)度。

、

★☆★★★★.☆☆☆☆六☆☆☆☆★★A★★★

玄W

☆★*

☆

☆

☆

☆

☆

☆

卸料力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料

☆裝置或頂件裝置傳遞的。所以在選擇設(shè)備的公稱壓力或設(shè)

☆計沖模時，應(yīng)分別予以考慮。影響這些力的因素較多，主

☆要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具間隙、凹模洞口

☆的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等。所

☆以要準(zhǔn)確地計算這些力是困難的，生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公

☆式計算：

☆

A

-V卸科力、推件力和頂件力是由壓力機(jī)和模具卸料

☆裝置或頂件裝置傳遞的。所以在選擇設(shè)備的公稱壓力或設(shè)

☆計沖模時，應(yīng)分別予以考慮。影響這些力的因素較多，主

會要有材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具間隙、凹模洞口

會的結(jié)構(gòu)、搭邊大小、潤滑情況、制件的形狀和尺寸等。所

☆以要準(zhǔn)確地計算這些力是困難的，生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公

☆式計算：

☆卸料力取=心了(2.6.3)

☆

☆圖2.6.1

☆推件力4=附工「尸(2.6.4)

☆

頂件力7=3(2.6.5)

☆

☆式中F——沖裁力；圖2.6.1卸科力推件力和頂件力

☆心、0一一卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見表2.6.1

☆n一一同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù)。

☆h

☆n=—

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆式中h一一凹模洞口的直刃壁高度

☆t----蔽科厚度。

☆表26.1卸料力、推件力和項(xiàng)件力系數(shù)

☆

料厚t/mmKxKiKD

☆

鋼W0.10.065-0.0750.10.14

☆

>0.1~0.50.045-0.0550.0650.08

☆>0.5~2.50.04-0.050.050.06

☆>2.5~6.50.03-0.040.0450.05

☆>6.50.02-0.030.0250.03

☆鋁、鋁合金0.025-0.080.03-0.07

☆純銅、黃銅0.02-0.060.08-0.09

☆注：卸料力系數(shù)Kx,在沖多孔、大搭邊和輪廓復(fù)雜制件時取上限值。

☆

☆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。Fz的計算應(yīng)根

☆據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)分別對待，即

☆采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時

☆%=F+Fx+FT

☆(2.6.6)

☆采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時

☆Fz=F+F+F

☆xD

☆(2.6.7)

采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時

☆

Fz=F+Fr

☆

☆四、冬種常用材料運(yùn)算采用的抗垃強(qiáng)度小/機(jī)

☆

☆材料抗拉強(qiáng)度材料抗拉強(qiáng)度

☆

A120500

☆400

☆A(yù)1E25550

☆A(yù)245730

☆

A2F50770

☆420

☆B208MnV550

☆B2F09MnR

☆500

☆A(yù)309Mn

A3F16MnR

☆470620

☆B316Mn

☆B3F65Mn900

☆

☆08F(DC04)36065Si2MnA1600

☆08400軟：210

紫銅

☆10F380硬：300

☆

10410軟：70

☆鋁

☆20F470硬：130

☆五：沖裁間隙的確定

☆

1、沖裁間隙的概念

☆

☆沖裁間隙指凸模刃口與凹模刃口之間的間隙。

☆Z=Da-dt

☆Z-沖裁間隙

☆

☆Da-凹模刃口尺寸

☆dt-凸模刃口尺寸

☆Z正常時：上下微裂紋重合。

☆

2、沖裁間隙對沖壓的影響

☆

☆(1)對斷面質(zhì)量的影響

☆

☆間隙對斷面質(zhì)量的影響

☆

☆正常上下裂紋重合，光亮帶大，塌角、毛刺、椎度小，表面平整。

☆

☆過大上下裂紋不重合，撕裂拉斷，斷面粗、光亮帶小、塌角、刺錐度大。

☆

☆過小上下裂紋不重合，發(fā)生二次剪切，形成第二光亮帶，毛刺大。

☆

間隙小的一邊出現(xiàn)小質(zhì)量斷面特征，間隙大的一邊出現(xiàn)大間隙斷面質(zhì)量特

☆不均

征。

☆

☆

☆(2)間隙對尺寸精度的影響。

☆由于彈性變形的存在，沖裁終止后顯現(xiàn)彈性復(fù)原，使尺寸與凸凹模刃口尺寸產(chǎn)生尺寸偏差，而彈

☆性變形大小與沖裁間隙有直接的關(guān)系。

☆

☆間隙變化沖孔落料

☆

金屬的拉伸度增大，彈性回

☆金屬受向內(nèi)拉程度增大彈性回復(fù)使工件

☆間隙增大復(fù)工件尺寸減小(下工件尺

尺寸增大(孔尺寸)

☆寸)。

☆

金屬受內(nèi)壓程度增大，工件

☆間隙變小金屬受壓程度增大，孔尺寸減小

尺寸增大。

☆

☆(3)間隙對沖裁力的影響

☆

沖裁間隙對沖裁力的影晌規(guī)律是間隙越小，變形區(qū)內(nèi)壓應(yīng)力成分越大，拉應(yīng)力成分越小，材料變形

☆

☆抗力增加，沖裁力就越大。反之，間隙越大，變形區(qū)內(nèi)拉應(yīng)力成分就越大，變形抗力降低，沖裁力就

☆小。，間隙達(dá)材料厚的5%-20%時，，沖裁力下降不咒鼠」

當(dāng)單邊間隙Z增大到材料厚度的15%-20%時，卸料力為Oo★★*

☆☆眾合；里:同/自：確定：

根據(jù)近年來的研究與使用體會，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度、斷面垂直度

要求高的制件應(yīng)選用較小間隙值，對于斷面垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降低沖裁力、

提高模具壽命為主，可采用較大間隙值。其單邊間隙可按下列體會公式選用：

軟材料:c=〔3%-4%〕t

t=1-3mm,c=(5%-8%)t

t=3-5mm,c=(8%-10%)t

硬材料：t<1mm,c=(4%-5%)t

t=1-3mm,c=(6%-8%)

t=3-8mm,c=(8%-13%)

六、凸模和退料板、凹模和頂出器之間的間隙

單位：mm

料厚最大間隙料厚最大間隙料厚最大間隙

W0.2滑配>0.2-0.50.1>0.5-10.3

>1-20.4>20.5

七、螺釘與銷子到零件邊緣的最小距離

表2.9.3螺孔(或沆孔入銷釘之間及至刃壁的最小距離

銷孔沉孔

_____L/

r

\)

簡A

*171\

圖f

刃口、

°

才0,1、

-二

螺釘孔M4M6M8M10M12M16M20M24

邑/mm淬火810121416202530

不淬火658101113162025

SR/mm淬火712141719242835

Sq/imn淬火5

不淬火3

銷釘孔d/mm2345681012162025

淬火

S4/mm56789111215162025

不淬火33.54567S10131620

八、凸、凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)

(1)鑲拼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用場合及鑲拼方法

對于大、中型的凸、凹?；蛐螤顝?fù)雜、局部薄弱的小型凸、凹模，如果采用整體式結(jié)構(gòu)，將給鍛

造、機(jī)械加工或熱處理帶來困難，而且當(dāng)發(fā)生局部損壞時，就會造成整個凸、凹模的報廢，因此

常采用鑲拼結(jié)構(gòu)的凸、凹模。

鑲拼結(jié)構(gòu)有鑲接和拼接兩種：鑲接是將局部易磨損部分另做一塊，然后鑲?cè)氚寄ｓw或凹模固定板

內(nèi)，如圖2.9.8所示；拼接是整個凸、凹模的形狀按分段原則分成若干塊，分別加工后拼接起來，

圖2.9.8鑲接凹模圖2.9.9拼接結(jié)構(gòu)

（2）鑲拼結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

凸模和凹模鑲拼結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)是凸、凹模形狀、尺寸及其受力情形、沖裁板料厚度等。鑲拼結(jié)

構(gòu)設(shè)計的一樣原則如下：

1）力求改善加工工藝性，減少鉗工工作量，提高模具加工精度

①盡量將形狀復(fù)雜的內(nèi)形加工變成外形加工，以便于切削加工和磨削，見圖2.9.10a、b、d、g

等。

②盡量使分割后拼塊的形狀、尺寸相同，可以幾塊同時加工和磨削，見圖2.9.10d、g、f等，一

樣沿對稱線分割可以實(shí)現(xiàn)這個目的。

③應(yīng)沿轉(zhuǎn)角、尖角分割，并盡量使拼塊角度大于或等于90°,見圖2.9.10j。

④圓弧盡量單獨(dú)分塊，拼接線應(yīng)在離切點(diǎn)4-7mm的直線處，大圓弧和長直線可以分為幾塊，圖

2.9.9。

⑤拼接線應(yīng)與刃口垂直，而且不宜過長，一樣為1275mm,圖2.9.9。

2）便于裝配調(diào)整和修理

①比較薄弱或容易磨損的局部凸出或凹進(jìn)部分，應(yīng)單獨(dú)分為一塊。如圖2.9.8、圖2.9.10a。

②拼塊之間應(yīng)能通過磨削或增減墊片方法，調(diào)整其間隙或保證中心距公差，如圖2.9.10h、I。

③拼塊之間應(yīng)盡量以凸、凹槽形相嵌，便于拼塊定位，防止在沖壓過程發(fā)生相對移動，如圖

2.9.10ko

3）滿足沖壓工藝要求，提高沖壓件質(zhì)量為此，凸模與凹模的拼接線應(yīng)至少錯開3-5mm,以免沖

裁件產(chǎn)生毛刺，如圖2.9.9；拉深模拼接線應(yīng)躲開材料有增厚部位，以免零件表面顯現(xiàn)拉痕

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

☆☆☆★★☆*

☆

☆

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☆

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☆

☆

☆

☆

☆i)

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☆

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☆

☆

☆

☆

☆

☆圖2.9.10鑲拼結(jié)構(gòu)實(shí)例

☆

為了減少沖裁力，大型沖裁件或厚板沖裁的鑲拼模，可以把凸模（沖孔時）或凹模（落料時）制

☆

☆成波浪形斜刃，如圖2.9.11所示。斜刃應(yīng)對稱，拼接面應(yīng)取在最低或最高處，每塊一個或半個波

☆形，斜刃高度H一樣取I-3倍的板料厚度。

☆

（3）鑲拼結(jié)構(gòu)的固定方法

☆

☆鑲拼結(jié)構(gòu)的固定方法主要有以下幾種：

☆1）平面式固定即把拼塊直接用螺釘、銷釘緊固定位于固定板或模座平面上，如圖2.9.9所示。

☆這種固定方法主要用于大型的鑲拼凸、凹模。

☆

）嵌入式固定即把各拼塊拼合后嵌入固定板凹槽內(nèi)，如圖所示。

☆22.9.12a

★

☆3）壓入式固定即把各拼塊拼合后，以過盈配合壓入固定板孔內(nèi)，如圖2.9.12b所示。

☆4）斜楔式固定如圖2.9.12c所示。

☆此外，還有用粘結(jié)劑澆注等固定方法。

☆

☆

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☆

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☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆圖2.9.11斜刃拼塊結(jié)構(gòu)圖2.9.12鑲拼結(jié)構(gòu)固定方法

☆九：凸模加墊板的運(yùn)算

☆

六

上

☆士★★

☆#，墊板的作用是直接承受凸模的即以降低模座所管的單位壓九二喇綣廖重員郎人-人人」?

☆"在陷；灰而影詞百橫就1常壬作:是否需耍甭墊就司費(fèi)下式菠的☆""""☆☆☆“"

☆

F；

☆左十(2.9.22)

☆

☆式中p——凸模頭部端面對模座的單位壓力（N）

☆

——凸模承受的總壓力（N）

☆F：

☆A(yù)——凸模頭部端面支承面積（MM?）。

☆

☆表29.13模建材料的許用壓應(yīng)力

☆模板材料[4J/MPa

☆

鑄鐵90~140

☆HT250

鑄鋼

☆ZG310—570110~150

☆下表是根據(jù)材料08鋼（6b=40kg/mm2）,底板材料HT25-47（許用壓應(yīng)力=9kg/mm2）按上

☆式運(yùn)算而得。

☆

底板應(yīng)加墊片時的沖孔直徑

☆

☆料厚S

孔徑d

☆<1.51.7522.12.52.7533.544.555.566.58

☆

2-411/95

☆

☆4~613/133

☆6?815/177

☆8?1017/227

☆

☆10-1421/346

☆14-1825/491

涂黃色部分表示要加墊片

☆18-2027/572

☆

☆20-2330/707

☆23?2633/855

☆26?2835/962

☆

☆28?3340/1256

☆33?3845/1590

☆38-4350/1963

☆

☆43?4855/2375

☆48?5360/2826

☆十：凸、凹模制造偏差

☆

☆表24.1現(xiàn)M形狀（圜形、方形）沖裁時凸模、凹模的制造16差（mm）

☆基本尺寸凸模偏差凹模偏差

☆

W180.0200.020

☆

>18-300.0200.025

☆

☆>30-800.0200.030

☆>80-1200.0250.035

☆>120-1800.0300.040

☆>180-2600.0300.045

☆>260?3600.0350.050

☆>360-5000.0400.060

☆>5000.0500.070

☆十一：沖裁模的波浪形刃口

☆

☆（1）平口剪與斜口剪的比較

☆

☆

☆

☆

☆

☆

☆

會

盤依盤董■盤長蚤盤依依依依★★盤盤依備■長?:女長盤盤盤女看蚤哀依長蚤盤盤?■蚤衣會蚤盤盤盤盤

☆☆☆☆☆☆☆☆☆■!口剪的?撒力尸bsqb公斤☆☆☆☆☆［斜口剪的剪裁力「平卻成番。?飛電☆☆☆☆

☆☆

☆從上式可以看出斜口剪比平口剪減少沖裁力很多，斜口高度h越大，減力也越大。☆

☆(2)在沖裁模中，為了減少沖裁力、震動和響聲，采用由斜口剪構(gòu)成的波浪形刃口?！?/p>

☆☆

但在波浪形刃口中，應(yīng)該注意，波浪高度時才有效，波浪高度時，沖裁力減少

☆h>0.5sh=S50%,☆

☆☆

☆h=2S時，沖裁力減少75%,可是h=Ltg中時，波浪南?一樣取2-4°,則h=0.03-0.07L,所以在取☆

☆☆

波浪高度h時，必須符合這個條件。

☆☆

☆實(shí)際上波浪形刃口時的沖裁力按下式估算：☆

☆P1=30%-50%P,落料時波浪形刃口取在凹模鑲塊上，沖孔時取在凸模鑲塊上。要取得對稱，還要考☆

☆慮到加工方便和鑲塊長度，一塊鑲塊上盡可能取半個波浪或一個波浪，一個波浪的鑲塊高難度點(diǎn)☆

☆☆

取在中間。

☆☆

☆(2)階梯形凸模☆

☆在多個凸模沖孔時，為了使沖孔力不同時產(chǎn)生，以減少沖孔力，可以將凸模作成階梯形。☆

☆

階梯形凸模不僅能減少沖孔力，而且在多個直徑相差懸殊，距離又很近的凸模沖孔時，還能避免☆

☆☆

☆小直徑凸模由于承擔(dān)材料流動擠壓的作用而產(chǎn)生的折斷或傾斜的現(xiàn)象。一樣是將小直徑凸模作短☆

☆的，在連續(xù)模中，將不帶導(dǎo)正銷的凸模作成短的?！?/p>

☆凸模之間的高度差H根據(jù)料厚來確定?！?/p>

☆☆

當(dāng)時，當(dāng)時，

☆S<=3mmH=S,S>3H=0.5So☆

☆階梯形凸模的沖孔力P可以按下式運(yùn)算：☆

☆P=1.3P☆

☆☆

式中P:按其中一個階梯，同一高度凸模的沖孔力之和最大者選取。

☆☆

☆十二：出料孔和槽☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆

D2=d1+2(不小于),d3=d1+4,aW30☆

☆☆

☆M不小于30,高度不小于30?！?/p>

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆☆

☆

AC3〈

圖中：C=1.5d*tga

a采用45°但不小于30°

a30°35°40°45°

C2.6d2.0d1.8d1.5d

★★★★

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆,第丁;扁;小簟撰—☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

一、壓彎展開長度的確定

根據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度。中性層位置

J以曲率半徑夕表示（圖3.4.1）,通常用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定：

會p=r+xt（3.4.1）★

★式中r—零件的內(nèi)彎曲半徑；*

Jt一材料厚度；

*X——中性層位移系數(shù)，見表3.4.1?！?/p>

中性層位置確定后，對于形狀比較簡單、尺寸精度要求不高的彎曲件，可直接采用下面介紹的

方法運(yùn)算坯料長度。而對于形狀比較復(fù)雜或精度要求高的彎曲件，在利用下述公式初步運(yùn)算坯料

長度后，還需反復(fù)試彎不斷修正，才能最后確定坯料的形狀及尺寸?！?/p>

表3.4.1中性層位移系數(shù)X值

r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2

X0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33

r/t1.31.522.534567多8

X0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5

1.圓角半徑r>0.5t的彎曲件

r>0.5t的彎曲件由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，坯料總長度應(yīng)等于彎

由件直線部分和圓弧部分長度之和（圖3.4.2）,即

7ranee

4=+12P=k+1(r+xf)

k180180

式中I,一—坯料展開總長度；

a——彎曲中心角，單位為（°）。

2.圓角半徑r<0.5t的彎曲件

對于r<0.5t的彎曲件，由于彎曲變形時不僅制件的圓角變形區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重變薄，而且與其相鄰的直

邊部分也產(chǎn)生變薄，故應(yīng)按變形前后體積不變條件確定坯料長度。通常采用表3.4.2所列體會公

式運(yùn)算。

☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆

二、彎曲力的運(yùn)算

F_Q6KBt%b

V形件彎曲力

,5r+t

(3.5.1)

U形件彎曲力g0.7煙飛

(3.5.2)

式中穌——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時的彎曲力;

B——彎曲件的寬度；

t——彎曲材料的厚度；

r——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑；

%——材料的抗拉強(qiáng)度；

K——安全系數(shù)，一般取K=1.3。

%=*(3.5.3)

式中心一校正彎曲應(yīng)力；

A—校正部分投影面積；

P——單位面積校正力，其值見表3-8。

矯正單位壓力P(單位：kg/mm2)表3-8

矯正性質(zhì)P

輕矯正2?4

三：減少回彈