1、講講 授：授： 于洋于洋 教授教授院院 系：系： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海） 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院專專 業(yè)：業(yè)： 材料加工工程材料加工工程電子郵件：電子郵件： 辦公地址：辦公地址： 研究院東研究院東231231室室手手 機(jī)：機(jī)： 1356317191613563171916 沖壓工藝學(xué)沖壓工藝學(xué)材料加工工藝材料加工工藝教學(xué)目的掌握沖裁的基本規(guī)律、間隙的影響、沖裁模的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)間隙對(duì)沖裁質(zhì)量的影響沖裁模結(jié)構(gòu)與動(dòng)作原理教學(xué)難點(diǎn)沖裁模設(shè)計(jì)要點(diǎn)、凸凹模刃口關(guān)系、內(nèi)容的調(diào)整或改革新成果及新信息的引入適當(dāng)加大精密沖裁的內(nèi)容，精密沖裁的應(yīng)用講課注意事項(xiàng)沖裁模

2、結(jié)構(gòu)部分要使學(xué)生有較深刻理解,以便于其它模具的理解第一部分第一部分 板材沖裁板材沖裁計(jì)劃學(xué)時(shí)：計(jì)劃學(xué)時(shí)：4-6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)1.1 1.1 沖壓的沖壓的概念概念是是利用利用模具模具和和沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備，在在室溫下室溫下對(duì)對(duì)板料板料金屬進(jìn)行加工，金屬進(jìn)行加工，使之使之變形變形或或分離分離，以以獲得所需要的零件形狀和尺寸獲得所需要的零件形狀和尺寸的一種加工工藝。的一種加工工藝。所謂所謂是利用生產(chǎn)工具對(duì)原材料進(jìn)行加工或處理使是利用生產(chǎn)工具對(duì)原材料進(jìn)行加工或處理使之成為產(chǎn)品的具體操作方法。之成為產(chǎn)品的具體操作方法。沖壓加工中的具體方法或技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可稱為沖壓工藝。沖壓加工中的具體方法或技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可稱為沖壓工藝。1

3、.1.沖壓加工的用途沖壓加工的用途汽車覆蓋件飛機(jī)蒙皮沖壓生產(chǎn)三要素沖壓生產(chǎn)三要素合理的沖壓工藝合理的沖壓工藝先進(jìn)的模具先進(jìn)的模具高效的沖壓設(shè)備高效的沖壓設(shè)備 1.3 沖壓加工的特點(diǎn)沖壓加工的特點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 噪音大，安全性較差。噪音大，安全性較差。 應(yīng)用：應(yīng)用： 適于批量生產(chǎn)適于批量生產(chǎn) 日常沖壓產(chǎn)品日常沖壓產(chǎn)品、高科技沖壓高科技沖壓產(chǎn)品產(chǎn)品。優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)單 產(chǎn)品質(zhì)量好、尺寸精度穩(wěn)定 加工成本低、材料利用率高 容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，適合大批量生產(chǎn) 1.4 1.4 沖壓沖壓加工加工的分類的分類1.1.分離工序分離工序：指沖壓過(guò)程中使沖壓件與板料指沖壓過(guò)程中使沖壓件與板料 沿一定的

4、輪廓相互分離的工序。沿一定的輪廓相互分離的工序。包括：落料、沖孔、切斷、切口、切邊、包括：落料、沖孔、切斷、切口、切邊、剖切、整修等。剖切、整修等。 用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是零件。用于制造各種形狀的平板零件。零件。用于制造各種形狀的平板零件。 用沖模按封閉輪廓曲線沖切，沖下部分用沖模按封閉輪廓曲線沖切，沖下部分 是廢料。是廢料。切斷 用剪刀或沖模沿不封閉輪廓曲線切斷，多用于 加工形狀簡(jiǎn)單的平板零件。 切邊 將成形零件的邊緣修切整齊或切成一定的形 狀。 把沖壓加工成的半成品切開成為二個(gè)或多個(gè)零 件，多用于不對(duì)稱零件的成雙或成組沖壓成形 之后。沖孔、

5、剖切沖孔、剖切2.2.成形工序：成形工序：指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求的零件。 基本工序：基本工序：彎曲、拉深、翻邊、脹形、起伏 、翻孔、縮口、旋壓等。2.1 2.1 有關(guān)沖壓工藝的一些動(dòng)畫演示有關(guān)沖壓工藝的一些動(dòng)畫演示彎曲脹形拉深落料拉伸切邊正裝復(fù)合模（落料和沖孔）第一部分第一部分 板材沖裁板材沖裁通過(guò)模具的沖頭（凸模）與凹模，利用沖壓設(shè)備加壓，使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。. . 沖裁機(jī)理沖裁機(jī)理一、基本概念一、基本概念 從廣義上說(shuō)，沖裁是分離工序的總稱，它包括切斷、落斷、沖孔、修邊、切口等多種工序；其中沖孔、落料應(yīng)用最多。 但一般

6、來(lái)說(shuō)，沖裁工藝主要是指落料和沖孔工序。沖裁的用途極廣，它既可直接沖出成品零件，又可為其他成形工序制備毛坯。 若沖裁的目的是為了制取一定外形的沖落部分，則這種沖裁工序稱為落料；若為了制取內(nèi)孔，則稱為沖孔。 例如圖21所示的墊圈，制取外形22的沖裁工序稱為落料，而制取內(nèi)孔10.5的工序稱為沖孔。圖21 落料與沖孔（1 1）落料與沖孔（統(tǒng)稱沖裁）落料與沖孔（統(tǒng)稱沖裁）使坯料按封閉的輪廓分離的工序使坯料按封閉的輪廓分離的工序落料落料 (blanking)工件工件工件工件廢料廢料沖孔沖孔(punching)條料條料（2 2）沖裁過(guò)程以及特點(diǎn)：）沖裁過(guò)程以及特點(diǎn)：l沖裁時(shí)經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、斷裂分離三

7、個(gè)階段。沖裁時(shí)經(jīng)歷彈性變形、塑性變形、斷裂分離三個(gè)階段。l沖裁件斷面上存在塌角沖裁件斷面上存在塌角 、光亮帶、剪裂帶和毛刺。、光亮帶、剪裂帶和毛刺。l沖裁件質(zhì)量一般不高，其粗糙度一般為沖裁件質(zhì)量一般不高，其粗糙度一般為Ra12.5Ra12.5，尺寸，尺寸精度一般精度一般IT10IT10。注：國(guó)標(biāo)規(guī)定分為注：國(guó)標(biāo)規(guī)定分為20個(gè)等級(jí)，從個(gè)等級(jí)，從IT01、IT0、IT1、IT2IT18, 數(shù)字越大，公差數(shù)字越大，公差等級(jí)（加工精度）越低，尺寸允許的變動(dòng)范圍（公差數(shù)值）越大，加工難度等級(jí)（加工精度）越低，尺寸允許的變動(dòng)范圍（公差數(shù)值）越大，加工難度越小。越小。 綜上所述綜上所述: :沖裁是利用凸模與

8、凹模刃口的作用，使板料產(chǎn)生分離的。它沖裁是利用凸模與凹模刃口的作用，使板料產(chǎn)生分離的。它具有以下具有以下特點(diǎn)特點(diǎn): :沖裁件斷面有以下幾個(gè)特征區(qū)(參看教材P145圖7-3)：（a）塌角 （b）光亮帶 （c）剪裂帶 （d）毛刺圖2-2 沖裁件斷面特征區(qū)1. 塌角：產(chǎn)生在板料不與凸模或凹模相接觸的一面，由于板料受彎曲、拉伸作用形成的，材料塑性越好，凸凹模間隙越大，形成的塌角越大。2. 光亮帶：由于板料剪切變形形成的，材料塑性越好，凸凹模間隙越小，形成的光亮帶越高。3. 剪裂帶 ：由于裂紋擴(kuò)張引起的，材料塑性越差，凸凹模間隙越大則斷裂帶越高，斜度越大。4. 毛刺：由于刃尖處壓力為三向壓應(yīng)力，因此裂紋

9、產(chǎn)生處并不會(huì)在刃尖處發(fā)生，而會(huì)在刃尖側(cè)面距刃尖不遠(yuǎn)的地方出現(xiàn)，裂紋產(chǎn)生點(diǎn)和刃尖的距離就是毛刺的高度。塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺等四個(gè)部分在整個(gè)斷面塌角、光亮帶、剪裂帶和毛刺等四個(gè)部分在整個(gè)斷面上所占的比例不是一成不變的，它隨材料的上所占的比例不是一成不變的，它隨材料的性能、厚性能、厚度、間隙、模具結(jié)構(gòu)度、間隙、模具結(jié)構(gòu)等各種沖裁條件的不同而變化。等各種沖裁條件的不同而變化。二沖裁變形過(guò)程變形過(guò)程理論圖23 沖裁過(guò)程1 彈性變形階段 沖頭接觸板料后，開始?jí)嚎s材料，并使材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲等變形。這時(shí)沖頭略擠入材料，材料的另一側(cè)也略擠入凹模洞口。 2塑性變形階段板料應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，板料進(jìn)入

10、塑性變形階段，凸模切入板料，板料被擠入凹模洞口，在剪切面斷面，由于凸凹模間隙存在引起的彎曲和拉伸作用，形成塌角面，同時(shí)由于剪切變形，在切斷面上形成光亮且與板料垂直的斷面，隨著凸模繼續(xù)下壓，應(yīng)力不斷加大，直到應(yīng)力達(dá)到板料抗剪切強(qiáng)度，塑性變形結(jié)束。圖2-4 沖裁件塑性變形3斷裂分離階段當(dāng)板料應(yīng)力達(dá)到抗剪切強(qiáng)度后，凸模繼續(xù)下壓，凸、凹模口部產(chǎn)生裂紋并不斷擴(kuò)展，當(dāng)上下裂紋重合時(shí)，板料發(fā)生分離。當(dāng)凸模繼續(xù)下行時(shí)，已分離的板料被推出，完成整個(gè)沖裁過(guò)程。圖2-5 沖裁件斷裂分離沖裁曲線沖裁曲線(了解了解) 圖2-6 沖裁曲線三沖裁變形區(qū)及受力三沖裁變形區(qū)及受力(了解了解) 沖裁變形區(qū)圖2-7 紡錘形變形區(qū).

11、 .變形區(qū)及鄰域的應(yīng)力分析變形區(qū)及鄰域的應(yīng)力分析沖裁力引起的應(yīng)力力偶引起的應(yīng)力沖裁件質(zhì)量：沖裁件質(zhì)量：指斷面質(zhì)量斷面質(zhì)量（垂直、光潔、毛刺小 ) )、尺寸精度尺寸精度（圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi) ）和形狀誤差形狀誤差（外形滿足圖紙要求；表面平直，即彎拱小）沖裁間隙沖裁間隙是影響沖裁件質(zhì)量的主要因素。2.2 2.2 沖裁件質(zhì)量和沖裁間間隙沖裁件質(zhì)量和沖裁間間隙沖裁件的質(zhì)量好壞主要是通過(guò)斷面光亮帶沖裁件的質(zhì)量好壞主要是通過(guò)斷面光亮帶大小、塌角、毛刺以及沖裁件的翹曲等來(lái)大小、塌角、毛刺以及沖裁件的翹曲等來(lái)判斷的。判斷的。 沖裁間隙：沖裁間隙： 沖裁模凹模與沖頭沖頭之間的間隙稱為沖裁間隙，通常指雙邊間隙雙邊

12、間隙，用或Z表示，單邊間隙用或Z/2表示。2.2.1 沖裁件質(zhì)量及其控制2.2.1.1 尺寸精度影響因素尺寸精度影響因素1. 模具制造精度模具制造精度 一般沖裁件能達(dá)到的尺寸精度比模具一般沖裁件能達(dá)到的尺寸精度比模具的精度低一到三級(jí)。的精度低一到三級(jí)。2. 材料性質(zhì)及模具結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)及模具結(jié)構(gòu) 沖裁件會(huì)發(fā)生回彈現(xiàn)象，從而沖裁件會(huì)發(fā)生回彈現(xiàn)象，從而影響其精度，較軟的材料彈性變形小，沖裁后回彈影響其精度，較軟的材料彈性變形小，沖裁后回彈小，精度較高，在模具上增加壓板料和頂件器會(huì)減小，精度較高，在模具上增加壓板料和頂件器會(huì)減小回彈值，提高沖件精度。小回彈值，提高沖件精度。3. 沖裁間隙沖裁間隙 間隙

13、適當(dāng)時(shí)，材料在較純的剪應(yīng)力下間隙適當(dāng)時(shí)，材料在較純的剪應(yīng)力下分離，間隙較大時(shí)，材料除受到剪切外，還產(chǎn)生較分離，間隙較大時(shí)，材料除受到剪切外，還產(chǎn)生較大的拉伸應(yīng)力與彎曲變形，沖孔件會(huì)大于凸模尺寸，大的拉伸應(yīng)力與彎曲變形，沖孔件會(huì)大于凸模尺寸，落料件會(huì)小于凹模尺寸；間隙較小時(shí)，材料會(huì)受到落料件會(huì)小于凹模尺寸；間隙較小時(shí)，材料會(huì)受到較大的擠壓作用，沖孔件會(huì)小于凸模尺寸，落料件較大的擠壓作用，沖孔件會(huì)小于凸模尺寸，落料件會(huì)大于凹模尺寸。會(huì)大于凹模尺寸。4. 沖裁件形狀沖裁件形狀形狀越簡(jiǎn)單，材料尺寸精度越好。形狀越簡(jiǎn)單，材料尺寸精度越好。2.2.1.2 形狀誤差形狀誤差 由于彎曲力矩的影響，沖裁件會(huì)出現(xiàn)

14、彎拱現(xiàn)象，由于彎曲力矩的影響，沖裁件會(huì)出現(xiàn)彎拱現(xiàn)象，間隙越大，彎拱越大。間隙越大，彎拱越大。 減少?gòu)澒暗拇胧┦窃黾訅毫涎b置。減少?gòu)澒暗拇胧┦窃黾訅毫涎b置。2.2.1.3 斷面質(zhì)量斷面質(zhì)量 通常希望得到光亮帶較高、毛刺較小、塌角較小、斷裂通常希望得到光亮帶較高、毛刺較小、塌角較小、斷裂帶較小的沖壓件。帶較小的沖壓件。沖裁件斷面質(zhì)量影響因素沖裁件斷面質(zhì)量影響因素：（1）材料因素）材料因素 材料塑性好，光面占的比例大，毛面材料塑性好，光面占的比例大，毛面小，塌角、毛刺大。材料塑性差，光面占的比例小，毛小，塌角、毛刺大。材料塑性差，光面占的比例小，毛面較大，塌角、毛刺小。面較大，塌角、毛刺小。（2）沖

15、裁間隙）沖裁間隙 間隙合適時(shí)，上下裂口處裂紋重合，間隙合適時(shí)，上下裂口處裂紋重合，斷面質(zhì)量較好；間隙較小時(shí)，發(fā)生二次剪切，生成夾層；斷面質(zhì)量較好；間隙較小時(shí)，發(fā)生二次剪切，生成夾層；間隙較大時(shí)，光面小，毛面大，塌角、毛刺較大。間隙較大時(shí)，光面小，毛面大，塌角、毛刺較大。控制斷面質(zhì)量措施控制斷面質(zhì)量措施：（1）控制模具凸凹模間隙。）控制模具凸凹模間隙。（2）對(duì)材料進(jìn)行熱處理，提高其塑性。）對(duì)材料進(jìn)行熱處理，提高其塑性。2.2.1.4 毛刺高度毛刺高度 沖擦件總會(huì)有毛刺，不正常毛刺可以分為兩類。間隙毛刺和刃口磨損毛刺。 間隙毛刺是由于沖裁間隙過(guò)大或過(guò)小引起的毛刺，間隙過(guò)大引起的毛刺稱為拉斷毛刺，其

16、特點(diǎn)是高而厚，間隙過(guò)小產(chǎn)生的毛刺稱為擠出毛刺，其特點(diǎn)是高而薄。 刃尖磨損毛刺產(chǎn)生原因是刃尖磨損改變了其附近的應(yīng)力狀態(tài)，凸模磨損會(huì)在落料件上產(chǎn)生毛刺，凹模磨損會(huì)在沖孔件上產(chǎn)生毛刺。控制毛刺措施：（1）及時(shí)磨刃；（2）提高工作零件和導(dǎo)向零件質(zhì)量。2.2.2 間隙對(duì)沖裁工藝的影響間隙對(duì)沖裁工藝的影響1.1.間隙間隙對(duì)斷面質(zhì)量影響對(duì)斷面質(zhì)量影響(1)(1)間隙合理間隙合理: :垂直、光潔、毛刺小垂直、光潔、毛刺小 (2)(2)間隙過(guò)小間隙過(guò)小: :出現(xiàn)二次剪裂，產(chǎn)生第二光亮帶出現(xiàn)二次剪裂，產(chǎn)生第二光亮帶（剪剪切面）切面）(3)(3)間隙過(guò)大間隙過(guò)大: :出現(xiàn)光亮帶出現(xiàn)光亮帶（剪切面）剪切面）減小，斜度

17、增減小，斜度增加，毛刺增大。加，毛刺增大。圖28 間隙對(duì)沖裁斷面的影響 參看2007年版教材P146圖7-52. 間隙對(duì)工件精度工件精度的影響（了解）尺寸精度是指工件的實(shí)際尺寸與圖樣上標(biāo)注的基本尺寸精度是指工件的實(shí)際尺寸與圖樣上標(biāo)注的基本尺寸的差值所能達(dá)到的公差等級(jí)。尺寸的差值所能達(dá)到的公差等級(jí)。 沖裁件的尺寸精度應(yīng)包括兩類：沖裁件的尺寸精度應(yīng)包括兩類：外形、內(nèi)形的形狀尺寸精度和孔距、同心度、平面外形、內(nèi)形的形狀尺寸精度和孔距、同心度、平面度等形位尺寸精度。度等形位尺寸精度。形狀誤差形狀誤差（外形滿足圖紙要求；表面平直，即彎拱外形滿足圖紙要求；表面平直，即彎拱小小） 。(1)(1)間隙合適間隙

18、合適: :尺寸達(dá)到精度要求尺寸達(dá)到精度要求, ,彎拱小。彎拱小。(2)(2)間隙過(guò)大間隙過(guò)大: :沖孔增大沖孔增大; ;落料減小，落料減小，彎拱增大。彎拱增大。 (3)(3)間隙過(guò)小間隙過(guò)小: :落料增大落料增大; ;沖孔減小，沖孔減小，彎拱增大。彎拱增大。3.間隙對(duì)模具壽命的影響模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。 模具失效的原因一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。小間隙將使磨損增加，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，并引起崩刃、凹模脹裂、小沖頭沖頭折斷、沖頭與凹模相互啃刃等異常損壞。2.2.3 間隙值的確定間隙值的確定1.1.理論確定法理論確定法 由教材由教材P147P147圖圖7-77-

19、7中三角中三角形形ABCABC的關(guān)系的關(guān)系tan)/1 (tan)(tbtbtc圖77 沖裁模間隙 這是一種比較實(shí)用的、易于記憶的確定合理沖裁間隙的方法。其值用下式表達(dá)： C=mt C=mt 式中：C合理沖裁間隙； t板料厚度； m經(jīng)驗(yàn)記憶系數(shù)，參考數(shù)據(jù)如下： 軟態(tài)有色金屬 m=4 8； 硬態(tài)有色金屬、低碳鋼、純鐵 m=6 10； 中碳鋼、不銹鋼m=7 1 4； 高碳鋼、彈簧鋼 m=l 224； 硅鋼 m=5 1 0； 非金屬(皮革、石棉、膠布板、紙板等)m=14。 見(jiàn)教材P148表7-4。要求：會(huì)查表格！要求：會(huì)查表格！. .經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 應(yīng)當(dāng)指出，上述記憶系數(shù)值是基于常用普通板料沖裁而

20、歸納總結(jié)出來(lái)的。各行業(yè)各企業(yè)對(duì)此的選取值是不相同的。在使用過(guò)程中還應(yīng)考慮以下因素： (1)對(duì)于制件斷面質(zhì)量要求高的其值可取小些； (2)計(jì)算沖孔間隙時(shí)比計(jì)算落料間隙時(shí)其值可取大些； (3)為減小沖裁力其值可取大些； (4)為減少模具磨損其值可取大些； (5)計(jì)算異形件間隙時(shí)比計(jì)算圓形件間隙時(shí)其值可取大些； (6)沖裁厚板(8mm)時(shí)其值可取小些。3.3.實(shí)用間隙表實(shí)用間隙表 在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。考慮到在生產(chǎn)過(guò)程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙 minmin或Zmin Zmin 。 精度要

21、求高采用較小間隙值。 精度要求不高采用較大間隙值。思考題：思考題：1.當(dāng)模具間隙合適時(shí)，沖裁過(guò)程大致可以分成幾個(gè)階段？2.沖裁件的斷面既然具有明顯的區(qū)域性特征，那么斷面上可以區(qū)分為幾個(gè)部分？圖示說(shuō)明。3.影響沖裁件斷面質(zhì)量的主要因素有那些？ 如何控制斷面質(zhì)量？2.3 沖裁力計(jì)算沖裁力計(jì)算沖裁力是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。圖2-9 沖裁力凸模行程曲線沖裁力計(jì)算公式：FKLt（21）上式中：L沖裁件周邊長(zhǎng)度（mm）；t材料厚度（mm）材料抗剪強(qiáng)度（MPa）K系數(shù)，一般取1.3。 系數(shù)k是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中的各種因素而給出的一個(gè)修正系數(shù)。生產(chǎn)中的各種實(shí)際因素很多，如模具間隙的波動(dòng)和不均勻，刃

22、口的鈍化，板料機(jī)械性能和厚度的波動(dòng)等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般可取k=1.3。降低沖裁力措施：降低沖裁力措施：1 加熱沖裁 缺點(diǎn)是降低材料表面質(zhì)量和尺寸精度，能耗大。2 階梯沖裁 用于多凸模沖裁。圖2-10 階梯沖裁3 斜刃沖裁 優(yōu)點(diǎn)是能減小沖裁力，降低沖擊、振動(dòng)和噪音，缺點(diǎn)是模具制造難度增大，刃口修磨困難，廢料難利用。圖211 斜刃沖模與階梯凸模落料時(shí)凸模應(yīng)做成平刃，凹模做成斜刃。沖孔時(shí)正好相反，即凹模做成平刃，而凸模做成斜刃。斜刃一般做成波浪形，應(yīng)力求對(duì)稱避免水平方向的側(cè)向力。2.4 沖裁模具工作部分尺寸計(jì)算沖裁模具工作部分尺寸計(jì)算2.4.1 計(jì)算原則：沖裁件的測(cè)量和使用以光面為基準(zhǔn)，對(duì)于沖孔來(lái)說(shuō)，

23、孔的光面是靠凸模擠壓材料產(chǎn)生，對(duì)于落料來(lái)說(shuō)，光面是靠凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，因此刃口尺寸計(jì)算應(yīng)該將沖孔和落料分開考慮。落料時(shí)，沖裁件光面尺寸與凹模刃口尺寸基本一致，因此應(yīng)該以凹模尺寸為基準(zhǔn)。因?yàn)闆_裁件尺寸會(huì)隨凹模磨損而增大，凹模尺寸應(yīng)該取沖裁件尺寸公差范圍內(nèi)的較小值，凸模尺寸取凹模基本尺寸減去最小合理間隙。沖孔時(shí)，沖裁件光面尺寸與凸模刃口尺寸基本一致，因此應(yīng)該以凸模尺寸為基準(zhǔn)。因?yàn)闆_孔尺寸會(huì)隨凸模磨損而減小，凸模尺寸應(yīng)該取孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大值。凹模尺寸應(yīng)該取凸模基本尺寸加上最小合理間隙。2.4.2 計(jì)算方法沖裁模工作部分尺寸計(jì)算方法與模具加工方法有關(guān)，常用的加工方法有分別加工法、配做法。1

24、）分別加工法：）分別加工法：要保證凹、凸模公差之和小于最大間隙和最小間隙之差。maxmin|dpZZ（25）沖模刃口各尺寸關(guān)系見(jiàn)教材P153中(7-10)至(7-14)2）配做法：）配做法：是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一個(gè)(基準(zhǔn)件)，然后依此為基準(zhǔn)再按最小合理間隙配做另一件。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不僅容易保證凸、凹模間隙很小，而且制造還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制造容易。 適用于：異形或復(fù)雜刃口。方法：只需要計(jì)算基準(zhǔn)件（沖孔時(shí)為凸模、落料時(shí)為凹模）的基本尺寸及公差，另一件不需要標(biāo)尺寸，只需要注明“相應(yīng)尺寸按凸（凹）模配做，保證雙面間隙在Zmin Zmax之間”即可。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：模具制造周期長(zhǎng)。

25、2.5 2.5 沖裁件排樣沖裁件排樣 沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣，排樣設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容有排樣方法、搭邊值確定、計(jì)算條料寬度和步距等。排樣設(shè)計(jì)的目的：排樣設(shè)計(jì)的目的：1）提高材料利用率2）提高沖裁件質(zhì)量和模具壽命。 排樣方法：排樣方法：1 有廢料排樣：沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間都有工藝余料（俗稱搭邊），沖裁線封閉，沖裁件質(zhì)量好，模具壽命長(zhǎng)，但材料利用率低。2 少?gòu)U料排樣：只有在沖裁件與沖裁件之間或沖裁件與條料之間有搭邊，沖裁沿沖裁件部分輪廓進(jìn)行。 3 無(wú)廢料排樣：沖裁件之間、沖裁件與條料側(cè)邊之間均無(wú)搭邊，材料利用率最高。少?gòu)U料無(wú)廢料沖裁材料利用率高，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需沖裁力小，但精

26、度不高，刃口單面受力，磨損比較快，斷面質(zhì)量不高。排樣形式：1 直排2 斜排3 對(duì)排4 混排5 多排搭邊：指零件與條料邊緣之間或零件之間的余料。搭邊作用：1 補(bǔ)償條料剪裁誤差、送料步距誤差、送料歪斜誤差等，保證零件質(zhì)量。2 對(duì)于利用搭邊拉條料的自動(dòng)送料模具，能增加條料剛度，保證條料連續(xù)送進(jìn)。3 使凸、凹模沿封閉輪廓線沖裁，提高零件質(zhì)量和模具壽命。 搭邊值的確定：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定，搭邊值不可過(guò)小也不可過(guò)大，過(guò)大浪費(fèi)材料，過(guò)小起不到搭邊作用，還可能被拉入凸凹模間隙中，使模具刃口損壞。搭邊值確定取決于材料種類、厚度、沖裁件大小、輪廓形狀等，材料越厚、硬度越低、沖裁件尺寸越大、形狀越復(fù)雜，合理搭邊值越大。一般

27、搭邊值由經(jīng)驗(yàn)確定，要求會(huì)查表。送料步距：條料在模具上每次被送進(jìn)的距離。 步距計(jì)算公式及條料寬度確定將在沖壓模具課程設(shè)計(jì)中涉及，在此不再贅述。2.6 2.6 精密沖裁精密沖裁 精密沖裁是使材料呈純剪切純剪切形式進(jìn)行沖裁，從而提高沖裁精度和斷面質(zhì)量，精密沖裁尺寸精度可以達(dá)到IT6IT9，表面粗糙度可以達(dá)到Ra1.60.2m。 為了使沖裁變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生三向壓應(yīng)力，精密沖裁采用了以下措施：1. 帶尺圈壓板2. 小圓角凸、凹模3. 小沖裁間隙4. 頂件器精密沖裁原理：精密沖裁原理： 與普通沖裁相比，精沖模具結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)齒圈壓板齒圈壓板和頂件器頂件器，并且凸凹模間隙極小凸凹模間隙極小，凹模刃口帶有圓角，沖

28、裁過(guò)程中齒圈壓板將材料緊緊壓在凹模上，在V形齒內(nèi)面產(chǎn)生橫向側(cè)壓力，以阻止材料在剪切區(qū)內(nèi)撕裂和金屬的橫向流動(dòng)，在沖裁凸模壓入材料的同時(shí)，利用頂件器的反壓力，將材料壓緊，利用帶小間隙小圓角凹模刃口消除應(yīng)力集中，從而使剪切區(qū)內(nèi)的金屬處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，消除了該區(qū)內(nèi)的拉應(yīng)力，從而防止了普通沖裁過(guò)程中出現(xiàn)的彎曲拉伸撕裂現(xiàn)象，使材料呈純剪切形式被沖裁成零件，從而獲得高質(zhì)量的剪切面。 精密沖裁限制：精密沖裁限制：1. 精沖件應(yīng)該采用盡可能簡(jiǎn)單、規(guī)則的幾何形狀，精沖件的尺寸極限，如最小孔徑、最小槽寬等都比普通沖裁小。2. 一般是含碳0.35%以下以及b 650MPa以下的鋼材、純銅、黃銅、純鋁及軟狀態(tài)鋁合金等

29、 3. 沖裁力與沖裁能量較大，需要專用精沖機(jī)，模具成本高。2.7 2.7 半精密沖裁和整修半精密沖裁和整修常見(jiàn)的半精密沖裁有小間隙圓角沖裁小間隙圓角沖裁、負(fù)間隙沖裁負(fù)間隙沖裁。 小圓角小間隙凸（凹）模沖裁，與普通沖裁相比，其特點(diǎn)是采用了小圓角刃口和很小的沖模間隙。落料時(shí)。凹模刃口帶小圓角、倒角或橢圓角，凸模仍為普通形式，沖孔時(shí)，凸模刃口帶小圓角、倒角或橢圓角，而凹模仍為普通形式。凸凹模間隙為0.010.02mm。 小圓角小間隙沖裁機(jī)理是由于刃口帶有圓角，加強(qiáng)了變形區(qū)內(nèi)的靜水壓力，把裂紋容易發(fā)生的刃口側(cè)面變成壓應(yīng)力區(qū)，并有利于材料從模具端面倒側(cè)面的流動(dòng)，使與模具側(cè)面接觸的材料拉應(yīng)力得到緩和，從而

30、防止或推遲了裂紋的發(fā)生。 小圓角小間隙沖小圓角小間隙沖裁適用于低強(qiáng)度、高延伸率及流動(dòng)性好的軟材料，裁適用于低強(qiáng)度、高延伸率及流動(dòng)性好的軟材料，如銅、鋁、如銅、鋁、08鋼等。鋼等。圖732 小間隙圓角刃口沖裁 負(fù)間隙沖裁特點(diǎn)是凸模直徑大于凹模型腔尺寸，產(chǎn)生負(fù)的沖裁間隙，沖裁過(guò)程中材料裂紋方向與普通沖裁相反，形成一個(gè)倒錐型，凸模繼續(xù)下壓時(shí)，將毛坯壓入凹模中，相當(dāng)于整修過(guò)程，所以負(fù)間隙沖裁實(shí)質(zhì)上為沖裁整修復(fù)合工序。 負(fù)間隙沖裁適用于銅、鋁、低碳鋼等低強(qiáng)度高伸長(zhǎng)率材料，一般尺寸精度可以達(dá)到IT9IT11，斷面粗糙度可以達(dá)到Ra0.80.4 m 。其缺點(diǎn)是工件常產(chǎn)生難以去除的縱向毛刺，而且不易沖壓外形復(fù)

31、雜、帶有彎曲、壓扁、起伏等成形工序的精沖零件。特點(diǎn)特點(diǎn)：負(fù)間隙沖裁力要比普通沖裁力大得多，凹模承受的壓力較大，容易引起開裂。如果采用良好的潤(rùn)滑，可以防止材料粘模，延長(zhǎng)模具的壽命。圖733 負(fù)間隙沖裁沖裁模具基本結(jié)構(gòu)無(wú)導(dǎo)向落料模1上模座 2凸模 3卸料板 4導(dǎo)料板 5凹模 6下模座 7定位板 1模柄 2止動(dòng)銷 3上模座 4、8內(nèi)六角螺釘 5凸模 6墊板 7凸模固定板9導(dǎo)板 10導(dǎo)料板 11承料板 12螺釘 13凹模 14圓柱銷 15下模座 16固定擋料銷 17止動(dòng)銷 18限位銷 19彈簧 20始用擋料銷1螺帽 2導(dǎo)料螺釘 3擋料銷 4彈簧 5凸模固定板 6銷釘 7模柄 8墊板9止動(dòng)銷 10卸料螺

32、釘 11上模座 12凸模 13導(dǎo)套 14導(dǎo)柱 15卸料板16凹模 17內(nèi)六角螺釘 18下模座 1下模座 2、18圓柱銷 3導(dǎo)柱 4凹模 5定位圈 6、7、8、15凸模 9導(dǎo)套 10彈簧（聚氨酯） 11上模座 12卸料螺釘 13凸模固定板 14墊板 16模柄 17止動(dòng)銷19、20內(nèi)六角螺釘 21卸料板導(dǎo)柱式?jīng)_孔模導(dǎo)柱式?jīng)_孔模 1搖臂 2定位銷 3上模座 4螺釘 5凸模 6凹模 7凹模體 8支架9底座 10螺釘 11導(dǎo)板 12銷釘 13壓縮彈簧懸壁式側(cè)面沖孔模懸壁式側(cè)面沖孔模 1斜楔 2座板 3彈簧板 4滑塊 5凸模 6凹模斜楔式水平?jīng)_孔模斜楔式水平?jīng)_孔模 。1下模座 2、5導(dǎo)套 3凹模 4導(dǎo)柱

33、6彈壓卸料板 7凸模 8托板 9凸模護(hù)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模柄全長(zhǎng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的小孔沖模 1模柄 2螺釘 3沖孔凸模 4落料凸模 5導(dǎo)正銷 6固定導(dǎo)料銷 7始用導(dǎo)料銷用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模用導(dǎo)正銷定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模 1、10導(dǎo)柱 2彈壓導(dǎo)板 3、11導(dǎo)套 4導(dǎo)板鑲塊 5卸料螺釘 6凸模固定板7凸模 8上模座 9限位柱 12導(dǎo)料板 13凹模 14下模座 15側(cè)刃擋塊 側(cè)刃定距的彈壓導(dǎo)板級(jí)進(jìn)模 1打桿 2模柄 3推板 4推桿 5卸料螺釘 6凸凹模 7卸料板 8落料凹模9頂件塊 10帶肩頂桿 11沖孔凸模 12擋料銷 1

34、3導(dǎo)料銷 正裝式復(fù)合模正裝式復(fù)合模 1下模座 2導(dǎo)柱 3、20彈簧 4卸料板 5活動(dòng)擋料銷 6導(dǎo)套 7上模座8凸模固定板 9推件塊 10連接推桿 11推板 12打桿 13模柄 14、16沖孔凸模 15墊板 17落料凹模 18凸凹模 19固定板 21卸料螺釘 22導(dǎo)料銷倒裝式復(fù)合模倒裝式復(fù)合模 正裝式和倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)比較： 正裝式較適用于沖制材質(zhì)較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件，還可以沖制孔邊距離較小的沖裁件。 倒裝式不宜沖制孔邊距離較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。 復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，板料的定位精度要求比級(jí)進(jìn)模低，沖模的輪廓尺