【正文】 2 第 2 章 沖裁 第 2 章 沖裁 4 第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì) ? 沖裁： 利用沖模在壓力機(jī)上使板料分離的一種沖壓工序。從廣義上說(shuō)，是分離工序的總稱，包括切斷、落料、沖孔、修邊、切口等多種工序。一般來(lái)說(shuō)，沖裁工藝主要是指落料和沖孔。 ? 落料： 沖裁的目的是為了制取一定外形的沖落部分。（沖下部分為零件或毛料） ? 沖孔： 沖裁的目的是為了制取內(nèi)孔。（ 沖下部分為廢料 ） ? 根據(jù)變形機(jī)理的不同，沖裁可以分為普通沖裁和精密沖裁兩類。 5 第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì) 6 第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì) ? 沖裁變形機(jī)理（過(guò)程及其斷面特征） ? 沖裁模具間隙 ? 凸凹模刃口尺寸的計(jì)算 ? 沖裁力的計(jì)算及降低沖裁力的方法 ? 排樣與搭邊及其他沖裁方法 ? 沖模零部件與類型 ? 沖裁模設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7 沖裁過(guò)程分析 剪切區(qū)力態(tài)分析（對(duì)于剪切線是直線的情況） 裂紋的形成與發(fā)展 剪切力行程 剪切斷面分析 ?21沖裁變形機(jī)理 第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì) 8 第 2 章 沖裁工藝及沖裁模設(shè)計(jì) ? 21沖裁變形機(jī)理 沖裁過(guò)程分析 彈性變形階段 －材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸與彎曲等變形。 塑性變形階段 －除剪切變形外，沖裁區(qū)還產(chǎn)生彎曲和拉 伸變形，至刃口附近的材料由于拉應(yīng)力 的作用而出現(xiàn)微裂紋 斷裂分離階段 －形成的上、下微裂紋逐漸擴(kuò)大并向材料內(nèi) 延伸，當(dāng)上、下裂紋重合時(shí)，材料便被 剪斷分離。 9 第 2 章 沖裁 ? 21 沖裁變形機(jī)理 沖裁過(guò)程的分析 10 第 2 章 沖裁 ? 21 沖裁變形機(jī)理 剪切區(qū)力態(tài)分析（對(duì)于剪切線是直線的情況） 板材剪切加工工藝原理圖 Schematic diagram of sheet metal shearing process 11 第 2 章 沖裁 1vF 2vF1hF 2hF1vF? 2vF?1hF? 2hF? ─ 凸、凹模對(duì)板料的豎直作用力； ─ 凸、凹模對(duì)板料的側(cè)壓力（水平作用力）； ─ 凸、凹模端面與板料間的摩擦力； ─ 凸、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力。 板坯受力簡(jiǎn)圖 Diagram of sheet metal under load 12 第 2 章 沖裁 裂紋的形成與發(fā)展 ? 21 沖裁變形機(jī)理 ?裂紋產(chǎn)生的條件： 當(dāng)變形區(qū)的應(yīng)變達(dá)到極限塑性應(yīng)變值時(shí)，就產(chǎn)生微裂紋 ?裂紋擴(kuò)展的方向： 沿著最大剪切應(yīng)變速度的方向擴(kuò)展 裂紋的成長(zhǎng)過(guò)程：裂紋首先在低應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生，由于變形過(guò)程中最大剪切應(yīng)變的速度方向發(fā)生變化，使得新的裂紋不斷產(chǎn)生，舊裂紋的擴(kuò)展不斷停止，然后在舊裂紋的前端附近重新產(chǎn)生新的裂紋，不斷產(chǎn)生的微裂紋的根部匯成了一條主裂紋 極限塑性應(yīng)變值 除和材質(zhì)外，還和應(yīng)力狀態(tài)、變形歷史（損傷程度）有關(guān)。 13 第 2 章 沖裁 ? 21 沖裁變形機(jī)理 剪切加工過(guò)程非穩(wěn)定、不均勻。在剪切的初期，先產(chǎn)生彈性變形，然后進(jìn)入塑性階段，之后，雖然剪切面積減少了，但由于產(chǎn)生了加工硬化，其剪切力隨著剪切行程的增大而增大，對(duì)于塑性材料達(dá)到最大點(diǎn)后（微裂紋），剪切力開(kāi)始降低，直至斷裂。 塑性材料、脆性材料的區(qū)別。 塑性材料： 比如鐵線（絲 ),可以隨意變曲 ,變形 ,也不會(huì)斷裂 ,就是具有可塑性的材料 . 脆性材料 ： 象玻璃 ,稍一用力變形就會(huì)斷裂 ,破碎掉的材料 . 14 第 2 章 沖裁 ? 21 沖裁變形機(jī)理 斷面特征 1） 圓角帶： 沖裁過(guò)程中，纖維的彎曲與拉伸形成，軟材料圓角大。 2） 光亮帶： 塑剪變形時(shí)，由于相對(duì)移動(dòng)，凸凹模側(cè)壓力將毛料壓平形成的光亮垂直斷面。 3） 斷裂帶： 刃口微裂紋受拉應(yīng)力不斷擴(kuò)展形成的撕裂面，導(dǎo)致斷面粗糙并有斜度。 4） 毛刺： 由微裂紋位置與沖裁間隙等引起，是金屬拉斷而形成的金屬刺殘留在沖裁件上 15 第 2 章 沖裁 剪切斷面分析 a. 圓角帶 纖維的彎曲與拉伸引起的結(jié)果。間隙大 →a ↑ b. 光亮帶 表面光潔。塑性變形的結(jié)果。塑性好 →b ↑ c. 斷裂帶 微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，表面粗糙，略帶斜度，不與板平面垂直。塑性好 →c ↓ d. 毛刺 出現(xiàn)微裂紋時(shí)形成，刃口狀態(tài)是影響毛刺的主要原因，刃口鈍易產(chǎn)生毛刺；從沖裁原理上講，毛刺是不可避免的。塑性好 →d ↑ 沖裁區(qū)應(yīng)力、變形和沖裁件正常的斷面狀況 a）沖孔件 b）落料件 第 2 章 沖裁 17 第 2 章 沖裁 ? 2 2 沖裁模具間隙 間隙的概念 模具凸凹模刃口縫隙間的距離。 單邊間隙 c、雙邊間隙 z。 間隙對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命、沖裁力都有很大的影響，是沖裁工藝和模具設(shè)計(jì)中的最重要的工藝參數(shù)。 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 間隙對(duì)沖裁力的影響 間隙對(duì)模具壽命的影響 間隙的確定 18 第 2 章 沖裁 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 ? 2 2 沖裁模具間隙 沖裁件的質(zhì)量：斷面質(zhì)量、尺寸精度 a 間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響 小間隙、合理間隙、大間隙情況下的剪切過(guò)程 斷面特征值與間隙的關(guān)系圖。 19 第 2 章 沖裁 ? 22 沖裁模間隙 ? 間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響 20 b 間隙對(duì)尺寸精度的影響 尺寸精度：實(shí)際尺寸與名義尺寸的差值。 差值由兩個(gè)方面引起的：一是模具的制造偏差、二是沖裁件相對(duì)于模具的尺寸偏差。 大間隙和小間隙情況下沖裁件尺寸相對(duì)于模具尺寸的變化 (P14) 尺寸變化量的大小與材料性質(zhì)、厚度等因素有關(guān)。 第 2 章 沖裁 間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響 ? 2 2 沖裁模具間隙 21 第 2 章 沖裁 ? 2 2 沖裁模具間隙 間隙對(duì)沖裁力的影響 ? 沖裁力與剪切力的關(guān)系：沖裁力是指剪切力的最大值。 小間隙時(shí)沖裁力大：因?yàn)楫?dāng)沖裁間隙小時(shí)，沖裁過(guò)程中的擠壓作用加劇，沖裁力與磨擦力增大，使刃口所受壓應(yīng)力增大，造成刃口變形與端面磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)廊小? 合理間隙時(shí)沖裁力?。荷舷铝鸭y重合。 22 第 2 章 沖裁 ? 2 2 沖裁模具間隙 間隙對(duì)模具壽命的影響 ? 模具的破壞形式有： 磨鈍、崩刃、 折斷。 ? 附著磨損：由于高壓，使材料與模具之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，附著部分產(chǎn)生剪切，而引起磨損。 間隙過(guò)?。?加劇磨損，對(duì)模具壽命極為不利。 間隙過(guò)大： 由于彎矩及拉應(yīng)力的增大而導(dǎo)致刃口損壞。 故間隙的大小應(yīng)取合理值。 23 第 2 章 沖裁 ? 間隙與 材料的性能 、 厚度 、 使用要求 的關(guān)系 。 ? 使用要求 當(dāng)制件尺寸精度要求和斷面質(zhì)量要求較高時(shí) ， 采用小間隙； 當(dāng)制件尺寸精度要求和斷面質(zhì)量要求較低時(shí) ， 只考慮模具的壽命 、 沖裁力等因素 ， 而選用大間隙 。 ? 材料厚度的影響： 材料越厚 ， 間隙值越大 ? 材料性能的影響： 硬材料的間隙值應(yīng)大些 ， 考慮降低沖裁力及減少磨損 。 ? 2 2 沖裁模具間隙 24 第 2 章 沖裁 ? 22 沖裁模間隙 合理沖裁間隙的概念 間隙選取時(shí)主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)主要因素，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求高時(shí)，