沖裁工藝及沖裁模具

第三章沖裁工藝及沖裁模具本章要點本章主要講述沖裁過程變形分析、沖裁件質量分析及沖裁間隙、沖裁件工藝性分析、凸模和凹模工作部分尺寸計算、沖裁力的計算、沖裁工件的排樣方法、沖裁模具分類、沖裁模典型結構及特點等內容第三章沖裁工藝及沖裁模具一、基本概念沖裁：利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產生分離的一種沖壓工序。包括:落料、沖孔、切斷、修邊等工序沖裁模:沖裁所使用的模具叫沖裁模，它是沖裁過程必不可少的工藝裝備。凸、凹模刃口鋒利，間隙小。

作用：分類:普通沖裁、精密沖裁

CompanyLogo3.1沖裁變形過程分析

普通沖裁工作(如圖3-1）。

第三章沖裁工藝及沖裁模具圖3-1落料與沖孔1-工作臺2-凹模3-板料4-凸模CompanyLogo普通沖裁板料分離過程1.彈性變形階段凸模與板料接觸并壓下板料，板料產生上翹，下拱。但板料內部應力小于屈服極限。在板料與凸模、凹模接觸處出現(xiàn)微痕為止。卸載后，板料能恢復原狀。2.塑性變形階段板料內部應力達到并超過屈服極限，此時凸模擠入材料。材料擠入凹模洞口。直到應力達到強度極限，板料與凸、凹模接觸處出現(xiàn)微裂為止。3.斷裂分離階段板料內部應力大于強度極限后，第二階段產生的微裂逐漸擴大，上、下裂紋重合，板料產生分離。圖3-2沖裁變形過程第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo沖裁件斷面質量1.斷面特征（如圖3-3）（1）圓角帶。（2）光亮帶。（3）斷裂帶。（4）毛刺。第三章沖裁工藝及沖裁模具圖3-3沖裁件斷面特佂1—毛刺2—斷裂帶3—光亮帶4—圓角帶CompanyLogo

2.材料的性能對斷面質量的影響塑性好的材料，裂紋出現(xiàn)較遲，材料被剪切的深度較大，光亮帶較大，斷裂帶較小，但塌角及毛刺高度相應增大。反之，光亮帶較小，斷裂帶增大，塌角及毛刺較小。3.沖裁條件對斷面質量的影響同一種材料，由于沖裁條件不同，在斷面上形成的各個區(qū)域的比例也不相同。第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具3.2沖裁件質量分析及沖裁間隙3.2.1沖裁件質量分析從三個方面考察沖裁件質量：保證一定的尺寸精度，良好的斷面質量，無明顯的毛刺。沖裁件質量：垂直、光潔、毛刺小圖紙規(guī)定的公差范圍內外形滿足圖紙要求；表面平直，即拱彎小指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具1.尺寸精度：指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小則精度越高。影響沖裁件尺寸精度的因素：沖裁模制造精度、材料性質、沖裁間隙、工件形狀和尺寸。（1）沖裁模的制造精度。精度越高，制件精度也越高；（2）材料性質。軟材料彈性變形量較少，沖裁后的回彈值亦小，精度高，硬材料，情況相反；（3）沖裁間隙。當模具制造精度確定后:間隙較大時，拉伸作用增大，落料件尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑；間隙較小時，擠壓力大，落料件尺寸增大，沖孔孔徑變小。（4）沖裁件的形狀。形狀越簡單，精度越高。CompanyLogo2.斷面質量沖裁間隙對斷面質量起決定作用。

第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具3.毛刺

產生毛刺的原因：（1）沖裁間隙不合理。間隙過大，產生明顯的拉斷毛刺；間隙過小，產生尖銳的擠出毛刺。（2）凸?；虬寄Ｈ锌谀モg后形成圓角，這是產生毛刺的主要原因。當凸模、凹模刃口帶有圓角后，在沖裁時削減了應力集中而增大了變形區(qū)域，產生的裂紋偏離刃口，凸、凹模間金屬在剪裂前有很大的拉伸，這就產生了毛刺。CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具模具刃口狀態(tài)對斷面質量的影響CompanyLogo3.2.2沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁凸、凹模之間工作部分的尺寸之差,Z=D凹-D凸,（如圖3-4）。

第三章沖裁工藝及沖裁模具圖3-4沖裁間隙CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具間隙對模具壽命的影響模具壽命

總壽命刃口壽命間隙過小-----加劇模具刃口磨損，故在保證沖件質量的前提下,應適當采用較大的間隙值。

1）沖裁件斷面質量及制造公差要求較高時，其間隙應取較小值；

2）沖裁件斷面質量沒有嚴格要求時，應取較大間隙，以降低沖壓力及提高模具壽命；3）計算沖裁模刃口尺寸時，考慮到模具在使用過程中的磨損，應按最小合理間隙值計算。CompanyLogo間隙值的確定：1.理論計算法。

2.經驗確定法。Z=ct式中t──材料厚度，單位mm；

c──系數(shù)，與材料性能及厚度有關。當t<3mm時當t>3mm時軟鋼、純鐵c=(6~9)%c=(15~19)%銅、鋁合金c=(6~10)%c=(16~21)%硬鋼c=(8~12)%c=(17~25)%3.查表法。生產上一般采用查表法。第三章沖裁工藝及沖裁模具理論依據：保證在塑性剪切變形結束后，由凸模和凹模刃口處所產生的上、下剪切裂紋重合

查表3-2、3-3CompanyLogo3.3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性能，即沖裁件的結構形狀、尺寸大小、工件精度等對沖裁加工難易程度的影響。影響沖裁件工藝性的主要因素：

1.沖裁件形狀與尺寸（1）沖裁件的結構形狀應力求簡單、對稱；（2）應避免尖角，并以圓角過渡,rmin≥

0.5t

；（3）孔徑不能過小，見表3-4；（4）孔間距、孔壁與孔壁之間的最小距離不應太小,一般c≥2t,且c≥3-4mm。

第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo（5）在彎曲或拉深零件上沖孔時，其孔壁與零件直壁之間應保持一定的距離（如圖3-5）。

第三章沖裁工藝及沖裁模具圖3-5彎曲件和拉深件上的沖孔位置CompanyLogo（6）零件外形應盡量采用少、無廢料結構設計。（7）零件的結構尺寸應盡可能設計成對稱形或互成比例。2.沖裁件的精度對于普通沖裁，沖裁件的尺寸精度在IT10～IT11以下，粗糙度高于Ra12.5μm。沖孔精度可比落料精度高一級。對于普通沖裁，沖孔件公差最好低于IT9級；落料件公差最好低于IT10級。

第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo３．沖裁件的尺寸基準

沖裁件的尺寸基準應盡可能和制模時的定位基準重合，孔位置尺寸基準應盡量選擇在沖裁過程中始終不參加變形的面或線上。第三章沖裁工藝及沖裁模具CompanyLogo第三章沖裁工藝及沖裁模具3.4凸模和凹模工作部分尺寸計算3.4.1工作部分尺寸計算原則落料時因D工=D凹→先確定D凹(即以D凹為準),又因D工隨D凹的磨損而增大→D凹=DG較小,D凸=D凹-Zmin沖孔時因d工=d凸→先確定d凸(即以d凸為準),又因d工隨d凸的磨損(即↓)而↓→d凸=d工較大,d凹=d凸+ZminCompanyLogo第三章義沖裁工陰藝及沖裁障模具1.先確定板基準件落料：以凹模嫂為基準，濫間隙取在溫凸模上；沖孔：以凸模柏為基準，臣間隙取在箭凹模上。2.考慮沖什模的磨知損規(guī)律落料模：凹?；境叽鐟闳∽钚O脫限尺寸；沖孔模：凸模疏基本尺鹿寸應取肺最大極束限尺寸鞠。3.凸、凹蒸模刃口營制造公喘差應合升理形狀簡鴉單的刃杏口制造輛偏差：宏按IT6-IT7級或查餓教材表3-5；形狀復雜贊的刃口制概造偏差：澡取沖裁件并相應部位潮公差的1/4；對刃口尺攤寸磨損后庸無變化的撕制造偏差芹：取沖裁符件相應部廊位公差的1/8并冠以妙（±）。Comp賞any料Log植o第三章道沖裁工務藝及沖裁勺模具4.沖裁間隙小采用最小組合理間隙院值（吊）凸凹模磨資損到一定高程度情況鵝下,仍能沖扛出合格晝制件。5.尺寸偏差浮應按“入練體”原則鏈標注落料件垂上偏差循為零,下偏差為站負；沖孔稀件上偏差蝕為正,下偏差秘為零。Com許pan脹y辨Log墊o第三章滲沖窗裁工藝扯及沖裁構模具3.4.撞2工作部販分尺寸拘計算方飲法★分別加敞工法---僵-分別規(guī)定逮凸模和凹勝模的尺寸煉和公差大革小來保證迷間隙要求單配加績工法----用凸模堡和凹模且相互單制配的方微法來保護證配合貸間隙Comp間any約Log膀o第三章暑沖裁工渠藝及沖裁沉模具1.凸模和凹羞模分開加正工時工作撞部分尺寸踢計算凸模和凹囑模分開加參工時,應分別計猜算和標注噴凸模和凹范模工作部奧分尺寸與沙制造公差喉。適合圓烘形或形狀停簡單的凸盤模和凹模言及大量生驚產沖模時纖采用。模具的掛制造公花差與沖委裁間隙風之間應意滿足：|δp刺|＋|δd贊|≤農Zmax－Zmin如果|δp|＋|δd溪|＞Zmax－Zminδp≤0.4(初Zmax－Zmin)δd≤0.6(伸Zmax－Zmin)（1）沖孔（牧設工件孔煉的尺寸為d0+△）凸模刃身口尺寸秋：（3-3）Com邁pan舅y窯Log袋o第三章喬沖清裁工藝巡壽及沖裁循模具凹模刃口克尺寸：（3-4）（2）落料慈（設工樹件孔的巧尺寸為D0-△）凹模刃口購尺寸：（3-5）凸模刃口吸尺寸：（3-6）Comp秋any燭Log描o第三章鵲沖裁工詠藝及沖裁僑模具Com快pan勿y蛇Log據o第三章陪沖裁工龍藝及沖裁今模具圖3-6墊圈Comp裹any遷Log康o第三章軌沖裁工錘藝及沖裁飛模具沖制圖示赴零件，材到料為Q23束5鋼，料轉厚t=0.項5mm。計算盯沖裁凸扛、凹模先刃口尺汁寸及公飼差。Com友pan喊y說Log裂o第三章倒沖裁工駕藝及沖裁竄模具解：由圖棟可知，該急零件屬于躲無特殊要本求的一般婆沖孔、落擋料。外形和18±固0.0哀9由沖孔同認時獲得。部查表3－3得，由落料搶獲得，，則Com剃pan然y廚Log垮o第三章媽沖裁工勸藝及沖裁萬模具由公差惰表查得魂：查表3.6，取x=北0.奸75；設凸、冊凹模制昌造公差典查表3-5，則δp=-0.術02,δd=+0哭.02沖孔：≤校核：0.0蒙2+購0.碑02≥0.06逢-0邪.04(不滿足間毅隙公差條記件）查表3.6，取x=芬0.廢5；Comp蟲any滲Log念o第三章股沖粗裁工藝蛛及沖裁憶模具因此,按下面井公式取妖模具制膜造公差,≤≤=0.蔥4×0惜.02誤=0.堆008=0.沿6×0故.02虧=0.塑012因此,Comp翁any糟Log扣o第三章貞沖加裁工藝幟及沖裁默模具孔距尺寸湖：=L±△/8=18±籃0.12艘5×2×蹤蝶0.09頭=(1厭8±0.勿023)城mm校核：0.03功+0差.02農=0.陡05>刪0.0剪2（不能滿幅足間隙公怎差條件）,因此，塘只有縮像小，提娛高制造絕精度，序才能保索證間隙背在合理范覽圍內，任由此可勺取：≤=0.4卸×0.0再2=0.組008m味m=0.樸6×0加.02介=0.把012裳mm落料：≤Comp低any吹Log己o第三章鋸沖裁工睛藝及沖裁鼻模具故：Com銅pan羨y朱Log妨o2.凸模和窮凹模配尋合加工阻時工作顆部分尺透寸計算配合加跳工方法是先按工榮件的尺寸培和公差制景造出凹?；蛄嫱鼓Ｖ型斓囊粋€(基準件歷，一般儉落料件澡先加工出凹模，掃沖孔件先闊加工出凸賞模)，然后以血此件為基準件再按散最小合理崗間隙配作硬另一件。特點：（1）模具告的沖裁惱間隙在鑼配作中輔保證，臉不需受漢到|δp|＋|δd|腥≤Zmax－Zmin條件限制密，加工基贏準件時可霜適當放大品公差，使蠅加工容易童。根據經橡驗，普通阿沖裁模具坡的制造偏便差δp或δd一般可取Δ/4（Δ為工件公固差）。第三章騙沖裁工閣藝及沖裁戀模具Comp壤any猴Log武o（2）尺寸標椅注簡單，賠只要把基酬準件的工磚作部分的尺寸裹及公差壤在圖樣敞上標注捐清楚，柴另一件慶只需在鼻圖樣的技術艦要求中注以明“凸模撈（或凹模故）按凹模石（或凸模）茅的實際哥尺寸配抽作，保兩證配合噴間隙”曲即可。嬸但該方法活制造的艙凸模、販凹模是突不能互售換的。第三章嶺沖壺裁工藝兄及沖裁做模具Comp鋸any喘Log售o第三章類沖沫裁工藝朗及沖裁乘模具沖孔零嗽件、凸模圖沖壓件凸模Comp趨any適Log明o第三章繪沖裁工臨藝及沖裁連模具落料件、凹模圖沖壓件凹模落料件、凹模圖Comp案any糟Log查o一個凸燒?；虬急磕袝r存在協(xié)著三類都不同磨壯損性質的尺沾寸：①凸娛模或凹仔模磨損御會變大條的尺寸卸；②凸慰?；虬紓Ｄp派后會變貸小的尺手寸；③凸委?；虬奸L模磨損繩后大小開不變的真尺寸。第三章森沖崖裁工藝河及沖裁蚊模具Comp給any夸Log嬸o復雜形流狀落料洗件和凹番模工作神部分形責狀及尺舅寸：第三章粒沖膝裁工藝君及沖裁隔模具圖3-7落料件燥和落料均凹模尺最寸a）工件尺凝寸b）落料穴凹模尺栽寸Comp搭any呆Log昨o第三章丑沖裁工虜藝及沖裁雕模具Comp此any冒Log茂o復雜形您狀沖孔員件和凸熟模工作醬部分形老狀及尺陸寸第三章愛沖裁工販藝及沖裁汁模具(a)工件圖(b)凸模刃口談圖圖3—8沖孔形蕩狀和凸扒模刃口擱圖Comp材any古Log役o沖裁件濤材料為45鋼，料災厚t=0疼.3m老m。零件旬圖如右爐圖計算郵沖裁凸喜、凹模浪刃口尺岡寸及公造差。Com救pan擾y寇Log坊o查表得:Zmin=0.塞04議Zmax=0.歉06。根據表3.6得:,x=品0.5齡;本沖裁件暖形狀復雜霸，且為薄喪料，為了鵝確保凸、躺凹模之間聯(lián)的間隙值微，必須采適用配合加肯工。且以巴凹模為基護準件，根綢據凹模磨體損后尺寸卻的變化情舞況，將零零件尺寸分貨類：A類尺寸：B類尺寸：C類尺寸誕：按照配合半加工時凹世模刃口計技算公式:Com苦pan心y灣Log夸o凸模的由刃口尺很寸按凹艇模實際巴尺寸配奏置，并兵保證雙據面間隙0.0突4~0鄙.06兆.Comp恢any怖Log努o3.5沖裁力雕的計算3.5.雖1沖裁力侄的計算1.沖裁力豪是指從炭板料或廣卷料上此沖出所炒需輪廓巾尺寸的工件嘩或坯料以蜘及在工件慕或坯料上瞇沖孔時，眠材料對凸模災的最大泄抵抗力糕，也就使是壓力輕機在此蝦時應具鄙有的最小汗壓力。2.計算沖泛裁力的競目的選用合適袋的壓力機呢、設計模訂具以及檢趴驗模具強度。第三章聰沖裁工盈藝及沖裁晶模具Com色pan良y萍Log擔o3.沖裁力普通平刃釘口沖裁力寧：FP=kL裕tτ（3-1繼7）式中：FP——沖裁力（N）；L—朽—沖裁件周牽邊長度(mm互)；t—挎—材料厚度(mm回)；τ——材料抗剪穴強度（MPa）；k——系數(shù)，津是考慮彩到實際揭生產中宇的各種鋤因素影冤響而給完出的，盟通常取k=茫1.3。對同一種螞材料，一到般其強度原極限σb=1.遷3τ，則沖裁胡力也可按窯下式計算眠：FP=Lt取σb(3-1東8)第三章盡沖齒裁工藝魯及沖裁王模具Comp染any繭Log歷o3.5.臟2降低沖裁齊力的方法1.斜刃沖裁走（如圖3-9）第三章引沖坦裁工藝遲及沖裁泰模具圖3—9斜刃口助沖裁模Com周pan墨y冠Log諒o第三章重沖堡裁工藝閣及沖裁窗模具圖3-1騾0階梯凸嫂模沖裁2.階梯沖肺裁（如隔圖3-1碰0）圖3—1展0階梯凸模京沖裁3.加熱沖裁Com得pan斯y誼Log專o3.5交.3卸料力辦、推件層力和頂靜件力的謊計算卸料力是踩將工件或嶺廢料從凸刑模上卸下題時所需的力；推性件力是瓦將工件井或廢料泄順著沖搖裁方向沖從凹模腥內推出的力黑；將工件毛或廢料從械凹模洞口筒逆沖裁方拳向頂出所需的塑力，稱為醒頂件力（幫如圖3-11）。第三章適沖裁工俱藝及沖裁針模具圖3-11卸料力鐵、推件窩力和頂植件力Comp霸any胸Log訴o卸料力:教FPx=KxFP(3-壓19)推件力:散FPt=n諸KtFP(3-獵20)頂件力:援FPd=KdFP(3-說21)式中FPx、FPt、FPd——分別為伴卸料力眨、推件膨力和頂籠件力；Kx、Kt、Kd——分別為卸拘料力系數(shù)印、推件力咐系數(shù)和頂屋件力系數(shù)槐，其值見餓表3-7；P——沖裁力匙；n——同時卡在趁凹模洞口多內的件數(shù)故，對圓柱跑形凹模洞伶口，n=蕩H/t(橋H為洞口柱廳形的高度掠，t為材料厚走度)；當采若用錐形董洞口時栗，因無長工件卡拍在凹模嘉內，故急不計推喘件力。第三章辛沖炸裁工藝淹及沖裁嘆模具Comp況any訪Log晶o3.5.矮4總沖壓竟力的計黑算原則：求壓力機富公稱壓謀力≥總沖壓力總沖壓柜力：剛性卸嚴料裝置+自然漏料倍方式（下壓出件）FPz=FP+FPt=FP+nKtFP（3-2敏2）彈性卸鉆料裝置+彈性頂件朗裝置（上示出件）FPz=FP+FPx+FPd=FP+KxFP+KdFP（3-2書3）彈性卸蜂料裝置+自然漏貿料方式誦（下出往件）FPz=FP+FPx+FPt=FP+KxFP+nKtFP(3-裕24）上式中FPz為總沖腐壓力，紛即壓力及機應給制出的最授小壓力芹。第三章田沖度裁工藝文及沖裁露模具Com酷pan廢y塞Log孤o3.6沖裁工粉件的排奇樣方法排樣是指文沖裁件在監(jiān)板料、帶背料或條料創(chuàng)上的布置方式。目的：合摸理排樣是披降低成本刺和保證制禁件質量及模具壽蛛命的有遙效措施滋。排樣的原兆則：﹡提高材料創(chuàng)利用率。﹡操作方便探、安全，店降低操作普者勞動強離度。﹡模具結咐構簡單職、壽命致較高。﹡保證制瘋件質量盜和制件舅對板料絞纖維方淘向的要芒求。第三章促沖芬裁工藝現(xiàn)及沖裁頸模具Com剝pan林y爽Log帥o排樣設歷計的工繡作內容：﹡選擇排垃樣方法假。﹡確定搭污邊的數(shù)嘆值。﹡計算條料授寬度與送咱料步距。﹡畫出排樣禽圖。必要時，話還應核算晴一下材料漢的利用率驗。第三章五沖裁工活藝及沖裁撿模具Com踏pan歡y章Log存o3.6.皮1排樣方法根據材額料經濟敬利用的柜程度，圍可分為貴以下三殲種：有廢料排柱樣法少轟廢料排樣乳法無廢膛料排樣法〈少、無梁廢料排智樣〉優(yōu)點：提高材料廣的利用率張；簡化模狀具結構涼、降低緊沖裁力捆。缺點：刃口單邊慰磨損；模具壽景命低；制件精鞋度低。第三章旅沖吹裁工藝巧及沖裁禁模具Comp姿any卡Log淋o3.6.暈2搭邊搭邊：范指排樣倦時制件資與制件頓之間及賄制件與奶條料側邊之間夾留下的工稅藝余料。搭邊作用座：補償定廊位誤差、丈增加條料引剛度、保證零件質園量。搭邊值的治確定：通度常根據經耍驗確定，寇搭邊值不可過小疊也不可昨過大。第三章吉沖裁工挑藝及沖裁打模具Comp沃any汪Log扛o3.6智.3材料利嫩用率材料利探用率：坐是指沖趟裁件的遵實際面漢積與所奇用材料面積糕的比。計算式:η=鑼F0/F跪×10派0%（3-2趨5）η—瞇—材料利系用率；F—即—沖裁時所品需要材料兔面積；F0——沖裁件杜面積。η值越大悠，材料媽的利用銅率就越迷高。第三章設沖裁工悼藝及沖裁僅模具