【正文】 沖壓模具講座 第一章 概論。：沖壓工藝應(yīng)用范圍十分廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門中，幾乎都有沖壓加工產(chǎn)品。如汽車，飛機(jī)，拖拉機(jī)，電器，電機(jī)，儀表，鐵道，郵電，化工以及輕工日用產(chǎn)品中均占有相當(dāng)大的比重。：1）生產(chǎn)率高。2）精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。3）材料利用率高。4）操作簡便，特別適宜于大批量生產(chǎn)和自動化。1. 概念：即利用壓力機(jī)及其外部設(shè)備，通過模具對板材施加壓力，從而獲得 一定形狀和尺寸零件的加工方法。沖壓加工的三要素：沖床，模具，材料。沖壓是生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的一類加工方法，主要用于金屬薄板料零件的加工。在產(chǎn)品零件的整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，沖壓只是一個(gè)子系統(tǒng)，所涉及的也僅是產(chǎn)品制造過程的一部分。隨著市場對產(chǎn)品成本和周期等要求的提高，從系統(tǒng)的整體優(yōu)化中確定相關(guān)的各要素已成為技術(shù)和管理發(fā)展的重要方向。影響沖壓加工的因素：沖壓加工系統(tǒng)人沖壓工藝安全自動化安裝潤滑生產(chǎn)管理質(zhì)量管理價(jià)格管理運(yùn)輸廢料處理噪音對策后序工藝壓力機(jī)模具材料輔助裝置工具軟件硬件。沖壓工藝按其變形性質(zhì)可以分為材料的分離與成形兩大類，每一類中又包括許多不同的工序。沖壓的基本工序：:包括落料和沖孔兩個(gè)工序。1）落料：模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件，其余部分為廢料，設(shè)計(jì)時(shí)尺寸以模仁為準(zhǔn)，間隙取在沖子上；2）沖孔：模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分是廢料，設(shè)計(jì)時(shí)尺寸以沖子為準(zhǔn)，間隙取在模仁上。:用模具切斷板材,切段線不封閉.:在坯料上將板材部分切開,切口部分發(fā)生彎曲.:將拉深或成形后的半成品邊緣部分的多余材料切掉。：將半成品切開成兩個(gè)或幾個(gè)工件，常用于成雙沖壓。 切口 切邊 剖切：用模具使材料彎曲成一定形狀（V型/U型/Z型彎曲）。：將板料端部卷圓。：將平板的一部分相對于一部分扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 彎曲 卷圓 扭曲：將板料壓制成空心工件，壁厚基本不變。：用減小直徑與壁厚，增加工件高度的方法來改變空心件的尺寸，得到要求的底厚，壁薄的工件。：將板料或工件上有孔的邊緣翻成豎立邊緣。 拉深 變薄拉深 孔的翻邊：將工件的外緣翻起圓弧或曲線狀的豎立邊緣。：將空心件的口部縮小。：將空心件的口部擴(kuò)大，常用于管子。 外緣翻邊 縮口 擴(kuò)口：在板料或工件上壓出筋條，花紋或文字，在起伏處的整個(gè)厚度上都有變薄。：將空心件的邊緣卷成一定的形狀。：將空心件（或管料）的一部分沿徑向擴(kuò)張，呈凸肚形。 起伏 卷邊 脹形：利用趕棒或滾輪將板料毛坯趕壓成一定形狀（分變薄與不變薄兩種）。：把形狀不太準(zhǔn)確的工件校正成形。：將毛坯或工件不平的面或彎曲予以壓平。 旋壓 整形 校平：改變工件厚度，在表面上壓出文字或花紋。：凹模腔內(nèi)的金屬毛坯在凸模壓力的作用下，處于塑性變形狀態(tài)，使其由凹模孔擠出，金屬流動的方向與凸模運(yùn)動方向相同。：金屬擠壓過程中，沿凸模與凹模的間隙塑流，其流動方向與凸模運(yùn)動方向相反。：正擠與反擠的結(jié)合。 壓印 正擠壓 反擠壓 復(fù)合擠壓四．冷沖模類型和特點(diǎn)。（按沖壓工序的組合方式分）。1）單沖模：在模具上只有一個(gè)加工工位，而且在沖床的一次行程中只完成一類沖壓加工工藝。 2）復(fù)合模：在模具上只有一個(gè)加工工位，在沖床的一次行程中完成兩類以上的加工工藝。3）級進(jìn)模：有多個(gè)工位組成，各工位完成不同的加工，各工位順序關(guān)聯(lián)，在沖床的一次行程中完成一系列不同的沖壓加工。三類模具的優(yōu)缺點(diǎn)比較：單工序模復(fù)合模級進(jìn)模結(jié)構(gòu)簡單較復(fù)雜復(fù)雜成本、周期小、短小、短高、長制造精度低較高高材料利用率高高低生產(chǎn)效率低低高維修不方便不方便方便產(chǎn)品精度高高低品質(zhì)低低高安全性不安全不安全安全自動化易于自動化沖床性能要求低低高應(yīng)用小批量生產(chǎn)大、中型零件的沖壓試制大批量生產(chǎn)內(nèi)外形精度要求高大批量生產(chǎn)中、小零件沖壓：1)沖壓生產(chǎn)效率高。級進(jìn)模可以完成復(fù)雜零件的沖裁、翻邊、彎曲、拉深、立體成形以及裝配等工藝，減少了中間轉(zhuǎn)運(yùn)和重復(fù)定位等工作，而且工位數(shù)量的增加不影響生產(chǎn)效率，可以沖制很小的精密零件。2)操作安全簡單。級進(jìn)模沖壓時(shí)操作者不必將手伸入模具的危險(xiǎn)區(qū)域。對大量生產(chǎn)，還采用自動送料機(jī)構(gòu)，模具內(nèi)裝有安全檢測裝置。3)模具壽命長。復(fù)雜的內(nèi)形和外形可分解為簡單的凸模和凹模外形，分段逐次沖切，工序可以分散在若干個(gè)工位，在工序集中的區(qū)域還可以設(shè)置空位，從而避免了凸、凹模壁厚過小的問題，改變了凸、凹的受力狀態(tài)，提高了模具強(qiáng)度。此外，級進(jìn)模還采用卸料板兼作凸模導(dǎo)向板，對提高模具壽命也非常有利。4)產(chǎn)品質(zhì)量高。級進(jìn)模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，克服了用簡單模時(shí)多次定位帶來的操作不變和累積誤差。5)生產(chǎn)成本較低。級進(jìn)模由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以制造費(fèi)用較高，同時(shí)材料利用率較低，但由于級進(jìn)模生產(chǎn)效率高、壓力機(jī)占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了半成品的儲存和運(yùn)輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。6)設(shè)計(jì)和制造難度大，對經(jīng)驗(yàn)的依賴性強(qiáng)。級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，設(shè)計(jì)靈活性大、難度大；設(shè)計(jì)和制造中的經(jīng)驗(yàn)、推斷和目測工作量多，人才培養(yǎng)時(shí)間長，個(gè)人之間的差異大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)的靈活性大；設(shè)計(jì)和制造周期長，費(fèi)用高，適用于批量生產(chǎn)。級進(jìn)模還受產(chǎn)品零件尺寸限制，產(chǎn)品尺寸不宜太大。7)按訂單生產(chǎn)，而不是按計(jì)劃生產(chǎn)，訂貨受市場影響大，交貨期要求短。五．級進(jìn)模的功能功能：級進(jìn)模的基本功能是利用凸模和凹模在板料上施加一定形式和大小的作用力，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而將毛胚轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品零件的能力。材料插入模 具材料送進(jìn)成形加工產(chǎn)品取件產(chǎn)品搬出 六．級進(jìn)模的設(shè)計(jì)方法。級進(jìn)模設(shè)計(jì)也是一個(gè)系統(tǒng)，其流程如圖18所示。具體可以分為四個(gè)階段：工藝設(shè)計(jì)、排樣、概要設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)。1）工藝設(shè)計(jì):即是對產(chǎn)品零件所包括的成形工序逐一進(jìn)行分析，以確定產(chǎn)品零件的加工工藝方案。工藝設(shè)計(jì)前應(yīng)充分了解產(chǎn)品零件的要求及實(shí)際的生產(chǎn)條件。2）排樣與概要設(shè)計(jì)以工藝設(shè)計(jì)可行為前提，具體確定級進(jìn)模加工產(chǎn)品零件時(shí)的工序方案和模具的基本結(jié)構(gòu)形式，初步給出模具的估價(jià)和制造周期，確定是否繼續(xù)開展模具詳細(xì)的設(shè)計(jì)和制造。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)就是為級進(jìn)模正式投入生產(chǎn)而具體地開展的設(shè)計(jì)，在這一階段部分模具零件的加工也將同期展開。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)的結(jié)果是模具裝配圖、需加工的模具零件的工程圖。1）要用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，從沖壓、模具制造等多方面構(gòu)成的大系統(tǒng)中確定級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)和零件方案，要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的作用。要切合實(shí)際，確立切實(shí)可行的模具方案，同時(shí)要考慮現(xiàn)有的模具制造條件、沖壓生產(chǎn)條件。2）級進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大，制造費(fèi)用高，周期長，因此設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，認(rèn)真分析、詳細(xì)規(guī)劃，務(wù)求設(shè)計(jì)合理、制造方便、滿足使用要求。要充分了解產(chǎn)品零件加工的需求和模具制造和使用條件,表15是級進(jìn)模設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)。表16是級進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)的規(guī)劃表。3）模具設(shè)計(jì)和制造具有技術(shù)密集型的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和制造密切相關(guān)。隨著產(chǎn)品市場競爭的加劇和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品制造周期日益縮短，對模具設(shè)計(jì)和制造周期的要求也愈來愈短，因此，模具設(shè)計(jì)和制造的交叉并行已成為必然。表15 級進(jìn)模設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)前應(yīng)掌握的數(shù)據(jù)工件與材質(zhì)板厚與精度、材質(zhì)、料寬、熱處理、毛刺方向的要求模具設(shè)計(jì)資料批量、模具的形式、材料的送進(jìn)方向，導(dǎo)料方式等模具材質(zhì)凸、凹模的材質(zhì)模架形式、尺寸、模柄尺寸沖床形式、噸位、行程、SPM、開啟高度、送進(jìn)方向、滑塊與臺面尺寸、模柄孔尺寸尺寸標(biāo)注有效位數(shù)、尺寸公差、標(biāo)注要求圖紙圖紙尺寸、圖號、名稱的標(biāo)注要求加工設(shè)備現(xiàn)有加工設(shè)備可加工能力表16 級進(jìn)模設(shè)計(jì)規(guī)劃表產(chǎn)品名稱產(chǎn)品編號模具編號模具交貨期沖壓加工規(guī)格被加工材料規(guī)格產(chǎn)量月產(chǎn) 個(gè)材質(zhì)總壽命 個(gè)板厚行數(shù) 個(gè)板料寬度列數(shù) 列板料狀態(tài)帶料加工速度 r/min條料生產(chǎn)方式級進(jìn)沖壓卷料簡單沖壓復(fù)合沖壓送料裝置規(guī)格備注送料機(jī)構(gòu)輥式～氣動～夾持式～NC～送進(jìn)線高度 mm177。 (公差)沖床規(guī)格產(chǎn)品簡圖：噸位閉合高度模柄直徑落料孔徑說明：Z表18 級進(jìn)模設(shè)計(jì)流程： 產(chǎn)品零件圖生產(chǎn)，技術(shù)要求基本工序分 解初步工藝方案設(shè)計(jì)毛坯展開工藝性分析OK?毛坯排樣沖切刃口設(shè)計(jì)工序優(yōu)化成組工序排樣工藝計(jì)算結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)價(jià)格，周期 評測壓力機(jī)工序排樣圖NOYES不合適合適結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)零件設(shè)計(jì)零件圖外購件明細(xì)標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)零件明細(xì)表裝配圖備料，毛坯粗加工模具零件加工第二章 級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模具的優(yōu)劣在很大程度上體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上，因此，級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對模具的工作性能、加工性、成本、周期及壽命等起著決定性作用。第一節(jié) 級進(jìn)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一 級進(jìn)模結(jié)構(gòu)，級進(jìn)模結(jié)構(gòu)基本上可分為兩大類：日本式模具結(jié)構(gòu)和美國式模具結(jié)構(gòu)。1）日本式模具結(jié)構(gòu)：利用卸料板壓料（常見模具結(jié)構(gòu)）。優(yōu)點(diǎn)：壓料可靠，模具生產(chǎn)時(shí)穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)：噪音大。2）美國式模具結(jié)構(gòu)：沒有卸料板，采用局部壓料（兩者更本區(qū)別） 優(yōu)點(diǎn)：噪音小，速度高； 缺點(diǎn)：壓料不是很可靠。模板（8塊板） 凸模 工作零件 （入子）模具 凹模 主導(dǎo)向 導(dǎo)向零件 零件 副導(dǎo)向 連接零件（螺釘，等高套筒及墊圈） 定位零件（定位銷，導(dǎo)正銷，定距側(cè)刃，灌膠PIN） 導(dǎo)料零件（導(dǎo)板，Lifter）輔助零件 傳力零件(螺塞，彈簧，傳力銷) 檢測裝置（誤送/疊料/波動/光電檢測） 其它（壓板，止高塊，限位柱,浮料塊,浮料銷，頂桿 二 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則.。，以滿足壽命和精度的要求。、實(shí)用，要具有合理的經(jīng)濟(jì)性。，操作要簡便安全，出件容易。，連接要牢固。，易損件更換方便。三 模具基本尺寸1. 模具平面尺寸模具平面尺寸是指模具輪廓最大尺寸，它易凹模外形尺寸為基礎(chǔ)，以最終選擇的模架尺寸為準(zhǔn)。2. 模具閉合高度模具閉合高度是指模具處在最低點(diǎn)的工作位置時(shí)，上模座的上表面到下模座的下表面之間的距離。即為模具各塊模板厚度之和。壓力機(jī)閉合高度是指壓力機(jī)滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到壓力機(jī)工作臺面上平面的距離。由于多數(shù)壓力機(jī)滑塊高度可上下調(diào)節(jié)，當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)至最短時(shí)的閉合高度稱為壓力機(jī)最大閉合高度Hmax,而當(dāng)壓力機(jī)連桿調(diào)至最長時(shí)的閉合高度稱為最小閉合高度Hmin。為了保證模具能裝在壓力機(jī)上工作，模具閉合高度必須小于壓力機(jī)閉合高度。最好H位于Hmin和Hmax之間，一般應(yīng)滿足