冲压基础知识讲义(一)

1、沖壓基礎知識綜合講義,讲师：邬正阳,目錄,沖模簡介 沖壓工藝朮語介紹 沖模和沖模零件朮語 沖壓工藝朮語 沖裁概述 沖裁件的工藝性,沖模簡介,沖模按模具結構型式分類 沖孔模 工程模 復合模 成型模 半連續模 連續模 全連續模,制造成本低 沖孔模由于模具結構簡單制造周其相對較短成本也相對較低。 生產效率較低 對于多工程完成的產品來說生產效率相對較低占用機台空間和人力較多。 精度不高 對于多工程完成的產品來說由于存在多次定位導致產品精度有所下降。,單工序沖孔模的特點,沖模簡介,復合模是指在壓力機（沖床）的一個工作行程中，在模具的同一工步同時完成數道沖壓工序的模具。在完在這些工序時工件無需進給移動。

2、它們可能是沖孔、落料、拉深或整形等不同工序的組合。,定義,沖模簡介,生產效率高 節省人力、電力和工序間搬運工作。 沖裁精度高 因幾道工序在同一工位上完成，定位基準一致。 制造成本較高 模具的制造精度要求較高，周期較長。,復合模特點,沖模簡介,成型模定義,成形是指用各種局部變形的方式來改變工件或毛坯形狀的各種加工方法。 成形工藝包括拉延、脹形、起伏成形、翻邊翻孔、縮口、旋壓、擠壓、校平等工藝。 專用以上工藝成形的模具則稱之為成形模。 但需特別說明的是，我們這裡的成形模指的是用於彎曲的折彎模。,沖模簡介,分類,V折模 翻板模 側推模 N折模 標準結構折彎模（以此種最為多見）,依其結構形式分為：,沖

3、模簡介,沖壓工藝朮語介紹,下料: 將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序, 被分離的 材料成為工件或工程料片.,沖孔:將廢料沿封閉輪廓從材料或工程料片上分離的一 種沖 壓工序,在材料或工程料片上獲得所需要的孔.,切舌:將材料沿敞開輪廓局部而不是完全分離的一種沖 壓工序被局部分離的材料,具有工件所要求的一 定位置,不再位於分離前所處的平面上.,沖壓工藝朮語介紹,切斷:將材料沿敞開輪廓分離的一種沖壓工序,被分離 的材料成為工件或工程料片.即無廢料下料,切邊:利用沖模修切工程料片的邊緣,使之具有一定直 徑一定高度或一定外形尺寸的一種沖壓工序. 包括平面切邊(圖1-4右上角)和旋切.,沖裁:利用沖模使部分

4、材料或工程料片與另一部分材 料工件或工程料片分離的一種沖壓工序 包括下料沖孔切舌切斷切邊等工序.,沖壓工藝朮語介紹,折彎:利用壓力迫使材料產生塑性變形,從而被彎成有 一定曲率,一定角度形狀的一種沖壓工序.,壓平:利用壓力迫使材料產生塑性變形,從而使折彎的 竪邊反方向打平到折彎前的平行平面上,形成雙 層材料從而去除了鋭邊.,成形:依靠材料流動而不是依靠材料分離使工程料片改 變形狀和尺寸的沖壓工序的統稱,沖壓工藝朮語介紹,半剪:用沖子擠入工程料片一面,迫使材料流入對面凹 坑以形成凸起的一種沖壓工序.,壓毛邊:強行局部排擠材料,從而使工程料片沖裁毛刺 去除的一種沖壓工序.,壓線:強行局部排擠材料,在

5、工程料片上面擠出一條溝 槽,以利於折彎成形確保工程料片精度的一種 沖壓工序.,沖壓工藝朮語介紹,抽牙:沿內孔周圍將材料翻成側立凸起的一種沖壓工序.,抽凸:強行局部材料參與變形,而其他材料不產生明顯 的塑性流動,從而成形出低淺的凸包的一種沖壓工序.,鉚合:使兩部分材料結合成一個整體的一種沖壓工序 (它包括工件自鉚和多個工件對鉚),沖壓工藝朮語介紹,壓印:強行局部排擠材料,在工序件表面形成淺凹花紋 圖案文字或符號等的一種沖壓工序,被壓印表面 的背面並無對應淺凹和凸起.,整形:依靠材料流動,少量改變(工序件)形狀和尺寸,以保 證工件精度的一種沖壓工序.,回壓:把前工程抽凸壓到產品所需要的尺寸,以消除

6、工序 件的內應力,提高工序件的平整度,從而達到產品要 求的一種沖壓工序.,沖模和沖模零件朮語,沖模: 安裝在壓力機上用于生產沖件的工藝裝備,由相互 配合的上下兩部分組成.,上模: 整副沖模的上半部,即安裝于壓力機滑塊上的沖模 部分.,下模: 整副沖模的下半部,即安裝于壓力機工作台面上的 沖模部分.,氣墊: 以壓縮空氣為原動力的彈頂器.,沖模和沖模零件朮語,導正銷: 伸入材料孔中導正其在模具內位置的銷形零件.,導柱(導套): 為上下模座相對運動提供精密導向的零件.,導料板: 引導條(帶卷)料進入凹模的板狀零件.,凸(凹)模: 沖模中起直接形成沖件作用的工作零件.即以 外形為工作表面的零件是凸模,

7、以內形為工作 表面的零件是凹模.,沖模和沖模零件朮語,沖孔模: 指沖孔,落料,切邊等一類模具的統稱.(附圖1-2.1),連續模: 是具有兩個或更多工位的沖模,材料隨壓力機行 程逐次送進一工位,從而使沖件逐步成形.連續模 其結構與標準沖孔模具相同.,成型(彎曲)模:利用壓力使材料產生塑性變形,使工件彎 曲成不同形狀,從而達到客戶所要求的產品.,復合模: 是在壓力機一次行程中,在同一工位上完成兩道 或更多工序的沖模.(附圖1-2.2),沖壓工藝朮語,下死點:壓力機滑塊上下運動的下端終點. 上死點:壓力機滑塊上下運動的上端終點. 行程:壓力機滑塊上下運動兩端終點間的距離. 閉模高度:沖模在工作位置下

8、死點時上托板(或上模座)上 平面與下托板下平面的距離. 送料裝置:利用機械氣壓或液壓機構的夾緊,放鬆的往 復動作,將原材料送入沖模的裝置.,沖壓工藝朮語,出料裝置:使已沖過的工(序)件從模具中取出的裝置. 沖件:材料經過一道或多道沖壓工序后的統稱.也即工序 件和工件的統稱. 間隙:相互配合的凸模和凹模相應尺寸的差值或其間的 空隙. 中性層:指彎曲沖件中應變為零的一層材料. 中性層系數:用以確定中性層位置的系數. 毛刺:沖裁后沖件斷面邊緣鋒利的凸起.,沖壓工藝朮語,毛刺面:邊緣有毛刺的沖裁件平面. 回彈: 分為兩種,一是成形沖件從模具內取出后尺寸與 模具相應尺寸的差值.對於彎曲件,一般以角度差

9、或尺寸差來表示.二是從模具中逸出的沖裁件外 形尺寸與凹模相應尺寸的差值,或內形尺寸與凸 模相應尺寸的差值. 壽命:指沖模每修磨一次能沖壓的次數或模具報廢前能 沖壓的次數.前者稱為刃磨壽命,后者稱為總壽命.,沖壓工藝朮語,步距:可用于多次沖壓的原材料每次送進的距離. 條料:可用于多次沖壓的條狀原材料. 卷料:可用于多次沖壓的成卷原材料. 試模:指模具初裝完成后進行的試驗性沖壓,以考核模具 性能及沖件質量. 拉痕:沖件在成形過程中,材料表面與模具工作表面的摩 擦印痕 彎曲半徑:沖件材料受壓彎曲處的內半徑.,沖壓工藝朮語,最小彎曲半徑:指能成功地進行彎曲的最小的彎曲 半徑. 展開尺寸:與成形沖件尺寸

10、相對應的平面工序件 尺寸. 展開圖:與成形沖件相對應的平面工序件圖形. 跳料(屑):沖模工作表面與材料粘合,被帶起的現象. 排樣圖:描述沖件在條(帶,卷)料上逐步形成的過程,最終 占有的位置和相鄰沖件間關係的布局圖.,沖壓工藝朮語,排樣:完成排樣圖的沖模設計過程. 搭邊:排樣圖中相鄰沖件輪廓間的最小距離,或沖件輪廓與 條料邊緣的最小距離. 崩刃:凸模或凹模刃口小塊剝落的現象. 塌角:一個指沖裁件外緣近凹模面或內緣近凸模面呈圓角 的現象.另一指沖裁件斷面呈塌角部分的 高度. 塌角面:邊緣呈塌角的沖裁件平面,即毛刺面的對面.,沖裁概述,沖裁是利用模具使板料產生分離的沖壓工序主要包括落料與沖孔。 從

11、板料沖下所需形狀的零件(或毛坯)的工藝稱落料在工件上沖出所需形狀的孔的工藝稱沖孔。 用于沖裁加工工藝的模具稱為沖孔模。 利用它可以沖出零件或是為彎曲拉深成形等后續工步准備坯料。,定義,沖裁概述,定義,廢料,工件,落料,沖孔,工件,廢料,沖裁概述,沖裁分類,按照切斷面的粗糙程度,或沖件 的精度,沖裁分為普通沖裁和精密 沖裁.,沖裁概述,變形特點,整個沖裁過程可分為三個階段彈性變形階段塑性變形階段和分離階段。 彈性變形階段由于凸模所施加的壓力材料產生彈性彎曲并略有擠入凹模刃口,如下圖。,沖裁概述,變形特點,塑性變形階段材料受力已超過彈性限度這時凸模擠入材料同時材料也擠入凹模由于材料反抗凸模及凹模的

12、擠入產生彎矩M。,沖裁概述,變形特點,分離階段靠近凹模刃口邊的材料所受應力先達到材料的抗剪強度凹模刃邊材料發生裂紋此時凸模刃邊材料尚處于塑性狀態凸模繼續擠入材料(圖a)。接著凸模刃邊的材料也產生了裂紋當凸模與凹模單面間隙z/2合適時從凸模和凹模分別出現的剪裂紋擴展重合而使沖裁件與材料分離(圖b)。分離后凸模繼續移動將沖裁件推入凹模(圖c) 。,沖裁概述,變形特點,a,b,c,沖裁概述,沖裁力曲線,右圖所示為沖Q235樣品時的沖裁力曲線。其中AB段為彈性變形區域即第一階段 BC為塑性變形并開始發生裂紋即第二階段C點沖裁力最大以后剪變位繼續增加壓力下降至D點材料完全破壞。由D至E點沖頭繼續下行用以

13、克服摩擦力和將沖下部分向凹模推進即第三階段。,沖裁概述,沖裁斷面,對普通沖裁件的斷面分析,我們可發現這樣的規律.零件的沖裁斷面和零件的表面並非垂直,而是帶有一定的錐度;除很窄一部分光亮帶外,其餘均粗糙無光澤.並有毛刺和塌角.我們把沖裁件斷面上的各區域分別稱為塌角帶(又稱圓角帶)光亮帶(又稱剪切帶)斷裂帶和毛刺.(如圖),沖裁概述,沖裁斷面,高質量的沖裁件斷面應該是:光亮帶較寬,約占整個 斷面的1/3以上;塌角斷裂帶毛刺和錐度都很小,整個 沖裁件平直無變彎現象,但是影響沖裁沖斷面質量的因素 十分復雜,它隨材料的性能厚度刃口間隙模具結構 及沖裁速度的不同而變化.,沖裁概述,沖裁力,沖裁力是指在沖裁

14、中的最大剪切抗力。計算沖裁力是為了合理選擇壓力機和設計模具。平刃口模具的沖裁力計算公式如下 F=Lt 式中F沖裁力(N)L沖裁周長(mm)t材料 厚度(mm)材料的抗剪強度(Mpa)。 考慮到模具刃口的磨損凸模與凹模間隙不均勻材料性能的波動和材料厚度偏差等因素實際所需沖裁力應增加30%即 F沖=1.3F=1.3Lt=Ltb b材料的抗剪強度。,沖裁概述,沖裁力,根據計算出的實際沖裁力我們可選擇沖床噸位沖床噸位應不小于實際沖裁力。 在滿足實際沖裁力的同時還要兼顧本廠設備條件和沖壓生產線的實際排配情況來選擇沖壓設備。 當沖裁力過大時可以用下述方法降低沖裁力 A.將材料加熱沖裁但此時應注意用熱模鋼制

15、造 模具 B.階梯沖裁凸模高度不同 C.斜刃口沖裁。為了保証產品的平面度落料時凸模平刃口凹模斜刃口沖孔時凸模做斜刃口凹模做平。,沖裁概述,材料的抗剪強度,沖裁概述,降低沖裁力,階梯沖,用于落料的斜刃,沖裁概述,降低沖裁力,沖孔斜刃,切舌斜刃,沖裁概述,在階梯沖的設計中圖示中的T值對于薄料取沖裁板厚對于厚材T值則可取料厚的一半。 斜刃沖裁不僅可以降低沖裁力還可使工件的斷面光潔度有所改善另外還可以降低沖裁中的噪聲改善沖壓加工的工作環境。 但斜刃沖裁也有其缺陷那就是沖下的廢料變形較為嚴重不利于對廢料進行再利用。,降低沖裁力,沖裁概述,卸料力推料力和頂料力,卸料力Px是將箍在凸模上的板料卸下時所需要的

16、力推料力Pt是將落料件順著沖裁凹模洞口推出時所需的力頂件力Pd是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模刃口時所需的力。,沖裁概述,經驗公式如下: PX=Kx*P(N) PT=nKt*P(N) PD=Kd *P(N) 式中, Kx Kt Kd-分別為卸料力推件力和頂件力系數P-沖裁力n-同時卡在凹模洞口內的落料件數n=H/tH為凹模刃壁垂直部分高度t為料厚。當采用錐形洞口時因無落料件卡在洞口內故可不計推件力。,卸料力推料力和頂料力,沖裁概述,沖裁時, 被沖剪的胚料 (Blank) 留於下模孔內, 有強力固著於內壁的性質, 如果下模剖面的入口與出口加工成同一尺寸,則由前述理由, 胚料停止於下模孔內, 對下一

17、次的沖剪作業造成不利影響, 如此廢料積留於下模而沖頭所要壓力逐漸升高, 再者從下模本身考慮, 胚料固著, 強制壓下, 下模的摩損較嚴重。 刃口斜度有利於廢料的落下。 刃口斜度可以減輕沖頭的負荷。 刃口斜度有利於減少沖頭與下模的摩損提高模具的使作壽命。,刃口斜度,沖裁概述,刃口斜度有如下圖所示兩種形式A圖留有一段直段圖B則表示從刃口就直接做斜度。 圖A主要用于薄材留有直段在凹模磨損后研磨凹模其刃口尺寸不變圖B所示在研磨后尺寸變化甚小而沖裁時下模磨損較慢且可以減小推料力減輕沖子負荷。,刃口斜度,沖裁概述,圖A所示由于其有直段下模側壁磨損相對來說較為嚴重如果產品上所沖的孔較小時由于沖子負荷較大沖子較

18、易折斷如果設計這種刃口時建議小沖子做成快換結構下模也建議做入子。 圖B所示由于其沒有直段相對來說廢料與下模刃口間基本沒有固著在沖床快速沖壓時由于沖頭磁性真空負壓油膜等因素的影響易產生跳料-即廢料上行至模面。如果設計為這種刃口時建議沖子做成子母沖或是在沖子上加工吹氣孔或者改進沖子形狀(如沖嘴部做成錐形)。,刃口斜度,沖件的工藝性,沖件的工藝性是指沖件對沖壓工藝的適應性。沖件工藝性對沖裁件質量材料經濟利用生產率模具制造及使用壽命等都有很大的影響。因此設計中應盡可能提高其工藝性。 沖件的工藝性主要由以下兩個方面的因素決定沖裁件的形狀及尺寸沖件的精度與粗糙度。,沖件的工藝性,沖裁件的工藝性,1. 沖裁件的形狀和尺寸,(一)。形狀盡可能設計成簡單,對稱,使排樣時廢料最少.,沖裁件的外形或內孔應避免尖角連接.除屬於