1、五金冲压连续模具設計講義講師：金牛SEKOU2022/6/23目錄 沖孔模設計 復合模設計 成形模設計 結束語2022/6/232沖孔模結構 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2022/6/233沖孔模結構定義廢料工件落料沖孔工件廢料2022/6/234沖孔模結構變形特點 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剪裂階段。 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
2、擠入凹模刃口,如下圖。2022/6/23版權所有不得復制5沖孔模結構變形特點 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擠入產生彎矩M。2022/6/23版權所有不得復制6沖孔模結構變形特點 剪裂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) 。2022/6/23版權所有不得復制7沖孔模結構變形特
3、點abc2022/6/238沖孔模結構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克服摩擦力和將沖下部分向凹模推進即第三階段。2022/6/239沖孔模結構沖裁斷面M毛面 G光面R塌角沖裁所得的表面如右圖所示在沖出孔的上部有些微圓角稱塌角接著是由剪切形成的光亮光面最后是撕裂形成的毛面。而在廢料上也有類似的三部分只是分布位置的上下次序相反。2022/6/23版權所有不得復制10沖孔模結構沖裁斷面與間隙I型間隙很大R很大a很大拉毛很大
4、II型間隙較大R較大a正常拉毛正常III型間隙適中R減小a正常拉毛正常IV型間隙較小R減小a正常拉毛及正常V型間隙很小R很小a很小拉毛及擠毛增大2022/6/23版權所有不得復制11沖孔模結構沖裁斷面與間隙 上頁圖顯示了不同間隙下的沖裁斷面變化情況間隙從I型斷面到V型斷面逐步減小。III型斷面的間隙適中。這種斷面分光面和毛面兩部分并帶有塌角R和毛刺。毛刺由拉應力產生稱拉毛。毛面部分有斜度a。 II型斷面的塌角R較III型有所增加斜度a基本不變拉毛仍正常。 間隙如再擴大(I型斷面)則塌角R及斜度a顯著增加拉毛也增大伴隨工件變形。2022/6/23版權所有不得復制12沖孔模結構沖裁斷面與間隙 IV
5、型斷面的塌角R較III型減少但斜度與III型相差無几。由于間隙的縮小在毛面中間出現光點毛刺中等除拉毛外并有壓縮應力產生的擠毛。 V型斷面的塌角R極小几乎沒有斜度有兩層相互間隔的光面和毛面毛刺(拉毛和擠毛)有所增加擠毛高度和模具刃口的鋒利程度有關刃口越鋒利擠毛高度越小。2022/6/23版權所有不得復制13沖孔模結構沖裁斷面與間隙斷面分類I型II型III型IV型V型毛面斜度a1416 811 711 611 -塌角高度R 10%20%t8%10%t6%8%t4%7%t2%5%t光面高度G10%20%t 15%25%t25%40%t35%55%t 50%70%t 毛面高度M70%80%t60%75
6、%t50%60%t35%55%t 25%45%t 毛刺大拉毛工件變形正常拉毛正常拉毛中等拉毛及擠毛大拉毛及擠毛間隙z/217%21%t11.5%12.5%t8%10%t5%7%t1%2%t2022/6/23版權所有不得復制14沖孔模結構沖裁斷面與間隙 上頁表為低碳鋼沖裁斷面與沖裁間隙的關系。 R與G的和約等于材料斷裂前凸模進入材料的深度。 對于I型斷面工件或廢料上的光面可能窄而不規則甚至無光面。 IV型光面帶光點。 V型光面有兩層中間夾有毛面。 IV毛面帶粗糙面。 V型毛面分兩層中間夾有光面。 擠毛高度與模具刃口鋒利程度有關。2022/6/23版權所有不得復制15沖孔模結構間隙與沖裁力 間隙越
7、小沖裁力越大而增大沖裁間隙則可以減小沖裁力。 當間隙合理時上下裂紋重合最大剪切力較小。 而間隙過小時材料所受力矩和拉應力減小壓應力增大材料不易產生撕裂上下裂紋不重合又產生二次剪切使沖裁力增大。 間隙較大時材料所受力矩和拉應力增大材料易于剪裂分離故最大沖裁力有所減小。2022/6/23版權所有不得復制16沖孔模結構間隙與精度 沖件精度是指沖件實際尺寸與基本尺寸間的差值差值越小精度越高。 當間隙較大時材料受拉伸作用變大沖裁完畢后因材料的彈性恢復沖件尺寸向實體方向收縮即落料件尺寸小于凹模尺寸沖孔件的孔徑大于凸模尺寸。 而間隙較小時材料的彈性恢復使落料件的尺寸增大而沖孔的孔徑變小。 沖件的尺寸變化量大
8、小還與材料性能厚度軋制方向沖件形狀等因素有關。模具制造精度及刃口狀態也會影響沖件質量。2022/6/23版權所有不得復制17沖孔模結構間隙與模具壽命 在沖裁過程中模具刃口處所受的壓力非常大使模具刃口與材料接觸面間出現局部附著現象產生附著磨損。其磨損量與接觸壓力相對滑動距離成正比與材料 的屈服強度成反比是模具磨損的主要形式。 當間隙較小時接觸壓力會增大摩擦距離增長摩擦發熱嚴重導致模具加劇磨損使模具與材料間產生粘結現象還會引起刃口的壓縮疲勞破壞使之崩刃。 而間隙較大時材料彎曲拉伸相對增加模具刃口端面的正壓力增大容易產生崩刃或塑性變形使磨損加劇。2022/6/23版權所有不得復制18沖孔模結構間隙與
9、模具壽命 間隙過大或過小都會降低模具壽命。因此間隙合適或適當增大模具間隙何使凸凹模與材料間的摩擦減小并減緩間隙不均勻的不利因素從而提高模具壽命。 凹模端面磨損比凸模大原因是凹模端面材料滑動較為自由而凸模下的材料沿板面方向的滑動則受到了限制。 凸模側面的磨損最大則是因為凸模側面受到卸料作用的長距離摩擦而加劇了磨損。 為了提高模具壽命可采用較大間隙用小間隙就必須提高模具硬度和制造精度對沖模刃口充分潤滑以減少磨損。2022/6/23版權所有不得復制19沖孔模結構間隙確定 生產中通常是用一個適當的范圍作為合理間隙最大值稱最大合理間隙最小值稱最小合理間隙。考慮到磨損會使間隙變大故設計和制造模具時通常用最
10、小合理間隙。 理論確定法 主要依據是保証裂紋重合以獲得良好的沖裁斷面。公式z=2(t-h0) tg=2t(1-h0/t) tg材料h0/t(%)t4軟鋼757070656555504056 中硬鋼656060555548453545 硬鋼54474745443835254 2022/6/23版權所有不得復制20沖孔模結構間隙確定在以上計算公式中t板料厚度(mm) h0/t產生裂紋時凸模相對壓入深度 裂紋與垂直方向的夾角。從公式可以看出間隙與板材厚度相對壓深度裂紋方向角有關。而h0和又和材料性質有關。由上頁表可知影響間隙值的主要因素是板材力學性能及其厚度板料越厚越硬或塑性越差 h0/t值越小合理
11、間隙值越大。材料越軟 h0/t值越大合理間隙值越小。2022/6/23版權所有不得復制21沖孔模結構間隙確定查表法 五類斷面常用單邊間隙見下表(z/2t %)。材料I型斷面II型斷面III型斷面IV型斷面V型斷面低碳鋼最大2111.512.58105712高碳鋼最大251719141611132.55不鏽鋼最大2312.513.59113512鋁最大1781068240.51硬鋁最大2012.514910560.51黃銅(退火)最大2181068230.51黃銅(半硬)最大2491168350.51.5磷銅最大2512.513.510123.551.52.5純銅(軟)最大258957240.5
12、1純銅(半硬)最大25911683512鉛最大228106.57.5461.52.5鎂最大16573.54.51.52.50.512022/6/23版權所有不得復制22沖孔模結構間隙方向落料時凹模尺寸做成工件要求尺寸凸模為凹模尺寸減去間隙值。沖孔時凸模尺寸做成工件要求尺寸凹模為凸模尺寸增加間隙值。由于凸凹模存在間隙因此落下的料或沖出的孔都是帶有錐度的其大端尺寸基本上等于凹模尺寸小端尺寸基本上等于凸模尺寸。落料以大端尺寸為公稱尺寸沖孔以小端尺寸為公稱尺寸。由于生產中的磨損在設計時取最小合理間隙。2022/6/23版權所有不得復制23沖孔模結構沖裁力沖裁力是指在沖裁中的最大剪切抗力。計算沖裁力是為
13、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。2022/6/23版權所有不得復制24沖孔模結構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造 模具B.
14、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。2022/6/23版權所有不得復制25沖孔模結構材料的抗剪強度材 料剪切強度 (Kg/mm)材 料剪切強度 (Kg/mm)軟質硬質軟質硬質鉛23-鋼板40505560錫34-鋼板0.1%C2532鋁791316鋼板0.2%C3240杜拉鋁2238鋼板0.3%C3648鋅1220鋼板0.4%C4556銅18222530鋼板0.6%C5672黃銅22303540鋼板0.8%C7290軋延青銅32404060鋼板1.0%C80105白銅20364556矽鋼板4056軟鋼板3240不鏽鋼板52
15、56深抽拉鐵板3035-鎳板25-2022/6/23版權所有不得復制26沖孔模結構降低沖裁力階梯沖用于落料的斜刃2022/6/23版權所有不得復制27沖孔模結構降低沖裁力沖孔斜刃切舌斜刃2022/6/23版權所有不得復制28沖孔模結構 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2022/6/23版權所有不得復制29沖孔模結構卸料力推料力和頂料力 卸料力Px是將箍在凸模上的
16、板料卸下時所需要的力推料力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。2022/6/23版權所有不得復制30沖孔模結構經驗公式如下: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2022/6/23版權所有不得復制31沖孔模結構沖裁時, 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
17、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2022/6/23版權所有不得復制32沖孔模結構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
18、斜度2022/6/23版權所有不得復制33沖孔模結構 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2022/6/23版權所有不得復制34沖孔模結構 在沖壓生產中沖裁件在板條料的布置方法稱排樣排樣是否合理直接影響到材料的經濟利用。 在沖壓生
19、產中毛坯材料費用占60%以上排樣的目的就是在于合理利用材料。評價排樣的經濟性合理性的指標就是材料利用率。 條料的材料利用率=nS/bL*100%其中n條料上沖件總數S沖件面積b條料寬度L條料總長。 板料的材料利用率 =nS/bL*100%各符號含義同上。排樣2022/6/23版權所有不得復制35沖孔模結構 在沖壓中所產生的廢料有工藝廢料和結構廢料兩種要提高材料利用率就必須減少廢料面積。 排樣中相鄰沖件間的余料或沖件與料條邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊用以防止送料發生偏差時沖出殘缺的產品。搭邊不可太小過小的搭邊剛性不足有隨凸模進入凹模的趨勢 容易使刃口受損。 排樣分為有搭邊排樣和無搭邊排樣兩種。對于
20、有完整和合圖形且沖裁精度不太高的沖件可用無搭邊排樣。排樣2022/6/23版權所有不得復制36沖孔模結構最小工藝搭邊值材料厚度t圓件或R2t的圓角矩形件邊長L50矩形件邊長L50或R2t工件間沿邊工件間沿邊工件間沿邊0.25以下1.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.81.21.61.01.21.51.81.82.01.62.01.21.51.82.02.02.22.02.51.51.82.02.22.22.52.53.01.82.22.22.52.52.
21、83.03.52.22.52.52.82.83.23.54.02.52.82.53.23.23.54.05.03.03.53.54.04.04.52022/6/23版權所有不得復制37沖孔模結構 上頁表列搭邊值適用于低碳鋼對于其他材料應乘以以下系數 中等硬度的鋼 0.9 軟黃銅純銅 1.2 硬鋼 0.8 鋁 1.31.4 硬黃銅 11.1 非金屬 1.52 硬鋁 11.2 有側刃的搭邊可乘系數0.75。 以上所說的搭邊值為最小工藝搭邊在設計排樣時應予以適當加大。搭邊2022/6/23版權所有不得復制38沖孔模結構 常用的排樣類型有單行直排單行斜排多行直排對頭直排對頭斜排。 少無廢料排樣沖裁的特
22、點節省原材料模具結構簡單模具成本降低一沖程可沖多個產品提高了勞動生產率減輕了壓機負荷但條料或卷料的寬度公差直接影響工件精度在條料的所謂匯合點(即三個或多個工件相交的一點)上可能出現較大的毛刺整個產品外形上毛邊方向不一致。排樣類型2022/6/23版權所有不得復制39沖孔模結構 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2022/6/23版權所有不得復制40沖孔模結構 沖件形狀應盡量設計成簡單對稱的形
23、狀或是和合圖形這樣可以減少排樣廢料。 沖件的外形和內孔盡量避免尖銳的角在各直線或曲線連接處應有適當的圓角。最小圓角半徑見下表。沖件的工藝性形狀和尺寸工序線段夾角黃銅純銅鋁軟鋼合金鋼落料900.18t0.25t0.35t900.35t0.50t0.70t沖孔900.20t0.30t0.45t900.40t0.60t0.90t2022/6/23版權所有不得復制41沖孔模結構 沖件上凸出懸臂和凹槽寬度不宜過小硬鋼為1.52.0t黃銅軟鋼為1. 01.2t 純銅鋁為0.80.9t當t1mm時按t=1mm計算。 在彎曲件或拉深件上沖孔時其孔壁與工件直壁之間應保持一定距離若距離太小沖孔時會使沖頭受水平推力
24、而折斷。沖件的工藝性形狀和尺寸2022/6/23版權所有不得復制42沖孔模結構沖孔時孔徑不宜過小。其最小孔徑與孔的形狀材料的力學性能材料的厚度等因素有關。無導向凸模沖孔的最小尺寸見表1用凸模護套精密導向沖孔的最小尺寸見表2 。沖件的工藝性形狀和尺寸材料圓孔d正方形孔邊長a腰形孔寬a矩形孔寬a硬鋼d1.3ta1.2ta0.9ta1.0t軟鋼及黃銅d1. 0ta0.9ta0.7ta0.8t鋁鋅d0.8ta0.7ta0.5ta0.6t材料圓形孔(d)方形孔(a)硬鋼0.5t0.4t軟鋼及黃銅0.35t0.3t鋁鋅0.3t0.28t表2 表1 2022/6/23版權所有不得復制43沖孔模結構 沖件的孔
25、與孔間孔與邊緣間的距離不應過小否則會影響模具強度和沖件精度。一般情況下宜取此間距大于或等于兩倍料厚并不得小于34mm必要時則可取11.5倍的料厚當料厚小于1mm時取11.5mm但模具壽命則有所下降。 腰鼓形沖件允許圓弧半徑R應大于料寬的一半即能采用少廢料排樣如R等于料寬的一半就不能采用少廢料排樣因料的正偏差會導致台肩產生。沖件的工藝性形狀和尺寸2022/6/23版權所有不得復制44沖孔模結構 留有余量的沖件可以通過整修提高外形或內形的粗糙度和精度。外形整修過程如下圖所示會形成環狀切屑。整修2022/6/23版權所有不得復制45沖孔模結構 影響整修余量的因素整修凹模尺寸的制造公差和允許磨損值整修
26、凸模尺寸的制造公差和允許磨損值回彈的變化落料毛坯在模具中定位誤差。 整修雙向余量見下表 表中最小余量用于簡單形狀最大余量用于復雜或帶尖角的形狀多次整修的末次整修用表中最小值。外形整修整修余量材料厚度 t黃銅軟鋼中等硬鋼硬鋼最小最大最小最大最小最大1.50.100.150.150.200.150.251.530.150.200.200.250.200.30340.200.250.250.300.250.35450.250.300.300.350.300.402022/6/23版權所有不得復制46沖孔模結構 普通沖件的斷面由光面和毛面組成。而光潔沖裁則可以粗糙度為Ra1.60.4m 級的斷面完全不
27、出現或很少出現撕裂的毛面。 凹模帶圓角刃口的落料如下圖(左)負間隙落料如下圖(右)光潔沖裁2022/6/23版權所有不得復制47沖孔模結構 凹模帶圓角刃口的落料。制造凹模時圓角半徑先做得小一些試沖過程中視需要逐步增大圓角。對不規則形狀特別是小圓弧突出部分缺口等要用較小圓角。小圓角與其他部分大圓角逐漸過渡。 凸模刃口保持鋒利并固定牢靠以免在沖裁中彎曲。 凹凸間隙較一般沖裁大為減少而與材料厚度關系不大。 對多數材料及各種厚度雙面間隙為0.010.025mm間隙大了會造成撕裂現象。 工件從凹模逸出后其尺寸會增加0.020.05mm。 此種沖壓方法沖裁力約為普通沖裁力的110%150%。光潔沖裁202
28、2/6/23版權所有不得復制48沖孔模結構 光潔沖裁常用圓角半徑見下表 負間隙落料主要適用于軟的有色金屬及其合金。沖壓過程帶有部分正擠的性質所需沖裁力為普通沖裁力的1.52倍。 負間隙值隨輪廓形狀而不同突出的角部最大凹入的部分最小。 由于凸模大于凹模模具上應有限位柱保証凸模的最低位置在凹模面上0.10.2mm。光潔沖裁材料厚度材料低碳鋼鋁紫銅130.250.50.250.25460.51.00.250.50.250.52022/6/23版權所有不得復制49沖孔模結構 凸模帶圓角的沖孔主要用于軟鋼及有色金屬沖孔深比t/D1/3的孔雙面間隙取0.010.02且與料厚無關。如下圖(左)。 帶台凸模沖
29、孔主要用于中等厚度材料如下圖(右)。光潔沖裁2022/6/23版權所有不得復制50沖孔模結構 精密沖裁簡稱精沖。它是在普通沖裁的基礎上采取強力齒圈壓邊小間隙凹模圓角施加反頂力等四項工藝措施的一種沖壓分離加工方法。其沖件的斷面粗糙度尺寸精度擴斷面垂直度均比普通沖裁高很多。另外斷面擠出的毛刺很薄容易去除且塌角高度也很小。精沖2022/6/23版權所有不得復制51沖孔模結構 精沖的工作部分如下圖所示1沖子2齒圈壓板3板料4凹模5頂出器精沖2022/6/23版權所有不得復制52沖孔模結構 齒圈壓板(V Ring) 精沖的壓料板與普通沖裁不一樣它帶有齒圈起強烈壓邊作用使之形成三向壓力狀態增加了變形區及其
30、鄰域的靜水壓。齒圈壓板是精沖變形中最重要的工藝措施。其V形環部分角度為對稱45V形環與刃口邊的距離a(=0.7t)及V形環高度h (0.2t)應隨精沖材料的不同而不同。精沖特點材料厚度tahR11.710.30.21.82.21.40.40.22.32.71.80.50.12.83.22.10.60.13.33.72.50.70.23.84.52.80.80.22022/6/23版權所有不得復制53沖孔模結構 凹模(或沖頭)小圓角 普通沖裁時模具刃口越尖越好而精沖時刃尖仍有0.020.2mm左右或(12)%的圓角抑制了剪裂縫的發生限制了剪裂面的產生而且對工件斷面的擠光作用更有利。 小間隙 間隙
31、越小沖裁變形區的拉應力越小壓應力的作用越大。通常精沖部分的間隙取0.010.02mm對一些較薄的板材也可取(0.51.2)%t。小間隙還使模具對剪切面有擠光作用。反頂力 施加很大的反頂力很顯然能減輕材料的彎曲變形起到增加壓應力因素的作用進一步促使其斷裂面的減少剪切光亮帶的增加同時也使工件無彎拱。精沖特點2022/6/23版權所有不得復制54沖孔模結構精沖過程精沖過程如下圖所示圖A為材料送進模具圖B為模具閉合材料被齒圈壓板凹模凸模和頂出器壓緊圖C為材料在受壓狀態下沖裁圖D沖裁完畢圖E為齒圈壓板下卸料送料圖F為頂出器頂出工件并排走。2022/6/23版權所有不得復制55沖孔模結構精沖模設計要點精沖
32、排樣基本上和普通沖裁相似但搭邊應加一些。對于復雜的帶鋸齒形的沖裁表面應放在進料方向以便精沖時搭邊更充分。精沖模刃口尺寸與普通沖裁模類似落料件仍以凹模為基准沖孔件以凸模為基准。不同的是精沖后零件外形和內孔均有微量收縮。 2022/6/23版權所有不得復制56沖孔模結構精沖力精沖變形所的總能量比普通沖裁大一倍左右但僅用于切離材料的沖裁力并不大可依下式計算 F=0.9Ltb=Lt 式中符號與普通沖裁力公式中的意義相同。 另有文獻提出了精沖時的抗剪強度為=(mt/d+0.75) b當2C/t=0.005時m=3.0當2C/t=0.01時m=2.85工藝力精沖普通沖裁工藝力精沖普通沖裁沖裁力F1 =0.
33、9Ltb=LtF1 =0.8Ltb=Lt卸料力F4=(0.10.15)F1F40.03P1壓邊力F2=(0.30.5)F1F20(或=F4)推件力F5=(0.10.15)F1F5 0.1F1反頂力F3=(0.10.15)F1F3 0.1F1普通沖裁力與精沖力比較2022/6/23版權所有不得復制57沖孔模結構沖孔模結構示意圖2022/6/23版權所有不得復制58沖孔模結構 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
34、序沖模的特點2022/6/23版權所有不得復制59沖孔模結構2022/6/23版權所有不得復制60沖孔模結構典型結構2022/6/23版權所有不得復制61沖孔模結構典型結構編號模板代號模板名稱材質厚度編號模板代號模板名稱材質厚度1HP上托板SS41307SP上打板SLD202BB上墊腳SS41808DB下模板SLD303HH上模座SS41409CB下墊板YK30204BP上墊板YK302010DD下模座SS41505PP上夾板SS412011CC下墊腳SS41906SB上打背板YK301812DH下托板SS41252022/6/23版權所有不得復制62沖孔模結構 沖床滑塊帶動上模從開模狀態時的
35、最高點開始向下運動此時下上模未有接觸。 當上打板接觸到下模的沖件時上打板停止運動,沖床滑塊繼續向下運動上模脫料彈簧開始壓縮上打板受彈簧壓力壓緊沖壓.經過一定的行程,裝在上夾板上的沖子接觸到沖件。 沖床滑塊繼續向下運動,在接近下死點(閉模狀態)時沖子完全進入下模孔內完成沖孔。 沖孔模的工作過程2022/6/23版權所有不得復制63沖孔模結構 沖孔廢料從下模板到下墊板到下模座漏料孔落下 。 在沖床經過下死點后沖床滑塊帶動上模開始回升此時由於壓力緩解在上模脫料彈簧力的作用下上打板把沖件從沖子上頂出完成脫料。下模板的頂料銷上頂,使沖件回位 。 沖床滑塊帶動上模繼續上行回到開模狀態時的最高點完成一次沖壓
36、過程 。 沖孔模的工作過程2022/6/23版權所有不得復制64沖孔模結構 材質SS41 或S45C 熱處理硬度: NONE (即不熱處理) 功能將模具的上模部分通過夾模器連接固定在沖壓設備的滑塊上可使模具的上模隨沖壓設備上下運動。 適用情況視沖床的閉模高度來選取在沖床的閉模高度較小時可以不用上托板和上墊腳 。 厚度對于KINFON沖床G1-160G2-250厚度為30MM對于600T沖床為40MM。沖孔模的模板上托板2022/6/23版權所有不得復制65沖孔模結構 材質SS41 或S45C 熱處理硬度: NONE (即不熱處理) 功能位於上托板與上模座之間起墊高作用根據需要調整其高度可使模具
37、適用於不同的沖壓設備並可保証夾模器有足夠的安放空間。 排布上墊腳排布的位置會影響到整個的受力狀況從而影響到模板的工作質量及產品的質量。因此應排在重點受力部位。沖孔模的模板上墊腳(一)2022/6/23版權所有不得復制66沖孔模結構 適用情況視沖床的閉模高度來選取在沖床的閉模高度較小時可以不用上托板和上墊腳 。 厚度常用厚度80MM如果夾模時夾模器位置在上模座范圍內上墊腳高度不得小于70MM否則上模座上應有夾模器避位。也可根據實際情況進行調整。沖孔模的模板上墊腳(二)2022/6/23版權所有不得復制67沖孔模結構 材質S45C或SS41 熱處理硬度NONE 功能是上模部分及外導柱或外導套的固定
38、板。沒有上托板時還具有上托板的功能。 厚度常用厚度為30或40MM 。沖孔模的模板上模座2022/6/23版權所有不得復制68沖孔模結構 材質S45C或SS41或YK30或SKD11 熱處理硬度NONE或HRC52或HRC58如果夾板上打凸壓沙拉沖子或是對于不鏽鋼沖件時上墊板要有足夠的硬度此時上墊板的硬度可取HRC58 HRC62。 功能承受夾板上沖子的作用力,保証彈簧有足夠的壓縮行程。 厚度常用厚度為20MM設計時其厚度可根據需要調整。沖孔模的模板上墊板2022/6/23版權所有不得復制69沖孔模結構 材質S45C或SS41 熱處理硬度NONE 功能對沖子與內導柱起夾持與定位作用。 厚度常用
39、厚度為20MM設計時其厚度可根據需要調整。沖孔模的模板上夾板2022/6/23版權所有不得復制70沖孔模結構 材質S45C或SS41或YK30或SKD11 熱處理硬度NONE或HRC52當其支承打板上入子時應選用YK30或是SKD11并作相應的熱處理。 功能支承打板上的入子或是配沖子長度。 厚度常用厚度為18MM或10MM當配用60MM的沖子時一般選18MM配50MM的沖子時選 用10MM。沖孔模的模板上打背板2022/6/23版權所有不得復制71沖孔模結構 材質SKD11 熱處理硬度HRC52 功能在合模時起壓料作用在開模時起卸料作用需要硬度耐磨損性及適當的耐沖擊性是工作模板是沖子的導向板。
40、 厚度常用厚度為18MM或20MM當配用60MM的沖子時一般選20MM配50MM的沖子時選 用18MM。也可根據實際情況選用其厚度。沖孔模的模板上打板2022/6/23版權所有不得復制72沖孔模結構 材質常用SKD11或SLD(建議用SLD) 在沖制如SUS301時可考慮用SKH系列高速鋼如SKH59。 熱處理硬度常用HRC58對于SKH系列鋼材來說可用到HRC62以上。 功能一般用來作凹模刃口需要硬度及耐磨損性是工作模板 。 厚度常用厚度為25MM或30MM。模板大小應參考日立或是大同的標准以便下料時節省材料并減少加工量。沖孔模的模板下模板2022/6/23版權所有不得復制73沖孔模結構 材
41、質常用SKD11或YK30或SS41 熱處理硬度常用HRC52或HRC58或NONE當下模部分沒有入子時可選 用SS41且不需墊處理。 功能承力部件,保証下模板沖裁刃口強度及對下模板入子的固定與承力 。 厚度常用厚度為20MM。模板大小應參考日立或是大同的標准以便下料時節省材料并減少加工量。沖孔模的模板下墊板2022/6/23版權所有不得復制74沖孔模結構 材質SS41 熱處理硬度NONE 功能是下模部分及外導套或外導柱的固定板 。 厚度常用厚度為50MM或是40MM可根據實際情況選用也可用其他厚度的模座。沖孔模的模板下模座2022/6/23版權所有不得復制75沖孔模結構 材質SS41 熱處理
42、硬度NONE 功能位於下托板與下模座之間起墊高及方便排廢料作用根據需要調整其高度可使模具適用於不同的沖壓設備。沖孔模的模板下墊腳2022/6/23版權所有不得復制76沖孔模結構 排布下墊腳排布的位置會影響到整個模具的受力狀況從而影響各模板的工作質量及產品的質量 。 厚度可根據實際情況選用如果夾模器夾模位置在下模范圍內其高度不應小于70MM否則下模座反面應在夾模器的相應位置避位。沖孔模的模板下墊腳2022/6/23版權所有不得復制77沖孔模結構 材質SS41或S45C 熱處理NONE 功能將模具的下部分通過夾模器連接固定在沖壓設備的床台上 。 厚度對于KINFON沖床G1-80G2-250厚度為
43、25MM 。沖孔模的模板下托板2022/6/23版權所有不得復制78沖孔模結構 材質通常為SKD11但應根據加工的材料不同選用不同的材質。 熱處理通常為HRC58但與所加工材料和沖子的材質有關。 功能通過沖子與凹模對素材及工序件的剪切沖出產品上所需的孔。 厚度沖子的實際長度與沖孔模的實際結構有關對于標准沖子常用長度有60MM 50MM和40MM三種。沖孔模的沖子2022/6/23版權所有不得復制79沖孔模結構 沖床的噸位和沖床的結構不同其適用模高也不相同。 沖孔模各塊模板的厚度之和應在相應沖床的裝模度之內否則此模具就不適用于此沖床。 對于KINFON沖床其適用模高可以在一定范圍內進行調節以增大
44、其適用模高的范圍。沖孔模的閉模高度2022/6/23版權所有不得復制80沖孔模結構常用沖床的適用模高2022/6/23版權所有不得復制81沖孔模結構模板間的連接2022/6/23版權所有不得復制82沖孔模結構模板間的連接 上頁圖為上托板上墊腳和上模座間的連接方式。 螺絲B1一般用M16*L其長度L可定為上墊腳的厚度+40MM螺絲B2一般為M12*LL一般取40MM。 B2的數量一般N取N=上墊腳數量*2而B1的數量要視具體的模具而定。2022/6/23版權所有不得復制83沖孔模結構模板間的連接2022/6/23版權所有不得復制84沖孔模結構模板間的連接 上頁圖為上模座上墊板上夾板上打背板和上打
45、板間的連接方式。 打板和打背一般固定在一起然后用等 高套和上模部分連在一起。 外導柱H1的數量和規格要視具體的模具而定常用的兩柱式四柱式等而螺絲BB1的規格則為M8*30其數量為H1的3倍。2022/6/23版權所有不得復制85沖孔模結構模板間的連接 固定銷C1一般為D*L其中當模板大于300*200時D=10否則D=8而L則為上模座上墊板與上夾板厚度之和減去1015后取5的整數倍。 螺絲B3的規格為MD*L其中當模板大于300*200時D=10否則D=8而L則為上模座上墊板與上夾板厚度之和減去1419后取5的整數倍。2022/6/23版權所有不得復制86沖孔模結構模板間的連接 彈簧D1規格為
46、 D*L在模板上有足夠空間時盡量選用30的綠色彈簧其長度則為上墊板與上夾板的厚度和加上打板行程H。等高套筒E1規格為MD*L其中D通常取10或是8L為上夾板與打背的厚度之和加上打板行程H。固定銷C2規格為 D*L D視模板大小取10或是8L則取上打板與上打背厚度之和減35然后取5的整數倍。2022/6/23版權所有不得復制87沖孔模結構模板間的連接輔助導柱A1規格 D*LD視模板的大小不同取值L為上夾板打背板和上打板厚度之和加上打板行程H再加上2530后取5的整數倍。排導柱時要注意防呆對于四柱的模具一般用三大一小的防呆方式。內六角螺絲B4規格 M8*LL可取上打板與上打背的厚度之和減去1115
47、后取整5的倍數。2022/6/23版權所有不得復制88沖孔模結構模板間的連接2022/6/23版權所有不得復制89沖孔模結構模板間的連接上頁圖為沖孔模下模部分五金零件的連接示意圖。排布下模固定銷時應注意盡量避開下墊腳的位置否則下墊腳上應逃位避開固定銷的位置。注意在內孔定位銷G2兩側應對稱加頂料銷F1。下模座到下墊腳的螺絲B7在下模座上不必沉螺絲頭。2022/6/23版權所有不得復制90沖孔模結構模板間的連接外導套H2的數量和規格配合上模的導柱H1取值。螺絲BB2和BB1一樣規格為M8*30數量為外導柱數量的3倍。固定銷C3規格取 10*40設計時應注意下模座逃孔。固定銷C4規格取 10*40當
48、下模座厚度超過40時注意反面沉孔。2022/6/23版權所有不得復制91沖孔模結構模板間的連接內六角螺絲B6的規格M10*LL取下模板與下墊板厚度之和加上1015MM后取5的整數倍。頂料銷組件F1中頂料銷規格D*L優先選用D*L=8*20彈簧優先選用10的紅色彈簧止付螺絲優先選用M12*12的止付螺絲。在位置有限時據實際情況選用。2022/6/23版權所有不得復制92沖孔模結構模板間的連接內六角螺絲B7的規格M12*LL取下模座的厚度加上25后取5的整數倍。內六角螺絲B8的規格M12*35。內六角螺絲B5的規格M6*L L取定位G1的高度加610后取5的整數倍。2022/6/23版權所有不得復
49、制93沖孔模結構彈性元件為了保証產品的平面度我們常用彈性壓料和卸料的方式使用的彈性元件有彈簧優力膠橡膠和氮氣彈簧等。在以上所說的彈性元件中優力膠橡膠以及氮氣彈簧可以提供很大的彈力。優力膠和橡膠相對來說價格較低但易老化且易發生蠕變對于大批量生產不利而氮氣彈簧相對來說價格較高僅適用于特殊場合。彈簧則能適用于各種批量的生產但其價格相對優力膠橡膠來說要高。2022/6/23版權所有不得復制94沖孔模結構彈性元件矩形彈簧按其荷重的不同其顏色也不同。其分別顏色為棕色(極重荷重)綠色(重荷重)紅色(中荷重)藍色(輕荷重)黃色(輕小荷重)。顏色不同其彈性模量也不同最大壓縮比也不同。我們常用來壓料和卸料的彈性元
50、件為矩形彈簧常用種類為綠色或棕色彈簧在空間足夠的時候常用規格為30*LL為其長度。而用于沖孔模下模的頂料彈簧則多用紅色彈簧常用規格為10*L(或8*L)L為其長度。彈簧長度L一般為5mm為一階當長度大于100mm時則為10mm一階。2022/6/23版權所有不得復制95沖孔模結構彈性元件黃色藍色紅色綠色棕色100萬回壓縮比40%32%25.6%19.2%16%50萬回壓縮比45%36%28.8%21.6%18%30萬回壓縮比50%40%32%24%20%最大壓縮比58%48%38%28%24%2022/6/23版權所有不得復制96沖孔模結構彈性元件所需卸料彈簧數量=卸料力/(彈性模量*壓縮長度
