1、沖壓工藝及模具設(shè)計沖壓工藝及模具設(shè)計第一章 沖壓工藝基礎(chǔ)第二章 沖裁工藝及模具設(shè)計第三章 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計第四章 拉深工藝及模具設(shè)計第五章 冷擠壓工藝及模具設(shè)計第六章 其它沖壓工藝簡介第七章 模具CAD/CAM簡介沖壓工藝基礎(chǔ) 第一章沖壓工藝基礎(chǔ)1.1 沖壓工藝的分類、特點及應(yīng)用 1.2 沖壓模具1.3 沖壓模具常用材料1.4 沖壓常用材料1.5 沖壓設(shè)備與選用 沖壓工藝基礎(chǔ)1.1 沖壓工藝的分類、特點及應(yīng)用1.1.1冷沖壓加工 沖壓加工是現(xiàn)代機械制造業(yè)中先進高效的加工方法之一，它是利用各種壓力機和安裝在壓力機上的模具使材料在常溫或高溫狀態(tài)下進行分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能

2、的零件的一種方法稱為沖壓加工。沖壓加工是少無切削加工的一種主要形式。 沖壓工藝基礎(chǔ)1.1.2 沖壓加工的特點 （1）借助壓力機的壓力利用模具能獲得壁薄、重量輕、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他的方法難以加工甚至無法加工； （2）沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性； （3）沖壓加工是少無切削加工的一種，部分零件沖壓直接成型，無需任何再加工，材料利用率高； （4）生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過程易實現(xiàn)機械化和自動化； （5）操作簡單，便于組織生產(chǎn)。 沖壓工藝基礎(chǔ)1.1.3 沖壓加工的基本工序 由于沖壓件的形狀、尺寸和精度不同，因此，沖壓所采用的工序種類亦各異。據(jù)其變形特點，可以分為兩大類：

3、 一類是分離工序，主要包括切斷、沖裁、切口、切邊等。其特點是板料所受外力超過抗剪強度，使其一部分與另一部分相互分離。沖壓工藝基礎(chǔ) 另一類是變形工序，主要包括彎曲、拉深、成形等。其特點是板料受力超過屈服極限，小于強度極限，使其產(chǎn)生塑性變形得到一定形狀。 此外，為了提高勞動生產(chǎn)率，常將兩個以上的基本工序合并成一個工序，如落料拉延、切斷彎曲、沖孔翻邊等，這稱為復(fù)合工序。在生產(chǎn)實際中，對于批量生產(chǎn)的零件絕大部分是采用復(fù)合工序。 沖壓工藝基礎(chǔ)1.1.3.1 分離工序 分離工序是指材料在沖壓力作用下，應(yīng)力超過材料的強度極限，使材料發(fā)生剪斷或局部剪裂，制件或坯料沿一定的輪廓相分離的沖壓工序。分離工序主要為剪

4、切或沖裁工序。常見分離工序見表1-1。 工序名稱 工序簡圖 工序特點與應(yīng)用范圍 落料 利用模具沿工件封閉輪廓曲線實施沖切，把工件從板料上分離下來，沖裁下來的部分是各種形狀的平板零件，或用作拉延件的毛坯 沖孔 利用模具按封閉輪廓曲線沖裁，沖下的部分為廢料 表1-1 分離工序 沖壓工藝基礎(chǔ)工序名稱 工序簡圖 工序特點與應(yīng)用范圍 切斷 利用剪切?；驔_裁模沿不封閉曲線切斷，常用于加工形狀較為簡單的平板零件 修邊 將成形零件的邊緣修切整齊或修切成其他形狀 剖切 將沖壓加工成的半成品零件剖切成兩個或兩個以上的零件，這種方法常用于對稱零件或成組沖壓的零件 表1-1 分離工序（續(xù)） 沖壓工藝基礎(chǔ)1.1.3.2

5、 成形工序 成形工序是指坯料依靠模具在壓力機作用下，使應(yīng)力超過坯料的屈服極限，坯料經(jīng)過塑性變形后，使其成為所要求形狀的加工工序。成形工序主要為彎曲、拉深、成形等工序。常見成形工序見表1-2。 工序名稱 工序簡圖 工序特點與應(yīng)用范圍 彎曲 把板料按要求彎成各種形狀，利用該工藝可以彎曲成形狀復(fù)雜的零件 卷圓 把板料端部卷成接近封閉的半圓頭，常用于加工類似鉸鏈的零件及日用品部分零件 表1-2 成形工序（一） 沖壓工藝基礎(chǔ)工序名稱 工序簡圖 工序特點與應(yīng)用范圍 扭曲 使平板的一部分相對于另一部分產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)而形成空間曲面的形狀 拉深 把平板料變成各種空心零件或?qū)⒖招牧慵兂筛畹目招牧慵?變薄拉深 把拉深

6、加工后的空心件半成品用減小直徑與壁厚的方式來改變空心零件的尺寸 翻孔 在預(yù)先沖孔的板料半成品上或未沖孔的板料上沖制成豎立的邊緣 表1-2 成形工序（二） 沖壓工藝基礎(chǔ)工序名稱 工序簡圖 工序特點與應(yīng)用范圍 翻邊 把半成品零件的外緣或內(nèi)孔沖制成豎立的邊緣 拉彎 在拉力與彎矩的共同作用下實現(xiàn)彎曲變形，可以制成精度較高的零件 脹形 在雙向拉應(yīng)力作用下實現(xiàn)的變形，可以成形各種空間曲面形狀的零件 局部成形 在板料毛坯或零件的表面上局部地方壓制出各種突起或凹陷的形狀 表1-2 成形工序（三） 沖壓工藝基礎(chǔ)工序名稱 工序簡圖 工序特點與應(yīng)用范圍 擴口 在空心毛坯或管狀毛坯的某個部位使其徑向尺寸擴大的變形方法

7、 縮口 在空心零件或管狀零件的某位置使其尺寸減小的變形方法 旋壓 在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下利用輥輪使毛坯逐步成形的方法 整形 為了提高已成形零件的尺寸精度或獲得較小的圓角半徑而采用的成形方法 表1-2 成形工序（四） 沖壓工藝基礎(chǔ)1.2 沖壓模具 由于沖壓模具的種類繁多，結(jié)構(gòu)各異。按其用途可將模具分為：冷沖壓模、塑料模、壓鑄模、鍛模、粉末冶金模、橡膠模、陶瓷模、玻璃模、鑄造用金屬模等。按成形原理又可分為沖裁模和型腔模兩大類。 沖裁模的分類 按工序性質(zhì)分 有落料模、沖孔模、切邊模、切斷模、剖切模、整修模、精沖模等。 按工序的組合分 有單工序模和多工序模。多工序模又分為連續(xù)模和復(fù)合模等。 沖壓工藝基礎(chǔ) 按導(dǎo)向

8、裝置分 有無導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模、導(dǎo)筒模等。 按卸料裝置分 有剛性卸料板和彈性卸料板沖模。 按擋料或定位方式分 有固定擋料銷、活動擋料銷、導(dǎo)正銷和側(cè)刃沖模。 按制造凸、凹模的材料分 有鋼質(zhì)沖模、硬質(zhì)合金沖模、橡皮沖模、鋅基合金沖模等。沖壓工藝基礎(chǔ) 按送料、出件等方法分 有手動模、半自動模、自動模等。 按輪廓尺寸分 有大型模、中型模、小型模。 （1）沖裁模 將一部分材料與另一部分材料分離或部分分離的模具。下面列舉幾種一般中小型企業(yè)常見的沖裁模結(jié)構(gòu)簡圖。 沖壓工藝基礎(chǔ)a) 落料模 b) 沖孔模 c) 剪切模 d) 修邊模 e) 切口模 f) 剖切模 圖1-1 沖裁模常見結(jié)構(gòu) 沖壓工

9、藝基礎(chǔ)（2）彎曲模 將坯料彎曲成一定形狀的模具。 1上模板；2凸模；3壓邊圈；4定位板；5凹模； 6凹模固定板；7下模板 圖1-2 彎曲模 沖壓工藝基礎(chǔ) （3）拉深模 將平板料變成一定形狀的空心件的模具（如圖1-3）。 圖1-3 拉深模沖壓工藝基礎(chǔ)（4）冷擠模 1下模座 2、15、16、19螺釘 3墊板 4頂桿 5導(dǎo)柱 6導(dǎo)套 7上模座 8導(dǎo)向套 9限位塊 10壓桿 11凸模 12墊板 14、17、20、26柱銷 18凸模固定板 21導(dǎo)套 22導(dǎo)柱 23預(yù)應(yīng)力套 24凹模 25凹模鑲塊 27彈頂板 28橡皮 29螺母 30雙頭螺桿 31推桿 32下墊板 圖1-4 冷擠模 沖壓工藝基礎(chǔ)1.3 沖

10、壓模具常用材料1.3.1 模具材料在模具工業(yè)中的地位 模具材料是模具制造的基礎(chǔ)，模具材料和熱處理技術(shù)對模具的使用壽命、精度和表面粗糙度起著重要的甚至決定性的作用。因此，根據(jù)模具的使用條件合理選用材料，采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砗捅砻婀こ碳夹g(shù)以便充分發(fā)揮模具材料的潛力 沖壓工藝基礎(chǔ) 根據(jù)模具材料的性能特點選用合理的模具結(jié)構(gòu)，根據(jù)模具材料的特性采用相應(yīng)的維護措施等是十分重要的，只有這樣，才能有效地穩(wěn)定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。 模具材料使用性能的好壞直接影響模具的質(zhì)量和使用壽命；模具材料的工藝性能將影響模具加工的難易程度、模具加工的質(zhì)量和加工成本。因此，在模具設(shè)計時，除設(shè)計出合理的模具結(jié)構(gòu)外

11、，還應(yīng)選用合適的模具材料及熱處理工藝，才能使模具獲得良好的工作性能和較長的使用壽命。 沖壓工藝基礎(chǔ)1.2.2 沖模材料的選用原則 制造沖壓模具用的材料有：灰鑄鐵、鑄鋼、鋼、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金、低熔點合金、塑料、聚氨酯橡膠等。 正確選用模具材料對于模具壽命和模具制造成本及模具總成本都有直接關(guān)系，在選擇模具材料時應(yīng)充分考慮以下幾點： 沖壓工藝基礎(chǔ) （1）沖壓零件的生產(chǎn)批量。對于大批量生產(chǎn)的零件，其模具材料應(yīng)采用質(zhì)量較好的、能保證模具耐用度的材料。反之，對于生產(chǎn)批量小則采用較便宜、耐用度較差的材料。 （2）根據(jù)被沖裁零件的性質(zhì)、工序種類及沖模零件的工作條件和作用來選擇模具材料。如沖模工作零件的工

12、作條件，是否有應(yīng)力集中，沖擊載荷等，這就要求所選用的模具材料具有較高的強度和硬度、高耐磨性以及足夠的韌性；導(dǎo)向零件要求耐磨性和較好的韌性，一般常采用低碳鋼，表面滲碳淬火。 沖壓工藝基礎(chǔ) （3）根據(jù)沖壓件的尺寸、形狀和精度要求來選材。一般來說，對于形狀簡單、沖壓件尺寸不大的模具，其工作零件常用高碳工具鋼制造，形狀較復(fù)雜、沖壓件尺寸較大的模具，其工作零件選用熱處理變形較小的合金工具鋼制造；而沖壓件精度很高的精密沖模的工作零件，常選用耐磨性較好的硬質(zhì)合金等材料制造。 （4）根據(jù)我國模具材料的生產(chǎn)與供應(yīng)情況，兼顧本單位材料狀況與熱處理條件。 沖壓工藝基礎(chǔ)1.2.3 沖壓模具常用材料及熱處理要求1.2.

13、3.1 凸、凹模常用材料及熱處理要求。 零 件 名 稱 選用材料牌號 熱處理 硬度/HRC 模具類型 凸、凹模工作情況 凸模 凹模 沖裁模 形狀簡單、沖裁材料厚度t 3毫米的凸模、凹模及凸凹模 9Mn2V、Cr12、Cr12MoV 形狀復(fù)雜的鑲塊 120Cr4W2MoV 淬火 6062 6264 要求耐磨的凸、凹模 Cr12MoV、120Cr4W2 MoV、GCr15、YG15 沖裁薄材料用的凹模 T8A 表1-5 凸、凹模常用材料及熱處理（一） 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-5 凸、凹模常用材料及熱處理（二） 零 件 名 稱 選用材料牌號 熱處理 硬度/HRC模具類型 凸、凹模工作情況 凸模 凹模 彎曲

14、模 一般彎曲的凸、凹模及鑲塊 T8A T10A 淬火 5660要求高度耐磨的凸、凹模及鑲塊 CrWMn、Cr12、Cr12MoV 淬火 6064形狀復(fù)雜的凸、凹模及鑲塊。生產(chǎn)批量特別大的凸、凹模及鑲塊 熱彎曲的凸、凹模 5CrNiMo、5CrNiTi5CrMnMo 淬火 5256 拉深模 一般拉延的凸、凹模 T8A、T10A 淬火 5862 6064連續(xù)拉深的凸、凹模 T10A、CrWMn 要求耐磨的凹模 Cr12、YG15、Cr12MoV、YG8 淬火 6264不銹鋼拉深用凸、凹模 W18Cr4V 6264YG15、YG8 熱拉深用凸、凹模5CrNiMo、5CrNiTi 淬火52565256

15、沖壓工藝基礎(chǔ)1.2.3.2 沖模一般零件的材料和熱處理： 零件名稱選用材料熱處理硬度要求上、下模板HT200、HT250ZG270-500、ZG310-570厚鋼板加工而成Q235 Q255模柄45、Q255導(dǎo)柱20、T10A20鋼滲碳淬硬6062導(dǎo)套20、T10A20鋼滲碳淬硬5760凸、凹模固定Q235、Q2554348板托料板Q235導(dǎo)尺Q255或45淬硬擋料銷45、T7A淬硬4348（45鋼）5257（T7A）導(dǎo)正銷、定位銷T7、T8淬硬5256墊板45、T8A淬硬4348（45鋼）5458（T8A）表1-6 沖模常用一般零件的材料及熱處理要求（一） 沖壓工藝基礎(chǔ)零件名稱選用材料熱處理

16、硬度要求螺釘45頭部淬硬43486062銷釘45、T7淬硬4348（45鋼） 5254（T7）推桿、頂桿45淬硬4348頂板45、Q255拉深模壓邊圈T8A淬硬5458定距側(cè)刃、廢料切刀T8A淬硬5862側(cè)刃擋板T8A淬硬5458定位板45、T7淬硬4348（45鋼） 5254（T7）斜楔與滑塊T8A、T10A淬硬6062 彈簧65Mn、60SiMnA淬硬4045表1-6 沖模常用一般零件的材料及熱處理要求 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-7 常用冷變形模具鋼的預(yù)熱和加熱規(guī)范 沖壓工藝基礎(chǔ)1.3 沖壓常用材料1.3.1 沖壓工藝對材料的要求 選擇沖壓用材料時，首先應(yīng)滿足沖壓件的使用要求。一般來說，對于機器上

17、的主要沖壓件，要求材料具有較高的強度和剛度；電機電器上的某些沖壓件，要求有較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性；汽車、飛機上的沖壓件。要求有足夠的強度，并盡可能減輕重量；化工容器要求耐腐蝕等等。所以不同的使用要求就決定了應(yīng)選用不同的材料。但從沖壓工藝考慮，材料還應(yīng)滿足沖壓工藝要求，以保證沖壓過程順利完成。 沖壓工藝基礎(chǔ) 對沖壓所用材料的要求有： （1）良好的沖壓性能 沖壓性能是指板料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力。沖壓加工方法是以金屬為塑性的加工方法，因此，要求材料具有良好的塑性。 對變形工序，塑性好，要求材料允許的變形程度大，則可以減少沖壓工序次數(shù)及中間退火次數(shù)。對于分離工序，也要求一定的塑性，同時要求材料的

18、屈服極限稍高一些，以利于沖裁后獲得較高的斷面質(zhì)量。 材料塑性的高低，常用延伸率()、屈服強度常用s來表示。強度極限常用b來表示。 沖壓工藝基礎(chǔ)（2）良好的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量好的材料，沖壓時工件不易破裂，廢品減少；模具不易擦傷壽命提高，而且制件的表面質(zhì)量好。所以一般要求沖壓材料表面光潔、平整，無氧化皮、裂紋、銹斑、劃痕等缺陷。（3）符合國標(biāo)規(guī)定的厚度公差 模具間隙是按材料厚度來確定的，所以材料厚度公差應(yīng)符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。否則厚度公差太大，將影響工件質(zhì)量，并可能導(dǎo)致?lián)p壞模具和設(shè)備。 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-8 沖壓常用材料的力學(xué)性能（一） 1.4.2 金屬材料 沖壓工藝基礎(chǔ) 表1-8 沖壓常用材料的力

19、學(xué)性能（二） 沖壓工藝基礎(chǔ) 表1-8 沖壓常用材料的力學(xué)性能（三） 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-9 有色金屬的力學(xué)性能（一） 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-9 有色金屬的力學(xué)性能（二） 沖壓工藝基礎(chǔ)1.4.3 非金屬材料 表1-10 非金屬材料的力學(xué)性能（一） 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-10 非金屬材料的力學(xué)性能（二） 沖壓工藝基礎(chǔ)1.5 沖壓設(shè)備與選用1.5.1 曲柄壓力機1.5.1.1 主要技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機的主要技術(shù)參數(shù)綜合反映設(shè)備的工藝能力相適用范圍，以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)。主要包括如下內(nèi)容： （1）公稱壓力 曲柄壓力機的公稱壓力是指滑塊離下死點前某一特定距離或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點前某一特定角度時，滑塊上所許可承受的

20、最大作用力(這個特定的距離常稱為公稱壓力行程，特定的角度稱為公稱壓力角)。超過公稱壓力行程或公稱壓力角的范圍時，滑塊上所能承受的作用力都低于公稱壓力。 沖壓工藝基礎(chǔ) 公稱壓力在我國已經(jīng)系列化。如630kN、1000kN、1600 kN、2500kN、3150kN、4000kN、6300kN。 （2）滑塊行程 滑塊行程指滑塊從上死點到下死點的距離。某些曲柄壓力機的行程是可調(diào)節(jié)的，從而滿足不同類型模具的需要。 （3）滑塊行程次數(shù)(min-1) 滑塊行程次數(shù)是指滑塊每分鐘從上死點到下死點，然后再回到上死點所往復(fù)的次數(shù)。 沖壓工藝基礎(chǔ) （4）閉合高度和裝模高度 閉合高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工

21、作臺上表面的距離。當(dāng)連桿調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)到下死點的最高位置（連桿調(diào)到最短）時，閉合高度達到最大，稱最大閉合高度；當(dāng)連桿調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)到下死點最低位置（連桿調(diào)到最長）時，閉合高度達到最小，稱最小閉合高度。兩者之差為閉合高度調(diào)節(jié)量。 裝模高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工作臺墊板表面的距離。閉合高度與裝模高度之差為墊板的厚度。曲柄壓力機上的墊板工作時一般不拆下。 沖壓工藝基礎(chǔ) （5）工作臺（墊板）、滑塊底面尺寸 曲柄壓力機工作臺（墊板）、滑塊底面尺寸主要影響模具的安裝以及廢料、工件的排出。一般小型壓力機是通過模柄與壓力機滑塊相連的。大中型壓力機墊板和滑塊底面設(shè)置有T型槽固定模具。 1.5.1.

22、2主要技術(shù)規(guī)格 （1）開式壓力機主要技術(shù)參數(shù) 開式壓力機外型見圖1-5。沖壓工藝基礎(chǔ)1電動機；2小帶輪；3大帶輪；4小齒輪；5大齒輪；6離合器；7曲軸；8制動器；9連桿；10滑塊；11上模；12下模 13墊板；14工作臺；15機身 圖1-5 JB23-63壓力機結(jié)構(gòu)圖與運動原理圖 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-11 開式壓力機的基本參數(shù)（一） 開式壓力機的基本參數(shù)見表1-11。 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-11 開式壓力機的基本參數(shù)（二） 沖壓工藝基礎(chǔ) (2)閉式壓力機主要技術(shù)參數(shù) 閉式壓力機的外型見圖1-6。 1小帶輪；3大帶輪；4制動器；5離合器；6小齒輪1；7大齒輪；8小齒輪2；9偏心齒輪；10芯軸；11機身

23、；12連桿；13滑塊；14墊板；18氣墊 圖1-6 J31315壓力機結(jié)構(gòu)圖 沖壓工藝基礎(chǔ)閉式壓力機參數(shù)見表1-12和表1-13。 表1-12 閉式單點壓力機技術(shù)參數(shù) 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-13 閉式雙點壓力機技術(shù)參數(shù) 沖壓工藝基礎(chǔ)1.5.1.3 壓力機型號的選取 設(shè)計模具時合理選擇壓力機的規(guī)格型號，使設(shè)計的模具與設(shè)備有一個合理的匹配關(guān)系，這樣可提高模具的使用壽命，保證模具的安裝可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和模具壽命。在選擇壓力機規(guī)格型號時，主要注意如下方面： （1）公稱壓力 壓力機的公稱壓力與模具成形工藝力、輔助工藝力之間應(yīng)符合下列關(guān)系： 一般情況下，壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于成形工藝力和輔助

24、工藝力總和的1.3倍； 沖壓工藝基礎(chǔ) 剛度對成形影響較大時，壓力機的公稱壓力應(yīng)大于或等于成形工藝力和輔助工藝力總和的3倍； 總之，選用壓力機時沖壓的力行程曲線要落在壓力機滑塊許用負荷曲線范圍內(nèi)。 圖1-7 壓力機滑塊許用負荷曲線 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-14 不同裝模方式的特點及校核公式 裝模方式 裝模簡圖 特點 校核公式 模具直接安裝在壓力機工作墊板上 1、支撐平穩(wěn)，下模座受力條件較好2、適用能通過墊板孔下出料、或在模具上出件的模具 Hmax-H1-5mmH Hmin-H1+10mm 利用等高塊在壓力機墊板上安裝模具 1、下模座的支承面較小，受力條件較差，對安裝人員水平要求高2、適用于墊板上無漏料

25、孔的大型壓力機或者漏料孔較小等其他因素。 Hmax-H1-5mm H+hHmin-H1+ 10mm 拆除墊板模具安裝在壓力機臺面上 一般模具閉合高度過大時才采用 Hmax-5mmH Hmin+10mm 沖壓工藝基礎(chǔ)注： 壓力機的最大封閉高度，mm； 壓力機的最小封閉高度，mm； 壓力機的電板厚度，mm； 模具的閉合高度，mm； 等高塊的厚度，mm。 (2)閉合高度 壓力機的閉合高度、裝模高度應(yīng)與模具的閉合高度相匹配，高度校核公式參見表1-14。 沖壓工藝基礎(chǔ) 3）滑塊行程 在保證完成沖壓工序的前提下，壓力機的行程要力求保持模具導(dǎo)向部分不致相互脫離。導(dǎo)板模的凸模與導(dǎo)板、滾珠導(dǎo)向模架的導(dǎo)柱、保持圈

26、與導(dǎo)套不允許脫開，為此應(yīng)采用行程較小或滑塊行程可調(diào)節(jié)的壓力機。 成形工件高度較大時，為便于取件，宜選擇行程較大的壓力機。拉伸時，滑塊行程應(yīng)大于拉伸件高度的2倍，主要是便于拉深厚的脫料。 4）工作臺與滑塊底面尺寸 模具下模座的平面尺寸應(yīng)小于壓力機工作臺墊板尺寸，以便固定下模座。模具的模柄尺寸、上模座的安裝固定部位與壓力機滑塊的模柄孔尺寸、滑塊底面T形槽尺寸相適應(yīng)。 沖壓工藝基礎(chǔ)1.5.2 其他沖壓設(shè)備1.5.2.1 摩擦壓力機 摩擦壓力機適用于中、小型件的校正模、壓印模和成形模。當(dāng)超負荷時，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機件。其缺點是飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率比曲柄壓力機低。 沖壓工藝基

27、礎(chǔ)表1-15 雙盤式摩擦壓力機技術(shù)參數(shù) 沖壓工藝基礎(chǔ)1.5.2.2 雙動拉深壓力機 雙動壓力機適用于大量生產(chǎn)大型、較復(fù)雜拉深件的拉深模。模具結(jié)構(gòu)簡單，壓料可靠，容易調(diào)節(jié)。 表1-16 底傳動雙動拉深壓力機主要技術(shù)規(guī)格(一） 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-16 底傳動雙動拉深壓力機主要技術(shù)規(guī)格(二） 沖壓工藝基礎(chǔ)1.5.2.3液壓機 液壓機適用于小批生產(chǎn)大型厚板件的彎曲模、拉深模、成形模和校平模。它不會因為板材的厚度超差而過載，特別對于深拉深件的加工，具有明顯的優(yōu)點。 沖壓工藝基礎(chǔ)表1-17 液壓機技術(shù)規(guī)格 沖壓工藝基礎(chǔ)1.5.3 沖壓設(shè)備的選用 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的

28、合理使用與安全，也關(guān)系到?jīng)_壓工藝過程能否順利完成以及保證產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要問題。一般根據(jù)沖壓工序性質(zhì)、沖壓力的大小、模具結(jié)構(gòu)型式、模具閉合高度和輪廓尺寸以及生產(chǎn)批量等因素，結(jié)合本單位的設(shè)備實際情況合理選擇設(shè)備類型和噸位。 沖壓工藝基礎(chǔ)確定壓力機規(guī)格時，一般應(yīng)遵循以下原則： 1壓力機的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。當(dāng)進行彎曲或拉深時，其壓力曲線應(yīng)位于壓力機滑塊許用負荷曲線的安全區(qū)內(nèi)，如圖1-7。 2壓力機滑塊行程應(yīng)滿足工件高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。 3壓力機的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)滿足模具的正確安裝。尤其是壓力機的閉合高

29、度應(yīng)與沖模的閉合高度相適應(yīng)。 模具的閉合高度H0是指上模在最低的工作位置時，下模板的底面到上模板的頂面的距離。 沖壓工藝基礎(chǔ) 我國目前生產(chǎn)的大多數(shù)壓力機連桿長短能調(diào)節(jié)，也就是說壓力機的閉合高度能調(diào)節(jié)，壓力機就有最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin兩個參數(shù)。 為了避免連桿調(diào)節(jié)過長，螺紋接觸面積過小而被壓壞。如果模具閉合高度實在太小，可在壓力機臺面上加一個磨平的墊板，一般工廠都預(yù)先制作了用于解決該類問題的通用墊板（注：設(shè)計該通用墊板時，要保證墊板上下表面平行度在壓力機要求的精度范圍內(nèi)）。 4壓力機的滑塊行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。 沖裁工藝及模具設(shè)計 第二章沖裁工藝及模具設(shè)計1

30、.1 沖裁變形的過程1.2 沖裁間隙1.3 凸、凹模刃口尺寸及公差1.4 沖裁力的計算1.5 工件的排樣與搭邊 1.6 沖裁工藝的設(shè)計1.7 沖裁模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計1.8 沖裁模設(shè)計中應(yīng)注意的安全問題 沖裁工藝及模具設(shè)計2.1 沖裁變形的過程2.1.1 沖裁 沖裁是利用沖裁模使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序。從廣義上說，沖裁是分離工序的總稱，包括落料、沖孔、切口、修邊、剖切等多種工序。沖裁可以直接沖出成品零件，也可以為其它工序制備毛坯。從板料上沖下所需形狀的零件（或毛坯）叫落料，在工件或板料上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）叫沖孔。 沖裁工藝及模具設(shè)計1凸模固定板；2凸模；3卸料板；4板料；5凹模 圖2-

31、1 沖裁工作示意圖 沖裁工藝及模具設(shè)計 沖裁時的工作過程如圖2-1。凸模2通過壓力機的滑塊帶動上下往復(fù)運動，凹模5固定不動，板料4放置在凹模5面上。當(dāng)凸模2上下運動時，由于凸凹模刃口的作用，使板料受剪分離，沖下零件或廢料從凹?？茁┫?；當(dāng)凸模向上運動時，由于卸料板3的作用，將緊箍在凸模上的材料卸下。凸模和凹模之間存在有一定間隙（間隙的選取，將在第二節(jié)詳細介紹）。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.1.2 沖裁的變形過程 常用金屬板材的沖裁變形過程如圖2-2所示，模具間隙正常情況下，大致分為三個階段。 a)彈性變形階段； b)塑性變形階段； c)斷裂分離階段 圖2-2 沖裁變形過程 沖裁工藝及模具設(shè)計（1）彈

32、性變形階段 凸模接觸板料后，開始壓縮材料，變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲等變形。此時凸模微量擠入材料，材料的另一側(cè)也略為擠入凹模刃口，如圖2-2(a)。隨著凸模的繼續(xù)壓入，變形區(qū)的材料達到彈性極限。這時凸模下的材料略有彎曲，而凹模上的材料略有向上翹曲。間隙越大這種現(xiàn)象越明顯。 沖裁工藝及模具設(shè)計（2）塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)壓入，壓力增加，變形區(qū)內(nèi)的材料進入塑性變形階段，如圖2-2(b)。這時，凸模將部分材料擠入凹模刃口內(nèi)，材料產(chǎn)生塑剪變形，形成光亮的剪切斷面。由于塑性變形的發(fā)生，參與變形的材料加工硬化加劇，致使沖裁力增大，當(dāng)刃口附近的材料由于拉應(yīng)力的作用而出現(xiàn)裂紋時，沖裁力達到最大值。這時

33、也標(biāo)志著塑性變形階段結(jié)束。（3）斷裂分離階段 凸模再繼續(xù)下行，塑性變形階段已經(jīng)形成的裂紋逐步擴大并向材料內(nèi)延伸，當(dāng)材料上下面的裂紋相遇重合時，材料便被剪斷分離，如圖2-2(c)。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.1.3 沖裁件的質(zhì)量2.1.3.1 影響沖裁件尺寸精度的因素 (1) 沖裁模的制造精度 沖裁模的制造精度對沖裁件尺寸精度有直接的影響，沖裁模精度越高，沖裁件的精度越高。表2-1為沖模有合理間隙、刃口鋒利時，沖模制造精度與制件尺寸的精度關(guān)系。 表2-1 沖模制造精度與沖裁件尺寸精度之間的關(guān)系 沖裁工藝及模具設(shè)計 (2) 工件材料的力學(xué)性能 沖裁過程中，材料發(fā)生一定的彈性變形，沖裁結(jié)束會發(fā)生“回彈”

34、現(xiàn)象，使工件尺寸與凹模尺寸不相符，若是沖孔的尺寸與凸模不符，影響了工件尺寸精度。故材料的力學(xué)性能決定了該材料在沖裁過程中的彈性變形量。材料越軟，彈性變形量越小，回彈也越小，沖裁件的尺寸精度越高。反之，沖裁件尺寸精度越低。 (3) 工件的相對厚度 工件相對厚度對沖裁件尺寸精度也有影響。相對厚度（t-材料厚度，D-沖裁件直徑）越大，彈性變形量越小，沖裁件的尺寸精度越高。 沖裁工藝及模具設(shè)計 (4) 沖裁間隙 凸、凹模間隙對沖裁件的精度影響亦較大。落料時，如間隙過大，材料除受剪切外，還伴隨有拉伸彈性變形，沖裁后，工件的變形也就越大，同時也影響模具壽命；如果間隙過小，材料除受剪切外，還產(chǎn)生壓縮彈性變形

35、，由于“回彈”，工件變形亦越大，沖裁間隙過小還會增大沖裁力。 沖裁工藝及模具設(shè)計 當(dāng)沖裁間隙選取過大或過小時，將導(dǎo)致板料上、下兩方裂紋不能重合于一線，如圖2-3。間隙過小，凸模刃口附近的裂紋比正常間隙時向外錯開一段距離。這樣上、下兩裂紋間的材料隨著沖裁過程的進行將被第二次剪切，并在斷面上形成第二光亮帶，如圖2-4（a），這時毛刺也增大。間隙過大時，凸模刃口附近的剪裂紋較正常間隙時向里錯開一段距離，材料受到較大拉伸，光亮帶小，毛刺、塌角、斜度也都增大，如圖2-4(c)。此外，間隙過大或過小時均使沖裁件尺寸與沖模刃口尺寸的偏差增大。 (5)沖裁件的尺寸形狀 沖裁件尺寸越小，形狀越簡單，其制件尺寸精

36、度越高。 沖裁工藝及模具設(shè)計圖2-3 間隙對剪切裂紋重合的影響 圖2-4 間隙對沖裁斷面的影響 沖裁工藝及模具設(shè)計2.1.3.2 沖裁件的斷面質(zhì)量 如果沖模間隙選取合理，沖裁時，板料在上、下刃口處所產(chǎn)生的裂紋就能重合，沖下的工件雖有一定錐度，但比較光滑。 2.1.3.3 沖裁件的毛刺 沖裁件的毛刺凸模或凹模磨損后變鈍，其刃口處形成圓角。沖裁時工件的邊緣就會出現(xiàn)毛刺，如圖2-4(c)，從而影響工件的質(zhì)量。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.2 沖裁間隙 沖裁凸模和凹模工作時的配合間隙，稱為沖裁間隙。它對沖裁件的質(zhì)量、沖裁力和模具壽命等都有很大影響，在長期的研究中發(fā)現(xiàn)影響的規(guī)律各不相同。因此，并不存在一個絕對

37、合理的間隙值，能同時滿足沖裁件斷面質(zhì)量最佳、尺寸精度最高、壽命最長、沖裁力最小等各方面要求。在實際生產(chǎn)中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個主要因素，它與生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.2.1 合理間隙 沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、模具壽命、卸料力等都有很大影響。但影響規(guī)律不同，不可能存在一個間隙同時滿足工件質(zhì)量、模具壽命和沖裁力的要求。實際生產(chǎn)中，間隙的選擇考慮沖裁斷面的質(zhì)量和模具壽命這兩個主要方面，同時考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，而選擇一個合適的間隙范圍，只要在這個范圍內(nèi)就可加工出良好的沖裁件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，用表示；最大值稱為最大合

38、理間隙，用表示?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，因此實際設(shè)計與制造模具時常采用最小合理間隙。 沖裁工藝及模具設(shè)計 在模具設(shè)計時合理間隙的值一般通過查表來確定。一般沖壓手冊中均可查到，使用時注意各種資料、手冊推薦的合理間隙值不盡一致，有的相差較大。這是因為各行業(yè)對沖壓件的斷面質(zhì)量和尺寸精度要求不同所致。設(shè)計時一定要注意零件的用途、技術(shù)要求等。表2-2為汽車、拖拉機制造業(yè)常用的合理間隙值。 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-2 沖裁模合理間隙值 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-3 非金屬材料沖裁模初始雙面間隙 沖裁工藝及模具設(shè)計2.2.2 合理間隙的選擇原則 生產(chǎn)實踐證明，沖裁間隙取小值時，沖裁件的斷面質(zhì)量

39、較好。間隙過小會增大沖裁力和退料力，降低模具使用壽命。因此，在選擇沖裁間隙時，應(yīng)綜合考慮各方面因素： (1)當(dāng)沖裁件斷面質(zhì)量要求不高時，在合理的間隙范圍內(nèi)，應(yīng)盡量取較大的間隙，從而有利于延長模具壽命，降低沖裁力、推件力、卸料力。 沖裁工藝及模具設(shè)計 (2)當(dāng)沖裁件質(zhì)量要求高時，在合理間隙范圍內(nèi)，應(yīng)盡量取較小值，這樣盡管模具壽命有所降低，但保證了零件的沖裁質(zhì)量。 在設(shè)計沖模時，一般取Zmin作為初始間隙，主要是考慮模具工作一段時間之后，要進行刃磨。修磨后會使間隙增大，使Zmin向Zmax過渡。所以，為了使模具能在較長時間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率，降低生產(chǎn)成本，一般設(shè)計模具時取Zmin

40、作為初始間隙。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.3 凸、凹模刃口尺寸及公差 模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及公差來保證。因此，正確確定沖裁模凸模及凹模刃口的尺寸與公差，是沖模設(shè)計的重要內(nèi)容。2.3.1 沖裁模刃口尺寸計算的原則 因落料件的尺寸等于凹模尺寸，而沖孔件尺寸等于凸模尺寸，因此，計算模具刃口尺寸時，應(yīng)按落料和沖孔兩種情況分別處理。 沖裁工藝及模具設(shè)計 （1）設(shè)計落料模時，由于落料件尺寸等于凹模刃口公稱尺寸，故應(yīng)先確定凹模尺寸，間隙取在凸模上；考慮到?jīng)_裁中模具的磨損，凹模尺寸越磨損越大，因此，凹模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較小尺寸，以保

41、證磨損到一定程度時，仍能沖制出合格的零件；凸凹模之間的間隙取最小合理間隙值，以便保證模具磨損到一定程度時，間隙仍然在合理間隙范圍內(nèi)。 沖裁工藝及模具設(shè)計 （2）設(shè)計沖孔模時，因工件孔的尺寸等于凸模刃口公稱尺寸，故應(yīng)先確定凸模尺寸，間隙取在凹模上，考慮沖裁過程中模具的磨損，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較大尺寸，以保證凸模磨損到一定程度時，仍可使用；凸、凹模之間的間隙取最小合理間隙值。 沖裁工藝及模具設(shè)計 （3）凸模和凹模的制造公差，主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān)。一般比沖裁件的精度高23級，如果對刃口精度要求過高，勢必增加模具制造成本和難度，生產(chǎn)周期長；如果

42、對刃口精度要求過低，沖制的零件不合格。其零件精度與模具制造精度的關(guān)系如表2-1。如零件僅為名義尺寸，即未標(biāo)注公差，對非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的公差數(shù)值IT14處理，而沖模制造公差可按IT11級選?。粚τ趫A形件，一般可按IT6IT7精度制造模具。 沖裁工藝及模具設(shè)計當(dāng)凸模與凹模分開加工時，其公差應(yīng)保證有如下關(guān)系：式中 、 分別為凸、凹模制造公差，mm； 、 最大、最小合理間隙值，mm。 （2-1）沖裁工藝及模具設(shè)計2.3.2 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計算 由于凸模和凹模的加工方法不同，設(shè)計時計算方法不盡相同，其刃口尺寸計算應(yīng)分別進行計算。2.3.2.1 凸模與凹模分開加工 用這種方法加工凸、

43、凹模時，要分別標(biāo)注凸模和凹模的刃口尺寸及制造公差，一般適用于比較規(guī)則形狀的沖裁件，如圓形或矩形沖裁件。 沖裁工藝及模具設(shè)計（1）沖孔 設(shè)工件孔的尺寸為 ,根據(jù)沖裁模刃口尺寸計算原則，沖孔應(yīng)先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。其計算公式為： (沖孔凸模刃口尺寸) (沖孔凹模刃口尺寸) （2-2）（2-3） 各部分的公差帶，如圖2-5(b)。 沖裁工藝及模具設(shè)計（2）落料 設(shè)落料件的尺寸為D-,根據(jù)沖裁模刃口尺寸計算原則，落料應(yīng)先確定凹模刃口尺寸，間隙取在凸模上。其計算公式如下： (落料凹模刃口尺寸 ) (落料凸模刃口尺寸 ) （2-4）（2-5） 各部分的公差帶，如圖2-5(a)。 沖裁工藝及模

44、具設(shè)計 各部分的公差帶，如圖2-5(a)。 、 分別為沖孔凸模和凹模尺寸，mm； 、 分別為落料凸模和凹模尺寸，mm； 工件的制造公差，mm；D、d分別為落料件的基本尺寸和工件孔的基本尺寸，mm； 最小合理間隙（雙面），mm； 、 分別為凸模和凹模的制造公差，mm?？刹楸?-5。 磨損系數(shù)，與制造精度有關(guān)，可從表2-4中選取。 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-4 磨損系數(shù) (a) 落料 (b) 沖孔 圖2-5 沖孔及落料時各部分公差帶分配位置 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-5 規(guī)則形狀（圓形、矩形）沖裁模凸、凹模制造公差 mm 沖裁工藝及模具設(shè)計 例題：加工一批墊圈，材料為Q235A鋼，分別計算落料和沖孔的

45、凸、凹模刃口部分尺寸。墊圈零件尺寸如圖2-6所示。 解：落料的凸模、凹模刃口尺寸： 凹模刃口尺寸： 凸模刃口尺寸：查表2-2、表2-3、表2-4得 圖2-6 墊圈 沖裁工藝及模具設(shè)計 能滿足 的條件。將已查得的數(shù)據(jù)代入計算式，即得 沖裁工藝及模具設(shè)計沖孔的凸、凹模刃口尺寸： 凸模刃口尺寸： 凹模刃口尺寸： 查表22、表23、表24得 沖裁工藝及模具設(shè)計 能滿足 的條件。將已查得的數(shù)據(jù)代入計算式，即得 沖裁工藝及模具設(shè)計2.3.2.2 凸模與凹模配合加工 凸模與凹模配合加工一般工廠的做法是：先根據(jù)沖裁件尺寸和公差加工凸、凹模中的一件（落料時先加工凹模，沖孔時先加工凸模），再以該件為基準(zhǔn)件配加工另

46、一件，使他們之間保證圖紙規(guī)定的合理間隙。這樣，在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和制造公差，而配作的另一件上只標(biāo)注公稱尺寸，在技術(shù)要求中注明配作，保證雙面間隙即可。采用此法，凸、凹模的制造公差不再受限制，一般按經(jīng)驗選取，常取工件公差的四分之一。這種方法的優(yōu)點是容易保證凸、凹模之間的間隙，同時又可放大模具的制造公差，降低模具制造成本，因此在許多工廠得到廣泛應(yīng)用。 沖裁工藝及模具設(shè)計 隨著CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具設(shè)計制造中的廣泛應(yīng)用，有實力的模具制造企業(yè)，充分運用現(xiàn)代設(shè)計手段和制造方法，再復(fù)雜的凸、凹模也可分別進行加工，完全可以保證精度要求，生產(chǎn)周期也可大大縮短。 在設(shè)計基準(zhǔn)件尺寸時，必須對沖裁件的有關(guān)尺

47、寸進行具體分析，根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)尺寸的不同類型，區(qū)別對待。具體計算方法為： 沖裁工藝及模具設(shè)計(1)落料 圖2-7(a)為沖裁件圖，圖2-7(b)為沖制該零件的凹模圖。 落料時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)來配作凸模，并按凹模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律分三種情形進行計算。 第一種：凹模磨損后變大的尺寸，如圖2-7(b)中 、 、 、 ，這些尺寸按一般落料模尺寸計算公式進行計算。即 （2-6） 沖裁工藝及模具設(shè)計a)沖裁件圖； b）凹模 圖2-7 落料時的沖裁件與凹模 沖裁工藝及模具設(shè)計 第二種：凹模磨損后變小的尺寸，如圖2-7(b)中 、 ，按一般沖孔凸模尺寸計算公式進行計算。即 第三種：凹模磨損后沒有變

48、化的尺寸，如圖2-7(b)中 ，可分為三種情形： 當(dāng)沖裁件尺寸標(biāo)注為 時： （2-7） （2-8） 沖裁工藝及模具設(shè)計 沖裁件孔尺寸標(biāo)注為 時： 沖裁件孔尺寸標(biāo)注為 時： 式（2-11）式（2-15）各式中，其符號含義如下： 凹模尺寸，mm； （2-14）（2-15）沖裁工藝及模具設(shè)計 A、B、C相對應(yīng)的沖裁件基本尺寸，mm； 沖裁件的公差，mm； 沖裁件偏差，對稱偏差時 =/4，mm； 凹模制造偏差，mm。當(dāng)標(biāo)注形式為 或 時，根據(jù)經(jīng)驗 一般取/4。 按上述方法設(shè)計制造出凸模，凹模按其尺寸配作，保證最小間隙(在凹模零件圖技術(shù)要求中注明即可)。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.4 沖裁力的計算 沖裁力是

49、指沖裁時，板料對凸模的最大抵抗力。是選用沖壓設(shè)備和校核模具強度的重要依據(jù)。2.4.1 沖裁力的計算公式 沖裁力的大小主要與材料的力學(xué)性能、厚度和工件將要實施沖裁的周邊長度有關(guān)。采用平刃沖裁時，其沖裁力可按下式計算： 式中 P沖裁力，N；沖裁工藝及模具設(shè)計 k系數(shù)，一般取k=1.3； L沖裁件的沖裁長度，m； T板料厚度，m； 材料抗剪強度，MPa。見表1-7、表1-8和表1-9；如沖裁件為加熱狀態(tài)，則選用表2-6。 有時也可用材料的抗拉強度進行計算： （2-17） 式中 b為材料的抗拉強度，MPa。見表1-7、表1-8。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.4.2 降低沖裁力的措施 沖裁高強度材料或厚料和外

50、形尺寸大的工件時，需要的沖裁力較大。超過了所選設(shè)備的公稱壓力，就必須設(shè)法降低沖裁力。2.4.2.1 加熱沖裁 材料在加熱狀態(tài)下剪切強度大大下降，因而可以降低沖裁力。但材料加熱后會產(chǎn)生氧化皮，還會產(chǎn)生變形，故此法只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及尺寸精度要求不高的工件。 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-6 鋼在加熱狀態(tài)的抗剪強度/MPa 沖裁工藝及模具設(shè)計2.4.2.2 階梯布置凸模沖裁 在多凸模的沖裁中，將凸模做成不同長度，呈階梯布置如圖2-9，可使各個凸模沖裁力的最大值不同時出現(xiàn)。從而降低了總的沖裁力。凸模間的高度差按材料厚度確定：t3mm, h=t；t3mm, h=0.5t 采用階梯布置凸模時,應(yīng)盡可能

51、對稱布置同時應(yīng)把小凸模做得短一些，大凸模做得長一些，這樣可以避免小凸模由于材料流動的側(cè)壓力而產(chǎn)生傾斜或折斷的現(xiàn)象。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.4.2.3 斜刃口沖裁 平刃口沖裁時，整個刃口平面同時接觸板料，而斜刃口沖裁時，由于刃口是傾斜的，沖裁時刃口不是同時切入，而是逐步?jīng)_切材料，這樣相當(dāng)于減小了沖切斷面積。因而能降低沖裁力 采用斜刃口沖裁時，為了獲得平整的工件，落料時凸模應(yīng)做成平刃口，把斜刃做在凹模上，如圖2-10(a)、(b)、(c)。沖孔時應(yīng)把凹模做成平刃口，把斜刃做在凸模上，如圖2-10(d)、(e)、（f）。 沖裁工藝及模具設(shè)計圖2-9 斜刃沖模與階梯凸模 沖裁工藝及模具設(shè)計 斜刃沖裁的

52、其他形式 設(shè)計斜刃時，應(yīng)注意使斜刃對稱布置，否則，會產(chǎn)生側(cè)向力使凸模偏斜，損壞刃口。斜刃傾角和斜刃高度H可按表2-7選取。 圖2-10 斜刃沖裁的其他形式 沖裁工藝及模具設(shè)計 實際設(shè)計時可按下式計算： 式中 斜刃沖裁力，N； 斜刃沖裁系數(shù)，見表2-7； P平刃沖裁力，N。 表2-7 斜刃參數(shù) 沖裁工藝及模具設(shè)計2.4.3 卸料力、推件力和頂件力 沖裁結(jié)束后，由于材料的彈性變形及摩擦的存在，將使帶孔部分的板料緊箍在凸模上，而沖落部分的材料緊卡在凹模里。為了繼續(xù)下一步的沖裁工作，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模里的材料推出，所以，從凸模上卸下緊箍著的板料這個過程叫卸料，所需的力叫卸料力，用

53、表示；順著沖裁方向?qū)⒖ㄔ诎寄?nèi)孔的板料推出叫推件，所需力叫推件力，用 表示；將卡在凹模中的板料逆著沖裁方向頂出時叫頂件，所需力叫頂件力，用 表示。 沖裁工藝及模具設(shè)計 卸料力、推件力和頂件力是從壓力機、卸料裝置或頂料器獲得的，在計算設(shè)備噸位或設(shè)計沖裁模的卸料裝置及頂件裝置時，都需要對其卸料力、推件力和頂件力一一進行計算。 圖2-11 卸料力、推件力和頂件力 沖裁工藝及模具設(shè)計 推件力 （2-18） 頂件力 （2-19） 卸料力 （2-20）式中 n同時卡在凹模中的零件數(shù)； P沖裁力，N； K1、K2、K3推件力、頂件力、卸料力系數(shù)，見表2-8。 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-8 推件力、頂件力、卸料

54、力系數(shù) 沖裁工藝及模具設(shè)計 在選擇壓力機噸位時，總的沖裁力計算，不能將 幾個力簡單相加，而要根據(jù)所設(shè)計模具的具體結(jié)構(gòu)和采用的卸料與出件方式?jīng)Q定，計算總沖裁力時區(qū)別對待。 采用彈性卸料和上出件方式時，總沖裁力為： 采用彈性卸料和下出件方式時，總沖裁力為： 采用剛性卸料和下出件方式時，總沖裁力為： 沖裁工藝及模具設(shè)計2.5 工件的排樣與搭邊2.5.1 排樣 沖裁件在板料或調(diào)料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡稱排樣，排樣的目的在于減少材料的消耗，降低零件成本，提高生產(chǎn)率，延長模具壽命。2.5.1.1 材料的利用率 對沖裁件來說，一般材料占零件總成本60%以上，可見材料利用率是一個重要的經(jīng)濟指標(biāo)。所

55、謂材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比，是具體衡量排樣合理性的指標(biāo)。 沖裁工藝及模具設(shè)計 (1)沖裁單個零件時，可用以下公式計算： （2-21）式中 材料利用率； 沖裁件的實際面積，mm2； F沖裁該工件所需板料面積，mm2； 沖裁工藝及模具設(shè)計 (2) 采用條料沖裁多個零件的材料利用率，可按下式計算：式中 材料利用率； 單只沖裁件的實際面積，mm2； n該條料上所能沖制出的沖裁件個數(shù)； L條料（帶料或板料）的長度,mm； B條料（帶料或板料）的寬度,mm。 值越大，說明廢料越少，材料利用率越高。 沖裁工藝及模具設(shè)計2.5.1.2常見的排樣方式 (1)有廢料排樣 如圖2-12(

56、a)所示，沿工件外形沖裁，工件周邊都留有搭邊，可利用搭邊補償誤差，因而能保證沖裁件的精度和質(zhì)量，沖裁模的壽命也較高，缺點是材料利用率低，零件成本高。 (2)少廢料排樣 如圖2-12(b)所示，沿工件部分外形沖裁，僅在局部留有搭邊和余料。 沖裁工藝及模具設(shè)計a)有廢料排樣；b)少廢料排樣；c)無廢料排樣 圖2-12 三類排樣方式 沖裁工藝及模具設(shè)計 采用少、無廢料排樣，可使材料利用率提高到7595%，對節(jié)省材料有極其重大的意義。同時，因沖裁周邊減小，可降低沖裁力并簡化沖模結(jié)構(gòu)。但少無廢料沖裁也存在一些缺點，由于條料自身的公差和條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生誤差的影響，沖裁件所能達到的精度和質(zhì)量都較差，同時

57、模具的壽命也低，沖裁件的斷面質(zhì)量差。 無論是有廢料、少廢料和無廢料排樣中，其排樣型式一般分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排和多行排等，如表2-9。 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-9 排樣方式（一） 有廢料 少、無廢料 直排 斜排 直對排 沖裁工藝及模具設(shè)計有廢料 少、無廢料 斜對排 混合排 多行排沖裁搭邊沖裁工藝及模具設(shè)計2.5.2 搭邊 排樣時，工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用主要是補償定位誤差，保證沖出合格的零件。搭邊還可以保證條料有一定剛度，利于送料。 搭邊值需要合理確定。搭邊值過大，則材料利用率降低，增加零件成本，浪費材料。搭邊值過小，在沖裁中會將材料拉斷，使零

58、件產(chǎn)生毛刺，嚴(yán)重時會將拉斷的材料擠入凸模與凹模間隙之中，損壞模具刃口。降低模具壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)： 沖裁工藝及模具設(shè)計(1)材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些。軟材料、脆性材料的搭邊值要大一些。(2)零件的形狀與尺寸 沖裁件的尺寸大小或有尖凸的復(fù)雜形狀，搭邊值要取大一些。(3)材料厚度 材料越厚所取的搭邊值相應(yīng)大些。沖裁工藝及模具設(shè)計表2-10 搭邊值 沖裁工藝及模具設(shè)計(4) 送料方式與擋料方式 若為手工送料，在有側(cè)壓板導(dǎo)向的情況下，搭邊值可以小些。表2-10與表2-11為一些工廠常用的搭邊值，供設(shè)計模具時參考。 表2-11 搭邊值 沖裁工藝及模具設(shè)計2.5.3條料的寬度和

59、導(dǎo)尺間距離的計算 沖壓工藝中常常在設(shè)計模具和編排的工藝中，對選用沖制零件的條料有一定寬度要求，不同的送料方式，條料寬度和偏差要求也不相同，若采用導(dǎo)尺方式送料應(yīng)分別考慮如下兩方面因素，從而確定導(dǎo)尺寬度。(1)有側(cè)壓 條料寬度； 導(dǎo)尺間距離： 沖裁工藝及模具設(shè)計(2) 無側(cè)壓 條料寬度： 導(dǎo)尺間距離：式中 D垂直于送料方向沖裁件的最大輪廓尺寸，mm； a條料寬度方向的最小搭邊值，mm；見表2-10。 條料寬度的單向偏差，mm；見表2-12。 Z導(dǎo)尺與條料寬度間的送料最小間隙，mm。見表2-13。 沖裁工藝及模具設(shè)計圖2-13 有側(cè)壓裝置沖裁 圖2-14 無側(cè)壓裝置沖裁 沖裁工藝及模具設(shè)計表2-12

60、 條料寬度偏差 mm 表2-13 導(dǎo)尺與條料間的送料最小間隙Z 沖裁工藝及模具設(shè)計2.5.4 沖裁排樣實例 沖裁如圖2-16所示的零件，采用的板料規(guī)格為200010 004mm，試計算采用何種排樣和下料最為合理。 對于題中所給板料其裁樣方式有三種：縱裁；橫裁；套裁三種，見圖2-15。解：根據(jù)零件形狀分析，排樣方案為直排、單行對排、多行 對排三種,圖2-17、圖2-18、圖2-19所示。沖裁工藝及模具設(shè)計a縱裁 b橫裁 c套裁圖2-15 板料裁樣圖 沖裁工藝及模具設(shè)計圖2-16 零件圖 圖2-17 排樣圖（直排） 沖裁工藝及模具設(shè)計2-18 排樣圖（單行對排） 圖2-19 排樣圖（多行對排） 沖