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1、第2章沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)2.1沖裁加工概述沖裁是利用裝在壓力機(jī)上的模具，使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切斷、切口、切邊、剖切等。其中落料和沖孔是最常見的工序。落料是從板料上沖下所需形狀的工件（或毛坯），沖孔是在工件上沖出所需形狀的孔。圖2-2導(dǎo)柱式落料模1－螺釘；2－導(dǎo)料銷；3－固定擋料銷；4－卸料彈簧；5－凸模固定板；6－銷釘；7－模柄；8－墊板；9－止轉(zhuǎn)銷；10－卸料螺釘；11－上模座；12－凸模；13－導(dǎo)套；14－導(dǎo)柱；15－卸料板；16－凹模；17－內(nèi)六角螺釘落；18－下模座2.2沖裁變形特點(diǎn)2.2.1沖裁變形過程彈性變形階段塑性變形階段剪裂分離階段2
2、.2.2沖裁變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)2.2.3沖裁件斷面特征圖2-5沖裁件剪切斷面特征1-圓角帶2-光亮帶3-斷裂帶4-毛刺2.2.4沖裁件質(zhì)量分析沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應(yīng)保證在圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi)。零件外形應(yīng)滿足圖紙要求，表面盡可能平直、穹彎小。影響零件質(zhì)量的因素有：材料性能、間隙大小及均勻性、刃口鋒利程度、模具精度以及模具結(jié)構(gòu)形式等。1.沖裁件斷面質(zhì)量的影響因素材料性能的影響模具間隙的影響模具刃口狀態(tài)的影響2.沖裁件的毛刺及其影響因素3.沖裁件的尺寸精度及其影響因素模具的制造精度材料性質(zhì)沖裁間隙沖裁件的形狀2.2.5沖裁件的工藝性
3、沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。所謂沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。因此，沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度等級、材料及厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大影響。1.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性沖裁件的形狀沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角沖裁件上凸出的懸臂和凹槽沖裁件的孔邊距與孔間距在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定距離沖孔時(shí)，因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小2.沖裁件的精度沖裁件的精度一般可分為精密級與經(jīng)濟(jì)級兩類。精密級是指沖壓工藝在技術(shù)上所允許的最高精度，而經(jīng)濟(jì)級是指模具達(dá)到最大許
4、可磨損時(shí)，其所完成的沖壓加工在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)而在經(jīng)濟(jì)上又最合理的精度，即所謂經(jīng)濟(jì)精度。為降低沖壓成本，獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，在不影響沖裁件使用要求的前提下，應(yīng)盡可能采用經(jīng)濟(jì)精度。沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于ITll級，最高可達(dá)IT8～10級，沖孔比落料的精度約高一級。一般要求落料件公差等級最好低于ITl0級，沖孔件最好低于IT9級。2.3沖裁工藝計(jì)算沖裁間隙沖裁間隙一般是指雙邊間隙沖裁凸模、凹模刃口尺寸計(jì)算凸模與凹模分別加工①可行性判斷②計(jì)算公式2．凸模與凹模配合加工凸模與凹模配合加工時(shí)，凸?；虬寄３叽缬?jì)算步驟①在尺寸計(jì)算之前，應(yīng)確定基準(zhǔn)件，落料時(shí)凹模為基準(zhǔn)件，沖孔時(shí)凸模為基準(zhǔn)件。②對基準(zhǔn)
5、件上的尺寸分類，并選用適當(dāng)公式逐個(gè)進(jìn)行尺寸計(jì)算。最后將計(jì)算的尺寸及上下偏差標(biāo)注在基準(zhǔn)件的零件圖上。③與基準(zhǔn)件相配的非基準(zhǔn)件不要進(jìn)行尺寸計(jì)算，只需將基準(zhǔn)件的基本尺寸作為非基準(zhǔn)件的基本尺寸，標(biāo)注在非基準(zhǔn)件的零件圖上，不要標(biāo)注偏差。但在技術(shù)條件中應(yīng)注明：“按基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸配作，保證間隙值在Zmin～Zmax”即可。2.3.3沖裁件的排樣圖2-18排樣方法3.搭邊排樣時(shí)沖裁件與沖裁件之間（a）以及沖裁件與條料側(cè)邊之間（a1）留下的工藝余料稱為搭邊。搭邊的作用搭邊的數(shù)值4.排樣圖排樣圖是排樣設(shè)計(jì)的最終表達(dá)形式，排樣圖是編制沖壓工藝與設(shè)計(jì)模具的重要工藝文件。一張完整的模具裝配圖應(yīng)在其右上角畫出工件圖
6、及排樣圖。在排樣圖上應(yīng)標(biāo)注條料寬度及其公差、送料步距及搭邊值。采用斜排方法排樣時(shí)，還應(yīng)注明傾斜角度的大小。必要時(shí)，還可用雙點(diǎn)劃線畫出條料在送料時(shí)定位元件（如擋料銷等）的位置。對有纖維方向要求的排樣圖，則應(yīng)用箭頭標(biāo)出條料的纖維方向。排樣時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)公差要求較嚴(yán)的零件，排樣時(shí)工步不宜太多，否則積累誤差大，零件公差要求不易保證；對孔壁較小的沖裁件，其孔可以分步?jīng)_出，以保證凹模孔壁的強(qiáng)度；零件孔距公差要求較嚴(yán)時(shí)，應(yīng)盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出；當(dāng)凹模壁厚太小時(shí)，應(yīng)增設(shè)空工步，以提高凹模孔壁的強(qiáng)度；盡量避免復(fù)雜型孔，對復(fù)雜外形零件的沖裁，可分步?jīng)_出，以減小模具制造難度；零件小而批量大時(shí)，應(yīng)盡
7、可能采用多工位級進(jìn)模成形的排樣法；零件較大的大量生產(chǎn)中，為了縮短模具的長度，可采用連續(xù)-復(fù)合成形的排樣法；對于要求較高或工步較多的沖件，為了減小定位誤差，排樣時(shí)可在條料兩側(cè)設(shè)置工藝定位孔，用導(dǎo)正銷定位。在級進(jìn)模的連續(xù)成形排樣中，如有切口翹腳、起伏成形、翻邊等工步時(shí)，一般應(yīng)安排在落料前完成；當(dāng)材料塑性較差時(shí)，在有彎曲工步的連續(xù)成形排樣中，必須使彎曲線與材料的軋制方向成一定角度。2.3.4沖裁力計(jì)算3.卸料力、推件力和頂件力
