沖壓及flash播放器工藝2章

第2章 （沖孔――沖裁后封閉曲線以外的部分為零件（即落下的部分為廢料本章主要討論如下內(nèi)容①?zèng)_裁變形機(jī)理②沖裁件質(zhì)量分析③沖裁模間隙及刃口尺寸的確定④沖裁力的計(jì)算⑤沖裁件排料§2－1裁變形機(jī)理受力情F1、F2―凸、凹模端面對板料的壓力（垂直作用力，產(chǎn)生剪切作用板料在彎矩M的作用下產(chǎn)生翹曲，凸、凹模端面與板料僅在刃口附近的由于間隙的存在，剪切面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖所示F1在剪切面上的分力(剪切力)為F1cos，在剪切面法向上的分力F1sin

，即剪切面上除剪切力外，還有拉力作用沖裁時(shí)的變形如圖2-3a)所示（動(dòng)畫-沖裁-變形過程，以上、下刃口連線為中心的紡錘形區(qū)域是主要變形區(qū)，從模具刃口向板料中心變形區(qū)逐步擴(kuò)大。當(dāng)凸模擠入板料后，新形成的紡錘形變形區(qū)被已經(jīng)變形而硬化了的區(qū)域所包圍。二、沖裁變形過間完成的。這個(gè)過程可分為三個(gè)階段，見圖2-4（動(dòng)畫-沖裁-變形過程）彈性變形所受的應(yīng)力逐漸增大，直至達(dá)到彈性極限。若使凸?；厣辶暇突謴?fù)原狀塑性變形斷裂分離三、沖裁時(shí)的應(yīng)力狀沖裁時(shí)的變形區(qū)可稱為剪切區(qū)，其應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，如圖2-5（P18）所示，其中有代表性的四個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為（圖中1－徑向應(yīng)力，2－切向力，3－軸（厚）向應(yīng)力A點(diǎn)1－板料內(nèi)層彎曲與凸模側(cè)壓力引起徑向壓應(yīng)力2－板料內(nèi)層切向彎曲引起的壓應(yīng)力（值大）與側(cè)壓力在切向引起的拉應(yīng)（值小）所合成的壓應(yīng)力3－凸模下壓引起的軸向拉應(yīng)力（凸模側(cè)面的摩擦力A點(diǎn)平均應(yīng)力為拉應(yīng)力B1－板料內(nèi)層彎曲引起的徑向壓應(yīng)力2－板料內(nèi)層切向彎曲引起的切向壓應(yīng)力3－凸模下壓引起的軸向壓應(yīng)力B點(diǎn)處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，平均應(yīng)力為壓應(yīng)力D點(diǎn)1－板料外層彎曲引起的徑向拉應(yīng)力（較小2－板料外層切向彎曲引起的切向拉應(yīng)力（較小3－凹模端面擠壓板料，產(chǎn)生軸向壓應(yīng)力（較大D點(diǎn)平均應(yīng)力為壓應(yīng)力E點(diǎn)1－板料外層彎曲在徑向引起的拉應(yīng)力與凹模側(cè)壓力在徑向引起的壓應(yīng)力的合（（3－凸模下壓引起的軸向拉應(yīng)力（凹模側(cè)面的摩擦力E點(diǎn)平均應(yīng)力為拉應(yīng)力A、E兩點(diǎn)的平均應(yīng)力為拉應(yīng)力，因此裂紋應(yīng)在這兩點(diǎn)處產(chǎn)生。另外，由于板料彎曲使A點(diǎn)的材料在切向、徑向受到兩向壓縮，而使E點(diǎn)的材料在切向、徑向受到兩向拉伸，從而使E點(diǎn)的平均拉應(yīng)力大于A點(diǎn)的平均拉應(yīng)力，故裂紋首先在凹模刃口側(cè)面(E處)產(chǎn)生。四、沖裁斷面特沖裁斷面具有明顯的區(qū)域性特征，可分為圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺四個(gè)特征區(qū)，見圖2-7（P1上形成的不規(guī)則的毛邊。因?yàn)榱鸭y是在刃口側(cè)面產(chǎn)生，而不是正對刃口，§2－2影響沖裁件質(zhì)量的一、影響斷面質(zhì)量的因材料性能的影模具間隙的影由圖2－8（P21（動(dòng)畫-沖裁-斷面質(zhì)量）可見，間隙是影響斷面質(zhì)量的主要因素。斷面質(zhì)量與裂紋的有關(guān)。只有當(dāng)凸、凹模間隙適當(dāng)時(shí)上、下兩條當(dāng)間隙過小時(shí)（圖a，凸模刃口附近的裂紋位置比正常間隙時(shí)向外錯(cuò)開一c，模具刃口鋒利情況的影二、影響尺寸精度的因主要因素有：模具制造精度及磨損、沖裁間隙及材料性能等模具制造精度及磨零件。一般模具的制造精度要比零件精度高2－4，設(shè)計(jì)時(shí)可參考表2－1（P21間隙的影精度。曲線與橫軸的交點(diǎn)處（間隙為Z0）表明零件尺寸與模具尺寸一致。由①當(dāng)ZZ0時(shí)，沖孔件尺寸>凸模尺寸，落料件尺寸<凹模尺寸。這是因②當(dāng)ZZ0時(shí)，沖孔件尺寸模尺寸，落料件尺寸模尺寸。這是塑性越好，彈性變形量越小，沖裁后誤差越小平行于軋制方向的誤差小于垂直于軋制方向的誤差（塑性好 （塑性差零件的厚度越大，彈性變形量越小，沖裁后誤差越小三、影響形狀精度的因沖裁件的形狀誤差主要是指工件的平面度和圓形工件的圓度影響工件平面度的原因主要是沖裁過程中板料的彎曲變形——穹彎（彎曲變形，而殘余彎曲變形的大小與材料性質(zhì)及模具間隙有很大關(guān)系，Z大n大、s小，殘余彎曲變形大采用壓料裝置以及在凸模下方加反壓力，可以有效減小穹彎§2－3沖裁模間隙的確確定方法有：理論確定法和經(jīng)驗(yàn)確定法理論確定法（計(jì)算法依據(jù)：保證上、下裂紋重合，連成一條線，以獲得良好的沖裁斷面。圖－ll（P24）所示為沖裁過程中產(chǎn)生裂紋的瞬時(shí)狀由幾何關(guān)系可得雙面間

Z2thtan

ttan式中h－產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模壓入板料的深度；t－材料厚度；故生產(chǎn)中廣泛使用表格及經(jīng)驗(yàn)來確定間隙值。經(jīng)驗(yàn)確P252-2汽車、拖拉機(jī)行業(yè)采用的大間隙，P262-3電器儀表行§2-4裁中有關(guān)力的計(jì)算及降低沖裁力的方法平刃沖裁模的沖裁力可按下式計(jì)算F式中F－沖裁N)；L－零件沖切輪廓周mm)；t－材料厚度mm)；－材料抗剪強(qiáng)度MPa)；k－修正系數(shù)，用于修正間隙k1.3為簡便，也可用材料的強(qiáng)度極限

MPa)按下式估算沖裁力FLt二、推件力及卸料力的計(jì)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)獲得的。故選擇壓力機(jī)的噸位或設(shè)計(jì)上述機(jī)構(gòu)時(shí)，需對這三種力進(jìn)行計(jì)算。確定方法一般是用下列經(jīng) 計(jì)算卸料

F2nK2F3式中F－沖裁力(N)；n－同時(shí)卡在凹模內(nèi)的件數(shù)k1k2k3－分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值見表2-4。這些力在計(jì)算總沖裁力F0時(shí)是否要考慮在內(nèi)，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別當(dāng)采用彈性卸料裝置和上出料（頂件）方式F0

F1

（沖裁時(shí)壓縮彈性裝置，凸模返回時(shí)靠彈力恢卸料和頂件當(dāng)采用剛性卸料裝置和下出料（推件）方式F0F當(dāng)采用彈性卸料裝置和下出料方式F0FF1三、降低沖裁力的措階梯沖在多凸模的沖模中，將凸模做成不同長度，使其工作端面呈階梯布置（P28圖2-12，可使各凸模沖裁力的最大峰值不在同一時(shí)刻出現(xiàn)，由此凸模間的高度差H應(yīng)大于沖裁斷面的光亮帶高度（∵塑性變形終了時(shí)沖力最大，一般按板料厚度選取

H

；

H斜刃沖將凸模(或凹模)的平面刃口做成傾斜一個(gè)角度的斜刃（P29圖2-斜刃的布置原則①斜刃應(yīng)對稱布置，以免沖裁時(shí)模具承受單向側(cè)壓力而發(fā)生偏移②為使沖裁件平整，對落料模，凸模應(yīng)做成平刃，凹模做成斜刃；對沖模，凹模應(yīng)做成平刃，凸模做成斜刃斜刃沖裁的沖裁力用下面的簡化計(jì)算

FxK－減力系數(shù)，與斜刃高度H有關(guān)F－平刃沖裁的沖裁力

0.2~0.6斜刃沖模雖能降低沖裁力，但增加了模具制造和修磨的，刃口易磨加熱沖①條料不宜過長，搭邊值應(yīng)適當(dāng)放大②加熱時(shí)防止氧化、脫碳及零件冷卻時(shí)的變形③設(shè)計(jì)模具時(shí)，刃口尺寸應(yīng)考慮零件的冷縮量④沖裁間隙可適當(dāng)減?、輵?yīng)選用熱沖模具材料加熱沖裁一般只適用于厚板件§2－5凸、凹模刃口尺寸的計(jì)系到模具的制造成本和使用。一、計(jì)算原保證沖出合格的零件（考慮沖裁變形規(guī)律沖孔時(shí)間隙取在凹模上，落料時(shí)間隙取在凸模上保證模具有一定使用（考慮磨損規(guī)律因此，為了保證沖裁件的尺寸要求，并盡可能提高模具的使用，對落料考慮沖模制造成本（制造精度公差的1/3～1/4。若工件為未注公差，對于非圓形件沖模按IT11制造；對于圓形件,因模具刃口制造容易IT6~7確定。二、尺寸計(jì)算方凸模與凹模分別適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件，其計(jì)算如下沖孔時(shí)凸模刃口尺

dp

x

（基準(zhǔn)件凹模刃口尺

dd

x

0

（偏差的布置按入體原則落料時(shí)凹模刃口尺

Dd

00

（基準(zhǔn)件凸模刃口尺

Dp

x

可查表2-8。采用分別加工法時(shí)，需分別標(biāo)注凸、凹模刃口尺寸及公差。為保證合理隙，凸、凹模刃口尺寸公差必須滿足下列條件Tp

Z或取

0.4Z

Zmin

,Td0.6Z

Zmin

(∵凸模易制造[例題若工件上需要沖制多個(gè)孔，且孔與孔之間有距要求時(shí)(如下圖)，由于距的尺寸精度由凹模距保證，而磨損不影響距的變化，故凹?？仔木嗟幕境叽缛」ぜ喑叽绲钠骄担顬楣ぜ拙喙钪档?/4，凸模與凹模配合加工—配概基準(zhǔn)件尺寸的確第一類A類尺寸（A1A2）所對應(yīng)的刃口尺寸在凸模磨損后變小，與前面所述凸、凹模分別加工時(shí)情況相同，沖孔基準(zhǔn)件凸模尺寸應(yīng)按Ap

x

計(jì)算第二類B類尺寸（B1B2所對應(yīng)的刃口尺寸在凸模磨損后變大，即相當(dāng)于落料的凹模，故應(yīng)按Bp

計(jì)算0第三類C類尺寸（C1、C20所對應(yīng)的刃口尺寸在凸模磨損后不變，應(yīng)按下式確定凸模刃口尺寸Cp

2

，即不需要考慮磨損圖2-16c)為一落料件，落料?；鶞?zhǔn)件為凹模，其刃口尺寸如圖d)所示第一類A類尺寸（A1A2）所對應(yīng)的刃口尺寸在凹模磨損后變小，即相當(dāng)于沖孔的凸模，故其刃口寸應(yīng)按

x

計(jì)算第二類B類尺寸（B1B2Bd

計(jì)算0第三類C類尺寸（C1、C20所對應(yīng)的刃口尺寸在凹模磨損后不變，應(yīng)按Cd

2

確定凹模刃口尺寸，即不需要考慮磨損凹模）實(shí)際尺寸最小合理間隙配做非基準(zhǔn)件凹模（或凸模。在非基準(zhǔn)件上只標(biāo)注公稱尺寸，不注公差，同時(shí)要在技術(shù)要求中注明“凹模(或凸摸口尺寸按凸摸(或凹模)實(shí)際刃口尺寸配做，保證最小雙向間隙值為Zmin§2－6沖裁件的排一、排樣的意，排樣方式不同，材料利用程度不同，圖2-18(a)比(b)廢料多排樣是否合理，經(jīng)濟(jì)性好壞，可用材料利用率來衡量。材料利用率是指個(gè)步距內(nèi)零件的實(shí)際面積與所用材料面積的百分比，即件實(shí)際面積/毛坯面尾所產(chǎn)生的廢料，稱為工藝廢料，是與排料有關(guān)的廢料（圖2-19）排樣形式分為有廢料排樣---沿零件全部外形輪廓沖裁，零件周邊都留有剩料由模具沖裁得到的，因此能夠保證工件質(zhì)量并提高模具。故生產(chǎn)中大多采少廢料排沿零件部分外形輪廓沖裁，只在局部有搭邊，因而有少量工藝廢料無廢料排且模具的使用也低。將a)圖零件設(shè)計(jì)成b)圖所示形狀，可使材料利用率提高40％，而且一次能沖2-9常用的排樣類三、搭排樣時(shí)沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間所設(shè)置的工藝余料稱為邊搭邊的作 兩方面搭邊值的確條料寬度的大小還與模具上有無側(cè)壓裝置或側(cè)刃有關(guān)有側(cè)見圖2—25，有側(cè)壓裝置時(shí)，條料始終靠在左邊的導(dǎo)尺上送進(jìn)，間隙始在右側(cè)，這時(shí)條料寬度為：

D2a導(dǎo)尺間距為

SB

(注意導(dǎo)尺與凹模的位置關(guān)【由圖2-

S

C1

C1，BminDaa

D2a無側(cè)見圖2-26。無側(cè)壓時(shí)，條料理想的送進(jìn)基準(zhǔn)是零件的中心線，條料寬0為 BD2a2C10導(dǎo)尺間

SB

D2a2【推導(dǎo)：由圖2-26