第2章 冲裁工艺与冲裁模设计.ppt

1 第二讲 冲裁工艺与冲裁模设计 东北大学 现代设计与分析研究所 2.1、概述 2.1、概述 典型冲裁过程： 凸模通过压力机滑块的带动能上下往复运动，凹模固定不动，板料置于凹模面上。当凸模向下运动时，由于凸模和凹模锋利刃口的作用和间隙的存在，使板料受剪分离，冲下的部分从凹模孔漏下；当凸模回程向上运动时，由于卸料板的作用，将箍在凸模上的材料卸下。 2.2、冲裁变形过程分析 2.2、冲裁变形过程分析 二、冲裁变形过程 间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段： 1．弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力 。 凸模接触板料后，开始压缩材料，变形区内产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形 。 2．塑性变形阶段 变形区内部材料应力大于屈服应力。凸模挤入条料上部，条料下部挤入凹模，形成光亮的塑性剪切带，直到产生微裂纹，通常先在凹模刃口下部产生。 2.2、冲裁变形过程分析 3．断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。 2.2、冲裁变形过程分析 三、 断面分析 圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形时，有凸凹模侧面挤压而形成的光亮竖直的平面，质量最好的区域。 断裂带c：裂纹形成及扩展。 2.3冲裁模间隙 当间隙合理时，凸、凹模刃口处产生的裂纹将相互重合，冲裁件断面成一定的斜度，但比较平直、光洁、毛刺小 。 2.3冲裁模间隙 间隙小，弯矩小，压应力大。凸凹模分别产生的裂纹会出现二次剪裂，裂纹被拉入凹模内，产生第二光亮带，并在端面出现挤长的毛刺。 间隙大，弯矩大，拉应力大，拉伸断裂发生早，断裂带宽，出现二次拉裂，产生二个斜度，毛刺大而且厚，难以去除。 故模具设计时，必须保证间隙合理均匀 2.3冲裁模间隙 2.间隙对尺寸精度的影响 间隙合理：落料件的尺寸等于凹模的尺寸，冲孔件的尺寸等于凸模的尺寸 。 间隙小：由于材料受凸、凹模挤压作用，冲裁完后，材料的弹性回复使落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔尺寸小于凸模尺寸。 间隙大：材料所受拉伸作用增大，冲裁完后因材料的弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸。 2.3冲裁模间隙 4.间隙对模具寿命的影响 2.3冲裁模间隙 4.间隙对模具寿命的影响 模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。 小间隙将使接触压力、摩擦力均增加，导致模具磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。 所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。 2.3冲裁模间隙 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 计算原则： 1.设计落料模先确定凹模刃口尺寸，间隙取在凸模上。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸间隙取在凹模上。 2.冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。 3.根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸； 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 4.选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，通常对于形状简单零件按IT6～IT7选取；对于复杂零件按工件公差的1/4计算，对于磨损后无变化的中心尺寸，按工件公差的1/8计算。 5.工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 加工方法： 1.分开加工 具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度，常用于加工形状简单的零件。 2.配合加工 Zmin易保证，无互换性、制造周期长，常用于加工形状复杂的零件。 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 （1）设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准。 （2）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。 （3）根据尺寸类型，采用不同计算公式。 磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。 磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。 磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 （4）刃口制造偏差可按工件相应部位公差带值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（±）。 2.4凸模与凹模刃口尺