第2章冲裁分析.ppt

第 2章 冲裁 冲裁是利用模具在压力机上使板料分离的冲压工艺，它包括落料、冲孔、修边、切断等多种工序。冲裁的用途极广，既可制造平板零件或为成形工序备料，也可在冲压件上进行切口、剖切等加工。  (1)冲裁变形过程 图2-1显示了冲裁的变形过程。板料置于凹模之上，凸模下降切入材料，经历弹性变形、塑性变形和断裂分离三个阶段完成冲裁变形。 2.2 冲裁间隙  (3)间隙对力能消耗的影响 1)冲裁力 间隙增大，抗剪强度减小，冲裁力亦减小。当间隙大到一定值时，抗剪强度下降甚微，冲裁力有回升趋势。 2)卸料力和推件力 软钢、不锈钢、黄铜或铝合金，间隙为料厚的20%左右时，卸料力具有最小值。间隙小于10%或大于30%时，卸料力增加。 3)冲裁功 冲裁功随间隙的变化略有波动，间隙合适，上、下裂纹重合，冲裁功最小。间隙过小或过大，冲裁功都会增加。 (4)合理间隙的确定 间隙是冲裁工艺与模具设计的重要工艺参数。其值的大小与均匀程度对冲裁件的断面质量、尺寸精度、平面度、模具寿命和力能消耗均有很大的影响。对金属材料的普通冲裁而言，生产中常用间隙取值范围为料厚的5％－10％。 表2－1 金属材料冲裁间隙分类 2.3 冲裁模具刃口尺寸计算 2)冲裁件尺寸的测量基准 在测量和使用中，落料件外径（被包容尺寸）以大端尺寸为基准，冲孔件孔径（包容尺寸）以小端尺寸为基准。 (3)模具刃口尺寸计算方法 1）凸模与凹模分开加工 该方法适用于圆形或简单规则形状的冲裁模。其特点是凸、凹模分别按照各自图纸技术要求、尺寸和公差单独进行加工，模具间隙靠加工的尺寸和公差保证。采用这种方法，要分别计算和标注凸、凹模刃口的尺寸公差，其计算公式见表2-2 。 2.4 冲裁力的计算和降低冲裁力的方法 (1) 冲裁力的计算 冲裁力是指冲裁过程中的最大抗力，也就是力—行程曲线的峰值。它是合理选用冲压设备和校核模具强度的重要依据。影响冲裁力的因素很多，主要有材料的力学性能、厚度、冲裁件周边长度、模具间隙以及刃口锋利程度等。 平刃口模具冲裁力可按下式计算： F=L tτk 2.5 冲裁件的排样与搭边 (2)冲裁件的排样 冲裁件在条料上的布置方法叫排样。排样合理与否不仅影响材料的经济利用，还影响模具结构与寿命，生产效率，工件精度，生产操作方便与安全等。 表2-4 排样形式的分类 (3) 冲裁件的搭边 排样中相邻两制件之间或制件与条料边缘间的余料称为搭边。搭边的作用之一是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料误差而冲出残缺的废品；搭边的作用之二是保持条料在冲裁过程中的强度和刚度，保证条料的顺利送进。此外，选取合理的搭边值还可以调整模具沿周边的受力状况，提高模具寿命和工件断面质量。 2.7 冲裁件废品分析及预防 从技术角度看冲裁件质量控制要点是：1)注意板料或卷料的供货状况2)认真分析冲裁件的结构工艺性，正确制定冲压工艺方案3)确定合理的模具结构，控制模具设计和制造质量 (2) 卸料力、推件力和顶件力 如图2-22所示,从凸模上将制件（或废料）卸下来的力叫卸料力；从凹模内顺着冲裁力方向将制件（或废料）推出的力叫推件力；逆冲裁方向将制件（或废料）从凹模洞口顶出的力叫顶件力。 图2-22 卸料力、推件力和顶件力作用方向 图2-23 不同模具结构型式 a. 采用刚性卸料板（图2-23a） b. 刚性顶件、弹性卸料倒装模具（图2-23b） c.采用弹性卸料板（图2-23c） d.采用弹性顶件和弹性卸料（图2-23d） (3)降低冲裁力的方法a.加热冲裁；b.阶梯冲裁 ；c.斜刃冲裁；d.分部冲裁 图2-24 阶梯布置凸模 图2-25 各种斜刃形式 (1)冲裁件的材料利用率 在大批量生产中，原材料费用占生产成本的60%～80%。节省材料对降低成本有着重要作用。生产中，通常用材料利用率作为衡量材料经济利用程度的指标。根据原材料供应情况及生产实际的不同需求，材料利用率有着不同含义和计算方法。单个零件利用率、条料利用率和板料利用率的含义和计算公式见下式： 单个零件的材料利用率 ： 条料的材料利用率 ： 板料的材料利用率 ： a)有废料排样 b)少废料排样 c)无废料排样 图2-26 排样方法 裁搭边 多行排 混合排 斜对排 直对排 斜排 直排 少、无废料排样 有废料排样 2.6