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1、1 第 2章 沖裁工藝與沖裁模 2 使板料分離的沖壓工藝稱為沖裁。沖 裁工藝的種類很多，常用的有切斷、落 料、沖孔、切邊、切口、剖切等。 沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一。 它既可以直接沖出成品零件，也可以作 為彎曲、拉深和擠壓等其它工序的坯料， 還可以在已成形的工件上進(jìn)行再加工 （切邊、切口、沖孔等工序）。 第 2章 沖裁工藝與沖裁模 3 本章要點(diǎn) l 沖裁工藝。 l 典型沖裁模結(jié)構(gòu)。 l 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)分析與標(biāo)準(zhǔn) 的選用。 l 沖裁模設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4 本章難點(diǎn) l 沖裁工藝。 l 沖裁模設(shè)計(jì)要點(diǎn) 5 2 1 沖裁工藝 2 1 1 沖裁基本知識(shí) 在沖裁工藝中，以落料、沖孔應(yīng)用最多。 從板料
2、上沖下所需形狀的工件（或毛坯）稱為 落料。 在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料） 稱為沖孔。 6 2 1 1 沖裁基本知識(shí) 根據(jù)沖裁變形機(jī)理的不同 ， 沖裁工藝 可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類 。 普通沖裁 : 是由凸 、 凹模刃口之間產(chǎn)生 剪裂縫 的 形式實(shí)現(xiàn)板料分離 。 精密沖裁 : 是以 變形 的形式實(shí)現(xiàn)板料的分離 。 7 沖裁變形過(guò)程 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 8 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 當(dāng)模具間隙正常時(shí) ， 金屬板料的沖裁 變形過(guò)程大致可分為三個(gè)變形階段 。 （ 1） 彈性變形階段 （ 2） 塑性變形階段 （ 3） 剪裂階段 9 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 （ 1） 彈性變形階
3、段 在板料與凸模 、 凹模接 觸處出現(xiàn)微痕 。 凸模退 回卸載后 ， 板料能恢復(fù) 原狀 。 10 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 （ 2）塑性變形階段 凸模擠入材料。材料擠入 凹模洞口。隨著凸模下壓 變形，應(yīng)力加大，直到應(yīng) 力達(dá)到強(qiáng)度極限，板料與 凸、凹模接觸處出現(xiàn)微裂 為止。 11 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 （ 3） 剪裂階段 板料與凸模和凹模的刃口 接觸處分別產(chǎn)生裂紋 。 隨 著凸模下壓 ， 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) ， 板料便被 分離 。 12 13 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 在正常的沖裁工作條件下 ， 由凸模刃口出 發(fā)的剪裂縫與由凹模刃口出發(fā)的剪裂縫是重合 的
4、 。 這時(shí)可以得到如圖所示的沖裁件斷面 ， 它 具有明顯的四個(gè)特征區(qū) 。 （ 1） 圓角帶 ； （ 2） 光亮帶 ； （ 3） 斷裂帶 ； （ 4） 毛刺 。 14 15 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 圓角帶 1 又稱塌角 材料塑性愈好 ， 凸 、 凹模之間間隙愈 大 ， 形成的塌角也就 愈大 。 16 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 光亮帶 2 光亮帶垂直于底面 。 材料塑性愈好 ， 凸模 和凹模之間的間隙 （ 圖中 Z 2為單邊間 隙 ） 愈小 ， 光亮帶的 高度愈高 。 17 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 斷裂帶 3 斷裂帶表面粗糙 ， 并 帶有斜度 。 凸模和凹模的間隙愈 大 ， 則斷裂帶高度愈 大
5、且斜度也增大 。 18 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 毛刺 4 緊挨著剪裂帶的邊 緣 ， 是由于裂紋的 產(chǎn)生不是正對(duì)著凸 模和凹模的刃口而 是在靠近刃口的側(cè) 面 。 19 20 2 1 2 沖裁過(guò)程分析 對(duì)于沖孔件的孔 ， 決定與軸類零件 配合性質(zhì)的是它的最小尺寸 ， 即其光亮 柱體部分尺寸；對(duì)于落料件 ， 決定與孔 類零件配合性質(zhì)的是它的最大尺寸 ， 也 是它的光亮柱體部分尺寸 。 于是 ， 可以 得出如下重要的關(guān)系式 : 落料尺寸 = 凹模尺寸 沖孔尺寸 = 凸模尺寸 21 22 23 2 1 3 沖裁件的質(zhì)量分析 1尺寸精度； 2斷面質(zhì)量； 3毛刺 。 24 1尺寸精度 沖裁件的尺寸精度影響
6、因素： （ 1） 沖模的制造精度； （ 2） 材料性質(zhì)； （ 3） 沖裁間隙； （ 4） 沖裁件的形狀 。 25 （ 1）沖模的制造精度 沖模的制造精度對(duì)沖裁件的尺寸精度 有直接影響 。 沖模的精度愈高 ， 沖裁件的 精度亦愈高 。 26 （ 2）材料性質(zhì) 對(duì)于比較軟的材料 ， 彈性變形量較 小 ， 沖裁后的回彈值也少 ， 因而零件精 度較高 。 而硬的材料 ， 情況正好與此相 反 ， 零件精度較低 。 27 （ 3）沖裁間隙 如間隙過(guò)大 ， 對(duì) 于落料件 ， 其尺寸 將會(huì)小于凹模尺寸 ， 對(duì)于沖孔件 ， 其尺 寸將會(huì)大于凸模尺 寸 。 28 （ 3）沖裁間隙 如間隙過(guò)小，對(duì)于落 料件，其尺寸
7、將會(huì)大 于凹模尺寸，對(duì)于沖 孔件，其尺寸將會(huì)小 于凸模尺寸。 29 （ 4）沖裁件的形狀 沖裁件的形狀越簡(jiǎn)單其精度越高 。 30 2斷面質(zhì)量 對(duì)于斷面質(zhì)量 ， 起決定作用的是沖 裁間隙 。 在具有合理間隙的沖裁條件下裂紋 重合 。 所得沖裁件斷面有一個(gè)微小的塌 角 ， 并有正常的既光亮又與板平面垂直 的光亮帶 ， 其斷裂帶雖然粗糙但比較平 坦 ， 雖有斜度但并不大 ， 所產(chǎn)生的毛刺 也是不明顯的 。 31 2斷面質(zhì)量 32 2斷面質(zhì)量 當(dāng)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)， 就會(huì)使上、下裂紋不能重 合。 （ 1）間隙過(guò)大： 使凸模產(chǎn)生的裂紋相 對(duì)于凹模產(chǎn)生的裂紋向里 移動(dòng)一個(gè)距離。板料受拉 伸、彎曲的作用加大，
8、使 剪切斷面塌角加大，光亮 帶的高度縮短，斷裂帶的 高度增加，錐度也加大， 有明顯的拉斷毛刺，沖裁 件平面可能產(chǎn)生穹彎現(xiàn)象。 33 2斷面質(zhì)量 （ 2）間隙過(guò)?。?會(huì)使凸模產(chǎn)生的裂紋 向外移動(dòng)一個(gè)距離。上、 下裂紋不重合，產(chǎn)生第二 次剪切，由凸模和凹模刃 口所產(chǎn)生的裂從而在剪切 面上形成了略帶倒錐的第 二個(gè)光亮帶。在第二個(gè)光 亮帶下面存在著潛伏的裂 紋。由于間隙過(guò)小，板料 與模具的擠壓作用加大， 在最后被分離時(shí)，沖裁件 上有較尖銳的擠出毛刺。 34 3毛刺 沖裁過(guò)程的分析可知，沖裁件產(chǎn)生微小 的毛刺是不可避免的。若產(chǎn)品要求不允許存 在微小毛刺，則在沖裁后應(yīng)增加去除毛刺的 輔助工序。正常沖裁中允
9、許的毛刺高度見(jiàn)表 2.2。 35 產(chǎn)生毛刺的原因： 1。沖裁間隙不合理。 （ 1）間隙過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生明顯的拉斷毛刺； （ 2）間隙過(guò)小，會(huì)產(chǎn)生尖銳的擠出毛刺。 36 產(chǎn)生毛刺的原因： 2。凸?；虬寄Ｄモg后，其刃口處形成圓角 當(dāng)凸模和凹模刃口帶有圓角后，沖裁時(shí) 材料中就減少了應(yīng)力集中現(xiàn)象而增大了變形 區(qū)域，產(chǎn)生的裂紋偏離刃口，凸模和凹模間 金屬在剪切斷裂前有很大的拉伸，這就使沖 裁斷面上產(chǎn)生了明顯的毛刺。 37 沖裁件的質(zhì)量分析總結(jié)： 綜上所述用普通沖裁方法所能得到的沖 裁件，其尺寸精度與斷面質(zhì)量都不太高。金 屬?zèng)_裁件所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 ITl4 ITl0 級(jí)，要求高的可達(dá)到 ITl0 IT8級(jí)。厚料比薄 料更差。 若要進(jìn)一步提高沖裁件的質(zhì)量，則要在 沖裁后加整修工序或采用精密沖裁法。
沖裁工藝與沖裁模
