沖壓工藝與模具設(shè)計課件(2016).ppt

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章節(jié)鏈接,,第1篇 沖壓工藝概述 第1章 沖壓工藝基礎(chǔ)知識 第2章 沖壓工藝基礎(chǔ)理論 第2篇 沖壓工藝與模具設(shè)計 第3章 沖裁工藝與模具設(shè)計 第4章 彎曲工藝與模具設(shè)計 第5章 拉深工藝與模具設(shè)計 第6章 成形工藝與模具設(shè)計,第1章 沖壓工藝基礎(chǔ)知識 第2章 沖壓工藝基礎(chǔ)理論,第1篇 沖壓工藝概述,,1.1 沖壓工藝特點及應(yīng)用 1.2 沖壓工藝分類 1.3 沖壓材料 1.4 沖壓設(shè)備 1.5 沖壓常用標準 1.6 沖壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展,第1章 沖壓工藝基礎(chǔ)知識,,,能力要求,了解沖壓的應(yīng)用，能根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)特征初步 判斷出該沖壓件所需的基本沖壓工序 熟悉沖壓材料的種類及供應(yīng)規(guī)格 熟悉常用沖壓設(shè)備的類型及適應(yīng)工藝,沖壓過程現(xiàn)場錄像——普通沖壓,沖壓過程現(xiàn)場錄像——普通沖壓,沖壓過程現(xiàn)場錄像——自動沖壓,沖壓過程現(xiàn)場錄像——自動高速沖壓,1.1.1 沖壓的概念,日常生活用品,1.1 沖壓工藝特點及應(yīng)用,食品行業(yè),電機行業(yè),儀器、儀表行業(yè),家用電器、電腦行業(yè),空調(diào)背板,洗衣機滾筒,電子行業(yè),接插件端子,,電子行業(yè),汽車行業(yè),航空業(yè)及軍事,蘇33艦載戰(zhàn)斗機,美國F18戰(zhàn)斗機,什么是沖壓？,在常溫下，利用沖模在壓力機上對金屬（或非金屬）板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到具有一定形狀、尺寸和性能的零件。,,,,,,分離,塑性變形,沖壓的概念,,,,,,由沖壓概念可知：,⑴ 生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實現(xiàn)機械化和自動化。,1.1.2 沖壓的特點及應(yīng)用,⑶ 材料利用率高，一般可達70%~85%，有的高達95%。 ⑷ 可得到其它加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的零件，如 薄殼拉深件。 ⑸ 可得到重量輕，剛性好，強度大的零件。 ⑹ 不需要加熱，可以節(jié)省能源，且表面質(zhì)量好。 (7)大量生產(chǎn)時，產(chǎn)品成本低。,⑵ 尺寸精度高，互換性好。,由此可見，沖壓能集優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗、低成本于一身，這是其它加工方法無法與之相比擬的，因此沖壓的應(yīng)用十分廣泛，如汽車，拖拉機行業(yè)中，沖壓件占60%~70%，儀器儀表占到60~70%，還有日常生活中的各種不銹鋼餐具等等。從精細的電子元件，儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁以及飛機蒙皮等均需沖壓加工。,沖壓加工的缺點,傳統(tǒng)加工方法和手段及傳統(tǒng)模具材料,自動疊鉚級進模：98萬元,模具制造周期長，成本高。,車門板修邊沖孔模：98萬元,如采用低熔點合金材料制造模具 采用快速原型制造技術(shù)制造模具 采用經(jīng)濟模具。,但隨著先進的模具加工技術(shù)及非傳統(tǒng)意義上的模具材料的出現(xiàn)，這種缺點也可逐漸被克服。,缺點將不復(fù)存在,總之，模具工業(yè)是 一個國家的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計與模具制造水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的高低。 發(fā)達國家非常重視模具的發(fā)展，日本認為：“模具就是進入富裕社會的原動力”；德國：“金屬加工業(yè)中的帝王”；羅馬尼亞：“模具就是黃金”；模具在國際上被認為是點石成金的行業(yè)。不過這里的模具還包括塑模、鍛模、壓鑄模、橡膠模、食品模、建材模等等，但目前以冷沖模和塑料模的應(yīng)用最廣，各占40%左右。,1.2 沖壓工藝分類,1.按變形性質(zhì)分類,分離工序 成形工序,（1）分離工序,沖壓成形時，被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當變形區(qū)材料受到的剪切應(yīng)力達到材料的抗剪強度，材料便產(chǎn)生剪切而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。分離工序主要有剪裁、沖孔、落料、切口、剖切等。,,,,,,,,落料,剪切,分離工序示意,有分離現(xiàn)象發(fā)生，但不改變空間形狀,表1-1 分離工序,表1-1 分離工序（續(xù)）,沖壓成形時，被加工材料在外力作用下，變形區(qū)材料所受到的等效應(yīng)力達到材料的屈服極限σs，但未達到強度極限σb，使材料只產(chǎn)生塑性變形，從而得到一定形狀和尺寸的零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻孔、縮口、脹形等。,（2）成形工序,,,D,,只改變毛坯形狀，不發(fā)生分離,成形工序示意,表1-2 成形工序,表1-2 成形工序（續(xù)）,伸長類成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力，其破壞形式 為拉裂，特征是厚度減薄。 壓縮類成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為壓應(yīng)力，其特征是厚 度增厚，破壞形式為起皺。,2. 按變形區(qū)受力性質(zhì)分,,,,,拉深——壓縮類成形,,脹形——伸長類成形,3. 按基本變形方式分,沖裁 彎曲 拉深 成形,4. 按工序組合形式分,單工序沖壓 復(fù)合沖壓 級進沖壓,1.3 沖壓材料,沖壓對板料的基本要求 滿足使用性能要求 滿足沖壓工藝的要求,滿足使用性能要求是第一位的，在滿足使用性能 要求的前提下盡可能地滿足沖壓工藝要求。,1.3.1 沖壓材料的工藝要求,1.沖壓成形性能,沖壓成形性能是指板料對沖壓工藝的適應(yīng)能力。,兩種失穩(wěn)： 拉伸失穩(wěn)— 在拉應(yīng)力的作用下出現(xiàn)局部縮頸或斷裂； 壓縮失穩(wěn)— 在壓應(yīng)力的作用下失穩(wěn)起皺。 前者如低碳鋼拉伸實驗中的縮頸現(xiàn)象，后者如壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象。 這樣就有了成形極限，有總體成形極限和局部成形極限之分，成形極限愈高說明沖壓成形性能愈好。,（1）抗破裂性是指板料在變形中抵抗破壞的能力。 （2） 貼模性 是指板料在沖壓成形過程中取得與模具形狀一 致的能力。 （3）定形性是指零件脫模后保持其在模內(nèi)所得形狀的能力。,如何衡量板料的沖壓成形性能？,板料的沖壓成形性能可以通過板料的力學性能指標來衡量。力學性能指標可通過試驗獲得。,板料沖壓成形性能試驗方法： 直接試驗：采用專用設(shè)備直接模擬實際沖壓工 藝過程進行試驗。 間接試驗：采用通用設(shè)備，通過拉伸、剪切、 硬度測試、金相試驗等方法獲得材 料的有關(guān)性能指標。,（1）直接試驗方法,如錐杯試驗（GB/T 15825.6-2008),（2）間接試驗方法,如低碳鋼的拉伸試驗等,（ 1）總延伸率δ與均勻延伸率δb δ好 →允許產(chǎn)生較大的塑性變形 （2）屈強比σs /σb σs/σb 小 →抗破裂性、定形性、貼模性好 （3）彈性模量E 彈性模量E大 →定形性好,影響沖壓成形性能的力學指標,（4）硬化指數(shù)n n大 → 不易產(chǎn)生裂紋 （5）塑性應(yīng)變比γ γ = εb /εt大 → 抗破裂性好 （6）塑性應(yīng)變比各向異性系數(shù) Δγ =（γ0 +γ90 - 2γ45 ）/2 大→各相異性愈嚴重,2.對化學成分的要求 鋼中一些元素的含量不同會導(dǎo)致材料的塑性、脆性不同。 3.對金相組織的要求 不同的金相組織會導(dǎo)致材料具有不同的強度，塑性等力學性 能。,4.對表面質(zhì)量的要求 要求表面光滑、無氧化皮、裂紋、劃傷等缺陷。 5.對材料厚度公差的要求 一定的厚度對應(yīng)一定的模具間隙，材料厚度公差應(yīng)符合國標。,1．常用沖壓材料 金屬板料：黑色金屬；有色金屬 非金屬板料：膠木板、橡膠板、塑料板等,1.3.2 常用沖壓材料及下料方法,金屬板料規(guī)格：鋼帶、鋼板、縱切鋼帶等,鋼板和鋼帶的尺寸范圍 （GB/T708-2006）,1）鋼板和鋼帶（含縱切鋼帶）的公稱厚度為 0.3mm~4.0mm 之間，公稱厚度在1mm以下的鋼板和鋼帶有按0.05mm倍 數(shù)的任何尺寸；公稱厚度在1mm以上的鋼板和鋼帶有按 0.1mm倍數(shù)的任何尺寸。 2）鋼板和鋼帶的公稱寬度在600mm~2050mm之間，有按 10mm倍數(shù)的任何尺寸。 3）鋼板的公稱長度在1000mm~6000mm之間，按50倍數(shù)的任 何尺寸。 4）根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可以供應(yīng)其他尺寸的鋼板 和鋼帶。,2.沖壓材料的下料方法,（1）剪板機下料,（2）圓盤剪床下料,（3）其他下料方法,激光切割機 等離子切割機 高壓水切割機 電火花線切割機 電沖剪等,1.4 沖壓設(shè)備,沖壓設(shè)備的選用原則： 沖壓工序的性質(zhì)：分離或成型工序 沖壓力的大?。洪_式、閉式 模具結(jié)構(gòu)形式 模具閉合高度、輪廓尺寸 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)成本 產(chǎn)品質(zhì)量 結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè)備條件,沖壓設(shè)備類型,按照滑塊驅(qū)動力不同有機械壓力機、液壓機和氣壓機等； 按照床身的結(jié)構(gòu)不同有開式和閉式壓力機等； 按照滑塊數(shù)量不同有單動（一個滑塊）、雙動（2個滑 塊）壓力機等； 按照連桿數(shù)量不同有單點（一個連桿）、雙點（2個連 桿）、四點（四個連桿）壓力機等 ……,開式曲柄壓力機,數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床,多工位壓力機,液壓機,閉式單點曲柄壓力機,閉式雙點曲柄壓力機,1.曲柄壓力機工作原理及主要組成,曲柄連桿機構(gòu)：由曲軸，連桿和滑塊一起組成曲柄連桿機構(gòu)，其中連桿長度可調(diào)節(jié)，適合不同尺寸的模具。,（1）工作機構(gòu),（2）傳動系統(tǒng) 電動機、皮帶、飛輪、齒輪等組合 （3）操作系統(tǒng) 空氣分配系統(tǒng)、離合器、制動器、 電氣控制箱等 （4）支承部件 機身：開式、閉式 （5）輔助系統(tǒng) 氣路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng) （6）附屬裝置,（1）型號 1）鍛壓機床類別： J--機械壓力機 D--鍛機 Y--液壓壓力機 A--剪切機,Z--自動壓力機 W--彎曲校壓機 C--錘 T--其它,2）曲柄壓力機代號說明 JB23-63A J--壓力機類別 B--變型設(shè)計代碼 2--壓力機的列別 3--壓力機的級別 63--公稱壓力 A--改進設(shè)計號,2.壓力機的型號和技術(shù)參數(shù),63T開式雙柱可傾式第二種改進型壓力機,（2）技術(shù)參數(shù) 1）公稱壓力 F,2）公稱壓力行程 S F 3） 滑塊行程S 上死點→下死點 4）滑塊行程次數(shù)n 上死點→下死點 →上死點 5）壓力機的閉合高度 6）工作臺板及滑塊底面尺寸 7）喉深C 8）模柄孔尺寸,指滑塊在下死點前某一位置滑塊所具有的壓力。,1.5 沖模常用標準,1.國家標準（GB或GB/T，T為推薦標準） 2.機械行業(yè)標準（JB/T）,標準查詢網(wǎng)站：,沖模部分標準名稱及代號,,1.6 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展,1.6.1 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀 1．沖壓模具市場情況 2．沖壓成形工藝與理論研究 3．沖壓模具設(shè)計與制造 4．沖壓技術(shù)的數(shù)字化與信息化 5．沖壓設(shè)備及自動化 6．沖壓模具標準化及專業(yè)化 1.6.2 沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 1．產(chǎn)品發(fā)展重點 2．技術(shù)發(fā)展重點 3．其他發(fā)展重點,2.1 塑性成形基本概念 2.2 塑性成形力學基礎(chǔ) 2.3 塑性成形基本規(guī)律,第2章 沖壓工藝基礎(chǔ)理論,,能力要求,能利用沖壓基本理論解釋常見的沖壓現(xiàn)象。,1.彈性與彈性變形 2.塑性與塑性成形 3.塑性指標 4.變形抗力 5.內(nèi)力與應(yīng)力,2.1 塑性成形基本概念,同一變形條件下不同的材料具有不同的塑性，同一種材料在不同的變形條件下又會出現(xiàn)不同的塑性 。,2.2 塑性成形力學基礎(chǔ),1.應(yīng)力狀態(tài) 2.應(yīng)變狀態(tài) 3.屈服準則（塑性條件） 4.塑性變形時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,3種主應(yīng)變狀態(tài),9種主應(yīng)力狀態(tài),2.3 塑性成形基本規(guī)律,1.加工硬化規(guī)律 2.卸載彈性恢復(fù)規(guī)律 3.最小阻力定律 4.塑性變形體積不變定律,拉深,翻孔,脹形,思考題,1.試說明沖壓加工的含義 2.簡述沖壓加工的特點 3.試說明沖壓加工的種類 4.簡述沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 5.沖壓對板料的基本要求有哪些？ 6.板料的力學性能對沖壓成形性能有哪些影響？ 7.常用的沖壓原材料有哪幾種規(guī)格？ 8.試列舉沖壓加工設(shè)備的主要類型 9.沖床的主要技術(shù)參數(shù)與模具有怎樣的關(guān)系？,第2篇 沖壓工藝與模具設(shè)計,第3章 沖裁工藝與模具設(shè)計 第4章 彎曲工藝與模具設(shè)計 第5章 拉深工藝與模具設(shè)計 第6章 成形工藝與模具設(shè)計 第7章 沖壓模具設(shè)計方法及設(shè)計實例,,第3章 沖裁工藝與模具設(shè)計,3.1 沖裁變形過程分析 3.2 沖裁件質(zhì)量分析及控制 3.3 沖裁工藝計算 3.4 沖裁工藝設(shè)計 3.5 沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.6 模具主要零件的設(shè)計與標準的選用 3.7 沖裁設(shè)備的選擇與校核 3.8 沖裁模設(shè)計舉例,,能力要求,,能根據(jù)沖裁件的廢品形式分析其產(chǎn)生的原因， 熟悉解決的措施。 能獨立完成單工序沖裁模、2~3工序復(fù)合的復(fù) 合沖裁模、3工位左右的級進沖裁模模具設(shè)計。,沖裁結(jié)束的標志：凸模穿過板料進入凹模,這就是“沖裁”,沖裁的概念,沖裁的概念,沖裁就是利用模具使板料的一部分與另一部分沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。簡單地說沖裁就是利用模具使板料產(chǎn)生分離的過程。,主要基本沖裁工序：落料和沖孔,落料與沖孔均是利用模具使板料的一部分與另一部分沿一封閉的輪廓線相分離。 落料的目的是得到封閉輪廓線以內(nèi)的部分。 沖孔的目的是得到封閉輪廓線以外的部分。,沖裁用的模具叫沖裁模,沖裁模特點： 凸、凹模之間有間隙 刃口鋒利,,沖裁分類,根據(jù)沖裁變形機理的不同，沖裁可分為： 普通沖裁 精密沖裁 微沖裁,本章主要討論普通沖裁,3.1.1 沖裁過程板料受力情況分析,3.1 沖裁變形過程分析,模具與板料開始接觸瞬間,沖裁過程中,3.1.2 沖裁變形過程,1.彈性變形階段,2.塑性變形階段,3.斷裂分離階段,模具間隙合適時，沖裁變形過程可分為：,沖頭剛接觸板料的初始階段，發(fā)生彈性變形。,1.彈性變形階段,初始塌角（圓角） 材料翹曲,,2.塑性變形階段,,,,,更大的塌角 塑性剪切——光亮帶 內(nèi)部應(yīng)力達到極限 刃口附近出現(xiàn)微裂紋,3.斷裂分離階段,,產(chǎn)生粗糙而帶有錐度的斷裂帶 毛刺形成,,,,重要結(jié)論 (不考慮彈性回復(fù)）,落料件尺寸= 凹模刃口尺寸 沖孔件尺寸= 凸模刃口尺寸,,,凸模行程,沖裁力,,,Fmax,,,,沖裁過程力的變化,3.1.3 沖裁變形區(qū)位置,沖裁變形區(qū)位于上、下刃口連線的紡錘形區(qū),沖裁件質(zhì)量指：,斷面質(zhì)量: 垂直、光潔、毛刺小 尺寸精度:圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi) 形狀誤差:外形滿足圖紙要求；表面平直，即拱彎小,3.2 沖裁件質(zhì)量分析及控制,正常間隙下，沖裁件斷面由四個部分組成：,3.2.1 沖裁件斷面特征及其影響因素,1.沖裁件的斷面特征,沖裁件斷面特征實物圖片,質(zhì)量最好的部分：光亮帶,毛刺產(chǎn)生的位置,裂紋不對刃尖，而是在凸、凹模側(cè)面稍上一點的位置,2.影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素,(１)材料性能的影響,(２)模具間隙的影響,間隙過小，出現(xiàn)二次剪裂，產(chǎn)生第二光亮帶,間隙過大，斷面質(zhì)量最差,,間隙合適，上下裂紋重合，斷面質(zhì)量好,間隙偏小，斷面質(zhì)量較好,間隙偏大，斷面質(zhì)量下降,間隙對剪切裂紋與斷面質(zhì)量的影響,間隙合理,間隙過小,間隙過大,(３)模具刃口狀態(tài)的影響,當凸模刃口磨鈍時，則會在落料件上端產(chǎn)生毛刺；,當凹模刃口磨鈍時，則會在沖孔件的孔口下端產(chǎn)生毛刺；,當凸、凹模刃口同時磨鈍時，則沖裁件上、下端都會產(chǎn) 生毛刺。,凸模磨鈍,凹模磨鈍,凸、凹模均磨鈍,沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與圖紙上基本 尺寸之差。,影響因素：,該差值包括兩方面的偏差： 一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。,（1）沖模的制造精度（模具零件加工和裝配） （2）材料的性質(zhì) （3）沖裁間隙,3.2.2 沖裁件尺寸精度及其影響因素,翹曲是指沖裁件呈曲面不平現(xiàn)象。,變形是由于坯料的邊緣沖孔或孔距太小等原因， 因擠壓而產(chǎn)生的。,,3.2.3 沖裁件形狀誤差及其影響因素,3.2.4 沖裁件質(zhì)量控制,1. 模具工作部分尺寸偏差的控制 2. 模具間隙的控制 3. 沖裁材料的控制 4. 其他方面因素的控制,3.3 沖裁工藝計算,3.3.1 排樣設(shè)計 1.排樣與材料利用率,排樣是指沖裁件在板料或條料上的布置方法。,合理的排樣：提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量 及提高模具壽命。,排樣的優(yōu)劣如否，如何衡量？,（1）排樣,（2）材料利用率,材料利用率是指零件的實際面積與所用材料面積的百分比。,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：,廢料的種類： 結(jié)構(gòu)廢料：由工件的結(jié)構(gòu)需要而產(chǎn)生，如沖孔廢料 工藝廢料：為完成沖壓工藝而需要設(shè)置的廢料， 包括工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊 之間，定位孔、料頭、料尾等。,（3）提高材料利用率的方法,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。,改變結(jié)構(gòu)形狀提高材料利用率,哪種結(jié)構(gòu)更有利于節(jié)省材料？,2.排樣類型,排樣形式,排樣形式的選擇,零件的形狀 零件精度 材料利用率 模具結(jié)構(gòu) 模具壽命 操作的方便與安全,搭邊：排樣時，工件與工件之間， 工件與條（板）料邊緣 之間的工藝余料。有搭邊a1和側(cè)搭邊a之分。,（1）搭邊及其作用,3．搭邊、進距及料寬的確定,用于定位； 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； 提高模具壽命。,搭邊的作用,,,,搭邊值的確定,確定原則：滿足作用的前提下取最小值，具體的可查閱相關(guān)的設(shè)計資料，如書中表3-3,（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(fù)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。 （5）卸料方式：彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。,（2）進距的確定,進距也稱步距，是指模具每沖裁一次，條料在模具上前進的距離。,（3）料寬的確定,條料寬度的確定與條料在模具中 的定位方式有關(guān): 導(dǎo)料板和擋料銷定位 導(dǎo)料板內(nèi)帶側(cè)壓裝置 導(dǎo)料板內(nèi)不帶側(cè)壓裝置 導(dǎo)料板和側(cè)刃定位,,,,條料始終靠一邊的導(dǎo)料板送進，故：,1）有側(cè)壓裝置時條料寬度的確定,,,,,△—裁板誤差,,,,2）無側(cè)壓裝置時條料寬度的確定,,,,,,,,理想送料狀態(tài),實際送料狀態(tài),3）側(cè)刃定位時條料寬度的確定,,4）裁板方式,分別計算η縱、η橫, 比較取大者。 實際生產(chǎn)中還需考慮生產(chǎn)效率和操作方便等。,可縱裁 , 亦可橫裁,,軋制方向,5）排樣圖的繪制,一張完整的排樣圖應(yīng)標注條料寬度尺寸、步距S、工件間搭邊和側(cè)搭邊。排樣圖通常畫在總裝配圖右上角 。,模具裝配圖的繪制要求,3.3.2 沖裁工藝力與壓力中心的計算,沖裁工藝力主要包括： 沖裁力 卸料力 推件力 頂件力,,沖裁力是指沖裁時所需的壓力。這里指沖裁過程中的最大值。,用普通平刃口模具沖裁時，沖裁力F一般 按下式計算：,注： F ——沖裁力； L ——剪切長度； t ——材料厚度；,τ ——材料抗剪強度； K ——安全系數(shù)。一般取K＝1.3,,F,,,1.沖裁力的計算,“L” 的含義——剪切長度,,2.卸料力、推件力和頂件力的計算,卸料力是指從凸?；蛲拱寄Ｉ蠈⒅萍驈U料卸下來所需的力 。,推件力是指從凹模內(nèi)順沖裁方向?qū)⒅萍驈U料推出所需的力。,頂件力是指從凹模內(nèi)逆沖裁方向?qū)⒅萍陌寄？變?nèi)頂出的力。,K卸、K推、K頂——卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，見表3-8； n——同時卡在凹模刃口內(nèi)的沖裁件(或廢料)數(shù)。,式中 h——凹模洞口的直刃壁高度； t——板料厚度。,卸料力、推件力及頂件力的計算公式,3.壓力中心的計算,壓力中心就是沖壓合力的作用點。 形狀對稱的沖裁件，其壓力中心 位于沖裁輪廓的幾何中心上。 復(fù)雜形狀工件或多凸模沖裁件的沖裁壓力中心，可按力矩平衡原理進行解析計算。,,,1）按比例將沖裁工件的沖裁輪廓畫出。 2）建立直角坐標系xoy。 3）將沖裁件的沖裁輪廓分解為若干直線段和圓弧段L1、L2、 L3……Ln等基本線段。 4）計算各基本線段的長度及其重心到坐標軸x、y的距離y1、y2、y3……yn和x1、x2、x3……xn。 5）計算壓力中心坐標xc、yc。,單凸模沖壓復(fù)雜形狀沖裁件壓力中心計算,多凸模沖壓時壓力中心的計算,1）按比例將各凸模的輪廓畫出 2）建立直角坐標系xoy 3）求出每個凸模的重心坐標（xi，yi） 4）計算各凸模的沖切長度Li 5）計算壓力中心坐標xc、yc,3.4 沖裁工藝設(shè)計,沖裁件的工藝性分析 沖裁工藝方案確定,沖裁件的工藝性分析,沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。是從產(chǎn)品設(shè)計角度提出的要求。 沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。 沖裁件的工藝性由其結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、形位公差和技術(shù)要求等方面決定。,1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性,（1）沖裁件的結(jié)構(gòu)盡可能簡單、對稱，盡可能有利于材料 的合理利用。,對比兩 種結(jié)構(gòu),（2）沖裁件的外形和內(nèi)孔應(yīng)避免尖銳的清角，宜有適當?shù)?圓角。,,（3）沖裁件上應(yīng)避免窄長的懸臂和凹槽。一般凸出 和凹入部分的寬度B 應(yīng)大于或等于板厚t 的1.5 倍，即B≥1.5 t。 （4）孔邊距、孔間距 應(yīng)大于或等于板厚t 的1.5 倍。,（5）在彎曲件或拉深件上沖孔時，孔邊與直壁之間應(yīng)保持 一定距離。 （6）沖孔時，孔的尺寸不應(yīng)太小。,2.沖裁件的尺寸精度（表3-11部分） （ GB/T13914-2002 ）,共分為11級，用符號ST表示，從ST1到ST11逐級降低 。,表3-12 普通沖裁件公差等級選用 （GB/T13914-2002）,3.沖裁件的斷面粗糙度,,例3-3 圖示沖裁件，材料Q235，料厚2mm，試分析其沖裁 工藝性。,,分析： （1）該沖裁件結(jié)構(gòu)對稱，無凹槽、懸臂、尖角等，符合沖裁 工藝要求 （2）由表3-11和表3-12可知，內(nèi)孔和外形尺寸的精度以及孔 心距的精度等級均屬于一般精度要求，采用普通沖裁即 可沖出。 （3）由圖3-42和表3-9可知，所沖孔的尺寸及孔邊距和孔間 距尺寸均滿足最小值要求,可以采用復(fù)合沖壓。 （4）Q235是常用的沖壓用材料，具有良好的沖壓工藝性。,綜上所述，該沖裁件的沖裁工藝性良好，適合沖壓。,在工藝分析的基礎(chǔ)上，從結(jié)構(gòu)、精度、尺寸、批量等方面綜合考慮，需解決： 基本沖壓工序 基本沖壓工序的組合 沖裁順序的安排,3.4.2 工藝方案的確定,1.基本工序數(shù)的確定,沖裁件所需的基本工序數(shù)可由其形狀作直接判斷。,,,,,,,,落料 沖孔,落料,落料 沖孔,基本工序數(shù)確定舉例,2.基本沖壓工序的組合,單工序沖裁：在沖床的一次行程中，只能完成一道沖壓工序 復(fù)合沖裁：只有一個工位，并在壓力機的一次行程中，同時 完成兩道或兩道以上的沖壓工序。 級進沖裁：在壓力機一次行程中，在送料方向連續(xù)排列的多 個工位上同時完成多道沖壓工序。,與之對應(yīng)的模具分別是單工序沖裁模、復(fù)合沖裁模和級進沖裁模,,,,,只有一個工位，并在壓力機的一次行程中，同時完成兩道或兩道以上的沖裁工序的模具。,復(fù)合沖裁模,在壓力機一次行程中，在送料方向連續(xù)排列的多個工位上同時完成多道沖裁工序的模具。,級進沖裁模,三種類型模具的比較,工序是否復(fù)合，如何選擇？,結(jié)構(gòu)、尺寸 生產(chǎn)效率 精度 操作方便、安全 生產(chǎn)批量 模具成本,一般原則是： 大量生產(chǎn)時采用復(fù)合或級進沖 壓，小批量生產(chǎn)時宜采用單工 序模生產(chǎn)。 大型尺寸宜采用單工序或復(fù)合模 小尺寸且精度要求高，即使批量 小也宜采用復(fù)合或級進模生產(chǎn),（1）級進沖裁的順序安排 1）先沖孔（缺口或工件的結(jié)構(gòu)廢料），最后落料或切斷， 將工件與條料分離。 2）采用定距側(cè)刃時，側(cè)刃切邊工序一般安排在前，與首次 沖孔同時進行，以便控制送料進距，采用兩個定距側(cè)刃 時，也可安排成一前一后。,3.沖裁順序的安排,級進沖壓的工序順序安排舉例,4. 沖裁工藝方案確定的基本步驟,分析產(chǎn)品的沖裁工藝性 列出所需的基本沖壓工序 列出可能的若干個方案 分析比較得出最佳方案,沖壓方案確定方法舉例,例3-4 沖制圖示零件，年產(chǎn)量300萬件，要求制定其沖壓 工藝方案。,1）該沖裁件結(jié)構(gòu)對稱，無凹槽、懸臂、尖角等，符合沖裁 工藝要求。 2）由表3-11和表3-12可知，內(nèi)孔和外形尺寸的精度以及孔 心距的精度等級均屬于一般精度要求，采用普通沖裁即 可沖出。 3）由圖3-42和表3-9可知，所沖孔的尺寸及孔邊距和孔間 距尺寸均滿足最小值要求,可以采用復(fù)合沖裁。 4）Q235是常用的沖壓用材料，具有良好的沖壓工藝性。 綜上所述，該沖裁件的沖裁工藝性良好，適合沖壓。,（1）分析沖壓工藝性,該零件需要落料、沖孔兩個基本沖裁工序，根據(jù)上述工藝分析可 以列出以下三種工藝方案： 方案一：采用單工序模生產(chǎn)，即先落料，后沖孔。 方案二：采用復(fù)合模生產(chǎn)，即落料-沖孔同時進行。 方案三：采用級進模生產(chǎn)，即沖孔-落料連續(xù)完成。,（2）確定沖壓工藝方案,（3）分析比較,方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具，生產(chǎn)率較低， 難以滿足大量生產(chǎn)時對效率的要求。方案二只需一副模具，沖 裁件的形位精度和尺寸精度容易保證，生產(chǎn)率比方案一高，但 模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，操作較不方便。方案三也只需要一副 模具，操作方便安全，生產(chǎn)率最高，模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜， 沖出的零件精度介于方案一和方案二之間，但由于產(chǎn)品本身的 精度要求不高，因此能滿足產(chǎn)品的精度要求。通過對上述三種 方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。,3.5 沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)設(shè)計,3.5.1 沖裁模具的分類,模具裝配圖的一般畫法：,明細表 標題欄,,技術(shù)要求,3.5.2 沖裁模的典型結(jié)構(gòu),看圖方法與步驟：,模具結(jié)構(gòu)圖的看圖方法,看標題欄，了解模具名稱 看工件圖 看排樣圖，了解送料方向，進而知道定位零件的大概位置 看主視圖 找涂黑的料和工件 找使板料成形的工作零件 找定位零件，結(jié)合俯視圖 找出件零件 找導(dǎo)向零件 找固定零件,單工序模也叫簡單模，是指在壓力機的一次行程中只 完成一道沖壓工序的模具。,1．單工序模典型結(jié)構(gòu),,,帶剛性卸料裝 置的落料模,,,帶彈性卸料裝 置的落料模,帶有彈性卸料和頂料裝置的單工序落料模,有分離現(xiàn)象產(chǎn)生,,,沖孔模,,側(cè)向沖孔模,斜楔式水平側(cè)向沖孔模,2.級進模的典型結(jié)構(gòu),級進模又稱連續(xù)?；蛱侥?，是指在壓力機一次行程中， 在送料方向連續(xù)排列的多個工位上同時完成多道沖 壓工序的模具,沖孔、落料級進模,用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級進模,,,雙側(cè)刃定距的沖孔落料級進模,,,,側(cè)刃和導(dǎo)正銷聯(lián)合定距的級進沖裁模,,復(fù)合模是指只有一個工位，并在壓力機的一次行程中，同時 完成兩道或兩道以上的沖壓工序的模具 倒裝復(fù)合模 正裝復(fù)合模,3.復(fù)合模的典型結(jié)構(gòu),正、倒裝復(fù)合模比較,正裝式復(fù)合模,1-打桿 2-模柄 3-推板 4-推桿 5-卸料螺釘 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-頂件塊 10-帶肩頂桿 11-沖孔凸模 12-擋料銷 13-導(dǎo)料銷,,1-下模座 2-卸料螺釘 3-導(dǎo)柱 4-固定板 5-橡膠 6-導(dǎo)料銷 7-落料凹模 8-推件塊 9-固定板 10-導(dǎo)套 11-墊板 12、20-銷釘 13-上模座 14-模柄 15-打桿 16、21-螺釘 17-沖孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 22-擋料銷,倒裝式復(fù)合模,切邊沖孔復(fù)合模,帶有剛-彈性推件裝置的倒裝復(fù)合模,3.5.3 沖裁模的類型選擇,對于單工序模，由于正裝結(jié)構(gòu)的模具出件方便，優(yōu)先采用正裝結(jié)構(gòu)； 對于復(fù)合模，由于倒裝復(fù)合模操作方便安全，實際生產(chǎn)中優(yōu)先考慮倒裝結(jié)構(gòu)。當所沖板料較薄、孔間距稍小、對工件的平面度又有要求時，應(yīng)選擇正裝結(jié)構(gòu)的復(fù)合模。 在大批量生產(chǎn)中小型件時，廣泛采用帶有自動送料的級進模，以節(jié)省人工并提高生產(chǎn)效率。,3.6 模具主要零件的設(shè)計與標準的選用,工藝結(jié)構(gòu)零件： 工作零件：凸模、凹模、凸凹模、側(cè)刃 定位零件：導(dǎo)料板、擋料銷、導(dǎo)正銷等 卸料及推件零件：卸料板、推件塊、頂件塊、廢料切斷刀,輔助結(jié)構(gòu)零件： 導(dǎo)向零件：導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板 固定零件：固定板、墊板、模柄、上模座、下模座、螺釘、 銷釘?shù)?3.6.1 工作零件的設(shè)計與標準的選用,凸模 凹模 凸凹模 側(cè)刃,作用是使材料產(chǎn)生分離，得到所需沖裁件形狀和尺寸,（這里根據(jù)習慣仍將側(cè)刃放在定位零件一節(jié)講授）,1．模具間隙的確定,沖裁模具間隙是指沖裁模具中凹模與凸模刃口側(cè)壁之間的距離，用符號c表示，是指單面間隙 。（GB/T16743-2010）,（1）間隙對沖裁過程的影響,,1）間隙C對零件質(zhì)量的影響 適當降低間隙值，可有效提高沖裁件的斷面質(zhì)量。 2）間隙C對沖裁工藝力的影響 C增大 ，沖裁力F 沖有一定程度降低。 C增大，F(xiàn)卸、 F推 、 F頂減小，則總的沖壓力下降。 反之，當 Z 減小時，各沖裁工藝力都會增加，則總 沖壓力增加。,模具的失效形式：磨損、凹模刃口漲裂、崩刃、變形等。 間隙C主要影響模具的磨損、刃口漲裂。,C 增大時，由于沖裁工藝力均減小，使得模具的磨損減小，凹模刃口漲裂減小，因此壽命提高。反之壽命縮短。,3）間隙C對模具壽命的影響,分析結(jié)果：,提高制件質(zhì)量需要較小的模具間隙。 降低沖壓力需要較大的模具間隙。 提高模具壽命需要較大的模具間隙。,？,,（2）合理間隙值的確定,1）合理間隙值的理論計算 依據(jù)：上下刃口處產(chǎn)生的裂紋重合，模具間隙合理,2）查表確定法 表3-19 表3-20,,表3-19 金屬板料沖裁間隙分類,表3-20 金屬板料沖裁間隙值 （GB/T16743-2010）,（3）沖裁間隙選用方法,選用金屬板料沖裁間隙時，應(yīng)針對沖裁件技術(shù)要求、使用特點和特定的生產(chǎn)條件等因素，首先按表3-19確定擬采用的間隙類別，然后按表3-20相應(yīng)選取該類間隙值。,新模具的間隙應(yīng)取間隙值中的最小值,2.凸、凹模刃口尺寸及公差的確定,（1）凸、凹模刃口尺寸的計算原則 １）落料時，選凹模作基準，首先設(shè)計凹模刃口尺寸，間隙通過減小凸模刃 口尺寸得到。 2）沖孔時，選凸模作基準，首先設(shè)計凸模刃口尺寸，間隙通過增大凹模刃 口尺寸得到。 3）取磨損后尺寸增大的基準模刃口尺寸等于或接近于工件的最小極限尺寸；取磨損后尺寸減小的基準模刃口尺寸等于或接近于工件的最大極限尺寸。對磨損前后尺寸不發(fā)生變化的刃口尺寸取其等于工件的尺寸。 4）工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造公差原則上按“入體”原則標注為單向偏差，即落料件和凸模刃口尺寸標注成單向負偏差，沖孔件和凹模刃口尺寸標注成單向正偏差，磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。,（2）刃口尺寸計算方法,刃口尺寸計算方法與模具加工方法有關(guān)，模具加工方法常見的有兩種：,分別加工法 配合加工法,兩種模具加工方法比較,1）凸模與凹模分別加工,磨損系數(shù)x值,表2.12 磨損系數(shù)x,,,刃口尺寸計算舉例,例3-7 沖制圖3-73所示零件，材料Q235，料厚t=2mm。計 算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。,解：由圖3-73可知，該零件需要落料、沖孔兩道沖裁工序完成， 下面分別計算其模具刃口尺寸及公差。 1）落料 以凹模為基準，由于形狀規(guī)則，其模具采用分別加工法進行 加工。 查表3-19和表3-20得c=（7%~10%）t，即： cmin =7%t=0.07×2=0.14mm； cmax=10%t=0.10×2=0.2mm； 查表3-24得磨損系數(shù)為：x=0.5； 查表3-25得凸、凹模的制造偏差分別為：δp=0.014mm, δd=0.02mm； 由表3-23公式計算得：,,即,故模具精度合適,2）沖孔 以凸模為基準，因孔形簡單，選用分別制造法加工其模具。 查表3-24得：χ=0.75 查表3-25得：δp =0.012mm,δd =0.017mm 由表3-23公式計算得：,,,,,即,故模具精度合適,2）凸模與凹模配合加工,落料件,落料凹模,配合加工時落料模刃口尺寸計算公式,沖孔件,沖孔凸模,配合加工時沖孔模刃口尺寸計算公式,配合加工法時凸、凹模零件圖繪制示例,落料件,落料凹?！鶞誓?落料凸?！腔鶞誓?注意刃口尺寸公差的標注,3.工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及標準的選用,（1）凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法,設(shè)計凸模需解決的問題,結(jié)構(gòu)形式 固定方式 尺寸設(shè)計 材料選用 熱處理要求 校核,按截面形狀分有圓形截面凸模和異形截面凸模,1）標準圓凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定方法 （JB/T5825-2008~JB/T5829-2008 ）,圓柱頭直桿圓凸模（桿部直徑φD=1~36mm） 圓柱頭縮桿圓凸模（桿部直徑φD=5~36mm） 錐頭直桿圓凸模（刃口直徑φD=0.5~15mm） 60°錐頭縮桿圓凸模（桿部直徑φD=2~3mm） 球鎖緊圓凸模（直徑φD=6.0~32mm）,材料推薦采用：Cr12MoV、Cr12、Cr6WV、CrWMn 硬度要求：Cr12MoV、Cr12、Cr6WV刃口58~62HRC，頭部固定部分40~50HRC；CrWMn刃口56~60HRC，頭部固定部分40~50HRC,圓柱頭縮桿圓凸模的結(jié)構(gòu)及固定方式,圓柱頭縮桿圓凸模標準尺寸及標記示例（JB/T5826-2008）,標記示例：D=5mm，d=2mm，L=56mm的圓柱頭縮桿圓凸模標記為：圓柱頭縮桿圓凸模 5×2×56 JB/T5826-2008,大、中型圓凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定方法,沖小孔凸模結(jié)構(gòu)形式與固定方法,2）異形凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定方法,臺階式結(jié)構(gòu)：固定部分為圓形或矩形 直通式結(jié)構(gòu),異形凸模采用臺階式結(jié)構(gòu)及固定方式,用壓板固定側(cè)面開槽異形凸模,用橫銷固定異形凸模,用掛臺固定異形凸模,3）凸模尺寸的確定—與模具結(jié)構(gòu)有關(guān),L=h1＋h2＋h3＋h附加,L=h1＋h2＋t＋h附加,（3）凸模的強度校核,承壓能力的校核 抗失穩(wěn)能力校核,,（2）凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計及標準的選用,凹模結(jié)構(gòu)形式及固定方式 凹模刃口設(shè)計 凹模外形設(shè)計 凹模材料選用 凹模熱處理要求,1）凹模的結(jié)構(gòu)形式及固定方式,整體式 組合式 鑲塊式,整體式凹模有矩形和圓形兩種,整體式凹?！胀_壓模里常用的結(jié)構(gòu),（JB/T7643.1-2008和JB/T7643.4-2008）,標記示例：L=125mm，B=100mm，H=20mm的矩形凹模標記為： 矩形凹模板125×100×20 JB/T7643.1-2008,整體式凹模固定方式,推薦材料： T10A， 9Mn2V， Cr12， Cr12MoV 熱處理硬度： 60~64HRC,固定方式——螺釘、銷釘直 接緊固于下模座中,組合凹模結(jié)構(gòu)及固定方式,推薦材料： Cr12MoV、 Cr12、 Cr6WV、 CrWMn， 熱處理硬度： 58~62HRC。,鑲塊式凹模,2）凹模的刃口形式,3）凹模的外形設(shè)計—外形形狀和尺寸,外形形狀：圓形或矩形,凹模外形尺寸設(shè)計——經(jīng)驗公式,,由此得到凹模外形的計算尺寸為：,沖裁凹模的設(shè)計步驟：,凹模外形設(shè)計舉例,例3-9 試設(shè)計圖3-92所示工件落料凹模的外形及尺寸。 解：由于所沖形狀接近于長方形，因此其凹模外形選擇矩形。 根據(jù)工件的最大外形尺寸b=40+20=60mm和材料的厚度2mm查表3-29得：K=0.28，則可計算出凹模的各尺寸如下： H=Kb=0.28×60=16.8mm c=（1.5~2）H=（1.5~2）×16.8=25.2mm~33.6mm， 取c=30mm。 則：L=40+19.88+30×2=119.88mm B=19.88+30×2=79.88mm 這是計算出來的凹模外形尺寸，依據(jù)計算出來的尺寸查表3-31可知實際的凹模尺寸應(yīng)該是： L×B×H=125mm×80mm×18mm,矩形凹模板的部分數(shù)據(jù) （JB/T7643.1-2008）,凸凹模是復(fù)合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(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,,（3）凸凹模的設(shè)計,凸凹模的最小壁厚,求圖示零件模具刃口尺寸及公差。已知材料Q235，未注尺寸公差按m級查表。,練習1,未注公差的線性尺寸極限偏差,未注公差的沖裁圓角線性尺寸極限偏差,作用：確定送進模具中的毛坯在模具中的準確位置,送進模具中的毛坯有兩種形式：,條料（帶料或卷料） 單個毛坯,3.6.2 定位零件的設(shè)計與標準的選用,,單個毛坯是被 “放進”模具指定位置,條料是沿著一定方向 被“推進”模具,單個毛坯定位舉例,條料定位舉例,1．導(dǎo)料零件,常見的導(dǎo)料零件有： 導(dǎo)料板 導(dǎo)料銷 側(cè)壓裝置,作用是保證條料沿正確的方向送進模具,（1）導(dǎo)料板,通常為2塊，分布在條料送進方向的2側(cè)，利用螺釘銷釘直接 固定在凹模上，有兩種形式： 標準結(jié)構(gòu)：推薦材料45鋼，熱處理硬度28~32HRC 非標準結(jié)構(gòu) ：導(dǎo)料板和卸料板為一整體,作用是控制條料的送進方向,標準結(jié)構(gòu)導(dǎo)料板的固定方式,,,導(dǎo)料板與凹模板外形平面尺寸相同,非標準結(jié)構(gòu)導(dǎo)料板,導(dǎo)料板與卸料板做成一個整體,,有承料板的結(jié)構(gòu),導(dǎo)料板比凹模板長,（2）導(dǎo)料銷,一般至少需設(shè)兩個，并位于條料的同側(cè)，為標準結(jié)構(gòu)，材料推薦采用45鋼，熱處理硬度43~48HRC,,,（3）側(cè)壓裝置,,,,擋料銷,圓頭擋料銷 鉤形擋料銷,,固定擋料銷,,始用擋料銷 回帶式擋料銷 彈頂擋料銷,活動擋料銷,,作用是控制條料送進模具的距離，即控制進距的. 常見的結(jié)構(gòu)有擋料銷，側(cè)刃，導(dǎo)正銷等。,2．擋料零件,（1）固定擋料銷,,,標準件，在送料的前方，直接固定于凹模上，操作不方便，適用于手工送料的模具。 選用依據(jù)：所沖板料厚度t，見表3-34,作用是控制條料的送進距離，即控制進距,固定擋料銷工作原理,鉤型擋料銷,始用擋料銷 回帶式擋料銷 彈頂擋料銷,活動擋料銷,,（2）活動擋料銷,均為標準結(jié)構(gòu)，擋料塊或銷材料推薦選用45鋼，熱處理硬度43~48HRC,始用擋料裝置,常裝于導(dǎo)料板內(nèi)，多用于級進模的首次送料,,,有三種形式： 彈簧彈頂擋料裝置 橡膠彈頂擋料裝置 扭簧彈頂擋料裝置,彈頂擋料裝置,裝于彈性卸料板內(nèi)，多用于倒裝式復(fù)合模中,彈簧彈頂擋料裝置,橡膠彈頂擋料裝置,扭簧彈頂擋料裝置,回帶式擋料裝置,裝于剛性卸料板內(nèi)，多用于手工送料的模具中,,,,,送料,將料往回帶,回帶式擋料裝置工作原理,,側(cè)刃：在級進模中，為了限定條料送進距離，在條料側(cè)邊沖切出一定形狀缺口的工作零件。 側(cè)刃有標準件，推薦選用T10A，熱處理硬度56~60HRC。 標準側(cè)刃選用方法：依據(jù)進距，側(cè)刃的刃口長度＝進距,（3）側(cè)刃,作用是控制條料的送進距離，即控制進距。,標準側(cè)刃,,側(cè)刃定距原理,雙側(cè)刃定距的沖孔落料級進模,1-內(nèi)六角螺釘 2-銷釘 3-模柄 4-卸料螺釘 5-墊板 6-上模座 7-凸模固定板 8、9、10-凸模 11-導(dǎo)料板 12-承料板 13-卸料板 14-凹模 15-下模座 16-側(cè)刃 17-側(cè)刃擋塊,側(cè)刃磨鈍后產(chǎn)生的毛刺位置,非標準件，由沖件的形狀決定。,特殊側(cè)刃,,,,側(cè)刃擋塊,桿部,導(dǎo)正部分,導(dǎo)入部分,（4）導(dǎo)正銷,主要用于級進模中條料的精確定位。是標準件，由頭部和桿部兩部分組成，導(dǎo)正銷桿部用于固定， 頭部由導(dǎo)入部分和導(dǎo)正部分組成。導(dǎo)正銷推薦選用9Mn2V 選用依據(jù)是預(yù)沖孔的孔徑d。,,,,,,,h,d,標準A型導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)及固定方式,A型導(dǎo)正銷,B型導(dǎo)正銷,標準B型導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)及固定方式,導(dǎo)正銷是活動的，可以上、下移動,C型導(dǎo)正銷,標準C型導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)及固定方式,D型導(dǎo)正銷,標準D型導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)及固定方式,直接導(dǎo)正即是利用工件上的孔進行導(dǎo)正，導(dǎo)正銷常裝 于落料凸模內(nèi)。 間接導(dǎo)正即是利用預(yù)先沖出的工藝孔進行導(dǎo)正，導(dǎo)正 銷常裝于凸模固定板內(nèi)。,,,,,,,,,直接導(dǎo)正,間接導(dǎo)正,,,,導(dǎo)正銷的兩種導(dǎo)正方式：,導(dǎo)正銷可以直接導(dǎo)正，也可以間接導(dǎo)正。,與擋料銷的位置關(guān)系：,導(dǎo)正銷通常與擋料銷、側(cè)刃和自動送料裝置配合使用。,導(dǎo)正銷不能獨立使用??！,（3）定位板和定位銷,利用毛坯外形進行定位,,,,,利用毛坯內(nèi)形進行定位,3.6.3 壓料、卸料、送料零件設(shè)計與標準的選用,卸料裝置（廢料切斷刀） 推件裝置 頂件裝置,作用是壓住板料和卸下或推出制件與廢料的零件,1．卸料裝置,根據(jù)卸料力的來源不同分為： 剛性卸料裝置 彈性卸料裝置 廢料切斷刀（拉深件切邊時卸料用）,作用是卸下箍在凸模或凸凹模外面的制件或廢料。,卸料板,（1）剛性（固定）卸料裝置,由一塊板(稱為卸料板）組成，利用螺釘、 銷釘直接固定在凹模上，卸料力是由于板料毛坯與卸料板的剛性撞擊而產(chǎn)生。主要適用于所需卸料力較大、對板平面度無要求的厚板卸料。,,,,剛性卸料裝置卸料原理,卸料板與料剛性撞擊產(chǎn)生的力進行卸料,（剛性）卸料板的設(shè)計,外形的形狀及尺寸一般與凹模相同 孔形取決于本次沖壓的凸模外形，兩者之間留有間隙。若同時起導(dǎo)板作用，則與凸模之間采用H7/h6間隙配合。 卸料板的厚度由板料厚度決定，見下表。 材料推薦選用45鋼，淬火處理硬度43~48HRC,,,（2）彈性卸料裝置,,由卸料板、彈性元件和卸料螺釘三部分組成，通常裝于上模，也可裝于下模。卸料力是由于彈性元件的被壓縮所產(chǎn)生的。這種卸料板常用于料較薄、所需卸料力不大，板平面度有要求的沖壓。,彈性卸料裝置的工作過程,彈性卸料裝置的幾種結(jié)構(gòu)形式,導(dǎo)料銷導(dǎo)料,導(dǎo)料板導(dǎo)料,卸料裝置裝在上模,卸料裝置裝在下模,一般情況下，卸料板的外形和尺寸與凹模一致，如果彈性元件過多或過大，允許將卸料板尺寸加大，以便于安置彈性元件。卸料板的孔型與本次沖壓的凸模外形相吻合，兩者之間留有一定間隙，卸料板的厚度取決于所沖板料的厚度。 卸料螺釘是標準件（不同于固定用螺釘，是模具中專用的），可直接從標準中選用。 常用的彈性元件有彈簧和橡皮，均為標準件，可按條件選用。,需要設(shè)計：卸料板，彈性元件和卸料螺釘。,彈性卸料裝置的連接——卸料螺釘,（3）廢料切斷刀,對拉深件切邊時，應(yīng)用廢料切斷刀進行卸料。 廢料切斷刀通常裝于切邊凸模邊上，其刃口約低于凸模刃口2～3個料厚，利用沖裁時，凹模向下壓廢料于切刀刀刃上把廢料切斷進行卸料。,,廢料切斷刀標準結(jié)構(gòu)形式,2.推件裝置,剛性推件裝置 彈性推件裝置,作用是順著沖壓方向推出卡在凹?？變?nèi)的制件或廢料。,根據(jù)推件力的來源不同有：,（1）剛性推件裝置,剛性推件裝置組成零件,打料橫桿,擋塊,滑塊,剛性推件裝置推件原理,剛性推件裝置結(jié)構(gòu)形式,剛性推件裝置的設(shè)計,1-打桿：由模柄孔尺寸確定其直徑 2-推板：標準件 3-推桿：依模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4-推件塊：外形與本次沖壓凹?？?型一致，孔型與本次沖 壓凸模外形一致。,推件塊的設(shè)計,推板結(jié)構(gòu)：可選用標準件,彈性推件裝置,需要設(shè)計： 推件塊和彈性元件。,由彈性元件和推件塊組成,3.頂件裝置,,作用是逆著沖壓方向頂出卡在凹模洞口內(nèi)的料。,頂件裝置工作過程,導(dǎo)柱導(dǎo)套 導(dǎo)板,滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套 滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套,,3.6.4 導(dǎo)向零件的設(shè)計與標準的選用,作用是保證運動導(dǎo)向和確定上、下模相對位置，目的是使凸模能正確的進入凹模，并盡可能的使凸、凹模周邊間隙均勻。,（1）導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向,滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套,滑動導(dǎo)柱形式,滑動導(dǎo)套形式,滑動導(dǎo)柱導(dǎo)套是標準件,滑動導(dǎo)柱和導(dǎo)套的裝配,H—模具閉合高度,滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套,滾珠導(dǎo)向裝置,滾珠導(dǎo)向裝置 鋼球保持架,,滾珠導(dǎo)向裝置實物圖片,,滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套在模具中的安裝位置,,（2）導(dǎo)板導(dǎo)向,導(dǎo)板就是剛性卸料板，不同的是，導(dǎo)板與凸模之間采用的是H7/h6間隙配合，為保證導(dǎo)板起導(dǎo)向作用，導(dǎo)板應(yīng)與凸模有足夠的接觸長度，其厚度H一般?。?H=（0.8～1）H凹（H凹為凹模厚度） 同時保證在模具的整個工作過程中（含模具回程），凸模與導(dǎo)板孔始終不脫離。,模具閉合狀態(tài),模具開啟狀態(tài),模座（架） 模柄 墊板 固定板 螺釘 銷釘,3.6.5 連接與固定零件的設(shè)計與標準的選用,作用是將凸模、凹模固定于上、下模，以及將上、下模固定在壓力機上。,包括：,（1）模座,有上模座和下模座，作用是用于裝配和支撐上?；蛳履Ｋ昧悴考?標準模架,滑動導(dǎo)向模架 滾動導(dǎo)向模架,上模座 下模座 導(dǎo)柱 導(dǎo)套,標準模架,,根據(jù)導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合不同，標準模架有：,,對角導(dǎo)柱模架 后側(cè)導(dǎo)柱模架 中間導(dǎo)柱模架 四角導(dǎo)柱模架,,標準模架—— 上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套,滑動導(dǎo)向標準模架 （GB/T 2851-2008),對角導(dǎo)柱 模架,后側(cè)導(dǎo)柱 模架,中間導(dǎo)柱 模架,四角導(dǎo)柱 模架,中間導(dǎo)柱 圓形模架,標準模架實物圖片,,滾動導(dǎo)向標準模架 （GB/T 2852-2008),滑動導(dǎo)向鋼板模架 （GB/T 23565-2009),,滾動導(dǎo)向鋼板模架 （GB/T 23563-2009),后側(cè)導(dǎo)柱鋼板模架,對角導(dǎo)柱鋼板模架,中間導(dǎo)柱鋼板模架,四角導(dǎo)柱鋼板模架,模架選用原則：按凹模周界選用,,（GB/T 2851-2008),（2）模柄——標準件,壓入式模柄 旋入式模柄 凸緣模柄 浮動模柄,選用原則：壓力機的模柄孔直徑,常用的標準模柄有：,模柄材料推薦采用Q235A或45鋼,作用是把模具的上模固定在壓力機滑塊上，通常應(yīng)用于中小型模具。,a) 壓入式模柄,b) 旋入式模柄,c) 凸緣模柄,d)浮動模柄,常用模柄的四種標準結(jié)構(gòu),（3）固定板,作用是安裝并固定小型的凸?；虬寄?，并作為一個整體最終安裝在上模座或下模座上。,是標準件，有矩形和圓形2種。,固定板的設(shè)計,固定板的平面尺寸與凹模相同，厚度一般取凹模厚度的 0.6~0.8倍。 固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6或H7/n6或 H7/m5，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。 固定板材料推薦采用45鋼，熱處理硬度28~32HRC。,凸模固定板的選用依據(jù)是凹模的外形及尺寸,（4）墊板,模具中是否采用墊板，取決于兩個條件： 凸模固定端面對模座產(chǎn)生的單位壓力超出 模座允許承受的壓力，此時需要加墊板， 即： σ=P/F≥[σ壓] 上模中采用剛性推件裝置需要在模座中加 工孔,設(shè)在凸、凹模與模座之間，承受和分散沖壓 負荷，防止上、下模座被壓出凹坑,墊板設(shè)計,墊板是標準件，有圓形墊板（JB/T7643.6-2008）和矩形墊板（JB/T7643.6-2008）。,選用依據(jù)是凹模的外形及尺寸。,墊板的平面尺寸與凹模相同，厚度一般取5~12mm。 材料推薦選用45鋼，熱處理硬度43~45HRC。 在設(shè)計復(fù)合模時，凸凹模與模座之間有時應(yīng) 加裝墊板。,墊板標準,（JB/T7653-2008）,（5）螺釘與銷釘——標準件,模具中的緊固零件主要包括螺釘、銷釘?shù)?。螺釘主要連接沖模中的各零件，使其成為整體，而銷釘則起定位作用。螺釘最好選用內(nèi)六角螺釘，銷釘常采用圓柱銷，設(shè)計時，圓柱銷不能少于兩個。 銷釘與螺釘?shù)木嚯x不應(yīng)太小，以防強度降低。模具中螺釘、銷釘?shù)囊?guī)格、數(shù)量、距離尺寸等在選用時可參考國標中冷沖模典型組合進行設(shè)計。,螺釘直徑大小由凹模厚度確定,螺釘直徑的選用,3.7 沖裁設(shè)備的選用與校核,1.設(shè)備的選擇,選擇依據(jù)是沖裁工藝力的大小和模具結(jié)構(gòu)，選擇步驟：,（1）根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特征計算總的沖裁工藝力F總。 采用剛性卸料裝置和下出料方式出料時，總的沖裁工藝力為：,采用彈性卸料裝置和上出料方式時，總的沖裁工藝力為：,采用彈性卸料裝置和下出料方式時，總的沖裁工藝力為：,（2）根據(jù)總的沖裁工藝力查閱設(shè)備資料，使設(shè)備的公稱壓力 F設(shè)≥F總，由此初步選擇設(shè)備，并得到設(shè)備的有關(guān)參數(shù)。,2.校核初選的設(shè)備,（1）校核閉合高度 （2）校核平面尺寸 （3）校核模柄孔尺寸,壓力機的閉合高度是指滑塊處于下極限位置時，滑塊底面到工作臺上表面之間的距離 。壓力機的閉合高度有一個最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin。,模具的閉合高度H是指模具在工作位置下極點時，下模座的下平面與上模座的上平面之間的距離。,Hmax-5mm≥H≥Hmin+10mm,模具與設(shè)備的關(guān)系,練習2：,材料：20 料厚：1.5mm 批量：20萬/月,技術(shù)要求 1.毛刺高度小于0.08mm。 2.沖件應(yīng)平整，無翹曲變形等缺陷。,圖示零件，要求完成： （1）工藝方案確定。 （2）沖裁工藝力的計算。 （3）模具裝配圖繪制（結(jié)構(gòu)示意圖）,復(fù)習思考題一,1. 何為沖裁？ 2. 沖裁變形過程分為哪幾個階段？ 3. 正常間隙下，沖裁件斷面質(zhì)量由哪幾部分 組成，各形成于沖裁過程的哪一階段？ 4. 簡述影響沖裁件質(zhì)量的主要因素及影響規(guī)律。 5. 模具間隙影響沖裁過程的哪些方面？ 6 .簡述沖裁模具刃口計算原則 7.什么是分別加工法？ 8.什么是配合加工法？ 9.簡述分別加工法時為何必須校正不等式？,復(fù)習思考題二,1. 提高材料利用率的方法有哪些？ 2.條料排樣按有無廢料可分為哪幾種？ 3.什么是搭邊？其作用有哪些？影響搭邊值 的因素有哪些？ 4. 一張完整的排樣圖應(yīng)表達哪些信息？ 5.什么是沖裁力？ 6.簡述常用的降低沖裁力的方法。 7.什么是卸料力、推件力和頂件力？ 8.簡述設(shè)備