【導(dǎo)讀】calledpunching.development.1-2).

　　

【正文】 擠入凹模洞口，產(chǎn)生塑剪變形，得到光亮的蛆切斷面。因凸、凹摸間存在間陷，故在塑剪變形的同時(shí)還伴有材料的彎曲與拉伸。 斷裂分離階段 外力繼續(xù)增加材料內(nèi)應(yīng)力不斷增大，在凸、凹模刀口處由于應(yīng)力集中，內(nèi)應(yīng)力首先越過(guò)抗剪強(qiáng)度，出現(xiàn)微裂。模繼續(xù)下壓，凸、凹模刃凹處的微裂不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)股，材料隨即被拉斷分離。如凸、凹模間隙合理時(shí)，上下裂紋互相重合。 應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 進(jìn)一步分析沖裁時(shí)變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，有助予對(duì)沖裁過(guò)程的了解。在凹模和凸模刃口的聯(lián)線上取’單元體“，其應(yīng)力應(yīng)變圖如圖 1— 3 所示。從圖中可 看出，似 金屬斷裂線 AB 即刃口聯(lián)線 )成 45 度。的主鈾方向 I是拉應(yīng)力與拉伸變形，拉應(yīng)力使金屬纖維伸長(zhǎng)； 與其垂直的主軸方向 2 是壓應(yīng)力與壓縮變形，使纖維受壓擠；在切線方向的應(yīng)力與應(yīng)變很小，略去不計(jì)；與主應(yīng)力方向成 45。方向?yàn)樽畲蠹魬?yīng)力方向而凸凹模之間存在間隙，使金屬伸長(zhǎng)并撕斷，致使破斷裂面粗糙，并帶有毛刺。 上述沖裁變形過(guò)程還可通過(guò)沖裁力的變化曲線圖中得到確認(rèn)。圖 29（教材），是沖裁厚為 3毫米的材料時(shí)沖裁力與凸模行程的關(guān)系曲線。從圖中可看出： 在沖裁過(guò)程中沖裁力的大小是不斷變化的。 AB 段相當(dāng)于沖裁的彈性變形階段， BC段為塑性變形階段。當(dāng)材料內(nèi)應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度時(shí)材料開始產(chǎn)生裂紋， CD 段為裂紋擴(kuò)展直至材料分離的斷型階隊(duì) ,DE 段位推出材料件推出凹?？?。 14 剪切斷面分析參見 210圖 上述沖裁變形過(guò)程得到的沖栽件斷面并不是光滑垂直的，斷面存在三個(gè)區(qū)域，即圓角帶、光亮帶與斷裂帶。 圓角帶是在沖裁過(guò)程中塑性變形開始時(shí)．由于金屬纖維的彎曲與拉伸而形成的，軟料比硬科的圓角大。 光亮帶是在變形過(guò)程的第二階段金屬產(chǎn)生塑剪變形時(shí)形成，有光滑垂直的表面，光亮帶占全斷面的 1/2~1/3，軟材料的光亮帶寬，硬材料的光亮帶窄。隨材料機(jī)械性 能，間隙，模具結(jié)構(gòu)變化。 斷裂帶相當(dāng)于沖裁過(guò)程的第三階段，主要是由于拉應(yīng)力的作用，裂紋不斷擴(kuò)民金屆纖維斷擴(kuò)展，故表面極糙不光滑，且有料度。在沖孔的斷面上同樣具有上述特征，只是三個(gè)區(qū)域的分布位置與落料相反。 沖裁件除斷面粗拖有維度外，還有點(diǎn)穹彎、不平整，端面有毛刺，所以沖裁只適用于一股要求的沖裁件。 第二節(jié) 模具間隙 沖裁時(shí)不僅要求次沖出符合圖紙形狀叫零件，還應(yīng)有一定質(zhì)量要求，沖裁件質(zhì)量是指切斷面質(zhì)量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應(yīng)平直，光潔、無(wú)裂紋和撕裂、夾層等缺陷、毛刺小零件，表面應(yīng)盡可能平坦，即穹弓小 ，尺寸精度度保證不超出圖紙規(guī)定的公差范圍。 影響沖裁件質(zhì)量的因素很多，從生產(chǎn)實(shí)際知道，凸、凹模間隙大小及力的均勻性、模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度、材料品質(zhì)等，對(duì)沖裁件都有影吶。但我們必須從其中找出對(duì)沖裁質(zhì)量起著決定性作用的因素。間隙就是一個(gè)。 1 對(duì)沖裁斷面質(zhì)量的影響 比較平直、光潔，且無(wú)毛刺。在這種情況下零件斷面質(zhì)量認(rèn)為是良好的。 當(dāng)間隙過(guò)小時(shí) ， 則上下裂紋互不重合 。 當(dāng)間隙過(guò)大時(shí) ， 裂紋也不重合 。 （參見 211） 若間隙分布不均，局部毛刺 ， 磨損不均，加劇，所以間隙不僅要選用 15 合理，而 且 在制造和調(diào)整沖模時(shí)保證 間隙均勻。 沖裁件的尺寸精度指沖件的實(shí)際尺寸與公稱尺寸的差值，差值越小則精度越高。這個(gè)差值包活兩方面的偏差，一是沖裁件與凸?；虬寄３叽绲钠?，一是模具本身的制造偏差。 沖裁件與凸、凹模尺寸的偏差主要是由于： 制件（廢料）從凹模內(nèi)推出，由于材料的彈性恢復(fù)造成的。偏差值可能是正， 也可能是負(fù)的。 影響這個(gè)偏差值的因素有： 凸、凹模間隙 間隙大 ， 拉伸作用明顯，彈性恢復(fù)使落料件小于凹模尺寸，沖孔件間隙小。 材料性質(zhì) 材料性質(zhì)對(duì)尺寸精度包有影響，因?yàn)椴牧闲再|(zhì)其接決定了材料在沖裁形 量。軟綱的彈性變形量較小，沖裁后的彈性恢復(fù)量也就小，故工件精度較高。硬鋼彈性恢復(fù)較大，工件精度就較低。 工件形狀與尺寸。材料厚度與工件形狀對(duì)只 — J哨度也有影響，薄材料沖裁盾的彈性恢復(fù)大， — t 件精度低。工件形狀越復(fù)雜，模具創(chuàng)造及調(diào)整時(shí)就越難保證間隙勻，故尺寸偏差也越大。 參見圖 213 4．刃口狀戀對(duì)斷面質(zhì)量的影晌 16 5．間隙對(duì)沖裁力的影響 間隙愈小，沖裁變形區(qū)的靜水壓力愈高，材料的變亢力愈大．沖裁力也就愈大，反之，當(dāng)間隙增大時(shí)抗力降低，沖裁力也就減小，但減小的數(shù)值不大 。 （見圖 214） 間隙對(duì)對(duì)模具壽命的影響（見教材略講） 第三節(jié) 凸凹模間隙的確定 由此可見，凸、凹模間隙對(duì)沖裁件質(zhì)晨、沖裁力、模具壽命都有很大的影響，因此設(shè)計(jì)模具時(shí) — 定選擇個(gè)合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量好、所需沖裁小、模具壽命高。但是分別從質(zhì)量、精度、沖裁力多方面的要求分別確定的合限間隙并不是同 — 個(gè)數(shù)值，而是彼此接近，同時(shí)考慮到?？h制造中的偏差及使用中的磨損， 故生產(chǎn)中常是選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鸀楹侠黹g隙，只要間隙落在這個(gè)范圍內(nèi)就可以沖出良好制件，這個(gè)范圍的最小值稱最小合理間隙 Zmin ?。畲笪环Q最大合理間隙 Zmax。在最小合理隙 Z Mi n 時(shí)可以得到與板面垂直的斷面，而不產(chǎn)生顯著的毛刺。在最大間隙 Zmax”仍能得到滿意斷面質(zhì)量：只是個(gè)與板面不垂直?？紤]到模具在使用過(guò)程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計(jì)與制造新模時(shí)要采用最小合理間隙Zmin。 確定合理間隙的方法有理論計(jì)算與經(jīng)驗(yàn)確定法兩種。 一、理論確定法 理論確定法的主要依據(jù)是要保證裂紋重合，以便獲得良好的斷面。團(tuán)1沖裁過(guò)程中開始產(chǎn)生裂紋的瞬時(shí)狀態(tài) q 從圖中的三角形 AB c 可求得間隙z 式中： A， —— 凸模壓入深度； β —— 最大剪應(yīng)力方向與垂線間夾角； 從上式可看出，間隙 z 與材料厚度 t、相對(duì)切入深度 h。／ t以及裂紋方向日。有關(guān)，而以與β又與材料性質(zhì)有關(guān)，材料愈硬， h。／ t愈小。因 17 此從上式可看出，影響間隙值的主要因素是材料性質(zhì)和厚度。材料愈硬愈厚，所需合理間隙值愈大。表 1— 3 為常用沖壓材料的 h。／ t 與β的近似值。 由于各種材料的 h。／ t與β值目前還沒(méi)有準(zhǔn)確的測(cè)定數(shù)值，而且．生產(chǎn)中使用這種法也不方便，故廣泛 采用經(jīng)驗(yàn)公式與圖表法。 二、經(jīng)驗(yàn)確定法 經(jīng)驗(yàn)確定法也是根據(jù)材料性質(zhì)與厚度，按下式確定 式中： K— 與材料性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。 t—— 材料厚度。 軟材料如 08， l0，黃銅，紫銅 Z=(0． 08— 0． 1)t 中硬材科： A3， A 4， 20， 25． Z＝ (0． 1— 0． I 2)t 硬材如 A5， 50??等 Z＝ (0． )t 其中薄料取下限。 三、圖表法 此外也可以直接查表確定間隙值 (如教材 23， 24， 25 表 )表 2— 5是原機(jī)械工業(yè)部的《沖裁間隙》指導(dǎo)性技術(shù)文件 (JB/z27186)推薦的間隙值 。 過(guò)去我國(guó)一般采用蘇聯(lián)資料介紹的間隙值，從使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，其間隙值一般較小。原因之一是這種間隙沒(méi)有根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)分類選用，其二是只以沖裁件精度作為主要依據(jù)，而沒(méi)有考慮斷面質(zhì)景及棋具壽命等其他重要因素，所以在生產(chǎn)中存在不少問(wèn)題。例如：磨損 +沖裁力。 所以，在實(shí)際應(yīng)用中，除了特別要求斷面垂直的制件以外，盡量采用大間隙。 另外，實(shí)踐中根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，還應(yīng)： (1)沖孔的 z值可比落料取大些。 (2)沖小孔時(shí) z 值取大些，以防凸模折斷。 (3)硬質(zhì)合金模 z值應(yīng)比鋼模大 30％。 (4)J 凹?？卓跒殄F形的比直形的 z值小些 。 (5)高速?zèng)_壓時(shí)模具易發(fā)熱， f值應(yīng)取大些。 18 (6)凸凹模壁薄時(shí)．為防止?jié)q裂，應(yīng)放大沖孔的 z。 第四節(jié) 沖裁模刃口尺寸的計(jì)算 模具的刃口尺寸和公差，直接影響到?jīng)_裁件的尺寸精度，合理間隙也要靠它來(lái)保證。因此，正確地計(jì)算模具的刃口尺寸和公差是模具設(shè)計(jì)小的— 項(xiàng)十分重要的工作。 在計(jì)算刃口尺寸和公差時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 1．考慮到落料件的尺寸取決于凹模尺寸，而沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸，故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)以凹模為基難，間隙留在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，間隙留在凹橙上。（斷面 是有錐度的，落料件大端尺寸 =凹模尺寸，沖空件小端尺寸 =凸模尺寸） 2．考慮到磨損會(huì)使凹模尺個(gè)增大、凸模尺寸減小，為保證模具的壽命，落料凹模的基本尺寸應(yīng)取靠近或等于工件的最小極限尺寸；沖孔凸模的基本尺寸應(yīng)取靠近或等于工件的最大極限尺寸，并采用最小合理間隙值。 3．選樣刃口的制造公差時(shí)，應(yīng)保證工件的精度和合型間隙的要求．同時(shí)要便于模具制造公差過(guò)大，則沖出的件可能不合格，或個(gè)能保證合理間隙；過(guò)小．則模具制造難并使模具成本增加。 模具精度與沖裁件精度的關(guān)系見表 特別說(shuō)明：若工件尺寸沒(méi)有標(biāo)注公差。則按 未注公差 I T14 級(jí)來(lái)處理，而模具則按 I丁 11級(jí)制造 (對(duì)非圖形件 )．或按 I T 6— 7級(jí)制造 (對(duì)圓形件 )。 按模具加工方法的不同，刃口計(jì)算方法分為兩種 1．凸模與凹模分開加工 分開加工：是指凸模與凹模分別按各自的圖紙單獨(dú)加工，模具間隙靠加工出的尺寸保證。因此，要分別計(jì)算和標(biāo)注出凸模、凹模的尺寸和公差。此法適用于圓形或形狀簡(jiǎn)單的工件。 (1)落料模 設(shè)落料件尺寸度 d，根據(jù)上述原則，先確定凹模尺小再減小凸模尺寸以保證合理間隙。刀口部分各尺寸關(guān)聯(lián)圖如圖所示。 （ 2）落料模的刃口尺寸計(jì)算公式如下 19 ： (2)沖孔模 設(shè)沖孔尺寸為 d。 (標(biāo)公差 )根據(jù)上述計(jì)算原則先確定凸模尺寸。再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙刃口部分各尺寸關(guān)聯(lián)圖如圖 2—13(b)所示。 沖孔徑的刃口尺寸計(jì)算公式如下： 符號(hào)意義： x公差帶偏移系數(shù)，目的是為避免多數(shù)沖裁件都偏向極限尺寸 (其他略 ) 其值與工件精度有關(guān)。 公差帶偏移系數(shù) x 可查 2— 7，或按下列關(guān)系取 工件精度 IT10 以上 :x=1 工件精度 IT11~13: x= 工件精目 IT14:x= 為了保證合理間隙，模具制造公差必須滿足下列條件 凸 、凹模分開加工的優(yōu)點(diǎn)是：凸、凹模具有互換性，便于模具成批加工。 凸、凹模分開加工的缺點(diǎn)是：為了保證合理間隙．需要較高的模具制造公差等級(jí)，模具制造比較困難。 （根據(jù)例題講解 6， 27表的運(yùn)用） 2．凸模與凹模配合加工 對(duì)于形狀復(fù)雜或薄材料工件．為了便于模具制造，應(yīng)采用配合加工。此方法是先加工基準(zhǔn)件 (落料時(shí)為凹模，沖孔時(shí)為凸模 )，然后根據(jù)基淮件的實(shí)際尺寸，來(lái)配做另一件 (落料時(shí)為凸模、沖孔時(shí)為凸模 )，然后根據(jù)基淮件的實(shí)際尺寸，來(lái)配做另一件 (落料時(shí)為凸模、沖孔時(shí)為凹模 )，在另一件上修出最小合理間 隙值。故采用配合加工時(shí)，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，另一件只標(biāo)注基本尺寸．并注明“凸模尺小按凹模實(shí)際尺才配制， 20 保證單面間隙” (落料時(shí) )；或“凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制，保證單面間隙?！?(沖孔時(shí) )。 配合加工時(shí)，基準(zhǔn)件的制造公差 6f(或久 )不再受間隙值的限制，甚至可以適當(dāng)放大制造公差，故模具比較容易制造。日前一般工廠都采用這種加上方法?；鶞?zhǔn)件的制造公差一般可取 A/4 對(duì)于一些形狀復(fù)雜的沖裁件．出于各部分尺寸性質(zhì)不同，其磨損規(guī)律也不同，故必須具體分析．分別計(jì)算。 如圖 220a 為落料件和凹模尺寸， 2— 20b 為沖孔件和凸模尺寸，在這兩個(gè)圖中： A 類尺寸為磨損后變大的尺寸，這類尺寸應(yīng)按落料凹模尺寸公式 (2?2)計(jì)算 ,B 類尺寸是磨損后受小的尺人這類尺寸應(yīng)按沖孔凸模尺寸公式 (2— 4)計(jì)算； C 類尺寸為磨損后不變的尺寸，對(duì)這類尺寸，把工件的中間尺寸作為模具的基本尺寸，然后標(biāo)對(duì)稱偏差即可，具體計(jì)算公式見下表： 第五節(jié) 沖裁工藝力 沖裁工藝力包括分離材料所需的沖裁力以及卸料力、推件力和頂件力。沖裁后．沖下的工件 (或廢料 )由于彈性恢復(fù)而擴(kuò)張、會(huì)梗塞在凹模洞口內(nèi)。同樣、廢料〔或工件〕上沖出的孔會(huì)因彈性收縮而箍緊在凸模上。？叫 卸料力；？叫頂料（件）力；？叫推料（件）力。 計(jì)算沖壓工藝力的目的是什么呢？ 就是為合理選擇壓力機(jī)的噸位。（當(dāng)然選擇壓力機(jī)不僅要考慮噸位，還有工作臺(tái)，壓機(jī)結(jié)構(gòu)。閉合高度等） 選擇壓力機(jī)時(shí)，壓力機(jī)的公你壓力 (N)必須大干或等于沖裁時(shí)的總壓力 一、 沖裁力的計(jì)算 生產(chǎn)中常用平刀口模具沖裁，其沖裁力可按下式計(jì)算； K 安全系數(shù)，一般取皮＝ 1． 3。它考慮到模具刃口磨損變鈍、凸模與凹模間隙不均勻、材料性能柯厚度偏差波動(dòng)等因素。 沖裁高強(qiáng)度材料或厚料和大尺寸工件時(shí)，需要的沖裁力較大。如果沖 21 裁超過(guò)車間 現(xiàn)有壓力機(jī)的噸位，就必須設(shè)法降低沖裁力。 1．加熱沖裁 材料在加熱狀態(tài)下剪切強(qiáng)度大大下降，因而可以降低沖裁力。但材料加熱后會(huì)產(chǎn)生氧化皮，還會(huì)產(chǎn)生變形，故此法只適用于厚板或工件表面質(zhì)量及精度要求不高的工件。降τ 2．階梯布置凸模沖裁 在多凸模的沖裁中，將凸模做成不同南度，呈階梯布布置