知識目標：

了解沖裁變形過程掌握沖裁模間隙及刃口尺寸計算掌握沖裁件排樣方法掌握沖裁力、壓力中心計算方法沖裁工藝設(shè)計掌握模具設(shè)計的步驟項目五止動件沖裁工藝

與模具設(shè)計會掌握沖裁工藝分析、計算；

會設(shè)計沖裁模的結(jié)構(gòu)；會查表選用沖裁模標準件；

會設(shè)計工作零件。技能目標：重點：1.掌握模具的工藝分析方法和計算；

2.

掌握模具設(shè)計的步驟；難點：如何選擇合理的設(shè)計參數(shù)。

教學(xué)重點難點：一、項目提出采用沖孔和落料復(fù)合模。該零件采用什么工藝與模具生產(chǎn)？二、項目實施零件的工藝性分析。確定工藝方案。排樣設(shè)計及計算。沖壓力、壓力中心計算。工作零件刃口尺寸計算。模具總體設(shè)計（模具各零部件的設(shè)計及選用）。畫模具裝配圖、工作零件零件圖。整理設(shè)計文檔。三、項目討論如何確定最終的工藝方案？如何確定沖壓力，與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)嗎？連續(xù)模和復(fù)合模的排樣圖又什么不同？沖裁工藝分析及計算

知識點落料：沖壓時，材料沿封閉曲線相分離，封閉曲線以內(nèi)的部分為沖裁件沖裁：利用模具使板料沿著一定輪廓形狀產(chǎn)生分離的沖壓工序沖孔：沖壓時，材料沿封閉曲線相分離，封閉曲線以外的部分為沖裁件一、沖裁變形時板材變形區(qū)的受力情況F1、F2----凸、凹模對板料的垂直作用力F3、F4----凸、凹模對板料的側(cè)壓力μF1、μF2----凸、凹模端面與板料間的摩擦力μF3、μF4----凸、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力M----彎距punchSheetmetalmatrix二、沖裁變形過程1、彈性變形階段：板料產(chǎn)生彈性壓縮、彎曲、拉伸等復(fù)雜變形，導(dǎo)致凸模下的材料略有彎曲，凹模上的材料上翹；凸模稍許擠入材料上部，板料下部略擠入凹模洞口。2.塑性變形階段：

板料內(nèi)應(yīng)力達到屈服點，刃口附近的材料由于彎曲拉深形成塌角；板料與凸模和凹模的接觸產(chǎn)生塑性剪切變形塑性變形在切斷面上形成一小段光亮且與板面垂直的斷面。3.剪裂階段：在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生裂紋凸模刃口附近的側(cè)面上、下裂紋擴展相遇材料分離

沖裁力blankingforce曲線OA----彈性變形階段AB----塑性變形階段BC----斷裂階段CD----將沖件推出 凹模洞口所 需的力三、沖裁件質(zhì)量及影響因素1.圓角帶（1）由于板料彎曲、拉伸作用形成的。（2）材料塑性好，凸凹模間隙大，圓角大。2.光亮帶（1）塑性變形狀態(tài)下實現(xiàn)剪切變形形成的，受切應(yīng)力τ和壓應(yīng)力σ（2）光潔平整，垂直于底面，高度占斷面的3/1-1/2（3）材料塑性愈好，凸凹模之間的間隙愈小，光亮帶高度愈高。3、斷裂帶：（1）沖裁時裂紋擴張而形成（2）表面粗糙，有4-6度的斜度（3）材料塑性差，凸凹模間隙愈大，斷裂帶的高度和斜度也增大4．毛刺（1）由于裂紋產(chǎn)生不是正對著凸凹模的刃口而是靠近刃口的側(cè)面（2）材料塑性差，毛刺大；（3）間隙過大，或過小，都有較長的毛刺。（1）落料件尺寸=凹模尺寸（2）沖孔件尺寸=凸模尺寸問題間隙過大（或過小），沖孔件尺寸小于、小于還是等于凸模尺寸？習(xí)題一、填空題1、對于落料件，其大端尺寸等于———2、沖壓工序概括起來可分成——和——兩類。3、普通沖裁件的斷面一般有以下四個特征區(qū)：——、——、——和——。4、當沖裁間隙較大時，沖裁后因材料彈性回復(fù)，使沖孔件尺寸()凸模尺寸，落料件尺寸()凹模尺寸。A、大于，小于B、大于，大于

C、小于，小于D、小于，大于

四、沖裁間隙

沖裁間隙是沖裁凸模和凹模之間工作部分的尺寸之差（雙邊間隙）。

Z=D凹-D凸Z=2(t-h0)tan=2t(1-h0/t)tan1、合理間隙的理論依據(jù)：

保證在塑性剪切變形結(jié)束后，由凸凹模刃口處所產(chǎn)生的上下剪切裂紋重合。2、間隙計算公式3間隙值的取決因素：板料厚度和材料性質(zhì)（塑性）板料愈厚，塑性愈差，間隙愈大

４、實際生產(chǎn)中沖裁間隙的確定（1）尺寸精度、斷面質(zhì)量要求高沖裁件（IT10-IT8)，選用小間隙。

（2）尺寸精度、斷面質(zhì)量要求不高沖裁件（IT14-IT10)，選用大間隙，以提高模具壽命。五、尺寸計算的原則

1、落料以凹模為設(shè)計基準，沖孔以凸模為設(shè)計基準

2、凸模和凹模應(yīng)考慮磨損規(guī)律

落料尺寸=凹模尺寸沖孔尺寸=凸模尺寸落料模凹?；境叽缃咏ぜ淖钚O限尺寸沖孔模凸?；境叽缃咏ぜ淖畲髽O限尺寸

3、凸模和凹模之間保證合理間隙

4、凸模和凹模的制造公差應(yīng)與沖裁件的尺寸精度相適應(yīng)

沖裁間隙一般選用最小合理間隙值Zmin一般沖模精度高工件精度2-4級；形狀簡單，模具制造精度按IT6-7級形狀復(fù)雜的刃口，制造偏差按工件相應(yīng)公差的1/4；刃口磨損后不變的尺寸，制造偏差按工件相應(yīng)公差的1/8。

5、工件公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則按“入體” 工件凹模

六、凸凹模尺寸的計算1、分別加工法

（1）定義：分別規(guī)定凸模和凹模的尺寸和公差，并在圖紙上標出；（2）特點：模具制造難度大；（3）應(yīng)用：沖裁件形狀簡單（如圓形或方形）（4）優(yōu)點：凸模和凹模具有互換性，制造周期

短 。

（5）公式：

落料沖孔 孔心距Ld=L+1/8

工件的制造公差凹?？仔木嗟墓Q尺寸工件孔心距凹模尺寸凸模尺寸磨損系數(shù)凹模制造公差落料件的最大極限尺寸、最小合理間隙沖孔件的最小極限尺寸、

為了保證可能的初始間隙不超過Zmax，即

凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取，也可查表2.4.1選取，但需校核或取?！堋堋?Zmin≤Zmax，選取必須滿足以下條件：2、配作法（1）定義：用凸模和凹模相互單配的方法來保證； （2）特點：落料件以凹模為基準模，沖孔件以凸模 為基準，然后根據(jù)基準件的實際尺寸再按最小 合理間隙配制另一件。

（3）應(yīng)用：用于形狀復(fù)雜、薄料且間隙較小的模具；（4）優(yōu)點：互換性差；（5）公式：落料凹?；驔_孔凸模在磨損后增大尺寸沖孔凸?；蚵淞习寄Ｔ谀p后減小的尺寸

沖孔凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸

例1沖制圖示零件，材料為Q235鋼，料厚。計算沖裁凸、凹模刃口尺寸及公差。解：由圖可知，該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料。

外形和18±0.09由沖孔同時獲得。查表2.3.3得，由落料獲得，

公差表由公差表查得：為IT12級，取x=0.75；設(shè)凸、凹模分別按IT6和IT7級加工制造，則沖孔：

≤校核：

0.008+0.012≤0.06-0.040.02=0.02（滿足間隙公差條件）為IT14級，取x=0.5；孔距尺寸：=L±=18±0.125×2×0.09=(18±0.023)mm校核：（不能滿足間隙公差條件）因此，只有縮小，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內(nèi)，由此可?。骸?0.4×0.02=0.008mm

落料：≤例2如圖所示的落料件，其中板料厚度t=1mm，材料為10號鋼。試計算沖裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。落料凸、凹模尺寸

a)落料凹模尺寸b)落料凸模尺寸

排樣設(shè)計的工作內(nèi)容：

選排樣方法 確定搭邊值 計算條料寬度 送料步距 畫排樣圖沖裁件在條料上的布置方法七、排樣1．材料利用率板料的裁剪方法：一個步距內(nèi)零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率表示（1）一個步距內(nèi)材料利用率

=A/BS

（2）、條料總利用率

=nA1/LBn---條料上實際沖裁的零件數(shù)L---條料長度B---條料寬度A1---一個零件的實際面積A--一個步距內(nèi)零件的實際面積B--一個步距內(nèi)所需毛坯面積S---一個步距（2）沖裁所產(chǎn)生的廢料：一類是結(jié)構(gòu)廢料；另一類是工藝廢料。

2．提高材料利用率的方法（1）板料的裁剪方法：(1)、有廢料排樣

優(yōu)點：沖裁件質(zhì)量高，模具壽命高；

缺點：材料利用率低在沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間，有搭邊存在3、排樣方法(2)、少廢料排樣

優(yōu)點：材料利用率高 降低沖裁力。缺點：模具單面受 力易磨損，且邊緣毛刺易被帶入沖裁間隙，降 低模具壽命，沖裁件精 度相對低。沿沖件部分外形切斷或沖裁，在沖件與沖裁件之間或沖裁件與條料側(cè)邊有搭邊。(3)、無廢料排樣

優(yōu)點：材料利用率高， 送料步距為兩倍 零件寬度時，一 次切斷能獲得兩 個零件。缺點：沖裁件精度低。沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊無搭邊。凸模排樣圖例4、搭邊a1作用:（1）補償條料的裁剪誤差；（2）使條料有一定得剛度，保證條料的連續(xù)送進；（3）使凸、凹模刃口雙邊受力，避免毛刺拉入間隙，模具壽命和工件斷面質(zhì)量提高；影響因素:（1）材料力學(xué)性能板料愈厚，材料愈軟，搭邊值愈大；（2）材料厚度板料愈厚，搭邊值愈大；（3）沖裁件尺寸和形狀尺寸大，形狀復(fù)雜，搭邊愈大；（4）送料、卸料檔料方式排樣時沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料例題：如圖1所示的工件，在有側(cè)壓裝置下，請分別決定排樣方法和搭邊值，并計算其材料的利用率。畫出排樣圖。材料：08鋼解：排樣方法：直排側(cè)面搭邊值

工件間搭邊值a1

步距S=80+a1

條料寬度B0=80+2a=850-1

一個步距內(nèi)的材料利用率

=3.14*40*40/82.2*85=71.9%導(dǎo)料板間的距離

A=B+C=85+5=90

沖裁力F=2*3.14*40*3*3005.條料寬度B(1)、有側(cè)壓裝置或用手將條料緊貼單邊導(dǎo)料板時

D------沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸

a-----沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭Δ-----板料沖裁時的下偏差

(2)、無側(cè)壓裝置時D------沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸

a-----沖裁件與條料側(cè)邊之間的搭邊

Δ-----板料沖裁時的下偏差

C-----導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙

6、排樣圖

(1)一張完整的模具裝配圖在其右上角應(yīng)畫出沖裁件圖和排樣圖。

(2)在排樣圖上標注條料寬度、公差、送料步距、搭邊。

工件圖材料：０８鋼厚2.5a1a=2S=32

工件圖材料：10鋼厚1.5a1a=2B=171八、沖裁力計算壓力中心1、沖裁力計算（１）沖裁力：板料作用在凸模上的最大抗力（２）沖裁力計算

L—沖裁件周長（毫米）

t—板料厚度（毫米）

K—安全系數(shù)，常取為

?—抗剪強度

σb—抗拉強度2、卸料力、推件力、頂件力計算卸料力：從凸模上卸下箍著的料所需要的力推件力：從梗塞在凹模內(nèi)的料順沖裁方向推出所需的力；頂件力：從梗塞在凹模內(nèi)的料逆沖裁方向推出所需的力；F—沖裁力（毫米）n—同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（廢料）數(shù)KxKTKD—卸料力，推件力,頂件力系數(shù)3、壓力機公稱壓力的確定

采用彈壓卸料裝置和下出件模具時

采用彈壓卸料裝置和上出件模具時采用剛性卸料裝置和下出件模具時Fz=F+FX+FT

Fz=F+FX+FD

Fz=F+FT

壓力機的公稱壓力必須大于或等于各種沖壓工藝力的總和5、沖模壓力中心的確定

為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合。

沖壓力合力的作用點。（1）．簡單幾何圖形壓力中心的位置

1）對稱沖件的壓力中心，位于沖件輪廓圖形的幾何中心上。2）沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。3）沖裁圓弧線段時，其壓力中心的位置，按下式計算：

（2）．確定多凸模模具的壓力中心

確定多凸模模具的壓力中心，是將各凸模的壓力中心確定后，再計算模具的壓力中心。（3）．復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的確定

課堂練習(xí)此零件是落料件,全部尺寸為自由公差,可看作IT14,對于尺寸１3，則該尺寸為凸凹模以單配法制作，選凹模為設(shè)計基準，只需要落料凹模刃口尺寸及制造公差，凹模尺寸由凸模實際尺寸按間隙要求配作。

由表查得Zmin,,Zmax,根據(jù)零件的精度，所有尺寸對應(yīng)磨損系數(shù)X=1。落料凸模的基本尺寸與凹模相同，不必標注公差，但要在技術(shù)要求中說明，凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙Zmin。排樣方法：直對排由表查得：側(cè)面搭邊值工件間搭邊值

步距條料寬度:模具采用條料板導(dǎo)料，無側(cè)壓，由表查得，由表2.5.3查得條料寬度偏差

一個步距內(nèi)的材料利用率=2A/BS=2(2826514)/45.3*29.8=71.9%

沖裁力：模具采用剛性卸料，下出件方式punchpress沖床，（沖裁）壓力機blankingdie

沖裁模

blankingclearance,dieclearance

沖裁間隙blankingforce沖裁力

blankingdie

沖裁模centerofdie,centerofload

壓力中心layo