模具设计方法课件

模具設計方法緒論模具是工業生產的重要基礎裝備，它以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原材料/半成品成形。優點：高效率、低消耗、高一致性、高精度和高複雜程度。分類：金屬板料成形模具—冷衝壓模具等；金屬體積成形模具—鍛造模、粉末冶金模、壓鑄模等；非金屬材料成形模具—塑膠模、玻璃模、陶瓷模等。緒論模具——“效益放大器”，其產品是模具價值的幾十、上百倍美國：“模具工業是美國工業的基石”日本：“模具是進入富裕社會的原動力”應用：汽車、電機、電子、家電、通信以及國防（航空、航太、航海、兵器、電子、核技術）工業。我國：1997《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》《鼓勵外商投資產業目錄》1999《當前國家優先發展的高新技術產業化重點領域指南(目錄)》

2005模具工業總產值610億元，世界第三緒論高校和研究所：華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室上海交通大學模具CAD國家工程研究中心北京機電研究所精沖技術國家工程研究中心研究方向：模具CAD/CAE/CAM技術、模具的電加工和數控技術、快速成形與快速制模技術、新型模具材料等方面提高模具品質和縮短模具設計製作週期等緒論發展方向：（1）模具結構日趨大型、精密、複雜，模具壽命日益提高；（2）CAD/CAE/CAM技術在模具設計製造；（3）快速經濟制模技術的推廣應用；（4）新技術在塑膠模具中的推廣應用；（5）提高模具標準化水準和模具標準件的使用率；（6）開發優質模具材料和先進的表面處理技術；（7）高速銑削在模具加工中的推廣應用；（8）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；（9）開發成形新工藝和模具，培養新理念和新模式。教學提綱沖裁工藝與沖裁模具設計2彎曲工藝與彎曲模具設計3拉深工藝與拉深模具設計41冷衝壓成形工藝概論其他成形工藝與模具設計51.冷衝壓成形工藝概論冷衝壓是金屬加工方法之一，它是建立在金屬塑性變形的基礎上，在常溫下利用沖模和衝壓設備對材料施加壓力，使其產生塑性變形或分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的工件。冷沖模是衝壓加工中將材料（金屬或非金屬）加工成工件或半成品的一種工藝裝備。

冷衝壓工藝是利用模具與衝壓設備完成加工的過程。一般的衝壓加工，一臺衝壓設備每分鐘可生產零件的數目是幾件到幾十件；有時甚至可達每分鐘數百件或千件以上。所以生產率非常高，且操作簡便，便於實現機械化與自動化。衝壓產品的尺寸精度是由模具保證的，品質穩定，一般不需要再進行機械加工。1.1冷衝壓工藝概述1.1.1衝壓工藝基本概念1.冷衝壓成形工藝概論工件裝備模具1.冷衝壓成形工藝概論陸、海空、天1.冷衝壓成形工藝概論槍支零件1.冷衝壓成形工藝概論汽車零件1.冷衝壓成形工藝概論飛機零件1.冷衝壓成形工藝概論航太零件1.冷衝壓成形工藝概論加工對象：主要金屬板材加工依據：板材衝壓成形性能（主要是塑性）加工設備：主要是壓力機加工工藝裝備：衝壓模具合理的衝壓工藝先進的模具高效的衝壓設備衝壓生產的三要素衝壓模具：在衝壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為衝壓模具（俗稱沖模）。沖模一種特殊工藝裝備。沖模與衝壓件有“一模一樣”的關係。沖模沒有通用性。沖模是衝壓生產必不可少的工藝裝備，決定著產品的品質、效益和新產品的開發能力。沖模的功能和作用、沖模設計與製造方法和手段，決定了沖模是技術密集、高附加值型產品。1.1.1衝壓工藝基本概念（續）1.冷衝壓成形工藝概論冷衝壓加工的特點（1）節省材料冷衝壓屬於少、無切削加工方法。氣門頂杆1-毛坯2-工件

鉗口沖片排樣圖

1-鉗口沖片2-轉子片3-餘料1.1.1衝壓工藝基本概念（續）1.冷衝壓成形工藝概論（2）製品有較好的互換性（3）冷衝壓可以加工壁薄、重量輕、形狀複雜、表面品質好、剛性好的零件。1.1.1衝壓工藝基本概念（續）1.冷衝壓成形工藝概論（4）生產效率高（5）操作簡單由於衝壓所用毛坯是板料或卷料，一般又是冷態加工，易於實現機械化與自動化。（6）由於冷衝壓生產效率高、材料利用率高，故生產的製品成本較低。1.1.1衝壓工藝基本概念（續）1.冷衝壓成形工藝概論冷衝壓加工的一些不足之處1、冷衝壓加工中所用的模具一般比較複雜，生產週期長，成本較高；2、冷衝壓最適合批量較大的生產。對於單件、小批量生產，冷衝壓工藝受到一定限制；3、衝壓適於批量生產，且大部分是手工操作，這樣如果不重視安全生產和缺乏必要的防護裝置，就易發生事故。1.1.1衝壓工藝基本概念（續）1.冷衝壓成形工藝概論（一）分離工序使衝壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，並獲得一定斷面品質的衝壓加工方法。根據材料的變形特點（衝壓件形狀、尺寸精度、生產批量、原材料等）：分離工序、成形工序工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構剪裁用剪刀或模具切斷板材，切斷線不封閉落料用模具沿封閉線沖切板料，沖下的部分為工件，其餘部分為廢料沖孔

用模具沿封閉線沖切板材，沖下的部分是廢料1.1.2衝壓工序分類序號名稱合金狀態規格執行標準重量（kg）單價（元/kg）金額（元）1鋁板5A02-O1*1500*2500GB/T3880-972鋁板5A06H1125*1200*2400GB/T3880-973鋁板5A06H1128*1200*2000GB/T3880-974鋁板5A06-04*1250*2500GB/T3880-97合計1.冷衝壓成形工藝概論（一）分離工序使衝壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，並獲得一定斷面品質的衝壓加工方法。工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構切口在坯料上將板材部分切開，切口部分發生彎曲剖切將半成品切開成兩個或幾個工件，常用於成雙衝壓切邊將拉深或成形後的半成品邊緣部分的多餘材料切掉1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論（一）分離工序使衝壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，並獲得一定斷面品質的衝壓加工方法。整修：指用凸、凹模（或上、下刀刃）沿半成品製件被沖裁的外緣或內孔修切掉一層材料，以提高製件尺寸精度和降低沖裁截面粗糙度的一種沖裁工序。

1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構彎曲用模具使材料彎曲成一定形狀卷圓將板料端部卷圓扭曲將平板毛坯的一部分相對於另一部分扭轉一個角度1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構拉深將板料毛坯壓制成空心工件，壁厚基本不變變薄拉深用減小壁厚，增加工件高度的方法來改變空心件的尺寸，得到要求的底厚、壁薄的工件翻邊孔的翻邊將板料或工件上有孔的邊緣翻成豎立邊緣（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構外緣翻邊將板料毛坯壓制成空心工件，壁厚基本不變縮口將空心件的口部縮小擴口將空心件的口部擴大，常用於管子（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構起伏在板料或工件上壓出肋條、花紋或文字，在起伏處的整個厚度上都有變薄卷邊將空心件的邊緣卷成一定的形狀脹形使空心件（或管料）的一部分沿徑向擴張，呈凸肚形（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論工序名稱工序簡圖工序性質及特徵使用沖模結構旋壓利用滾輪將板料毛坯滾壓成一定形狀（分變薄與不變薄兩種）整形把形狀不太準確的工件校正成形校平將毛坯或工件不平的面或彎曲予以壓平（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。1.1.2衝壓工序分類1.冷衝壓成形工藝概論（二）成形工序指材料在不破裂的條件下產生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求零件的衝壓加工方法。1.1.2衝壓工序分類電磁板料成形1.冷衝壓成形工藝概論（1）按完成工序特徵分類：沖裁模、彎曲模、拉伸模、成形模等。（2）按模具的導向形式分類：無導向模具和導向模具。其中，導向模具又包括導板、導柱、導套導向模具。（3）按模具完成的衝壓工序內容分類：單工序模和組合工序模（級進模、複合模）。（4）按自動化程度分類：手工送料模、半自動模、自動模等。1.2模具分類及結構1.2.1模具分類1.冷衝壓成形工藝概論（1）單工序模在衝壓的一次行程中，只能完成一個衝壓工序的模具，稱為單工序模，也稱為簡單模。1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論（2）級進模（連續模）

在條料的送進方向上，具有兩個或兩個以上工位，並在衝壓的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上衝壓工序的模具，稱為級進模。1.2.2模具結構電機轉子多工位級進模1.冷衝壓成形工藝概論常用級進模的結構類型沖孔、落料沖孔、切斷沖孔、彎曲、切斷連續拉深、落料1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論沖孔、切斷、彎曲沖孔、翻邊、落料沖孔、翻邊、落料沖孔、壓印、落料常用級進模的結構類型1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論沖孔、切斷連續拉深、沖孔、落料常用級進模的結構類型1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論（3）複合模

只有一個工位，並在壓力機的一次行程中，同時完成兩道或兩道以上衝壓工序的沖模，稱為複合模。複合模有正裝式和倒裝式兩種結構。1.2.2模具結構電機定子、轉子複合模1.冷衝壓成形工藝概論落料、沖孔沖孔、切邊切斷、彎曲落料、拉深、沖孔1.2.2模具結構常用複合模的結構類型1.冷衝壓成形工藝概論切斷、彎曲、沖孔落料、拉深、沖孔、翻邊落料、拉深沖孔、翻邊1.2.2模具結構常用複合模的結構類型1.冷衝壓成形工藝概論落料、拉深、切邊落料、脹形、沖孔1.2.2模具結構常用複合模的結構類型1.冷衝壓成形工藝概論單工序模、複合模和級進模的特點比較專案單工序模複合模級進模衝壓精度一般較低中、高級精度中、高級精度原材料要求不嚴格除條料外，小件也可用邊角料條料或卷料衝壓生產率低較高高實現操作機械化自動化的可能性較易，尤其適合於在多工位壓力機上實現自動化難，只能在單機上實現部分機械操作容易，尤其適合於在單機上實現自動化生產通用性好，適合於中、小批量生產及大型件的大量生產較差，僅適合於大批量生產較差，僅適合於中、小型零件的大批量生產沖模製造的複雜性和價格結構簡單，製造周期短，價格低結構複雜，製造難度大，價格高結構複雜，製造和調整難度大，價格與工位數成比例上升1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論沖模通常由上、下模兩部分構成。組成模具的零件主要有兩類：（2）結構零件：不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或對模具功能起完善作用，包括：導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等。（1）工藝零件：直接參與工藝過程的完成並和坯料有直接接觸，包括：成形零件、定位零件、卸料與壓料零件等；1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論（一）沖裁模圖1-1導柱導套式沖裁模1-模柄2-上模座3-導套4-導柱5-凹模6-下模座7、14、15-螺釘8-擋料銷9-導料板10-固定卸料板11-凸模12-凸模固定板13-墊板1.2.2模具結構1.冷衝壓成形工藝概論結構特點導柱與模座孔為H7/r6（或R7/h6）的過盈配合導套與上模座孔為H7/r6的過盈配合導柱與導套採用H7/h6的間隙配合模具的上模部分由模柄與壓力機滑塊連接，下模部分用壓板與工作臺連接導向準確可靠，並能保證凸、凹模之間的沖裁間隙均勻穩定，因此，沖裁件的精度較高，使用壽命長，而且安裝方便，而且在衝床上安裝使用方便。與導板沖模相比，其敞開性好，視野廣，便於操作。卸料板不再起導向作用，單純用來卸料。導柱式沖模目前使用較為普遍，適合大批量生產。沖模外形輪廓尺寸較大，結構較為複雜，製造成本高。目前各工廠逐漸採用標準模架，這樣可以大大減少設計時間和製作週期。

導柱式沖模的優點導柱式沖模的缺點1.冷衝壓成形工藝概論部件分類和功能1）工作零件：直接對坯料、板料進行衝壓加工的沖模零件，如凸模11、凹模5、凸凹模。2）定位零件：確定條料或坯料在沖模中準確位置的零件，如擋料銷8、導料板9、定位板、定位銷、導正銷、側刃。3）卸料及壓料零件：將沖切後的零件或廢料從模具中卸下來的零件，如固定卸料板10、推件裝置、頂件裝置、壓邊圈。4）導向零件：用以確定上下模的相對位置、保證運動導向精度的零件，如導套3、導柱4、導板、導筒。5）支撐零件：將凸模/凹模固定於上/下模上、以及將上下模固定在壓力機上的零件，如上模座2、下模座6、模柄1、凸/凹模固定板12、墊板13。6）連接零件：把模具上所有零件連接成一個整體的零件，如螺釘7/14/15、銷釘、限位器、彈簧、橡膠墊等。另：模具分上模部分和下模部分，上模部分由模柄與壓力機滑塊連接，下模部分用壓板與工作臺連接。1.冷衝壓成形工藝概論（二）彎曲模圖1-2V形件彎曲模1-凹模2-頂件器3-定位板4-凸模彎曲模具可分為：

簡單動作彎曲模

複雜動作彎曲模

級進彎曲模

通用彎曲模主要零件：凸模4和凹模1工作時，將毛坯放在定位板之間，在凸模的作用下，毛坯沿凹模圓角滑動，與其同時，頂件器2向下運動，並壓縮彈簧，直至毛坯彎曲成形。1.冷衝壓成形工藝概論（三）拉深模圖1-3首次拉深模拉深模的種類很多，可以從不同的角度進行分類。常用的分類方法如下。(1)按工序順序分：①首次拉深模；②以後各次拉深模。(2)按有無壓邊裝置分：①帶壓邊裝置的拉深模；②無壓邊裝置的拉深模。(3)按使用的設備分：①單動壓力機用拉深模；②雙動壓力機用拉深模；③三動壓力機用拉深模。(4)按工序的組合分：①簡單拉深模；②複合拉深模；③連續拉深模。左圖所示首次拉深模，適用於拉深板料較薄及拉深高度較大、容易起皺的零件。工作時，凸模下降，壓料圈也一同下降，當壓料圈與坯料接觸後，上模部分繼續下降，壓料圈壓住坯料進行拉深。1.冷衝壓成形工藝概論冷衝壓常用材料有：黑色金屬普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工矽鋼等。有色金屬純銅、黃銅、青銅、鋁等。非金屬材料紙板、膠木板、橡膠板、塑膠板、纖維板和雲母等。一般來說，金屬材料既適合於成形工序也適合於分離工序，而非金屬一般僅適合於分離工序。衝壓用材料的基本要求主要有以下兩方面:（1）衝壓件的功能要求衝壓件必須具有一定的強度、剛度、衝擊韌度等力學性能要求。（2）衝壓工藝的要求衝壓用材料必須具有良好的衝壓工藝性能要求。1.3工藝中常用材料1.3.1衝壓常用材料1.冷衝壓成形工藝概論

冷衝壓用材料大部分是各種規格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大，一般用於大型零件的衝壓。對於中小型零件，多數是將板料剪裁成條料後使用。帶料(又稱卷料)有各種規格的寬度，展開長度可達幾十米，適用於大批量生產的自動送料，材料厚度很小時也可做成帶料供應。塊料只用於少數鋼號和價錢昂貴的有色金屬的衝壓。

對冷軋鋼板，根據國家標準GB/T708—2006規定，按軋製精度（鋼板厚度精度）可分為A、B級：A─較高精度；B─普通精度。對厚度4mm以下的優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板，根據GB13237一91規定，按鋼板表面品質可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三組。按拉深級別又分為Z、S、P三級:Ⅰ──高級的精整表面；Z──最深拉深級；Ⅱ──較高級的精整表面；S──深拉深級；Ⅲ──普通的精整表面。P──普通拉深級。根據相應的國家標準，可以在衝壓工藝檔上用如下方式標注鋼板的牌號1.3.2常用金屬衝壓材料的規格1.冷衝壓成形工藝概論1.高強度鋼板屈服強度大於等於Q460的鋼板就叫高強度鋼板（目前）。應用特點：能減輕衝壓件的重量，節省能源和降低衝壓產品成本。2.耐腐蝕鋼板耐蝕性比普通鋼板提高3-5倍。

3.塗層板強抗腐蝕性能，鍍層與基體鋼的結合性能及加工性能（衝壓成形性能和焊接性能）均屬優良。

4.複合板材破裂時的變形比單體材料破裂時的變形更大。1.3.3新型衝壓材料簡介1.冷衝壓成形工藝概論1.選擇材料的一般原則①要有足夠的使用性能。

②良好的工藝性能。

③合理的经济性能。2.選擇模具材料應考慮的因素①模具的工作條件：如模具的受力狀態、工作溫度、腐蝕性等。②模具的工作性質。③模具結構因素：如模具的大小、形狀、各部件的作用、使用性質等。④模具的加工手段。⑤熱處理要求。1.3.4模具常用材料1.冷衝壓成形工藝概論3.模具材料常見缺陷（1）模具材料易存在的品質問題

1)非金屬夾雜物。

2)碳化物偏析。

3)中心疏松和白点。（2）模具製造方面的品質問題

①毛坯鍛造時的一般缺陷。外部缺陷：如裂紋、鱗皮、凹坑、折疊等；內部缺陷：如過熱、過燒、疏鬆、組織偏析等。帶有這些缺陷的坯料製作的模具極易產生斷裂，或使熱處理後的部件存在應力使得模具過早失效。②碳化物形態和分佈均勻性不良。合理的鍛造工藝能使金屬晶粒和碳化物細化，改善碳化物的分佈均勻性，減輕偏析程度。不合理的鍛造工藝達不到上述目的，致使模具存在內在品質問題而影響模具壽命。

③流線走向和分佈不合理。鍛造加工會使金屬內部的非金屬夾雜物隨金屬的塑變流動而延伸，在組織內部形成明顯的流線，稱之為纖維方向。平行於纖維方向的抗壓能力和抗衝擊能力強，垂直於纖維方向的抗剪能力強，稱這一現象為金屬的方向異性。1.3.4模具常用材料1.冷衝壓成形工藝概論(3)模具加工方式產生的缺陷1)電加工時，由於高壓放電產生高溫會使部件表層的晶相組織發生變化，產生脫碳、殘餘應力等，致使模具磨損壽命降低。

2)磨削加工時是否有燒傷、機械損傷等其他加工缺陷。(4)模具熱處理產生的缺陷

1)過熱和過燒。2)脫碳和腐蝕。

3)淬火裂纹。4)回火不足。表1-4常用模具材料模具類型零件名稱常用材料熱處理HRC冷沖模凸、凹模Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9CrSi、W18Cr4V、9Mn2V、T10A、T12A58-62固定板、卸料板30、35、45墊板45、T7、T845-551.3.4模具常用材料4.常用模具材料1.冷衝壓成形工藝概論衝壓加工的設備特點：工作機構只需作簡單的往復運動，複雜的衝壓工序主要靠模具完成；傳動系統靈敏可靠，規律性強，易實現機械化和自動化。衝壓設備一般分為：機械(曲柄)壓力機、電磁壓力機、氣動壓力機和液壓機。常用機械壓力機和液壓機兩大類。衝壓設備的型號是按照機械標準的類、列、組編制的。1.4衝壓設備1.4.1壓力機的分類和型號1.冷衝壓成形工藝概論例如：JA31－16A曲軸壓力機型號的意義是：

J－機械壓力機

A－參數與基本型號不同的第一種變型

3－第三列

1－第一組

16－標稱壓力為160kNA－結構和性能對原形作了第一次改進類型名稱拼音代號類型名稱拼音代號類型名稱拼音代號機械壓力機J錘C彎曲校正機W液壓壓力機Y鍛機D其他T自動壓力機Z剪切機Q表1-5壓力機分類——參見機床手冊1.4.1壓力機的分類和型號1.冷衝壓成形工藝概論壓力機的名詞解釋開式壓力機：指床身結構為C型，操作者可以從前、左、右接近工作臺，操作空間大，可左右送料的壓力機。單柱壓力機：指開式壓力機床身為單柱，此種壓力機不能前後送料。雙柱壓力機：指開式壓力機床身為雙柱型，可前後、左右送料。可傾壓力機：指開式壓力機床身可傾斜一定角度，便於出料。活動臺壓力機：指工作臺能作水準移動的開式壓力機。固定臺壓力機：指工作臺不能作水準移動的開式壓力機。閉式壓力機：指床身為左右封閉的壓力機。床身為框架式或叫龍門式，操作者只能從前後兩個方向接近工作臺，操作空間小，只能前後送料。單點壓力機：指滑塊由一個連杆驅動的壓力機，用於小噸位、臺面較小的壓力機。雙點壓力機：指滑塊由兩個連杆驅動的壓力機，用於大噸位、臺面較寬的壓力機。四點壓力機：指滑塊由四個連杆驅動的壓力機，用於前後左右都較大的壓力機。單動壓力機：指只有一個滑塊的壓力機。雙動壓力機：指具有內、外滑塊的壓力機，內滑塊用於壓邊，外滑塊用於拉深。上傳動壓力機：指傳動機構在工作臺以上的壓力機。下傳動壓力機：指傳動機構在工作臺以下的壓力機。1.4.1壓力機的分類和型號1.冷衝壓成形工藝概論1.曲柄壓力機是以曲柄連杆結構為主傳動結構的機械式壓力機，它是衝壓加工中應用最廣泛的一種，能完成各種衝壓工序，如沖裁、彎曲、拉深等。1.4.2常用壓力機的類型結構圖1-4開式雙柱可傾壓力機結構圖1-電動機；2-大V帶輪；3-離合器；4-曲軸；5-制動器；6-連杆；7-滑塊；8-墊板；9-工作臺；10-床身圖1-5JB23-63型壓力機工作原理圖1-電動機；2-小V帶輪；3-大V帶輪；4-小齒輪；5-大齒輪；6-離合器；7-曲軸；8-制動器；9-連杆；10-滑塊；11-上模；12-下模；13-墊板；14-工作臺1.冷衝壓成形工藝概論1.曲柄壓力機圖1-6曲柄壓力機傳動系統示意圖1-電動機；2-平帶；3-小齒輪；4-曲軸；5-離合器；6-連杆；7-滑塊；8-制動器；9-飛輪(1)傳動系統包括由電動機、帶傳動和齒輪傳動等機構。其中，後者可統稱，大/小皮帶輪及皮帶組成的帶輪傳動機構(大中型壓力機還設有傳動軸和大、小齒輪組成的齒輪傳動機構)等。1.4.2常用壓力機的類型結構如圖1-6所示，電動機的轉動經二級減速傳給了曲軸，曲軸通過連杆帶動滑塊做上下往復運動。這種壓力機的曲軸是橫向放置的，齒輪、帶輪均在床身之外，裝配容易，維修方便，但佔據空間大，零部件分散，安全感和外觀較差。1.冷衝壓成形工藝概論1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構(2)工作機構即為曲柄滑塊機構。圖1-7曲柄滑塊結構1-連杆；2-調節螺杆；3-滑塊；4-打料橫樑；5-鎖緊機構；6-棘輪機構；7-球形墊；8-保險器；9-夾持器由圖1-7可知，壓力機的連杆由連杆1和調節螺杆2組成，通過棘輪機構6旋轉調節螺杆2可改變連杆長度，從而達到調節壓力機閉合高度的目的。模柄插入模柄孔（滑塊下方一個豎直的孔）後，有夾持器9將模柄夾緊，從而固定上模在滑塊上。為防止壓力機超載，在滑塊球形墊7下麵裝有保險器8，當壓力機的載荷超過其承載能力時，保險器被剪切皮厚，這樣可保護壓力機免遭破壞。1.冷衝壓成形工藝概論1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構(2)工作機構圖1-8剛性打料裝置1-打料螺釘；2-打料橫樑；3-打料杆；4-凹模；5-製件（或廢料）；6-條料；7-凸模為了頂出卡在上模中的製件或廢料，壓力機上裝有可調剛性頂件(即剛性打料)裝置。由圖1-8可知，滑塊上有一水準的長方形通孔，孔內自由放置打料橫樑2，當滑塊運行到下止點進行衝壓加工時，製件（或廢料）進入上模將打料杆3頂起，打料杆3又將打料橫樑2抬起，當滑塊上升時，打料橫樑兩端碰上固定在床身上的打料螺釘1，使之不能繼續隨滑塊向上運動，從而通過打料杆將卡在上模中的製件（或廢料）打出。1.冷衝壓成形工藝概論1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構(3)操縱系統包括離合器、制動器和電氣控制裝置等，現代化設備上還裝備了工業控制電腦。圖1-9雙轉鍵剛性離合器1.冷衝壓成形工藝概論1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構(4)支撐部件包括床身、工作臺等。承受全部衝壓力，並將壓力機所有的零部件聯結起來，保證全機所要求的精度、強度和剛度。JB23-63型壓力機的支撐系統——床身由兩部分組成，呈C形。床身10上部分可相對底座轉動一定的角度（約30°），從而使工作臺傾斜。C形床身由兩個立柱，工作時可從三個方向操作，故稱為開式雙柱可傾式曲柄壓力機。開式壓力機的主要缺點是剛性差，影響製件精度和模具壽命。圖1-4開式雙柱可傾壓力機結構圖1-電動機；2-大V帶輪；3-離合器；4-曲軸；5-制動器；6-連杆；7-滑塊；8-墊板；9-工作臺；10-床身(5)輔助系統指潤滑系統、保護裝置和氣墊等。1.冷衝壓成形工藝概論優點：精度高、剛性好、生產效率高、操作方便、易實現機械化和自動化生產等。所應用的加工工藝——沖裁、彎曲、成形、淺拉深等加工工藝。所應用的加工領域——國防、汽車、拖拉機、電子、醫療機械、動力機械及日用品等領域。1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構1.冷衝壓成形工藝概論曲柄壓力機的主要技術參數壓力機的主要技術參數反映壓力機的工藝能力，包括製件的大小及生產率等。同時，也是作為在模具設計中，選擇所使用的衝壓設備、確定模具結構尺寸的重要依據。(1)標稱壓力是指滑塊離下止點（下死點）前某一特定距離或曲柄旋轉到離下止點前某一特定角度時，滑塊上允許承受的最大作用力。通過模具在衝壓過程中產生的壓力就是壓力機工作壓力。由曲柄連杆機構的工作原理可知，壓力機滑塊的靜力學壓力隨曲柄轉角的變化而變化。例如：J31-315型壓力機的標稱壓力為3150kN，它是指滑塊離下止點前10.5mm或曲柄旋轉到離下止點前20°時，滑塊上所允許承受的最大作用力。1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構1.冷衝壓成形工藝概論(2)滑塊行程是指滑塊從上止點到下止點所經過的距離，其大小隨工藝用途和標稱壓力的不同而不同。例如：沖裁用壓力機行程較小，拉深用壓力機行程較大。(3)行程次數是指滑塊每分鐘從上止點到下止點，然後再回到上止點所往復的次數。例如：一般小型壓力機和沖裁用壓力機行程次數較多，大型壓力機和拉深用壓力機行程次數較少。1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構1.冷衝壓成形工藝概論(4)閉合高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺上表面的距離。例如：當閉合高度調節裝置將滑塊調整到最上位置時，閉合高度最大，稱為最大閉合高度；將滑塊調整到最下位置時，閉合高度最小，稱為最小閉合高度。閉合高度從最大到最小可以調節的範圍，稱為閉合高度調節量。(5)裝模高度當工作臺面上裝有工作墊板，並且滑塊在下止點時，滑塊下表面到墊板上表面的距離。例如：在最大閉合狀態時的裝模高度稱為最大裝模高度，在最小閉合狀態時的裝模高度稱為最小裝模高度。裝模高度和閉合高度之差為墊板厚度。1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構1.冷衝壓成形工藝概論(6)連杆調節長度又稱裝模高度調節量。通過改變連杆長度來改變壓力機的閉合高度，以適應不同閉合高度模具的要求。(7)壓力機工作臺面尺寸壓力機工作臺面尺寸應大於沖模的相應尺寸。(8)落料孔尺寸設置落料孔是為了沖件下落或在下模底部安裝彈頂裝置。(9)模柄孔尺寸模柄直徑應略小於滑塊內模柄安裝孔的直徑。(10)壓力機電動機功率壓力機電動機功率應大於衝壓時所需要的功率。

1.曲柄壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構1.冷衝壓成形工藝概論(1)單動壓力機常利用氣墊壓邊。(2)雙動壓力機有兩個分別運動的滑塊，內滑塊用於拉深，外滑塊用於壓邊。1.4.2常用壓力機的類型結構2.雙動拉深壓力機1.冷衝壓成形工藝概論2.雙動拉深壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構圖1-11J44-55B型雙動拉深壓力機1-拉深滑塊；2-連杆；3-壓邊滑塊；4-活動工作臺；5-頂件裝置；6-凸輪；7-主軸；8-偏心齒輪工作部分由拉深滑塊1、壓邊滑塊3、活動工作臺4組成。主軸7通過偏心齒輪8和連杆2帶動拉深滑塊1作上、下移動，凸模裝在拉深滑塊上。壓邊滑塊在工作時不動，它與活動工作臺的距離可通過絲杠調節。凹模裝在活動工作臺上。活動工作臺的頂起與降落是靠凸輪6實現的。拉深時，凸模下降至還未伸出壓邊滑塊前，活動工作臺就被凸輪頂起，把板料壓緊在凹模和壓邊滑塊之間，並停留在這一位置，直至凸模繼續下降，拉深結束。然後凸模上升，活動工作臺下降，頂尖裝置5把工件從凹模內頂出。具有可滿足拉深要求的特點：內、外滑塊行程與運動配合。內、外滑塊速度。外滑塊的壓邊力可調。1.冷衝壓成形工藝概論2.雙動拉深壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構1.冷衝壓成形工藝概論是利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸，傳遞動力，並根據螺杆與螺母相對運動，使滑塊產生上、下往復運動的鍛壓機械。電動機1通過V帶2及大帶輪把運動傳遞給橫軸4,及左右摩擦盤3和5，使其旋轉，並且橫軸可允許在軸內做一定的水準軸向移動。工作時，壓下手柄13，橫軸右移，使3與飛輪6輪緣相互壓緊，迫使6與螺杆9順時針旋轉，帶動滑塊向下做直線運動，進行衝壓加工。反之，手柄向上，滑塊上升。滑塊的行程用安裝在連杆10上的兩個擋塊11來調節。由於摩擦壓力機有較好的工藝適應性，結構簡單，製造和使用成本較低，因此特別使用於校正、壓印、成形等衝壓工作。3.摩擦壓力機1.4.2常用壓力機的類型結構圖1-12摩擦壓力機傳動示意圖1-電動機；2-V形傳動帶；3、5-摩擦盤；4-軸；6-飛輪；7-杠杆；8-螺母；9-螺杆；10-連杆；11-擋塊；12-滑塊；13-手柄1.冷衝壓成形工藝概論具有典型的三梁四柱結構。電動機帶動液壓泵向液壓缸輸送高壓油，推動活塞（或柱塞）帶動活動橫樑做上下往復運動。模具裝置活動橫樑和工作臺之間，能夠完成彎曲、拉深、翻邊、整形等工序。工作行程長，並在整個工作行程上都能承受標稱的載荷，不會發生超負荷的危險，但工作效率低。主要用於深拉深、成形、冷擠壓等變形工序。如不採取特殊措施，液壓機不能用於沖裁工序。4.液壓機1.4.2常用壓力機的類型結構圖1-13Y32系列萬能液壓機1.冷衝壓成形工藝概論1）根據衝壓件大小選擇零件大小選用類型特點適用工序小型或中小型開式機械壓力機有一定的精度和剛度；操作方便，價格低廉分離及成形（深度淺的成形件）大中型閉式機械壓力機精度與剛度更高；結構緊湊，工作平穩分離、成形（深度淺的成形件及複合工序）2）根據衝壓件的生產批量選擇衝壓件批量設備類型特點適用工序小批量薄板通用機械壓力機速度快、生產效率高、品質較穩定各種工序厚板液壓機行程不固定，不會因超載而損壞設備拉深、脹形、彎曲等大中批量高速壓力機多工位自動壓力機高效率，消除了半成品堆儲等問題沖裁各種工序3）考慮設備的精度與剛度4）考慮生產現場的實際可能5）考慮技術上的先進性1.4.3衝壓設備的選擇1.類型選擇1.冷衝壓成形工藝概論①壓力機的標稱壓力必須大於衝壓工序所需壓力。當衝壓行程較長時，還應注意在全部工作行程上，壓力機許可壓力曲線應高於衝壓變形力曲線。②壓力機滑塊行程應滿足製件在高度上能獲得所需尺寸，並在衝壓工序完成後能順利地從模具上取出來。對於拉深件，行程應大於製件高度兩倍以上。③壓力機的行程次數應符合生產率和材料變形速度的要求。④壓力機的閉合高度、工作臺面尺寸、滑塊尺寸、模柄孔尺寸等都能滿足模具的正確安裝要求。對於曲柄壓力機，模具的閉合高度與壓力機閉合高度之間要符合以下公式。

Hmax-5(mm)≥H+h≥Hmin+10(mm)⑤工作臺尺寸一般應大於模具下模座50-70mm，以便於安裝；墊板孔徑應大於製件或廢料的投影尺寸，以便於漏料；模柄尺寸應與模柄孔尺寸相符。1.4.3衝壓設備的選擇2.規格選用2.沖裁工藝及沖裁模具設計它既可以直接衝壓出所需的成形零件，又可以為其他衝壓工序製備毛坯。材料經過沖裁後，被分離為兩部分，一般為沖落部分和帶孔部分。若沖裁的目的是為獲取一定外形輪廓和尺寸的沖落部分，則稱為落料工序，剩餘的帶孔部分就成為廢料；反之，若沖裁的目的是為獲取一定形狀和尺寸的內孔，則沖落部分為廢料，帶孔部分為工件，稱為沖孔工序。根據沖裁變形機理的不同，可分為普通沖裁和精密沖裁。通常說的沖裁指普通沖裁。但一般來說，沖裁工藝主要是指沖孔和落料工序。2.沖裁工藝及沖裁模具設計典型案例（1）墊圈墊圈是標準化的零件，具有通用性和互換性，材料一般為普通碳素鋼（如Q215），屬於大批量生產。

t=1mm2.沖裁工藝及沖裁模具設計典型案例（2）電機轉子與電機定子要求其具有較好的形狀一致性，不存在（或存在較小的）毛刺，材料一般為電工矽鋼（如D31），屬於大批量生產。2.沖裁工藝及沖裁模具設計典型案例（3）答錄機機芯暫停杆材料一般為優質碳素結構鋼（如10F），屬於成批生產。答錄機機芯2.沖裁工藝及沖裁模具設計沖裁模沖裁所使用的模具叫沖裁模，它是沖裁過程必不可少的工藝裝備。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1沖裁基本概念2.1.1沖裁變形過程圖2-1沖裁變形過程a)彈性變形階段b）塑性變形階段c）斷裂分離階段

2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1沖裁基本概念2.1.1沖裁變形過程(1)彈性變形階段(3)斷裂分離階段(2)塑性變形階段F凸模拱度彈變恢復上翹2.沖裁工藝及沖裁模具設計1)彈性變形階段凸模的壓力作用，使材料產生彈性壓縮、彎曲和拉伸（AB’>AB）等變形，並略被擠入凹模腔內。此時，凸模下的材料略呈拱度（鍋底形），凹模上的材料略有上翹，間隙越大，穹彎和上翹越嚴重。在這一階段中，因材料內部的應力沒有超過彈性極限，處於彈性變形狀態，當凸模卸載後，材料即恢復原狀。2.1.1沖裁變形過程2.沖裁工藝及沖裁模具設計2)塑性變形階段凸模繼續下壓，材料內的應力達到屈服強度，材料開始產生塑性剪切變形，同時因凸、凹模間存在間隙，故伴隨有材料的彎曲與拉伸變形(間隙越大，變形亦愈大)。隨著凸模的不斷壓入，材料變形抗力不斷增加，硬化加劇，變形拉力不斷上升，刃口附近產生應力集中，達到塑變應力極限(等於材料的抗剪強度)，材料發生塑性變形。2.1.1沖裁變形過程F凸模Z/2塑性剪切變形彎曲拉伸應力強度集中極限2.沖裁工藝及沖裁模具設計3)斷裂分離階段當刃口附近應力達到材料破壞應力時，凸、凹模間的材料先後在靠近凹、凸模刃口側面產生裂紋，並沿最大切應力方向向材料內層擴展，使材料分離。2.1.1沖裁變形過程破壞應力裂紋擴展重合分離F凸模2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.2沖裁斷面特徵零件的斷面與零件平面並非完全垂直，而是帶有一定的錐度；除光亮帶以外。其餘均粗糙無光澤、並有毛刺和塌角。圖2-2沖裁斷面特徵2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.2沖裁斷面特徵①塌角帶(又稱圓角帶)：板料在彈性變形時，刃口附近的板料被牽連，產生彎曲和拉深變形而形成的。它在彈性變形時產生，塑性變形時定形。軟材料比硬材料的圓角帶大。大小與材料塑性和模具間隙有關。②光亮帶(又稱剪切帶)：板料在塑性剪切變形時，凸、凹模刃口側壓力將毛料壓平而形成的光亮垂直的斷面，是斷面品質最好的區域，其光亮且垂直端面，普通沖裁約占整個斷面的1/3～1/2以上。板料的塑性越好，沖裁間隙越大，光亮帶的寬度就越寬。③斷裂帶：由刃口處的微裂紋在拉應力作用下不斷擴展而形成的撕裂面，在斷裂階段產生的。斷裂帶是斷面品質較差的區域，表面粗糙，且有斜度。塑性越差，沖裁間隙越大，斷裂帶越寬且斜度越大。④毛刺：毛刺是因為微裂紋產生的位置不是正對刃口，而是在刃口附近的側面上，加之凸、凹模之間的間隙及刃口不鋒利等因素，使金屬拉斷成毛刺而殘留在沖裁件上。成豎直環狀，是模具拉擠的結果。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.2沖裁斷面特徵

從圖中可以看出，兩端沖裁間隙大處（圖中Ⅰ所示），斷面圓角帶較大，光亮帶窄，斷裂帶寬，有較大錐度並產生較粗毛刺；中間沖裁間隙小處（圖中Ⅱ所示），斷面較直，光亮帶寬並出現雙光亮帶，斷面周邊有較薄毛刺；只有衝壓件兩側約1/4處（圖中Ⅲ所示）沖裁間隙較為合適，斷面品質好，光亮帶約占料厚的1/3～1/2，沖裁效果達到了製件要求。不同沖裁間隙衝壓件的斷面情況2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.3沖裁間隙與沖裁斷面品質的關係1.模具間隙定義：沖裁間隙是指沖裁的凸模與凹模刃口之間的間隙。凸模與凹模每一側的間隙，稱為單邊間隙；兩側間隙之和稱為雙邊間隙。如無特殊說明，沖裁間隙是指雙邊間隙計算公式：沖裁間隙的數值等於凹模刃口與凸模刃口尺寸之差。式中Z——沖裁間隙(mm);Dd——凹模刃口尺寸(mm);Dp——凸模刃口尺寸(mm)。從沖裁過程分析可知，凸、凹間隙對沖裁斷面品質有極其重要的影響。此外，沖裁間隙對沖裁件尺寸精度、模具壽命、沖裁力、卸料力和推料力也有較大的影響。因此，沖裁間隙是一個非常重要的工藝參數。圖2-3凸凹模間隙2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.3沖裁間隙與沖裁斷面品質的關係2.間隙對沖裁件斷面品質的影響(1)選用中等間隙時(普通沖裁合理間隙)當沖裁間隙合理時，如圖2-4b所示，能夠使材料在凸、凹模刃口處產生的上下裂紋相互重合於同一位置。這樣，所得到的沖裁件斷面光亮帶區域較大，而塌角和毛刺較小，斷裂錐度適中，零件表面較平整。沖裁件可得到較滿意的品質。圖2-4沖裁裂紋與斷面變化a）間隙過小；b）間隙合理；c）間隙過大(2)選用較小間隙時選用較小間隙時光亮帶增加，塌角、毛刺、斷裂帶均減小;如果間隙過小，會使上、下兩裂紋不重合，隨著凸模的下降產生二次剪切，形成第二條光亮帶，如圖2-4a所示，毛刺也將進一步拉長，使斷面品質變差。(3)選用較大間隙時如果間隙過大，材料隨凸模下降受到很大拉伸，最後被撕裂拉斷。沖裁件斷面上出現較大的斷裂帶，使光亮帶變小，毛刺和錐度較大，塌角有所增加，斷面品質更差。如圖2-4c所示。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.3沖裁間隙與沖裁斷面品質的關係2.間隙對沖裁件斷面品質的影響圖2-4沖裁裂紋與斷面變化a）間隙過小；b）間隙合理；c）間隙過大較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，整個沖裁零件平面無穹彎現象。但是，影響沖裁斷面品質的因素十分複雜，材料不同，它隨材料的性能不同而變化。塑性差的材料，斷裂傾向嚴重，光亮帶、塌角及毛刺均較小，而斷面大部分是斷裂帶。塑性好的材料與此相反，其光亮帶所占的比例較大；塌角和毛刺也較大，而斷裂帶較小。對於同一種材料來說，光亮帶、斷裂帶、塌角和毛刺這四個部分在斷面上所占的比例也不是固定不變的，它與材料本身的厚度、刃口間隙、模具結構、沖裁速度及刃口鋒利程度等因素有關。其中，影響最大的是刃口間隙。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.4合理間隙值的確定定義：合理間隙，就是指採用這一間隙進行沖裁時，能夠得到令人滿意的沖裁件的斷面品質，較高的尺寸精度和較小的衝壓力，並使模具有較長的使用壽命。具體設計取值原則：①當沖裁件尺寸精度要求不高，或對斷面品質無特殊要求時，為了提高模具使用壽命和減小衝壓力，從而獲得較大的經濟效益，一般採用較大的間隙值。②當沖裁件尺寸精度要求較高，或對斷面品質有較高要求時。應選擇較小的間隙值。③在設計沖裁模刃口尺寸時，考慮到模具在使用過程中的磨損，會使刃口間隙增大，應按最小間隙值來計算刃口尺寸。確定沖裁模具間隙時，目前廣泛使用的是經驗公式與圖表。(1)經驗確定法當t<3mm時

當t>3mm時軟鋼、純鐵Z=(6-9)%tZ=(15-19)%t銅、鋁合金Z=(6-10)%tZ=(16-21)%t硬鋼Z=(8-12)%tZ=(17-25.)%t注：沖裁件品質要求較高時，其間隙應取小值；反之，應取大間隙，以降低衝壓力及提高模具壽命。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.4合理間隙值的確定(2)查表法表中Ⅰ類適用於斷面品質和尺寸精度均要求較高的製件，但使用此間隙時，衝壓力較大，模具壽命較低。Ⅱ類適用於一般精度和斷面品質的製件，以及需要進一步塑性變形的坯料，Ⅲ類適用於精度和斷面品質要求不高的製件，但模具壽命較高。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.1.4合理間隙值的確定由於各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，還必須根據沖件尺寸與形狀，模具材料和加工方法、衝壓方法以及速度等因素酌情增減間隙值。例如：①在相同條件下，非圓形比圓形間隙大，沖孔比落料間隙大。②直壁凹模比錐口凹模間隙大。③高速衝壓時，模具易發熱，其間隙應增大，當行程次數超過200次/min時，間隙值應增大10%左右。④冷沖時比熱沖時間隙要大。⑤沖裁熱軋矽鋼板比冷軋矽鋼板的間隙大。⑥用電火花加工的凹模，其間隙比用磨削加工的凹模小0.5%-2%。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2沖裁模設計與有關工藝計算2.2.1沖裁件的工藝分析首先要根據生產批量、零件圖樣及零件的技術要求進行工藝性分析，從而確定其進行沖裁加工的可能性及加工的難易程度。沖裁件工藝性的幾點要求：沖裁件工藝性是指該工件在沖裁加工中的難易程度。良好的沖裁工藝性應保證材料消耗少、工序數目少、模具結構簡單且壽命長、產品品質穩定、操作安全方便等。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.1沖裁件的工藝分析1.沖裁件的形狀和尺寸1)沖裁件的形狀應盡可能的簡單、對稱。2)沖裁件上應避免有過長的懸壁和狹槽，其最小寬度為b>2t，l≦5t。如圖2-5所示。3)沖裁件上的孔與孔、孔與邊緣間的距離b1、b2不能太小，一般取b1≥1.5t,b1≥2t。如圖2-6所示。4)沖裁件的外形或內孔的轉角處，應避免清角，應有適當圓角過渡，以減少熱處理的應力集中及沖裁時的破裂現象。5)為了防止沖裁時凸模折斷，沖孔的尺寸不能太小，普通沖裁模的沖孔最小孔徑一般應大於材料厚度。圖2-5沖裁件懸臂與窄槽尺寸圖2-6孔邊最小距離2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.1沖裁件的工藝分析2.沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度普通沖裁件的尺寸精度一般在IT10~11級以下。表面粗糙度低於Ra6.3µm，沖孔精度比落料精度高一級。3.沖裁材料沖裁材料取決於零件的要求，但應盡可能以“廉價代貴重.薄料代厚料，黑色代有色”為原則，採用國家標準規格材料，以保證沖裁件品質及模具壽命。金屬材料（鋼、鋁、各種貴重金屬及各種合金）非金屬材料（紙板、塑膠板、膠合板等)複合材料（塗層板、複合板等）2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.1沖裁件的工藝分析4.典型案例分析（1）墊圈：無懸臂狹槽，孔邊距較大，無尖銳轉角，孔徑較大；製件尺寸精度較低，無粗糙度要求；材料為普通碳素鋼，沖裁性能較好，但容易產生毛刺。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.1沖裁件的工藝分析4.典型案例分析（2）電機轉子：製件結構複雜，形狀對稱，無懸臂狹槽，孔邊距較大；轉子軸孔Φ10的公差為0.027mm（IT8級）；外圓Φ47.2的公差為0.05mm（IT9級）；毛刺高度應小於0.05mm；材料為電工矽鋼，材料具有一定的脆性。90º的轉角處

2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.1沖裁件的工藝分析4.典型案例分析（3）電機定子：分析同電機轉子電機定子外形R3圓弧處銳角2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.1沖裁件的工藝分析4.典型案例分析（4）答錄機機芯暫停杆展開件：製件結構複雜，形狀不對稱；製件A部為一懸臂（1.4×8.65）；孔邊距較小；製件轉角未注半徑為0.3mm。答錄機機芯暫停杆展開件

2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算1.凸、凹模刃口尺寸計算原則根據沖裁特點，落下來的料和沖出的孔都是帶有錐度的。且落料件的大端尺寸等於凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等於凸模尺寸。在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。即沖裁件的尺寸是以測量光亮帶尺寸為基礎的。沖裁時，凸、凹模將與沖裁件或廢料發生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，從而導致凸、凹模間隙愈用愈大。圖2-7凸、凹模刃口尺寸計算a）落料；b）沖孔2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算1.凸、凹模刃口尺寸計算原則圖2-7所示為凸、凹模刃口尺寸計算關係圖，在確定刃口尺寸及製造公差時應遵循下述原則:1）落料時，落料件尺寸決定於凹模尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過減小凸模刃口的尺寸來獲得。2）沖孔時，沖孔件尺寸決定於凸模尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口的尺寸來取得。圖2-7凸、凹模刃口尺寸計算a）落料；b）沖孔2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算1.凸、凹模刃口尺寸計算原則圖2-7所示為凸、凹模刃口尺寸計算關係圖，在確定刃口尺寸及製造公差時應遵循下述原則:1）落料時，落料件尺寸決定於凹模尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過減小凸模刃口的尺寸來獲得。2）沖孔時，沖孔件尺寸決定於凸模尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口的尺寸來取得。3)確定沖模刃口製造公差時,應與沖裁件的尺寸精度相適應，偏差值按“入體”原則標注單向公差。4）初始設計模具時，沖裁間隙一般採用最小合理間隙值。5）模具製造方法的不同，其刃口尺寸的計算方法亦不同。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.凸、凹模刃口尺寸的計算2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算(1)凹模採用互換加工時，凸、凹模刃口尺寸的計算凸、凹模採用互換加工時，設計時需在圖樣上分別標注凸、凹模的刃口尺寸及製造公差。1)落料

2)沖孔3)孔心距為了保證沖裁間隙在合理範圍內，需滿足下列關係式:——落料凹模基本尺(mm);

——落料凸模基本尺寸(m);

——料件最大極限尺寸

(mm);

——沖孔凸模基本尺寸(m);

——沖孔件孔的最小極限尺寸mm);

——沖孔凹模基本尺寸(mm);Ld

——同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm;——製件公差

——凸凹模最小初始雙向間隙(mm);δp——凸模下偏差按IT6～IT7級選取;δd——凹模上偏差按IT6～IT7級選取;x——磨損係數。其值與沖裁件製造精度有關。一般當沖裁件精度在IT10以上時，x=1;

當沖裁件精度在IT11一IT13時，x=0.75;當沖裁件精度在IT14時,X=0.52.沖裁工藝及沖裁模具設計(2)凸模與凹模配合加工時，凸凹模刃口尺寸的計算2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算配合加工方法，是先按照工件尺寸計算出基準件凸模(或凹模)的公稱尺寸及公差，然後配做另一個相配件凹模(或凸模)，這樣很容易保證沖裁間隙，而且可以放大基準件的公差，也無需要校核。這種方法適用於非圓形等複雜形狀的沖裁件，與圓形凸凹模刃口尺寸計算不同之處是凸、凹模各組成尺寸磨損後的變化情況不同，計算時要分析凸、凹模各尺寸磨損變化情況。磨損後增大的尺寸應減去一個備磨量；磨損後減小的尺寸應加上一個備磨量；磨損後即不增大也不減小的尺寸可不考慮備磨量。原理：2.沖裁工藝及沖裁模具設計沖制如圖2-8a所示工件，凸、凹模各組成尺寸磨損後的變化情況如圖2-8b、c所示。1)落料時：以凹模為基準件，分析凹模各尺寸磨損變化情況。

磨損後增大的尺寸稱A類尺寸。

2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算磨損後減小的尺寸稱B類尺寸。凹模尺寸磨損後不變的尺寸稱C類尺寸。對應凸模尺寸是在凹模尺寸的基礎上加上或減去雙邊間隙Z即可。亦可直接在凸模工作圖上標注凹模名義尺寸，在技術要求中注明凸模尺寸按凹模實際尺寸配製保證雙邊間隙Xmm。

凹模尺寸圖2-8工件和落料凹模尺寸a）工件尺寸；b）落料凹模尺寸；c）沖孔凸模尺寸2.沖裁工藝及沖裁模具設計沖制如圖2-8a所示工件，凸、凹模各組成尺寸磨損後的變化情況如圖2-8b、c所示。

2.2.2凸、凹模刃口尺寸計算圖2-8工件和落料凹模尺寸a）工件尺寸；b）落料凹模尺寸；c）沖孔凸模尺寸2)沖孔時：以凸模為基準件。分析凸模各尺寸磨損變化情況；同樣存在著磨損後變大、變小和不變的三種磨損情況，凸模的刃口尺寸計算，仍可用以上公式進行計算。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣沖裁件在板料或條料的佈置方法稱為排樣。合理的排樣應是在保證製件品質、有利於簡化模具結構的前提下，以最少的材料消耗沖出最多數量的合格製件。沖裁排樣有兩種分類方法:一是從廢料角度來分，可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種；另一種是按製件在材料上的排列形式來分，可分為直排法、斜排法、對排法、混合排法、多排法和沖裁搭邊法等多種形式。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣

（1）有廢料排樣：指排樣時，製件與製件之間、製件與條料邊緣之間均有餘料存在。

特點：沖裁件品質完全由沖模保證，精度高，且搭邊保護模具，但材料利用率低。

（2）少無廢料排樣：指製件與製件之間、製件與條料邊緣之間存在較少或沒有餘料。

特點：模具結構簡化、沖裁力降低、材料利用率提高，但受板料和定位影響，工件精度降低，且凸模單邊受力，易被破壞，加劇模具磨損，影響沖裁件的斷面品質。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣1.有廢料排樣（a）2.少廢料排樣（b）3.無廢料排樣（c、d）2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣

沖裁所產生的廢料：一類是結構廢料，另一類是工藝廢料

2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣

減少工藝廢料的措施：

1)設計合理的排樣方案

2)選擇合適的板料規格

3)合理的裁板法（減少料頭、料尾和邊餘料）

4)利用廢料作小零件等

2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣利用結構廢料的措施：1)當材料和厚度相同時，在尺寸允許的情況下，較小尺寸的沖件可在較大尺寸沖件的廢料中沖制出來。2)在使用條件許可下，也可以改變零件的結構形狀，提高材料利用率。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣衝壓件排樣實物2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣排樣主要形式的分類2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣排樣主要形式的分類2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣排樣主要形式的分類2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣案例分析：電機轉子（1）少廢料排樣2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣案例分析：電機定子（1）有廢料排樣2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣（2）少廢料排樣2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣直排法：適用於外形為方、矩形沖件。案例分析：電機定子2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣斜排法：適用橢圓形、T形、L形、S形沖件。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣直對排法：適用於梯形、三角形、半圓形、T形、Ш形、Ц形沖件。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣案例分析：電位器接線片2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣斜對排：適用T形沖件，且比直對排節省材料。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣混全排法：適用於材料與厚度相同的兩種以上不同形狀沖件的套排。案例分析：電機定子、電機轉子2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件1.沖裁排樣多行排法：適用於大批量生產中尺寸不大的圓形、六角形、方形、矩形等沖件。案例分析：電機轉子2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件2.搭邊值的確定搭邊是指沖裁時製件與製件之間、製件與條(板)料邊緣之問的餘料。搭邊的作用是：1）補償定位誤差，保證沖出合格的製件；2）保持條料具有一定的剛性，便於送料；3）保護模具，以免模具過早地磨損而報廢。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件2.搭邊值的確定搭邊值的大小決定於製件的形狀、材質、料厚、及板料的下料方法。搭邊值大小影響材料的利用率。一般由經驗確定或查表。影響搭邊值的因素①材料的力學性能硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。②材料厚度材料越厚，搭邊值也越大。③沖裁件的形狀與尺寸零件外形越複雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。④送料及擋料方式用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些；用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。⑤卸料方式彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。2.沖裁工藝及沖裁模具設計3.定位元件與條料寬度尺寸的確定2.2.3沖裁排樣與定位元件圖2-9側壓裝置(1)擋料釘定位的條料寬度B①有側壓裝置的條料寬度B，側壓裝置用來消除條料寬度誤差的，裝在導料板一側上、如圖2-9所示。這樣，條料總是被壓向另一側稱之為基準導尺的定位面上，則②無側壓裝置的條料寬度B式中：L——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸;Δ——條料的寬度公差；a——側面搭邊值；C——導料板與最寬條料的間隙。2.沖裁工藝及沖裁模具設計3.定位元件與條料寬度尺寸的確定2.2.3沖裁排樣與定位元件(2)擋料釘與側面導尺模具上定位零件的作用是使毛坯在模具上能有正確的位置。毛坯在模具中的定位有兩個內容：一是在送料方向上的定位，用來控制送料的進距，如圖2-10中所示的銷a；二是在與送料方向垂直方向上的定位，通常稱為送進導向，如圖2-10所示的銷b、c。圖2-10圓柱銷定位2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件圖2-11固定擋料銷及活動擋料銷a）、b）固定擋料銷；c）活動擋料銷圖2-11a、b所示為固定擋料銷，送進時，需要人工抬起條料送進，並將擋料銷套入下一個孔中，使定位點靠緊擋料銷。其中圖2-11a,所示是圓柱式擋料銷，擋料銷的固定部分和工作部分的直徑差別較大，不至於削弱凹模的強度，並且製造簡單，使用方便。其一般固定在凹模上，適用於帶料板的沖模。圖2-11b所示是鉤形擋料銷，其固定部分的位置可離凹模的刃口更遠一些，有利於提高陰模強度。但此種擋料銷由於形狀不對稱，為防止轉動需另加定向裝置。適用T-加工較大、較厚材料的衝壓件。1)擋料銷:擋料銷的作用是保證條料送進時有準確的送進距。其結構形式可分為固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷三種。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件圖2-11c所示為活動擋料銷。擋料銷在送進方向帶有斜面，送進時當搭邊碰撞斜面使擋料銷跳越搭邊而進入下一個孔中，然後將條料後拉，檔料銷便抵住搭邊而定位。每次送料都應先送後拉。適用於厚度大於0.8mm的衝壓材料，因為廢料需有一定的強度，如料太薄，則不能帶動擋料銷活動。圖2-11固定擋料銷及活動擋料銷a）、b）固定擋料銷；c）活動擋料銷1)擋料銷:擋料銷的作用是保證條料送進時有準確的送進距。其結構形式可分為固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷三種。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件圖2-12始用擋料銷圖2-12所示為始用擋料銷。擋料銷用於條料送進時的首次定位。使用時，用手壓出擋料銷。條料定位後，在彈簧的作用下擋料銷自動退出。1)擋料銷:擋料銷的作用是保證條料送進時有準確的送進距。其結構形式可分為固定擋料銷、活動擋料銷和始用擋料銷三種。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2)導正銷：為了保證級進模沖裁件各部分的相對位置精度，在級進模中的定位可採用如圖2-13所示的導正銷口導正銷安裝在上模，沖裁時導正銷先插入已沖好的定位孔內，以確定前後工位的相對位置，消除送料和導向中產生的誤差。2.2.3沖裁排樣與定位元件圖2-13導正銷1-導正銷；2-擋料銷12設計有導正銷的級進模，擋料銷的位置應保證導正銷在導正條料過程中條料活動的可能。擋料銷的位置e可由下式計算。式中c——條料進距(mm);D——落料凸模直徑(mm);d——擋料銷頭部直徑(mm);0.1——導正銷往前推的活動餘量(mm)。2.沖裁工藝及沖裁模具設計2.2.3沖裁排樣與定位元件3)導料板：採用條料或帶料沖裁時，一般選用導料板或導料銷來導正材料的送進方向。導料板常用於單工序模和級進模，其結構形式如圖2-14所示。導料銷是導料板的簡化形式。多用於有彈性卸料板的單工序模。導料板的厚度根據條料的厚度、品質情況和工件的定位形式而定。兩側導料板定位部分之間的距離，應等於條料寬度加上0.2～1.0mm的間隙，如果條料寬度公差過大，則需一側導料板上裝側壓裝置，來消除條料的寬度誤差，圖2-14導料板a）分離式導料板；b）整體式導料板2.沖裁工藝及沖裁模具設計(3)採用側刃裝置的條料寬度B2.2.3沖裁排樣與定位元件①側刃是以切去條料旁側少量材料來限定送料進距的。圖2-15側刃斷面形狀a）長方形側刃；b）成形側刃；c）尖角側刃側刃斷面的長度等於步距，側刃前後導料板兩側之間的距離不等，尺寸相差a，所以只有用側刃切去長度等於步距的料邊後，條料才有可能向前送進一個步距。側刃定距準確可靠，生產效率較高，但增大了總沖裁力、降低了材料利用率。側刃一般用於級進模的送料定距，適用的材料厚度為0.5～1.5mm。根據斷面形狀。常用的側刃可分為三種，如圖2-15所示。其中圖2-15a為長方形側刃，該種側刃製造簡單，但當側刃刃部磨鈍後，會使條料邊緣處出現毛刺而影響正常送進。圖2-15b的齒形側刃可克