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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 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)計要點 4 本章難點 l 沖裁工藝。 l 沖裁模設(shè)計要點 5 2 1 沖裁工藝 2 1 1 沖裁基本知識 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 根據(jù)沖裁變形機理的不同 , 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 形式實現(xiàn)板料分離 。 精密沖裁 : 是以 變形 的形式實現(xiàn)板料的分離 。 7 沖裁變形過程 2 1 2 沖裁過程分析 8 2 1 2 沖裁過程分析 當(dāng)模具間隙正常時 , 金屬板料的沖裁 變形過程大致可分為三個變形階段 。 ( 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) 力達到強度極限,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 大并向材料內(nèi)延伸 。 當(dāng)上 、 下裂紋重合時 , 板料便被 分離 。 12 13 2 1 2 沖裁過程分析 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、 。 這時可以得到如圖所示的沖裁件斷面 , 它 具有明顯的四個特征區(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 沖裁過程分析 對于沖孔件的孔 , 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 如間隙過大 , 對 于落料件 , 其尺寸 將會小于凹模尺寸 , 對于沖孔件 , 其尺 寸將會大于凸模尺 寸 。 28 ( 3)沖裁間隙 如間隙過小,對于落 料件,其尺寸
7、將會大 于凹模尺寸,對于沖 孔件,其尺寸將會小 于凸模尺寸。 29 ( 4)沖裁件的形狀 沖裁件的形狀越簡單其精度越高 。 30 2斷面質(zhì)量 對于斷面質(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)間隙過大或過小時, 就會使上、下裂紋不能重 合。 ( 1)間隙過大: 使凸模產(chǎn)生的裂紋相 對于凹模產(chǎn)生的裂紋向里 移動一個距離。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?。?會使凸模產(chǎn)生的裂紋 向外移動一個距離。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 二個光亮帶。在第二個光 亮帶下面存在著潛伏的裂 紋。由于間隙過小,板料 與模具的擠壓作用加大, 在最后被分離時,沖裁件 上有較尖銳的擠出毛刺。 34 3毛刺 沖裁過程的分析可知,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、許的毛刺高度見表 2.2。 35 產(chǎn)生毛刺的原因: 1。沖裁間隙不合理。 ( 1)間隙過大,會產(chǎn)生明顯的拉斷毛刺; ( 2)間隙過小,會產(chǎn)生尖銳的擠出毛刺。 36 產(chǎn)生毛刺的原因: 2。凸模或凹模磨鈍后,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 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 屬沖裁件所能達到的經(jīng)濟精度為 ITl4 ITl0 級,要求高的可達到 ITl0 IT8級。厚料比薄 料更差。 若要進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。