沖壓工藝及基本原理

1、沖壓工藝及基本原理 沖壓用于加工圓孔、錐形沉孔、平頭沉孔、穿孔翻邊、切開成形、凸條、加強(qiáng)筋和成形凸臺(tái)。沖裁過程利用凸模給工件施加壓力，迫使工件進(jìn)入凹模。隨著凸模的抬起，卸料板把工件從凸模上拉下來。沖壓機(jī)對(duì)模具加以固定和導(dǎo)向，以免凸模觸及凹模或卸料板。沖裁力沖孔需要的沖裁力取決于4個(gè)重要變量，而其它成形操作都有獨(dú)特的壓力計(jì)算公式；沖孔需要的沖裁力（噸）=P×T×Y×S式中：P凸模周長。周長越大，需要的沖裁力越大 T材料厚度。厚度越大，需要的沖裁力也越大 Y材料的屈服強(qiáng)度系數(shù)，較硬的材料需要較大的力 S剪形系數(shù)增大刃口斜度意味著減小沖壓力剪形刃的優(yōu)點(diǎn)凸模端面不一定是平

2、的，它以某個(gè)角度形成剪形面，降低了沖孔需要的壓力。剪形刃磨通常應(yīng)該是對(duì)稱的，以避免模具承受側(cè)向負(fù)載，因?yàn)閭?cè)向負(fù)載可導(dǎo)致模具彎曲變形、毛刺增多和沖孔位置不準(zhǔn)確。在圓形沖端面上磨成凹形可以降低沖裁力，最多能降低70%，實(shí)際效果同沖頭直徑、凹處深度和材料厚度有關(guān)。中凹剪刀對(duì)步?jīng)_很有利，降低了沖頭的最大承載能力。斷裂區(qū)仔細(xì)檢查沖裁出來的孔壁，可以看到斷裂區(qū)。材料在凸模的壓力下發(fā)生塑性變形（彎曲）時(shí)將產(chǎn)生光亮的壁。一旦達(dá)到材料的屈服點(diǎn)，隨著材料的分離而產(chǎn)生無光澤的粒狀表面。廢料排出廢料須落入廢料收集箱，廢料排出槽通常是傾斜的，它利用重力把廢料送到收集箱。有時(shí)候廢料會(huì)粘在沖頭表面上，原因可能是潤滑油以及沖

3、頭把材料擠入凹模時(shí)產(chǎn)生的真空度。如果發(fā)生這樣的情況，下一個(gè)沖程將由廢料的表面代替沖頭進(jìn)行沖壓，這樣會(huì)損傷模具，一般來講，嚴(yán)格完善模具維護(hù)程序，可以把廢料置于控制之下。凸模凸模的作用是把工件壓入凹模腔。一般規(guī)則是凸模硬度大于工件硬度，但如果凸模過硬，脆硬易斷，同硬度不高容易磨損的軟模具一樣毫無用處。氮化鈦（TiN）一般用來處理凸模并形成一層堅(jiān)硬耐磨的表面，但沖模內(nèi)部又有一定韌性，這樣沖模外面耐磨，又不容易折斷。凹模凹模腔使材料彎曲到超過屈服點(diǎn)，從而導(dǎo)致工件同廢料分離。只要模具維護(hù)使用得當(dāng)，凸模決不會(huì)碰到凹模，它們彼此間隙也不會(huì)太大。這就設(shè)計(jì)模具主要考慮問題“凹凸模間隙”。通常是指凸模與凹?？壮叽?/p>

4、之間的差值。卸料板卸料板使凸模與工件分離。卸料板形狀是凸模不會(huì)接觸卸料板。但又必須靠近卸料板。如果凸模和卸料間隙太大，工件將隨著凸模的抬起而向上翹曲。同凹模配合加工的卸料板具有近似于凸模和凹模的形狀。工件擦傷必須采用正確的卸料板間隙，并注意保護(hù)卸料板表面，把凸模從材料上脫開需要力量。卸料彈簧卸料彈簧使卸料板能夠同工件分離，并使凸模穿過工件而進(jìn)入凹模。如果卸料彈簧失效，凸?？赡芸ㄔ诠ぜ希瑢?dǎo)致故障停機(jī)，材料報(bào)廢事小，還需增加調(diào)整機(jī)器時(shí)間等問題。沖裁時(shí)力的計(jì)算：1） 沖壓力：P沖=1.3P=1.3L×t×式中：L沖裁件周邊長 t 沖裁件厚度 材料抗剪強(qiáng)度 由表查出=440兆帕注

5、：考慮材料厚度可能不一致，磨具刃口磨損，凹凸模間隙波動(dòng)，材料性能變化，故實(shí)際沖裁時(shí)沖裁力還需增加30%。2） 卸料力，推件力和頂件力：沖裁時(shí)，工件或廢料從凸模上取下來的力叫卸料力，從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁的方向推出的力叫推件力，逆沖裁方向頂出的力叫頂件力。目前多以經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力 P卸= K卸×P沖（牛）推件力 P推= n · K推 · P沖（牛）頂件力 P頂= K頂 · P沖（牛）式中：P沖 沖裁力n 同時(shí)卡在凹模中的工件（或廢料數(shù)目）n = （h圓柱形凹模腔口高度t材料厚度） K卸、K推、K頂分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值見表1表1

6、卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料 厚K卸K推K頂鋼0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0630.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03鋁、鋁合金0.0250.080.030.07紫銅、黃銅0.020.060.030.09注：卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊輪廓復(fù)雜時(shí)取上限值。3） 總沖裁力沖裁時(shí)總沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機(jī)時(shí)是否要考慮進(jìn)去，應(yīng)根據(jù)不同模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對(duì)待：即：采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模為：P總 = P沖+P卸+P頂

7、采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模為：P總 = P沖+P推采用弱性卸料裝置和下出料方式的沖裁模為：P總 = P沖+P卸+P推例 采用落料沖孔復(fù)合沖裁墊圈（見圖）計(jì)算沖裁力、推件力和卸料力。解：由表查出 = 304373（兆帕） 取 = 343（兆帕）沖裁力計(jì)算：P落 = 1.3·d·t· = 1.3×3.14×35×3×343（牛）=147013（牛）P孔 = 1.3·d·t· = 1.3×3.14×12.5×3×343（牛）=52504（牛）P沖 =

8、P落+ P孔=147013+52504=199517（牛）卸料力計(jì)算：由表1查出K卸=0.03P卸=K卸·P落=0.03×147013=4410（牛）推件力計(jì)算：由表1查出K推=0.045 凹模刃口直壁高h(yuǎn)=6n=2P推= n·K推·P孔=2×0.045×52504=4725（牛）總的沖裁力：P總=P沖+P卸+P推=147013+52504+4410+4725=208652（牛）沖裁斷面與間隙關(guān)系及分類類 別分 類 依 據(jù)（間隙較?。ㄩg隙適中）（間隙較大）沖件剪切面質(zhì)量剪切面特征 t：材料厚度塌角深度a（47）% t（68）% t（

9、810）% t光亮帶b（3555）% t（2540）% t（1525）% t剪裂帶E小中大毛刺高度h一般小一般斜度B4。7。7。8。8。11。條件精度撓度f稍小小較大尺寸精度落料件接近凹模尺寸稍小于凹模尺寸小于凹模尺寸沖孔件接近凹模尺寸稍大于凸模尺寸大于凸模尺寸模 具 壽 命較低較高最高力能消耗沖裁力較大小最小卸、推料力較大最小小沖裁功較大小稍小適 合 場(chǎng) 合沖件剪切面質(zhì)量、尺寸精度要求高時(shí)，采用小間隙。沖模壽命較低。沖件剪切面質(zhì)量，尺寸精度要求一般時(shí)，采用中等間隙。因殘余應(yīng)力小，能減少破裂現(xiàn)象。適用于繼續(xù)塑性變形的制件。沖件剪切面質(zhì)量，尺寸精度要求不高時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用大間隙，以利于提高沖模壽命

10、。沖裁件質(zhì)量分析 （不含精沖裁）一般沖裁件質(zhì)量問題原因分析防止措施剪切斷面好，只有很小毛刺，斷面有一定斜度。間隙合理，均勻，凸凹模刃口鋒利，裂紋重合。剪切斷面帶有裂口，和較大毛刺的雙層斷面。間隙小于合理間隙，凸、凹模刃口處的裂紋不重合。修磨凸、凹模間隙。斷面斜度大，形成拉斷的毛刺，圓角帶處的圓角增大。間隙過大，裂紋不重合。更換新的工作零件。沖孔件孔邊毛刺大，落料件圓角帶圓角增大。凹模刃口磨鈍。修磨凹模刃口。落料件上產(chǎn)生毛刺，沖孔件產(chǎn)生大圓角。凸模刃口磨鈍。修磨凸模刃口。落料、沖孔件上產(chǎn)生毛刺，圓角大。沖裁凸、凹模刃口磨鈍。修磨凸、凹模刃口。沖件有凹形彎曲面1. 凹?？卓谟蟹村F修磨凹模刃口2.

11、高彈性材料，落材料容易彎曲3. 頂料桿與工件接觸面過小更換頂桿4. 固定卸料板改用彈性卸料板5. 凹?？茁淞系哪＞甙寄?nèi)改用頂出裝置缺 口1）材料放得不正確調(diào)整定位裝置2）條料寬度不夠改用較寬的條料有一個(gè)孔未沖出沖裁過程中沖孔凸模折斷了更換新凸模工件內(nèi)孔偏移定位圈與凹模不同心改作定位圈毛刺分布不均1）凸模不同心調(diào)整凸模、凹模間隙，使其盡量均勻。2）凸模、凹模不垂直。重新調(diào)整安裝凸、凹模復(fù)習(xí)自考題：為了了解各自掌握沖裁知識(shí)的狀況，請(qǐng)按以下10個(gè)問題，自我評(píng)分：1. 沖裁模的一般組成部件是什么？A、沖頭、接收器和廢料堵塞B、凹模、卸料板和沖頭C、卸料板、螺紋規(guī)和排料凸輪2. 哪一種現(xiàn)象指示凸凹模存

12、在對(duì)中問題？A、50%斷裂區(qū)分布在沖頭內(nèi)壁的圓周上B、毛刺出現(xiàn)在工件靠凹模的一面C、光滑發(fā)亮的孔壁呈現(xiàn)在沖孔一面3. 以下哪一種操作不屬于沖壓工序？A、沖孔B、擠壓C、電鍍D、壓筋4. 哪些因素限制可靠沖裁最小孔徑？A、沖頭強(qiáng)度、材料的屈服強(qiáng)度和凸凹模間隙B、加工圖紙標(biāo)注的技術(shù)條件和公差要求C、成品零件的斷裂區(qū)和毛刺高度5. 什么是凹凸模間隙？A、廢料排出尺寸與凹?？壮叽缰菳、在定位過程中工件距模的高度C、沖頭和凹?？字g的尺寸差6. 哪些因素影響沖裁精度？A、凸模和凹模的對(duì)中B、工件的剛性C、定位系統(tǒng)的背隙D、以上所有因素7. 采用平?jīng)_頭在0.134（25.4/寸）厚的冷軋鋼板上沖直徑1的孔，大約需要多少噸沖壓力？A、5.3B、10.5C、15.88. 尾頂形刃磨對(duì)沖頭端面有什么影響?A、出現(xiàn)大量毛刺，因?yàn)轫斆娌灰搜心?B、減少?zèng)_裁材料所需的沖裁力C、增大沖裁材料所需要的沖裁力9. 在刃磨沖頭的過程中退火有什么好處？A、對(duì)不良模具維修沒有任何好處B、沖頭越軟、越容易刃磨C、只要沖頭經(jīng)過充分退火，下模就不會(huì)磨損10. 如何判斷下模需要刃磨？A、沖孔數(shù)量超過10000個(gè)B、斷裂區(qū)達(dá)到材料厚度的50%C、毛刺排列不一致或毛刺過多D、以上都對(duì)解答：1、B2、C3、C4、A5、C6、