沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).ppt

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1、第2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì),（時(shí)間：4次課，8學(xué)時(shí)）,第2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì),教學(xué)目標(biāo)： 本章介紹冷沖壓模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是最基礎(chǔ)的內(nèi)容。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，將達(dá)到能設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度沖裁模具的水平。為此，應(yīng)了解沖裁變形過(guò)程及沖裁端面的特征；掌握沖裁間隙對(duì)沖裁件精度和模具的影響；掌握確定合理沖裁間隙的方法；掌握排樣方法，學(xué)會(huì)確定條料寬度；掌握沖裁力及壓力中心的計(jì)算。,第2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì),教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)： 各種模具及其組成零件的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)； 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟及模具刃口尺寸的計(jì)算。,第2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì),案例導(dǎo)入： 要大批量沖制如下圖所示的工件(材料為08F，材料厚度為2mm，制件

2、精度為IT14級(jí))，應(yīng)選擇何種模具？如何提高板料的材料利用率？凸模和凹模的間隙應(yīng)是多少？如何計(jì)算凸模和凹模刃口尺寸和公差？模具主要零件的結(jié)構(gòu)及尺寸如何設(shè)計(jì)？如何選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和選用壓力機(jī)？,第2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì),,第2章 沖裁工藝與模具設(shè)計(jì),2.1 沖裁變形過(guò)程分析 2.2 沖 裁 間 隙 2.3 沖裁模刃口尺寸計(jì)算 2.4 沖壓力及壓力中心計(jì)算 2.5 沖裁件的工藝性 2.6 排 樣 2.7 精 密 沖 裁 2.8 模 具 設(shè) 計(jì) 2.9 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟 2.10 沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn) 習(xí)題與練習(xí),2.1 沖裁變形過(guò)程分析,2.1.1 沖裁變形過(guò)程 2.1.2 沖裁斷面特征,,2.1 沖裁變

3、形過(guò)程分析,沖裁是利用模具在壓力機(jī)上使板料沿一定輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切口、切邊、剖切等多種工序。 落料和沖孔是兩種最基本的沖裁形式。 從板料上沖下所需形狀的零件(或毛料)叫落料； 在工件上沖出所需形狀的孔(沖去部分為廢料)叫沖孔。,2.1 沖裁變形過(guò)程分析,,圖2-1 平板墊圈,2.1.1 沖裁變形過(guò)程,如圖2-2所示變形過(guò)程: 如果模具間隙正常，沖裁變形過(guò)程大致可分為如下3個(gè)階段。 1.彈性變形階段 見圖2-2(a)。在凸模和凹模壓力的作用下，板料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形。 2.塑性變形階段 見圖2-2(b)。間隙越大，彎曲和拉伸變形也越大。 3.斷裂分離階

4、段 見圖2-2(c)、(d)、(e)。,2.1.1 沖裁變形過(guò)程,,2.1.2 沖裁斷面特征,斷面分析：圓角帶；光亮帶；斷裂帶；毛刺區(qū)。,2.1.2 沖裁斷面特征,圓角帶a：當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí)，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長(zhǎng)變形，材料被拉入間隙，形成圓角帶。材料的塑性越好、凸模和凹模的間隙越大，圓角帶也越大。 光亮帶b：當(dāng)刃口切入材料后，材料受到凸模和凹模剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的作用而形成光亮垂直的斷面。通常光亮帶占整個(gè)斷面的1/21/3。 斷裂帶c：是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面。 毛刺區(qū)d：毛刺。,2.2 沖 裁 間 隙,2.2.1 沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響 2

5、.2.2 沖裁間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響 2.2.3 沖裁間隙對(duì)沖裁力、卸料力、推料力、頂件力的影響 2.2.4 沖裁間隙對(duì)模具壽命的影響 2.2.5 合理間隙值的確定,,2.2 沖 裁 間 隙,沖裁模凸模與凹模刃口部分橫向尺寸之差成為沖裁間隙，用Z表示： 式中：Z-沖裁間隙（mm）； Dd-凹模尺寸（mm） ； Dp-凸模尺寸（mm） 。,2.2 沖 裁 間 隙,,圖2-4 沖裁間隙,2.2.1 沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響,在4個(gè)特征區(qū)中，光亮帶越寬，斷面質(zhì)量越好。 塑性較差的材料容易斷裂，材料被剪切不久就會(huì)出現(xiàn)裂紋、分離，使斷裂帶增寬，而光亮帶和圓角帶所占的比例較小，毛刺也較小

6、。 材料塑性較好，沖裁時(shí)裂紋出現(xiàn)得較晚，材料被剪切的深度較大，光亮帶所占的比例就大，圓角和毛刺也大。 沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面的影響如圖2-5所示。 在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，應(yīng)使沖裁間隙保持在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。,2.2.1 沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量的影響,圖2-5 沖裁間隙對(duì)沖裁件斷面的影響,2.2.2 沖裁間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響,沖裁件的尺寸精度，是指沖裁件的實(shí)際尺寸與圖紙上的基本尺寸之差。差值越小，精度越高。這個(gè)差值包括兩方面的偏差： 一是沖裁件相對(duì)于凸?；虬寄３叽绲钠睿?二是模具本身的制造偏差。,2.2.3 沖裁間隙對(duì)沖裁力、卸料力、推料力、頂件力的影響,隨著間隙的增大，材料在沖裁時(shí)所受

7、的拉應(yīng)力將增大，材料容易斷裂分離，沖裁力有一定程度的降低。但在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響并不很大。 間隙對(duì)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。一般當(dāng)單面間隙增大到材料厚度的15%25%時(shí)，卸料力幾乎降到零。但間隙繼續(xù)增大時(shí)會(huì)引起毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。,2.2.4 沖裁間隙對(duì)模具壽命的影響,沖模失效的形式一般有磨損、崩刃、變形、脹裂和折斷。 沖裁力主要集中在凸模和凹模的刃口部分。刃口變形和端面磨損加劇，甚至崩刃。 所以為了減少凸、凹模的磨損，延長(zhǎng)模具使用壽命，在保證沖裁件質(zhì)量的前提下適當(dāng)采用較大的間隙值是十分必要的。若采用小間隙，就必須提高

8、模具的硬度和耐磨性，提高模具的制造精度，沖裁時(shí)采用良好的潤(rùn)滑，以減小磨損。,2.2.5 合理間隙值的確定,因此，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。這個(gè)間隙范圍就稱為合理間隙，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙(Zmin)，最大值稱為最大合理間隙(Zmax)?？紤]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Zmin。 確定合理間隙值有理論確定法和經(jīng)驗(yàn)確定法兩種。 1.理論確定法 2.經(jīng)驗(yàn)確定法,2.3 沖裁模刃口尺寸計(jì)算,2.3.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,,2.3

9、沖裁模刃口尺寸計(jì)算,凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來(lái)保證。所以，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。,2.3.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則,沖裁件的斷面帶有錐度，在沖裁件尺寸的測(cè)量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。 在模具的使用過(guò)程中，凸模和凹模的刃口會(huì)產(chǎn)生磨損，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越來(lái)越大。所以，在計(jì)算凸模和凹模的刃口尺寸時(shí)，落料和沖孔應(yīng)區(qū)別對(duì)待，遵循的原則如下。,,(1)由于落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔件孔的尺寸由凸模尺寸決定，故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，先確定凹模刃口尺寸，再以凹模為基準(zhǔn)

10、，間隙取在凸模上，即凸模尺寸以凹模尺寸減去沖裁初始間隙來(lái)確定；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，先確定凸模刃口尺寸，再以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，即凹模尺寸以凸模尺寸減去沖裁初始間隙來(lái)確定。,,(2)考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取制件尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。不論是落料還是沖孔，沖裁間隙都取最小合理間隙值。,,(3)確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。一般來(lái)說(shuō)，模具制造精度比制件精度高34級(jí)。沖壓件的尺寸公差和沖模刃口尺寸公差都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，即落料件和凸模刃口尺寸上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件和

11、凹模刃口尺寸上偏差為正，下偏差為零。若磨損后不變化的尺寸(如兩孔中心距等)，應(yīng)按雙向?qū)ΨQ標(biāo)注。,2.3.1 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則,,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,由于模具的加工方法不同，凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算方法也不同，基本上可分為兩種情況。,對(duì)于沖孔工序,孔尺寸為,:,:,,:,對(duì)于落料工序,工件尺寸為,:,,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,例2-1 沖制如圖2-8所示的工件，其材料為08鋼，料厚t=1mm，試計(jì)算凸模和凹模刃口尺寸和公差。,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,,圖2-8 零件圖,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,,(a) 沖裁件,2.3.2 凸、凹模刃口尺

12、寸的計(jì)算,,圖2-9 落料時(shí)的沖裁件和凹模,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,,(a) 沖裁件,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,(b) 凸模,圖2-10 沖孔時(shí)的沖裁件和凸模,2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算,例2-2 沖裁如圖2-11所示的制件，材料為10鋼，料厚0.8mm，用配作方法加工沖模，試確定落料模具刃口尺寸和公差。 解：因?yàn)橹萍臎_裁屬于落料，故先確定凹模的刃口尺寸，然后再以凹模為基準(zhǔn)件配作凸模。凹模磨損后其尺寸變化有三種情況。,2.4 沖壓力及壓力中心計(jì)算,2.4.1 沖壓力計(jì)算 2.4.2 壓力中心計(jì)算,,2.4 沖壓力及壓力中心計(jì)算,平刃沖裁： F-沖裁力(N) L-

13、沖裁輪廓總長(zhǎng)(mm)， t-材料厚度(mm), -材料抗拉強(qiáng)度(MPa),,,2.4.1 沖壓力計(jì)算,沖壓力是指沖裁過(guò)程中沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。它是在模具設(shè)計(jì)時(shí)選擇沖壓設(shè)備和校核模具強(qiáng)度的重要依據(jù)。 1.沖裁力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值。,2.4.1 沖壓力計(jì)算,2.卸料力、推件力和頂件力的計(jì)算 為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的料卸下，將卡在凹模內(nèi)的料推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱卸料力，用FX表示；將梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需要的力稱推件力，用FT表示；逆沖裁方向

14、將料從凹模內(nèi)頂出所需要的力稱頂件力，用FD表示，如圖2-12所示。,,k系數(shù),2.4.1 沖壓力計(jì)算,,圖2-12 卸料力、推件力和頂件力,2.4.1 沖壓力計(jì)算,3.壓力機(jī)公稱壓力的確定 沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力(FZ)。FZ為沖裁力和與沖裁力同時(shí)發(fā)生的卸料力、推件力或頂件力的總和。,2.4.2 壓力中心計(jì)算,模具的壓力中心也就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線相重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。所以

15、，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過(guò)模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合。,2.5 沖裁件的工藝性,沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。良好的沖裁工藝性是指在滿足沖裁件使用要求的前提下，能用普通的沖裁方法，在生產(chǎn)率較高、模具壽命較長(zhǎng)、成本較低的條件下穩(wěn)定地獲得合格質(zhì)量的沖裁件。因此，在開始設(shè)計(jì)沖裁模之前，首先應(yīng)進(jìn)行沖裁件的工藝性分析，審查沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度要求、材料性能及厚度等方面是否符合沖裁的工藝要求，力求使其具有良好的沖裁工藝性。,2.6 排 樣,2.6.1 沖裁排樣 2.6.2 搭邊值和條料寬度的確定 2.6.3 材料利用率的計(jì)算,,

16、2.6 排 樣,制件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理排樣對(duì)于提高材料利用率、降低成本，保證沖件質(zhì)量及提高模具壽命具有十分重要的意義，是模具設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。,2.6.1 沖裁排樣,根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為3種，如圖2-17所示。 (1)有廢料排樣：圖2-17(a) 。沿制件全部外形沖裁，制件與制件之間、制件與條料側(cè)邊之間都留有搭邊廢料。因此精度高，并且模具壽命也高，但材料利用率低。 (2)少?gòu)U料排樣：圖2-17(b) 。沿制件部分外形切斷或沖裁，只在制件與制件之間或制件與條料側(cè)邊之間留有搭邊。材料利用率較高。 (3)無(wú)廢料排樣：圖2-17(c) 。制件周圍無(wú)任何搭

17、邊，制件由切斷條料直接獲得。材料利用率最高。,2.6.1 沖裁排樣,,2.6.1 沖裁排樣,,2.6.1 沖裁排樣,,2.6.1 沖裁排樣,,續(xù)表,,2.6.2 搭邊值和條料寬度的確定,1.搭邊 排樣時(shí)制件之間以及制件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。 搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的制件；二是保證條料具有一定的剛度，便于條料送進(jìn)，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 一般來(lái)說(shuō)，硬材料的搭邊值比軟材料、脆材料的搭邊值要小一些；制件形狀大而復(fù)雜、圓角半徑較小時(shí)，搭邊值取大些；材料越厚，搭邊值越應(yīng)大些；用手工送料，有側(cè)壓裝置時(shí)，搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些；彈性卸料比剛性卸料

18、的搭邊小一些。,2.6.2 搭邊值和條料寬度的確定,2.條料寬度 1）送料時(shí)在一側(cè)導(dǎo)料板裝有側(cè)壓裝置時(shí)，計(jì)算公式如下：,,,2.6.2 搭邊值和條料寬度的確定,,圖2-18 有側(cè)壓裝置的條料寬度計(jì)算,2.6.2 搭邊值和條料寬度的確定,2）在無(wú)側(cè)壓裝置的導(dǎo)料板之間送料時(shí)，條料可能會(huì)產(chǎn)生左右擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，條料寬度應(yīng)增加一個(gè)條料可能的擺動(dòng)量，,,,,,2.6.3 材料利用率的計(jì)算,材料利用率是指沖裁制件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比，它是衡量是否已合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，也是檢驗(yàn)排樣是否合理的重要參數(shù)。,,2.6.3 材料利用率的計(jì)算,若考慮料頭和料尾的材料消耗，則可按下式計(jì)算：,,一般來(lái)

19、說(shuō),所用材料價(jià)格高或生產(chǎn)批量較大時(shí),應(yīng)選擇材料利用率較高的排樣;而生產(chǎn)批量較小時(shí),則應(yīng)盡可能選擇比較簡(jiǎn)單的排樣,以便于模具制造。,2.7 精 密 沖 裁,精密沖裁之所以能獲得尺寸精度高、斷面質(zhì)量好的沖裁件，其機(jī)理主要是改變沖裁條件，以增大變形區(qū)的靜水壓力，使板料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，抑制材料裂紋的產(chǎn)生。 精密沖裁根據(jù)其沖裁機(jī)理的不同，可分為齒圈壓板精密沖裁和半精密沖裁兩大類。半精密沖裁包括小間隙圓角刃口沖裁、負(fù)間隙沖裁、上下往復(fù)沖裁等。,2.8 模 具 設(shè) 計(jì),2.8.1 工藝方案的確定 2.8.2 模具類型的確定 2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.1 工藝方案的確定,確定工藝方案的主

20、要任務(wù)是確定沖裁工序的性質(zhì)和數(shù)目、沖裁工序的組合以及沖裁工序的順序。一般來(lái)說(shuō)，確定工藝方案關(guān)鍵是確定沖裁工序的順序。 在確定沖裁工序的順序時(shí)，應(yīng)考慮沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、形狀尺寸、精度等級(jí)以及生產(chǎn)批量等因素，還要考慮沖裁模具的類型、坯料在模具上的定位等問(wèn)題，一般按下列原則來(lái)確定。,,(1)先沖裁部分要為后面的沖裁工序提供可靠的定位，后沖裁部分不能影響先沖裁部分的質(zhì)量。 (2)若多工序沖裁件采用單工序模沖裁時(shí)，應(yīng)先落料使坯料與條料分離，再以落料所得的工序件外輪廓定位進(jìn)行沖孔或沖缺口，并且后繼工序的定位基準(zhǔn)要前后一致，以免出現(xiàn)定位誤差。 (3)若多工序沖裁件采用級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí)，為了便于送料和定位，應(yīng)先沖

21、孔或沖缺口，然后以沖出的孔為后續(xù)工序定位，最后進(jìn)行落料或切斷，將沖裁件與條料分離。當(dāng)定位要求較高時(shí)，還可首先沖裁兩個(gè)工藝孔，再以工藝孔定位完成后續(xù)工序，如圖2-26所示。,2.8.1 工藝方案的確定,,圖2-26 工藝孔在級(jí)進(jìn)沖裁時(shí)的應(yīng)用,2.8.1 工藝方案的確定,(4)若采用定距側(cè)刃的級(jí)進(jìn)模沖裁時(shí)，定距側(cè)刃切邊工序應(yīng)與首次沖孔同時(shí)進(jìn)行，以便控制送料進(jìn)距。采用兩個(gè)定距側(cè)刃時(shí)，可以安排成一前一后，也可并列安排。 (5)若多工序沖裁件采用復(fù)合模沖裁時(shí)，沖孔和落料往往同時(shí)進(jìn)行，以提高沖孔和落料的位置精度。 (6)沖裁大小不同、相距較近的孔時(shí)，為減少孔的變形，應(yīng)先沖大孔和一般精度的孔，后沖小孔和精度

22、較高的孔。,2.8.2 模具類型的確定,1.模具類型的確定 沖裁模的結(jié)構(gòu)類型按工序性質(zhì):落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等； 按工序組合程度:單工序模(又稱簡(jiǎn)單模)、級(jí)進(jìn)模(又稱連續(xù)模)、復(fù)合模； 按沖模有無(wú)導(dǎo)向:無(wú)導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模。 最終選擇的模具結(jié)構(gòu)類型，不僅要滿足沖裁件精度和生產(chǎn)率的要求，還應(yīng)滿足制造容易、使用方便、操作安全、成本低廉等要求。,2.8.2 模具類型的確定,2.沖裁模的典型結(jié)構(gòu) 單工序沖裁模 單工序沖裁模在壓力機(jī)的一次行程中只能完成一個(gè)沖裁工序。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，成本低廉，但生產(chǎn)率和沖裁精度都較低。 圖2-27為無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單落料模。該模具

23、的上模部分由上模座1和凸模2組成，凸模2采用螺釘直接安裝在上模座1上；下模部分由卸料板3、導(dǎo)料板4、凹模5、下模座6、定位板7組成，凹模5靠上壓側(cè)頂?shù)姆绞桨惭b在下模座6上，條料靠左右導(dǎo)料板4導(dǎo)向，由前向后送料，送料方向靠定位板7定位，沖裁后廢料箍在凸模上，由左右兩個(gè)卸料板3卸下。模具上、下模之間沒(méi)有直接導(dǎo)向關(guān)系。,2.8.2 模具類型的確定,,圖2-27 無(wú)導(dǎo)向簡(jiǎn)單落料模 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,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),1.工作零件 (1)凸模 凸模的結(jié)構(gòu)形式及其固定方法 凸模按截面形狀不同分為圓形凸模和非圓形凸模； 按結(jié)構(gòu)分為整體式、鑲拼式

24、、階梯式、直通式和帶護(hù)套式等；按凸模的固定方法分為臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結(jié)劑澆注法固定等。,,常見的圓形凸模如圖2-34所示。圖2-34(a)為用于較小直徑的凸模，圖2-34(b)為用于較大直徑的凸模。 這兩種結(jié)構(gòu)都是采用階梯式，凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修磨方便，其安裝部分做成臺(tái)肩，便于固定，保證工作時(shí)凸模不被拉出，適用于卸料力較大的場(chǎng)合。,,圖2-34(c)為用于較小直徑的凸模，為了改善凸模強(qiáng)度，在其中部增加了過(guò)渡階梯。這種結(jié)構(gòu)采用鉚接方式固定，適用于卸料力較小的場(chǎng)合。 圖2-34(d)為護(hù)套式凸模，用于沖制孔徑與料厚相近的小孔。 圖2-34(e)為用于大直徑?jīng)_裁的凸模，它采用螺釘

25、吊裝在固定板上，為了減少磨削面積，其外徑和端面都做成凹形。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,,凸模與凸模固定板通常采用過(guò)渡配合H7/m6或H7/n6制造。 圖2-35(a)和圖2-35(b)為臺(tái)階式。圖2-35(a)采用臺(tái)肩固定，圖2-35(b)采用鉚接固定。 由于工作部分截面是非圓形的，而固定部分是圓形的，所以必須在固定端接縫處加防轉(zhuǎn)銷。根據(jù)工作部分截面的形狀，臺(tái)階式的固定部分也可采用矩形結(jié)構(gòu)。,,圖2-35(c)和圖2-35(d)為直通式。這種結(jié)構(gòu)便于采用線切割加工或成形銑、成形磨削加工，截面形狀復(fù)雜的凸模廣泛應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)。 圖2-35(c)采用鉚接固定，圖2-35(d)采用黏結(jié)固定，

26、黏結(jié)劑一般使用低熔點(diǎn)合金或環(huán)氧樹脂，為了黏結(jié)得牢靠，在凸模的固定端或固定板相應(yīng)的孔上應(yīng)開設(shè)一定的槽形。黏結(jié)固定法可以簡(jiǎn)化凸模固定板的加工工藝，便于凸模的裝配。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,,,2 凸模長(zhǎng)度的確定,若采用卸料板和導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，凸模的長(zhǎng)度應(yīng)該為：L=h1+h2+h3+(1520)mm 若采用彈壓卸料板，凸模的長(zhǎng)度為： L=h1+h2+t+(1520)mm 式中：h1、h2、h3、t分別為凸模固定板、卸料板、導(dǎo)料板、材料的厚度。1520mm為附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板之間的安全距離。,,,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),2.定位零件 沖

27、模定位零件的作用是保證所沖裁材料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置，從而保證沖壓件的質(zhì)量及沖壓生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 使用條料時(shí)，條料在模具中必須保證兩個(gè)方向的位置：一是在送料方向上的定位，用來(lái)控制條料每次送進(jìn)的步距，通常稱為擋料，常用的零件有擋料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等；二是在與條料送進(jìn)方向垂直的方向上的定位，目的是保證條料沿正確的方向送進(jìn)，通常稱為送料導(dǎo)向，常用的零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板等。對(duì)于塊料或工序件的定位，往往也要保證這兩個(gè)方向上的位置，常用的定位零件有定位銷、定位板等。,,(1)擋料銷 根據(jù)工作特點(diǎn)及作用，擋料銷可分為固定擋料銷、活動(dòng)擋料銷和始用擋料銷三種。 固定擋料銷又分為圓頭擋料銷(見圖

28、2-41(a))和鉤形擋料銷(見圖2-41(b))兩種。圓頭擋料銷結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距。當(dāng)定位銷孔離凹模孔口太近時(shí)，為了保證凹模有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)采用鉤形擋料銷。但為了防止鉤頭在使用過(guò)程發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，需考慮防轉(zhuǎn)。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),活動(dòng)擋料銷的常見結(jié)構(gòu)如圖2-42所示。圖2-42(a)為彈簧彈頂擋料銷，通常裝在彈壓卸料板上，沖壓前起擋料作用，沖壓時(shí)被壓入卸料板孔內(nèi)，上?；爻虝r(shí)由彈簧復(fù)位；圖2-42(b)為回帶式活動(dòng)擋料銷，其銷頭對(duì)著送料方向帶有斜面，送料時(shí)條料搭邊碰撞斜面使擋料銷抬起，當(dāng)搭邊越過(guò)后，彈簧使擋料銷復(fù)

29、位，將條料后拉，使搭邊抵住擋料銷而定位?；貛交顒?dòng)擋料銷常用于具有固定卸料板的模具上。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),3.卸料裝置與出件裝置 1)卸料裝置 按結(jié)構(gòu)的不同，卸料裝置分為剛性卸料裝置和彈壓卸料裝置兩種。 剛性卸料裝置的常見結(jié)構(gòu)形式如圖2-51所示。圖2-51(a)為封閉式，廣泛用于沖裁板料較厚、平直度要求不很高的零件；圖2-51(b)為懸臂式，主要用于窄而長(zhǎng)零件的沖孔和切口。 剛性卸料裝置一般安裝在下模上，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卸料力大，卸料可靠。采用剛性卸料裝置時(shí)，如果板料較薄，會(huì)引起板料翹曲，使沖件不平，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞模具。因此，剛性卸料裝置不宜于

30、沖裁材料較軟、料厚小于0.8mm的制件。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),當(dāng)卸料板僅起卸料作用時(shí)，卸料板與凸模的單邊間隙一般取0.20.5mm，板料薄時(shí)取小值，板料厚時(shí)取大值。 當(dāng)固定卸料板兼起導(dǎo)板作用時(shí)，導(dǎo)板與凸模之間一般按H7/h6配合制造，但導(dǎo)板與凸模之間間隙應(yīng)小于凸、凹模之間的沖裁間隙，以保證凸、凹模的正確配合。,,彈壓卸料裝置的常見結(jié)構(gòu)形式如圖2-52所示。 彈壓卸料裝置由卸料板、彈性元件(彈簧或橡膠)、卸料螺釘?shù)攘慵M成。 圖2-52(a)的卸料板裝在上模上，常用于正裝式的單工序沖裁模；圖2-52(b)的卸料板裝在下模上，常用于倒裝式的復(fù)合模；

31、圖2-52(c)為帶小導(dǎo)柱的彈壓卸料裝置，用于彈壓卸料板給凸模作導(dǎo)向時(shí),彈壓卸料既起卸料作用又起壓料作用，所得沖裁件質(zhì)量較好，平直度較高。因此，質(zhì)量要求較高的沖裁件或薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。,,設(shè)計(jì)時(shí)，彈壓卸料板與凸模之間應(yīng)有合適的間隙，當(dāng)彈壓卸料板無(wú)精確導(dǎo)向時(shí)，它與凸模之間的單邊間隙可取0.050.15mm。為了確保卸料可靠，裝配模具時(shí)，彈壓卸料板的壓料面應(yīng)超出凸模端面0.20.5mm。當(dāng)彈壓卸料板有精確導(dǎo)向時(shí)，它與凸模按H7/h6配合制造。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),2)出件裝置 出件裝置的作用是將卡在凹模中的沖件或廢料推下或頂出。向下推出的機(jī)

32、構(gòu)稱為推件機(jī)構(gòu)，一般裝在上模內(nèi)；向上頂出的機(jī)構(gòu)稱為頂件機(jī)構(gòu)，一般裝在下模內(nèi)。 推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。 剛性推件裝置如圖2-53所示，它由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。其工作原理是在沖壓結(jié)束后上模回程時(shí)，利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿，撞擊上模內(nèi)的打桿與推件板(塊)，將凹模內(nèi)的工件推出，其推件力大，工作可靠。 彈性推件裝置如圖2-54所示，它不僅起推件作用，還兼起壓料作用。由于采用彈性元件，故推件力較小，但推件力均勻，出件平穩(wěn)，多用于沖壓薄板大件以及工件平整度要求較高的模具。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,圖2-53 剛性推件裝置 1打桿；2推板；3推桿；4推件塊,2

33、.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,(a),(b),圖2-54 彈性推件裝置 1橡膠；2推板；3連接推桿；4推件塊,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),4.模架 模架一般由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套四部分組成。模架及其組成零件現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)模具要求按國(guó)標(biāo)規(guī)定的技術(shù)條件進(jìn)行選用。 根據(jù)導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合性質(zhì)的不同，模架分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩種?；瑒?dòng)導(dǎo)向模架的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、裝配方便，應(yīng)用非常廣泛；滾動(dòng)導(dǎo)向模架在導(dǎo)套內(nèi)鑲有成行的滾珠，導(dǎo)柱通過(guò)滾珠與導(dǎo)套實(shí)現(xiàn)微量過(guò)盈配合(過(guò)盈量一般為0.010.02mm)，從而使導(dǎo)向精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)，主要用于高精度、高壽命的硬質(zhì)合金

34、模、薄材料的沖裁模以及高速精密級(jí)進(jìn)模。,,滑動(dòng)導(dǎo)向模架的結(jié)構(gòu)形式如圖2-58所示。 圖2-58(a)為對(duì)角導(dǎo)柱模架，它的兩個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套位于模具的對(duì)角線上，沖裁時(shí)受力均衡，不易引起模具偏斜，并且能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向送料，常用于一般精度的沖裁模和級(jí)進(jìn)模； 圖2-58(b)為后側(cè)導(dǎo)柱模架，它的兩個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套位于模具的后側(cè)，操作方便，能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向送料，但由于導(dǎo)柱、導(dǎo)套偏置，易引起模具偏斜，適用于沖裁一般精度、沖件較小的模具，不宜于大型模具；,,圖2-58(c)為后側(cè)導(dǎo)柱窄型模架，其特點(diǎn)與后側(cè)導(dǎo)柱模架相同，適用于窄長(zhǎng)零件的沖裁； 圖2-58(d)為中間導(dǎo)柱模架，它的兩個(gè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套位于模具的左右對(duì)稱線上，

35、沖裁時(shí)受力均衡，導(dǎo)向精度較高，但只能沿前后單方向送料，常用于復(fù)合模； 圖2-58(e)為中間導(dǎo)柱圓形模架，主要用于沖裁圓形制件的模具； 圖2-58(f)為四角導(dǎo)柱模架，它具有四個(gè)沿四角分布的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，沖裁時(shí)受力均衡，導(dǎo)向精度高，并且模具剛性好，適用于大型模具。,,上、下模座是模具的基礎(chǔ)件，設(shè)計(jì)時(shí)必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，尺寸規(guī)格也應(yīng)滿足一定的要求。為了便于安裝和固定，對(duì)于圓形模座，其外徑應(yīng)比圓形凹模直徑大3070mm，矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模長(zhǎng)度大4070mm，其寬度可以略大或等于凹模的寬度。模座的厚度可參照凹模板厚度估算，通常為凹模板厚度的1.01.5倍，以保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。下模座的最

36、小輪廓尺寸，應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)上漏料孔的尺寸每邊至少要大4050mm。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),為了正常使用和保持導(dǎo)向精度，導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝配也應(yīng)當(dāng)注意。如圖2-59所示，當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面之間應(yīng)留1015mm距離，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度減小后，導(dǎo)柱仍能正常工作；導(dǎo)柱下端面與下模座下平面之間應(yīng)留23mm距離，以保證模具在壓力機(jī)工作臺(tái)上的安裝固定；導(dǎo)套上端面與上模座的上平面之間的距離應(yīng)大于23mm，同時(shí)在上模座上開橫槽，以便排氣。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般按配合H7/r6分別壓入下

37、模座和上模座的安裝孔中，導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間采用H7/h6或H6/h5的間隙配合，但其配合間隙必須小于沖裁間隙。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,圖2-59 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的安裝(H模具閉合高度),2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),5.其他零件 (1)模柄 中、小型模具一般都是通過(guò)模柄將上模固定在壓力機(jī)滑塊上，因此模柄的直徑和長(zhǎng)度應(yīng)與所選壓力機(jī)的滑塊尺寸相一致。 常見的標(biāo)準(zhǔn)模柄如圖2-60所示。圖2-60(a)為旋入式模柄，通過(guò)螺紋與上模座連接，上端兩平行平面供扳手旋緊用，騎縫螺釘用于防止模柄轉(zhuǎn)動(dòng)，這種模具拆裝方便，但模柄軸線與上模座的垂直度較差，多用于有導(dǎo)柱的中、小型沖模；圖2-60(b)為壓入式

38、模柄，它與模座孔采用過(guò)渡配合H7/m6，并加騎縫銷防止轉(zhuǎn)動(dòng)，這種模柄可較好地保證軸線與上模座的垂直度，適用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常見；,,圖2-60(c)為凸緣模柄，其凸緣與上模座的沉孔采用H7/js6過(guò)渡配合，用34個(gè)內(nèi)六角螺釘緊固于上模座，多用于大型的模具或上模座中開設(shè)推板孔的中、小型模具；圖2-60(d)和圖2-60(e)為通用模柄和槽型模柄，優(yōu)點(diǎn)是凸模更換方便，均用于直接固定凸模，主要用于簡(jiǎn)單模和彎曲模中；圖2-60(f)為浮動(dòng)模柄，主要特點(diǎn)是壓力機(jī)的壓力通過(guò)凹球面模柄和凸球面墊塊傳遞到上模，以消除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響。主要用于硬質(zhì)合金模等精密導(dǎo)柱模；圖2-60(g

39、)為推入式活動(dòng)模柄，模柄接頭1與活動(dòng)模柄3之間加一個(gè)凹球面墊塊2，使模柄與上模座采用浮動(dòng)連接，避免了壓力機(jī)滑塊由于導(dǎo)向精度不高對(duì)模具導(dǎo)向裝置的不利影響。主要用于精密模具上。,,(2)固定板 固定板的作用是將凸?；虬寄＿B接固定在模座的正確位置上。凸模固定板有圓形和矩形兩種，其平面尺寸除了保證能安裝凸模外，還應(yīng)該能夠正確地安裝定位銷釘和緊固螺釘。 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，與凸模采用H7/m6或H7/n6的過(guò)渡配合制造，壓裝后將凸模尾部與固定板一起磨平。,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),(3)墊板 墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳來(lái)的壓力，降低模座單位面積上所受的壓力，防止

40、模座被壓陷損傷。在模座與凸模固定板之間是否需要加裝墊板，要根據(jù)凸模端面對(duì)模座單位壓力的大小進(jìn)行判斷。如果凸模端面上的單位壓力大于模座材料的許用壓應(yīng)力時(shí)，就應(yīng)加裝墊板；如果凸模端面上的單位壓力小于模座材料的許用壓應(yīng)力時(shí)，則可以省略墊板。墊板厚度一般取38mm，外形與固定板相同。,,(4)緊固件 模具上的緊固件包括定位銷釘和連接螺釘。銷釘常采用圓柱銷，一般使用2個(gè)。螺釘最好采用內(nèi)六角螺釘，其優(yōu)點(diǎn)是緊固牢靠，螺釘頭沉入模板內(nèi)，模具外形比較美觀。 設(shè)計(jì)時(shí)螺釘?shù)奈恢靡鶆?，相互距離以及與內(nèi)外邊緣距離不應(yīng)過(guò)近，以防強(qiáng)度降低。螺釘?shù)囊?guī)格可根據(jù)凹模厚度來(lái)確定，具體可參見表2-28。,2.8.3 模具主要零部件

41、的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.8.3 模具主要零部件的設(shè)計(jì),,2.9 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟,在進(jìn)行沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須遵循這樣的原則：在保證能沖裁出符合圖紙質(zhì)量要求的制件的前提下，力求使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、壽命長(zhǎng)，并且操作方便、安全可靠。 設(shè)計(jì)沖裁模的基本步驟如下。 (1)進(jìn)行沖裁件工藝性分析。 在設(shè)計(jì)模具之前，首先應(yīng)進(jìn)行沖裁件工藝性分析，也就是分析沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、所用材料等是否符合沖裁的工藝要求，從而確定進(jìn)行沖裁的可能性。若沖裁件工藝性較差，則應(yīng)建議設(shè)計(jì)部門或人員做必要的修改。,,(2)確定沖裁工藝方案。 在工藝分析的基

42、礎(chǔ)上，確定沖裁件的工序性質(zhì)、數(shù)量、工序組合以及先后順序。當(dāng)可能存在幾個(gè)沖裁方案時(shí)，要通過(guò)認(rèn)真分析比較，最后確定其中比較符合生產(chǎn)實(shí)際并且成本最低的一種方案。 (3)選擇模具的結(jié)構(gòu)形式。 根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求、形狀復(fù)雜程度和實(shí)際的生產(chǎn)條件，合理確定模具的結(jié)構(gòu)形式，即確定采用單工序模還是采用級(jí)進(jìn)?；驈?fù)合模進(jìn)行沖裁。 (4)進(jìn)行必要的工藝計(jì)算。 包括條料寬度和導(dǎo)料板間距的計(jì)算、材料利用率的計(jì)算、合理間隙值的確定、凸模和凹模刃口尺寸與公差的計(jì)算等。,,(5)選擇和確定模具的主要零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸。 主要包括確定凸模和凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸、選擇坯料的定位方式和所用定位零件、確定卸料和出件方式、選擇

43、和設(shè)計(jì)彈性元件、選擇模架的結(jié)構(gòu)以及確定模具主要零件的材料和熱處理等。,2.9 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟,(6)計(jì)算總沖裁力、閉合高度、壓力中心，選擇壓力機(jī)的型號(hào)。 總沖裁力是指沖裁過(guò)程中沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。它是在模具設(shè)計(jì)時(shí)選擇沖壓設(shè)備的重要依據(jù)。在確定了卸料和出料方式以后，總沖裁力可根據(jù)有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算(參見2.4.1)。 模具的閉合高度應(yīng)與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)，以便于模具的安裝和調(diào)試。 沖裁時(shí)的壓力中心應(yīng)與壓力機(jī)的滑塊幾何中心重合，特殊情況下可有一定偏差，但不能超出滑塊允許的偏差值。 根據(jù)計(jì)算得到的總沖裁力來(lái)選擇合適的壓力機(jī)噸位，同時(shí)，還要統(tǒng)籌考慮閉合高度、工作臺(tái)尺寸、卸料和出料

44、等要求，最終選擇適合實(shí)際生產(chǎn)的壓力機(jī)型號(hào)。,,(7)繪制模具總裝圖。 盡可能按11比例繪制符合國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的模具總裝圖，繪制時(shí)還要考慮模具的特點(diǎn)，采用一些常用的模具習(xí)慣畫法。,2.9 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟,主視圖一般應(yīng)按剖視圖繪制。上、下?？梢援嫵砷]合狀態(tài)，也可以畫成開啟狀態(tài)，當(dāng)模具為左右對(duì)稱時(shí)，可將主視圖畫成半剖，上模被剖的一半畫成閉合狀態(tài)，上模未剖的一半畫成開啟狀態(tài)。為了看圖方便，主視圖中條料和工件的剖切面最好涂紅或涂黑。在主視圖的左側(cè)應(yīng)標(biāo)注模具的閉合高度。 俯視圖一般是表示模具下模的上平面。對(duì)于左右對(duì)稱的模具，可以一半表示上模的上平面，一半表示下模的上平面。對(duì)于非對(duì)稱的模具，如果需要

45、，上、下模俯視圖可以分別畫出。俯視圖需標(biāo)注下模座的輪廓尺寸。 側(cè)視圖應(yīng)盡量不畫。當(dāng)模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、局部表達(dá)不清楚時(shí)，可采用局部視圖。 總之，在繪制總裝圖時(shí)，應(yīng)力求以最少的視圖將結(jié)構(gòu)表達(dá)清楚。,,模具總裝圖繪制完畢后，習(xí)慣上要在圖幅的右上角畫出沖壓件圖和排樣圖。 沖件圖用來(lái)表達(dá)該沖模沖壓后所得沖件的形狀及尺寸。沖件圖應(yīng)嚴(yán)格按比例畫出，其方向應(yīng)盡量與沖壓方向一致，假如不能一致，必須用箭頭注明。在沖件圖上要注明沖件的名稱、材料牌號(hào)、板料厚度及有關(guān)技術(shù)要求。 在排樣圖上，主要應(yīng)表達(dá)清楚沖裁的輪廓形狀和順序，同時(shí)也能表示出凸模的截面形狀和凹模形孔的形狀、數(shù)量及位置。在一張完整的排樣圖上，還應(yīng)標(biāo)注條料寬

46、度、條料長(zhǎng)度、板料厚度、端距、步距、搭邊值(見圖2-61)。,2.9 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟,,圖2-61 排樣圖,2.9 沖裁模的設(shè)計(jì)步驟,對(duì)總裝圖的技術(shù)要求，一般是應(yīng)注明本模具所使用的壓力機(jī)型號(hào)、模具總體的形位公差及裝配、安裝、調(diào)試等要求。 (8)繪制模具零件圖。 對(duì)模具總裝圖中的非標(biāo)準(zhǔn)零件，均應(yīng)按國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繪制零件圖。繪制時(shí)應(yīng)盡量按該零件在總裝圖中的方位畫出，視圖要能夠清楚地表達(dá)零件的結(jié)構(gòu)，尺寸標(biāo)注、公差配合、形位公差、表面粗糙度、材料牌號(hào)、熱處理要求以及其他技術(shù)要求均應(yīng)齊全、合理，不得遺漏。,,(9)整理并書寫模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容一般包括下列方面： 設(shè)計(jì)的題目；

47、沖裁件的工藝性分析； 沖裁工藝方案的確定； 必要的工藝計(jì)算(主要包括排樣方式確定、坯料尺寸及材料利用率的計(jì)算、凸模和凹模工作部分尺寸的計(jì)算、沖壓力和壓力中心的計(jì)算、彈性元件的選用與計(jì)算等)； 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(包括模具結(jié)構(gòu)形式的確定、卸料和出料方式的確定、定位和導(dǎo)向方式的確定、凸模和凹模結(jié)構(gòu)與固定方式的確定、主要結(jié)構(gòu)零件材料和精度的確定等)； 其他需要說(shuō)明的內(nèi)容； 主要參考資料。,2.10 沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn),2.10.1 實(shí)訓(xùn)(一) 2.10.2 實(shí)訓(xùn)(二),,2.10 沖裁模設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn),通過(guò)沖裁模的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，掌握模具設(shè)計(jì)的基本流程和步驟，沖裁件的工藝性分析和沖裁方案的確定方法，模具結(jié)構(gòu)形式的選定和

48、工藝計(jì)算方法及計(jì)算過(guò)程；掌握沖壓力、壓力中心、模具閉合高度的計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)模架及壓力機(jī)的查找與選用。,2.10.1 實(shí)訓(xùn)(一),1.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 沖裁件如圖2-62所示。 材料：08F。 材料厚度：2mm。 生產(chǎn)批量：大批量。 制件精度：IT14級(jí)。 根據(jù)沖裁件尺寸及精度要求設(shè)計(jì)一套模具，并選擇一種合適的壓力機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。,2.10.1 實(shí)訓(xùn)(一),,圖2-62 制件圖,2.10.1 實(shí)訓(xùn)(一),2.實(shí)訓(xùn)過(guò)程 (1)沖裁件工藝分析 零件的尺寸精度分析：該沖件尺寸精度等級(jí)為IT14，用一般沖裁模就能達(dá)到，不需要采用精沖或整修等特殊沖裁方式。 工件結(jié)構(gòu)工藝性分析：沖裁件外形和內(nèi)孔應(yīng)盡量避免有尖銳的角，在各直

49、線或曲線連接處，應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角。為提高模具壽命，建議將所有直角改為半徑等于1mm的圓角。 沖裁件材料分析：08F鋼含碳量低、塑性好、易成形，具有良好的可沖壓性能。 結(jié)論：根據(jù)以上分析，此產(chǎn)品沖壓工藝性能較好，可以選擇沖裁方法進(jìn)行加工。 (2)確定工藝方案 由工藝分析知，該沖件具有尺寸精度要求不高、尺寸較小、生產(chǎn)批量較大等特點(diǎn)，工藝包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案。,2.10.1 實(shí)訓(xùn)(一),方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：“落料-沖孔”復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：“沖孔-落料”連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 采用方案一，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需兩道工序兩副模具

50、，生產(chǎn)率較低，難以滿足該零件的大批量加工要求；采用方案二，只需一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱，模具制造并不困難。采用方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。 通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳?？紤]到?jīng)_裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和沖裁生產(chǎn)率的要求，模具采用倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)，上模采用打桿裝置推件，下模采用彈性卸料裝置卸料，沖孔的廢料通過(guò)凸凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏下。,2.10.1 實(shí)訓(xùn)(一),,2.1

51、0.1 實(shí)訓(xùn)(一),,圖2-63 排樣圖,2.10.2 實(shí)訓(xùn)(二),1.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容 零件簡(jiǎn)圖：如圖2-68所示。 材料：Q235鋼。 材料厚度：2mm。 生產(chǎn)批量：大批量。 要求設(shè)計(jì)此工件的沖裁模并選用合適的壓力機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。,2.10.2 實(shí)訓(xùn)(二),,圖2-68 零件圖,2.10.2 實(shí)訓(xùn)(二),2.實(shí)訓(xùn)過(guò)程 1)沖壓件工藝分析 該零件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，是由圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.2mm。將以上精度與零件簡(jiǎn)圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求

52、，故決定采用利用導(dǎo)正銷進(jìn)行定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的沖孔落料模進(jìn)行加工。 方案一：采用復(fù)合模加工。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，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。 方案二：采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。 比較方案一與方案二，對(duì)于所給零件，由于兩小孔比較

53、接近邊緣，復(fù)合模沖裁零件時(shí)受到壁厚的限制，模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度方面相對(duì)較難實(shí)現(xiàn)和保證，所以根據(jù)零件性質(zhì)故采用級(jí)進(jìn)模加工。,習(xí)題與練習(xí),1.填空題 (1)從廣義來(lái)說(shuō)，利用沖模使材料________叫沖裁。它包括________________等工序。 (2)沖裁變形的過(guò)程大致可分為________、________、________三個(gè)階段。 (3)沖裁件的切斷面由________、________、________、________四個(gè)部分組成。 (4)圓角帶是由于沖裁過(guò)程中刃口附近的材料________的結(jié)果，光亮帶是緊挨圓角帶并與________的光亮部分，它是在塑性變形過(guò)程中凸模與凹模擠壓切入

54、材料，使其受到________和擠壓應(yīng)力的作用而形成的，沖裁毛刺是在刃口附近的側(cè)面上材料出現(xiàn)________時(shí)形成的。 (5)塑性差的材料，斷裂傾向嚴(yán)重，________增寬，而________所占比例較少，毛刺和圓角帶________；反之，塑性好的材料，光亮帶________。 (6)增大沖裁件光亮帶寬度的主要途徑為________、________、對(duì)凸模下面的材料用________施加反向壓力，此外，還要合理選擇塔邊、注意潤(rùn)滑等。 (7)減小塌角、毛刺和翹曲的主要方法有_______________________________等措施。,習(xí)題與練習(xí),(8)沖裁凸模和凹模之間的____

55、____，不僅對(duì)沖裁件的質(zhì)量有極重要的影響，而且還影響模具_(dá)_______、________、________和推件力等。 (9)沖裁間隙過(guò)小時(shí)，將增大_________力、_________力、_________力以及縮短模具壽命。 (10)沖裁間隙越大，沖裁件斷面光亮帶區(qū)域越________，毛刺越________；斷面上出現(xiàn)二次光亮帶是因間隙太________而引起的。 (11)導(dǎo)致沖裁件毛刺增大的原因是________、間隙大。 (12)間隙過(guò)大時(shí)，致使斷面光亮帶________，塌角及斜度________，形成________的拉長(zhǎng)毛刺。 (13)所選沖裁間隙值的大小，直接影響沖裁件

56、的________和________精度。 (14)影響沖裁件尺寸精度的因素有兩大方面，一是________，二是沖裁結(jié)束后沖裁件相對(duì)于________________尺寸的偏差。影響沖裁件尺寸精度的因素有________、材料________、工件的________、材料的________等，其中________起主導(dǎo)作用。 (15)當(dāng)間隙值較大時(shí)，沖裁后因材料的彈性回復(fù)使________凹模尺寸；沖孔件的孔徑________________。,習(xí)題與練習(xí),(16)當(dāng)間隙較小時(shí)，沖裁后因材料的彈性回復(fù)使落料件尺寸________，沖孔件的孔徑________________。 (17)對(duì)于比

57、較軟的材料，彈性變形量________，沖裁后的彈性回復(fù)值________，因而沖裁件的精度________；對(duì)于較硬的材料則________。 (18)間隙過(guò)小，模具壽命會(huì)________，采用較大的間隙，可________模具壽命。 (19)凸、凹模磨鈍后，其刃口處形成圓角，沖裁件上就會(huì)出現(xiàn)不正常的毛刺，凸模________，在落料件邊緣產(chǎn)生毛刺；________刃口磨鈍時(shí)，在沖孔件孔口邊緣產(chǎn)生毛刺；凸、凹模刃口均磨鈍時(shí)，則__________均產(chǎn)生毛刺。消除凸(凹)模刃口圓角的方法是________________。 (20)沖裁間隙的數(shù)值，等于_____________________

58、___之差。 (21)在設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)，應(yīng)采用________的合理間隙。 (22)材料的厚度越大，塑性越低的硬脆性材料，則所需間隙________；而厚度越薄、塑性越好的材料，所需間隙________。 (23)在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件的________、________和________三個(gè)因素給間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。,習(xí)題與練習(xí),(24)落料件的尺寸與________刃口尺寸相等，沖孔件的尺寸與________尺寸相等。 (25)凸、凹模分別加工的優(yōu)點(diǎn)是凸、凹模具有________性，制造周期短，便于________。其缺點(diǎn)是________小、模具制造________。 (2

59、6)配作加工法就是先按________加工一個(gè)基準(zhǔn)件(凸?；虬寄?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的________再按間隙配作另一件。 (27)落料時(shí)，應(yīng)以________為基準(zhǔn)配作________，凹模刃口尺寸按磨損的變化規(guī)律分別進(jìn)行計(jì)算。沖孔時(shí)，應(yīng)以________為基準(zhǔn)配作________，凸模刃口尺寸按磨損的變化規(guī)律分別進(jìn)行計(jì)算。 (28)沖裁件的經(jīng)濟(jì)公差小于等于________，一般落料件公差最好低于________級(jí)，沖孔件最好低于________級(jí)。 (29)沖裁件在條料、帶料或板料上的________叫排樣。 (30)排樣是否合理將影響到材料的________、________、______

60、__、模具的________等。 (31)沖裁產(chǎn)生的廢料可分為兩類，一類是________，另一類是________。 (32)減少工藝廢料的措施是：設(shè)計(jì)合理的________，選擇合理的________和合理的搭邊值；利用________________。,習(xí)題與練習(xí),(33)無(wú)廢料排樣是沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無(wú)任何________，沖裁件的質(zhì)量要差一些，但材料的________高。 (34)搭邊是一種________廢料，但它可以補(bǔ)償________誤差和________誤差，確保制件合格；搭邊還可________，提高生產(chǎn)率；此外還可避免沖裁時(shí)條料邊緣的毛刺被________，

61、從而提高模具壽命。硬材料的搭邊值可________；軟材料、脆材料的搭邊值要________。沖裁件尺寸大或者有尖突復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊值取________；材料厚的搭邊值要取________。 (35)在沖裁結(jié)束時(shí)，由于材料的彈性回復(fù)及摩擦的存在，將使沖落部分的材料梗塞在________，而沖裁剩下的材料則緊箍在________________。 (36)從凸模或凹模上卸下的廢料或沖件所需的力稱________，將梗塞在凹模內(nèi)的廢料或沖件順沖裁方向推出所需的力稱________，逆沖裁方向?qū)_件從凹模內(nèi)頂出所需的力稱________。 (37)采用彈壓卸料裝置和下出件方式?jīng)_裁時(shí)，沖壓力等于___

62、_____、________、________之和；采用剛性卸料裝置和下出料方式?jīng)_裁時(shí)，沖壓力等于________、________之和；采用彈性卸料裝置和上出料方式?jīng)_裁時(shí)，沖壓力等于____________________之和。 (38)為了實(shí)現(xiàn)小設(shè)備沖裁大工件或使沖裁過(guò)程平穩(wěn)以減少壓力機(jī)的震動(dòng)，常用________法來(lái)降低沖裁力。,習(xí)題與練習(xí),(39)采用斜刃沖裁時(shí)，為了保證沖件平整，落料時(shí)應(yīng)將________做成平刃；沖孔時(shí)應(yīng)將________________做成平刃。 (40)按工序組合程度分，沖裁?？煞譃開_______、________和________等幾種。 (41)在壓力機(jī)的

63、一次行程中，________沖壓工序的沖模稱為單工序模。在條料的送進(jìn)方向上，具有________________，并在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上完成________的沖壓工序的沖模稱為級(jí)進(jìn)模。在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的________，完成________，叫復(fù)合模。 (42)組成沖模的零件有________零件、________零件、________零件、壓料、________零件，________零件，緊固及其他零件等。 (43)級(jí)進(jìn)模中，典型的定位結(jié)構(gòu)有________和________等兩種。 (44)無(wú)導(dǎo)向單工序沖裁模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)________，制造成本低，但使用時(shí)安裝

64、調(diào)整凸、凹模間隙較________，沖裁件質(zhì)量________，模具壽命________，操作不安全。因而只適用于精度________的沖裁件的沖壓。 (45)復(fù)合模在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有________________________的凸凹模。 (46)復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外形的相對(duì)位置精度高 ，板料的定位精度高，沖模的外形尺寸________，但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，成本高。所以一般用于生產(chǎn)________________的沖裁件。,習(xí)題與練習(xí),(47)直刃壁孔口凹模，其特點(diǎn)是刃口強(qiáng)度________，修磨后刃口尺寸不變，制造________。但是在廢料或沖件向下推

65、出的模具結(jié)構(gòu)中，廢料會(huì)積存在________，凹模脹力________，刃壁磨損快，且每次修磨量________。斜刃壁孔口凹模，其特點(diǎn)是孔口內(nèi)不易________，每次修磨量小，刃口強(qiáng)度較差。修磨后刃口尺寸會(huì)________，這種刃口一般用于________的沖件沖裁，并一般用于________的下出件的模具。 (48)條料在模具送料平面中必須有兩個(gè)方向的限位，一是在與________方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)，稱為送進(jìn)導(dǎo)向。二是在送料方向上的限位，控制________，稱為送料定距。 (49)屬于條料導(dǎo)向的定位零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓板，屬于送料定距的定位零件有始用擋料銷、擋

66、料銷、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，屬于塊料或工序件的定位零件有________等。 (50)使用導(dǎo)正銷的目的是消除________和________或________等粗定位的誤差。導(dǎo)正銷通常與________配合使用，也可以與________配合使用。,習(xí)題與練習(xí),2.判斷題(正確的打，錯(cuò)誤的打) (1)沖裁間隙過(guò)大時(shí)，斷面將出現(xiàn)二次光亮帶。( ) (2)沖裁件的塑性差，則斷面上毛面和塌角的比例大。( ) (3)形狀復(fù)雜的沖裁件，適于用凸、凹模分開加工。 ( ) (4)對(duì)配作加工的凸、凹模，其零件圖無(wú)需標(biāo)注尺寸和公差，只說(shuō)明配作間隙值。( ) (5)利用結(jié)構(gòu)廢料沖制沖件，也是合理排樣的一種方法。( ),習(xí)題與練習(xí),(6)采用斜刃沖裁或階梯沖裁，不僅可以降低沖裁力，而且也能減少?zèng)_裁功。( ) (7)沖裁力是由沖壓力、卸料力、推料力及頂料力四部分組成。 ( ) (8)模具的壓力中心就是沖壓件的重心。 ( ) (9)沖裁規(guī)則形狀的沖件時(shí)，模具的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 ( ) (10)在壓力機(jī)的一次行程中完成兩道或兩道以上沖孔(或落料)的沖模稱為復(fù)合模。 ( ) (11)在沖模中，直接對(duì)毛坯和板