沖壓工藝與模具設計知識點

1、沖壓工藝與模具設計知識點1、沖壓是利用安裝在壓力機上和模具 對材料施加外力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從 而獲得所需零件的一種加工方法。沖壓的三要素：設備（壓力機）、模具、原材料。沖壓的 優(yōu)點有：生產(chǎn)率髙、操作簡便，尺寸穩(wěn)立、互換性好，材料利川率扁沖汗.12分為兩大 類，一類叫分離工序（落料、沖孔、切斷、切口、剖切等），一類是成形工序（彎曲、拉深、 翻邊、脹形、縮孔）。冷沖壓模具是實現(xiàn)冷沖壓工藝的一種工藝裝備沖壓生產(chǎn)中，需要 將板料剪切成條料,這是由剪切機來完成的。這一工序在沖壓工藝中稱卜料匸序。2、壓力機的標稱壓力是指滑塊在離卜死點前某一特定距離時，滑塊上所容許承受的最大作 用力。B23-63

2、表示壓力機的標稱壓力為630KX。其工作機構為曲柄連卜I：滑塊機構。32-300 是一種液爪機類型的壓力機。離介器9制動器是用來控制曲柄滑塊機構的運動和停止的兩 個部件。在沖壓工作中，為頂出卡在上模中的制件或廢料，壓力機上裝有町調剛性頂件（或 稱打件）裝置。3、沖裁是利用模具使板料的一部分與另一部分沿一定的輪廓形狀分離的沖壓方法。變形過 程分為彈性變形、刻性變形、斷裂分離三個階段。沖裁件的斷面分為惻角，光而，毛而， E刺四個區(qū)域。沖裁模工作零件刃口尺寸計算時，落料以凹模為基準，沖孔以凸模為基準, 凸模和凹模的制造精度比工件髙2-3級。沖裁件之間及沖裁件與條料側邊之間留下的余料 稱作搭邊。它能補

3、償條料送進時的定位誤差和下料誤差，確保沖出合格的制件4、加工硬化是指一般常用的金屬材料，隨著塑性變形程度的增加,其強度、硬度和變形抗 力逐漸增加,而塑性和韌性逐漸降低。5、拉深是指用拉深模將一左形狀的平而坯料或空心件制成開口件的沖壓工序。拉深時變形 程度以拉深系數(shù)m表示,其值越小，變形程度越去。為了提高工藝穩(wěn)左性，提髙零件質 量，必須采用稍大于極限值的拉深系數(shù)。拉深時可能產(chǎn)生的質量問題是理皺和開裂。一般情 況下，拉深件的尺寸精度應在空_級以下，不宜高岀IT11級。實踐證明，拉深件的平均厚 度與坯料厚度相差不大，由于塑性變形前后體積不變，因此，可以按坯料而積等于拉深件 農而枳原則確左坯料尺寸。窄

4、凸緣圓筒形狀零件的拉深，為了使凸緣容易成形，在拉深窄凸 緣圓簡零件的最后兩道工序可采用錐形凹模和錐形床料圈進行拉深。在拉深過程中，由 于板料因塑性變形而產(chǎn)生較大的加工硬化，致使繼續(xù)變形苦難甚至不可能。為可后繼拉深或 苴他工序的順利進行，或消除工件的內應力，必要時進行工序間熱處理或最后消除應力的 熱處理。6、以主應力表示點的應力狀態(tài)稱為主應力狀態(tài),表示主應力個數(shù)及其符號的簡圖稱為土應 力圖?？赡軐绗F(xiàn)的主應力圖共有九種?？s孔變形區(qū)的應力性質為雙向丿E縮應力,英可能產(chǎn)生 的質量問題是失穩(wěn)起皺。精沖時沖裁變形區(qū)的材料處于三向壓應力,并且由于采用了型 塵_的間隙，沖裁件尺寸精度可達IT8-IT6級。沖裁

5、件的經(jīng)濟沖裁精度為IT11級7、變形溫度對金屬塑性的影響很大，一般來說，隨著變形溫度的升髙，塑性提髙,變形抗 力降低。8、塑性變形是指物體在外力作用下會產(chǎn)生變形，若外力去除以后，物體并不能完全恢復自 己的原有形狀和尺寸。塑性變形時的體積不變左律用公式來表示為：_土_口_。翻孔件的變形程度用翻孔系數(shù)K表示,變形程度最大時，口部可能岀現(xiàn)開裂o9、回彈是指在外荷作用下，材料產(chǎn)生塑性變形的同時，伴隨彈性變形，當外荷去掉以后，彈性 變形恢復，使制件的形狀柯尺寸都發(fā)生了變化的現(xiàn)彖。彎曲零件的尺寸與模具工作零件尺寸 不一致是由于彎曲回彈而引起的,校正彎曲比自由彎曲時零件的尺寸精度要高10、沖壓成形性能是指材

6、料對各種沖壓成形方法的適應能力。沖壓成形性能是一個綜合性的 概念，它涉及的因素很多，但就其主要內容來看，有三個方而：一是抗破裂性（成形極限）, 二是貼模性,三是定形性（抵抗回彈）。11、彎曲是指將各種金屬坯料沿直線彎成一泄角度和曲率,從而得到一泄形狀和零件尺寸的 沖壓工序。彎曲時外側材料受拉伸，當外側的拉伸應力超過材料的抗拉強度以后，在板料的外 側將產(chǎn)生裂紋，此中現(xiàn)象稱為鯉。為了確左彎曲前毛坯的形狀和大小，需要計算彎曲 件的展開尺寸。彎曲件的工藝安排使在工藝分析和計算之后進行的一項設訃工作。常 見的彎曲模類型有：單工序彎曲模、級進彎曲模、復合彎曲模、迪川彎曲模。對于小 批量生產(chǎn)和試制生產(chǎn)的彎曲

7、件，因為生產(chǎn)量小，品種多，尺寸經(jīng)常改變，采用常用的彎曲模 成本高，周期長，采用手工時強度大，精度不易保證，所有生產(chǎn)中常采用通用彎曲模。凹 模圓角半徑的大小對彎曲變型力， 模具壽命，彎曲件質量等均有影響。對于有壓料的 自由彎曲，壓力機公稱壓力為F壓機2 （1.61.8） （F自+FY）。偏移是指在彎曲過程中，坯料沿凹模邊緣滑動時受到摩擦阻力的作用，當坯料各邊受到仝 擦陽力不等時,坯料會沿其長度方向產(chǎn)生滑移，從而使彎曲后的零件兩直邊長度不符合圖 樣要求。12、空心坯料脹形是將空心工序件或管狀毛坯沿徑向往外擴張的沖壓工序。 徑向積壓又稱橫向擠壓，即積壓時，金屬流動方向與凸緣運動方向垂直。13、覆蓋件

8、是指覆蓋車類發(fā)動機、底盤、駕駛室和車身的薄板異型類表面零件和內部零件。 為了實現(xiàn)覆蓋件拉深，需要制件以外增加部分材料,而在后續(xù)工序中又將去切除，這部分增補 的材料稱為匸藝補充部分。利用拉誅筋,控制材料各方向留入凹模的阻力，防止拉深時因材 料流動不均勻而發(fā)生起皺和破裂，是覆蓋件工藝設計和模具設計的特點和重要內容。確定覆 蓋件的切邊方向必須注意定位要方便町靠和要保證良好的刃口強度這兩點。覆蓋件翻邊 質量的好壞和翻邊位置的準確度,將直接影響汽車車身的裝配粕度和as。覆蓋件的工 序匸件圖是指拉深工件圖、切邊工件圖及翻邊工件圖等工序件圖，是模具設計過程中貫徹工 藝設汁圖、確立模具結構及尺寸的重要依拯。覆

9、蓋件拉深模結構與拉深使用的壓力機有很大 的關系,可分為立動拉深模、多為雙動拉深模和雙動拉深模。覆蓋件的翻邊包括兩個方面： 一是輪解外形翻邊,二是窗口封閉內形翻邊。工藝孔是為了生產(chǎn)和制造過程的需要,在工藝上增設的孔,而非產(chǎn)品制件上需要的孔。14、級進模是指模具逐工位依次沖壓后，在最后工位上從條料中便可沖岀一個合格的制件來 的模具。多工位級進模按主要工序分，可分為級進沖裁模、級進彎曲模、級進拉深模 。 多工位級進模按組合方式分,可分為落料彎曲級進模、沖裁翻邊級進模、沖裁拉深級進模、 翻邊拉深級進模。級進模中卸料板的另一個重要作用是保護細小的凸模。15、衡量排樣設計的好壞主要看 工序安排是否合理，能

10、否保證 沖件的質彊并便沖床 過程正常穩(wěn)定進行，模具結構是否簡單，制進維修是否方便，是否符合制造和使用單位 的習慣和實際條件等等。16、材料的沖壓成形性能包括抗破裂性、貼模性、定形性三部分內容。17、材料的應力狀態(tài)中，壓應力的成分愈大，拉應力的成分愈小，愈有利于材料塑性的發(fā)揮。18、用的金屬材料在冷塑性變形時，隨變形程度的增加，所有強度指標均提髙，硬度也提禹, 塑性指標降低，這種現(xiàn)象稱為加工硬化。19、裁變形過程大致可分為彈性變形階段、塑性變形階段、斷裂分離階段的三個階段。20、孔時，因工件的小端尺寸與凸模尺寸一致，應先確左凸模尺寸，即以凸模尺寸為基礎， 為保證凸模磨損到一定程度仍能沖岀合格的零

11、件，故從孔凸模基本尺寸應取在制件的最大極 限尺寸附近，而沖孔凹模基本尺寸則按凸?；境叽缂由献钚〕跏茧p面間隙。21、凸、凹模分別加工的優(yōu)點是凸、凹模具有互換性，制造周期短，便于維修。苴缺點是制 造公差小，凸、凹模的制造公差應符合Sp+a3. 5力dr=（dxA）-6T凹模尺寸按凹 模實際尺寸配置， 保證雙邊間隙 0. 250. 36mm3. 65-o.oc中心距140. 055170. 0552）試畫岀其級進模排樣圖并計算出一根條料的材料利用率: 答：排樣圖如下：排樣圖查附表3選用板料規(guī)格為900*1800*2,采用橫裁，剪切條料尺寸為62*900, 一塊板可 裁的條料數(shù)為：一塊板可裁的條數(shù)

12、n f1800/62=29條 余2mm每條可沖零件的個數(shù)n F (900-2) /32二28個 余6.25mm每板可沖零件的總個數(shù)n = n ! n汩29X28二812個一個沖片而積 Aol622. 5 mm:_812x1622.5材料利用率 q 二 n X100% 二X 100V81%A900x18003) 計算沖壓力，選擇壓力機答：查附表1, t =300MPa落料力 F二 KLt t=1.3X2 (58-16) +2 (30-16) +16 n X2X300126000N沖孔力 F：= KLt t =1.3X4 n X3. 5X2X 30034289 N推件力 取 h=6,n=h/t=6

13、/2=3,查表 3-18, KfO. 055Fi= nKiF=nKT (Fx+ F2) =3X0.055X(12.6+3.4289) 2 5(t)總沖壓力F：=Fi+F2+ FT19(t)根據(jù)il算總力，可初選JB23-25的壓力機。當模具結構及尺寸確左之后，可對圧力機的閉合 髙度,模具安裝尺寸，進行校核，從而最終確左壓力機的規(guī)格.1-簧片2-螺釘3 -下模座4-凹模5-螺釘6-承導料7-導料板8-始用擋料銷9、26-導柱10、25-導套11-擋料釘12-卸料板13-上模座14凸模固定板15-落料 凸模16-沖孔凸模17-墊板18-圓柱銷19-導正銷20-模柄21 -防轉銷22 -內六角 螺釘

14、23-圓柱銷24-螺釘總裝圖23 / 2058、用配合加工法計算下圖零件的凸模和凹模刃口尺寸。已知：Z止二0.246 , =0. 360(a)工件答：考慮到匸件形狀復雜，宜采用配作法加工凸、凹模。此制件為落料件.故以凹模 基準件來配作凸模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況見圖&(1) 凹模磨損后尺寸變大的：700.37、5337；苴計算公式：(A-xA)屮查表3-5得：衛(wèi)二05,x：=0. 75 取以二A/4將已知數(shù)據(jù)代入公式得：Au = (70-0. 5X0. 4) J74/4 =69. 8帶 mmA滬(53-0 75X0. 37) J37/4=52. 72捫mm(2) 凹模磨損后尺寸變小的：

15、32爲其計算公式：BA=(Bo：a+xA) -SA查表 3-5 得 x=0. 5,取 g二 A/4將已知數(shù)據(jù)代入公式得：Bf(32-0. 5X0. 79) %79/4= 32. 4%2 mm(3) 凹模磨損后尺寸不變的：3052；英基本公式為CU+0.5A) 0.55取 g二 A/4將已知數(shù)據(jù)代入公式得0 52Cf (30-0.5X0. 52) 0. 5X -=30. 260. 07mm4查表得：Zmax=0. 360mm Zmin=0. 246mm凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙而間隙值為(0. 2460.360) mm.59. 計算：如圖所示復合模刃口，試用解析法確左壓力中心。ft/

16、=i坐標按式（3-24）得：10x30+20x20x2 +30x10x2 +39.6x15龍“=2630 + 20x2+10x2 + 15”60. 看圖回答問題 1 該模具為單工序模還是級進模或者是復合模？2.指出圖中各序號的名稱3 說明圖中條料的泄位方式及卸料方式，總沖裁力包括哪些力？1 一凸模門一凹?？傄簧夏Ｒ蚨ò? 16強板；5 上模板;6模柄;7 一推桿;8推塊;9 一推銷；10 一推件塊；11.18-tS動擇料銷；12固定攔料趴13卸料板；14一凸凹模5-下模固定板；17 下模板；19一弾贊答：(1)該模具為倒裝式復合(2) .見圖說(3) .條料送進時，由導料銷12控制方向，由活動

17、擋料銷11控制步距：沖孔廢料由沖孔凸 模從上往下推下(推件力)，條料廢料由彈性卸料裝置13. 19卸下(彈性卸料力)，工件 由打料機構從落料凹模推下。其總沖壓力為：沖裁力(沖孔力+落料力)+彈性卸料力+推件力畫制件圖根據(jù)圖示的凹模簡圖排樣圖、畫出沖裁件的制件圖；(2).畫出該沖裁件的排樣圖。制件圖計算下圖所示零件的沖材力。材料為Q235鋼.t二345HP a ,材料厚度t二1mm,采用剛性 卸料裝置和下岀料方式，凹模刃口直壁高度h二6mnu (5分)L二(220-70 ) X2+n X 70+140+10X2=739. 8mmF=Lt a b=739. 8X 1X449=332170NK 推二

18、0. 055n二6/1 二6F 推二 K 推 n F=0. 055X6X332170=110723NF0二F+ F 推=332170+110723=442893N61、分析題illlltliiHiSIIIIIIIIIHilb基本尺 寸(mm)IT6IT7W30. 0060.013飛0. 0080.0126100. 0090.01L010180.0110.012Jt凳3-金E圖2.1.6 間原大小財沖ttmvitftiffitt的形響 MKCiiib)Mf大*上圖示為沖裁的凸凹模工作示意及其沖件的斷面，請分析各 個沖件斷面為什么出現(xiàn)了如此大的差異？答：主要是沖裁間隙不同造成的，該間隙的大小，直接

19、影響 著工件切斷而的質量、沖裁力的大小及模具的使用壽命。當沖 裁模有合理的沖裁間隙時，凸模與凹模刃口所產(chǎn)生的裂紋在擴 展時能夠互相重合，這時沖裁件切斷而平整、光潔，沒有粗糙 的裂紋、撕裂、毛刺等缺陷。工件靠近凹模刃口部分，有一條具有小圓角的光亮帶，靠近凸模刃口一端略成錐形，表而較粗 糙。當沖裁間隙過小時，板料在凸、凹模刃口處的裂紋則不能 重合。凸模繼續(xù)壓下時，使中間留下的環(huán)狀搭邊再次被剪切， 這樣，在沖裁件的斷而出現(xiàn)二次光亮帶，這時斷而斜度雖小，但不平整，尺寸精度略差。 間隙過大時，板料在刃口處的裂紋同樣也不重合，但與間隙過小時的裂紋方向相反，工件切斷面上出現(xiàn)較髙的毛刺和較大的錐度。圖示3為間隙過小，b為間隙適中，C為間隙過大62.計算題圖示為一制件，材料為10鋼，料厚 為0.5,試根據(jù)制件的尺寸利用凸 凹模分別制造求出凸凹模的相關尺 寸(凸模按6級，凹模按7級制造)。 已知 2c31r=0. 04, 2cxax=0. 06 附表是基本公差表和公差系數(shù)表8厚度oil0.0131勿.02圓形107L50.50. 750.5t (mm )工件公差4 112W0.16W0. 200. 170.35 0210.41$0