五金冲压连续模具设计讲义

五金冲压连续模具設計講義講師：金牛SEKOU2023/2/5目錄沖孔模設計復合模設計成形模設計結束語2023/2/52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2023/2/53沖孔模結構定義廢料工件落料沖孔工件廢料2023/2/54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擠入凹模刃口,如下圖。2023/2/5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。2023/2/5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)。2023/2/5版權所有不得復制7沖孔模結構變形特點abc2023/2/58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。2023/2/59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。2023/2/5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2023/2/5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。2023/2/5版權所有不得復制12沖孔模結構沖裁斷面與間隙IV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。2023/2/5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a14º~16º8º~11º7º~11º6º~11º------塌角高度R①10%~20%t8%~10%t6%~8%t4%~7%t2%~5%t光面高度G①10%~20%t②15%~25%t25%~40%t35%~55%t③50%~70%t④毛面高度M70%~80%t60%~75%t50%~60%t35%~55%t⑤25%~45%t⑥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⑦間隙z/217%~21%t11.5%~12.5%t8%~10%t5%~7%t1%~2%t2023/2/5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。2023/2/5版權所有不得復制15沖孔模結構間隙與沖裁力間隙越小﹐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。2023/2/5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。2023/2/5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。2023/2/5版權所有不得復制18沖孔模結構間隙與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。2023/2/5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)tgβ=2t(1-h0/t)tgβ材料h0/t(%)βt<1t=1~2t=2~4t>4軟鋼75~7070~6565~5550~405º~6º中硬鋼65~6060~5555~4845~354º~5º硬鋼54~4747~4544~3835~254º2023/2/5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﹔

β—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β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﹐合理間隙值越大。材料越軟﹐h0/t值越大﹐合理間隙值越小。2023/2/5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2111.5~12.58~105~71~2高碳鋼最大2517~1914~1611~132.5~5不鏽鋼最大2312.5~13.59~113~51~2鋁最大178~106~82~40.5~1硬鋁最大2012.5~149~105~60.5~1黃銅(退火)最大218~106~82~30.5~1黃銅(半硬)最大249~116~83~50.5~1.5磷銅最大2512.5~13.510~123.5~51.5~2.5純銅(軟)最大258~95~72~40.5~1純銅(半硬)最大259~116~83~51~2鉛最大228~106.5~7.54~61.5~2.5鎂最大165~73.5~4.51.5~2.50.5~12023/2/5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。2023/2/5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=Ltτ式中F—沖裁力(N)﹔L—沖裁周長(mm)﹔t—材料厚度(mm)﹔τ—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=1.3Ltτ=Ltσbσb—材料的抗剪強度。2023/2/5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.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。2023/2/5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τ(Kg/mm²)材

料剪切強度τ(Kg/mm²)軟質硬質軟質硬質鉛2~3----鋼板40~5055~60錫3~4----鋼板0.1%C2532鋁7~913~16鋼板0.2%C3240杜拉鋁2238鋼板0.3%C3648鋅1220鋼板0.4%C4556銅18~2225~30鋼板0.6%C5672黃銅22~3035~40鋼板0.8%C7290軋延青銅32~4040~60鋼板1.0%C80105白銅20~3645~56矽鋼板4056軟鋼板3240不鏽鋼板5256深抽拉鐵板30~35----鎳板25----2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5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。2023/2/5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/t﹐H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2023/2/5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2023/2/5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。刃口斜度2023/2/5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2023/2/5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﹕η=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﹕η=nS/bL*100%﹐各符號含義同上。排樣2023/2/5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2023/2/5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R>2t的圓角矩形件邊長L≤50矩形件邊長L>50或R≤2t工件間沿邊工件間沿邊工件間沿邊0.25以下1.82.02.22.52.83.00.25~0.51.21.51.82.02.22.50.5~0.81.01.21.51.81.82.00.8~1.20.81.01.21.51.51.81.2~1.61.01.21.51.81.82.01.6~2.01.21.51.82.02.02.22.0~2.51.51.82.02.22.22.52.5~3.01.82.22.22.52.52.83.0~3.52.22.52.52.82.83.23.5~4.02.52.82.53.23.23.54.0~5.03.03.53.54.04.04.52023/2/5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1.3~1.4硬黃銅1~1.1非金屬1.5~2硬鋁1~1.2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2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5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≥90º0.18t0.25t0.35t<90º0.35t0.50t0.70t沖孔≥90º0.20t0.30t0.45t<90º0.40t0.60t0.90t2023/2/5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1.5~2.0t﹐黃銅﹑軟鋼為1.0~1.2t﹐純銅﹑鋁為0.8~0.9t﹐當t<1mm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而折斷。沖件的工藝性形狀和尺寸2023/2/5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d≥1.3ta≥1.2ta≥0.9ta≥1.0t軟鋼及黃銅d≥1.0ta≥0.9ta≥0.7ta≥0.8t鋁﹑鋅d≥0.8ta≥0.7ta≥0.5ta≥0.6t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12023/2/5版權所有不得復制43沖孔模結構沖件的孔與孔間﹐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3~4mm﹐必要時則可取1~1.5倍的料厚﹐當料厚小于1mm時﹐取1~1.5mm﹐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2023/2/5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2023/2/5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≤1.50.100.150.150.200.150.251.5~30.150.200.200.250.200.303~40.200.250.250.300.250.354~50.250.300.300.350.300.402023/2/5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Ra1.6~0.4μm

級的斷面﹐完全不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2023/2/5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0.01~0.025mm﹐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0.02~0.05mm。此種沖壓方法沖裁力約為普通沖裁力的110%~150%。光潔沖裁2023/2/5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1.5~2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0.1~0.2mm。光潔沖裁材料厚度材料低碳鋼鋁紫銅1~30.25~0.50.250.254~60.5~1.00.25~0.50.25~0.52023/2/5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/D<1/3的孔﹐雙面間隙取0.01~0.02﹐且與料厚無關。如下圖(左)。帶台凸模沖孔主要用于中等厚度材料﹐如下圖(右)。光潔沖裁2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5版權所有不得復制52沖孔模結構齒圈壓板(VRing)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45º﹔V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tahR1~1.710.30.21.8~2.21.40.40.22.3~2.71.80.50.12.8~3.22.10.60.13.3~3.72.50.70.23.8~4.52.80.80.22023/2/5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0.02~0.2mm左右或(1~2)%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0.01~0.02mm﹐對一些較薄的板材也可取(0.5~1.2)%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2023/2/5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。2023/2/5版權所有不得復制55沖孔模結構精沖模設計要點精沖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。2023/2/5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=0.9Ltσb=Ltτ

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﹕τ=(mt/d+0.75)σb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

=0.9Ltσb=LtτF1=0.8Ltσb=Ltτ卸料力F4=(0.1~0.15)F1F4≈0.03P1壓邊力F2=(0.3~0.5)F1F2≈0(或=F4)推件力F5=(0.1~0.15)F1F5≈0.1F1反頂力F3=(0.1~0.15)F1F3≈0.1F1普通沖裁力與精沖力比較2023/2/5版權所有不得復制57沖孔模結構沖孔模結構示意圖2023/2/5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。單工序沖模的特點2023/2/5版權所有不得復制59沖孔模結構2023/2/5版權所有不得復制60沖孔模結構典型結構2023/2/5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SS41252023/2/5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2023/2/5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﹐完成一次沖壓過程。沖孔模的工作過程2023/2/5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G1-160—G2-250﹐厚度為30MM﹐對于600T沖床﹐為40MM。沖孔模的模板上托板2023/2/5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)2023/2/5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)2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5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2023/2/5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。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2023/2/5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2023/2/5版權所有不得復制73沖孔模結構材質﹕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2023/2/5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2023/2/5版權所有不得復制75沖孔模結構材質﹕SS41熱處理硬度﹕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2023/2/5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2023/2/5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G1-80—G2-250﹐厚度為25MM。沖孔模的模板下托板2023/2/5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2023/2/5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﹐以增大其適用模高的范圍。沖孔模的閉模高度2023/2/5版權所有不得復制80沖孔模結構常用沖床的適用模高2023/2/5版權所有不得復制81沖孔模結構模板間的連接2023/2/5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*L﹐L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。2023/2/5版權所有不得復制83沖孔模結構模板間的連接2023/2/5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。2023/2/5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﹕φD*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10~~15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14~~19后取5的整數倍。2023/2/5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﹕φD*L﹐在模板上有足夠空間時﹐盡量選用φ30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8﹐L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﹕φD*L﹐D視模板大小取φ10或是φ8﹐L則取上打板與上打背厚度之和減3~~5﹐然后取5的整數倍。2023/2/5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﹕φD*L﹐D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25~~30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*L﹐L可取上打板與上打背的厚度之和減去11~~15后取整5的倍數。2023/2/5版權所有不得復制88沖孔模結構模板間的連接2023/2/5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。2023/2/5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﹕φ10*40﹐設計時應注意下模座逃孔。固定銷C4規格取﹕φ10*40﹐當下模座厚度超過40時﹐注意反面沉孔。2023/2/5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*L﹐L取下模板與下墊板厚度之和加上10~~15MM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=φ8*20﹐彈簧優先選用φ10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。2023/2/5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*L﹐L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6~~10后取5的整數倍。2023/2/5版權所有不得復制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。2023/2/5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φ30*L﹐L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φ10*L(或φ8*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。2023/2/5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%2023/2/5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)+3~5。彈簧由于在壓縮時會有外徑膨脹﹐故沉孔應比彈簧外徑大0.5~2.0mm﹔但也不宜過大﹐否則由于孔失去導向作用﹐易引起彈簧失穩扭曲斷裂。彈簧的壓縮量不應大于30萬次使用條件下的壓縮量﹐否則彈簧較易損壞。為了裝模的方便﹐我們在設計沖孔模時﹐卸料一般不做預壓。2023/2/5版權所有不得復制97沖孔模結構其他彈性元件優力膠橡膠氮氣彈簧2023/2/5版權所有不得復制98沖孔模結構打板連接方式打板常用連接方式如下﹕2023/2/5版權所有不得復制99沖孔模結構連接元件2023/2/5版權所有不得復制100沖孔模結構模具穩定性模具穩定性是指在正常沖壓加工條件下批量生產時﹐能保証沖件精度和模具正常工作狀況的能力。模具不穩定﹐會降低產品的良品率﹐降低生產效率﹐嚴重者則可能損壞模具。影響沖孔模穩定性的常見因素有﹕廢料跳屑﹑小沖子易斷﹑抽芽不良﹑切邊不齊﹑披鋒不良﹑下模堵料﹑不脫料等。2023/2/5版權所有不得復制101沖孔模結構模具穩定性所謂廢料跳屑即是在沖壓加工過程中﹐廢料上行至模面。如果在沖壓生產中不注意﹐上行的廢料可能會壓傷產品﹐降低生產效率﹐甚至會損壞模具。廢料跳屑2023/2/5版權所有不得復制102沖孔模結構模具穩定性刃口直壁段太短﹔料與沖子間產生真空負壓﹔模板或沖子未退磁或者退磁不良﹔沖子與產品間形成油膜﹔沖子太短﹔沖裁間隙過大﹔或是以上几種原因同時作用。

廢料跳屑廢料跳屑的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制103沖孔模結構模具穩定性在允許的情況下﹐適當加大下模刃口的直段長度﹔沖子及模板在安裝組立前應注意徹底退磁﹔在允許的情況下﹐沖子做成斜刃或者在沖子加吹氣孔﹐如果生產批量大的話﹐則可以用子母沖進行沖裁加工﹔廢料跳屑針對廢料跳屑﹐我們可以采取的措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制104沖孔模結構模具穩定性在設計時﹐針對不同的材料﹐要選用合適的沖裁間隙﹐如果仍有跳料﹐間隙可適當減小﹔還應注意沖子沖入下模刃口的深度﹐必要時﹐加大沖子的長度。廢料跳屑針對廢料跳屑﹐我們可以采取的措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制105沖孔模結構模具穩定性凹模刃口直段太長﹔沖頭固定不好﹐上下竄動﹔沖子熱處理硬度過高及材質不合理﹔沖子結構不合理﹔下模堵料導致沖子斷﹔夾板沖子固定孔與打板孔偏位﹔打板與沖子加強部位干涉﹔小沖子易斷在批量生產中﹐小沖子易斷的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制106沖孔模結構模具穩定性沖孔在打凸成形或者壓線﹑壓毛邊附近﹐設計在同一工位沖子側向受力﹔生產中材料送料不到位﹔打板上沖子導正部分過短﹐開模時沖子處于非導正狀態﹔沖子表面被拉傷﹐脫料時受力不均﹐造成沖頭易斷﹔沖頭刃口不鋒利。小沖子易斷在批量生產中﹐小沖子易斷的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制107沖孔模結構模具穩定性減小刃口直壁﹔沖子固定時﹐使之不能上下竄動(可焊間隙片)﹔沖頭選擇適當材質和熱處理﹔改善沖子結構﹐小沖子適當補強﹔調整下模漏料孔﹐保証下模不堵料﹔調整修配夾板沖子固定孔與打板沖子導向孔﹐使之處于同一位置﹔小沖子易斷小沖子易斷解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制108沖孔模結構模具穩定性修配沖子﹐使其加強部位與打板沉頭不致干涉﹔盡量避免沖孔沖子側向受力﹐沖孔與打凸盡量不放在同一工程﹔設計時﹐注意初次沖孔時的送料位置﹔設計時應注意﹐在開模狀態下﹐沖子仍有導向部分與打板沖子導向孔相配合﹔當沖子表面被拉傷時﹐應注意及時更換﹔注意沖子刃口的鋒利程度。

小沖子易斷小沖子易斷解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制109沖孔模結構模具穩定性抽芽底孔中心與抽芽沖子中心不重合﹔凸凹模間隙不均勻﹔抽芽沖子表面不光滑﹐造成抽芽破裂﹔抽芽底孔不符合要求﹐造成抽芽高度及直徑偏差﹐甚至抽裂﹔產品上的芽本身并不合理﹔毛邊方向問題抽芽不良抽芽不良常見原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制110沖孔模結構模具穩定性設計時保証抽芽底孔中心與沖子中心重合﹔調整凸凹模之間的間隙﹐使之分配均勻﹔沖壓前﹐應確保抽芽沖子的表面光潔度﹔設計時應計算好抽芽預沖孔的直徑;向客戶確認產品時﹐請客戶改產品抽芽﹔抽芽時﹐毛邊最好向孔內﹐否則可壓毛邊后再抽芽。抽芽不良抽芽不良的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制111沖孔模結構模具穩定性定位偏位﹔有單邊成形﹐拉料﹔設計錯誤﹐造成接刀不平﹔送料不准﹔步距計算有誤。切邊不齊切邊不齊的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制112沖孔模結構模具穩定性調整定位﹐消除切邊不齊的缺陷﹔設計時對有單邊折彎的應加大壓料力﹐增加壓料的彈性元件﹔設計時應盡量注意前后切邊位置的一致性﹔調整送料器﹐使送料的步距准確﹔計算准確的送料步距。切邊不齊切邊不齊的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制113沖孔模結構模具穩定性易產生廢品﹐浪費材料﹔造成后續生產中的安全隱患﹔后續折彎﹐抽芽及翻孔時毛邊面如向外﹐易產生裂紋﹔易造成下模堵料﹐損壞模具。披鋒不良披鋒不良的危害有﹕2023/2/5版權所有不得復制114沖孔模結構模具穩定性刃口崩﹐造成披鋒不良﹔沖頭與凹模間隙過大﹔凹模刃口光潔度差﹔沖頭與凹模間隙過小﹔頂料力過大,反向拉出披鋒﹔沖子與凹模間隙不均勻。

披鋒不良披鋒不良的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制115沖孔模結構模具穩定性適時修模﹐保証沖子與下模板刃口的鋒利程度﹔設計時應注意不同的材料﹐應選用不同的沖裁間隙﹔組立時應調整模具使其凸凹模間隙均勻﹔設計時注意頂料力不要過大﹐要取適當的頂料力系數﹔保証凹模刃口的光潔度﹐以防止其被拉傷。披鋒不良披鋒不良的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制116沖孔模結構模具穩定性落料孔小或落料孔偏位﹔落料孔有倒角﹔刃口直壁過長﹔下模板無落料斜度或者斜度過小﹔刃口崩﹐披鋒過大造成堵料﹔下墊板或下模座未開漏料孔下墊腳漏料避位不夠或者斜度過小。下模堵料下模堵料的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制117沖孔模結構模具穩定性設計者按相關標准設計落料孔﹐在必要時﹐應適當加大﹔當加工者對落料孔倒角后﹐組立應加大落料孔﹐去除倒角﹔下模刃口直段按相關標准取值﹔下模板刃口按相關標准設計漏料斜度﹔崩刃后應及時處理﹐防止損壞模具其他零部件﹔組立組模時應注意沖孔處下模座和下墊板上漏料孔﹔下墊腳上的漏料避位按相關標准設計(單邊比下模座孔大至少3MM﹐斜度60度)。下模堵料下模堵料的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制118沖孔模結構模具穩定性定位不當或送料不當﹔成形處避位不夠﹔內導柱拉傷﹐導致打板活動不順﹔沖杆拉傷或表面不光滑﹔打板受力不均勻導致打板傾斜﹔頂料銷排布不合理﹔不脫料不脫料的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制119沖孔模結構模具穩定性頂料或者脫料力不夠﹔沖頭與打板間的配合不順﹔成形滑塊配合不順﹔打板熱處理不當﹐用一段時間后變形﹔沖頭過長或頂料銷長度不夠﹔模板未去磁﹐工件往上帶。不脫料不脫料的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制120沖孔模結構模具穩定性調整定位使其不影響脫料﹔適當加大避位﹐使之不影響脫料﹔內導柱旁加脫料的彈性元件﹐如內導柱被拉傷則應換內導柱﹔沖杆表面應保証一定的光潔度﹐如被拉傷﹐則應對其進行維修﹔設計排配五金件時﹐應注意打板的受力平衡﹔頂料銷排布應兼顧受力重點和平衡;不脫料不脫料的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制121沖孔模結構模具穩定性當頂料力不夠時應考慮換彈性元件或者增加頂料銷﹔沖頭與打板配合不順時﹐組立應根據實際情況修沖子或者打板﹔當滑塊滑動不順時﹐則應考慮適當調大間隙﹔對打板應采用適當的熱處理﹔頂料銷長度不宜過短﹔組立時﹐模板沖頭應注意去磁。不脫料不脫料的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制122沖孔模結構模具穩定性模具沒架正﹐導致料帶與送料器及模具不在同一條直線上﹔料帶不平﹔不卸料造成送料不順﹔定位太緊﹔送料不順送料不順的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制123沖孔模結構模具穩定性導正銷太緊或直壁位太長﹔沖頭固定不好或太長與料帶幹涉﹔頂料銷太短﹐料帶與成形入塊幹涉﹔浮升塊位置排配不當﹔避位不夠引起干涉。送料不順送料不順的原因有﹕2023/2/5版權所有不得復制124沖孔模結構模具穩定性架模時﹐應保証料帶﹑模具與送料器在同一直線上﹔料帶進入模具前﹐應進行整平﹔注意上下模的脫料對送料的影響﹐其解決方法參考解決脫料的方法﹔定位和側面導向太緊時應適當其與材料間的間隙﹔送料不順送料不順的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制125沖孔模結構模具穩定性導正銷與材料間的間隙和其長度按相關標准設計﹔設計沖頭時應注意其不要料帶干涉﹔下模頂料銷和浮升塊浮升高度不應太低﹐設計時要模擬其干涉情況﹔排配浮升塊的位置應盡量和向下折彎的地方避開﹔適當加大避位。送料不順送料不順的解決措施有﹕2023/2/5版權所有不得復制126復合模結構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。它們可能是沖孔、落料、拉深或整形等不同工序的組合。

定義2023/2/5版權所有不得復制127復合模結構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。特點2023/2/5版權所有不得復制128復合模結構特點對比2023/2/5版權所有不得復制129復合模結構選擇原則生產批量復合模的生產效率高，故對大量生產有很重要的作用。沖裁精度當沖件的尺寸精度或對稱度、同軸度要求較高時，可考慮採用復合模。復合工序的數量一般復合工序應在四個以下，否則模具結構復雜，強度也不好，並且不易制造和維修。2023/2/5版權所有不得復制130沖裁類復合模：如落料沖復合模。成形類復合模：如復合擠壓模。沖裁與成形復合模：如落料拉深復合模。復合模結構分類（一）依復合工序性質分為：2023/2/5版權所有不得復制131順裝復合模：凹模裝置在下模中的復合模。倒裝復合模：凹模裝置在上模中的復合模。復合模結構分類（二）依其結構形式分為：2023/2/5版權所有不得復制132漏料：從下模漏料孔出回到模具工作面出件：從上模出從下模出操作：安全方便操作不利工件：平整度較差平整度較好受力：受力差，強度不好受力好磨損：相對較小相對較大工作面：易清理不易清理復合模結構對比(一)

倒裝復合模順裝復合模2023/2/5版權所有不得復制133倒裝復合模適用於沖件平整度要求不高，凸凹模強度足夠的沖裁；順裝復合模適用於薄材沖件或沖件平整度要求高，凸凹模強度不足或是無沖孔廢料的復合模沖裁。復合模結構對比(二)

通過以上對比，可見它們的適用范圍為：2023/2/5版權所有不得復制134復合模結構最小壁厚沖孔落料復合模的凸凹模﹐其刃口平面與沖件尺寸相同﹐這就產生了復合模的最小壁厚問題﹐其值見下表。可用下圖所示方法增加凸凹模強度﹐A為有效刃口下增加壁厚﹐B則為廢料反向頂出。表中較小的數值用于凸圓弧與凸圓弧之間或凸圓弧與直線之間的最小距離﹐大值用于凸圓弧與凹圓弧之間或平行直線間的最小距離。沖件材料材料厚度≤0.50.6~0.8≥1鋁﹑銅0.6~0.80.8~1.0(1.0~1.2)t黃銅﹑低碳鋼0.8~1.01.0~1.2(1.2~1.5)t硅鋼﹑磷銅﹑中碳鋼1.2~1.51.5~2.0(2.0~2.5)t2023/2/5版權所有不得復制135復合模結構設計要點曲柄壓力機的許用壓力曲線和復合模的壓力曲線的關系（對於成形類復合模尤為重要）。復合模中凸凹模的設計。復合模的卸料推件裝置。復合模模架的選用。復合模工作部分零件的材料選用。2023/2/5版權所有不得復制136復合模結構典型復合模結構（一）2023/2/5版權所有不得復制137復合模結構典型復合模結構（二）上圖所示復合模為公司中最為常用的沖孔、落料工序復合的倒裝復合模。因為有沖孔形成的廢料，根據前面的對比和其適用范圍，我們採用了倒裝復合模的方式。2023/2/5版權所有不得復制138復合模結構典型復合模結構（三）編號模板代號模板名稱材質板厚編號模板代號模板名稱材質板厚1DH下托板SS41258UD上模板SKD11302CC下墊腳SS41809SB上打背板YK30103DD下模座SS415010PP上夾板SS41204DP下夾板YK302011BP上墊板YK30205DB下模板SKD113012HH上模座SS41406OP下脫料板(下打板)SKD111813BB上墊腳SS41807SP上脫料板(上打板)SKD111814HP上托板SS4130下表所示為圖示模具在設計時所用的各模板的編號，材質，板厚以及熱處理。2023/2/5版權所有不得復制139復合模結構設計重點由於公司常用的復合模均為倒裝復合模，因此以下所談到的設計重點及注意事項均適用於倒裝復合模；對於順裝復合模，可依實際情況作相應變更。2023/2/5版權所有不得復制140復合模結構設計重點（一）共用為了減少模具的加工費用和材料費用，復合模公母模與母模板（即凸凹模與凹模）為共用件,其共用件的註解為:UDSHAREDWITHDB,GAP0.07BASEDONUD(UD板與DB板共用,保証沖裁間隙0.07,以UD板為准).復合模的內、外打板為共用件,其共用件的註解為:SPSHAREDWITHOP,BASEDON

SPC-0.03

(SP板和OP板共用,尺寸要求:SP板准,SP板放間隙-0.03)2023/2/5版權所有不得復制141復合模結構設計重點（一）共用上面所示僅為一實例，沖裁間隙0.07在具體的模具中因料厚,材質不同而不一樣。另外，由於線割絲的直徑加上放電間隙往往大於此沖裁間隙，故線割模板時要割斜度，且應畫出線割斜度示意圖。復合模的內、外打板共用時，不用割斜度。2023/2/5版權所有不得復制142復合模結構設計重點（二）凸凹模壁厚凸凹模上的最小實壁厚度：對於黑色金屬，最小壁厚為料厚的2.5倍，但不應小於1.8MM；凸凹模上的最小實壁厚度：對於有色金屬，最小壁厚為料厚的2.0倍，但不應小於1.4MM。2023/2/5版權所有不得復制143復合模結構設計重點（三）定位一般采用活動定位銷來定位。定位銷一般采用LA型Φ6浮升銷,下面用Φ10的黃色彈簧,M12的止付螺絲。如果復合模下料不在第一工步，還應考慮採用內定位以保証下料精度，外形用已切準的邊定位。2023/2/5版權所有不得復制144復合模結構設計重點（四）上模沖子復合模模板板厚的選取要注意配合標准沖子的長度。如果在復合模中有抽凸，半剪等成形工藝有話，要注意計算沖子的長度。如果在上打板上裝有壓印，壓線等沖子的話，模具要求閉死。2023/2/5版權所有不得復制145復合模結構設計重點（五）補強倒裝復合模的上模板四周及薄弱環節應考慮多用幾個固定銷來補強，以避免沖裁中模板變形或開裂。如果下模板上有長條形的沖孔或者強度不好時，也應考慮用銷釘補強。如果上下模刃口部位有強度難以保証的地方時，應考慮做入子。2023/2/5版權所有不得復制146復合模結構設計重點（五）拆裝復合模下模座與下夾板之間的螺絲要倒裝,以方便拆模。上模座與上夾板之間的固定銷應開在上模板的導柱孔處，以減少固定銷逃孔的加工並方便拆裝。在選擇上模等高套筒時，一般以上模彈簧不預壓為原則。2023/2/5版權所有不得復制147成形模結構定義（一）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。2023/2/5版權所有不得復制148成形模結構定義（二）彎曲是使材料產生塑性變形、形成一定角度形狀零件的沖壓工序。彎曲分為自由彎曲和校正彎曲。自由彎曲是指當彎曲終了時，凸模、工件和凹模三者吻合後凸模不再下壓。校正彎曲則是在上述基礎上凸模繼續下壓，對工件起校正作用，使其產生一定的塑性變形。在折彎中會產生回彈，一般來講回有正回彈和負回彈兩種。2023/2/5版權所有不得復制149成形模結構回彈彎曲件從模具中取出后﹐由于彎曲時存在彈性變形﹐結果使工件的角度和圓角半徑發生變化﹐與模具相應形狀不一致﹐這種現象稱為回彈。2023/2/5版權所有不得復制150成形模結構回彈材料的力學性能﹕材料的屈服點越高﹐彈性模量越小﹐回彈越大﹔材料的相對彎曲半徑r/t﹕r/t越小﹐Δθ/θ越小﹔彎曲工件形狀:一般來說﹐U形彎曲比V形彎曲的回彈要小﹔模具尺寸﹕凹模開口越深﹐回彈越小﹔模具間隙﹕凸﹑凹模側間隙越小﹐回彈小﹔校正力﹕增加校正力可以減小回彈量﹐校正力過大可能出現負回彈。消除回彈的方法有補償法和校正法。2023/2/5版權所有不得復制151成形模結構回彈補償法要預先估算或試出工件彎曲后的回彈量﹐在計模具時使工件的變形超出原計的變形。沖壓回彈后得到所需要的形狀﹐常用方法﹕凸模負角補償法﹐如下圖(a)(b)﹔頂料板端面成弧面或斜面補償﹐如下圖(c)。2023/2/5版權所有不得復制152成形模結構回彈擺塊凹模補償法(如下圖左)和軟凹模補償法(如下圖右)。在用補償法降低回彈的設計中﹐還有凹模下部做斜面的辦法。另外﹐如果產品允許﹐可以在折彎部分壓加強筋防止回彈。2023/2/5版權所有不得復制153成形模結構回彈校正法是在模具結構上采取措施﹐讓校正壓力集中在彎角處﹐使其產生一定塑性變形﹐克服回彈﹐如下圖。校正彎曲時所需的壓力比自由彎曲大得多。在校正法中還有側向推力彎曲法和拉彎法。2023/2/5版權所有不得復制154成形模結構彎曲件的工藝性彎曲件的圓角半徑不宜過小，過小工件外層材料可能會發生斷裂；如要求彎曲很小，可以採用壓線和折彎時壓筋的方式改善變形狀況。2023/2/5版權所有不得復制155成形模結構彎曲件的工藝性最小彎曲半徑材料退火狀態冷作硬化狀態彎曲線的位置垂直纖維平行纖維垂直纖維平行纖維08﹑10﹑Q1950.1t0.4t0.4t0.8t15﹑20﹑Q235A0.1t0.5t0.5t1.0t45﹑50﹑Q2750.5t1.0t1.0t1.7t60Mn﹑T81.2t2.0t2.0t3.0t純銅0.1t0.35t1.0t2.0t軟黃銅0.1t0.35t0.35t0.8t黃銅(半硬)0.1t0.35t0.5t1.2t磷銅----1.0t3.0t鋁0.1t0.2t0.3t0.8t半硬鋁1.0t1.5t1.5t2.5t硬鋁2.0t3.0t3.0t4.0t20