金屬塑性成型工藝與模具設(shè)計(jì)第一二章第次拷

1、金屬塑性成型工藝金屬塑性成型工藝與與模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)材料科學(xué)與工程學(xué)院 張緒平第一章 概述 內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介: : 本章講述沖壓沖壓模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識。 涉及沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類；常見沖壓設(shè)備及工作原理、選用原則；沖壓成形基本原理和規(guī)律；沖壓成形性能及常見沖壓材料；模具材料種類；模具制造特點(diǎn)、模具零件加工方法及應(yīng)用等 。 學(xué)習(xí)目的與要求：學(xué)習(xí)目的與要求：1掌握沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類；2認(rèn)識常見沖壓設(shè)備，掌握選用原則；3了解屈服準(zhǔn)則、塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、體積不變條件、硬化規(guī)律等沖壓成形基本規(guī)律；4了解沖壓成形性能與機(jī)械性能關(guān)系；5認(rèn)識模具制造特點(diǎn)，掌握模具零件加工方

2、法。 重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：沖壓成形基本概念、沖壓設(shè)備及選用、沖壓成形基本規(guī)律及應(yīng)用、沖壓成形性能與機(jī)械性能關(guān)系、常用模具零件加工方法及應(yīng)用。難點(diǎn)內(nèi)容： 沖壓成形基本規(guī)律、沖壓成形性能與機(jī)械性能關(guān)系。主要參考書：主要參考書： 1 王同海.實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20002 馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000章節(jié)內(nèi)容：章節(jié)內(nèi)容：1.1沖壓的定義1.2沖壓工序分類1.3沖壓工藝的特點(diǎn)及其應(yīng)用1.4沖壓變形的理論基礎(chǔ)1.5沖壓用板料1.6沖壓設(shè)備簡介1.1 1.1 沖壓的定義沖壓的定義沖壓是利用沖模在沖壓設(shè)備上對板料施加壓力（或拉力），使其產(chǎn)生分離或變形

3、，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的制件的加工方法。沖壓加工的對象一般為金屬板料（或帶料）、薄壁管、薄型材等，板厚方向的變形一般不側(cè)重考慮，因此也稱為板料沖壓，且通常是在室溫狀態(tài)下進(jìn)行（不用加熱，顯然處于再結(jié)晶溫度以下），故也稱為冷沖壓。鍛造和沖壓合稱為鍛壓，鍛造加工的對象一般為金屬棒料（或錠料），必須考慮長、寬、高3個(gè)方向的變形，且通常是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行，故常稱為熱鍛?；谕ǔＲ┘右欢ǖ膲毫Σ拍芡瓿杉庸さ墓残?，鍛造、沖壓與軋制、擠壓、拉撥等總稱為金屬壓力加工；金屬壓力加工迫使加工對象發(fā)生塑性變形，既改變了尺寸、形狀，又改善了性能，故還稱為塑性加工。動畫:課程相關(guān)的知識點(diǎn)(說明該課程主要知識

4、點(diǎn)與相關(guān)課程的關(guān)系)沖模、沖壓設(shè)備和板料是構(gòu)成沖壓加工的3個(gè)基本要素。所謂沖模就是加壓將金屬或非金屬板料或型材分離、成形或接合而得到制件的工藝裝備。沒有設(shè)計(jì)和制造水平均很先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。軋制、拉撥、擠壓等方法是將鋼錠加工成棒料、板料、管材、線材等制品，但通常不制成零件，稱為一次塑性加工；鍛壓加工則是在一次塑性加工的基礎(chǔ)上，將棒料、板料、管材、線材等制成具有特定用途的制件（或零件），可稱為二次塑性加工。20世紀(jì)后期又流行將塑性加工稱為塑性成形。動畫二動畫二:沖模設(shè)計(jì)與制造流程圖沖模設(shè)計(jì)與制造流程圖 1.2 1.2 沖壓工序的分類沖壓工序的分類 生產(chǎn)中為滿足沖壓零件形狀、尺寸

5、、精度、批量大小、原材料性能的要求，沖壓加工的方法是多種多樣的。 概括起來可以分為分離工序與成形工序兩大類。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等，目的是在沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，表1所示。成形工序可分為彎曲、拉深、翻孔、翻邊、脹形、縮口等，目的是使沖壓毛坯在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，并轉(zhuǎn)化成所要求制件形狀，見表2。表3是立體塑性成形工序立體沖壓。動畫三動畫三:典型沖壓零件典型沖壓零件 1.3沖壓工藝的特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)：（1）沖壓件的尺寸精度由模具來保證，具有一模一樣的特征，所以質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。（2）由于利用模具加工，所以可獲得其它加工方法所不能或難以制造的，壁薄、重量

6、輕、剛性好、表面質(zhì)量高、形狀復(fù)雜的零件。（3）沖壓加工一般不需要加熱毛坯，也不像切削加工那樣，大量切削金屬，所以它不但節(jié)能，而且節(jié)約金屬。（4）對于普通壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾十件，而高速壓力機(jī)每分鐘可生產(chǎn)幾百上千件。所以它是一種高效率的加工方法。由于沖壓工藝具有上述突出的特點(diǎn)，因此在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。例如，航空航天、機(jī)械、電子信息、交通、兵器、日用電器及輕工等產(chǎn)業(yè)都有沖壓加工。不但產(chǎn)業(yè)界廣泛用到它，而且每一個(gè)人每天都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。沖壓可制造鐘表及儀器中的小型精密零件，也可制造汽車、拖拉機(jī)的大型覆蓋件。沖壓材料可使用黑色金屬、有色金屬以及某些非金屬材料。沖壓也存在一些缺點(diǎn)，主要表

7、現(xiàn)在沖壓加工時(shí)的噪聲、振動兩種公害。這些問題并不完全是沖壓工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備落后所造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這兩種公害一定會得到解決。1.4沖壓變形的理論基礎(chǔ)1.4.1金屬塑性變形的概念金屬塑性變形的概念塑性：指金屬在外力的作用下，能穩(wěn)定的發(fā)揮塑性變形而不破壞其完整性的能力。塑性指標(biāo)：常用的塑性指標(biāo)如下%100%100%100000000HHHAAALLLKcKK鐓粗率：斷面收縮率：伸長率：變形抗力：引起塑性變形的單位變形力。（金屬產(chǎn)生塑性變形的力為變形力，金屬抵抗變形的力稱為變形抗力）。1.4.2影響塑性及變形抗力的主要因素影響塑性及變形抗力的主要因素 內(nèi)因：

8、 外因： 1.4.3金屬塑性變形的力學(xué)條件金屬塑性變形的力學(xué)條件屈服條件 1.4.4沖壓成形中的變形趨向及其控制沖壓成形中的變形趨向及其控制 沖壓成形時(shí)，毛坯內(nèi)各處的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)都不相同。從變形過程中的某瞬間來看，在應(yīng)力狀態(tài)滿足屈服準(zhǔn)則的區(qū)域內(nèi)將產(chǎn)生塑性變形，此區(qū)稱為塑性變形區(qū)，沒有滿足屈服準(zhǔn)則的區(qū)域不會產(chǎn)生塑性變形，稱為非變形區(qū)。非變形區(qū)進(jìn)一步又可分為已變形區(qū)、待變形區(qū)和不變形區(qū)。通過對材料流動趨向性的控制，其實(shí)就是對變形趨向性的控制，一切導(dǎo)流措施均有利于強(qiáng)區(qū)向弱區(qū)轉(zhuǎn)化。反之，一切阻流措施，均有利于弱區(qū)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)區(qū)。 為實(shí)現(xiàn)對變形趨向性的控制經(jīng)常采取的工藝措施有：1.2.3.4.1.5沖壓用板

9、料1.5.1板料的沖壓成形性能和評定方法板料對各種沖壓成形加工的適應(yīng)能力稱為板料的沖壓成形性能。具體地說，就是指能否用簡便地工藝方法，高效率地用坯料生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)沖壓件。沖壓成形性能是個(gè)綜合性的概念，它涉及到的因素很多，其中有兩個(gè)主要方面：一方面是成形極限，希望盡可能減少成形工序；另一方面是要保證沖壓件質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。(一)成形極限在沖壓成形中，材料的最大變形極限稱為成形極限。對不同的成形工序，成形極限應(yīng)采用不同的極限變形系數(shù)來表示。例如彎曲工序的最小相對彎曲半徑、拉深工序的極限拉深系數(shù)等等。這些極限變形系數(shù)可以在各種沖壓手冊中查到，也可通過實(shí)驗(yàn)求得。依據(jù)什么來確定極限變形系數(shù)呢？這要看影響成形

10、過程正常進(jìn)行的因素是哪些。影響成形過程正常進(jìn)行的因素，可能發(fā)生在變形區(qū)，也可能發(fā)生在非變形區(qū)。 1.屬于變形區(qū)的問題伸長類變形一般是因?yàn)槔瓚?yīng)力過大，材料過度變薄，局部失穩(wěn)而產(chǎn)生斷裂，如脹形、翻孔、擴(kuò)口和彎曲外區(qū)等的拉裂。壓縮類變形一般是因?yàn)閴簯?yīng)力過大，超過了板材的臨界應(yīng)力，使板材喪失穩(wěn)定性而產(chǎn)生起皺，如縮口、無壓邊圈拉深等的起皺。2.屬于非變形區(qū)的問題 非變形區(qū)作為傳力區(qū)時(shí)，往往由于變形力超過了該傳力區(qū)的承載能力而使變形過程無法繼續(xù)進(jìn)行。 拉裂或過度變薄 失穩(wěn)或塑性鐓粗 各屬于什么加工方法？各屬于什么加工方法？非變形區(qū)不是傳力區(qū)時(shí)，由于變形過程中金屬流動的不均勻性，也可能產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力而使之

11、破壞。 待變形區(qū)拉裂或起皺 已變形區(qū)拉裂或起皺 (二)成形質(zhì)量沖壓零件不但要求具有所需形狀，還必須保證產(chǎn)品質(zhì)量。沖壓件的質(zhì)量指標(biāo)主要是厚度變薄率、尺寸精度、表面質(zhì)量以及成形后材料的物理力學(xué)性能等。1.6 沖壓設(shè)備簡介沖壓設(shè)備簡介1.6.1曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)是一種通用金屬成形機(jī)床，圖所示為一種典型的曲柄壓力機(jī)的傳動原理與外觀。理與外觀。J23-16 1.6.2薄板拉深液壓機(jī)液壓機(jī)根據(jù)帕期卡原理制成，以液體（大型機(jī)用水-乳化液、中小型機(jī)用油）為介質(zhì)傳遞能量。液壓機(jī)一般液壓系統(tǒng)和本體兩部分組成。液壓缸、相關(guān)容器、管道和各種閥、泵是液壓系統(tǒng)的主要構(gòu)件：本體的結(jié)構(gòu)類型有梁柱式（典型結(jié)構(gòu)為三梁四柱）、框

12、架式、單臂式等，部分大型液壓機(jī)的工作臺可移出，以便安裝大型模具。第二章 沖裁 內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介: 沖裁是最基本的沖壓工序。本章是本課程的重點(diǎn)章。在分析沖裁變形過程及沖裁件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹沖裁工藝計(jì)算、工藝方案制定和沖裁模設(shè)計(jì)。涉及沖裁變形過程分析、沖裁件質(zhì)量及影響因素、間隙確定、刃口尺寸計(jì)算原則和方法、排樣設(shè)計(jì)、沖裁力與壓力中心計(jì)算、沖裁工藝性分析與工藝方案制定、沖裁典型結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、沖裁模設(shè)計(jì)方法與步驟等。 學(xué)習(xí)目的與要求：學(xué)習(xí)目的與要求：1了解沖裁變形規(guī)律、沖裁件質(zhì)量及影響因素；了解沖裁變形規(guī)律、沖裁件質(zhì)量及影響因素；2掌握沖裁模間隙確定、刃口尺寸計(jì)算、排樣設(shè)計(jì)

13、、掌握沖裁模間隙確定、刃口尺寸計(jì)算、排樣設(shè)計(jì)、沖裁力計(jì)算等設(shè)計(jì)計(jì)算方法。沖裁力計(jì)算等設(shè)計(jì)計(jì)算方法。3掌握沖裁工藝性分析與工藝設(shè)計(jì)方法；掌握沖裁工藝性分析與工藝設(shè)計(jì)方法；4認(rèn)識沖裁模典型結(jié)構(gòu)（尤其是級進(jìn)模和復(fù)合模）認(rèn)識沖裁模典型結(jié)構(gòu)（尤其是級進(jìn)模和復(fù)合模）及特點(diǎn)，了解模具標(biāo)準(zhǔn)，掌握模具零部件設(shè)計(jì)及模及特點(diǎn)，了解模具標(biāo)準(zhǔn)，掌握模具零部件設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方法；具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方法；5掌握沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)的方法和步驟。掌握沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容：1沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量影響因素；沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量影響因素；2刃口尺寸計(jì)算原則和方法；3沖裁工藝性分析與工藝方案制定

14、；4沖裁模典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；5沖裁模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用；6沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 難點(diǎn)內(nèi)容：難點(diǎn)內(nèi)容： 1沖裁變形規(guī)律及沖裁件質(zhì)量影響因素；2刃口尺寸計(jì)算原則和方法；3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用；4沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 圖圖1 手柄工件簡圖手柄工件簡圖圖圖2 電極板電極板圖1工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個(gè)8mm的孔和5個(gè)5mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離最小為35mm（大端4個(gè)5mm的孔與8mm孔、5mm的孔與R16mm外圓之間的壁厚）。工件的尺寸全部為自由公差， 生產(chǎn)需要準(zhǔn)備坯料和加工生產(chǎn)需要準(zhǔn)備坯料和加工6個(gè)孔！個(gè)孔！怎么準(zhǔn)備坯料和加工怎么準(zhǔn)備坯料和加工6個(gè)孔呢？

15、個(gè)孔呢？1.幾個(gè)概念1）沖裁是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切口、剖切、修邊等。沖裁所使用的模具稱為沖裁模，如落料模、沖孔模、切邊模、沖切模等。沖裁工藝與沖裁模在生產(chǎn)中使用廣泛，它可為彎曲、拉深、成形、冷擠壓等工序準(zhǔn)備毛坯，也可直接制作零件的模具是沖壓一板狀零件的沖裁模。 沖裁加工示意圖1凸模；2凹模 由圖可見，沖裁加工必須使用模具。圖中1為凸模，2為凹模，凸模端部及凹模洞口邊緣的輪廓形狀與工件形狀對應(yīng)，并有鋒利的刃口。凸模刃口輪廓尺寸略小于凹模，其差值稱為沖裁間隙 在間隙正常、刃口鋒利情況下，沖裁變形過程可分為三個(gè)階段：1.彈性變形階段變形區(qū)內(nèi)部材

16、料應(yīng)力小于屈服應(yīng)力。2.塑性變形階段變形區(qū)內(nèi)部材料應(yīng)力大于屈服應(yīng)力。凸、凹模間隙存在，變形復(fù)雜，并非純塑性剪切變形，還伴隨有彎曲、拉伸，凸、凹模有壓縮等變形。3.斷裂分離階段變形區(qū)內(nèi)部材料應(yīng)力大于強(qiáng)度極限,裂紋首先產(chǎn)生在凹模刃口附近的側(cè)面，然后凸模刃口附近的側(cè)面,再次上、下裂紋擴(kuò)展相遇，最后材料分離。斷面質(zhì)量 沖裁單面間隙是指凸模和凹模刃口橫向尺寸的差值的一半，常稱沖裁間隙。用c表示。間隙值的大小，影響沖裁時(shí)上、下形成的裂紋會合；影響變形應(yīng)力的性質(zhì)和大小。 當(dāng)間隙過小時(shí)，上、下裂紋互不重合。兩裂紋之間的材料，隨著沖裁的進(jìn)行將被第二次剪切，在斷面上形成第二光亮帶，該光亮帶中部有殘留的斷裂帶(夾層

17、)。小間隙會使應(yīng)力狀態(tài)中的拉應(yīng)力成分減小，擠壓力作用增大，使材料塑性得到充分發(fā)揮，裂紋的產(chǎn)生受到抑制而推遲。所以，光亮帶寬度增加，圓角、毛刺、斜度翹曲、拱彎等弊病都有所減小，工件質(zhì)量較好，但斷面的質(zhì)量也有缺陷，像中部的夾層等。當(dāng)間隙過大時(shí)，上、下裂紋仍然不重合。因變形材料應(yīng)力狀態(tài)中的拉應(yīng)力成分增大、材料的彎曲和拉伸也增大，材料容易產(chǎn)生微裂紋，使塑性變形較早結(jié)束。所以，光亮帶變窄，剪裂帶、圓角帶增寬、毛刺和斜度較大，拱彎翹曲現(xiàn)象顯著，沖裁件質(zhì)量下降。并且拉裂產(chǎn)生的斜度增大，斷面出現(xiàn)2個(gè)斜度，斷面質(zhì)量也不理想。當(dāng)間隙適中時(shí)，上、下裂紋會合成一條線。盡管斷面有斜度，但斷面較平直，圓角和毛刺均不大，有

18、較好的綜合斷面質(zhì)量。這種間隙是設(shè)計(jì)選用的合理間隙，當(dāng)模具間隙不均勻時(shí)，沖裁件會出現(xiàn)部分間隙過大，部分間隙過小的斷面情況。這對沖裁件斷面質(zhì)量也是有影響的，要求模具制造和安裝時(shí)必須保持間隙均勻。動畫動畫沖裁變形區(qū)及受力由上述沖裁變形過程的分析可知，沖裁過程的變形是很復(fù)雜的。沖裁變形是在以凸、凹模刃口連線為中心而形成紡錘形區(qū)域，即從模具刃口向板料中心變形區(qū)逐步擴(kuò)大。凸模擠入材料一定深度后，變形區(qū)域也同樣按紡錘形區(qū)域來考慮，但變形區(qū)被此前已變形并加工硬化的區(qū)域所包圍。其變形性質(zhì)是以塑性剪切變形為主，還伴隨有拉伸、彎曲與模向擠壓等變形。無壓邊裝置的沖裁過程中板料所受外力 2.2 沖裁質(zhì)量分析與控制沖裁質(zhì)

19、量分析與控制 1.尺寸精度沖裁件相對于凸?；虬寄３叽绲钠?；模具本身的制造偏差。 2.形狀誤差 材料在沖裁過程中會受到彎曲力偶的作用，因此沖裁件會出現(xiàn)彎拱現(xiàn)象。加工硬化指數(shù)大的材料，彎拱較大。凹模間隙愈大，彎拱也愈大。預(yù)防及減少彎拱的措施是：對于沖孔件在模具結(jié)構(gòu)上增設(shè)壓料板；對于落料件，則在凹?？字屑禹敿?。3.毛刺高度 刃口狀態(tài)對沖裁斷面質(zhì)量有較大影響。當(dāng)模具刃口磨損成圓角時(shí)，擠壓作用增大，則沖裁件圓角和光亮帶增大。鈍的刃口，即使間隙選擇合理，在沖裁件上將產(chǎn)生較大毛刺。凸模鈍時(shí)，落料件產(chǎn)生毛刺；凹模鈍時(shí)，沖孔件產(chǎn)生毛刺。模具刃口狀態(tài)對斷面質(zhì)量的影響2.3 沖裁力和壓力中心的計(jì)算沖裁力和壓力中

20、心的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機(jī)、設(shè)計(jì)模具和檢驗(yàn)?zāi)＞叩膹?qiáng)度。壓力機(jī)的噸位必須大于所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的需求。普通平刃沖裁模，其沖裁力F一般可按下式計(jì)算：FKtL式中材料抗剪強(qiáng)度，見附表(MPa)；L沖裁周邊總長(mm)；t材料厚度(mm) 系數(shù)K是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損、凸模與凹模間隙之波動(數(shù)值的變化或分布不均)、潤滑情況、材料力學(xué)性能與厚度公差的變化等因素而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取1.3。當(dāng)查不到抗剪強(qiáng)度時(shí)，可用抗拉強(qiáng)度b代替，而取K1的近似計(jì)算法計(jì)算。F=Ltb工藝力示意圖當(dāng)上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴(kuò)張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因彈性收縮而緊箍

21、在凸模上。為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的材料料刮下,將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱為頂件力。降低沖裁力的措施在沖壓高強(qiáng)度材料、厚料和大尺寸沖壓件時(shí)，需要的沖裁力較大，生產(chǎn)現(xiàn)場壓力機(jī)的噸位不足時(shí)，為不影響生產(chǎn)，可采用一些有效措施降低沖裁力。凸模階梯布置由于各凸模工作端面不在一個(gè)平面，各凸模沖裁力的最大值不同時(shí)出現(xiàn)，從而達(dá)到降低沖裁力的目的。當(dāng)凸模直徑有較大差異時(shí)，一般把小直徑凸模做短一些，高度差H=(0.51)t。凸模的階梯布置會給刃磨造成一定困難，僅在

22、小批量生產(chǎn)采用。 凸模階梯布置 斜刃沖裁斜刃是將沖孔凸?；蚵淞习寄５墓ぷ魅锌谧鞒尚比校瑳_裁時(shí)刃口不是全部同時(shí)切入，而是逐步地將材料分離，能顯著降低沖裁力，但斜刃刃口制造和刃磨都比較困難，刃口容易磨損，沖件也不夠平整。為了能得到較平整的工件，落料時(shí)斜刃做在凹模上；沖孔時(shí)斜刃做在凸模上。另外，加熱沖裁使金屬抗剪強(qiáng)度降低，也能降低沖裁力。式中材料抗剪強(qiáng)度，t材料厚度(mm)斜刃角（） 20.5tantFK卸料力、推件力和頂件力從凸模上將工件卸下來所需的力稱為卸料力；順著沖裁方向?qū)⒘慵陌寄Ｇ煌瞥龅牧ΨQ為推件力逆著-頂件力影響卸料力、推料力和頂件力的因素很多，如材料的力學(xué)性能、厚度；模具間隙、表面粗糙

23、度等，因此要精確地計(jì)算是困難的。在實(shí)際生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：卸料力F卸卸F推料力F推n推F頂件力F頂頂F卸、推、頂分別為卸料力、推件力和頂件力的系數(shù)，可查表得。F沖裁力n凹?？谥械墓ぜ?shù)。h直刃口部分的高直刃口部分的高(mm)；t材料厚度材料厚度(mm) ，則，則nh/t?？倹_壓力總沖壓力 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。藝力的總和。 采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)：采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)： F總總 FF卸F推 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時(shí)：采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時(shí)： F總總 FF卸F頂 采用剛

24、性卸料裝置和下出件模具時(shí)：采用剛性卸料裝置和下出件模具時(shí)： F總總FF推2.4 沖裁模間隙沖裁模間隙2.4.1沖裁間隙對模具壽命的影響沖裁間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是影響模具壽模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是影響模具壽命諸因素中最主要的因素之一。沖裁過程中，凸模與命諸因素中最主要的因素之一。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重。所隙越小，模具作用的壓應(yīng)力越大，摩擦也越嚴(yán)重。所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可以過小的間隙對模具壽命極為

25、不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并減緩間隙由于受使凸模側(cè)面與材料間的摩擦減小，并減緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。響，從而提高模具壽命。2.4.2沖裁間隙對沖裁力及卸料力、推件力、頂件力的影沖裁間隙對沖裁力及卸料力、推件力、頂件力的影響響 間隙對沖裁力影響不是很大。間隙對沖裁力影響不是很大。間隙小，擠壓狀態(tài)、壓應(yīng)力增大，板料不易產(chǎn)生裂紋，間隙小，擠壓狀態(tài)、壓應(yīng)力增大，板料不易產(chǎn)生裂紋， F 間隙大，拉伸增大、容易產(chǎn)生裂紋，間隙大，拉伸增大、容易產(chǎn)生裂紋，F(xiàn)間隙對卸料力、推件力的影響比

26、較顯著。隨間隙增大，間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。卸料力和推件力都將減小。2.4.3合理沖裁間隙的選用合理沖裁間隙的選用 因此，凸模、凹模間間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模因此，凸模、凹模間間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命都有很大的影響。設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇一個(gè)具壽命都有很大的影響。設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇一個(gè)合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求、所需沖裁力小、模具壽命高。但分別足產(chǎn)品的要求、所需沖裁力小、模具壽命高。但分別從質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理從質(zhì)量、沖裁力、模具壽

27、命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近。考慮到模具間隙并不是同一個(gè)數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就可沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合就可沖出良好的制件，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙理間隙cmin，最大值稱為最大合理間隙，最大值稱為最大合理間隙cmax。考慮到模?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，具在使用過程中的磨損使間隙增大， 故設(shè)計(jì)與制造新故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)要采用最

28、小合理間隙值模具時(shí)要采用最小合理間隙值cmin。確定合理間隙的。確定合理間隙的方法有理論確定法與經(jīng)驗(yàn)確定法。方法有理論確定法與經(jīng)驗(yàn)確定法。沖裁過程中產(chǎn)生裂紋的瞬時(shí)狀態(tài)根據(jù)圖中三角形ABC的關(guān)系可求得間隙值c為：c =( t - h0 ) tan = t (1-h0/t) tan h 凸凸 模切入模切入深度；深度；最大剪最大剪應(yīng)力方向與垂線方應(yīng)力方向與垂線方向的夾角。向的夾角。 理論確定法理論確定法經(jīng)驗(yàn)確定法經(jīng)驗(yàn)確定法 根據(jù)近年來的研究與使用經(jīng)驗(yàn)，在確定根據(jù)近年來的研究與使用經(jīng)驗(yàn)，在確定間隙值時(shí)要按要求分類選用。對于尺寸精間隙值時(shí)要按要求分類選用。對于尺寸精度、斷面垂直度要求度、斷面垂直度要求

29、高的制件應(yīng)選用較小高的制件應(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。壽命為主，可采用較大間隙值。其值可按下列經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)用間隙表選用：其值可按下列經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)用間隙表選用：軟材料：軟材料：t 1 mm, c= ( 3% 4% )tt = 1 3mm, c = (5% 8%)t t = 3 5mm ,c =(8% 10%)t 硬材料硬材料 ： t 1mm,c = ( 4% 5% )t t = 1 3mm, c = ( 6% 8% )tt = 3 8mm, c

30、 = ( 8% 13%) t表見教材表見教材P29、302.5 圖凹模刃口尺寸確定圖凹模刃口尺寸確定2.5.1計(jì)算的原則計(jì)算的原則 沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)： （1）由于凸模、凹模之間存在間隙，使落下的料）由于凸模、凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，

31、且落料件的大端尺寸等或沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。（2）在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基）在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。（3）沖裁時(shí)，凸模、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生）沖裁時(shí)，凸模、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結(jié)果使間摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結(jié)果使間隙越來越大。隙越來越大。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需考慮由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需考慮下述原則：下述原則： （1）落

32、料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。（2）考慮到?jīng)_裁中凸模、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模）考慮到?jīng)_裁中凸模、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔尺寸公差范計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸模、凹模磨

33、損到一定程圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸模、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。凸模、凹模間隙則度的情況下，仍能沖出合格制件。凸模、凹模間隙則取最小合理間隙值。取最小合理間隙值。（3）確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要）確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高求。如果對刃口精度要求過高( 即制造公差過小即制造公差過小)，會，會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口精度要求過低刃口精度要求過低(即制造公差過大即制造公差過大)，則生產(chǎn)出來的制，則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會使模具的壽命降低。制件精度

34、與模件可能不合格，會使模具的壽命降低。制件精度與模具制造精度的關(guān)系見表具制造精度的關(guān)系見表2.3（P32）。）。（4）若制件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件按國家標(biāo)）若制件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可級處理，沖模則可按按IT11級制造；對于圓形件，一般可按級制造；對于圓形件，一般可按IT7IT6級制級制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體入體”原則標(biāo)注，原則標(biāo)注，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件下偏差為零，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件下偏差為零，上偏差為正。上偏差為正。刃口尺寸計(jì)算

35、方法刃口尺寸計(jì)算方法 由于模具加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸由于模具加工方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)的計(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)算方法可分為二種情況。算方法可分為二種情況。 1. 分別加工法分別加工法當(dāng)凸模和凹模的圖紙分別標(biāo)注尺寸和公差時(shí)，按此方當(dāng)凸模和凹模的圖紙分別標(biāo)注尺寸和公差時(shí)，按此方法進(jìn)行加工。法進(jìn)行加工。會造成：會造成： 1）沖裁間隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差來）沖裁間隙由凸模、凹模刃口尺寸和公差來保證；保證； 2）要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公）要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差差(凸模凸模p、凹模

36、、凹模d)，具有互換性；，具有互換性； 3）受到?jīng)_裁間隙的限制，它僅適用于圓形或）受到?jīng)_裁間隙的限制，它僅適用于圓形或簡單形狀的沖壓件。簡單形狀的沖壓件。 4）要保證初始間隙值小于最大合理間隙）要保證初始間隙值小于最大合理間隙2cmax，必須滿足下列條件：必須滿足下列條件：pdcmax2cmin 5）若）若pdcmax2cmin，可取，可取p0.4(2cmax2cmin)，d0.6(2cmax2cmin)作為模具作為模具的凸模、凹模的制造偏差。的凸模、凹模的制造偏差。 落料：落料：設(shè)工件的尺寸為設(shè)工件的尺寸為D，根據(jù)計(jì)算原，根據(jù)計(jì)算原則，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先則，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

37、首先確定凹模尺寸，使凹?；境叽缃咏_定凹模尺寸，使凹?；境叽缃咏虻扔谥萍喞淖钚O限尺寸，再或等于制件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值2cmin。各尺寸分配位置。凹模制造偏。各尺寸分配位置。凹模制造偏差取正偏差，凸模偏差取負(fù)偏差，其差取正偏差，凸模偏差取負(fù)偏差，其計(jì)算公式如下：計(jì)算公式如下： （ 2-3-2) 。沖孔：沖孔： 設(shè)沖孔尺寸為設(shè)沖孔尺寸為d0，根據(jù)以上原，根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽绱_定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸

38、，接近或等于工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙 2cmin。各部分尺寸分配位置，凸模制。各部分尺寸分配位置，凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下：計(jì)算公式如下： 在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，凹模型孔中心距心距 Ld按下式確定按下式確定 ： 式中：式中：d落料凹?；境叽缏淞习寄；境叽?mm)； p落料凸模基本尺寸落料凸?；境叽?mm)； Dmax落料件最大極限尺寸落料件最大極限尺寸(mm)； dd沖孔凹模基本尺寸沖孔凹?；境叽?mm)；dp沖

39、孔凸模基本尺寸沖孔凸?；境叽?mm)； dmin沖孔件孔的最小極限尺寸沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld同一工步中凹模孔距基本尺寸同一工步中凹?？拙嗷境叽?mm)； Lmin制件孔距最小極限尺寸制件孔距最小極限尺寸(mm)；制件公差制件公差 (mm)； 2cmin凸模、凹模最小初始雙面間隙凸模、凹模最小初始雙面間隙(mm)；一般用一般用Z表示。表示。 p凸模下偏差，可按凸模下偏差，可按IT6選用選用(mm)； d凹模上偏差，可按凹模上偏差，可按IT7選用選用(mm)；x系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度沖裁

40、件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)，按下列關(guān)系取值：有關(guān)，按下列關(guān)系取值：當(dāng)制件公差為當(dāng)制件公差為 IT10以上，取以上，取x 當(dāng)制件公差為當(dāng)制件公差為 IT11IT13，取，取x0.75當(dāng)制件公差為當(dāng)制件公差為 IT14以下時(shí)，取以下時(shí)，取x0.5。也可查表也可查表2-4（P32） 凸凹模配合加工凸凹模配合加工用凸模與凹?；ハ嗯渲频姆椒▉肀ＷC沖裁間隙。根據(jù)車間用凸模與凹?；ハ嗯渲频姆椒▉肀ＷC沖裁間隙。根據(jù)車間現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，規(guī)定凸模或凹模為制造的基準(zhǔn)模，通現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，規(guī)定凸?；虬寄橹圃斓幕鶞?zhǔn)模，通常沖孔件選擇凸模，落料件選擇凹模為基準(zhǔn)模。在作為常沖孔件選擇凸模，落料件選擇凹模為基準(zhǔn)

41、模。在作為基準(zhǔn)模的零件圖上標(biāo)注尺寸和公差。相配的非基準(zhǔn)模按基準(zhǔn)模的零件圖上標(biāo)注尺寸和公差。相配的非基準(zhǔn)模按基準(zhǔn)模的實(shí)際尺寸配間隙。在非基準(zhǔn)模的零件圖上標(biāo)注基準(zhǔn)模的實(shí)際尺寸配間隙。在非基準(zhǔn)模的零件圖上標(biāo)注與基準(zhǔn)模相同的基本尺寸，在技術(shù)條件上注明按基準(zhǔn)模與基準(zhǔn)模相同的基本尺寸，在技術(shù)條件上注明按基準(zhǔn)模的實(shí)際尺寸配間隙及間隙值。如沖孔以凸模為基準(zhǔn)機(jī)凸的實(shí)際尺寸配間隙及間隙值。如沖孔以凸模為基準(zhǔn)機(jī)凸模零件圖上標(biāo)注尺寸和公差，凹模圖上標(biāo)注與凸模相同模零件圖上標(biāo)注尺寸和公差，凹模圖上標(biāo)注與凸模相同的基本尺寸，并注明按兇模實(shí)際尺寸配間隙。用配創(chuàng)法的基本尺寸，并注明按兇模實(shí)際尺寸配間隙。用配創(chuàng)法保證間隙，會延

42、長生產(chǎn)周期，增加裝配模具工作量，生保證間隙，會延長生產(chǎn)周期，增加裝配模具工作量，生產(chǎn)管理也麻煩，但可以放大模具制造公差，對模具加工產(chǎn)管理也麻煩，但可以放大模具制造公差，對模具加工有利。有利。2.6 沖裁排樣設(shè)計(jì)沖裁排樣設(shè)計(jì)1排樣原則排樣原則 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則：考慮如下原則： 1）提高材料利用率）提高材料利用率 (不影響制件使用性能前不影響制件

43、使用性能前提下，還可適當(dāng)改變制件形狀提下，還可適當(dāng)改變制件形狀)。 2）排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安）排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強(qiáng)度小且安全。全。 3）模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。）模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。 4）保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要）保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。求。 2排樣方法排樣方法 根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可分為有廢根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用程度，排樣方法可分為有廢料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的料、少廢料和無廢料排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣又可分為直排、斜排、對排、混合排、布置形式，排樣又可分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多種形式。

44、多排等多種形式。1）有廢料排樣法：圖）有廢料排樣法：圖 所示，沿制件的全部外形輪所示，沿制件的全部外形輪廓沖裁，在制件之間及制件與條料側(cè)廓沖裁，在制件之間及制件與條料側(cè) 邊之間邊之間 ，都有工藝余料都有工藝余料 (稱搭邊稱搭邊)存在。因留有搭邊，所以存在。因留有搭邊，所以制件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率降低。制件質(zhì)量和模具壽命較高，但材料利用率降低。 2）少廢料排樣法：如圖）少廢料排樣法：如圖 所示。沿制件的部分外形輪所示。沿制件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在制件之間廓切斷或沖裁，只在制件之間(或制件與條料側(cè)或制件與條料側(cè) 邊邊之間之間 )留有搭邊，材料利用率有所提高。留有搭邊，材料利用率

45、有所提高。 3）無廢料排樣法：無廢料排樣法就是無工藝搭邊的）無廢料排樣法：無廢料排樣法就是無工藝搭邊的排樣，制件直接由切斷條料獲得。圖是步距為兩排樣，制件直接由切斷條料獲得。圖是步距為兩倍制件寬度倍制件寬度 的一模兩件的一模兩件 的無廢料排樣。的無廢料排樣。采用少、無廢料排樣法采用少、無廢料排樣法1）材料利用率高，）材料利用率高，2）有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，）有利于一次沖程獲得多個(gè)制件，3）簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力）簡化模具結(jié)構(gòu)、降低沖裁力4）由于條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的）由于條料本身的公差以及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤差的影響，所以沖裁件的公差等級較低。誤差的影響，所以沖裁

46、件的公差等級較低。5）因模具單面受力）因模具單面受力 (單邊切斷時(shí)單邊切斷時(shí))，會加劇模具的磨損，會加劇模具的磨損，降低模具的壽命，并且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面，降低模具的壽命，并且也直接影響到?jīng)_裁件的斷面質(zhì)量。質(zhì)量。因此排樣時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。因此排樣時(shí)必須統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。 排樣形式分類示例排樣形式分類示例 排樣形式有廢料排樣少、無廢料排樣應(yīng)用范圍直排方形、矩形零件斜排橢圓形、L形、T形、S形零件梯形、三角形、半圓形、T形、形零件 混合排材料與厚度相同的兩種以上的零件多行排批量較大、尺寸不大的圓形、六角形、方形、矩形零件整裁搭邊細(xì)長零件分次裁搭邊3.搭邊搭邊 搭邊：排樣時(shí)沖裁件之間

47、以及沖裁件與條料搭邊：排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料。側(cè)邊之間留下的工藝廢料。 作用：作用： 1）補(bǔ)償定位和剪板誤差，確保沖出合格零件；）補(bǔ)償定位和剪板誤差，確保沖出合格零件； 2）增加條料剛度，便于條料送進(jìn)，提高勞動生）增加條料剛度，便于條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率。產(chǎn)率。 搭邊值的大小搭邊值的大小 直接影響材料利用率、模具壽命等。搭邊值的大直接影響材料利用率、模具壽命等。搭邊值的大小由經(jīng)驗(yàn)確定。一般來說，小由經(jīng)驗(yàn)確定。一般來說， 1)硬材料、用手工送料、有側(cè)壓裝置的搭邊值可硬材料、用手工送料、有側(cè)壓裝置的搭邊值可取小些；取小些； 2)軟材料、脆材料、厚材料、尺寸大和形狀

48、復(fù)雜軟材料、脆材料、厚材料、尺寸大和形狀復(fù)雜的搭邊值要取大一些。的搭邊值要取大一些。影響搭邊值的因素（1）材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)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）材料厚度材料厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 （3）沖裁件的形狀與尺寸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；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 （5）卸料方式卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。4.送料步距與條料寬度送料步距與條料寬度 排樣方式和搭邊值確定后，條料的寬度和進(jìn)距也就可排樣

49、方式和搭邊值確定后，條料的寬度和進(jìn)距也就可設(shè)計(jì)出。設(shè)計(jì)出。步距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離。步距與步距是每次將條料送入模具進(jìn)行沖裁的距離。步距與排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。排樣方式有關(guān)，是決定擋料銷位置的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。確定的原則是：條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。確定的原則是：最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值最小條料寬度要保證沖裁時(shí)工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)；最大條料寬度能在沖裁時(shí)順利地在導(dǎo)料板之間送進(jìn)條料，并有一定的間隙。條料，并有一定的間隙。1）有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度）有側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度 有

50、側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿基準(zhǔn)導(dǎo)料板送料，有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿基準(zhǔn)導(dǎo)料板送料，因此條料寬度可按下式計(jì)算：因此條料寬度可按下式計(jì)算： 條料寬度：條料寬度：導(dǎo)料板間距離：導(dǎo)料板間距離：式中：式中：B條料寬度的基本尺寸條料寬度的基本尺寸(mm)； D條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸(mm)； a側(cè)面搭邊，查表（側(cè)面搭邊，查表（mm） ； Z條料下料剪切公差，查表（條料下料剪切公差，查表（mm） 0max0)2(aDBZaDZBA2max2.6 沖裁排樣設(shè)計(jì)搭邊搭邊a和和a1數(shù)值數(shù)值(低碳鋼低碳鋼) 剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙剪料公差及條料與導(dǎo)料板之間隙(

51、mm)條料寬度B條料厚度t1122335cccc50501001001501502202203000.40.50.60.70.80.10.10.20.20.30.50.60.70.80.90.20.20.30.30.40.70.80.91.01.10.40.40.50.50.60.91.01.11.21.30.60.60.70.70.8 滾剪機(jī)剪切的最小公差滾剪機(jī)剪切的最小公差(mm)條料厚度t條料寬度B20203030500.50.51.01.02.00.050.080.100.080.100.150.100.150.20無側(cè)壓裝置時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離條料寬度：導(dǎo)料板間距離：002)(

52、maxZaDBZaDZBA22max用側(cè)刃定距時(shí)條料的寬度與導(dǎo)料板間距離條料寬度：導(dǎo)料板間距離：01max01max0)5 . 1()2(nbaLnbaLBZnbaLZBB151.maxyaLB5 . 1max1B為側(cè)刃余料，金屬材料取為側(cè)刃余料，金屬材料取.5mm，非金屬，非金屬材料取材料取1.5mm(薄材料取小值，薄材料取小值， 厚料取大值厚料取大值 )；n為側(cè)刃個(gè)數(shù)；為側(cè)刃個(gè)數(shù)；y為側(cè)刃沖切后條料與導(dǎo)料板之為側(cè)刃沖切后條料與導(dǎo)料板之間的間隙，常取間的間隙，常取0.10.2mm（薄料取小值，厚料（薄料取小值，厚料取大值）。取大值）。 一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸 、條料長度L、板料厚

53、度t、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊和側(cè)搭邊a。并習(xí)慣以剖面線表示沖壓位置。排樣圖 0B零件形狀不同材料利用情況的對比零件形狀不同材料利用情況的對比 2.7 沖裁工藝設(shè)計(jì)1沖裁件工藝性分析沖裁件工藝性分析沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工的工藝要求，難易程度如何。工藝性是否合理，對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。1）沖裁件的形狀和尺寸）沖裁件的形狀和尺寸 沖裁件形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。沖裁件形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無廢在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)

54、計(jì)成少、無廢料的排樣形狀。如圖所示零件，若外形無要求，只要料的排樣形狀。如圖所示零件，若外形無要求，只要滿足三孔位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可改為圖滿足三孔位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可改為圖b)所示形狀，所示形狀，采用無廢料排樣，材料利用率提高采用無廢料排樣，材料利用率提高40%。 提高提高40%。 沖裁件形狀對工沖裁件形狀對工藝性的影響示例藝性的影響示例 除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，允許工件除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，允許工件有尖銳的清角外，沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用有尖銳的清角外，沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過渡，避免清角。其圓角值見表圓角過渡，避免清角。其圓角值見表 。零件種

55、類黃銅、鋁合金鋼軟鋼備注落料交角90o90o0.18t0.35t0.35t0.70t0.25t0.5t0.25mm0.5mm 沖裁件最小圓角半徑?jīng)_裁件最小圓角半徑R盡量避免沖裁件上過長的懸臂與窄槽，它們的最小寬盡量避免沖裁件上過長的懸臂與窄槽，它們的最小寬度度b1.5t。沖裁件孔與孔之間、孔與零件邊緣之間的壁厚，沖裁件孔與孔之間、孔與零件邊緣之間的壁厚，因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，其值不能太小因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，其值不能太小。一般要求。一般要求c1.5t，ct。 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性圖沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性圖若在彎曲或拉深件上沖孔，沖孔位置與件壁間距應(yīng)若在彎曲或拉深件上沖孔，沖孔位置與件

56、壁間距應(yīng)滿足圖示尺寸。滿足圖示尺寸。彎曲件的沖孔位置彎曲件的沖孔位置 沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太小，否則容易折斷和壓彎?？椎淖钚〕叽缛Q于材料的小，否則容易折斷和壓彎。孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模見表自由機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模見表自由凸模沖孔的最小尺寸凸模沖孔的最小尺寸(mm)帶護(hù)套的凸模所能沖制的最小孔徑分別見表，帶護(hù)套的凸模所能沖制的最小孔徑分別見表，帶護(hù)套的凸模的最小尺寸帶護(hù)套的凸模的最小尺寸沖壓件材料圓形孔（直徑d）矩形孔（孔寬b）硬鋼軟鋼及黃銅鋁、鋅0.5t0.

57、35t0.3t0.4t0.3t0.28t 孔距的最小尺寸可見表?？拙嗟淖钚〕叽缈梢姳怼?孔型圓孔方孔料厚t()1.552.3最小孔距3.1t2t4.6t2t 2）沖裁件的尺寸精度（公差等級）和表面粗糙度沖裁件的精度一般可分為精密級與經(jīng)濟(jì)級經(jīng)濟(jì)級兩類在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，沖裁件的尺寸精度要求，對于在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，沖裁件的尺寸精度要求，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級，沖孔件比落級，沖孔件比落料件高一級。沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差可見表。料件高一級。沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差可見表。沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差沖裁件兩孔孔心距所能達(dá)到的公差見

58、表沖裁件兩孔孔心距所能達(dá)到的公差見表 。沖裁件孔中心距的公差沖裁件孔中心距的公差沖裁件斷面的表面粗糙度和允許的毛刺高度可見表沖裁件斷面的表面粗糙度和允許的毛刺高度可見表沖裁斷面的表面粗糙度表沖裁斷面的表面粗糙度表沖裁件允許毛刺的高度沖裁件允許毛刺的高度如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或采用精密沖裁工藝。采用精密沖裁工藝。沖裁件的尺寸基準(zhǔn)沖裁件的尺寸基準(zhǔn) 沖裁件孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過程中始終沖裁件孔位尺寸基準(zhǔn)應(yīng)盡量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的面或線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)不參加變形的面或線上，切不要與參加變形的部位聯(lián)系起來。如

59、圖所示，原設(shè)計(jì)尺寸的標(biāo)注圖系起來。如圖所示，原設(shè)計(jì)尺寸的標(biāo)注圖a），對沖），對沖裁件圖樣的標(biāo)注是不合理的，因?yàn)檫@樣標(biāo)注，尺寸裁件圖樣的標(biāo)注是不合理的，因?yàn)檫@樣標(biāo)注，尺寸L1、L2必須考慮到模具的磨損，而相應(yīng)給以較寬的公差必須考慮到模具的磨損，而相應(yīng)給以較寬的公差造成孔心距的不穩(wěn)定，孔心距公差會隨著模具磨損而造成孔心距的不穩(wěn)定，孔心距公差會隨著模具磨損而增大。改用圖增大。改用圖 b)的標(biāo)注，兩孔的孔心距不受模具磨損的標(biāo)注，兩孔的孔心距不受模具磨損的影響，比較合理。因此，考慮沖裁件的尺寸基準(zhǔn)時(shí)的影響，比較合理。因此，考慮沖裁件的尺寸基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡可能考慮制造模具及模具的使用定位基準(zhǔn)重合，應(yīng)盡可能考慮制

60、造模具及模具的使用定位基準(zhǔn)重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。 2.沖裁工藝方案的確定沖裁工藝方案的確定 在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)在沖裁工藝分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)上根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。沖裁工藝方案可分為沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁工藝方案。沖裁工藝方案可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁。 單工序沖裁是在壓機(jī)一次行程，在模具單一的工位中單工序沖裁是在壓機(jī)一次行程，在模具單一的工位中完成單一工序的沖壓；復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，完成單一工序的沖壓；復(fù)合沖裁是在壓機(jī)一次行程中，在模具的同一工作位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上