沖 壓 工 藝 及 沖 模 設 計譚 險 峰（ tanxf_ 13870849106 )南 昌 航 空 大 學 塑 性 工 程 系 2021-4-23 第 二 章 沖 裁 工 藝 及 模 具 設 計 本 章 教 學 目 的 ： 了 解 沖 裁 變 形 過 程 、 變 形 機 理 以 及 沖 裁 間 隙 對 沖 裁 工 藝 的 影 響 ； 掌 握 沖 裁 模 工 作 部 分 刃 口 尺 寸 的 計 算 方 法 ； 掌 握 沖 裁 力 、 卸 料 力 及 推 件 力 的 計 算 及 降 低 沖 裁 力 的 方 法 ； 了 解 沖 裁 件 的 排 樣 方 法 和 沖 裁 工 藝 分 析 方 法 ； 了 解 普 通 沖 裁 和 精 密 沖 裁 的 區(qū) 別 。 2021-4-23 沖 裁 （ Blanking） 工 藝 是 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 。 分 類 ： 普 通 沖 裁 和 精 密 沖 裁 。 通 常 所 說 的 沖 裁 是 指 普 通 沖 裁 ， 它 包 括 落 料 （ Blanking） 、 沖 孔（ Punching） 、 切 口 、 剖 切 （ Parting） 、 修 邊 等 （ 但 一 般 所 指 是 落 料 和沖 孔 ） 。 用 途 ： 為 彎 曲 、 拉 深 、 成 形 、 冷 擠 壓 等 工 序 準 備 毛 坯 ， 也 可 直 接 制作 零 件 。 從 板 料 上 沖 下 所 需 形 狀 的 零 件 （ 或 毛 坯 ）叫 落 料 ； 在 工 件 上 沖 出 所 需 形 狀 的 孔 （ 沖 去 的為 廢 料 ） 叫 沖 孔 。 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 。 Play 2021-4-23 2-1 沖 裁 變 形 機 理一 、 沖 裁 變 形 時 板 料 變 形 區(qū) 力 學 分 析 n 受 力 情 況 假 設 ： 刃 口 鋒 利 ； 間 隙 合 理 。 共 四 對 力凸 、 凹 模 間 隙 存 在 ，產 生 彎 矩 M。 tb 0.40.2 2021-4-23 n 沖 裁 時 的 應 力 狀 態(tài) 凸 模 下 壓 引 起 軸 向 應 力 板 料 彎 曲 與 凸 模 側 壓 力引 起 徑 向 應 力 1切 向 應 力 為 板 料 彎 曲引 起 的 壓 應 力 與 側 壓 力引 起 的 拉 應 力 的 合 成 應力 2021-4-23 裂 紋 首 先產 生 在 凹模 刃 口 附近 的 側 面 凸 模 刃口 附 近的 側 面 上 、 下裂 紋 擴展 相 遇 材 料分 離 彈 性 變 形 階 段 塑 性 變 形 階 段 斷 裂 分 離 階 段二 、 沖 裁 變 形 過 程 Play 2021-4-23 n 沖 裁 時 的 變 形 區(qū) 沖 裁 時 ， 材 料 的 變 形 量 是 由受 力 狀 態(tài) 所 決 定 的 ， 以 上 、 下 刃尖 連 線 為 中 心 的 紡 錘 形 區(qū) 域 為 主要 變 形 區(qū) ， 從 模 具 刃 尖 向 材 料 中心 變 形 區(qū) 逐 漸 擴 大 。 當 凸 模 擠 入板 料 后 ， 新 形 成 的 紡 錘 形 變 形 區(qū)被 以 前 已 變 形 而 冷 作 硬 化 了 的 區(qū)域 所 包 圍 。 n 沖 裁 力 -凸 模 行 程 曲 線OA段 沖 裁 的 彈 性 變 形 階 段 AB段 沖 裁 的 塑 性 變 形 階 段 BC段 沖 裁 的 斷 裂 階 段 2021-4-23 沖 裁 件質 量尺 寸精 度 形 狀誤 差斷 面狀 況三 、 沖 裁 件 質 量 及 其 影 響 因 素 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 2021-4-23 1、 沖 裁 件 斷 面 質 量 及 其 影 響 因 素 p 斷 面 （ the cutting cross-section） 特 征 圓 角 帶 （ rollover zone） a：光 亮 帶 （ smooth sheared zone） b：斷 裂 帶 （ fracture zone） c：毛 刺 區(qū) （ burr zone） d：刃 口 附 近 的 材 料 產 生 彎 曲 和 伸 長 變 形 。塑 性 剪 切 變 形 。 質 量 最 好 的 區(qū) 域 。通 常 占 全 斷 面 1/3 1/2 。裂 紋 形 成 及 擴 展 。間 隙 存 在 ， 裂 紋 產 生 不 在 刃 尖 ，毛 刺 不 可 避 免 。 此 外 ， 間 隙 不 正常 、 刃 口 不 鋒 利 ， 還 會 加 大 毛 刺 。 要 想 提 高 沖 裁 件 的 斷 面 質量 ， 可 通 過 增 加 光 亮 帶 的 高 度或 采 用 整 形 工 序 來 實 現(xiàn) 。 增 加 光 亮 帶 高 度 的 關 鍵 是通 過 延 長 塑 性 變 形 階 段 ， 推 遲裂 紋 的 產 生 來 達 到 ， 這 可 以 通過 增 加 金 屬 塑 性 和 減 少 刃 口 附近 的 變 形 與 應 力 集 中 來 實 現(xiàn) 。 2021-4-23 p 影 響 沖 裁 斷 面 質 量 的 因 素 材 料 性 能 沖 裁 間 隙 （ blanking clearance） 模 具 刃 口 狀 態(tài) 塑 性 好 的 材 料 ： 光 亮 帶 所 占 比 例 大 ， 圓 角 大 ， 穹 彎 大 ， 斷 裂 帶 較 窄 ；塑 性 差 的 材 料 ： 光 亮 帶 所 占 比 例 小 ， 圓 角 小 ， 穹 彎 小 ， 而 大 部 分 是 有 斜 度 的 粗 糙 斷 裂 帶 。 間 隙 小 ， 出 現(xiàn) 二 次 剪 裂 ， 產 生 第 二 光 亮 帶間 隙 大 ， 出 現(xiàn) 二 次 拉 裂 ， 產 生 二 個 斜 度 當 凸 模 刃 口 磨 鈍 時 ， 則 會 在 落 料 件 上 端 產 生 毛 刺 ；當 凹 模 刃 口 磨 鈍 時 ， 則 會 在 沖 孔 件 的 孔 口 下 端 產 生 毛 刺 ；當 凸 、 凹 模 刃 口 同 時 磨 鈍 時 ， 則 沖 裁 件 上 、 下 端 都 會 產 生 毛 刺 。 2021-4-23 2、 沖 裁 件 尺 寸 精 度 及 其 影 響 因 素 沖 裁 件 的 尺 寸 精 度 ： 指 沖 裁 件 的 實 際 尺 寸 與 圖 紙 上 基 本 尺 寸 之 差 。該 差 值 包 括 兩 方 面 的 偏 差 ： 一 是 沖 裁 件 相 對 于 凸 模 或 凹 模 尺 寸 的 偏 差 ； 二 是 模 具 本 身 的 制 造 偏 差 。 影 響 因 素 ：l 沖 模 的 制 造 精 度 （ 零 件 加 工 和 裝 配 ）l 材 料 的 性 質l 沖 裁 間 隙 2021-4-23 3、 沖 裁 件 形 狀 誤 差 及 其 影 響 因 素 沖 裁 件 的 形 狀 誤 差 ： 指 翹 曲 、 扭 曲 、 變 形 等 缺 陷 。翹 曲 ： 沖 裁 件 呈 曲 面 不 平 現(xiàn) 象 。 它 是 由 于 間 隙 過 大 、 彎 矩 增大 、 變 形 拉 伸 和 彎 曲 成 分 增 多 而 造 成 的 ， 另 外 材 料 的各 向 異 性 和 卷 料 未 矯 正 也 會 產 生 翹 曲 。扭 曲 ： 沖 裁 件 呈 扭 歪 現(xiàn) 象 。 它 是 由 于 材 料 的 不 平 、 間 隙 不 均勻 、 凹 模 后 角 對 材 料 摩 擦 不 均 勻 等 造 成 的 。變 形 ： 由 于 坯 料 的 邊 緣 沖 孔 或 孔 距 太 小 等 原 因 ， 因 脹 形 而 產 生 的 。 2021-4-23 2-2 沖 裁 間 隙 pd DDZ （ 間 隙 的 大 小 和 間 隙 的 均 勻 程 度 ） 2021-4-23 一 、 沖 裁 間 隙 對 沖 裁 工 藝 的 影 響u 對 沖 裁 件 質 量 的 影 響 ： 間 隙 是 影 響 沖 裁 件 質 量 的 主 要 因 素 。u 對 沖 裁 力 的 影 響 ： 隨 間 隙 的 增 大 沖 裁 力 有 一 定 程 度 的 降 低 ， 但 影 響 不 是 很 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 。u 對 模 具 壽 命 的 影 響 ： 小 間 隙 將 使 磨 損 增 加 ， 甚 至 使 模 具 與 材 料 之 間 產 生 粘 結 現(xiàn) 象 ， 并 引 起 崩 刃 、 凹 模 脹 裂 、 小 凸 模 折 斷 、 凸 凹 模 相 互 啃 刃 等 異 常 損 壞 。 為 了 延 長 模 具 壽 命 ， 在 保 證 沖 裁 件 質 量 的 前 提 下 適 當 采 用 較 大 的 間 隙 值 是 十 分 必 要 的 。 2021-4-23 隨 著 模 具 間 隙 的 減 小 ， 沖 裁 力 增大 ， 這 是 因 為 間 隙 小 ， 彎 矩 M 減 小 ，材 料 所 受 拉 應 力 減 小 ， 而 壓 應 力 增 大 。增 大 間 隙 ， 沖 裁 力 減 小 ， 但 繼 續(xù) 增 大間 隙 值 ， 由 于 從 凸 、 凹 模 刃 口 產 生 的裂 紋 不 重 合 ， 所 以 沖 裁 力 下 降 變 緩 。 沖 裁 模 具 的 壽 命 通 常 以 保 證獲 得 合 格 產 品 的 沖 裁 次 數(shù) 表示 。 沖 裁 過 程 中 模 具 的 損 壞是 磨 鈍 、 崩 刃 和 凹 模 刃 口 漲裂 凸 、 凹 模 的 磨 損 形 式 。 2021-4-23 二 、 沖 裁 間 隙 值 的 確 定 主 要 根 據(jù) 沖 裁 件 斷 面 質 量 、 尺 寸 精 度 和 模 具 壽 命 這 三 個 因 素 綜 合考 慮 ， 給 間 隙 規(guī) 定 一 個 合 適 的 范 圍 值 （ Z min Z max） ， 分 別 稱 為 最小 合 理 間 隙 和 最 大 合 理 間 隙 。 考 慮 到 在 生 產 過 程 中 的 磨 損 使 間 隙 變 大 ， 故 設 計 與 制 造 新 模 具 時應 采 用 最 小 合 理 間 隙 Z min。理 論 法 確 定 法 tan12tan2 00 ththtZ經 驗 確 定 法 目 前 常 用 2021-4-23 經 驗 確 定 法 選 用 合 理 間 隙 值 的 原 則 是 ： 對 于 尺 寸 精 度 、 斷 面 垂直 度 要 求 高 的 制 件 應 選 用 較 小 間 隙 值 ， 對 于 斷 面 垂 直 度 與 尺 寸 精 度要 求 不 高 的 制 件 ， 應 以 降 低 沖 裁 力 、 提 高 模 具 壽 命 為 主 ， 可 采 用 較 大間 隙 值 。 采 用 大 間 隙 值 時 要 注 意 ： 為 了 保 證 制 件 平 整 ， 一 定 要 有 壓 料與 頂 件 裝 置 ； 為 了 防 止 凸 模 將 廢 料 帶 出 凹 模 表 面 ， 應 在 凸 模 上 開通 氣 孔 或 裝 彈 性 頂 件 針 。 間 隙 的 方 向 ： 設 計 落 料 模 時 ， 以 凹 模 為 基 準 ， 將 間 隙 取 在 凸 模 上 ； 設 計 沖 孔 模 時 ， 以 凸 模 為 基 準 ， 將 間 隙 取 在 凹 模 上 。 2021-4-23 刃 口 尺 寸 計 算 的 作 用 ： 凸 模 和 凹 模 的 刃 口 尺 寸 和 公 差 ， 直 接 影 響 沖 裁 件的 尺 寸 大 小 。 模 具 的 合 理 間 隙 值 也 靠 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 及 其 公 差 來 保 證 。 一 、 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 原 則 2-3 凸 模 和 凹 模 的 刃 口 尺 寸 計 算 q 落 料 件 尺 寸 由 凹 模 尺 寸 決 定 ， 沖 孔 時 孔 的 尺 寸 由 凸 模 尺 寸 決 定 設 計 落 料 模 時 ， 以 凹 模 為 基 準 ， 間 隙 取 在 凸 模 上 ； 設 計 沖 孔 模 時 ， 以 凸 模 為 基 準 ， 間 隙 取 在 凹 模 上 。 q 考 慮 沖 裁 中 凸 、 凹 模 的 磨 損 設 計 落 料 模 時 ， 凹 模 基 本 尺 寸 應 取 尺 寸 公 差 范 圍 的 較 小 尺 寸 ； 設 計 沖 孔 模 時 ， 凸 模 基 本 尺 寸 則 應 取 工 件 孔 尺 寸 公 差 范 圍 內 的 較 大 尺 寸 。 這 樣 ， 在 凸 、 凹 模 磨 損 到 一 定 程 度 的 情 況 下 ， 仍 能 沖 出 合 格 制 件 。 凸 、 凹 模 間 隙 則 取 最 小 合 理 間 隙 值 。 2021-4-23q 沖 壓 件 的 尺 寸 公 差 應 按 “ 入 體 ” 原 則 標 注 為 單 向 公 差 ， 落 料 件 上偏 差 為 零 ， 下 偏 差 為 負 ； 沖 孔 件 上 偏 差 為 正 ， 下 偏 差 為 零 。 q 確 定 沖 模 刃 口 制 造 公 差 時 ， 應 考 慮 制 件 的 公 差 要 求 如 果 對 刃 口 精 度 要 求 過 高 （ 即 制 造 公 差 過 小 ） ， 會 使 模 具 制 造 困 難 ，增 加 成 本 ， 延 長 生 產 周 期 ； 如 果 對 刃 口 精 度 要 求 過 低 （ 即 制 造 公 差 過大 ） ， 則 生 產 出 來 的 制 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 間 存 在 一 定 的 關 系 。 若 制 件 沒 有 標 注 公差 ， 則 對 于 非 圓 形 件 按 國 家 標 準 “ 非 配 合 尺 寸 的 公 差 數(shù) 值 ” IT14級 處理 ， 沖 模 則 可 按 IT11級 制 造 ； 對 于 圓 形 件 ， 一 般 可 按 IT7 6級 制 造 模 具 。 2021-4-23 二 、 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 計 算 方 法 凸 模 與 凹 模 分 開 加 工 采 用 這 種 方 法 ， 是 指 凸 模 和 凹 模 分 別 按 圖 紙 加 工 至 尺 寸 ；要 分 別 標 注 凸 模 和 凹 模 刃 口 尺 寸 與 制 造 公 差 （ 凸 模 p、 凹 模 d） ；它 適 用 于 圓 形 或 簡 單 形 狀 的 制 件 。為 了 保 證 初 始 間 隙 值 小 于 最 大 合 理 間 隙 Z max， 必 須 滿 足 下 列 條 件 ： p+d Z max Z min 或 取 p 0.4（ Z max Z min） d 0.6（ Z max Z min） 凸 模 和 凹 模 配 合 加 工 對 于 形 狀 復 雜 或 薄 板 工 件 的 模 具 ， 為 了 保 證 沖 裁 凸 、 凹 模 間 有 一 定 的間 隙 值 ， 必 須 采 用 配 合 加 工 。 這 種 方 法 不 僅 容 易 保 證 凸 、 凹 模 間 隙 很 小 ， 而 且 還 可 放 大 基 準 件 的 制造 公 差 ， 使 制 造 容 易 ， 故 目 前 一 般 工 廠 采 用 此 種 方 法 。 2021-4-23 1、 凸 模 與 凹 模 分 開 加 工l 落 料 ： dxDDd 0 0 min0 min pp ZxDZDD dp l 沖 孔 ： 0 pxdd p dd ZxdZdd pd 0 min 0 minl 孔 心 距 ： 81 LL d設 沖 孔 尺 寸 為 0d 設 工 件 尺 寸 為 0D x 磨 損 系 數(shù)工 件 制 造 公 差 具 有 互 換 性 、 制 造 周期 短 ， 但 Z min不 易 保證 ， 需 提 高 加 工 精 度 ，增 加 制 造 難 度 。 2021-4-23 【 例 2-1】 如 圖 所 示 零 件 ， 材 料 Q235鋼 ， 料 厚 t=0.5mm。 計 算 沖 裁 凸 、凹 模 刃 口 尺 寸 及 公 差 。 解 ： 該 零 件 屬 于 無 特 殊 要 求 的 一 般 沖 孔 、 落 料 件 。 外 形 mm360 62.0 由 落 料 獲 得 ，mm62 12.00 和 18 0.09 由 沖 孔 同 時 獲 得 。mm 06.0mm 04.0 maxmin ZZ ，則 ： mm 02.0mm )04.006.0(minmax ZZ查 表 2-5得 ， 2021-4-23 由 表 2-11查 得 ：mm 62 12.00 x = 0.75；mm 360 62.0 x = 0.5； 材 料 厚 度t（ mm） 非 圓 形 圓 形1 0.75 0.5 0.75 0.5工 件 公 差 （ mm） 11 22 4 4 0.160.200.240.30 0.17 0.350.21 0.410.25 0.490.31 0.59 0.360.420.500.60 0.16 0.20 0.24 0.30 0.160.200.240.30mm 62 12.00 mm 360 62.0由 表 2-10查 得 ： p d p+d Z max Z min 是 否 滿 足 條 件 取 值0.02 0.02 0.04 0.02 不 滿 足 p=0.008d=0.0120.02 0.03 0.05 0.02 不 滿 足 p=0.008d=0.012 2021-4-23 沖 孔 mm 09.6)12.075.06( 0 008.00 008.00 pxdd p mm13.6)04.009.6( 012.00012.000min dZdd pd mm 62 12.00 mm 360 62.0 mm 69.35)62.05.036( 012.00 012.00 0 dxDDd 落 料 mm 65.35)04.069.35( 0 008.00 008.00 min pZDD dp 孔 距 尺 寸 mm 023.018209.0811881 LLd 2021-4-23 2、 凸 模 與 凹 模 配 合 加 工 配 合 加 工 就 是 先 按 設 計 尺 寸 制 出 一 個 基 準 件 （ 凸 模 或 凹 模 ） ， 然 后根 據(jù) 基 準 件 的 實 際 尺 寸 再 按 最 小 合 理 間 隙 配 制 另 一 件 。 設 計 時 ， 基 準 模 的 刃 口 尺 寸 及 制 造 公 差 應 詳 細 標 注 ， 而 配 制 件 上 只標 注 公 稱 尺 寸 ， 不 注 公 差 ， 但 在 圖 紙 技 術 要 求 上 注 明 :凸 （ 凹 ） 模 刃 口按 凹 （ 凸 ） 模 實 際 刃 口 尺 寸 配 制 ， 保 證 雙 面 合 理 間 隙 值 Zmin Zmax”。 minmax ZZdp 特 點 ： 模 具 的 間 隙 由 配 制 保 證 ， 工 藝 比 較 簡 單 ， 不 必 校 核的 條 件 ， 并 且 還 可 放 大 基 準 件 的 制 造 公 差 ， 使 制 造 容 易 。Z min易 保 證 ， 無 互 換 性 、 制 造 周 期 長 。 2021-4-23 根 據(jù) 磨 損 后 輪 廓 變 化 情 況 ， 正 確 判 斷 出 模 具 刃 口 尺 寸 類 型 ： 即 ：磨 損 后 變 大 ， 變 小 還 是 不 變 。 基 準 件 的 刃 口 尺 寸 需 要 按 不 同 方 法 計 算 ：第 一 類 （ A類 ） ： 凸 模 或 凹 模 磨 損 會 增 大 的 尺 寸 ；第 三 類 （ C類 ） ： 凸 模 或 凹 模 磨 損 后 基 本 不 變 的 尺 寸 。 第 二 類 （ B類 ） ： 凸 模 或 凹 模 磨 損 后 會 減 小 的 尺 寸 ； 2021-4-23 落 料 件 尺 寸 落 料 凹 模 刃 口 尺 寸 dxAAd 0A 類 ： 0 dxBBd B 類 ： C:2/ C:2/5.0 C:2/5.0 制 件 尺 寸 為制 件 尺 寸 為制 件 尺 寸 為 d ddd CCCC 磨 損 后凹 模 刃口 尺 寸 C 類 ： 2021-4-23 沖 孔 沖 孔 件 尺 寸 凸 模 刃 口 尺 寸 磨 損 后凸 模 刃口 尺 寸 pxAAp 0A 類 ： B 類 ： C 類 ： 0 pxBBp C:2/ C:2/5.0 C:2/5.0 制 件 尺 寸 為制 件 尺 寸 為制 件 尺 寸 為 p ppp CCCC 2021-4-23 計 算 沖 裁 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 及 制 造 公 差 。mm400 34.0bmm800 42.0a mm350 34.0c mm150 12.0e解 ： 該 沖 裁 件 屬 落 料 件 ， 選 凹 模 為 設 計 基 準 件 ， 只 需 要 計 算 落 料 凹 模 刃 口 尺 寸 及 制 造 公 差 ， 凸 模 刃 口 尺 寸 由 凹 模 實 際 尺 寸 按 間 隙 要 求 配 作 。 由 表 2-5查 得 ： mm 14.0mm 10.0 maxmin ZZ ， 【 例 2-2】 如 圖 所 示 零 件 ， 材 料 10鋼 ， 料 厚 t =1 mm。mm 14.022d 2021-4-23 落 料 凹 模 的 基 本 尺 寸 計 算 如 下 ： mm 79.79)42.05.080( 105.0042.00 41 da mm 75.39)34.075.040( 085.0034.00 41 db mm 75.34)34.075.035( 085.0034.00 41 dc 材 料 厚 度t（ mm） 非 圓 形 圓 形1 0.75 0.5 0.75 0.5工 件 公 差 （ mm） 11 22 4 4 0.160.200.240.30 0.17 0.350.21 0.410.25 0.490.31 0.59 0.360.420.500.60 0.16 0.20 0.24 0.30 0.160.200.240.300.5 mm,800 42.0 xa由 表 2-11查 得 ： 75.0 mm,400 34.0 xb 0.75 mm,350 34.0 xc 75.0 mm, 14.012 xd第 一 類 尺 寸 ： 磨 損 后 增 大 的 尺 寸 （ A3） （ B）（A 2） （ C）（ A1） 2021-4-23 第 二 類 尺 寸 ： 磨 損 后 減 小 的 尺 寸 mm 07.22)28.075.014.022( 0 070.00 28.041 dd第 三 類 尺 寸 ： 磨 損 后 基 本 不 變 的 尺 寸 mm 015.094.1412.081)12.05.015( de 落 料 凸 模 的 基 本 尺 寸 與 凹 模 相 同 ， 分 別 是 79.79 mm， 39.75 mm，34.75 mm， 22.07 mm， 14.94 mm， 不 必 標 注 公 差 ， 但 要 在 技 術 條 件 中注 明 ： 凸 模 實 際 刃 口 尺 寸 與 落 料 凹 模 配 制 ， 保 證 最 小 雙 面 合 理 間 隙 值 2021-4-23 電 火 花 加 工 中 ， 一 般 是 用 成 型 磨 削 的 方 法 加 工 凸 模 與 電 極 ， 然 后用 尺 寸 與 凸 模 相 同 或 相 近 的 電 極 （ 有 時 直 接 用 凸 模 作 為 電 極 ） 在 電 火花 機 床 上 加 工 凹 模 。 它 屬 于 配 合 加 工 法 。 無 論 是 沖 孔 還 是 落 料 ， 均 在凸 模 上 標 注 尺 寸 和 制 造 公 差 ， 凹 模 只 注 明 ： “ 與 凸 模 配 做 ， 保 證 雙 面最 小 間 隙 值 ” 。 因 為 對 電 火 花 加 工 而 言 ， 制 造 公 差 只 適 用 于 凸 模 ， 對于 凹 模 不 存 在 機 械 加 工 的 制 造 公 差 ， 而 只 有 加 工 時 放 電 間 隙 的 誤 差 ，它 的 尺 寸 精 度 主 要 靠 電 極 精 度 來 保 證 。 注 意 ： 沖 孔 時 ： /4 p0p p xdd落 料 時 ： /4 p0minp p ZxDD 2021-4-23 一 、 沖 裁 力 的 計 算用 普 通 平 刃 口 模 具 沖 裁 時 ， 沖 裁 力 F 一 般 按 下 式 計 算 ： tLKF 2-4 沖 裁 力 、 卸 料 力 及 推 件 力 的 計 算及 降 低 沖 裁 力 的 方 法 材 料 抗 剪 強 度材 料 厚 度沖 裁 周 邊 長 度系 數(shù) ， 一 般 取 K 1.3 b tLF 或 ： 材 料 抗 拉 強 度 2021-4-23 二 、 輔 助 力 的 計 算從 凸 模 上 卸 下 箍 著 的 料 所 需 要 的 力 。推 件 力 ： 將 梗 塞 在 凹 模 內 的 料 順 著 沖 裁 方 向 推 出 所 需 要 的 力 。頂 件 力 ： 逆 著 沖 裁 方 向 將 料 從 凹 模 內 頂 出 所 需 要 的 力 。 卸 料 力 ：卸 料 力 FKF 卸卸 FKF 頂頂 FnKF 推推 推 件 力頂 件 力 thn 凹 模 洞 口 的 直 刃 壁 高 度板 料 厚 度 2021-4-23 三 、 壓 力 機 公 稱 壓 力 的 確 定 壓 力 機 的 公 稱 壓 力 必 須 大 于 或 等 于 各 種 沖 壓 工 藝力 的 總 和 Fz 采 用 彈 性 卸 料 裝 置 和 下 出 料 方 式 的 沖 裁 模 時 ：推卸 FFFFZ 采 用 彈 性 卸 料 裝 置 和 上 出 料 方 式 的 沖 裁 模 時 ： 頂卸 FFFFZ 采 用 剛 性 卸 料 裝 置 和 下 出 料 方 式 的 沖 裁 模 時 ：推FFFZ 與 模 具 結 構有 關 2021-4-23 04.0卸K 055.0推K【 例 2-3】 計 算 沖 裁 圖 示 零 件 所 需 的 總 沖 壓 力 。 材 料 為 Q235鋼 ， 料厚 t = 2 mm， 采 用 彈 性 卸 料 裝 置 和 下 出 料 方 式 ， 凹 模 刃 口 直 壁 高 度 h = 6 mm。（ 設 材 料 的 抗 剪 強 度 340 MPa， ， ）解 ： 沖 裁 力 的 計 算 F mm74024014070270220 L N65416034027403.13.1 LtF N4.2616665416004.0 FKF 卸卸 N4.107936654160055.0332/6/ FnKF thn 推推 KN 788.3 N 8.7882624.261664.107936654160 卸推 FFFFZ 2021-4-23 四 、 降 低 沖 裁 力 的 措 施q 階 梯 凸 模 沖 裁q 斜 刃 沖 裁 q 加 熱 沖 裁 （ 紅 沖 ）q 分 步 沖 裁 從 中 加 以 分 析 tLKF 2021-4-23 一 、 材 料 利 用 率材 料 利 用 率 ： 沖 裁 件 的 實 際 面 積 與 所 用 板 料 面 積 的 百 分 比 。l 一 個 步 距 內 的 材 料 利 用 率%100 BSA 2-5 沖 裁 件 的 排 樣 排 樣 ： 沖 裁 件 在 板 、 條 料 等 上 的 布 置 方 法 。排 樣 的 目 的 在 于 合 理 利 用 原 材 料 。 通 過 材 料 利 用 率 來 衡 量 排 樣的 經 濟 性 和 合 理 性 。 2021-4-23 l 一 張 板 料 (或 帶 料 、 條 料 )上 總 的 材 料 利 用 率%100WLnA總 料 尾 2021-4-23 沖 裁 所 產 生 的 廢 料 ： 一 類 是 結 構 廢 料 ； 另 一 類 是 工 藝 廢 料 。 二 、 沖 裁 廢 料1結 構 廢 料2工 藝 廢 料 一 種 是 由 零 件 的 形 狀 特 點 產 生 的 廢 料 ， 稱 為 結 構 廢 料 。 一 般 不 能 改變 ， 但 可 利 用 大 尺 寸 的 結 構 廢 料 沖 制 小 尺 寸 的 零 件 ； 有 時 ， 在 使 用 條 件許 可 下 ， 改 變 工 件 的 結 構 形 狀 ， 也 是 提 高 材 料 利 用 率 的 重 要 途 徑 。 另 一 種 是 由 零 件 之 間 和 零 件 與 條 料 側 邊 之 間 的 廢 料 ， 以 及 料 頭 、 料尾 所 產 生 的 廢 料 ， 稱 為 工 藝 廢 料 。 搭 邊 和 余 料 屬 工 藝 廢 料 。 2021-4-23 根 據(jù) 材 料 的 合 理 利 用 情 況 ， 條 料 排 樣 方 法 可 分 為 三 種 ： 有 廢 料 排 樣 （ 圖 a） 少 廢 料 排 樣 （ 圖 b） 無 廢 料 排 樣 （ 圖 c）三 、 排 樣 方 法 2021-4-23 q 搭 邊 排 樣 時 沖 裁 件 之 間 以 及 沖 裁 件 與 條 料 側 邊 之 間 留 下 的 工 藝 廢 料 。四 、 搭 邊 和 料 寬 補 償 定 位 誤 差 和 剪 板 誤 差 ， 確 保 沖 出 合 格 零 件 ； 是 增 加 條 料 剛 度 ， 方 便 條 料 送 進 ， 提 高 勞 動 生 產 率 ； 搭 邊 還 可 以 避 免 沖 裁 時 條 料 邊 緣 的 毛 刺 被 拉 人 模 具 間 隙 ， 從 而 提 高 模 具 壽 命 。搭 邊 的 作 用 2021-4-23 影 響 搭 邊 值 的 因 素 材 料 的 力 學 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 。 材 料 厚 度 材 料 越 厚 ， 搭 邊 值 也 越 大 。 沖 裁 件 的 形 狀 與 尺 寸 零 件 外 形 越 復 雜 ， 圓 角 半 徑 越 小 ， 搭 邊 值 取 大 些 。 送 料 及 擋 料 方 式 用 手 工 送 料 ， 有 側 壓 裝 置 的 搭 邊 值 可 以 小 一 些 ； 用 側 刃 定 距 比 用擋 料 銷 定 距 的 搭 邊 小 一 些 。 卸 料 方 式 彈 性 卸 料 比 剛 性 卸 料 的 搭 邊 小 一 些 。 查 表 確 定 搭 邊 值 2021-4-23 有 側 壓 裝 置 時 條 料 的 寬 度q 條 料 寬 度 的 確 定 0 2 aDB 條 料 下 料 剪 切 公 差側 面 搭 邊條 料 寬 度 方 向 零 件 輪 廓 的最 大 尺 寸 無 側 壓 裝 置 時 條 料 的 寬 度 0 2 caDB 條 料 與 導 料 板 之 間 的 間 隙（ 即 條 料 的 可 能 擺 動 量 ） 2021-4-23 有 定 距 側 刃 時 條 料 的 寬 度 0 2 2 nbaDnbBB 側 刃 個 數(shù)側 刃 余 料 ， 金 屬 材 料 取 1 2.5 mm， 非 金 屬 材料 取 1.5 4 mm(薄 材 料 取 小 值 ， 厚 料 取 大 值 )導 料 板 之 間 的 距 離 為 yaDyBB cBB 2 20201側 刃 沖 切 后 條 料 與導 料 板 之 間 的 間 隙 ，常 取 0.1 0.2 mm。薄 料 取 小 值 ， 厚 料取 大 值 。 2021-4-23 一 張 完 整 的 排 樣 圖 應 標 注 條 料 寬 度 尺 寸 、 條 料 長 度 L、 板 料厚 度 t 、 端 距 l、 步 距 S、 工 件 間 搭 邊 和 側 搭 邊 a ； 并 習 慣 以 剖 面 線表 示 沖 壓 位 置 。 0Bq 排 樣 圖 2021-4-23 p 減 少 工 藝 廢 料 的 措 施 有 ：設 計 合 理 的 排 樣 方 案 ；選 擇 合 適 的 板 料 規(guī) 格 和 合 理 的 裁 板 法 ；（ 減 少 料 頭 、 料 尾 和 邊 余 料 ） ；利 用 廢 料 作 小 零 件 等 。p 利 用 結 構 廢 料 的 措 施 有 ： 當 材 料 和 厚 度 相 同 時 ， 在 尺 寸 允 許 的 情 況 下 ， 較 小 尺 寸 的沖 件 可 在 較 大 尺 寸 沖 件 的 廢 料 中 沖 制 出 來 。 在 使 用 條 件 許 可 下 ， 也 可 以 改 變 零 件 的 結 構 形 狀 ， 提 高 材料 利 用 率 。五 、 提 高 材 料 利 用 率 的 方 法 2021-4-23 普 通 沖 裁 ： 工 件 剪 切 面 上 有 塌 角 、 斷 裂 面 和 毛 刺 ， 還 帶 有 明 顯 的 錐 度 ，同 時 制 件 尺 寸 精 度 較 低 ， 一 般 為 IT10 IT11。 精 密 沖 裁 ： 在 一 次 沖 壓 行 程 中 獲 得 比 普 通 沖 裁 零 件 尺 寸 精 度 高 、 沖 裁面 光 潔 、 翹 曲 小 且 互 換 性 好 的 優(yōu) 質 精 沖 零 件 。 2-6 精 密 沖 裁 光 潔 沖 裁小 間 隙小 圓 角 凸 （ 凹 ） 模 2021-4-23 負 間 隙 沖 裁 2021-4-23 齒 圈 壓 板 沖 裁 （ 精 沖 ）三 向 壓 應 力 狀 態(tài)消 除 應 力 集 中 2021-4-23 精 沖 過 程 2021-4-23 整 修 外 緣 整 修內 孔 整 修用 壓 力 機 和 模 具 切 削 加 工 利 用 整 修 模 沿 沖 裁 件外 緣 或 內 孔 刮 削 掉 一 薄 層金 屬 ， 以 獲 得 高 精 度 、 低粗 糙 度 制 件 的 工 藝 方 法 。整 修 后 零 件 的 尺 寸 精 度 可達 IT7 IT8， 表 面 粗 糙度 Ra 值 為 1.6 0.8。 2021-4-23 沖 裁 件 的 工 藝 性 是 指 沖 裁 件 對 沖 裁 工 藝 的 適 應 性 。 即 沖 裁 件 的 結 構 、 形 狀 、 尺 寸 及 公 差 等 技 術 要 求 是 否 符 合 沖 裁加 工 的 工 藝 要 求 。 工 藝 性 是 否 合 理 ， 對 沖 裁 件 的 質 量 、 模 具 壽 命 和 生產 率 有 很 大 的 影 響 。 沖 裁 工 藝 性 好 是 指 能 用 普 通 沖 裁 方 法 ， 在 正 常 模 具 壽 命 和 生 產率 較 高 、 成 本 較 低 的 條 件 下 得 到 質 量 合 格 的 沖 裁 件 。 一 、 沖 裁 件 的 工 藝 性 2-7 沖 裁 工 藝 設 計 及 模 具 結 構 2021-4-23 v 沖 裁 件 內 形 及 外 形 的 轉 角p 沖 裁 件 的 結 構 工 藝 性v 沖 裁 件 上 凸 出 的 懸 臂 和 凹 槽v 沖 裁 件 的 孔 邊 距 與 孔 間 距v 在 彎 曲 件 或 拉 深 件 上 沖 孔 時v 沖 裁 件 的 形 狀 2021-4-23 用 無 導 向 凸 模 和 有 導 向 的 凸 模 所 能 沖 制 的 最 小 孔 徑 ， 分 別 為 無 導 向 凸 模 最 小 尺 寸 d: 鋼 : d（ 1.0 1.5） t 銅 、 鋁 : d（ 0.8 0.9） t 有 導 向 的 凸 模 最 小 尺 寸 d: 鋼 : d0.5t 銅 、 鋁 : d（ 0.3 0.35） t v 沖 孔 時 ， 因 受 凸 模 強 度 的 限 制 ， 孔 的 尺 寸 不 應 太 小 ， 否 則 凸 模 易 折 斷 或 壓 彎 。 2021-4-23 沖 裁 件 的 精 度 一 般 可 分 為 精 密 級 與 經 濟 級 兩 類 。 沖 裁 件 的 經 濟 公 差 等 級 不 高 于 IT11級 ， 一 般 要 求 落 料 件 公 差 等級 最 好 低 于 IT10級 ， 沖 孔 件 最 好 低 于 IT9級 。 p 沖 裁 件 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度p 沖 裁 件 尺 寸 標 注沖 裁 件 尺 寸 的 基 準 應 盡 可 能與 其 沖 壓 時 定 位 基 準 重 合 ，并 選 擇 在 沖 裁 過 程 中 基 本 上下 不 變 動 的 面 或 線 上 。 q 沖 裁 工 序 的 組 合二 、 沖 裁 工 藝 方 案 的 確 定 根 據(jù) 生 產 批 量 來 確 定 根 據(jù) 沖 裁 件 尺 寸 和 精 度 等 級 來 確 定 根 據(jù) 對 沖 裁 件 尺 寸 形 狀 的 適 應 性 來 確 定 根 據(jù) 模 具 制 造 安 裝 調 整 的 難 易 和 成 本 的 高 低 來 確 定 根 據(jù) 操 作 是 否 方 便 與 安 全 來 確 定 q 沖 裁 順 序 的 安 排 級 進 沖 裁 順 序 的 安 排先 沖 孔 或 沖 缺 口 ， 最 后 落 料 或 切 斷 ， 將 沖 裁 件 與 條 料 分 離 。 采 用 定 距 側 刃 時 ， 定 距 側 刃 切 邊 工 序 安 排 與 首 次 沖 孔 同 時 進 行 ， 以便 控 制 送 料 進 距 。 多 工 序 沖 裁 件 用 單 工 序 沖 裁 時 的 順 序 安 排先 落 料 使 坯 料 與 條 料 分 離 ， 再 沖 孔 或 沖 缺 口 。 沖 裁 大 小 不 同 、 相 距 較 近 的 孔 時 ， 為 減 少 孔 的 變 形 ， 應 先 沖 大 孔后 沖 小 孔 。 套 料 級 進 沖 裁 按 由 里 向 外 的 順 序 ， 先 沖 內 輪 廓 ， 后 沖 外 輪 廓 。 2021-4-23 單 工 序 沖 裁 模 ： 在 壓 力 機 一 次 行 程 內 只 完 成 一 個 沖 壓 工 序 的 沖 裁 模 。 p 落 料 模 無 導 向 單 工 序 落 料 模 導 板 式 單 工 序 落 料 模 三 、 沖 裁 模 結 構 2021-4-23 導 柱 式 單 工 序 落 料 模 2021-4-23 p 沖 孔 模 導 柱 式 沖 孔 模 2021-4-23 小 孔 沖 模全 長 導 向 結 構 的 小 孔 沖 模 2021-4-23 斜 楔 式 水 平 沖 孔 模 2021-4-23 級 進 模 （ 又 稱 連 續(xù) 模 、 跳 步 模 ） ： 壓 力 機 在 一 次 行 程 中 ， 依 次 在 模 具 幾 個 不 同 的 位 置 上 同 時 完 成 多 道 沖 壓 工 序 的 沖 模 。 優(yōu) 點 ： 級 進 模 比 單 工 序 模 生 產 率 高 ， 減 少 了 模 具 和 設 備 的 數(shù) 量 ， 工 件 精 度 較 高 ， 便 于 操 作 和 實 現(xiàn) 生 產 自 動 化 。缺 點 ： 級 進 模 輪 廓 尺 寸 較 大 ， 制 造 較 復 雜 ， 成 本 較 高 。適 用 范 圍 ： 大 批 量 生 產 小 型 、 多 工 位 沖 壓 件 。 2021-4-23 p 用 導 正 銷 定 位 的 級 進 模 2021-4-23 p 側 刃 定 距 的 級 進 模 （ 雙 側 刃 定 距 的 沖 孔 落 料 級 進 模 ） Play 2021-4-23 級 進 模 的 排 樣 圖 2021-4-23 復 合 模 ： 只 有 一 個 工 位 ， 并 在 壓 力 機 的 一 次 行 程 中 ， 同 時 完 成 兩 道 或 兩 道 以 上 的 沖 壓 工 序 的 沖 模 。 設 計 難 點 ： 如 何 在 同 一 工 作 位 置 上 合 理 地 布 置 好 幾 對 凸 、 凹 模結 構 上 的 主 要 特 征 ： 有 一 個 既 是 落 料 凸 模 又 是 沖 孔 凹 模 的 凸 凹 模優(yōu) 點 ： 生 產 率 高 ， 沖 裁 件 的 內 孔 與 外 緣 的 相 對 位 置 精 度 高 ， 板 料 的 定 位 精 度 要 求 比 級 進 模 低 ， 沖 模 的 輪 廓 尺 寸 較 小 。缺 點 ： 結 構 復 雜 ， 制 造 精 度 要 求 高 ， 成 本 高適 用 范 圍 ： 生 產 批 量 大 、 精 度 要 求 高 的 沖 裁 件 2021-4-23 p 正 裝 式 復 合 模 （ 又 稱 順 裝 式 復 合 模 ） 2021-4-23 p 倒 裝 式 復 合 模 2021-4-23 1-下 模 板 2-卸 料 螺 釘 3-導 柱 4-固 定 板 5-橡 膠 6-導 料 銷 7-落 料 凹 模 8-推 件 塊9-固 定 板 10-導 套11-墊 板 12、 20-銷 釘13-上 模 板 14-模 柄15-打 桿 16、 21-螺 釘17-沖 孔 凸 模 18-凸 凹 模19-卸 料 板 22-擋 料 銷 落 料 -沖 孔 復 合 模 2021-4-23 思 考 題p 試 說 明 沖 裁 工 藝 中 的 變 形 過 程 和 主 要 變 形 區(qū) 。p 沖 裁 件 的 斷 面 有 哪 幾 部 分 組 成 ？p 沖 裁 間 隙 對 沖 裁 工 藝 有 哪 些 影 響 ？p 降 低 沖 裁 力 的 方 法 有 哪 些 ？p 精 密 沖 裁 工 藝 有 哪 些 方 法 ？