沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)

1、沖裁工藝與沖裁模的設(shè)計(jì),2.1 典型案例 2.2 沖裁工藝與模具的設(shè)計(jì)程序 2.3 沖裁工藝性分析 2.4 沖裁工藝過程 2.5 排樣 2.6 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 2.7 定位與卸料出料 2.8 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.9 沖裁?？傮w設(shè)計(jì),2.1 典型案例 （1）墊圈 墊圈是標(biāo)準(zhǔn)化的零件，具有通用性和互換性，材 料一般為普通碳素鋼（如Q215），屬于大批量生產(chǎn)。,t=1mm,（2）電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子 要求其具有較好的形狀一致性，不存在（或存在 較小的）毛刺，材料一般為電工硅鋼（如D31），屬 于大批量生產(chǎn)。,（3）錄音機(jī)機(jī)芯自停桿 材料一般為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（如10F），屬于成批 生產(chǎn)。,2.2沖

2、裁工藝與模具的設(shè)計(jì)程序 沖裁模設(shè)計(jì)的總原則： 在滿足制件尺寸精度和 形狀精度的前提下力求使模 具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、材 料消耗少、制件成本低。,沖裁模設(shè)計(jì)程序示意圖,（1）審圖 審閱制件圖的正確性和完整性，包括：投影關(guān)系、 尺寸標(biāo)注、公差、技術(shù)要求、材料等標(biāo)注。,材料： D31,（2）沖裁工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和材 料等對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。,（3）沖裁工藝方案制定 依據(jù)制件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，結(jié)合制件的生產(chǎn)批 量和各種沖裁工藝的特點(diǎn)，制定適合于制件的沖裁工藝 方案。,單工序工藝方案,復(fù)合工藝方案,連續(xù)工藝方案,（4）排樣 依據(jù)制件結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)，在保證制件質(zhì)量前提下

3、， 采用較為合理的排樣方式，以達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)效益。,沖壓件排樣實(shí)物,（5）刃口尺寸計(jì)算,（6）沖壓力及沖壓設(shè)備選擇 （7）壓力中心計(jì)算,（8）凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)冷沖模具結(jié)構(gòu)尺寸。,（9）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),（10）沖裁模裝配圖繪制 （11）非標(biāo)零件圖繪制,2.3 沖裁工藝性分析 2.3.1 沖裁變形特征,c）斷裂分離階段 凸、凹模間隙正常且無(wú)彈壓時(shí)，金屬材料的沖裁變形過程,a）彈性變形階段 b）塑性變形階段,圖 2.1.7 模具刃口狀態(tài)對(duì)斷面質(zhì)量的影響,普通沖裁零件斷面,沖裁件斷面示意圖,沖裁件斷面質(zhì)量 1光亮帶 2毛刺 3斷裂帶 4塌角帶,a)間隙過小 b)間隙適中 c)間

4、隙過大,2.3.2 沖裁工藝性要求 沖裁件的工藝性是指該工件在沖裁加工中的難易程 度。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)少、 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作安全方便 等。 （1）沖裁件的形狀與結(jié)構(gòu) 沖裁件的形狀應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單、對(duì)稱。,1）應(yīng)避免沖裁件上有過長(zhǎng)的懸臂和狹槽。,沖裁件懸臂與窄槽尺寸,最小寬度：b2t,2）沖裁件的孔與邊緣間、孔與孔之間的距離b1、b2不能太小。,最小孔邊距離,一般取b11.5t， b22t,3）沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)避免有銳角的清角，應(yīng)采用圓弧過渡。 4）沖孔的尺寸不能太小。,（2）沖裁件的尺寸精度和粗糙度 普通沖裁件 1）尺寸精度一般在IT

5、10IT11級(jí)以下 2）粗糙度低于Ra=6.3m 3）沖孔精度比落料精度高一級(jí) （3）沖裁材料 選材原則： 1）取決于零件的要求 2）“廉價(jià)代貴重，薄料代厚料，黑色代有色” 3）采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格材料,（4）典型案例分析 1）墊圈： 無(wú)懸臂狹槽，孔邊距較大，無(wú)尖銳轉(zhuǎn)角，孔徑較大； 制件尺寸精度較低，無(wú)粗糙度要求； 材料為普通碳素鋼，沖裁性能較好，但容易產(chǎn)生毛刺。,（4）典型案例分析 1）墊圈：,（4）典型案例分析 2）電機(jī)轉(zhuǎn)子：,（4）典型案例分析 2）電機(jī)定子：,2）電機(jī)轉(zhuǎn)子： 制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀對(duì)稱，無(wú)懸臂狹槽，孔邊距較大； 轉(zhuǎn)子軸孔10的公差為0.027mm（IT8級(jí)）； 外圓47.2的公

6、差為0.05mm（IT9級(jí)）； 毛刺高度應(yīng)小于0.05mm； 材料為電工硅鋼，材料具有一定的脆性。,90的轉(zhuǎn)角處,3）電機(jī)定子： 分析同電機(jī)轉(zhuǎn)子,4）錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件： 制件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀不對(duì)稱； 制件A部為一懸臂（1.48.65）； 孔邊距較小； 制件轉(zhuǎn)角未注半徑為0.3mm。,錄音機(jī)機(jī)芯轉(zhuǎn)錄桿展開件,2.4 沖裁工藝過程 2.4.1 墊圈沖裁工藝方案制定,單一工序,復(fù)合工序,級(jí)進(jìn)工序,2.4.2 電機(jī)轉(zhuǎn)子沖裁工藝方案制定,a） b） c） 單一工序 a）落47.2mm外圓 b）沖10mm孔和定向槽口R0.3mm c）沖12個(gè)槽口,復(fù)合工序,級(jí)進(jìn)工序,2.4.3 電機(jī)定子沖裁工藝方案制

7、定 （1）沖裁工藝方案,a） b） c） 單一工序 a）落外形 b）沖兩個(gè)腰形孔和4個(gè)4mm孔 c）沖48.2mm孔和2個(gè)5mm孔,復(fù)合工序,落料式級(jí)進(jìn)工序,切廢式級(jí)進(jìn)工序,2.4.4 錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件沖裁工藝方案制定,2.5 排樣 2.5. 1 沖裁排樣 排樣：指制件在板料或條料排上的布置方法。,沖裁排樣從廢料的角度來(lái)分，可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無(wú)廢料排樣三種。,a)有廢料排樣 b)少?gòu)U料排樣 c)無(wú)廢料排樣,沖裁排樣按制件在材料上的排列形式來(lái)分，可分為 直排法、斜排法、對(duì)排法、混合排法、多排法和沖裁搭 邊法等多種形式。 1）直排：適用于方形、矩形零件。,2）斜排：適用于橢圓形、

8、T形、形、S形零件。,3）直對(duì)排：適用于梯形、三角形、半圓形、T形、形、形零件。,4）斜對(duì)排：適用于橢圓形、T形、形、S形零件。,6）多行排：適用于大批量生產(chǎn)中尺寸不大的圓形、六角 形、方形、矩形零件。,7）交叉排：適用于C形、形、形等零件。,5）組合排：適用于材料與厚度相同的兩種以上零件。,8）裁搭邊法整裁法：適用于尺寸較小且形狀較簡(jiǎn) 單的細(xì)長(zhǎng)零件。,9）裁搭邊法分次裁切法：適用于尺寸較小且形狀 較復(fù)雜的細(xì)長(zhǎng)零件。,典型案例沖裁排樣分析 墊圈,電機(jī)轉(zhuǎn)子,電機(jī)定子,電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子套排（級(jí)進(jìn)工序）,錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件,錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件,2.5.2 搭邊值的確定 搭邊：指排樣時(shí)制件與

9、制件之間、制件與條（板）料邊 緣之間的余料。 搭邊的作用 1）搭邊能夠補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的制件； 2）保證條料具有一定的剛性，便于送料； 3）起到保護(hù)模具的作用，以免模具過早地磨損而報(bào)廢。,（1）普通沖裁 搭邊值的選取。（見表2-10表2-12） （2）多工序連續(xù)沖壓 1）切斷工序中其搭邊值的選?。褐饕钢萍c制件之間被切除的廢料的寬度。（表2-13）,2）切口工序中工藝廢料值的確定：設(shè)計(jì)時(shí)可參照切斷加工工藝廢料標(biāo)準(zhǔn)值。 3）材料側(cè)面切口值的確定： 一般取側(cè)刃長(zhǎng)度等于進(jìn)距L，然后根據(jù)料厚t與側(cè)刃切 進(jìn)長(zhǎng)度L（或料寬B）求出切邊寬度F。,側(cè)刃切口值,（3）典型案例沖裁搭邊值確定 1）墊圈

10、沖裁搭邊值確定 料厚為1mm，由表2-10可查得， 工件間搭邊值a1=0.8mm，沿邊搭邊值a=1.0mm。 2）電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子沖裁搭邊值確定 料厚為0.35mm，由表2-10可查得， 工件間搭邊值a1=1.2mm，沿邊搭邊值a=1.5mm。 3）錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件沖裁搭邊值確定 料厚為0.8mm，由表2-10可查得， 工件間搭邊值a1=1.5mm，沿邊搭邊值a=1.8mm。,案例排樣圖 墊圈（單排）,級(jí)進(jìn)工序,復(fù)合工序,級(jí)進(jìn)工序,復(fù)合工序,墊圈（多排）,電機(jī)轉(zhuǎn)子（單排）,級(jí)進(jìn)工序,復(fù)合工序,電機(jī)轉(zhuǎn)子（多排）,級(jí)進(jìn)工序,復(fù)合工序,電機(jī)定子（單排）,復(fù)合工序,電機(jī)定子（單排）,級(jí)進(jìn)工序,

11、電機(jī)定子（多排）,級(jí)進(jìn)工序,復(fù)合工序,電機(jī)轉(zhuǎn)子與電機(jī)定子套排（級(jí)進(jìn)工序）,錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件（直排）,錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件（直對(duì)排）,錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件（斜排）,2.5.3 材料利用率的計(jì)算 （1）條料寬度尺寸的確定 1）有側(cè)壓裝置：B=(L+2b)- 2）無(wú)側(cè)壓裝置：B=(L+2b+C) 式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； 條料的寬度公差（見表216）； b側(cè)面搭邊值； C送料保證間隙： B100，C=0.51.0；B100，C=1.01.5。,簧片壓塊式側(cè)壓 1簧片 2壓塊 3基準(zhǔn)導(dǎo)料板,3）采用側(cè)刃：B=(L+1.5b+nF) 式中： L制件垂直于送料方向的基本尺寸； n

12、側(cè)刃數(shù)； F側(cè)刃裁切寬度； 條料的寬度公差； b側(cè)面搭邊值。,（2）材料利用率的計(jì)算 一般常用的計(jì)算方法是：一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的實(shí)際面積與 所需板料面積之比的百分率，一般用表示： 式中： A在送料方向，排樣圖中相鄰兩個(gè)制件對(duì)應(yīng)點(diǎn)的距離（mm）； B條料寬度（mm）； S一個(gè)進(jìn)距內(nèi)之間的實(shí)際面積（mm）； S0 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)所需毛坯面積（mm）。 （3）典型案例沖裁材料利用率計(jì)算（見表2-17）,2.6 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 2.6.1 沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁模凸模與凹模刃口間縫隙的距離。,Z=Dp-Dd 式中 Z沖裁間隙（mm）； Dd凹模刃口尺寸（mm）； Dp凸模刃口尺寸（mm）。,（1）間隙對(duì)沖

13、裁件斷面質(zhì)量的影響,播放動(dòng)畫,間隙過小,間隙適合,間隙過大,（2）沖裁間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸偏差主要是由兩個(gè)方面造成的：一是沖模的制造偏差，二是沖裁件實(shí)際尺寸與沖模刃口尺寸之間的偏差。,間隙越小，沖裁力就越大；反之，間隙越大，沖裁 力就小。 間隙越小，卸料力和推料力隨之增加；間隙越大，卸料力和推料力隨之減小。,（3）沖裁間隙對(duì)沖裁力、卸料力、推料力、頂料力的影響,（4）沖裁間隙對(duì)沖模壽命的影響,凸、凹模刃口磨損情況,較小的間隙可提高模具的使用壽命。過小的間隙對(duì)模具的壽命極為不利。,（5）合理間隙值的確定 合理間隙是一個(gè)范圍值，其上限為最大合理間隙， 其下限為最小合理間隙。 在

14、具體設(shè)計(jì)沖裁時(shí)，根據(jù)零件在生產(chǎn)中的具體要求 可按下列原則進(jìn)行選?。?當(dāng)沖裁件尺寸精度要求不高，或?qū)嗝尜|(zhì)量無(wú)特殊要求時(shí)，一般采用較大的間隙值。 當(dāng)沖裁件尺寸精度要求較高，或?qū)嗝尜|(zhì)量有較高要求時(shí)，應(yīng)選擇較小的間隙值。 在設(shè)計(jì)沖裁模刃口尺寸時(shí)，應(yīng)按最小間隙值來(lái)計(jì)算刃口尺寸。,確定合理間隙的方法通常有理論分析法、經(jīng)驗(yàn)確定 法及查表法。 （6）典型案例沖裁間隙的確定 1）墊圈沖裁間隙 墊圈零件對(duì)沖裁斷面質(zhì)量無(wú)要求，一般為類斷 面，由表2-18可查得Zmax40%t，即Zmax0.4mm。 2）電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子的沖裁間隙 電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子對(duì)沖裁斷面質(zhì)量要求較高，一 般為類斷面，由表2-18可查得Z

15、=（14%18%）t，即 Z=0.0490.063mm。 3）錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件沖裁間隙 錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿對(duì)沖裁斷面質(zhì)量要求較高，一般 為類斷面，由表2-18可查得Z=（14%18%）t，即 Z=0.1120.144mm。,2.6.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則 落料尺寸取決于凹模尺寸，沖孔尺寸取決于凸模尺寸。 根據(jù)磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取制件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取制件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。 沖裁間隙一般采用最小合理間隙值。 刃口尺寸的制造偏差方向，原則上單向注向金屬實(shí)體內(nèi)部。,凸、凹模刃口尺寸計(jì)算關(guān)系,2.6.3 凸、凹模刃口尺寸

16、的計(jì)算方法 沖裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的計(jì)算方法也 不同。沖裁模的加工方法分為互換加工法和配做加工法 兩種。 （1）凸、凹?；Q加工時(shí)，凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 適用于圓形等簡(jiǎn)單形狀的沖裁件，設(shè)計(jì)時(shí)需在圖紙 分別標(biāo)注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。為了保證沖 裁間隙在合理范圍內(nèi)，需滿足下列關(guān)系式： 或取： d=0.6(Zmax-Zmin) p=0.4(Zmax-Zmin),1)落料,3)孔心距 Ld=(Lmin+0.5)0.125,2)沖孔,（2）凸、凹模配合加工時(shí)，凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 配合加工方法，是先按照工件尺寸計(jì)算出基準(zhǔn)件凸 模（或凹模）的公稱尺寸及公差尺寸，然后配做另一個(gè) 相配件凹

17、模（或凸模）。 設(shè)計(jì)時(shí)，只要把基準(zhǔn)件的刃口尺寸及制造公差詳細(xì) 注明，而另外一個(gè)相配件只需在圖紙上注明：凸（凹） 模刃口尺寸按凹（凸）模的實(shí)際尺寸配制。保證雙面間 隙Z即可。,刃口尺寸計(jì)算方法 1）落料模刃口尺寸計(jì)算 以凹模為基準(zhǔn)件，配制凸模，由于工件比較復(fù)雜， 故凹模磨損后刃口尺寸有變大、變小和不變?nèi)N情況。,播放動(dòng)畫,模具磨損后刃口尺寸變大的，如圖中尺寸A1、A2、A3，計(jì)算時(shí)應(yīng)使其具有最小極限尺寸。其基準(zhǔn)件尺寸為： 模具磨損后刃口尺寸變小的，如圖中尺寸B1、B2，計(jì)算時(shí)應(yīng)使其具有最大極限尺寸。其基準(zhǔn)件尺寸為： 模具磨損后刃口尺寸大小不變化的，如圖中尺寸C1、C2、C3，計(jì)算時(shí)按凹?？拙喙?/p>

18、進(jìn)行。其基準(zhǔn)件尺寸為： 式中 Ad、Bd、Cd凹模刃口尺寸； Amax、Bmin、C平均工件的最大、最小和平均尺寸。,2）沖孔模刃口尺寸計(jì)算 以凸模為基準(zhǔn)件，先計(jì)算凸模的刃口尺寸，再配制 凹模。凸模同樣存在著磨損后變大、變小和不變的三種 磨損情況。 模具磨損后刃口尺寸變小的，如圖中尺寸A1、A2、A3，計(jì)算時(shí)應(yīng)使其具有最大極限尺寸。其基準(zhǔn)件尺寸為： 模具磨損后刃口尺寸變大的，如圖中尺寸B1、B2，計(jì)算時(shí)應(yīng)使其具有最小極限尺寸。其基準(zhǔn)件尺寸為： 模具磨損后刃口尺寸大小不變化的，如圖中尺寸C1、C2、C3，計(jì)算時(shí)與凹模孔距計(jì)算公式相同。 式中 Ap、Bp凸模刃口尺寸； Amin、Bmax工件的最大

19、和最小尺寸。,（3）沖模尺寸屬于半邊磨損刃口尺寸的計(jì)算 其計(jì)算方法與其他尺寸計(jì)算方法相同，只是在刃口 尺寸計(jì)算時(shí)，把沖裁間隙值及沖模的制造公差減半選取 即可。 （4）采用電火花加工沖模時(shí)刃口尺寸的計(jì)算 采用電火花加工也屬于配合加工，一般都在凸模上 標(biāo)注刃口尺寸和制造公差，凹模刃口只標(biāo)明與凸模刃口 配制加工，并保證最小間隙即可。 2.6.4 案例刃口尺寸計(jì)算 案例的刃口尺寸計(jì)算如表2-21所列,毛坯的定位 a-固定擋料銷 b、c-導(dǎo)料銷,2.7 定位與卸料出料 2.7.1 定位方式確定 在送料方向上的定位，用來(lái)控制送料的進(jìn)距； 在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向。,（1）定位板與定位

20、銷 用于單個(gè)毛坯進(jìn)行沖壓加工時(shí)定位。,a） b） c） d） 定位板與定位銷 a 、b 定位板 c 、d 定位銷,（2）擋料銷 保證條料送進(jìn)時(shí)有準(zhǔn)確的送進(jìn)距。,a）圓柱頭擋料銷 b）鉤形擋料銷 c)活動(dòng)擋料銷,a） b） c),固定擋料銷,始用擋料銷,始用擋料銷 用于條料送進(jìn)時(shí)的首次定位。,導(dǎo)正銷 1導(dǎo)正銷 2擋料銷,（3）導(dǎo)正銷 保證級(jí)進(jìn)模沖裁件各部分的相對(duì)位置精度，消除送料和導(dǎo)向中產(chǎn)生的誤差。,擋料銷的位置e可由下式計(jì)算,式中 c條料步距； D落料凸模直徑； d擋料銷頭部直徑； 0.1導(dǎo)正銷往前推的活動(dòng)余量。,e=c-D/2+d/2+0.1,（4）導(dǎo)料板或?qū)Я箱N 導(dǎo)正條料或帶料的送進(jìn)方向。

21、 導(dǎo)料板常用于單工序模和級(jí)進(jìn)模,a)分離式導(dǎo)料板 b)整體式導(dǎo)料板 c）導(dǎo)料銷形式,導(dǎo)料銷多用于有彈性卸料板的單工序模,簧片壓塊式側(cè)壓 1簧片 2壓塊 3基準(zhǔn)導(dǎo)料板,側(cè)壓裝置裝于導(dǎo)料板一側(cè)，用于消除條料的寬度誤差。,（5）定距側(cè)刃 以切去條料旁側(cè)少量材料來(lái)限定送料步距。 側(cè)刃一般用于級(jí)進(jìn)模的送料定距，使用的材料厚度為0.11.5mm。,側(cè)刃定距準(zhǔn)確可靠，生產(chǎn)效率高，但增大了總沖裁力、降低了材料利用率。 如能用擋料銷滿足定距要求的場(chǎng)合，一般不采用側(cè)刃。,a） b） c） 側(cè)刃斷面形狀 a）長(zhǎng)方形側(cè)刃 b）成形側(cè)刃 c）尖角形側(cè)刃,（6）案例分析墊圈,級(jí)進(jìn),復(fù)合,（6）案例分析電機(jī)轉(zhuǎn)子,級(jí)進(jìn),復(fù)合

22、,（6）案例分析電機(jī)定子,級(jí)進(jìn),復(fù)合,（6）案例分析錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件,級(jí)進(jìn),2.7.2 卸料及出料形式確定 （1）卸料板 分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。 封閉式適用于沖壓厚度在0.5mm以上的條料； 懸臂式適用于窄而長(zhǎng)的毛坯； 鉤形適用于簡(jiǎn)單的彎曲模和拉深模。,a） b） c） 剛性卸料板 a）封閉式剛性卸料板 b）懸臂式剛性卸料板 c）鉤形剛性卸料板,工作空間敞開，操作方便，生產(chǎn)效率高，沖壓前對(duì) 毛坯有壓緊作用，沖壓后又使沖壓件平穩(wěn)卸料，從而使 沖裁件較為平整。 但受彈簧、橡膠等零件的限制，卸料力較小，且結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，可靠性與安全性不如剛性卸料板。,a） b） c） 彈性卸料板 a

23、）順裝式模具 b）倒裝式模具 c）采用橡膠等彈性元件,（2）推件裝置 剛性推件裝置，推力大，推件可靠，但不具有壓料 作用。 彈性推件裝置，在沖壓時(shí)能壓住工件，沖出的工件 質(zhì)量較高，但推力有限。,a） b） 推件裝置 a）剛性推件裝置 b）彈性推件裝置,（3）壓邊圈,（4）案例分析 1）墊圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子（落料形式）采用正裝復(fù)合模時(shí)卸料、出料裝置的選擇 由于制件及廢料均存于下模上表面，在沖裁時(shí)需及時(shí) 清理下模上表面，因而只能采用彈性卸料板卸料。制件由 彈性頂件裝置頂出落料凹模。 沖孔廢料有剛性打料和彈性頂件兩種形式，因彈性頂 件的使用使模具結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜、尺寸增大、沖壓力增 加；而剛性打

24、料則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不加大沖壓力。所以宜選用 剛性打料裝置。,（4）案例分析 2）墊圈、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子（落料形式）采用倒裝復(fù)合模時(shí)卸料、出料裝置的選擇 由于制件存于下模上表面，在沖裁時(shí)需及時(shí)清理模具 表面，因而只能采用彈性卸料板卸料。 制件有剛性打料和彈性頂件兩種形式，因彈性頂件的 使用使模具結(jié)構(gòu)變得較為復(fù)雜、尺寸增大、沖壓力增加； 而剛性打料則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不加大沖壓力。所以宜選用剛性 打料裝置。 廢料可由凹模漏料孔直接下出料。,（4）案例分析 3）墊圈采用級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)模時(shí)卸料、出料裝置選擇 為簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，方便沖裁時(shí)的操作，一般設(shè)計(jì)成下 出料形式。因墊圈具有一定的料厚，所以選擇采用剛性卸 料裝置，

25、如此可降低沖壓力。 4）電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子采用級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)模時(shí)卸料、出料裝置選擇 一般均采用下出料形式，若采用疊片切口（或疊片泡），則在模具內(nèi)可直接疊壓成所需片數(shù)后下出料。 由于材料厚度較小，不宜采用剛性卸料，因此選用彈 性卸料。 5）錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿展開件沖裁模卸料、出料裝置選擇 因采用級(jí)進(jìn)模切廢形式進(jìn)行沖裁，所以一般均選用彈 性壓料裝置的下出料形式。,2.7.3 沖壓力 沖壓力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。 （1）沖裁力 F=KLt 式中 F沖裁力（N）； L沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）； K系數(shù)，取K=1.3； t材料厚度（mm）; 材料抗剪強(qiáng)度（MPa） K卸卸料力系數(shù)； K推推料力

26、系數(shù)； K頂頂料力系數(shù)。,卸料力、推料力、頂件力,F卸=K卸F F推=nK推F F頂=K頂F,（2）卸料力、推料力、頂料力,（3）沖壓力的計(jì)算 采用彈性卸料和上出料方式時(shí)，總沖壓力為 F=F+F卸+F頂 采用剛性卸料和下出料方式時(shí)，總沖壓力為 F=F+F推 采用彈性卸料和下出料方式時(shí)，總沖壓力為 F=F+F卸+F推 （4）案例分析 案例的沖壓力計(jì)算見表2-18。,2.7.4 模具壓力中心的計(jì)算 沖裁模的壓力中心是指沖裁合力的作用點(diǎn)。 在設(shè)計(jì)沖模時(shí)必須確定模具的壓力中心，并使其通 過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與沖床滑塊中心 重合。 （1）簡(jiǎn)單形狀的工件，其壓力中心的計(jì)算 1）對(duì)稱形狀的零件

27、,對(duì)稱工件的壓力中心,墊圈復(fù)合模,2) 直線段的壓力中心位于直線段的中心； 3) 等半徑的圓弧段的壓力中心 x0=rsin/ 式中 弧度。,壓力中心位于角平分線上x0點(diǎn),（2）復(fù)雜工件或多凸模沖裁件的壓力中心 根據(jù)力矩平衡原理進(jìn)行計(jì)算 計(jì)算步驟： 按比例畫出工件的輪廓圖。,復(fù)雜工件的壓力中心,多凸模沖裁件的壓力中心,在任意處選取坐標(biāo)軸X、Y（選取坐標(biāo)軸不同，則壓力中心位置也不同）。 將工件分解成若干直線段或圓弧段，l1、l2、ln。 計(jì)算各基本線段的中心到Y(jié)軸的距離x1、x2、xn和到X軸的距離y1、y2、yn，則根據(jù)力矩原理可得壓力中心的計(jì)算公式為,（3）案例分析（復(fù)合）,壓力中心位于制件形

28、心（0，0）,（3）案例分析墊圈 （級(jí)進(jìn)）,取外形落料形心處為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0）。因制件形狀對(duì)稱，得：,（3）案例分析電機(jī)轉(zhuǎn)子 （級(jí)進(jìn)）,取模具第3工位的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0），因制件形狀對(duì)稱，在忽略側(cè)刃沖壓力時(shí)：,（3）案例分析電機(jī)定子 （級(jí)進(jìn)）,取模具第2第3工位的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0），因制件形狀對(duì)稱，在忽略側(cè)刃沖壓力時(shí)：,（3）案例分析錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿 （級(jí)進(jìn)）,取側(cè)刃頭部為坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0）。 圓?。?（3）案例分析錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿 （級(jí)進(jìn)）,（1）凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法,2.3.2 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

29、。,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：,當(dāng)采用彈壓卸料板時(shí)，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算：,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

30、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/Amin F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(wú)導(dǎo)向裝置和有導(dǎo)向裝置的凸模,無(wú)導(dǎo)向裝置凸模,有導(dǎo)向裝置凸模,對(duì)于其他各種斷面的凸模 ：,凸模無(wú)導(dǎo)向裝置,對(duì)于其他各

31、種斷面的凸模 ：,lmax 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：,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+（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

32、; L1送料方向的凹模孔壁間最大距離,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。 模孔的表面有粗糙度的要求 Ra=0.80.4m。,（4）凹模技術(shù)要求,4.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見表 2-12。,2.8 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.8.1 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模按其工作斷面的形式可分為圓形和非圓形凸模。 1）

33、圓形凸模：工作斷面為圓形,a） b） c） d） e） 圓形凸模,a) b) c) a) 非圓形凸模 b) 長(zhǎng)方形凸模 c) 直通式凸模,2）非圓形凸模：近似分為圓形類和矩形類 圓形類凸模注意凸模定位，常用騎縫銷來(lái)防止凸模的轉(zhuǎn)動(dòng)。 如果用線切割加工非圓形凸模，則固定部分和工作部分的尺寸及形狀一致，即為直通式凸模。,（2）凸模長(zhǎng)度的確定 在滿足使用要求的前提下，凸模盡量減短。 采用固定卸料板的沖裁模凸模長(zhǎng)度為： L=h1+h2+h3+(1520)mm 式中 h1凸模固定板厚度； h2卸料板厚度； h3導(dǎo)尺厚度； L凸模長(zhǎng)度； 1520mm包括凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模修磨量、沖模在閉合狀 態(tài)下卸料

34、板到凸模固定板間的距離。 （3）凸模強(qiáng)度的校核 當(dāng)凸模特別細(xì)長(zhǎng)或板料厚度較大時(shí)，應(yīng)對(duì)凸模進(jìn)行 壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核。,（4）案例分析 設(shè)計(jì)凸模時(shí)，如無(wú)特殊要求，其長(zhǎng)度（厚度）尺寸一般按冷沖模國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2851285781）選取，級(jí)進(jìn)模凸模設(shè)計(jì)示例如表2-20所示。 級(jí)進(jìn)模凸模設(shè)計(jì)示例 墊圈,落料凸模,固定板厚度：14mm； 卸料板厚度：10mm； 導(dǎo)料板厚度：8mm； L=14+10+8+15=47mm,沖孔凸模,（4）案例分析 電機(jī)轉(zhuǎn)子,固定板厚度：25mm； 卸料板厚度：22mm； 彈性元件厚度：30mm； L=25+22+30=77mm 注：此處彈壓厚度為初選。,（4）案例分析 電

35、機(jī)定子,固定板厚度：25mm； 卸料板厚度：22mm； 彈性元件厚度：30mm； L=25+22+30=77mm 凸模的懸空長(zhǎng)度為：52mm 若不考慮導(dǎo)向，則 因此，4的沖孔凸模應(yīng)設(shè)計(jì)成階梯形式,（4）案例分析 電機(jī)定子,（4）案例分析 錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿 固定板厚度：25mm； 卸料板厚度：22mm； 彈性元件厚度：30mm； L=25+22+30=77mm 凸模的懸空長(zhǎng)度為：52mm 若不考慮導(dǎo)向，則,（4）案例分析 錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿,（4）案例分析 錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿,2.8.2 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凹模的刃口形式, 凹模的結(jié)構(gòu)形式,（2）凹模外形尺寸 凹模厚度：H=Kb 凹模壁厚：小凹模

36、C=(1.52)H 大凹模 C=(23)H 式中 b凹?？椎淖畲髮挾龋╩m）； K系數(shù)，見表2-18； H凹模厚度，其值為1520mm； C 凹模壁厚，其值為2640mm。,（3）凸凹模的最小壁厚 凸凹模的內(nèi)、外緣均為刃口，內(nèi)、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸，為保證凸凹模的強(qiáng)度，凸凹模應(yīng)具有一定的壁厚。 凸凹模的最小壁厚C一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定 不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值為： 沖裁硬材料時(shí)m=1.5t 沖裁軟材料時(shí)mt 積聚廢料的凸凹模，由于脹力大，故最小壁厚只要比上述數(shù)據(jù)適當(dāng)加大。,（4）案例分析 墊圈,由表2-21得 K復(fù)合=0.35；K級(jí)進(jìn)=0.35 H復(fù)合=0.3520=7mm； H級(jí)

37、進(jìn)=0.3520=7mm C取26mm D72mm 復(fù)合 由GB2873.4-81查得 D=80mm 凸凹模長(zhǎng)度：40mm 級(jí)進(jìn) 由GB2873.4-81查得,（4）案例分析 電機(jī)轉(zhuǎn)子,由表2-21得 K復(fù)合=0.30；K級(jí)進(jìn)=0.30 H復(fù)合=0.347.2=14.2mm H級(jí)進(jìn)=0.347.6=14.3mm C取26mm 復(fù)合模 D99.2mm 由GB2873.4-81查得 D=100mm 凸凹模長(zhǎng)度：40mm 級(jí)進(jìn)模 由GB2873.4-81查得 L=315mm B=200mm,（4）案例分析 電機(jī)定子,由表2-21得 K復(fù)合=0.20；K級(jí)進(jìn)=0.20 H復(fù)合=0.284=16.8mm

38、 H級(jí)進(jìn)=0.288.6=17.7mm C取26mm 復(fù)合模 D136mm 由GB2873.4-81查得 L=160mm B=125mm 凸凹模長(zhǎng)度：52mm 級(jí)進(jìn)模 D140.6mm 由GB2873.4-81查得,（4）案例分析 電機(jī)定子,（4）案例分析 錄音機(jī)機(jī)芯暫停桿,由表2-21得 K=0.22 H=0.2242.58=9.38mm C取26mm D99mm 由GB2873.4-81查得,2.9 沖裁?？傮w設(shè)計(jì) 2.9.1 導(dǎo)向及支承固定零件 （1）導(dǎo)柱和導(dǎo)套 保證上、下模的精確導(dǎo)向,1）滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套 加工方便，容易安裝，是應(yīng)用最廣的導(dǎo)向裝置。 2）滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套 適用于高速?zèng)_模、精

39、密沖裁模以及硬質(zhì)合金模具。,滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式 1上模座 2導(dǎo)套 3導(dǎo)柱 4下模座 5特殊螺釘 6螺釘 7壓板,滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式 1導(dǎo)套 2上模座 3滾珠 4滾珠夾持圈 5導(dǎo)柱 6下模座,（2）上、下模座 模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種。,d） e） f） 帶導(dǎo)柱模座的形式 a)后側(cè)導(dǎo)柱模座 b)對(duì)角導(dǎo)柱模座 c)中間導(dǎo)柱模座 d)四導(dǎo)柱模座 e)后導(dǎo)柱窄形模座 f)三導(dǎo)柱模座,a） b） c）,后側(cè)導(dǎo)柱模座可三面送料，操作方便，但沖壓時(shí)容易引起偏心距而使模具歪斜。適用于沖壓中等精度的較小尺寸沖壓件的模具。,后側(cè)導(dǎo)柱模座,對(duì)角導(dǎo)柱模座便于縱向和橫向送料。沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模

40、具歪斜。適用于沖制一般精度沖壓件的沖裁?；蚣?jí)進(jìn)模。,對(duì)角導(dǎo)柱模座,對(duì)角導(dǎo)柱模座便于縱向和橫向送料。沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。適用于沖制一般精度沖壓件的沖裁?；蚣?jí)進(jìn)模。,對(duì)角導(dǎo)柱模座,中間導(dǎo)柱模座,中間導(dǎo)柱模座適用于縱向送料或以單個(gè)毛坯沖制較精密的沖壓件。,四導(dǎo)柱模座導(dǎo)向性能最好，適用于沖制比較精密的 沖壓件。,四導(dǎo)柱模座,后導(dǎo)柱窄形模座用于沖制中等尺寸沖壓件的各種模 具。,后導(dǎo)柱窄形模座,（3）模柄 作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。,a） b） c） d）,e） f） g）,常用的模柄形式 a)旋入式模柄 b)壓入式模柄 c)鉚接式模柄 d)凸緣式模柄 e)浮動(dòng)式模柄

41、f)槽形模柄 g)通用模柄 1模柄 2凹球面墊塊 3凸球面連接桿,帶螺紋的旋入式模柄，垂直度精度較差，主要用于小型模具。,帶臺(tái)階的壓入式模柄，同軸度和垂直度較高，適用 于各種中小型模具。,旋入式模柄,壓入式模柄,壓入鉚接式模柄，可以保證較高的同軸度和垂直 度，適用于各種小型模具。,有凸緣的模柄，適用于較大的模具。,壓入鉚接式模柄,有凸緣的模柄,浮動(dòng)式模柄，可以通過球面墊塊消除沖床導(dǎo)軌誤差 對(duì)沖模導(dǎo)向精度的影響，適用于有滾珠導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向 的精密沖模。,浮動(dòng)式模柄 1-模柄 2-凹球面墊塊 3-凸球面連接桿,整體式模柄，模柄與上模座做成整體，用于小型模具。,整體式模柄,（4）案例分析導(dǎo)向及支承固定零件選擇 1）墊圈沖裁模 該零件一般無(wú)精度要求，且沖壓力和模具結(jié)構(gòu)均較 小，應(yīng)選用