沖壓工藝與模具設計模塊1沖壓工藝概述模塊2沖裁工藝與模具設計模塊3彎曲工藝與模具設計模塊4拉深工藝與模具設計模塊5多工位級進模具設計模塊6其他成形工藝與模具設計模塊7冷擠壓工藝與模具設計模塊8沖壓工藝設計全套可編輯PPT課件

模塊1

沖壓工藝概述1.1沖壓工藝特點1.2沖壓工藝基本工序1.3沖壓材料1.4沖壓設備1.5塑性變形力學基礎1.6沖模常用標準及技術發(fā)展1.7沖壓技術和沖模的發(fā)展1.8沖壓材料選擇引入沖壓是金屬變形的基本形式之一，與鍛造合稱為鍛壓。沖壓加工通常在常溫下進行，所以又稱為冷沖壓，沖壓加工材料主要是板料，故又稱為板料沖壓。沖壓加工的三要素是沖床（設備）、模具和原料（板料）。圖1-1沖壓件（a）端子接插件；（b）不銹鋼壺；（c）汽車覆蓋件；（d）飛機蒙皮下一頁返回引入冷沖壓模具指在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備。圖1-2沖壓模具下一頁上一頁返回1.1沖壓工藝特點下一頁上一頁返回日常生活用品1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回食品行業(yè)1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回電機行業(yè)1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回儀器、儀表行業(yè)1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回家用電器、電腦行業(yè)1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回電子行業(yè)：接插件端子1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回電子行業(yè)1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回汽車行業(yè)1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回航空業(yè)及軍事1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回沖壓的概念：在常溫下，利用沖模在壓力機上對金屬（或非金屬）板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到具有一定形狀、尺寸和性能的零件。分離塑性變形1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回1631.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回⑴生產(chǎn)率高，多則一分鐘上千次；⑵操作簡單，便于實現(xiàn)機械化和自動化。⑶產(chǎn)品精度高，互換性好。⑷材料利用率高，一般可達70%~85%，有的高達95%。⑸可得到重量輕，剛性好，強度大的零件。⑹批量大，產(chǎn)品成本低。1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回沖壓加工的缺點傳統(tǒng)加工方法和手段及傳統(tǒng)模具材料自動疊鉚級進模：98萬元模具制造周期長，成本高。車門板修邊沖孔模：98萬元1.1

沖壓工藝特點下一頁上一頁返回1.2沖壓工藝基本工序下一頁上一頁返回1.按變形性質(zhì)分類分離工序成形工序（1）分離工序

坯料的一部分與另一部分沿一定的輪廓線發(fā)生斷裂而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。分離工序主要有：沖孔、落料、切邊、切斷、剖切等。1.2.1按形變性質(zhì)分類下一頁上一頁返回DDDD落料剪切有分離現(xiàn)象發(fā)生，但不改變空間形狀分離工序示意1.2.1按形變性質(zhì)分類下一頁上一頁返回1.2.1按形變性質(zhì)分類下一頁上一頁返回（2）成形工序坯料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得一定形狀和尺寸的零件。成形工序主要包括彎曲、拉深、翻邊、脹形等，見表。1.2.1按形變性質(zhì)分類下一頁上一頁返回1.2.1按形變性質(zhì)分類下一頁上一頁返回成形工序主要有彎曲、拉深、翻孔、縮口、脹形等。

1.2.1按形變性質(zhì)分類下一頁上一頁返回

2、按基本變形方式分類：（1）沖裁使材料沿封閉或不封閉的輪廓剪裂而分離的沖壓工序，如沖孔、落料等。（2）彎曲將材料彎成一定角度或形狀的沖壓工序，如壓彎、卷邊等。（3）拉深將平板毛坯拉成空心件，或?qū)⒖招募某叽缱鬟M一步改變的沖壓工序。（4）成形使材料產(chǎn)生局部變形，以改變零件或毛坯形狀的沖壓工序，如翻邊、縮口等。1.2.2按基本形變方式分類下一頁上一頁返回

單工序沖壓復合沖壓級進沖壓1.2.3按工序組合形式分類下一頁上一頁返回1.3沖壓材料下一頁上一頁返回1.3.1沖壓材料的工藝要求

對沖壓材料的基本要求是：（1）滿足使用性能要求沖壓件應具有一定的如強度、剛度、沖擊韌性等力學性能要求。此外，有的沖壓件還有一些物理、化學等方面的特殊要求，如電磁性、耐蝕性、傳熱性和耐熱性等。（2）滿足沖壓工藝要求沖壓加工屬于塑性變形，要求材料具有良好的塑性、較低的變形抗力等。下一頁上一頁返回沖壓材料的工藝要求：1.沖壓成形性能：（1）抗破裂性（2）貼模性（3）定形性2.對力學性能的要求：（1）屈服極限（2）屈強比（3）伸長率和均勻伸長率（4）彈性模量E

（5）硬化指數(shù)n

（6）塑性應變比r

（7）各向異性系數(shù)△r

3.對化學成分的要求：鋼中的碳、硅、錳、磷、硫等元素的含量增加，會使材料的塑性降低、脆性增加。4.對金相組織的要求：供應狀態(tài)分為退火狀態(tài)（或軟態(tài)）（M）、淬火狀態(tài)（C）或硬態(tài)（Y）。5.對表面質(zhì)量的要求：材料表面應光滑，無氧化皮、裂紋、劃傷等缺陷。6.對材料厚度公差的要求：厚度公差分：A（高級）、B（較高級）、和C

（普通級）3種。1.3.1沖壓材料的工藝要求

下一頁上一頁返回常用沖壓材料：黑色金屬板料按性質(zhì)可分為：（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。如Q195、Q235等（表示屈服強度為195、235MPa）。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。如08、08F、10、20、15Mn、20Mn等，沖壓性能和焊接性能均較好。（3）低合金高強度鋼。如Q345等。（4）電工硅鋼。如熱軋電工硅鋼板DR510、DR490等。（5）不銹鋼。如1Crl8N19Ti，1Cr13等，用以制造有防腐蝕防銹要求的零件。常用有色金屬有銅及銅合金如黃銅等，牌號T1、T2、H62、H68等，其塑性、導電性與導熱性均很好。還有鋁及鋁合金，常用的牌號有L2、L3、LF21等，有較好塑性，變形抗力小且輕。非金屬材料有膠木板、橡膠、塑料板等。

1.3.2沖壓常用材料

下一頁上一頁返回1.3.2沖壓常用材料

下一頁上一頁返回1.3.3沖模零件的材料選用模具材料應根據(jù)模具的工作特性、受力情況、沖壓件材料性能、沖壓件精度以及生產(chǎn)批量等因素合理選用。下一頁上一頁返回1.4沖壓設備下一頁上一頁返回1.4.1沖壓設備的種類

沖壓設備種類包括機械壓力機、液壓機、摩擦壓力機等,見圖。圖1-3壓力機（a）開式固定臺曲柄壓力機；（b）開式可傾曲柄壓力機；（c）寬臺面開式雙點曲柄壓力；（d）機閉式四點曲柄壓力機；（e）液壓機；（f）高速精密壓力機；（g）雙動拉濘液壓機；（h）摩擦壓力機；（i）氣動沖床；（j）手動沖床下一頁上一頁返回1.4.2曲柄壓力機

曲柄壓力機

下一頁上一頁返回曲柄壓力機壓力機的型號曲柄壓力機的型號由漢語拼音字母、英文字母和數(shù)字表示。例如：JB23-63曲柄壓力機第一個字母為類的代號，“J”表示機械壓力機，可查閱表1-4。第二個字母代表同一型號產(chǎn)品的變型順序號，凡主參數(shù)與基本型號相同但其他某些次要參數(shù)與基本型號不同的稱為變型。“B”表示第二種變型產(chǎn)品。第三、四個數(shù)字為列、組代號，“2”代表開式壓力雙柱機，“3”代表可傾壓力機身。橫線后的數(shù)字代表主要參數(shù)，一般壓力機的公稱壓力作為主參數(shù)，代號中的公稱壓力用工程單位“噸”表示，故轉(zhuǎn)換為法定單位制“千?！睍r，應將此數(shù)字乘以10。例如63tf代表63，乘以10即630kN。1.4.2曲柄壓力機

下一頁上一頁返回1.4.2曲柄壓力機

下一頁上一頁返回圖1-5壓力機的許用壓力曲線1.4.2曲柄壓力機

下一頁上一頁返回圖1-6壓力機技術參數(shù)1.4.2曲柄壓力機

下一頁上一頁返回圖1-7打料橫桿打料過程簡圖（a）滑塊要下死點時；（b）滑塊在上死點時1-打料螺釘；2-螺釘座；3-打料橫桿；4-滑塊；5-頂料桿；6-上模；7-下模；8-工件1.4.2曲柄壓力機

下一頁上一頁返回1.5塑性變形的力學基礎下一頁上一頁返回1.5塑性變形的力學基礎

金屬塑性成形時，外力通過模具或其他工具作用在坯料上，使其內(nèi)部產(chǎn)生應力，并且發(fā)生塑性變形。由于外力的作用狀況、坯料的尺寸與模具的形狀千差萬別，從而引起材料內(nèi)各點的應力與應變也各不相同。因此需要研究變形體內(nèi)各點的應力狀態(tài)、應變狀態(tài)以及產(chǎn)生塑性變形時各應力之間的關系與應力應變之間的關系。

下一頁上一頁返回1.5.1點的應力與應變狀態(tài)

在變形物體上任意點取一個微量六面單元體，該單元體上的應力狀態(tài)可取其相互垂直表面上的應力來表示，沿坐標方向可將這些應力分解為九個應力分量，其中包括三個正應力和六個切應力，如圖1.4(a)所示。相互垂直平面上的切應力互等，

xy=yx，

yz=zy，

zx=xz。

圖1-8點的應力狀態(tài)（a）任意點；（b）主軸坐標系下一頁上一頁返回圖1-9九種主應力狀態(tài)圖單元體上三個主應力的平均值稱為平均主應力

（1-5）1.5.1點的應力與應變狀態(tài)下一頁上一頁返回圖1-10主應力對金屬塑性影響的排列順序圖1-11三種主應變狀態(tài)圖1.5.1點的應力與應變狀態(tài)下一頁上一頁返回1.5.2屈服準則屈服準則（塑性條件）當物體受單向應力作用時，只要其主應力達到材料的屈服極限，該點就進入塑性狀態(tài)。而對于復雜的三向應力狀態(tài)，就不能僅根據(jù)某一個應力分量來判斷該點是否達到塑性狀態(tài)，而要同時考慮其他應力分量的作用。只有當各個應力分量之間符合一定的關系時，該點才開始屈服，這種關系就稱為塑性條件，或稱屈服準則。屈服準則通式：

1-

3=

s

1、3、s——最大、最小主應力、坯料的屈服應力。為應力狀態(tài)系數(shù)，其值在1.0～1.155范圍內(nèi)。單向應力狀態(tài)及軸對稱應力狀態(tài)（雙向等拉、雙向等壓）時，取

=1.0；平面變形狀態(tài)時，取=1.155。在應力分量未知情況下，可取近似平均值1.1。

（1-7）下一頁上一頁返回1.5.3塑性應力與應變的關系

塑性變形應力與應變的關系：物體在彈性變形階段，應力與應變之間的關系是線性的，與加載歷史無關。而塑性變形時應力應變關系則是非線性的、不可逆的，應力應變不能簡單疊加。

（1-8）（1-9）下一頁上一頁返回圖1-12

拉伸應力應變曲線1.5.3塑性應力與應變的關系下一頁上一頁返回硬化現(xiàn)象和硬化曲線：

金屬材料在常溫下塑性變形的重要特點之一是加工硬化。其結(jié)果是引起材料力學性能的變化，表現(xiàn)為材料的強度指標（屈服強度

s與抗拉強度

b）隨變形程度的增加而增加；塑性指標（伸長率

與斷面收縮率

）隨之降低。數(shù)學函數(shù)的冪次式：1.5.4冷沖壓成形中的硬化現(xiàn)象圖1-13幾種常用沖壓板材的硬化曲線下一頁上一頁返回表1-8部分板材的n值和K值1.5.4冷沖壓成形中的硬化現(xiàn)象下一頁上一頁返回1.6沖壓常用標準及技術發(fā)展下一頁上一頁返回1.6沖壓常用標準及技術發(fā)展沖模標準是指在沖模設計與制造中應該遵循和執(zhí)行的技術規(guī)范。沖模標準化的意義有以下幾個方面：（1）可以縮短模具設計與制造周期，提高模具制造質(zhì)量和使用性能，降低模具成本。（2）模具標準化有利于模具工作者擺脫大量重復的一般性設計，將主要精力用來改進模具結(jié)構(gòu)，解決模具關鍵技術問題，進行創(chuàng)造性勞動。（3）模具標準化有利于模具的計算機輔助設計與制造，是實現(xiàn)現(xiàn)代化模具生產(chǎn)技術的基礎（4）模具標準化有利于國內(nèi)、國際的商業(yè)貿(mào)易和技術交流，增強企業(yè)、國家的技術經(jīng)濟實力。下一頁上一頁返回1.7沖壓技術和沖模的發(fā)展下一頁上一頁返回1.7沖壓技術和沖模的發(fā)展（1）工藝分析計算方法的現(xiàn)代化。（2）模具設計制造技術的現(xiàn)代化。（3）沖壓生產(chǎn)的機械化與自動化。（4）沖壓成形的新工藝。（5）沖壓材料性能的提高。（6）沖模標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面。（7）沖壓技術的數(shù)字化與信息化。下一頁上一頁返回1.8沖壓材料選擇案例返回下一頁上一頁1.8沖壓材料選擇案例不銹鋼水壺是生活中常用的器具，通過查詢表格,材料品種可選擇06Cr19Ni10，俗稱304不銹鋼。上一頁下一頁返回ENDTHANK上一頁返回模塊2沖裁工藝與模具的設計模塊2

沖裁工藝與模具的設計2.1沖裁變形過程及斷面特征2.2沖裁工藝設計

2.3沖裁工藝計算

2.4沖裁模的分類及結(jié)構(gòu)2.5凸、凹模刃口尺寸的確定

2.6沖模零部件的設計2.7沖裁模設計舉例

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引入沖裁結(jié)束的標志：凸模穿過板料進入凹模這就是“沖裁”上一頁下一頁返回沖裁是利用模具使板料產(chǎn)生分離的沖壓工序。它包括：落料、沖孔、切口、切邊、剖切、整修等。通常所說沖裁主要是指落料和沖孔。從板料上沿封閉輪廓沖下所需形狀的沖件或工序件叫落料；從工序件上沖出所需形狀的孔(沖去部分為廢料)叫沖孔。

引入上一頁下一頁返回2.1沖裁變形過程及斷面特征上一頁下一頁返回1—下模座；2—銷釘；3—凹模；4—套；5—導柱；6—導套；7—上模座；8—卸料板；9—橡膠；10—凸模固定板；11—墊板；12—卸料螺釘；13—凸模；14—模柄；15—圓柱銷；16、17—螺釘2.1.1沖裁變形過程

圖2-3沖裁模典型結(jié)構(gòu)和模具總體設計尺寸關系圖上一頁下一頁返回沖裁變形過程(1)彈性變形階段(2)塑性變形階段(3)斷裂分離階段2.1.1沖裁變形過程

上一頁下一頁返回2.1.2沖裁切斷面分析沖裁變形區(qū)的應力與應變情況和沖裁件切斷面的狀況如圖2-5所示。從圖上可以看出，沖裁件的切斷面具有明顯的區(qū)域性特征，由塌角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺區(qū)四部分。上一頁下一頁返回2.1.3提高沖裁件質(zhì)量的途徑要提高沖裁件的質(zhì)量，就要增大光面的寬度，縮小塌角和毛刺高度，并減小沖裁件翹曲。材料力學性能增大光面寬度就要推遲剪裂紋的發(fā)生，因而盡量減小材料內(nèi)的拉應力成分，增強壓力成分和減小彎矩，其主要途徑是：減小沖裁間隙，用壓料板壓緊凹模面上的材料，對凸模下面的材料用頂板施加反向壓力，此外，還要合理選擇搭邊，注意潤滑等。減小塌角、毛刺和翹曲的主要方法：盡可能采用合理的模具間隙，保持模具刃口鋒利，合理選擇搭邊值，采用壓料板和頂板等措施。上一頁下一頁返回2.2沖裁工藝設計上一頁下一頁返回2.2.1沖裁工藝性能分析

沖裁件的工藝性分析：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(jié)構(gòu)、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以及難易程度。1．沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）沖裁件結(jié)構(gòu)應盡可能簡單、對稱、排樣結(jié)構(gòu)廢料少；（2）除了在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時，允許工件有尖銳的清角外；沖裁件的內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處應以圓弧過渡；（3）盡量避免沖裁件上過長的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽寬度也不宜過?。?/p>

(4)若在彎曲件或拉深件上沖孔時，孔邊與直壁之間應保持一定距離；

(5)沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強度和剛度的限制，不宜太小，否則凸模易折斷或壓彎。上一頁下一頁返回2.2.1沖裁工藝性能分析

上一頁下一頁返回沖裁件的尺寸精度：按照GB/T1800.2-2009的規(guī)定，表2-4列出了沖裁件的公差值。一般要求落料件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級，沖裁件的尺寸極限偏差按下述規(guī)定選用：（1）孔（內(nèi)形）。尺寸的極限偏差取表2-4中給出的公差數(shù)值，標注“+”號作為上偏差，下偏差為0。（2）軸（外形）。尺寸的極限偏差取表2-4中給出的公差數(shù)值，標注“-”號作為下偏差，上偏差為0。（3）孔中心距、孔邊距等。尺寸的極限偏差取表2-4中的公差數(shù)值的一半，標注“±”號分別作為上、下偏差。對于沖裁件上未注尺寸的公差處理辦法按照GB/T15055-2007的規(guī)定處理。2.2.1沖裁工藝性能分析

上一頁下一頁返回2.2.1沖裁工藝性能分析

上一頁下一頁返回沖裁件剪斷面的表面粗糙度：沖裁件剪斷面的表面粗糙度與材料塑性、厚度、沖裁模間隙、刃口狀況以及沖模結(jié)構(gòu)等有關。2.2.1沖裁工藝性能分析

表2-5一般沖裁斷面的表面粗糙度上一頁下一頁返回沖裁件尺寸標注：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不變動的面或線上。2.2.1沖裁工藝性能分析

上一頁下一頁返回沖裁工藝方案的確定：在沖裁工藝性分析和技術經(jīng)濟分析的基礎上根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。沖裁工藝方案一般分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁。單工序沖裁是在壓機一次行程，在模具單一的工位中完成單一工序的沖壓。復合沖裁是在壓機一次行程中，在模具的同一工作位置同時完成兩個或兩個以上的沖壓工序。級進沖裁是把沖裁件的若干個沖壓工序，排列成一定的順序，在壓機一次行程中條料在沖模的不同工序位置上，分別完成工件所要求的工序，在完成所有要求工序后，以后每次沖程都可以得到一個完整的沖裁件。1．沖裁工序的組合(1)生產(chǎn)批量(2)沖裁件尺寸公差等級(3)沖裁件尺寸形狀的適應性(4)模具制造、安裝調(diào)整和成本(5)操作方便與安全2.沖裁順序的安排(1)級進沖裁順序的安排(2)多工序沖裁件用單工序沖裁時的順序安排2.2.2沖裁工藝方案的確定

上一頁下一頁返回2.3沖裁工藝計算上一頁下一頁返回2.3.1排樣設計

沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經(jīng)濟性指標，一個步距內(nèi)的材料利用率可用下式表示：A1為一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積（mm2）；B為條料寬度（mm）；S為步距（mm）考慮到料頭、料尾和邊余料的材料消耗，則一張板料(或帶料、條料)上總的材料利用率為：n為一張板料（或帶料、條料）上沖裁件的總數(shù)目；L為板料長度（mm）上一頁下一頁返回沖裁廢料分為兩類：一類是結(jié)構(gòu)廢料，是由沖件的形狀決定的；另一類是工藝廢料，搭邊及料頭料尾屬于工藝廢料，與排樣形式及沖壓方式有關。如圖為廢料分類圖。

2.3.1排樣設計圖2-11廢料的種類上一頁下一頁返回排樣形式可分為三種：有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣。排樣的形式可分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排及搭邊等形式。2.3.1排樣設計上一頁下一頁返回2.3.1排樣設計上一頁下一頁返回影響排樣形式的因素：（1）零件的形狀（2）零件的斷面質(zhì)量、精度要求（3）沖模結(jié)構(gòu)（4）模具壽命（5）操作的方便與安全（6）生產(chǎn)率2.3.1排樣設計上一頁下一頁返回搭邊的確定

2.3.2搭邊上一頁下一頁返回條料寬度的確定1）有側(cè)壓板的沖裁2）無側(cè)壓裝置時條料的寬度與導料板間距離確定3）有定距側(cè)刃時條料的寬度與導料板間距離確定2.3.3條料寬度尺寸的確定上一頁下一頁返回2.3.3條料寬度尺寸的確定上一頁下一頁返回2.3.4沖壓力與壓力中心計算

沖裁過程中的主要工藝力有沖裁力、卸料力、推件力和頂件力。計算沖裁工藝力的目的是：選擇沖壓設備、校核模具強度。

1.沖裁力的計算

2.卸料力及推件力的計算

從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力；將凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力；逆沖裁方向?qū)⒘蠌陌寄?nèi)頂出所需要的力稱頂件力。上一頁下一頁返回壓力機噸位的選擇：壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁時各工藝力的總和

采用彈性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：采用彈性卸料裝置和上出料方式的沖裁模時：采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模時：2.3.4沖壓力與壓力中心計算上一頁下一頁返回降低沖裁力的方法（1）階梯凸模沖裁（2）斜刃沖裁（3）加熱沖裁也稱紅沖，當金屬材料加熱到一定的溫度之后，其抗剪強度顯著降低，因此加熱沖裁能降低沖裁力。2.3.4沖壓力與壓力中心計算上一頁下一頁返回2.3.4沖壓力與壓力中心計算上一頁下一頁返回沖裁模壓力中心計算模具的壓力中心指沖壓時沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。沖裁模的壓力中心按以下原則來確定：(1）單個對稱形狀沖模的壓力中心就是沖件的幾何中心。(2）工件形狀相同且對稱分布時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心重合。(3）形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出。2.3.4沖壓力與壓力中心計算上一頁下一頁返回（6）合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之代數(shù)和，則可得壓力中心坐標計算壓力中心的步驟如下：（1）按比例畫出每一個凸模刃口輪廓的形狀位置。（2）在任意位置建立直角坐標系xoy，坐標系位置選擇適當可使計算簡化。（3）分別計算凸模刃口輪廓或每個凸模刃口的壓力中心到坐標系的位置x1、x2、…、xn

和y1、y2、…、yn。

(4）分別計算凸模刃口輪廓周長或每一個凸模刃口輪廓的周長

L1、L2、…、Ln。（5）對于平行力系，沖裁力的合力等于各力的代數(shù)和。即2.3.4沖壓力與壓力中心計算上一頁下一頁返回2.4沖裁模的分類及結(jié)構(gòu)上一頁下一頁返回2.4.1沖壓模具的分類及基本結(jié)構(gòu)組成沖裁模的分類：沖裁件的結(jié)構(gòu)型式繁多，因此沖裁工序所使用的沖裁模也種類繁多，結(jié)構(gòu)各異。為了研究和工作上的方便，可按沖裁模特征進行分類。(1)按沖壓工序性質(zhì)有落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖邊模等。(2)按沖壓工序的組合方式單工序模、復合模、級進模。(3)按凸、凹模的結(jié)構(gòu)整體模、鑲拼模。(4)接模具導向方式無導向摸、導板模、導柱模、滾珠導柱模等。(5)按控制進料的方式定位銷式、擋料銷式、擋板式、側(cè)刃式等。(6)按卸料方式剛性卸料模、彈性卸料模等。上一頁下一頁返回與之對應的模具分別是單工序沖裁模、復合沖裁模和級進沖裁模單工序沖裁：在沖床的一次行程中，只能完成一道沖壓工序復合沖裁：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。級進沖裁：在壓力機一次行程中，在送料方向連續(xù)排列的多個工位上同時完成多道沖壓工序。2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回

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裁工序的模具。復合沖裁模2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回在壓力機一次行程中，在送料方向連續(xù)排列的多個工位上同時完成多道沖裁工序的模具。級進沖裁模2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回單工序沖裁模（落料模

）帶剛性卸料裝置單工序落料模1－螺釘2－凹模3－檔料銷4－卸料板5－固定板6－墊板7－上模座8－螺釘9－模柄10－圓柱銷11－螺釘12－凸模13－導套14－導柱15－導料板16－下模座2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回單工序沖裁模（落料模）帶彈性卸料裝置序落料模1、6、9－螺釘2－凹模3－導料板4－凸模5－上模座7、19－銷釘8－墊板10－模柄11－止轉(zhuǎn)銷12－卸料螺釘13－凸模固定板14－橡膠15－卸料板16－導套17－頂件塊18－導柱20－頂桿21－下模座22－檔料銷2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回帶有彈性卸料和頂料裝置的單工序落料模有分離現(xiàn)象產(chǎn)生2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回

單工序多凸模沖孔模1－上模座2、18－圓柱銷3－導柱4－凹模5－定位圈6、7、8、15－凸模9－導套10－彈簧

11－下模座12－卸料螺釘13－凸模固定板14－墊板16－模柄17－止動銷19、20－內(nèi)六角螺釘21－卸料板2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回斜楔式水平?jīng)_孔模1－斜楔2－座板3－彈簧板4－滑塊5－凸模6－凹模2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回斜楔式水平側(cè)向沖孔模2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回全長導向的小孔沖模1－下模座2、5－導套3－凹模4－導柱6－彈壓卸料板7－凸模8－托板9－凸模護套10－扇形塊11－扇形塊固定板12－凸模固定板13－墊板14－彈簧15－階梯螺釘16－上模座17－模柄2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回級進模又稱連續(xù)模、跳步模，是指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。

導正銷定距的沖孔落料級進模1－模柄2－螺釘3－沖孔凸模4－落料凸模5－導正銷6－固定導料銷7－始用導料銷2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回沖孔、落料級進模2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回

雙側(cè)刃定距的沖孔落料級進模1－內(nèi)六角螺釘2－銷釘3－模柄4－卸料螺釘5－墊板6－上模座7－凸模固定板8、9、10－凸模11－導料板12－承料板13－卸料板14－凹模15－下模座16－側(cè)刃17－側(cè)刃擋塊2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回復合模是在壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數(shù)道分離工序的模具。圖2-33復合模的基本結(jié)構(gòu)在模具的下方是落料凹模,且凹模中間裝著沖孔凸模；而上方是凸凹模，外形是落料的凸模，內(nèi)孔是沖孔的凹模。若落料凹模裝在下模，該結(jié)構(gòu)為正裝復合模；若落料凹模裝在上模，該結(jié)構(gòu)為倒裝復合模。復合模的特點是：結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)率高，制件精度高，特別是制件孔與外形的位置度容易保證。另一方面，復合模結(jié)構(gòu)復雜，對模具零件精度要求較高，模具裝配精度也較高。2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回圖2-35倒裝復合模1－卸料板2－活動檔料銷3－推件塊4－推桿5－推板6－打桿7－模柄8－螺釘9、10－沖孔凸模11－凸凹模12－落料凹模13－卸料螺釘14－固定板2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回圖2-34正裝復合模1－落料凹模2－頂件塊3、4－沖孔凸模5、6－推桿7－推板8－打桿9－凸凹模10－卸料板11－帶肩頂桿2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回正裝和倒裝復合模結(jié)構(gòu)比較：正裝復合模適用于沖制材質(zhì)較軟或板料較薄的平面度要求高的沖裁件，可以沖制孔邊距距離較小的沖裁件。倒裝復合模不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝復合模結(jié)構(gòu)簡單，直接利用壓力機的打桿裝置進行推件，卸件可靠，操作方便，為機械化出件提供了有利條件，故應用十分廣泛。

2.4.2常用沖壓模具的類型上一頁下一頁返回2.5凸、凹模刃口尺寸的確定上一頁下一頁返回模具零件分成兩大類：(1)工藝零件沖壓零件時與材料或制件直接發(fā)生接觸的零件。包括：工作零件、定位零件、壓料、卸料和出件零件。(2)結(jié)構(gòu)零件模具的制造和使用中起裝配、定位作用的零件。包括：導向零伴、固定零件、緊固及其他零件。2.5.1沖裁間隙上一頁下一頁返回工作零件主要包括：凸模、凹模、凸凹模。工作零件設計主要解決：模具間隙、刃口尺寸及公差、結(jié)構(gòu)形式與固定方法、其他尺寸。沖裁模具間隙指沖裁模具中凹模與凸模刃口側(cè)壁之間的距離，用符號C表示，一般指單邊間隙。間隙對沖裁工作的影響：

1）間隙對沖裁件質(zhì)量的影響；

2）間隙對沖裁力的影響；

3）間隙對模具壽命的影響。2.5.1沖裁間隙上一頁下一頁返回2.5.1沖裁間隙影響沖裁件斷面質(zhì)量的因素：（1）材料力學性能（2）模具間隙（3）模具刃口狀態(tài)圖2-36間隙對剪切裂紋與質(zhì)量的影響（a）間隙合理；（b）間隙過??；（c）間隙過大上一頁下一頁返回2.5.1沖裁間隙上一頁下一頁返回理間隙值的確定：一般采用經(jīng)驗法；分類查表確定,可在沖壓手冊中查到；初始雙面間隙的最小值Zmin，相當于最小合理間隙數(shù)值；而初始雙面間隙的最大值Zmax是考慮到凸模和凹模的制造公差，在Zmin的基礎上所增加的數(shù)值。間隙的選取主要與材料的種類、厚度有關；對于斷面質(zhì)量和尺寸精度要求高的工件，應選用較小間隙值；而對于精度要求不高的工件，則應盡可能采用較大間隙。2.5.1沖裁間隙上一頁下一頁返回2.5.1沖裁間隙上一頁下一頁返回2.5.2凸、凹模刃口尺寸計算的依據(jù)和原則上一頁下一頁返回凸、凹模刃口尺寸計算原則：1、落料件尺寸由凹模尺寸決定，所以設計落料模時以凹模為基準，間隙取在凸模上；2、沖孔件尺寸由凸模尺寸決定，所以設計沖孔模時以凸模為基準，間隙取在凹模上；3、根據(jù)沖裁的磨損規(guī)律確定刃口基本尺寸：

1）設計落料模時，凹?；境叽缛〗咏虻扔诠ぜ淖钚O限尺寸；

2）設計沖孔模時，凸?；境叽缛〗咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸。4、選用最小合理間隙值；5、選擇模具刃口制造公差，一般沖模精度較工件精度高2～4級；形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6～IT7級來選??；對于形狀復雜的刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的±1/8來選取。

6、工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差，都應按單向公差標注。2.5.2凸、凹模刃口尺寸計算的依據(jù)和原則上一頁下一頁返回凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關，可以分為分別加工法和配合加工法。(1)凸、凹模分別加工法的刃口尺寸計算

沖模刃口與工件尺寸及公差分布圖①落料設工件的尺寸為，根據(jù)計算原則，落料時以凹模為設計基準。②沖孔設沖孔尺寸為，根據(jù)計算原則，沖孔時以凸模為設計基準。③孔心距孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸。為保證初始間隙不超過

2.5.3刃口尺寸計算方法上一頁下一頁返回(2)凸、凹模配作加工法的刃口尺寸計算配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸?；虬寄＃?，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，使凸、凹模保持一定的間隙。在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin或2cmin”。(a)落料件(b)凹模2.5.3刃口尺寸計算方法上一頁下一頁返回2.6沖模零部件的設計上一頁下一頁返回2.6沖裁模零部件設計上一頁下一頁返回(a)沖孔件(b)凸模2.6沖裁模零部件設計上一頁下一頁返回2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回凸模的結(jié)構(gòu)型式主要分為圓截面式、等截面式、護套式、快換式四種。凸模的長度尺寸應根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。當采用固定卸料板時，凸模長度按式(2.32)計算：L=h1+h2+h3+h

當采用彈性卸料板時，凸模長度按式(2.33)計算：L＝h1+h2+t+h

(a)固定卸料(b)彈性卸料(c)標準圓凸模的結(jié)構(gòu)及尺寸2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回凹模結(jié)構(gòu)及其固定方法

(a)(b)(c)(d)(a）臺肩固定(b）過盈配合固定(c）螺釘和銷釘直接固定(d）快換式凹模固定2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回表2-24沖裁凹模刃口型式2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回整體式凹模外形尺寸凹模外形一般有矩形與圓形兩種，凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修模量。凹模的外形尺寸根據(jù)被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定。凹模高度(厚度)H=Kb(≥15mm)

凹模壁厚C=(1.5~2)H(≥30~40mm)

2.6.1工作零件設計表2-26凹模厚度系數(shù)K值上一頁下一頁返回凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從凹模強度考慮，其壁厚應受最小值限制，凸凹模的最小壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關：當模具為正裝結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。

2.6.1工作零件設計表2-28倒裝復合模的凸凹模最小壁厚上一頁下一頁返回鑲拼結(jié)構(gòu)的應用場合及鑲拼方法對于大中型的凸模、凹模或形狀復雜、局部薄弱的小型凸、凹模，如果采用整體式結(jié)構(gòu)，將給鍛造、機械加工或熱處理帶來極大困難，而且當發(fā)生局部損壞時，會造成整個凸、凹模的報廢。鑲接凹模圖拼接凹模圖2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回圖2-59鑲拼結(jié)構(gòu)固定方法圖（a）嵌入式固定（b）壓入式固定（c）斜楔式固定2.6.1工作零件設計上一頁下一頁返回2.6.2定位零件設計導料銷或?qū)Я习鍖l料或帶料的側(cè)面進行導向，以免送偏定位零件。(a)與卸料板（或?qū)О澹┓珠_制造的結(jié)構(gòu)(b)與卸料板制成整體的結(jié)構(gòu)上一頁下一頁返回送料方向的一側(cè)裝側(cè)壓裝置，使條料始終緊靠一側(cè)導料板送進。2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回固定擋料銷廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距；其缺點是銷孔離凹模刃壁較近，削弱了凹模的強度。2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回固定擋料銷工作原理2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回活動擋料銷2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回始用擋料銷一般用于以導料板送料導向的級進模中。2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回級進模中，為限定條料送進距離，在條料側(cè)邊沖出一定尺寸缺口的凸模，稱為側(cè)刃。(a)長方形側(cè)刃(b)成形側(cè)刃(c)尖角形側(cè)刃(d)無導向側(cè)刃(e)有導向側(cè)刃

特殊側(cè)刃2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回使用導正銷的目的是消除送進導向和送料定距或定位板等粗定位的誤差。沖裁中，導正銷先進入已沖孔中，導正條料位置，保證孔與外形相對位置公差的要求。導正銷主要用于級進模，分為固定式導正銷和活動式導正銷。固定式導正銷

活動式導正銷

(a)d＜6mm(b)d＜10mm(c)d=10~30mm(d)d=20~50mm(a)導正銷裝在凸模內(nèi)(b)導正銷裝在固定板上(a)(b)(c)(d)（a）(b)2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回導正銷通常與擋料銷配合使用，它們的位置關系圖2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回圖2-71定位板和定位銷的結(jié)構(gòu)形式2.6.2定位零件設計上一頁下一頁返回2.6.3卸料裝置零件的設計與標準的選用卸料裝置將沖裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的工件或廢料卸掉，保證下次沖壓正常進行。（1）固定卸料裝置上一頁下一頁返回（2）彈壓卸料裝置（3）廢料切刀上一頁下一頁返回推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。剛性推件裝置1-打桿2-推板3-連接推桿4-推件塊推板2.6.3卸料裝置零件的設計與標準的選用上一頁下一頁返回頂件裝置一般是彈性的。1-橡膠塊；2-推板；3-推桿；4-推件塊

圖2-78彈性推件裝置1-頂件塊；2-頂桿；3-支承板；4-橡膠塊

圖2-79彈性頂件裝置2.6.3卸料裝置零件的設計與標準的選用上一頁下一頁返回頂件裝置工作過程2.6.3卸料裝置零件的設計與標準的選用上一頁下一頁返回彈性卸料裝置的工作過程2.6.3卸料裝置零件的設計與標準的選用上一頁下一頁返回2.6.4導向裝置導柱和導套導向滑動導柱和導套滾珠導向裝置上一頁下一頁返回滑動導柱導套導柱、導套導向2.6.4導向裝置上一頁下一頁返回滾珠導柱導套滾珠導向裝置2.6.4導向裝置上一頁下一頁返回滾珠導向裝置實物圖片2.6.4導向裝置上一頁下一頁返回2.6.5固定與緊固零件的設計與標準

國家標準《沖?；瑒訉蚰＜堋罚℅B/T2851-2008）、《沖模滾動導向模架》（GB/T2852-2008）上一頁下一頁返回滾動式導柱導套鑄鐵模架2.6.5固定與緊固零件的設計與標準

上一頁下一頁返回滑動式導柱導套鋼板模架1-上模座2-下模座3-導柱4-導套2.6.5固定與緊固零件的設計與標準

上一頁下一頁返回模柄是上模與壓力機滑塊連接的零件。模柄的基本要求是：與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠（a)旋入式模柄（b)壓入式模柄（c)凸緣式模柄（d)槽形模柄（e)通用模柄（f)浮動模柄（g)推入式活動模柄1-凹球面模柄2-凸球面墊塊3-壓板4-模柄接頭5-凹球面墊塊6-活動模柄2.6.5固定與緊固零件的設計與標準

上一頁下一頁返回固定板：模具裝配時將凸?；虬寄喝牍潭ò澹鳛橐粋€整體安裝在上模座或下模座上；凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍；固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6；固定板材料一般采用Q235或45鋼。墊板：模具沖壓時凸模上端面或凹模下端面對模板局部壓強很大，甚至超過模板的允許抗壓應力，這時在凸模上端面或凹模下端面需要設計墊板。這種墊扳厚度一般采用6～12mm。螺釘與銷釘：螺釘和銷釘都是標準件，設計模具時按標準選用即可。螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。2.6.5固定與緊固零件的設計與標準

上一頁下一頁返回2.7沖裁模設計舉例上一頁下一頁返回沖裁模設計步驟：（1）設計前的準備工作（2）沖裁件的工藝性分析（3）沖裁工藝方案的確定（4）模具總體設計（5）必要的工藝計算（6）模具零件的詳細設計（7）設備的選擇與校核（8）模具圖樣的繪制（9）模具設計說明書的編寫

2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回沖制下圖所示零件，材料Q235，料厚0.8mm，抗剪強度350MPa，大量生產(chǎn)，試完成其沖裁工藝與模具設計。

2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回排樣圖

2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回壓力中心計算2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回落料凹模外形設計2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回模具裝配圖2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回落料凹模零件圖2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回沖孔凸模零件圖2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回凸凹模零件圖2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回凸凹模固定板零件圖2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回推件塊零件圖2.7沖裁模設計案例上一頁下一頁返回2.8精密沖裁工藝與模具設計

普通沖裁所能達到工件的尺寸精度在ITll以下，切斷面表面粗糙度Ra值在12.5～3.2μm，且有錐度。采用齒圈壓板的精密沖裁，可以獲得的尺寸精度為IT6～IT9，斷面的表面粗糙度Ra值可達1.6～0.2μm，上一頁下一頁返回2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回精沖過程精沖需要有壓料、沖裁、反頂壓力等三種壓力，并且要求這三種壓力按順序施壓。故需要具有實現(xiàn)三種壓力的三重動作的模具和壓力機，還要在板料分離后，有頂（推）件和卸料動作。2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回精沖材料：一般以含碳量wc小于0.35％及

b小于650MPa的鋼材應用較廣；有色金屬中純銅、黃銅（含銅量高于63％）、鋁青銅（含鋁量低于10％）、純鋁及軟態(tài)的鋁合金均能精沖。精沖零件的工藝性影響因素：零件的幾何形狀，零件的尺寸公差和形位公差，剪切面的質(zhì)量，材質(zhì)及厚度等，其中零件幾何形狀是主要因素。精沖力的計算

(1)精沖沖裁力F1＝f1Lt

b

（2）齒圈壓力F2＝f2Lh

b

（3）頂出器的反壓力

F3＝0.2F1

（4）精沖總壓力F

＝F1

+F2+F3

（5）卸料力和頂件力F4＝（5～10）％F1

F5＝（5～10）％F1

2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回1.凸、凹模工作尺寸設計

（1）凸、凹模間隙：（2）凸、凹模刃口尺寸：2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回1.凸、凹模工作尺寸設計

（3）齒圈壓板(a)對稱齒形（b）非對稱齒形（4）排樣與塔邊齒圈的分布2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回精沖模與普通沖裁模相比，具有以下特點：1）剛性和精度要求較高。2）要有精確而穩(wěn)定的導向裝置，保證凸、凹模同心，間隙均勻。3）嚴格控制凸模進入凹模的深度，以免損壞模具工作部分。4）模具工作部分應選擇耐磨、淬透性好、熱處理變形小的材料。5）要考慮模具工作部分的排氣問題，以免影響頂出器的移動距離。2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回

活動凸模式結(jié)構(gòu)1－上工作臺2—上柱塞3—凸模4—凹模5—齒圈壓板6—凸凹模7—凸凹模座8—下工作臺9—滑塊10—凸凹模拉桿2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回固定凸模式結(jié)構(gòu)1—上柱塞2—上工作臺3、4、5—連接推桿6—推桿7—活動模板8－凸凹模9—齒圈壓板10—凹模11—頂件塊12—沖孔凸模13—頂桿14—下墊塊15—頂塊16—下工作臺17—下柱塞2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回簡易精沖模

1—凹模2—凸模3—頂板4—齒圈壓板2.8精密沖裁工藝與模具設計

上一頁下一頁返回ENDTHANK上一頁返回模塊3彎曲工藝與模具設計模塊3彎曲工藝與模具設計3.1彎曲變形過程3.2彎曲件質(zhì)量分析

3.3彎曲件的工藝性和工序安排

3.4彎曲的工藝計算3.5彎曲模的典型結(jié)構(gòu)3.6彎曲模零件設計3.7彎曲模設計案例

引入彎曲：是將金屬坯料沿彎曲線彎成具有一定角度和形狀的成形工藝方法，實際生產(chǎn)中，彎曲所用的坯料常用的有板材、管材和棒材等，彎曲屬于成形工序。

彎曲件示意圖根據(jù)彎曲成形所用的模具及設備的不同，彎曲方法可分為壓彎、拉彎、折彎、滾彎等，最常見的是在壓力機上進行壓彎。圖3-2彎曲成形方法

引入生活中的彎曲零件用模具成形彎曲件一用模具成形彎曲件二3.1彎曲變形過程3.1.1彎曲過程與特點彎曲變形過程圖3-6

V形件彎曲過程的分解彎曲變形特點：在彎曲前的板料側(cè)表面用機械刻線或照相腐蝕制作正方形網(wǎng)格的方法，然后用工具觀察并測量彎曲前后網(wǎng)格的尺寸和形狀變化情況。彎曲變形具有以下特點：(1)彎曲變形主要發(fā)生在彎曲帶中心角α范圍內(nèi)，中心角以外的直邊部分基本上不變形。(2)在變形區(qū)內(nèi)，板料產(chǎn)生了變形。①長度方向；②厚度方向；③寬度方向(3)板料長度的增加。3.1.2彎曲變形時材料的流動情況3.1.3彎曲變形區(qū)的應力與應變狀態(tài)3.2彎曲件質(zhì)量分析3.2.1最小彎曲半徑彎曲件可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題通常有彎裂、回彈、偏移、翹曲、變形區(qū)厚度變薄和毛坯長度增加等。1．彎裂：當彎曲變形達到一定程度時，將會使變形區(qū)外層材料沿板寬方向產(chǎn)生拉伸裂紋而導致破壞。2．最小相對彎曲半徑：在保證毛坯最外層纖維不發(fā)生破裂的前提下，所能獲得的彎曲零件內(nèi)表面最小圓角半徑與彎曲材料厚度的比值rmin/t稱為最小相對彎曲半徑。

3．影響最小相對彎曲半徑的因素(1)材料力學性能，材料塑性越好，允許的rmin/t值就可以越小。(2)板料的纖維方向沖壓多用冷軋板材，呈現(xiàn)纖維狀組織，呈明顯各向異性。(3)毛坯的斷面質(zhì)量和板料的表面質(zhì)量，彎曲時應將毛刺等缺陷置于彎曲變形區(qū)的內(nèi)側(cè)。(4)板料的厚度，薄料允許的

rmin/t值比厚板小。(5)彎曲中心角α越小，圓角區(qū)變形的直邊緩解作用越大，

rmin/t值也越小。3.2.1最小彎曲半徑4．最小相對彎曲半徑rmin/t值一般參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定。3.2.1最小彎曲半徑回彈：在材料彎曲變形結(jié)束，工件不受外力作用時，由于彈性恢復，使彎曲件的角度、彎曲半徑與模具的尺寸形狀不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈1．回彈的表現(xiàn)形式：（1）彎曲半徑增大。（2）彎曲件角度增大。3.2.2回彈2．影響回彈的因素：1）材料的力學性能；

2）相對彎曲半徑r/t：r/t越小時，回彈值越小；

3）彎曲中心角α彎曲中心角越大，回彈角越大；

4）彎曲方式：自由彎曲與校正彎曲比較，校正彎曲有較小的回彈；

5）模具間隙間隙，回彈大；間隙小，材料被擠緊，回彈小；

6）工件形狀工件形狀復雜，各部分的回彈相互牽制，回彈?。?/p>

7）非變形區(qū)的影響。校正性彎曲時的回彈材料的力學性能對回彈值的影響圖

相對彎曲半徑對回彈的影響1、3－退火軟鋼；2-軟錳黃銅；4-經(jīng)冷變形硬化的軟鋼3.2.2回彈3．回彈值的大小1）當r/t＜5時，彎曲半徑的回彈值不大，只需考慮角度的回彈，其值可按表3.3、表3.4、表3.5查出。2）當r/t＞10時，因相對彎曲半徑較大，工件不僅角度有回彈，彎曲半徑也有較大的回彈。這時，回彈值可按式公式計算，在生產(chǎn)中再進行修正。3.2.2回彈3.2.2回彈3.2.2回彈3.2彎曲件質(zhì)量分析及控制

4．減小彎曲回彈的措施：(1)從彎曲件結(jié)構(gòu)上采取措施；(2)從彎曲工藝上采取措施；(3)從模具結(jié)構(gòu)上采取措施。

3.2.2回彈偏移現(xiàn)象的產(chǎn)生：板料在彎曲過程中沿凹模圓角滑移時，受到凹模圓角處摩擦阻力的作用。當板料各邊所受的摩撩阻力不等時，毛坯在彎曲過程中沿工件的長度方向產(chǎn)生移動，使工件兩直邊的高度不符合圖樣要求，這種現(xiàn)象稱為偏移。

2.克服偏移的措施（1）采用壓料裝置，使毛坯在壓緊的狀態(tài)下逐漸彎曲成形；（2）利用毛坯上的孔或設計工藝孔、用定位銷插入孔內(nèi)再彎曲；（3）將不對稱形狀的彎曲件組合成對稱彎曲件進行彎曲，然后再切開；（4）模具制造準確，間隙調(diào)整對稱。

3.2.3偏移3.3彎曲件的工藝性和工序安排3.3.1彎曲件的工藝性彎曲加工的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸精度、材料選用或其他技術要求等是否符合彎曲加工的工藝要求。1．彎曲加工的成形極限，控制最小相對彎曲半徑rmin/t，綜合考慮下述因素：（1）板料的材質(zhì)、厚度及熱處理狀態(tài)；（2）板材的滾軋方向、彎曲毛坯在條料上的排列方向；（3）毛坯的斷面狀態(tài)、板料的表面質(zhì)量。2．彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性(1)最小彎曲半徑：彎曲半徑過小時，對于厚料，則可先切槽后彎曲；對于1mm以下的薄料，將直角處清角改為凸模底部圓角的工件。(2)彎曲件孔邊距：孔邊到彎曲半徑中心要保持一定的距離：當t＜2mm時，L≥t；當t≥2mm時，L≥2t。彎曲件孔邊距

防止孔彎曲時變形的措施

(3)彎曲件的直邊高度：彎曲邊高度h＞r＋2t

彎曲件直邊高度3.3.1彎曲件的工藝性(4)防止彎邊根部裂紋的工件結(jié)構(gòu)：不彎曲部分，退出彎曲線之外，即b≥r

。預沖工藝槽及工藝孔的彎曲件

(5)加添連接帶：缺口外留有連接帶，彎曲后再將連接帶切除。圖3.28切除連接帶彎曲件3.3.1彎曲件的工藝性(6)彎曲件尺寸的標注應考慮工藝性：彎曲件尺寸標注不同，會影響沖壓工序的安排。彎曲件尺寸標注

3．彎曲件的成形精度：受到毛坯精度、彎曲部位畸變、彎曲回彈和彎曲偏移等因素的綜合影響，一般彎曲件的尺寸公差應控制不要超過IT13級，角度公差不小于15′。如果成形精度要求過高，應增加彎曲后整形工序。3.3.1彎曲件的工藝性彎曲工序安排的要點如下：（1）形狀簡單的彎曲件，如Ｖ形、Ｕ形、Ｚ形等，一次可以壓彎成形；（2）形狀復雜的多角彎曲件，需要兩次或多次壓彎成形，一般應先彎兩端部分的外角，后彎中間部分的內(nèi)角；（3）生產(chǎn)批量大和尺寸特別小的工件，應將多道工序安排在一副級進模中；（4）形狀不對稱的彎曲件，盡可能組合成對稱式后進行彎曲，再剖切；（5）帶孔的彎曲件，沖孔工序盡可能安排在彎曲工序之后進行，有利于保證孔形精度和位置精度。3.3.2彎曲件的工序安排二道工序彎曲成形三道工序彎曲成形3.4彎曲的工藝計算3.4.1彎曲件坯料尺寸的計算1．彎曲件中性層位置的確定：彎曲件的坯料長度應等于中性層的展開長度，通常用經(jīng)驗公式確定中性層曲率半徑為：ρ＝r＋xt

彎曲件中性層半徑2．彎曲件毛坯展開長度的計算

(1)

的彎曲件(2)

的彎曲件為修正系數(shù)，一般取（3）鉸鏈式彎曲件L＝l＋1.5π(r＋x1t)＋r≈l＋5.7r＋4.7x1t

x1為中性層位移系數(shù)（可參考表3.7查?。?/p>

3.4.1彎曲件坯料尺寸的計算3.4.2彎曲力的計算彎曲加工中，凸模對工件毛坯施加的作用力稱為彎曲力,彎曲力是設計彎曲模和選擇彎曲設備的依據(jù)。

1．自由彎曲時的彎曲力：V形件彎曲：U形件彎曲：2．校正彎曲時的彎曲：3．彎曲時的頂件力和壓料力FY：頂件力或卸料力可近似取自由彎曲力的30％～80％。4．彎曲時壓力機公稱壓力的確定：1）自由彎曲時，壓力機的公稱壓力為F壓機≥F自+FY

2）校正彎曲時，壓力機的公稱壓力為3.4.2彎曲力的計算3.5彎曲模的典型結(jié)構(gòu)3.5.1彎曲模的設計要求彎曲模結(jié)構(gòu)設計要點為：（1）彎曲毛坯的定位要準確、可靠，盡可能是水平放置。多次彎曲時最好使用同一基準定位；（2）結(jié)構(gòu)中要能防止毛坯在變形過程中發(fā)生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作簡單；（3）模具結(jié)構(gòu)盡量簡單，并且便于調(diào)整修理。對于回彈大的材料彎曲，應考慮凸模、凹模制造加工和試模、修模的可能性以及剛度和強度的要求。3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)V形件的彎曲方法有兩種：一種是沿彎曲件的角平分線方向彎曲，稱為V形彎曲；另一種是垂直于一直邊方向的彎曲，稱為L形彎曲。V形件彎曲模的基本結(jié)構(gòu)形式1－凹模；2－定位板；3－凸模；4－定位尖；5－頂桿；6－Ｖ形頂板；V形件彎曲模圖

1—下模座2、5—圓柱銷3—凹模

4—凸模6—模柄

7—頂桿

8、9—螺釘10—定位板3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)Ｖ形件精彎模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)

L形件彎曲模1—凹模2—凸模3—定位銷4—壓料板5—靠板3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)V形件精彎模1—凸模2—支架3—定位板4—活動凹模5—轉(zhuǎn)軸6—支撐板7—頂桿3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)U形件彎曲模U形件精彎模1—凸模；2—定位板；3—凹模；4—壓料板U形件彎曲模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)小于90°的U形件閉角彎曲模1－凸模2－定位板3－凹模鑲塊3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)閉角形彎曲件模具3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)帶斜楔的閉角彎曲模

1－滾柱

2－斜楔

3、7－彈簧

4－上模座

5、6－凹模塊

8－凸模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)閉角形彎曲件模具3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)四角形件兩次彎曲模1—凸模2—凹模3—壓料板4—下模座3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)四角形件一次彎曲模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)四角形件分部彎曲模1—凸凹模2—凹模3—活動凸模4—頂桿3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)四角形件復合彎曲模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)帶擺塊四角形件分部彎曲模1－凹模2－凸模3－擺塊4－墊板5－推板6－擋板3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)大圓兩次彎曲模1－擺塊2－凹模3－凸模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)凹模擺動四角形件彎曲模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)大圓三次彎曲模(a)首次彎曲模(b)二次彎曲模(c)三次彎曲模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)

帶擺動凹模的一次彎曲模1－支撐桿2－芯棒凸模3－活動凹模4－頂板3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)帶擺動凹模大圓形件一次彎曲成形模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)

小圓兩次彎曲模圖

(a)首次彎曲模(b)二次彎曲模小圓一次彎曲模1－上凹模2－壓料板3－芯軸凸模

4－毛坯5－下凹模6－支架3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)鉸鏈彎曲3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)鉸鏈彎曲模1－斜楔2－滑塊凹模3－凸模4－彈簧3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)鉸鏈件彎曲模3.5.2彎曲模典型結(jié)構(gòu)鉸鏈件一次彎曲模3.5