【正文】 AT ?? ? m inmax ZZ ?T?≤ ? ?m ZZ ?A≤ ? ?m inmax6.+Zmin≤Z max，選取必須滿足以下條件： 2．凸模與凹模配作法 配作法就是先按設(shè)計尺寸制出一個基準(zhǔn)件（凸?；虬寄＃?，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。 1．按凸模與凹模圖樣分別加工法 （ 1）落料 ? ?AxDD A ????? 0ma x ? ? ? ? 0mi nma x0mi nTT ZxDZDD AT ?? ?? ??????（ 2）沖孔 ? ?0mi n Txdd T ????? ? ? ? ? AA ZxdZdd TA ?? ?? ?????? 0mi nmi n0mi n（ 3）孔心距 =L177。 加工方法： 凸、凹模刃口尺寸的計算方法 具有互換性、制造周期短，但 Zmin不易保證，需提高加工精度，增加制造難度。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。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其精度可按 IT6~IT7級制造，或查表 25；對于形狀復(fù)雜的刃口，其精度可按制件對應(yīng)公差值的 1/4取值；若制件沒有標(biāo)注公差，可按 IT14級處理，沖模則按 IT11級制造。如果對刃口尺寸精度要求過高，會使模具制造困難，增加成本，延長生產(chǎn)周期；如果對刃口尺寸精度要求過低，則生產(chǎn)出來的制件可能不合格，會使模具的壽命降低。不論是落料還是沖孔，沖裁間隙都取最小合理間隙值。 ? (2) 考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取制件尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸模基本尺寸則應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。所以，在計算凸模和凹模的刃口尺寸時，落料和沖孔應(yīng)區(qū)別對待，遵循的原則如下。落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，其尺寸大小等于凹模刃口尺寸，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，其尺寸大小等于凸模刃口尺寸。 凸、凹模刃口尺寸計算原則 ? 由前述可知，由于在沖裁時凸、凹模之間存在間隙，使沖裁件的斷面帶有錐度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。 ? 確定合理間隙值有理論確定法和經(jīng)驗確定法兩種。這個間隙范圍就稱為合理間隙，這個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)。因此，在沖壓實際生產(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因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值。 合理間隙值的確定 ? 由以上分析可見，間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。 ? 所以為了減少凸、凹模的磨損，延長模具使用壽命，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。沖裁后卸料與推件時模具與板料之間的滑動摩擦也造成凸、凹模的側(cè)面磨損。而側(cè)向力也隨間隙的減小而增大，使凸、凹模側(cè)面磨損嚴(yán)重。 ? 沖裁時，由于材料產(chǎn)生彎曲變形，使沖裁力主要集中在凸模和凹模的刃口部分。但間隙繼續(xù)增大時會引起毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力的迅速增大。隨間隙增大，卸料力和推件力都將減小。試驗證明，當(dāng)單面間隙介于材料厚度的 5%~20%范圍內(nèi)時沖裁力的降低不超過 5%~10%。 沖裁間隙對沖裁力、卸料力、推料力、頂件力的影響 ? 隨著間隙的增大，材料在沖裁時所受的拉應(yīng)力將增大，材料容易斷裂分離，沖裁力有一定程度的降低。差值越小，精度越高。另外，在裝配模具時也必須保證間隙均勻，避免局部出現(xiàn)間隙過大和過小的現(xiàn)象。 ? 當(dāng)間隙過大時 (如圖 25(c)所示 )，凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋比正常間隙時向里錯開一段距離，因為材料的彎曲和拉伸增大，拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，使塑性變形較早結(jié)束，所以，沖裁斷面光亮帶變窄，斷裂帶和圓角帶增大，而且斷面斜度增大，毛刺又高又厚，難以去除，斷面質(zhì)量下降。 ? 當(dāng)間隙過小時 (如圖 25(a)所示 )，凸模刃口附近產(chǎn)生的裂紋比正常間隙時向外錯開一段距離，上、下裂紋延伸后不重合，兩裂紋之間的材料隨著沖裁的進(jìn)行將被第二次剪切，在斷面上產(chǎn)生第二光亮帶，斷面中部出現(xiàn)斷裂夾層，兩頭呈光亮帶，并在端面有擠長的毛刺。 ? 沖裁間隙對沖裁件斷面的影響如圖 25所示。反之，材料塑性較好，沖裁時裂紋出現(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。但 4個特征區(qū)域的大小及其在斷面上所占的比例大小并非一成不變，而是隨著材料性能、刃口狀態(tài)、模具間隙等條件的不同而變化。 沖 裁 間 隙 ? 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 ? 沖裁間隙對沖裁力、卸料力、推料力、頂件力的影響 ? 沖裁間隙對模具壽命的影響 ? 合理間隙值的確定 沖 裁 間 隙 沖 裁 間 隙 圖 24 沖裁間隙 沖裁間隙對沖裁件斷面質(zhì)量的影響 ? 如前所述，沖裁件的斷面具有圓角帶、光亮帶、斷裂帶與毛刺區(qū) 4個特征區(qū)域。 ? 斷裂帶 c：該區(qū)域是在斷裂階段形成，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，使沖裁件斷面粗糙不光滑，且略帶有斜度。 ? 光亮帶 b：該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當(dāng)刃口切入材料后，材料受到凸模和凹模剪切應(yīng)力 τ和擠壓應(yīng)力 σ的作用而形成光亮垂直的斷面。 沖裁變形過程 沖裁斷面特征 沖裁斷面特征 ? 圓角帶 a：由于凸模和凹模之間存在間隙，塑性變形不可能是純剪切，當(dāng)凸模刃口壓入材料時，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形，材料被拉入間隙，形成圓角帶。 ? 由上述分析可知，板料沖裁過程的變形是很復(fù)雜的，除了剪切變形外，還存在拉伸、彎曲、橫向擠壓等變形。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)上下裂紋重合時，板料便被剪斷分離。 ? 3. 斷裂分離階段 ? 見圖 22(c)、 (d)、 (e)。由于凸、凹模間存在有間隙，故在這個階段中板料還伴隨著彎曲和拉伸變形。凸模擠入板料上部，同時板料下部擠入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。 ? 2. 塑性變形階段 ? 見圖 22(b)。由于未采用壓邊裝置，凹模上的板料則向上翹曲，間隙越大，彎曲和上翹越嚴(yán)重。 ? 1. 彈性變形階段 ? 見圖 22(a)。 沖裁變形過程分析 圖 21 平板墊圈 沖裁變形過程 ? 如圖 22所示是用無壓邊裝置的模具對板料進(jìn)行沖裁時的變形過程。 ? 沖裁的應(yīng)用非常廣泛，它可以直接沖出成品零件，也可為彎曲、拉深、成形等其他工序制備毛料。例如沖制一個如圖 21所示的平板墊圈，沖其外形稱為落料，沖其內(nèi)孔稱為沖孔。 ? 落料和沖孔是兩種最基本的沖裁形式。根據(jù)變形機(jī)理的不同，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁兩種。 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 ? 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，制件精度為 IT14級 )，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？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 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 ? 沖裁變形過程分析 ? 沖 裁 間 隙 ? 沖裁模刃口尺寸計算 ? 沖壓力及壓力中心計算 ? 沖裁件的工藝性 ? 排 樣 ? 精 密 沖 裁 ? 模 具 設(shè) 計 ? 沖裁模的設(shè)計步驟 ? 沖裁模設(shè)計實訓(xùn) ? 習(xí)題與練習(xí) 沖裁變形過程分析 ? 沖裁變形過程 ? 沖裁斷面特征 沖裁變形過程分析 ? 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。為此，應(yīng)了解沖裁變形過程及沖裁端面的特征；掌握沖裁間隙對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)會確定條料寬度；掌握沖裁力及壓力中心的計算。第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 （時間： 4次課， 8學(xué)時） 第 2章 沖裁工藝與模具設(shè)計 ? 教學(xué)目標(biāo)： ? 本章介紹冷沖壓模具設(shè)計的重要內(nèi)容，也是最基礎(chǔ)的內(nèi)容。通過本章的學(xué)習(xí)，將達(dá)到能設(shè)計中等復(fù)雜程度沖裁模具的水平。 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。它包括落料、沖孔、切口、切邊、剖切等多種工序。通常所說的沖裁是指普通沖裁。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。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。所以，熟練掌握沖裁工藝和沖裁模的設(shè)計是非常必要的。 ? 如果模具間隙正常，沖裁變形過程大致可分為如下 3個階段。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，凸模下部略微擠入板料上部，板料的下部則略微擠入凹模洞口。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。當(dāng)凸模繼續(xù)壓入時，壓力增加，若材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度，便開始進(jìn)入塑性變形階段。隨凸模擠入板料深度的增大，塑性變形程度增大，變形區(qū)材料硬化加劇，沖裁變形抗力不斷增大，直到刃口附近側(cè)面的材料由于拉應(yīng)力的作用出現(xiàn)微裂紋時，塑性變形階段便告終，此時沖裁變形抗力達(dá)到最大值。間隙越大，彎曲和拉伸變形也越大。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。隨后，凸模將分離的材料推入凹模洞口。整個沖裁過程受凸模和凹模之間的間隙影響很大，沖裁后板料也因翹曲而不平整。材料的塑性越好、凸模和凹模的間隙越大，圓角帶也越大。通常光亮帶占整個斷面的 1/2~1/3。 ? 毛刺區(qū) d：毛刺的形成是由于微裂紋產(chǎn)生的位置不是正對刃口，而是在刃口附近的側(cè)面上，在拉應(yīng)力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺。在 4個特征區(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。 ? 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。 ? 當(dāng)沖裁間隙合適時 (如圖 25(b)所示 )，凸模和凹模刃口附近產(chǎn)生的裂紋將相互重合，沖裁件的斷面呈一定的斜度，但還是比較平直、光滑、毛刺較小，制件的斷面質(zhì)量較好。此時，毛刺雖比正常間隙時有所增加，但較薄易去除，而且斷面的斜度和圓角較小，故只要中間撕裂不是很深，仍可應(yīng)用。 ? 因此，在設(shè)計和制造模具時，應(yīng)使沖裁間隙保持在一個合理的范圍之內(nèi)。 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。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏差。但在正常情況下，間隙對沖裁力的影響并不很大。 ? 間隙對卸料力、推件力的影響比較顯著。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。 沖裁間隙對模具壽命的影響 ? 沖模失效的形式一般有磨損、崩刃、變形、脹裂和折斷。如果間隙小，沖裁力及摩擦力都增大，使刃口所受應(yīng)力增大，造成刃口變形和端面磨損加劇，甚至崩刃。間隙過小時的二次剪切產(chǎn)生的金屬碎屑又加劇了刃口側(cè)面磨損。小間隙有時還會產(chǎn)生凹模脹裂、小凸模折斷的現(xiàn)象。若采用小間隙，就必須提高模具的硬度和耐磨性，提高模具的制造精度，沖裁時采用良好的潤滑，以減小磨損。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模壽命最長，沖裁力最小等各方面的要求。只要間隙在這個范圍內(nèi)，就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長的模具壽命?？紤]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。 ? 1. 理論確定法 ? 2. 經(jīng)驗確定法 沖裁模刃口尺寸計算 ? 凸、凹模刃口尺寸計算原則 ? 凸、凹模刃口尺寸的計算 沖裁模刃口尺寸計算 ? 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。所以，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計中的一項重要工作。在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準(zhǔn)。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。 ? (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)計落料模時，先確定凹模刃口尺寸，再以凹模為基準(zhǔn)，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確定；設(shè)計沖孔模時，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確定。這樣，在凸、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。 ? (3) 確定沖模刃口制造公差時，應(yīng)考慮制件的公差要求。一般來說，模具制造精度比制件精度