冲压模具基本知识

压力机辅助装置人.压力机辅助装置人冲压模具讲座第一章概论一.冲压加工的重要性及优点。1.重要性：冲压工艺应用范围十分广泛，在国民经济的各个部门中，几乎都有冲压加工产品。如汽车，飞机，拖拉机，电器，电机，仪表，铁道，邮电，化工以及轻工日用产品中均占有相当大的比重。.优点：1)生产率高。2)精度高，质量稳定。3)材料利用率高。4)操作简便，特别适自动化。1.概念：即利用压力机及其外部设备，通过模具对板材施加压力，从而获得一定形状工方法。冲压加工的三要素：冲床，模具，材料。冲压是生产中应用广泛的一类加工方法，主要用于金属薄板料零件的加工。在产品零件的产品成本和周期等要求的提高，从系统的整体优化中确定相关的各要素已成为技术和管理发展的重要方向。影响冲压加工的因素：软件硬件冲压工艺安自动全化安装润滑生产管理质量管理价格管理运输废料处理噪音对策后序工艺工材模工材具具料具具冲压工艺按其变形性质可以分为材料的分离与成形两大类，每一类中又包括许多不同的工序。冲压的基本工序：1.冲裁:包括落料和冲孔两个工序。1)落料：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，其余部分为废料，设计时尺寸以.模仁为准，间隙取在冲子上；2)冲孔：模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分是废料，设计时尺寸以冲子为准，间隙取2.剪切:用模具切断板材,切段线不封闭.3.切口:在坯料上将板材部分切开,切口部分发生弯曲.4.切边:将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉。5.剖切：将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲压。切口切边剖切6.弯曲：用模具使材料弯曲成一定形状(V型/U型/Z型弯曲)。8.扭曲：将平板的一部分相对于一部分扭转一个角度。弯曲卷圆扭曲9.拉深：将板料压制成空心工件，壁厚基本不变。10.变薄拉深：用减小直径与壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸，得到要求的底11.孔的翻边：将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘。拉拉深变薄拉深孔的翻边12.外缘翻边：将工件的外缘翻起圆弧或曲线状的竖立边缘。部缩小。14.扩口：将空心件的口部扩大，常用于管子。外缘翻边缩口扩口薄。16.卷边：将空心件的边缘卷成一定的形状。17.胀形：将空心件(或管料)的一部分沿径向扩张，呈凸肚形。起伏卷边胀形18.旋压：利用赶棒或滚轮将板料毛坯赶压成一定形状(分变薄与不变薄两种)。20.校平：将毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平。旋压整形校平.21.压印：改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹。22.正挤压：凹模腔内的金属毛坯在凸模压力的作用下，处于塑性变形状态，使其由凹模孔挤出，金属流动的方向与凸模运动方向相同。23.反挤压：金属挤压过程中，沿凸模与凹模的间隙塑流，其流动方向与凸模运动方向相反。24.复合挤压：正挤与反挤的结合。压印正挤压反挤压复合挤压1.模具分类(按冲压工序的组合方式分)。1)单冲模：在模具上只有一个加工工位，而且在冲床的一次行程中只完成一类冲压2)复合模：在模具上只有一个加工工位，在冲床的一次行程中完成两类以上的加工3)级进模：有多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列不同的冲压加工。三类模具的优缺点比较：单单工序模简单小、短低高低不方便高低不安全低小批量生产压试制复合模较复杂小、短较高高低不方便高低不安全低大批量生产内外形精度要求高级进模复杂高低高方便低高安全易于自动化高大批量生产结构成本、周期制造精度材料利用率生产效率维修产品精度安全性冲床性能要求应用2.级进模特点：件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形以及装配等工艺，减少了中间转运和重复定位等工作，而且工位数量的增加不影响生产效率，可以很小的精密零件。材料送材料送进产品取件材料插入.2)操作安全简单。级进模冲压时操作者不必将手伸入模具的危险区域。对大量生产，还采用自动送料机构，模具内装有安全检测装置。3)模具寿命长。复杂的内形和外形可分解为简单的凸模和凹模外形，分段逐次冲切，工序可以分散在若干个工位，在工序集中的区域还可以设置空位，从而避免了凸、凹模壁厚过小的问题，改变了凸、凹的受力状态，提高了模具强度。此外，级进模还采用卸料板兼作凸模导向板，对提高模具寿命也非常有利。4)产品质量高。级进模在一副模具内完成产品的全部成形工序，克服了用简单模时多次定位带来的操作不变和累积误差。，但由于级进模生产效率高、压力机占有数少、需要的操作工人数和车间面积少，减少了半成品合生产成本并不高。的经验、推断和目测工作量多，人才培养时间长，个人之间的差异大；于批量生产。级进模还受产品零件尺寸限制，产品尺寸不宜太大。凹模在板料上施加一定形式和大小的作用力，使材料产生塑性变形，从而将毛胚转变为产品零件的能力。模具产产品搬出1.级进模设计流程。、排样、概要设计、结构设计、零件设计。1)工艺设计:即是对产品零件所包括的成形工序逐一进行分析，以确定产品零件的加工工艺方案。工艺设计前应充分了解产品零件的要求及实际的生产条件。2)排样与概要设计以工艺设计可行为前提，具体确定级进模加工产品零件时的工序方案构形式，初步给出模具的估价和制造周期，确定是否继续开展模具详细的设计和制造。.3)结构设计和零件设计就是为级进模正式投入生产而具体地开展的设计，在这一阶段部分模具零件的加工也将同期展开。结构设计与零件设计的结果是模具装配图、需加工的模具零1)要用系统的观点，从冲压、模具制造等多方面构成的大系统中确定级进模的结构和零件方案，要重视实践经验的作用。要切合实际，确立切实可行的模具方案，同时要考虑现有的模具制造条件、冲压生产条件。2)级进模结构复杂，设计难度大，制造费用高，周期长，因此设计应坚持科学、严谨、求实的精神，认真分析、详细规划，务求设计合理、制造方便、满足使用要求。要充分了解产品零件加工的需求和模具制造和使用条件,表1-5是级进模设计前应掌握的数据。表1-6是级进模设计时的规划表。3)模具设计和制造具有技术密集型的特点，设计和制造密切相关。随着产品市场竞争的因此，模具设计和制造的交叉并行已成为必然。表1-5级进模设计前应掌握的数据项项目设计前应掌握的数据工件与材质模具设计资料模具材质模架冲床尺寸标注有效位数、尺寸公差、标注要求图纸尺寸、图号、名称的标注要求加工设备现有加工设备可加工能力表1-6级进模设计规划表产品编产品编号模具交货期材质板厚板料宽度板料状态送料装置规格冲压加工规格月产被加工材料规格带料条料卷料产品名称模具编号产量总寿命行数列数加工速度生产方式级进冲压简单冲压复合冲压个个个列.备注送料机构气动~备注送料机构气动~夹持式~冲床规格冲床规格产品简图：闭合高度模柄直径落料孔径说明：Z表1-8级进模设计流程：力机.第二章级进模结构设计加工性、成本、周期及寿命等起着决定性作用。第一节级进模结构设计一级进模结构1)日本式模具结构：利用卸料板压料(常见模具结构)。优点：压料可靠，模具生产时稳定性好；2)美国式模具结构：没有卸料板，采用局部压料(两者更本区别)优点：噪音小，速度高；模具模板(8块板)工作零件导向零件零件辅助零件 (入子)主导向副导向连接零件(螺钉，等高套筒及垫圈)定位零件(定位销，导正销，定距侧刃，灌胶PIN)导料零件(导板，Lifter)检测装置(误送/叠料/波动/光电检测).二结构设计原则.1.尽量选用成熟的模具结构或标准结构。2.模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求。3.结构应尽量简单、实用，要具有合理的经济性。4.能方便地送料，操作要简便安全，出件容易。5.模具零件之间定位要准确可靠，连接要牢固。7.模具结构与现有的冲压设备要协调。8.模具容易安装，易损件更换方便。三模具基本尺寸1.模具平面尺寸模具平面尺寸是指模具轮廓最大尺寸，它易凹模外形尺寸为基础，以最终选择的模架尺寸2.模具闭合高度模具闭合高度是指模具处在最低点的工作位置时，上模座的上表面到下模座的下表面之间的距离。即为模具各块模板厚度之和。压力机闭合高度是指压力机滑块在下死点时，滑块底面到压力机工作台面上平面的距离。由于多数压力机滑块高度可上下调节，当压力机连杆调至最短时的闭合高度称为压力机最大闭合高度Hmax,而当压力机连杆调至最长时的闭合高度称为最小闭合高度Hmin。为了保证模具能装在压力机上工作，模具闭合高度必须小于压力机闭合高度。最好H位Hmin+10≤H≤Hmax-5第二节工作零件设计钢性)：1.凸模的分类：1)按凸模断面形状可分为简单形状和复杂形状两种；2)按刃口形状可分为平刃、斜刃和其它专用凸模；3)按固定方法可分为台阶固定、螺钉固定、压板固定等；4)按结构形式可分为整体式、镶拼式、直通式、阶梯式和带护套式。2.凸模结构的基本形式。1)圆凸模(标准件)。TYPEI.TYPEIV2)机械加工凸模。凸模的加工方法一般有线割和磨削:W/C—线割;G—磨床；PG—光学曲线磨床m加工较经济；线割的零件表面光洁度不高，加工零件的使用寿命没有磨削来的高；2°细小凸模设计成上头小下头大，以保证零件强度要求；规则形状用磨床加工，R取.3.凸模的导向(卸料板)。模的最小重叠部分长度不小于3~5mm。4.凸模上的“闪位”：1)产品上的凸起；2)模仁5.冲裁凸模长度的确定：凸模长度=PP板厚度+SBP板厚度+SP板厚度+(1~2mm)二．入子设计：1.冲子固定板入子。设计要点：1)形状力求简单，便于加减垫片；2)要具有防呆功能；3)与固定板单边间隙0.01mm；与冲子单边间隙0.01mm。2.卸料板入子目的：便于改模；便于更换料号；磨损了可以更换,即提高模具寿命。设计要点：1)要具有防呆功能；mm形复杂或外形尺寸大时单边间隙可放宽到0.008mm—0.010mm。固定方式：1)倒角2)靠肩三．模仁设计.冲裁模仁PG加工两种。1)线割加工模仁：直刀面2~3mm,落料斜度一般取1。,线割表面粗糙，冲细小.废料之模仁易堵料；2)PG加工模仁：将模仁设计成分体式，直刀面2~3mm,落料斜度一般取30＇，2.冲裁间隙：一般取冲裁单边间隙为(3~5％)*t;具体取值大小还要视材质，料厚，废料形状及模仁材质而定；同加工方式也有关。1)线割加工选取间隙要比PG加工大；2)被加工材料脆、硬；冲裁间隙适当放大；3)模仁材质为SKD11时冲裁间隙要比是硬质合金来的小；4)废料形状简单冲裁间隙要取小；以防跳屑。3.固定方式：1)压板、螺钉压住(特别是针对抽引模仁)；2)分体式模仁用斜锲闭紧；3)导板压住。4.模仁壁厚设计注意事项：1)加减垫片的方便性；2)足够强度。成形模仁1.成形凸模与模仁的间隙为一个料厚t;2.固定方式：1)螺钉压住；2)导板压住；3)靠肩(不易维修)。第三节辅助零件设计；通常用到M6,M8,M10螺钉。2.冲子固定板及模仁固定板连接：.3.卸料板的连接：二定位零件：1.定位销(MISUMISTANDARD)1)导板相对于DP板的定位，定位销规格MS4-15;2)DP板相对于下模座的定位，定位销规格MS10-60;2.导正销：多用于连续模中对条料的精确定位，消除由于送料而引起的误差；与预冲工艺孔单边间隙一般取0.010mm;料厚大于1mm时间隙可适当放大；固定方式：定在卸料板上:脱料方式：1°导正销两侧对称设计顶杆，下模设有浮料销；2°采用导料板强行脱料；3°借用LIFTER脱料；4°设计月牙型剥料套，下模设有浮料块；2)固定在冲子固定板上：..3.定距侧刃：侧刃是用来切去条料旁侧少量材料而达到挡料的目的，起粗定位作用；多用于导板式模具。1°侧刃冲子单边受力，设计时对面要考虑限位，以保证冲裁间隙的不变性及提高侧刃冲子的寿命；卸料板闪LIFTER深度卸料板闪LIFTER深度H:5.0≤H≤5.0+AA≥1.5mm2°侧刃冲子的长度=送料进距+(0.10~0.20mm)。4.灌胶PIN:(具体尺寸见标准件清册)对PP板及DP板起快速定位作用，提高模具维修的方便性。.单边间隙灌胶固定(LOC638胶)2)PIN套与模座单边间隙0.10mm,借用LOC638胶来胶固；三导料零件导料板((定位销)Lifter(标准件)1.功能：1)浮料2)对料条导向3)脱料2.形状：圆形和方形；1)Lifter与模板单边间隙0.01mm;2)Lifter分布要均匀，等高；3)Lifter与材料单边间隙0.10mm;4)Lifter上升高度小于冲床行程的一半(冲床滑块于°270°~90间是送料时间，送料时，成形冲子、导位针不能与料条干涉)。HH.四传力零件1.传力零件的组成：螺塞、垫片、强力弹簧、传力销(DISK);2.传力零件组装结构：见图；3.设计要点：1)传力销要等高;2)传力销要比等高套筒短0.10mm(保护锁剥料板螺钉)；3)传力销的布置要多、均匀且靠近料条两侧以保证压料充分。五检测装置六其它零件1.压板：固定冲子和模仁(具体形状、尺寸见标准件清册)；2.止高块：对模具起保护作用(具体形状、尺寸见标准件清册)；3.限位柱：初始送料时对模具起保护作用,当被冲板材较厚时采用(t≥0.5)4.浮料块：1)浮料；5.浮料销：1)浮料；2)局部压料。2)空中接料料条运行方向第四节导向零件精确的导向是保证模具正常生产的前提条件，为了提高连续模工作的精度和稳定性又常设计成双重导向：主导向和副导向。常见的导向零件有滑动导向和滚动导向两种。一滑动导向和滚动导向的区别：组成配合关系精度可工作速度寿命承受侧向力滑动导向导柱、导套间隙配合低低短强.滚动导向导柱、导套、衬套、滚珠等过盈配合高高长弱二连续模常用导向零件1.主导向:滚动导向1)规格：MISUMISTANDARD2)设计原则1°小模具可设计成对角2个。HL2°中等模具可设计成4个，其中一个要错位5~10mm以防呆。3°大模具可设计成6个，安放位置不可完全对称以防呆，HL3)固定方式1°主导柱和下模座采用过盈配合，单边过盈0.01mm,装配时需从反面用螺钉将导柱拉进模座孔内；AB为0.20~0.30mm;胶水为金属修补剂时灌胶间隙取双边间隙为3~4mm。2.副导向:滑动导向或滚动导向滑动导向：D原则：1°同一块板上一般安放4个副导柱且间隔不要太近；2°大小模具副导柱常用规格见下表：.大大模具SGOH25-90SGBH25-20模具SGOH20-80SGBH20-20小模具SGOH16-80SGBH16-20副导柱直径副导柱规格副导套规格3)固定方式：副导柱和冲子固定板采用过盈配合，副导套和剥料板及模仁固定板采用灌胶0.03mm，灌胶时借助基准棒定位。滚动导向：2)设计原则：同一块板上一般安放4个副导柱且间隔不要太近，小模具副导柱直径常取Φ16mm，中等模具副导柱直径常取Φ20mm；3)固定方式：副导柱和剥料板采用过盈配合，单边过盈0.008~0.010mm，副导套和冲子固定板及模仁固定板采用过盈配合，单边过盈0.010mm.第五节模板设计冷冲模一般有八块模板组成:上模座(TP)、上垫板(TBP)、冲头固定板(PP)、剥料背板(SBP)、剥料板(SP)、模仁固定板(DP)、下模垫板(DBP)、下模座(DS)。.模板名称TPTBP材质45#/A707540Cr/Cr12MoVCr12Mo1V1/SKD1140Cr/Cr12MoVCr12Mo1V1/SKD11Cr12Mo1V1/SKD1140Cr/Cr12MoV45#模板设计厚度45/500/250/2545/50热处理要求普通淬火真空淬火普通淬火真空淬火真空淬火普通淬火硬度设计内容HRCHRCHRC模具组立顺序一准备工作1)设计工程师切入:提供产品图面，Layout图面，模具零件图面,并提供技术指导;2)模具零件的整理与清点:整组存放,整组清点;3)模具零件的查检:包括模板﹑工件的形状﹑尺寸﹑材质硬度是否与图面一致;4)零件刻字:在各工件非工作面上刻上模号，件号;5)零件退磁:去除加工磁性;6)清理、打磨模板并退磁:去除模板表面以及框口内的铁屑、杂物及氧化层;7)倒角:包括入子，模仁，模板框口的倒角以及剥料板入子的冲子入口侧倒角;8)试配:整组冲子与入子﹑冲子与模仁的试配,确保冲子在入子中活动自如;.9)标准件领用:标准冲子﹑入子﹑模仁,主导柱整组,付导柱整组,灌胶Pin,Pilot,Lift,Stopper,Disk,等高套筒,压板,弹簧,定位销,剥料套,垫片,螺丝等.二模具组立1)下模灌胶:下模板通过定位销与下模座精确定位,并由螺丝紧固后,用680胶对二者之间的灌胶Pin灌胶.此工序需确保胶剂粘合牢固;2)上模灌胶:通过Gauge或付导柱保证上模板与下模板精确定位,同时保证二者平行度后,由螺丝将上模板和上模座紧固.采用680胶对二者间的灌胶PIN灌胶.此工序应确保上下模的平行度,位置精度,同时也需确保680胶剂粘合牢固;3)模具组立:将上模同下模进行合模，通过查看模板间隙确保平行度后,用AB胶或快干胶进行主导柱灌胶.此工序要确保主导柱不高出上模座且胶剂粘合必须牢靠,主导套低于上模座面5mm左右;4)剥料板组立:将剥料板入子，Pilot，剥料板成形工件，剥料套(推料杆)等装入剥料板，此时要确保剥料板入子不能高于剥料板，另外,确保剥料板背板能够阻档入子，成形ft保冲裁模仁不能高于模面,冲裁模仁刀口朝上,Lift和其他活动模仁运动自如等。另外,Check废料是否畅通无阻,Check剥料板与下模板是否能贴死,并通过冲裁冲子透过剥料板伸入冲裁模仁运用切纸法Check冲裁间隙和位置是否OK;6)上模板组立:将冲子固定板入子,冲子装入上模板,并用压板将冲子固定,同样确保入子不SAPA7)合模:在上、下模不装弹簧状况下,让八块板贴死,看冲子与剥料板相对位置是否正确,下模板是否和成形冲子干涉等;StopperDiskSensor,并在模座正面印上模号、三模具全面审查1)Check弹簧:成形活动冲子用绿色或咖啡色弹簧,并考虑弹簧行程;压料弹簧用矩形弹簧,浮料用线簧;2)模具各部分之间的连接和紧固是否牢靠;3)安全检测装置是否齐全,性能是否可靠;4)模具内部气路是否顺畅;5)各部件相对运动是否自如;最后,根据组立修改工件情况修正模具图面。模具试模流程一准备工作2)将模具各调整滑块调至最外面,以免打坏模具;3)试模机台的选用:考虑参数有吨位,精度,行程,工作面大小,落料孔大小,架模高度,调机难二试模1)架模:确保冲床工作台面和模座面上无废屑等杂物;模具应处于工作台面中心并平行于工作台面;模具与冲床工作台面和上滑块紧固应该牢靠;同时将闭合高度调至Stopper间.2)送料:初次送料采用手工送料，先将料条通过模具一遍(导板式除外),用送料机侧滚轮定位料条后,取出料条，接着将料条送至冲工艺孔工站与第一个导正销之间(但不能使刀口单边切料受力)一次冲下。随后通过导正销对准定位孔精确定位,逐次送进一个Pitch，送料时要仔细观察送料时的异常,如带料,档料,闪位不够等.3)模具调整与维修:首先排除影响连续冲压模连续送料的障碍:带料,卡料,档料等;其次解决影响产品外观的问题:跳屑,压痕,模痕,拉伤,闪位不够等,同时处理堵料问题;最后调整和维修产品的尺寸参数,功能参数和装配参数等.根据试模时调整与维修状况如实填写试模报告,并修正模具图面。三样品生产与量测1)样品生产:手工送料或自动送料生产出所需数量的尺寸,外观,功能,装配性均OK的样品;2)样品量测:依据产品蓝图量测样品尺寸和功能参数,并填写自主检验记录。最后,将样品,自主检验记录,组立试模报告,修正后的模具图面一并交设计工程师。跳屑及防止1.改变废料的形状(最有效方法)；2.点焊模仁内表面；3.冲子头部磨成异形；4.真空吸下法；5.冲子中间加工吹气孔或弹顶销；6.采用较小的冲裁间隙；7.减小摸仁直刀面的高度；9.减小切削油的用量或采用粘度低的切削油；10.对于圆形废料，使镶拼式模仁孔圆心错开(易产生小毛边及)；.第三章排样设计第一节概述排样，顾名思义，就是图样的排列。在多工位级进模设计中，排样的目的旨在确定从毛坯材料转变为产品零件的工序过程。虽然级进模设计的最终结果是模具结构和相关的零件，但在开展具体的模具设计之前，必须确定如下问题：1)产品零件的毛坯如何从条料上截取？2)构成产品零件的级进冲压工序有哪些？3)各工序如何组合？如何排序？这些内容的确定就是排样的任务。因此，排样是级进模设计的重要依据，是决定级的主要因素之一。按照排样所解决的问题及设计过程中所处的阶段，级进模设计中的排样可分为三类，即毛坯排样，冲切刃口设计和工序排样。毛坯排样用于确定毛坯在条料上的截取方位和相邻毛坯之间的关系。在级进冲压加工过程中，零件复杂的几何外形往往被分解为简单几何要素的组合，这部分工作称为冲切刃口设计。工序排样确定模具有多少工位组成、每个工位的具体加工工序等。第二节毛坯排样具统计，在冲压件的成本中，材料费所占比例在60％以上。因此，合理排样对提高材料利用率、降低产品成本有着重要意义。一毛坯排样1.毛坯排样方案毛坯在板料上可截取的方位很多，这就决定了毛坯排样方案的多样性。典型的毛坯排样方案及特征如表3-1所示。根据排样时是否产生废料，毛坯排样可以分为有废料排样和无废料排样。冲裁时的废料可分为工艺废料和设计废料。工艺废料指工件之间和工件与条料之间的搭边材料定位孔和不可避免的料头与料尾所产生的废料。设计废料指由于产品形状的需要，如孔的存在而1)存在有侧向力，影响模具精度和寿命。2)前后产品的毛刺方向不一致。多切少切问题。.2.毛坯排样原则1)材料利用率要尽量高。2)满足产品零件冲裁及后序工序的要求，诸如：1°纤维方向和毛刺方向的要求；2°便于完成后续加工工序；3°生产率要高，便于操作；表3-1典型毛坯排样方案比较排样方案适用范围单排适用于形状简单的产品斜排受产品形状限制，适用范围窄对排对特定形状材料利用率高无废料排样数量多、形状单一的产品，材料利用率高，模具费用高多排产品精度差，毛刺方向不一致混合排样.二搭边搭边是指排样时毛坯外形与条料侧边及相邻毛坯外形之间设置的工艺余料。搭边的作用是保证毛坯从条料上分离，补偿由于定位误差使条料在送进过程中产生的偏移所需的工艺余料。搭边分侧搭边和中心搭边。搭边的基本要求是要有足够的强度，而搭边的强度主要由搭边搭边宽度是排样时的重要工艺参数。搭边宽度的选取需考虑的因素：1)材料利用率2)凸模强度3)条料的刚性4)产品的品质搭边值过小，冲裁时容易翘曲或被拉段，增大冲裁件的毛刺。三步距步距指冲压过程中条料每次向前送进的距离，其值为排样时沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值。步距可定义为La式中S─冲裁步距；L─沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值；四条料宽度条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需宽度方向的最小尺寸。理论上条料宽度可按下式式中B─条料宽度的理论值；D─垂直于送进方向毛坯的最大轮廓尺寸,它随毛坯排样方位变化；由于模具加工误差，条料的裁剪误差及送料时的误差，实际的条料宽度应有一定的裕度，具体尺寸可根据不同的送料侧定位方式计算。1.无侧压装置时条料的宽度因此，计算条料宽度时应补偿侧搭边的减小量。条料的宽度可按下式计算：B=D+2(b+△)+Z式中B─条料宽度尺寸；△─条料宽度的单向(负向)公差，参见表3-3；Z-3。2.有侧压装置时条料的宽度模具有侧压装置时，条料在侧压装置的顶压下始终沿某一侧的导料板送进。条料宽度可按下式计算：BD+2b+△表3-3条料裁剪公差和与导料板的间隙条料厚度.公差与间隙△Z△Z△Z△Z条∽50五材料利用率材料利用率定义为Ч=A/(B*S)*100%式中Ч─材料利用率；A─产品毛坯外形所包容的面积；B─条料宽度；Ч愈大，废料所占面积愈小。因此一般将Ч作为衡量毛坯排样方案优劣的指标。第三节冲切刃口设计冲压件毛坯的外形轮廓及内形孔从几何上可看成是各种封闭的几何曲线，内形或外形轮廓的冲切既可以一次完成，也可以分几次完成。冲切刃口外形设计就是把复杂的内形轮廓或外形轮廓分解为若干个简单几何单元，各单元又通过组合、补缺等方式构成新的冲切轮廓的工艺设计过程，即设计合理的凸模和凹模刃口。由此，冲切刃口外形的设计可分为轮廓的分割与重组两个阶段。实际生产中所遇到的冲压件往往十分复杂，通过刃口外形的分解与重组可以达到如下目的：2)改善凸模和凹模受力状态，提高模具强度和寿命。3)便于工件在模具中送进，如弯曲工件的分离。4)满足特殊的工艺需要，如拉深工艺切口。一冲切刃口设计的原则2.刃口分解应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使用要求。3.内外形轮廓分解后各段间的连接应平直或圆滑。4.分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要部位，放在不注目的位置。5.有公差要求的直边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累；6.复杂外形以及有窄槽或细长背的部位最好分解，复杂内形最好分解。7.外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。应二轮廓分解时分段搭接头的基本形式内外形轮廓分解后，各段之间必然要形成搭接头，不切当的分解会导致搭接头处产生毛.刺错牙尖角塌角不平直和不圆滑等质量问题。常见的搭接头有三种。交接交接指毛坯轮廓冲切刃口分解与重组后，新的冲切刃口之间相互交错，有少量重叠2.平接平接就是把零件的直边段分两次冲切，两次冲切刃口平行、共线，但不重叠。平接在搭接头容易产生毛刺、错牙、不平直等质量问题，应尽量避免采用。直边分两次冲切时，为消除搭接头处产生毛刺，在第二次冲切的搭接头处用退位槽，第一次先冲出退位槽，第二次在接头处重叠冲切，即设法将平接转化为交接。3.切接切接是毛坯圆弧部分分段冲切时的搭接形式，即在前一工位先冲切一部分圆弧段，在后续工位上在冲切去其余部分，前后两段应相切。与平接相似，切接也容易在搭接头处产生毛刺错牙不圆滑等质量问题。第四节工序排样一工序排样的内容与类型工序排样的目的旨在设计从平板料到产品零件的转变过程，其设计内容主要有：1)在冲切刃口外形设计的基础上，将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组；对工2)确定载体形式与毛坯定位方式。3)设定导正孔直径与导正销数量。4)绘制工序排样图。2.工序排样的基本类型按照级进模中获得毛坯外形和产品零件的方式不同，工序排样可以分为落料型、切边型和混工序排样类型：(A)落料型(B)切边型(C)混合型1)落料型工序排样:落料型工序排样是最基本的工序排样，它将产品零件内部孔的冲切工序安排在开始的若干工位，最末工位安排外形落料工序。产品零件通过落料与载体分离，并从凹模孔中落下。.落料型工序排样的主要特点是：与外形的毛刺方向相反。2°与其它类型的工序排样相比，工位数少，模具尺寸小、结构简单；3°外形无搭接头错位现象，适合于冲制外形简单的工件；4°产品易回收，冲切费料容易处理，但产品易出现翘曲；2)切边型工序排样：切边型工序排样将毛坯外廓分解，在不同的工位上分段逐次冲切，最末一个工位通过冲切工序件外形最后一段轮廓处的废料，使工件与条料分离，工件留在凹模面上。切边型工序排样的特点是：1°孔与外形的毛刺方向相同；2°产品留在凹模面上，产品的平整度易保证；3°适合于外形复杂件的冲压加工；4°外形分几次冲成，凸模数量多，并且容易出现搭接头不平直、错牙和毛刺等问题；5°因要考虑冲切凸模的强度，与落料型排样相比材料利用率低；3)混合型工序排样：混合型工序排样兼有切边型和落料型工序排样之所长，在工序排样时，前边部分按切边型合型工序排样是最常用的工序排样方法。与切边型排样相比，混合型工序排样的主要特点是：1°产品容易回收；2°最终落料的外形部分与其它部分的毛刺方向相反；3°可以冲制外形复杂的产品零件。二空工位空工位简称空位，是指工序件经过时，不作任何冲切加工的工位。在级进模中设置空工位是为了提高模具强度、保证模具的寿命和产品质量以及模具中设置特殊机构等。三载体设计级进模由多个工位组成，冲压过程中各工位的加工内容不同，因此，把工序件从第一工位位是级进模的基本条件之一。载体就是级进模冲压时条料上连接工序件并将工序搭边是为满足把工件从条料上冲切下来的工艺要求而设置的，而载体是为运载条料上的工序件条料的送进精度就无法保证，甚至阻碍条料送进或造成事故，损坏模具。载体与工序件之间载体由形式和尺寸两个因素决定，他们与产品外形和尺寸有密切关系以载体强度不可单纯依靠增加载体宽度来补救，更重要的是靠合理地选择载体形式。按照载体的位置和数量一般可把载体分为六类，如表3-4所示。1.无载体无载体实际上与毛坯无废料排样是一致的，零件外形具有一定的特殊性，即要求毛坯左右上具有互补性。2.边料载体用于落料型排样。3.单载体单载体是在条料的一侧留出一定宽度的材料，并在适当位置与工序件连接，实现对工序件的运载。单载体适合于切边型排样中使用。4.双载体体，它是在条料两侧分别留出一定的材料运载工序件。双载体比单载体更稳定，具有更高的定位精度。5.中心载体中心载体与单载体类似，但载体位于条料中部，它比单载体和双载体节省材料，在弯曲件的工序排样中应用较多。6.双桥载体双桥载体具有很好的导向精度，可以稳定运载工序件，多用于非常小的精密零件。表3-4载体的类型和特征适用范围适用范围材料利用率高毛刺方向不一致切断工序偏斜精度较低工件易收集产品易翘曲能稳定可靠地运载工序件外形轮廓各段毛刺方向不一致为标准载体在冲切过程中，载体易产生横向弯曲，无载体一侧的导向比较空t＞0.2mm步距可大于20mm可采用多排t＞0.4mm部距可大于t可小于0.2mm工位数可大于15步一般用于单排边料载体双载体单载体无载体特征类型中中心载体双桥载体条料宽度方向难导向，载体易出T.=0.3~现横向弯曲，易产生送料失误工位数可大于15步仅用于单排多用于非常小的产品适用于薄料并张拉送进的情况毛坯稳定性好，条料易导向材料利用率差四定距与导正孔设计步距在级进模中，步距是指条料在模具中逐次送进时每次向前移动的距离。为了保证前后两次冲切中在工序件上冲切口的准确匹配和连接，级进模任意相邻两工位之间的步距必须相等。步距的准确与否直接影响冲压件的外形精度、内外形相对位置精度和冲切过程能否顺利完成。2.工序件定位方式1)以条料为基准，工序件的定位可分为纵向和横向，纵向沿条料送进方向，而横向与条2)按照工序件定位精度，可把级进模纵向定位方式分为粗定位和精定位两类。一般，粗、临时挡料销、侧刃等，对工序件送进时定距。精定位方式主要是导3)导正就是用装于上模的导正销插入条料上的导正孔以矫正条料的位置，保持凸模、凹模和工序件三者之间具有正确的相对位置。4)导正销设置原则A据工位数优先在容易窜动的工位设置导正销；五工序排样原则1.工序排样应遵循的一般原则：1)工序排样要保证产品零件的精度和使用要求。模具寿命，简化模具结构。3)同一工位各冲切凸模应尽量设计为相同的高度，便于刃磨。4)冲孔在前，外形冲切和落料等在后。5)为保证条料送进的步距精度，第一工位安排冲导正孔，第二工位设导正销，在其后的各工位上，优先在易窜动的工位设置导正销。.7)工件和废料应能顺利排出。8)排样方案要考虑模具加工设备条件。2.级进冲裁模的工序排样级进冲裁工序排样的基本原则是：1)先冲孔，后冲外形。2)复杂型孔可分解为若干简单型孔，分步进行冲裁。3)工序要分散，以确保凹模有足够的强度。所有的孔不应在同一工位上冲切，最好分开。布置在同一工位及相邻工位上的冲切轮廓(包括孔)的间距不应小于凹模4)尺寸与形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。5)有孔位精度要求的孔应在同一工位上冲，若无法安排在同一工位上时，可安排在6)孔精度有要求并与轮廓靠近，冲外轮廓时孔可能会变形，应先冲外形后冲孔。7)外形薄弱部分的冲切应安排在较前的工位上。8)轮廓周界较大的冲切工艺，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。3.级进弯曲模的工序排样基本工艺，级进弯曲模在弯曲模中占有很大比例。由于弯曲件的加工总是伴随着冲孔、切边、落料等工艺，所以在级进弯曲模中必然要有冲裁工艺。冲裁排样仍按前述级1)毛刺方向一般应位于弯曲区内侧，以减少弯曲破裂的危险，改善产品外观。2)弯曲线应安排在与纤维方向垂直的方位或成一定的角度。3)应采用合适的措施，以减少回弹。4)弯边处的孔有精度要求时，应在弯曲后在冲孔，以免因弯曲引起孔的变形。5)尺寸精度要求高的弯曲件应设整形工艺。6)在一个工位上，弯曲变形程度不宜太大。对弯曲行程大、角度大的弯曲件可分几于调试休整。7)复杂弯曲件应分解为简单弯曲工序的组合，经逐次弯曲而成；对精度要求较高的弯曲件应设置整形工艺。8)平板毛坯经弯曲后变为空间立体形状的工序件，为了工序件进一步向前送进时不排样时，应尽量采用小的送进线高度。9)尽可能以冲床行程方向作为弯曲方向。若要作不同于行程方向的弯曲加工，可采4.级进拉深工序排样突缘材料的收缩是拉深时材料变形的主要特征。在级进拉深工序排样中，关键是要解决因凸缘收缩而导致的各工位步距和条料宽度不一致的问题。为此，在级进拉深工序排样中普遍采用了工艺切口。1)级进拉深工序排样中的工艺切口：更易流动，避免步距的改变，获得更好的拉深性，应在拉深工序之前先冲工艺切口。工艺切口形式：..三种典型的工艺切口ttA1A2BD其它形式的工艺切口形式及特征(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)特征：(d)使用最为普遍;(e)工件的稳定性好；(f)伸缩性好；2)级进拉深工序排样原则：1°保证条料的搭边和载体有足够的强度；.2°在最末的落料工位前设置整形工位，可以确保产品零件拉深的质量；3°拉深件底部带有较大孔时，可在拉深前先冲较小的预备孔，改善材料的拉深性，拉深后再将孔冲至要求的尺寸；4°级进拉深时首次拉深的极限拉深系数比简单拉深时要大一般约增大18％~20％,以后各次再拉深的极限拉深系数也比单件拉深时要大一些；5°拉深过程中筒形件高度在逐步增加，使各工序件高度不一致，引起了载体变形，影响拉深件质量，对此，可增加空位以改善拉深件质量；6°为了便于在试模过程中调整拉深次数和各次拉深系数的分配，应适当安排几个空位，作3)局部成形时级进模的工序排样原则在级进模中，当零件的成形包含有鼓包、翻边、压印等局部成形工序时，其工序排样应考虑以下原则：1)局部成形工序可视具体情况穿插在各工位上进行，以利于减少工位数，提高产品质量2)局部成形会起条料的收缩，使周围的孔变形，因此，局部成形工序不应安置在条料边缘区或工序件外形处，局部成形区周围的孔应在成形后再冲。3)压鼓包会引起材料拉伸变形，一般是先压鼓包，再冲切工件外形。4)避免在翻边线附近冲孔，如果有孔，则在翻边后再冲孔，以防孔变形。5)若鼓包中心线上有孔，应在压鼓包前先在孔的位置上冲出直径较小的孔，以利于材料第四章冲压工艺设计.第一节工艺设计内容冲压工艺设计，就是根据冲压件的要求，合理安排原材料准备、各种加工工序等，使得冲压过程在经济和技术上合理可行。工艺过程设计包括以下几个方面的内容。一工艺方案设计工艺方案设计就是根据冲压件的形状尺寸、材料、生产批量等特点，初步确定出冲压加工内容，并制定出几种可行的加工工艺方案，通过对产品质量、生产效率、设备条件、模具制造和寿命、操作的方便性和安全性、经济性等方面的综合比较，确定出适合具体生产条件的最佳二工艺性分析根据产品零件的形状尺寸、材料、精度等要求，对冲压工艺方案设计中所确定的各项工序内容逐一进行分析计算，确定它们对冲压工艺的适应性。三工艺计算为了进行模具设计和冲压加工，工艺计算首先应根据产品零件的几何形状和尺寸来计算所化模具结构的原则拟定合理的排样方案，并确定板料或条料的规格及下料方式。合理优选凸模和凹模之间的间隙等。第二节工艺方案设计一确定产品零件冲压工序根据产品零件的技术要求和形状特点，选择获得零件各要素的合适的冲压工序，如冲孔、弯曲、拉深、翻边等(图2-1)。图2-1冲压工序分解过程简单零件可以通过形状直观地反映出所需的冲压工序，但有些零件却需要经过分析计算才1)落料─冲孔─翻边。2)落料─拉深─冲孔─翻边。具体选择哪种工序方案则要根据产品零件的实际形状和尺寸经过计算甚至实验后方可确.工序线段夹角黄铜、紫铜、软钢合金钢落料0.18t0.25t0.35t0.35t0.50t0.70t冲孔0.20t0.30t0.45t.40t0.60t0.90t二确定冲压次数和冲压顺序由于产品零件的形状尺寸、材料等因素的影响，需根据具体情况确定冲压次数。例如拉深件，可根据其形状尺寸和材料的拉深性能确定所需的拉深次数。冲压顺序就是要对各次冲压工艺的先后顺序作出安排。安排冲压顺序时要综合考虑零件技术要求、各工序间的影响、模具结构等方面的因素。三工序的组合方式复杂零件的冲压往往包括多个工序，因此工艺设计时要考虑各工序的组合形式。典型工序组合方式包括简单工序、复合工序和级进工序。影响工序组合方式的主要因素有生产批量、尺四辅助工序的确定辅助工序要根据零件的要求及所采取的冲压工序顺序及组合方式确定，常用的有表面处第三节工艺性分析一工艺性分析的概念及内容冲压件的工艺性是指冲压件进行冲压加工的难易程度，亦即对冲压工艺的适应性。能、几何形状、尺寸和精度要求等是否良好的冲压工艺性是指能以最经济的方式加工出符合使用要求的零件，例如节省材料、模具结构简单、工序少、工人操作方便、产品质量稳定等等。二冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件的材料、尺寸、形状、精度等要求对冲裁加工的适应性，即是冲裁工艺的要求。冲裁件尺寸、形状及结构的工艺性分析包括以下几个方面：1)冲裁件轮廓形状应能合理排样，以达到节省材料的目的。方便模具制造，延长模具寿命，各种材料的最小圆角半径见表2-3。表2-3冲裁件的最小圆角半径.3)冲裁件的凸出和凹入部分的宽度不宜过小，避免过长的悬臂和窄槽。4)冲裁件上孔的最小尺寸不能太小，否则会导致凸模的折断，各种材质下一般冲模的最小孔尺寸见表2-4。表2-4最小孔尺寸材材料凸模无导向圆形矩形凸模精密导向圆形矩形硬钢1.3t1.0t0.5t0.4t软钢及黄铜8t7t0.5t0.35t0.3t0.3t28t5)冲裁件上孔与孔的间距不能太小，一般应取a≥2t,并不小于3~4mm。如果间距过小6)孔的位置不应距冲裁件的边缘太近，在弯曲或拉深件上冲孔时，应避开侧壁的圆角部分，以提高冲孔质量和模具寿命。7)冲裁件的精度不宜过高，表2-5是冲裁件所允许的精度和经济精度。孔距公差见表2-52-5精度等级材料厚度零件尺寸精度等级材料厚度4~60.18/0.100.24/0.120.30/0.150.22/0.120.28/0.150.35/0.200.30/0.160.40/0.200.50/0.254~60.18/0.100.24/0.120.30/0.150.22/0.120.28/0.150.35/0.200.30/0.160.40/0.200.50/0.25000.04/0.030.06/0.040.12/0.10经济级0.12/0.080.16/0.100.22/0.120.03/0.02精密级50.06/0.050.08/0.060.12/0.100.08/0.060.10/0.080.15/0.120.06/0.05205注：表中数字的分子项为落料件公差值，分母项为孔公差值。表2-6冲裁件的孔距及孔边距精度基本基本尺寸50~80料厚.三弯曲件的工艺性弯曲线对板料轧向的相对位置、弯曲件上孔的位置及孔壁距弯曲线的距离、相对弯曲半径及弯曲角的大小、选用的材料种类等对弯曲成形的工序安排、毛坯的定位方式、模具结构及材均有重要的影响。弯曲成形的主要问题是：回弹和最小弯曲半径。回弹直接影响弯曲件的形状准确度；最小弯曲半径既影响回弹的大小，又可能使弯曲件产表2-7弯曲工艺性分析主要内容弯曲限弯曲限制H1.5t(R=0)H≥2t+R(一般)臌凸的程度与R的大小有关A≥RA≥2t(R=0)θ<60°时不易弯曲H5t+RL≤25,H≥2t+R25<L<50H5t+RW≥1.5t产品图臌变形破裂破毛坯示意图增大H弯曲后切至HB=(0.1~0.5)tA=3tDR弯曲线外侧增大H项目弯边高度弯曲区臌凸止裂弯边附近有孔切舌弯曲1.弯曲件的结构工艺性1)零件的结构特点弯曲件的形状最好左、右对称,宽度相同,相应部位的圆角半径应左、右相等,以保证弯)切口弯曲.2)最小弯曲半径弯曲件的内圆角半径与材料厚度的比值，通常称为相对弯曲半径，用以代替应变中性层的曲率半径与材料厚度的比值，近似地表示弯曲件成形时的变形程度。最小弯曲半径:使弯曲件外缘表面不出现裂纹的内圆角半径的极限值。其值的大小与材料的种类、弯曲角的大小、板料表面质量、毛坯的边缘状态、毛坯的宽度和厚度，以向有关。常用板材的最小弯曲半径退火或正火的退火或正火的弯曲线位置垂直辗压纹向2.5t4t8t冷作硬化状态冷作硬化状态材料硬(软)硬(硬)磷青铜黄铜(半硬)黄铜(软)紫铜镁合金MB1钛合金BT5垂直辗压纹向0.5t0.35t0.5t加热到300°~400°Ct3t加热到300°~400°C3t4t垂直辗压纹向垂直辗压纹向-0.35t0.35t0.35t0.35t-0.1t0.1t0.1t0.1t冷作硬化的注：1.当弯曲线与辗压纹向成一定角度时，视角度的大小，可采用居间的数值，如45°时可取2.对在冲裁或剪裁时没有退火的窄毛料的弯曲时，应作为硬化的金属来使用；3.弯曲时通常将冲裁件有毛刺的一面放在弯曲圆弧的外层；3)弯曲件的孔边距材料种类、厚度和弯曲方式等因素有关。通常取：当t＜2mm时，L≥t;当t≥2mm时，L≥2t (图1-14)。如果孔的位置精度要求较高或孔壁距弯曲区较近，则应弯曲后冲制。4)最小弯边高度H小弯边高度应为Hmin≥2t。若弯边高度小于此值，应允许在弯角处压槽(图1-15)。<弯曲件上的各种切口弯曲工作(图1-16)，可以在冲切口的同时完成。为使成形后的零便于从凹模内顶出，弯曲部分应设计成梯形。6)局部弯曲的工艺结构零件边缘需进行局部弯曲时，在弯曲部位的交接处应开止裂孔或止裂槽,以避免弯角部位产7)弯曲件的精度弯曲件的精度受多种因素的影响，可参考相关教科书，表2-9及表2-10分别为弯曲工艺所能达到的尺寸精度和角度精度，要达到精密级的精度需加整形工序。表