【正文】 形過程分析 ? 沖裁是利用模具在壓力機上使板料沿一定輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 ? 教學(xué)重點和難點： ? 各種模具及其組成零件的結(jié)構(gòu)及特點；沖裁模的設(shè)計步驟及模具刃口尺寸的計算。落料與沖孔的變形性質(zhì)相同，但在進(jìn)行模具工作部分設(shè)計時，是不一樣的。在這一變形階段中，材料內(nèi)的應(yīng)力未超過材料的彈性極限，所以當(dāng)凸模卸載后，板料將立即恢復(fù)原狀。由于在沖裁過程中板料內(nèi)部各點的應(yīng)力狀態(tài)是不同的，內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生，緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。通常光亮帶占整個斷面的 1/2~1/3。 ? 一般來說，模具刃口有一定的圓角將對材料的擠壓作用增大，使沖裁件斷面光亮帶增大，圓角和毛刺也大。 沖裁間隙對沖裁件斷面質(zhì)量的影響 沖裁間隙對沖裁件尺寸精度的影響 ? 沖裁件的尺寸精度，是指沖裁件的實際尺寸與圖紙上的基本尺寸之差。一般當(dāng)單面間隙增大到材料厚度的15%~25%時，卸料力幾乎降到零。小間隙有時還會產(chǎn)生凹模脹裂、小凸模折斷的現(xiàn)象。考慮到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計與制造新模具時應(yīng)采用最小合理間隙 Zmin。在模具的使用過程中，凸模和凹模的刃口會產(chǎn)生磨損，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越來越大。一般來說，模具制造精度比制件精度高 3~4級 (見表 21)。 dL?81 為了保證可能的初始間隙不超過 Zmax，即 ≤ 凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取，也可查表 38選取，但需校核。 （ 3） 刃口制造偏差可按工件相應(yīng)部位公差值的 1/4來選取 。查表 ， 由落料獲得， mm0 ?? ?? mmZmmZ m a xm in ?? ，則 mmmmZZ )(m inmax ????外形和 177。 由表 ： 解：該沖裁件屬落料件，選凹模為設(shè)計基準(zhǔn)件，只需要計算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實際尺寸按間隙要求配作。 ? 1. 沖裁力的計算 ? 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化的。 卸料力 ： 二、卸料力、推件力及頂件力的計算 推件力 ： 頂件力 ： 從凸模上卸下箍著的料所需要的力。所以，在設(shè)計模具時，必須要確定模具的壓力中心，并使其通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心與壓力機滑塊中心重合。因此，在開始設(shè)計沖裁模之前，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。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。 ? 采用少、無廢料的排樣雖然可以提高材料利用率，并能減低沖裁力和簡化沖裁模結(jié)構(gòu)。 ? 在設(shè)計模具和沖裁工藝時，一定要合理確定搭邊值的大小。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) 若多工序沖裁件采用單工序模沖裁時，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。 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)不同可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等；按工序組合程度不同可分為單工序模 (又稱簡單模 )、級進(jìn)模 (又稱連續(xù)模 )、復(fù)合模；按沖模有無導(dǎo)向和導(dǎo)向方法可分為無導(dǎo)向的開式模和有導(dǎo)向的導(dǎo)板模、導(dǎo)柱模。 模具類型的確定 圖 227 無導(dǎo)向簡單落料模 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 導(dǎo)板模 1423568791017131112151416181－下模座 2－導(dǎo)柱 3－下墊板 4－凹模 5－導(dǎo)板 6－導(dǎo)套 7－卸料螺釘 8－卸料彈簧 9－凸模 10－浮動模柄 11－上模座 12－上墊板 13－凸模固定板 14－導(dǎo)正孔凸模 15－初始擋料銷 16－擋料銷 17導(dǎo)尺 18－導(dǎo)正銷 r r 導(dǎo)柱模 2143567811121091－下模座 2－導(dǎo)柱 3－凸模固定板 4－定位銷 5－凸模 6－廢料切刀 7－凹模 8－導(dǎo)套 9－上模座 10－推件板 11－模柄 12－打桿 1－下模座 2－導(dǎo)柱 3－凹模固定板 4－承料組件 5－導(dǎo)套 6－卸料板 7－凸模固定板 8－上墊板 9－上模座 10－卸料螺釘 11－卸料彈簧 12－沖裁凸模 I 13－壓板 I 14－沖裁凹模鑲塊 I 15－拉深凸模 16－拉深凹模 17－頂件塊 18－沖孔凸模 I 19－沖孔凹模 I 20－分離凸模 21－分離凹模 22－切斷凸模 23－側(cè)刃凸模 24－壓板 II 25－沖孔凸模 II 26－沖孔凹模 II 27－導(dǎo)正銷 28－導(dǎo)尺 7689? 5625R810 11 12 1314512431－下模座 2－下模固定板 3－頂件板 4－拉深凸模 5－落料凹模 6－擋料銷 7－卸料板 8－上模固定板 9－上模墊板 10－上模座 11－凸凹模 12－推件板 13－模柄 14－打桿 模具主要零部件的設(shè)計 ? 1. 工作零件 ? (1) 凸模 ? ① 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、階梯式、直通式和帶護(hù)套式等；按凸模的固定方法分為臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結(jié)劑澆注法固定等。 ? 凸模與凸模固定板通常采用過渡配合 H7/m6或 H7/n6制造。黏結(jié)固定法可以簡化凸模固定板的加工工藝，便于凸模的裝配。 FF Z ? 39。 （ 1）凹模刃口形式 柱孔口錐形凹模 刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。 錐形柱孔凹模 孔口不易積存制件或廢料，刃口強度略差。 （ 3）若凹模型孔的孔距精度要求較高時，可采用鑲拼結(jié)構(gòu)，通過研磨拼合面達(dá)到要求（圖 363h、 i）。圓頭擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，廣泛用于沖制中、小型沖裁件的擋料定距。 4）始用擋料銷 用于確定級進(jìn)模中條料料頭在第一次送進(jìn)時 的準(zhǔn)確位置，而臨時使用的定位擋料裝置。 適用 于板厚在 ，定位精度較高的沖裁。 1上模座 2固定板 3卸料板 4導(dǎo)正銷 5彈簧 6螺塞 7頂銷 （三）塊料（工序件）定位零件 塊料（工序件）的定位零件主要有定位板和定位銷（圖 214彎曲模、 216拉深模、 218導(dǎo)柱模）。 特點是制造簡單，操作方便，對材料精度要 求低，但定位精度低，材料利用率低，生產(chǎn)效率 低。 特點是定位精度較高，操作方便，生產(chǎn)效率 高，制造較復(fù)雜，材料利用率較低。 ? 剛性卸料裝置一般安裝在下模上，其結(jié)構(gòu)簡單，卸料力大，卸料可靠。 ? 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。 ? 剛性推件裝置如圖 253所示，它由打桿、推板、連接推桿和推件塊組成。 ? 滑動導(dǎo)向模架的結(jié)構(gòu)形式如圖 258所示。 ? 導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般按配合 H7/r6分別壓入下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。 ? 凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的 ~，與凸模采用 H7/m6或 H7/n6的過渡配合制造，壓裝后將凸模尾部與固定板一起磨平。 ? 設(shè)計時螺釘?shù)奈恢靡鶆颍嗷ゾ嚯x以及與內(nèi)外邊緣距離不應(yīng)過近，以防強度降低。 ? 在工藝分析的基礎(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。 ? (6) 計算總沖裁力、閉合高度、壓力中心，選擇壓力機的型號。 ? 盡可能按 1∶ 1比例繪制符合國家機械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的模具總裝圖，繪制時還要考慮模具的特點，采用一些常用的模具習(xí)慣畫法。俯視圖需標(biāo)注下模座的輪廓尺寸。 ? 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。 沖裁模設(shè)計實訓(xùn) ? 實訓(xùn) (一 ) ? 實訓(xùn) (二 ) 二、設(shè)計實例 ? 零件名稱：拖拉機鏈板座 ? 生產(chǎn)批量：大批 ? 材 料： A3鋼 ? 材料厚度： 2mm （一）工藝方案設(shè)計 ? 1．工藝分析 ? （ 1）材料：該零件的材料為 A3鋼，即為 Q235的舊牌號，其沖壓性能較好； ? （ 2）零件結(jié)構(gòu)：該制件僅有沖孔、落料兩個工序特征，形狀簡單，沒有極限沖裁特征，成形容易，適合沖裁。 ? （二）排樣設(shè)計 ? 為滿足各尺寸的精度要求，采用直排有廢排樣。 ? 根據(jù)沖裁件尺寸及精度要求設(shè)計一套模具，并選擇一種合適的壓力機進(jìn)行生產(chǎn)。 ? 材料 ： 08F。 ? 2．工藝方案 ? 該零件包括落料、沖孔兩個基本工序，表 328中所列的三種工藝方案： 序號 工藝方案 結(jié)構(gòu)特點 1 單工序模生產(chǎn)：落料 → 沖孔 模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。 ? 對模具總裝圖中的非標(biāo)準(zhǔn)零件，均應(yīng)按國家機械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繪制零件圖。 ? 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。在主視圖的左側(cè)應(yīng)標(biāo)注模具的閉合高度。 ? ② 模具的閉合高度應(yīng)與壓力機的閉合高度相適應(yīng)，以便于模具的安裝和調(diào)試。 ? (4) 進(jìn)行必要的工藝計算。 ? (1) 進(jìn)行沖裁件工藝性分析。墊板厚度一般取3~8mm，外形與固定板相同。主要用于硬質(zhì)合金模等精密導(dǎo)柱模；圖 260(g)為推入式活動模柄，模柄接頭 1與活動模柄 3之間加一個凹球面墊塊 2，使模柄與上模座采用浮動連接，避免了壓力機滑塊由于導(dǎo)向精度不高對模具導(dǎo)向裝置的不利影響。模座的厚度可參照凹模板厚度估算，通常為凹模板厚度的 ~，以保證有足夠的強度和剛度。 模具主要零部件的設(shè)計 圖 253 剛性推件裝置 1— 打桿； 2— 推板； 3— 推桿； 4— 推件塊 模具主要零部件的設(shè)計 (a) 模具主要零部件的設(shè)計 (b) 圖 254 彈性推件裝置 1— 橡膠； 2— 推板； 3— 連接推桿； 4— 推件塊 模具主要零部件的設(shè)計 ? 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。當(dāng)彈壓卸料板有精確導(dǎo)向時，它與凸模按 H7/h6配合制造。當(dāng)固定卸料板兼起導(dǎo)板作用時，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。 模具主要零部件的設(shè)計 ? 3. 卸料裝置與出件裝置 ? 1) 卸料裝置 ? 卸料裝置的作用是將卡在凸模上的沖件或廢料卸下。 （ 3）以臨時擋料銷、擋料銷、導(dǎo)正銷和導(dǎo)料板 組合定位 以臨時擋料銷確定條料初始位置，以擋料銷 粗定距，以導(dǎo)正銷作精定位，以導(dǎo)料板導(dǎo)向。 拓展：沖壓定位方式 （ 1）保證精度的前提下，盡量簡單、易操作； （ 2）以 “ 必需、夠用 ” 為設(shè)置定位元件的原則； （ 3）應(yīng)滿足制件生產(chǎn)類型的需求。兩個側(cè) 刃可以在條料兩側(cè)并列布置，也可以對角布置，對角布置能夠保證料尾的充分利用。 播放動畫 側(cè)刃結(jié)構(gòu) a)平面型 b) 臺階型 臺階型的多用于厚度為 1mm 以上板料的沖裁，沖裁前凸出部分先進(jìn)入凹模導(dǎo)向，以免由于側(cè)壓力導(dǎo)致側(cè)刃損壞。圖 242(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，沖壓時被壓入卸料板孔內(nèi)，上?；爻虝r由彈簧復(fù)位；圖 242(b)為回帶式活動擋料銷，其銷頭對著送料方向帶有斜面，送料時條料搭邊碰撞斜面使擋料銷抬起，當(dāng)搭邊越過后，彈簧使擋料銷復(fù)位，將條料后拉，使搭邊抵住擋料銷而定位。 ? 使用條料時，條料在模具中必須保證兩個方向的位置：一是在送料方向上的定位，用來控制條料每次送進(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。在組合模當(dāng)中也有采用圖 234所示的組合式固定法。 直通形凹模 刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。 二、凹模設(shè)計 （一）基本結(jié)構(gòu) 0.40 .40.83.2