模具第二章沖裁模

第二章沖裁模第一節(jié)沖裁模的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二節(jié)沖裁模設(shè)計(jì)示范第一節(jié)沖裁模的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序,主要包括落料和沖孔。經(jīng)過(guò)沖裁得到的制件,可以用它作為零件或?yàn)閺澢⒗?、成形等工序?zhǔn)備毛坯。從板料沖壓所需形狀的零件（或毛坯）稱落料,在工件上沖出所需形狀的孔稱為沖孔。一、沖裁件的工藝分析沖裁件的工藝性：工件在沖裁中的難易程度。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證：材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等。影響沖裁件工藝性的因素：很多,如沖裁件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)注方法、精度要求和材料性能等。1、沖裁件的形狀和尺寸沖裁件的形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱,最好由圓弧和直線組成。并應(yīng)避免沖裁件上有過(guò)長(zhǎng)的懸臂和狹槽,其最小寬度要大于料厚t的兩倍,即b>2t,沖裁件上的孔與孔,或孔與邊緣的距離b、b1(見下圖)其值也不能過(guò)小,一般取b≥1.5t,b1≥t。

為了防止沖裁時(shí)凸模折斷或壓彎,沖孔的尺寸不能太小,

有關(guān)要求見下表(一)一般沖孔?？蓻_壓的最小孔徑值(mm)注:t—材料厚度材料鋼г>700MPa鋼г=400~700MPa鋼г<400MPa黃銅、銅鋁、鋅紙膠板、布膠板硬紙、紙d≥1.5td≥1.3td≥td≥0.9td≥0.8td≥0.7td≥0.6tb≥1.35tb≥1.2tb≥0.9tb≥0.8tb≥0.7tb≥0.7tb≥0.5tb≥1.1tb≥0.9tb≥0.7tb≥0.6tb≥0.5tb≥0.4tb≥0.3tb≥1.2tb≥tb≥0.8tb≥0.7tb≥0.6tb≥0.5tb≥0.4t為了防止沖裁時(shí)凸模折斷或壓彎,沖孔的尺寸不能太小,

有關(guān)要求見下表(二)帶保護(hù)套凸模沖孔最小值(mm)材料硬鋼軟鋼及黃銅鋁及鋅圓形孔徑d0.5t0.35t0.3t長(zhǎng)方孔寬b0.4t0.3t0.28t2、沖裁件的尺寸精度一般沖裁件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度、兩孔中心距離公差、孔中心與邊緣距離尺寸公差、沖裁件的角度偏差值以及剪切段面粗糙度值,分別見表2-3~表2-7。表2-3沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度基本尺寸/mm材料厚度t/mm≤33~66~1010~1818~500≤3IT12~IT13IT111~2IT14IT12~IT13IT112~3IT14IT12~IT133~5--IT14IT12~IT13表2-4兩孔中心距離公差(mm)材料厚度t一般精度(模具)較高精度(模具)孔距基本尺寸≤5050~150150~300≤5050~150150~300≤11~22~44~60.10.120.150.20.150.20.250.30.20.30.350.400.030.040.060.080.050.060.080.100.080.10.120.15注:1.表中所列孔距公差,適用于兩孔同時(shí)沖出的情況;2.一般精度指模具工作部分達(dá)IT8,凹模后角15’~30’的情況,較高精度指模具工作部分達(dá)IT7以上,凹模后角不超過(guò)15’;3.表中數(shù)值均為正負(fù)值。表2-5孔中心與邊緣距離尺寸公差(mm)注:本表適用于先落料再進(jìn)行沖孔的情況;表中數(shù)值均為正負(fù)值。

表2-6沖裁件角度偏差值(表中數(shù)值均為正負(fù)值)材料厚度t孔中心與邊緣距離尺寸≤5050~120120~220220~360≤22~4>40.50.60.70.60.70.80.70.81.00.81.01.2

短邊長(zhǎng)度/mm精度等級(jí)1~33~66~1010~1818~3030~5050~8080~120120~180180~260260~360360~500>500較高精度一般精度2°30’4°2°3°1°30’2°30’1°15’2°1°1°30’50’1°15’40’1°30’50’25’40’20’30’15’25’12’20’10’15’表2-7一般沖裁件剪斷面表面粗糙度注:如果沖壓件剪斷面表面粗糙度要求高于本表所列,則需要另加整修工序。各種材料通過(guò)整修后的表面粗糙度Ra:黃銅0.4μm,軟鋼0.4~0.8μm,硬鋼0.8~1.6μm。材料厚度t/mm≤11~22~33~44~5剪切斷面表面粗糙度Ra/μm3.26.312.525503、尺寸標(biāo)注沖裁件的尺寸標(biāo)注應(yīng)符合沖壓工藝要求。如上圖a的尺寸標(biāo)注方法不合理,這樣標(biāo)注,兩孔的中心距會(huì)隨著模具磨損而增大。應(yīng)為圖b的標(biāo)注方法,則兩孔的中心距與模具磨損無(wú)關(guān),其公差值也可減少。二、、模模具具類類型型的的確確定定常見見的的模模具具形形式式：：?jiǎn)喂すば蛐蚰Ｄ！?、?fù)復(fù)合合模模、、級(jí)級(jí)進(jìn)進(jìn)模模（（三三種種））。。確定定模模具具形形式式的的基基本本方方法法：：應(yīng)以以沖沖裁裁工工作作的的要要求求，，生生產(chǎn)產(chǎn)批批量量、、模模具具加加工工條條件件等等為為主主要要依依據(jù)據(jù)。。三、、沖沖裁裁間間隙隙（（一一））沖裁裁間間隙隙：沖沖裁裁模模凸凸、、凹凹模模刃刃口口部分分尺尺寸寸之之差差。。且且有有雙雙面面沖沖裁裁間間隙隙與單單面面間隙隙之之別別。。其雙雙面面沖沖裁裁間間隙隙用用Z表表示示，，單單面間隙隙為為Z/2，，如如右右圖圖所所示示。。沖裁裁間間隙隙的的大大小小對(duì)對(duì)沖沖裁裁件件的的斷斷面面質(zhì)量量、、沖沖裁裁力力、、模模具具壽壽命命等等影影響響很很大，，所所以以沖沖裁裁間間隙隙是是沖沖裁裁模模設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中一個(gè)個(gè)很很重重要要的的工工藝藝參參數(shù)數(shù)。。沖裁裁間間隙隙（（二二））合理理間間隙隙考慮慮到到模模具具制制造造中中的的偏偏差差及及使使用用中中的的磨磨損損，，生生產(chǎn)產(chǎn)中中通通常常要要選選擇擇一一個(gè)個(gè)適適當(dāng)當(dāng)?shù)牡姆斗秶鷩髯鳛闉楹虾侠砝黹g間隙隙（（最最小小合合理理間間隙隙、、最最大大合合理理間間隙隙）），，只只要要間間隙隙在在這這個(gè)個(gè)范范圍圍內(nèi)內(nèi)，，就就可可以以沖沖出出良良好好的的零零件件。?？紤]慮到到模模具具在在使使用用過(guò)過(guò)程程中中的的磨磨損損使使間間隙隙增增大大，，故故設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與制制造造新新模模具具時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)采采用用最最小小合合理理間間隙隙值值。。間隙隙Z的的確確定定：：1、、直直接接查查表2——10。2、、利利用用下下述述經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式計(jì)計(jì)算算。。Z=mt式中中t————材材料料厚厚度度m————系系數(shù)數(shù)，，與與材材料料性性能能及及厚厚度度有有關(guān)關(guān)。。當(dāng)t<3時(shí)時(shí)：：軟軟鋼鋼、、純純鐵鐵m=6%～～9%銅、、鋁鋁合合金金m=6%～～10%硬鋼鋼m=8%～～12%當(dāng)t>3時(shí)時(shí)：：軟軟鋼鋼、、純純鐵鐵m=15%～～19%銅、、鋁鋁合合金金m=16%～～21%硬鋼鋼m=17%～～25%四、、凸凸、、凹凹模模刃刃口口尺尺寸寸的的計(jì)計(jì)算算沖裁裁件件的的尺尺寸寸精精度度取取決決與與凸凸、、凹凹模模刃刃口口部部分分的的尺尺寸寸。。沖沖裁裁的的合合理理間間隙隙也也靠靠凸凸、、凹凹模模刃刃口口部部分分的的尺尺寸寸來(lái)來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)和和保保證證。。所所以以正正確確地地確確定定刃刃口口部部分分尺尺寸寸是是相相當(dāng)當(dāng)重重要要的的。。1、、尺尺寸寸計(jì)計(jì)算算原原則則（在在決決定定模模具具刃刃口口尺尺寸寸及及制制造造公公差差時(shí)時(shí)））：：1））落落料料件件的的尺尺寸寸取取決決于于凹凹件件尺尺寸寸，，沖沖孔孔件件的的尺尺寸寸取取決決于于凸凸模模尺尺寸寸。。因因此此，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)落落料料模模時(shí)時(shí)，，以以凹凹模模為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)，，間間隙隙取取在在凸凸模模上上。。設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)沖沖孔孔模模時(shí)時(shí)，，以以凸凸模模為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)，，間間隙隙取取在在凹凹模模上上。。2））考考慮慮到到?jīng)_沖裁裁時(shí)時(shí)，，凸凸、、凹凹模模的的磨磨損損，，在在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)凸凸、、凹凹模模刃刃口口尺尺寸寸時(shí)時(shí)，，對(duì)對(duì)基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件刃刃口口尺尺寸寸在在磨磨損損后后增增大大的的，，其其刃刃口口的的公公稱稱尺尺寸寸應(yīng)應(yīng)取取工工件件尺尺寸寸公公差差范范圍圍內(nèi)內(nèi)較較小小的的數(shù)數(shù)值值。。對(duì)對(duì)基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件刃刃口口尺尺寸寸在在磨磨損損后后減減小小的的，，則則反反之之。。這這樣樣，，在在凸凸、、凹凹模模磨磨損損到到一一定定程程度度的的情情況況下下，，仍仍能能沖沖出出合合格格的的零零件件。。3））在在確確定定模模具具刃刃口口制制造造公公差差時(shí)時(shí)，，要要既既能能保保證證工工件件的的精精度度要要求求，，又又能能保保證證有有合合理理的的間間隙隙數(shù)數(shù)值值。。一一般般模模具具制制造造精精度度應(yīng)應(yīng)比比工工件件精精度度高高3～～4級(jí)級(jí)。。若若零零件件沒(méi)沒(méi)有有標(biāo)標(biāo)注注公公差差，，則則可可通通過(guò)過(guò)查查表表確確定定。。2、、尺尺寸寸計(jì)計(jì)算算方方法法由于于模模具具加加工工和和測(cè)測(cè)量量方方法法的的不不同同，，凸凸模模和和凹凹模模刃刃口口部部分分尺尺寸寸的的計(jì)計(jì)算算公公式式和和制制造造公公差差的的標(biāo)標(biāo)注注也也不不同同，，基基本本上上可可分分為為兩兩類類（（分分開開加加工工、、配配合合加加工工））：：1)凸凸模模和和凹凹模模分分開開加加工工采用用這這種種方方法法，，要要分分別別標(biāo)標(biāo)注注凸凸模模和和凹凹模模刃刃口口尺尺寸寸與與制制造造公公差差，，它它適適用用于于圓圓形形或或簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單形形狀狀的的工工件件。。為為了了保保證證間間隙隙值值，，必必須須滿滿足足關(guān)關(guān)系系式式：：δ凸+δδ凹≤Zmax-Zmin。。式中中：：δ凸———凸凸模模的的制制造造公公差差；；δ凹———凹凹模模的的制制造造公公差差；；δ凸、δ凹已有有標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)見見表２２－－１１２２。下面面對(duì)對(duì)沖沖孔孔和和落落料料兩兩種種情情況況分分別別進(jìn)進(jìn)行行討討論論。。（1））沖沖孔孔設(shè)工工件件孔孔的的尺尺寸寸為為。根根據(jù)據(jù)刃口口尺尺寸寸計(jì)計(jì)算算原原則則，，沖沖孔孔時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)首首先先確確定定凸凸模模刃刃口口尺尺寸寸。。由由于于基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件凸凸模模刃刃口口尺尺寸寸在在磨磨損損后后會(huì)會(huì)減減小小，，因因此此，，應(yīng)應(yīng)使使凸凸模模的的基基本本尺尺寸寸接接近近工工件件孔孔的的最最大大極極限限尺尺寸寸，，再再增增大大凹凹模模尺尺寸寸以以保保證證最最小小合合理理間間隙隙Zmin。凸模模的的制制造造取取負(fù)負(fù)偏偏差差，，凹凹模模取取正正偏偏差差。。其其計(jì)計(jì)算算式式為為:式中中:d凸、d凹———沖沖孔孔凸凸、、凹凹模?；颈境叱叽绱?mm);△———工件件制造公公差(mm);X———因數(shù)數(shù)，見見表2-13沖孔時(shí)時(shí)各部部分尺尺寸公公差的的分配配位置置如右右圖a)（2））落料料設(shè)工件件尺寸寸為D-△。根據(jù)據(jù)刃口尺尺寸計(jì)計(jì)算原原則，落料時(shí)時(shí)應(yīng)首首先確定凹凹模刃刃口尺尺寸。。由于于基準(zhǔn)準(zhǔn)件凹凹模的的刃口口尺寸寸在磨磨損后后會(huì)增增大，，因此此應(yīng)使使凹模模的基基本尺尺寸接接近工工件輪輪廓的的最小小極限限尺寸寸，再再減小小凸模模尺寸寸以保保證最最小合合理間間隙值值Zmin。仍然然是凸模取取負(fù)偏偏差,凹模取取正偏偏差。落料時(shí)時(shí)各部分尺尺寸公公差的的分配配位置置如右右圖b)其計(jì)算算公式式如下下：D凹=(D-X△)+δ凹D凸=(D-Zmin)-δ凸=(D-X△-Zmin)-δ凸式中D凹、D凸——落落料凹凹、凸凸?；境叱叽?mm)。。２)凸凸模和和凹模模配合合加工工對(duì)于形形狀復(fù)復(fù)雜或或料薄薄的沖沖裁件件，為為了保保證凸凸、凹凹模之之間一一定的的間隙隙值，，必須須采用用配合合加工工。此此方法法是先先加工工好其其中的的一件件，（（凸模?；虬及寄＃┳鳛闉榛鶞?zhǔn)準(zhǔn)件，，然后后以此此基準(zhǔn)準(zhǔn)件為為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來(lái)加加工另另一件件，使使它們們之間間保持持一定定的間間隙。。這種加加工方方法的的特點(diǎn)點(diǎn)是：：（１））模具具間隙隙是在在配制制中保保證的的，因因此不不需要要校核核δ凸+δ凹凹≤≤Zmax-Zmin，，所所以以加加工工基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件時(shí)時(shí)可可以以適適當(dāng)當(dāng)放放寬寬公公差差，，使使其其加加工工容容易易。。（２２））尺尺寸寸標(biāo)標(biāo)注注簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，只只需需在在基準(zhǔn)準(zhǔn)件件上上標(biāo)標(biāo)注注尺寸寸和和公公差差，，配配制制件件僅僅標(biāo)標(biāo)注注基基本本尺尺寸寸并并注注明明配配做做所所留留間間隙隙值值。。(因因此此目目前前工工廠廠大大多多采采用用這這種種方方法法，，但但此此方方法法制制造造的的凸、、凹凹模模不不能能互互換換)由于于復(fù)復(fù)雜雜形形狀狀工工件件，，其其各各部部分分尺寸寸性性質(zhì)質(zhì)不不同同，，凸模模和和凹凹模模磨磨損損情情況況也也不不同同，，所所以以基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件的的刃刃口口尺尺寸寸需需要要按按不不同同方方法法計(jì)計(jì)算算。。如如右右圖圖為為一一落落料料件件，，應(yīng)應(yīng)以以凹凹模模為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件，，凹凹模模的的磨磨損損情情況況可可分分為為三三類類：：第一一類類：：凹凹模模磨磨損損后后增增大大的的尺尺寸寸（（圖圖中中A類類尺尺寸寸））第二二類類：：凹凹模模磨磨損損后后增增小小的的尺尺寸寸（（圖圖中中B類類尺尺寸寸））第三三類類：：凹凹模模磨磨損損后后沒(méi)沒(méi)有有增增減減的的尺寸寸（（圖圖中中C類類尺尺寸寸））同理理，，對(duì)對(duì)于于圖圖ｂｂ的的沖沖孔孔件件，，應(yīng)應(yīng)以以凸凸模模為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件，，可可根根據(jù)據(jù)凸凸模模的的磨磨損損情情況況，，按按圖圖示示方方法法將將尺尺寸寸分分成成A﹑﹑B﹑﹑C三三類類。。當(dāng)當(dāng)凸凸模模磨磨損損后后，，其其尺尺寸寸的的增增減減情情況況也也是是增增大大、、減減小小、、不不變變這這一一同同樣樣的的規(guī)規(guī)律律。。因因此此，，對(duì)對(duì)于于復(fù)復(fù)雜雜形形狀狀的的落落料料件件或或沖沖孔孔件件，，其其模模具具基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件的的刃刃口口尺尺寸寸均均可可按按下下式式計(jì)計(jì)算算:A類類：：Aj＝(Amax-X△△)+△△/4B類類:Bj＝(Bmin+X△△)-△△/4C類類:Cj＝(Cmin+0.5△△)±±△△/8式中中Aj.Bj.Cj－基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件尺尺寸寸(mm);Amax.Bmin.Cmin－工工件件極極限限尺尺寸寸(mm);△－－工工件件公公差差(mm)。。對(duì)于于與與基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件相相配配合合的的非非基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件凸凸模?；蚧虬及寄Ｄ５牡娜腥锌诳诔叱叽绱绾秃凸畈钜灰话惆悴徊辉谠趫D圖樣樣上上標(biāo)標(biāo)注注,而而是是僅僅標(biāo)標(biāo)注注基基本本尺尺寸寸,并并注注明明其其公公差差按按基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件凹凹模?；蚧蛲雇鼓Ｄ５牡膶?shí)實(shí)際際尺尺寸寸配配做做,并并保保證證應(yīng)應(yīng)留留的的間間隙隙值值。。另外外,如如果果由由于于加加工工的的需需要要,希希望望對(duì)對(duì)落落料料件件以以凸凸模模為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件,對(duì)對(duì)沖沖孔孔件件以以凹凹模模為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件,則則模模具具基基準(zhǔn)準(zhǔn)件件的的刃刃口口尺尺寸寸可可按按右右式式計(jì)計(jì)算算:A類類：：Aj＝(Amax-X△△-Zmin)-△△/4B類類:Bj＝(Bmin+X△△+Zmin)+△△/4C類類:Cj＝(Cmin+0.5△△)±±△△/8五﹑沖壓壓力力的的計(jì)計(jì)算算計(jì)算算沖沖壓壓力力的的目目的的是是為為了了合合理理地地選選擇擇沖沖壓壓設(shè)設(shè)備備和和設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)模模具具1﹑沖壓壓力力的的計(jì)計(jì)算算采用用平平刃刃口口凸凸模模和和凹凹模模沖沖裁裁時(shí)時(shí),其其沖沖裁裁力力的的計(jì)計(jì)算算為為F0=Ltг式中中:F0----沖裁裁力力(N);L----沖裁裁件件的的周周長(zhǎng)長(zhǎng)(mm);t----材料料厚厚度度(mm);г----材料料抗抗剪剪強(qiáng)強(qiáng)度度(MPa),見見教教材材附附錄錄A。?？紤]慮到到凸凸﹑﹑凹凹模模刃刃口口的的磨磨損損,模模具具間間隙隙的的波波動(dòng)動(dòng),材材料料力力學(xué)學(xué)性性能能的的變變化化以以及及材材料料厚厚度度偏偏差差等等因因素素,實(shí)實(shí)際際所所需需的的沖沖裁裁力力還還需需增增加加30%,故故選選擇擇沖沖床床時(shí)時(shí)的的沖沖裁裁力力(N)應(yīng)應(yīng)為為:F=1.3F0≈Ltσb式中中:σb----材料料的的抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度(MPa),其其值值見見附附錄錄A。。2、、降降低低沖沖裁裁力力的的方方法法1））采采用用斜斜刃刃口口模模具具（（落落料料時(shí)時(shí)凹凹模模斜斜；；沖沖孔孔時(shí)時(shí)凸凸模模斜斜））。。2））采采用用階階梯梯形形布布置置的的凸凸模模：：為了了提提高高模模具具壽壽命命，，避避免免小小沖沖頭頭折折斷斷，，一一般般都都把把小小沖沖頭頭做做短短一一些些。。階階梯梯形形布布置置的的凸凸模模間間高高度度差差H取取決決于于材材料料厚厚度度，，一一般般為為：：t≤≤3時(shí)時(shí)，，H=t；；t>3時(shí)時(shí)，，H=0.5t。。采用用階階梯梯凸模模沖沖材材時(shí)時(shí)，，選選用用沖沖床床的的沖沖裁裁力力為為：：F=1.3F0式中F0———階梯模中同同一高高度凸凸模沖沖裁力力之和和的最最大值值（N）。。3）材料加加熱紅紅沖。。3、、卸卸料力力、推推件力力和頂頂出力力的計(jì)計(jì)算由于沖沖裁中中材料的的彈性性變形形及摩摩擦的的存在在，沖裁后后帶孔孔部分分的材料會(huì)會(huì)緊箍箍在凸模上上，而而落下下部分分的材料會(huì)會(huì)緊卡卡在凹凹模洞洞口中中。從凸模上上卸下下緊箍著著的材材料所所需的的力稱稱為卸料力力；把落落料件件從凹凹模洞洞口順順著沖沖裁方方向推推出去去的力力稱為為推件力力；逆著著沖裁裁方向向頂出出來(lái)的的力稱稱為頂出力力。如下下圖：：1）影影響卸卸料力力﹑推推件力力和頂頂出力力的因因素（（很多多）：：如材料料的種種類，，材料料厚度度，沖沖材間間隙，，零件件形狀狀尺寸寸以及及潤(rùn)滑滑情況況等。。2）卸卸料力力﹑推推件力力和頂頂出力力的計(jì)計(jì)算：：卸料料力：：F卸=K卸F推件力力：F推=nK推F頂出力力：：F頂=K頂F式中：：F———沖裁裁力（（N））；n———卡在在凹模模洞口口中的的工件件（或或廢料料）的的數(shù)目目；K卸.K推推.K頂———分分別為為卸料料力﹑﹑推件件力﹑﹑頂出出力因因數(shù)，，其值值見下下表：：卸料力力﹑推推件力力和頂頂出力力因數(shù)數(shù)料厚/mmK卸K推K頂鋼≤0.10.06~0.090.10.14>0.1~0.50.04~0.070.0650.08>0.5~2.50.025~0.060.050.06>2.5~6.50.02~0.050.0450.05>6.50.015~0.040.0250.03鋁、鋁合金0.03~0.080.03~0.07純銅、黃銅0.02~0.060.03~0.09注：卸卸料力力因數(shù)數(shù)K卸卸在沖沖多孔孔、大大搭邊邊和輪輪廓復(fù)復(fù)雜的的工件件時(shí)取取上限限值；；沖裁裁間隙隙取大大時(shí)，，因數(shù)數(shù)數(shù)值值可取取小些些。選擇沖沖床時(shí)時(shí)，要要根據(jù)據(jù)不同同的模模具結(jié)結(jié)構(gòu)，，計(jì)算算出所所需的的總沖沖壓力力。采用彈彈性卸卸料和和上出出料方方式的的總沖沖壓力力：F總=F+F頂+F卸采用剛剛性卸卸料和和下出出料方方式的的總沖沖壓力力：F總=F+F推采用彈彈性卸卸料和和下出出料方方式的的總沖沖壓力力：F總=F+F推+F卸采用彈彈性卸卸料和和剛性性出料料方式式的總總沖壓壓力：：F總=F+F卸六、排排樣排樣：：沖壓壓件在在條料料、帶帶料或或板料料上的的布置置方法法。1、排排樣的的方式式：多種種多樣樣，常常見的的如圖圖a、b、c、d分別別為直直排、、斜排排、直直對(duì)排排和混混合排排。（（屬于于有廢廢料排排樣，，模具具沿工工件全全部外外形進(jìn)進(jìn)行沖沖裁，，工件件周邊邊都留留有搭搭邊））其特特點(diǎn)：：能保保證沖沖裁件件的質(zhì)質(zhì)量，，沖模模壽命命長(zhǎng)，，但材材料利利用率率低。。如圖圖e、、f分分別為為少?gòu)U廢料和和無(wú)廢廢料排排樣。。其特特點(diǎn)：：節(jié)省省材料料；并并有利利于一一次沖沖裁多多個(gè)工工件，，提高高生產(chǎn)產(chǎn)率；；因沖沖裁周周邊減減少，，故可可簡(jiǎn)化化沖模模結(jié)構(gòu)構(gòu)和降降低沖沖裁力力。但但工件件的質(zhì)質(zhì)量和和精度度較低低；又又因?yàn)闉椴捎糜脝芜呥厸_裁裁，也也影響響斷面面質(zhì)量量及模模具壽壽命。。2、材材料的的利用用率排樣時(shí)時(shí)，在在保證證工件件質(zhì)量量的前前提下下，主主要考考慮如如何提提高材材料的的利用用率。。材料的的利用用率的的計(jì)算算：一個(gè)進(jìn)進(jìn)距的的材料料利用用率：：η=nA/bh×100%式中：：A——-沖沖裁件件面積積（包包括內(nèi)內(nèi)形結(jié)結(jié)構(gòu)廢廢料））；n---一個(gè)進(jìn)進(jìn)距沖裁件件數(shù)目目；B—-條料料寬度度；H—-進(jìn)距距。一張板板料上上總的的利用用率：：η總=n總A/LB××100%式中：：n總---一張張板料料上沖沖裁件件總數(shù)數(shù)目；；L—-板料料長(zhǎng)；；B—-板料料寬。。3、搭搭邊搭邊：排樣樣時(shí)工工件之之間、、工件件與條條料側(cè)側(cè)邊之之間留留下的的余料料。搭邊的的作用用：補(bǔ)償償條料料的定定位誤誤差，，保證證沖出出合格格工件件；還還可以以保持持條料料有一一定的的剛度度，便便于送送料。。搭邊是是廢料料，故其其值應(yīng)應(yīng)越小小越好好。但但又不不能過(guò)過(guò)小，，過(guò)小小的搭搭邊容容易擠擠進(jìn)凹凹模，，增加加刃口口磨損損，降降低模模具壽壽命，，影響響沖裁裁件的的減切切表面面質(zhì)量量。搭邊值值的確確定：一般般情況況下，，搭邊邊值由由經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)確定定，亦亦可查查表。。（見見下表表）沖裁金金屬材材料的的搭邊邊值（（mm））(沖非非金屬屬材料料時(shí)，，搭邊邊值應(yīng)應(yīng)乘1.5~2)料厚手送料自動(dòng)送料圓形非圓形往復(fù)送料aa1aa1aa1aa1~11.51.521.532>1~221.52.523.52.532>2~32.5232.543.5>3~432.53.535443>4~543546554>5~654657665>6~8657687768以上76879887七、凸凸模與與凹模模的設(shè)設(shè)計(jì)1、凸凸模1）凸凸模形形式凸模的的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式，主主要根根據(jù)沖沖裁件件的形形狀和和尺寸寸而定定。常見的的凸模模結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式如上上圖所所示，圖中a、c適用用的沖沖裁直直徑d=1~20mm，為為避免免應(yīng)力力集中中和保保證強(qiáng)強(qiáng)度與與剛度度方面面的要要求，，而做做成圓圓滑過(guò)過(guò)度的的階梯梯形或或在中中部增增加過(guò)過(guò)度階階段。。圖b適用的的沖裁裁直徑徑d=8~30mm。圖圖d適用于于沖制制孔徑徑與料料厚相相近的的小孔孔。采采用保保護(hù)套套結(jié)構(gòu)構(gòu)既可可以提提高抗抗彎能能力，，又能能夠節(jié)節(jié)省模模具鋼鋼。圖e適用于于沖大大孔或或落料料用的的凸模模，為為減少少磨削削面積積，凸凸模外外徑與與端面面都加加工成成凹進(jìn)進(jìn)形狀狀。下圖為為非圓圓形凸凸模。。與凸模模固定定板配配合的的固定定部分分可做成成圓形形或矩矩形。。如圖圖a、、b。。如采采用線線切割割加工工時(shí)，，固定部部分和和工作作部分分的尺尺寸應(yīng)應(yīng)一致致，如如圖c。上圖為為快換換凸模模結(jié)構(gòu)構(gòu)。用于大大型沖沖模中中沖小小孔的的易損凸模模。2）凸凸模的的長(zhǎng)度度對(duì)采用用彈性性卸料料板的的沖裁裁模，，其凸凸模的的長(zhǎng)度應(yīng)根根據(jù)模模具的的具體體結(jié)構(gòu)構(gòu)確定定。采用固固定卸卸料板板的沖沖裁模模，基基本結(jié)結(jié)構(gòu)如如右圖所示示，凸凸模的的長(zhǎng)度度L=t1+t2+t3+l式中：：t1--凸凸模固固定板板的厚厚度（（mm）；；t2--卸卸料板板的厚厚度（（mm）；；t3--導(dǎo)導(dǎo)尺的的厚度度（mm））；l--附附加長(zhǎng)長(zhǎng)度，，包括括：凸凸模進(jìn)進(jìn)入凹凹模的的深度度0.5~1mm；；總修修磨量量6~12mm；凸凸模固固定板板與卸卸料板板之間間的安全距距離L1=15~20mm。3）凸凸模強(qiáng)強(qiáng)度的的校核核一般情情況下下，凸凸模強(qiáng)強(qiáng)度不不用校校核，，但對(duì)對(duì)特別別細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)的凸凸?；蚧虬辶狭虾穸榷容^大大的情情況下下，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行壓應(yīng)應(yīng)力和和彎曲曲應(yīng)力力的校校核，，檢查查其危危險(xiǎn)斷斷面尺尺寸和和自由由長(zhǎng)度度是否否滿足足強(qiáng)度度要求求。（1））壓應(yīng)應(yīng)力的的校核核圓形凸凸模按按dmin≥4tг/〔σ壓〕進(jìn)行壓壓應(yīng)力力校核核。非圓形形凸模模按Amin≥F/〔σ壓〕進(jìn)行壓壓應(yīng)力力校核核。式中：：dmin----凸凸模最最小直直徑（（mm）；；Amin----凸凸模最最小截截面的的面積積（mm2）；t---料料厚；；г---材材料的的抗剪剪強(qiáng)度度（MPa）；；F---沖沖裁力力（N）；；〔σ壓〕----凸凸模材材料的的許用用壓應(yīng)應(yīng)力（MPa））。〔σ壓〕的值值取決決于材材料、、熱處處理和和沖模模的結(jié)結(jié)構(gòu)，，如T8A、T10A、、Cr12MoV、、GCr15等等工具具鋼淬淬火硬硬度為為58～62HRC時(shí)，，取1000～～1600MPa；；當(dāng)有有特殊殊導(dǎo)向向時(shí)，，可取取2000～3000MPa。（2））彎曲曲應(yīng)力力的校校核凸模的的抗彎彎能力力，根根據(jù)模模具結(jié)結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)，，可分為為無(wú)導(dǎo)導(dǎo)向裝裝置和和有導(dǎo)導(dǎo)向裝裝置凸凸模兩種情情況，，如圖圖所示示。無(wú)導(dǎo)向裝裝置的圓圓形凸模模：Lmax≤（（mm）；非圓形凸凸模：（（mm）；；帶導(dǎo)向裝裝置的圓圓形凸模模：（（mm））；非圓形凸凸模：（mm））。式中：Lmax----允許的凸凸模最大大自由長(zhǎng)長(zhǎng)度（mm）；；d---凸模的的最小直直徑（mm）；；F---沖裁力力（N））；I---凸模最最小橫截截面的慣慣性矩（（mm4）。2、凹模模1）凹模模的刃口口形式▲圖a為錐形形刃口凹凹模。沖沖裁件或或廢料容容易通過(guò)過(guò)，凹模模磨損后后的修磨磨量較小小。但刃刃口強(qiáng)度度較低，，刃口尺尺寸在修修磨后略略有增大大。適用用于形狀狀簡(jiǎn)單，，精度要要求不高高，材料料厚度較較薄工件件的沖裁裁。當(dāng)t<2.5mm時(shí)，α=15′；當(dāng)當(dāng)t=2.5～～6mm時(shí)，αα=30′；當(dāng)當(dāng)采用電電火花加加工凹模模時(shí)，αα=4′～20′。?！鴪Db、、c為柱柱形刃口口筒形或或錐形凹凹模。刃刃口強(qiáng)度度較高，，修磨后后刃口尺尺寸不變變。但孔孔口容易易積存工工件或廢廢料，推推件力大大且磨損損大。適適用于形形狀復(fù)雜雜或精度度要求較較高工件件的沖裁裁。當(dāng)t<0.5mm時(shí)，h=3～～5mm；當(dāng)t=0.5～5mm時(shí)時(shí)，h=5～10mm；當(dāng)t=5～～10mm時(shí)，，h=10～15mm，α=3°～～5°。。幾種常見見的凹模模刃口形形式2）凹模模外形尺尺寸?凹模厚度度的確定定：H=Kb?凹模壁厚厚（指凹凹模刃口口與外邊邊緣的距距離）的的確定：：小凹模c=（（1.5～2））H大凹模c=（（2～3）H式中：b--凹凹?？椎牡淖畲髮拰挾龋╩m）；；K—因數(shù)數(shù)（其值值見表2-17）；H—凹模模厚度，，其值為為15～～20mm；c—凹模模壁厚，，其值為為26～～40mm。3）凸凹凹模的最最小壁厚厚復(fù)合模的的結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)是一一定有一一個(gè)凸凹凹模。凸凸凹模的的內(nèi)、外外緣均為為刃口，，內(nèi)、外外緣之間間的壁厚厚取決于于沖裁件件的尺寸寸。為保保證凸凹凹模的強(qiáng)強(qiáng)度，凸凸凹模應(yīng)應(yīng)有一定定的壁厚厚。凸凹模的的最小壁壁厚值m一般可可按經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)決決定。不不積聚廢廢料的凸凹模最最小壁厚厚值m見：沖裁硬材材料時(shí)m=1.5t；；沖裁軟材材料時(shí)m≈t。積聚廢料料的凸凹模，，由于脹脹力大，，故最小小壁厚值值要比上上述數(shù)據(jù)據(jù)適當(dāng)加加大。3、凹模模和凸模模的鑲拼拼結(jié)構(gòu)鑲拼結(jié)構(gòu)構(gòu)：把凸模或或凹模按按一定形形狀分割割成若干干塊分別別制作，，然后再再把它們們組合拼拼裝在一一起的方方法。在設(shè)計(jì)鑲鑲拼凸模?；蜩偲雌窗寄r(shí)時(shí)，應(yīng)注注意所分分鑲塊的的形狀要要便于機(jī)機(jī)械加工工和熱處處理，容容易維修修、更換換和調(diào)整整，要考考慮鑲塊塊組合拼拼裝時(shí)的的定位和和固定，，防止相相對(duì)移動(dòng)動(dòng)等問(wèn)題題。常見的鑲鑲拼凸模模和鑲拼拼凹模的的鑲拼形形式和分分塊方法法，見下下圖：八、沖裁裁模各主主要零、、部件的的尺寸九、模具具壓力中中心的計(jì)計(jì)算（一一）對(duì)稱形狀狀的工件件，其壓壓力中心心位于輪輪廓圖形形的幾何何中心O點(diǎn)，如如圖a、、b。等半徑圓圓弧段的的壓力中中心，位位于任意意角2α的角平平分線上上，且距距離圓心心為x0的點(diǎn)上。。如圖c所示。。X0=rsinα/α，，角α以以弧度計(jì)計(jì)。沖裁模的的壓力中中心---沖沖裁力合合力的作作用點(diǎn)。。沖壓時(shí)，，模具的的壓力中中心一定定要與沖沖床滑塊塊的中心心線重合合。故在在設(shè)計(jì)模模具時(shí)，，必須要要確定模模具的壓壓力中心心，并使使其通過(guò)過(guò)模柄的的軸線，，從而保保證模具具壓力中中心與沖沖床滑塊塊中心重重合。九、模具具壓力中中心的計(jì)計(jì)算（二二）對(duì)于復(fù)雜雜工件或或多凸模模沖裁的的壓力中中心，可可利用力力矩原理理用計(jì)算算法求得得，即各各分力對(duì)對(duì)某坐標(biāo)標(biāo)力矩之之和等于于其合力力對(duì)該坐坐標(biāo)軸的的力矩。。計(jì)算步步驟如下下：1）按比比例畫出出工件的的輪廓形形狀，如右圖。。2）在任任意處作作坐標(biāo)軸軸xOy。3）將工工件輪廓廓線分成成若干基基本線段段L1、L2......L6。因沖裁裁力F與與沖裁線線段長(zhǎng)度度l成正正比，故故l可代代表沖裁裁力的大大小。4）計(jì)算算各基本本線段的的重心位位置到y(tǒng)軸的距距離x1、x2......x6和到x軸軸的距離離y1、y2......y6。5）據(jù)力力矩原理理得到壓壓力中心心c點(diǎn)到到x軸和和y軸的的距離公公式：xc=（L1x1+L2x2+......+L6x6）/（（L1+L2+......+L6）Yc=（L1y1+L2y2+......+L6y6）/（（L1+L2+......+L6）根據(jù)以上上的原理理和步驟驟，可推推導(dǎo)出計(jì)計(jì)算壓力力中心的的一般公公式：xc=（L1x1+L2x2+......+Lnxn）/（（L1+L2+......+Ln）Yc=（L1y1+L2y2+......+Lnyn）/（（L1+L2+......+Ln）第二節(jié)沖沖裁裁模設(shè)計(jì)計(jì)示范一、無(wú)導(dǎo)導(dǎo)向落料料模零件簡(jiǎn)圖圖：生產(chǎn)批量量：小批批量。材料：08鋼。。材料厚度度：2.5mm。1、沖壓壓件的工工藝分析析因該沖壓壓件外形形簡(jiǎn)單，，精度要要求也不不高，批批量又小小故可采采用單工工序、無(wú)無(wú)導(dǎo)向落落料模進(jìn)進(jìn)行加工工。無(wú)導(dǎo)向模模的特點(diǎn)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，，質(zhì)量輕輕、尺寸寸小，模模具制造造簡(jiǎn)單，，成本低低廉。但但凸凸、凹模模的間隙隙配合由由壓力機(jī)機(jī)滑塊的的導(dǎo)向精精度決定定。使用用時(shí)調(diào)整整麻煩，，模具壽壽命低，，沖裁件件質(zhì)量差差。該類模具具適用于于精度要要求不高高，形狀狀簡(jiǎn)單，，小批量量。2、排樣樣查表2——16得得最小搭搭邊值a=2.5mm，a1=2mm，計(jì)算沖沖裁件的的面積：：A=152mm2π+π/9（202-152）mm2=767.55mm2采用斜排排的排樣樣方式，，如圖：：條料寬度度：b=39mm進(jìn)距：h=32mm一個(gè)進(jìn)距距的材料料利用率率：η=nF/bh×100%=1×767.55mm2/39mm×32mm=62%3、計(jì)算算沖壓力力該模具采采用剛性性卸料和和下出料料方式。。1）沖裁裁力F=Ltσb（Ν）=（（107.68×2.5×380））Ν=102××103Ν2）推件件力F推=nK推F取取凹模模刃口形形式a）），n=1；查查表K推=0.05故F推=（1××0.05×102××103）Ν=5100ΝΝ。選擇沖床床時(shí)的總總沖壓力力：F總=F+K推=107kΝ4、確定定模具壓壓力中心心選定坐標(biāo)標(biāo)系xOy，，如圖：：因沖壓件件對(duì)稱于于x軸，，所以yc=0。L1=[（320/360）×π×30]mm=83.73mm；；x1=[15sin（320°/2）]/[（40/2））×（π/180）]mm=3.16mm。x2=-[20sin（40°/2）]/[（40/2））×（π/180）]mm=-17.71mm。。5、計(jì)算凸凸、凹模模的刃口口尺寸查表2——10得得間隙值值Zmin=0.29Zmax=0.35查表2——12得得凸、凹凹模的制制造公差差δ凸=0.02mmδ凹=0.025mm校核:Zmax-Zmin=0.06δ凸+δ凹=0.045;滿足足Zmax-Zmin≥δ凸+δ凹條件,可可采用分分開加工工的方法法.對(duì)零件圖圖中未注注公差尺尺寸，由由附錄D查出各尺尺寸的極極限偏差差：查表2—13得系數(shù)x=0.5,凸模的刃刃口尺寸寸：計(jì)算出凹凹模的厚厚度和外外徑分別別為：H＝17mm，，ф86mm。6、模具具總體設(shè)設(shè)計(jì)和主主要零、、部件設(shè)設(shè)計(jì)模具的上上下部組組成見右右圖。兩兩側(cè)的導(dǎo)導(dǎo)尺控制制送料的的方向，，擋料銷銷保證條條料的送送料進(jìn)距距。該擋擋料銷設(shè)設(shè)置在下下模座上上并為可可調(diào)結(jié)構(gòu)構(gòu)，本沖沖壓件的的批量較較小，以以后經(jīng)過(guò)過(guò)調(diào)整還還可用于于其它沖沖裁件的的擋料。。上模座厚厚度：30mm下下模模座厚度度：35mm凸模固定定板厚度度：18mm凹凹模厚厚度：17mm固定卸料料板厚度度：5mm導(dǎo)導(dǎo)尺尺厚度：：7mm另外，凸凸模的修修磨量為為5mm，凸凸模進(jìn)入入凹模深深度為1mm，，因此此，凸模模的全長(zhǎng)長(zhǎng)為：18mm＋20mm＋5mm＋＋7mm＋＋1mm＋5mm＝＝56mm。。模具的閉閉合高度度H模＝＝30mm＋＋18mm＋＋20mm＋＋5mm＋7mm＋＋17mm+35mm=132mm7、沖壓設(shè)備備的選擇擇選擇單柱柱固定臺(tái)臺(tái)壓力機(jī)機(jī)J11-16公稱壓力力160KN滑滑塊行行程6~70mm最大閉合合高度226mm閉閉合高度度調(diào)節(jié)量量45mm墊板厚度度50mm模柄孔尺尺寸ф40mm×55mm三、正裝裝下頂出出落料模模零件簡(jiǎn)圖圖：如圖圖所示生產(chǎn)批量量：大批批量材料：30鋼材料厚度度：0.3mm1、沖壓壓件的工工藝分析析分析該零零件的尺尺寸精度度，其兩兩孔中心心距的尺尺寸及公公差為82±0.2mm,查表得得用一般般精度可可達(dá)到的的兩孔中中心距離離公差為為±0.15mm，即即可滿足足零件的的精度要要求。從從零件的的形狀，，尺寸標(biāo)標(biāo)注及生生產(chǎn)批量量等情況況看，也也均符合合沖裁的的工藝要要求，并并且只需需一次落落料即可可，故采采用單工工序落料料進(jìn)行加加工。2、、排排樣樣采用用直直排排有有廢廢料料排排樣樣方方式式，，如如右右圖圖。。計(jì)算算沖沖裁裁件件的的面面積積A:A=[（（116＋＋82））××17＋＋π××172/2－－2××14××17－－π××72]mm2=3190mm2按表表2－－16查查得得最最小小搭搭邊邊值值：：a=2mm,a1=1.5mm條條料料寬寬度度：：b=120mm進(jìn)距距：：h=34mm+1.5mm=35.5mm一一個(gè)個(gè)進(jìn)進(jìn)距距的的材材料料利利用用率率η：：η＝＝nA/bh××100％％＝＝(1××3190mm2)/(120mm××35.5mm)××100%=75%3、、計(jì)計(jì)算算沖沖壓壓力力該模模具具采采用用彈彈性性卸卸料料和和上上出出料料方方式式1)沖沖裁裁力力F=Ltσb(N)其中中L=[（（116－－2×14））＋＋82＋＋6××17＋＋2××7π＋＋17ππ]mm＝＝369.34mmt=0.3σb=500MPa故F=369.34mm×0.3mm××500MPa=55.4××1000N2)卸卸料料力力F卸=K卸FK卸＝0.05F卸＝0.05××55.4××1000N＝＝2770N3)頂頂出出力力F頂=K頂FK頂＝0.08F頂＝0.08××55.4××1000N＝＝4432N選擇擇沖沖床床時(shí)時(shí)的的總總壓壓力力：：F總＝F+F頂+F推=62.6KN4、、確確定定模模具具壓壓力力中中心心按比比例例畫畫出出工工件件形形狀狀，，將將工工件件輪輪廓廓線線分分成成L1、L2…L5的基基本本線線段段，，并并選選定定坐坐標(biāo)標(biāo)系系xOy，，如如上上圖圖。。因因工工件件左左右右對(duì)對(duì)稱稱，，其其壓壓力力中中心心一一定定在在對(duì)對(duì)稱稱軸軸y上上，，即即xc=0。。故故只只計(jì)計(jì)算算yc。L1＝116mm-2××14mm=88mm;y1=0L2=6××(34-17)mm=102mm;y2=（（1/2））××（（34－－17））mm=8.5mmL3=2××7mm××π＝＝44mm;y3=17mm+[7sin(π/2））/（（ππ/2））]mm=21.4mmL4=2××17π/2mm=53mm;y4=17mm+[17mmsin(π/4））/（（ππ/4））]cos（（ππ/4））mm=27.69mmL5=82mm;y5=34mmyc=(L1y1+L2y2＋L3y3＋L4y4＋L5y5）/（（L1＋L2＋L3＋L4＋L5）=16.44mm5、、計(jì)計(jì)算算凹凹、、凸凸模模的的刃刃口口尺尺寸寸通過(guò)過(guò)查查表表2——10分分別別得得到到：：間間隙隙值值Zmin=0.03，，Zmax=0.05。。因因數(shù)數(shù)x=0.5。。對(duì)零零件件圖圖中中未未注注公公差差尺尺寸寸，，由由書書末末附附錄錄D中中查查出出其其極極限限偏偏差差為為：：本例例零零件件因因形形狀狀比比較較復(fù)復(fù)雜雜，，且且為為薄薄材材料料，，為為了了