第 2 章 冲裁工艺与模具设计分析.ppt

第 2 章 冲裁工艺与模具设计 2.1 冲裁变形分析 2.1.1 变形区的力学分析 冲裁时作用于材料上的力 (如图2.1.1) 冲裁时板料的应力状态图 (如图2.1.2) 2.1.2 冲裁变形过程(如图2.1.3) 弹性变形阶段 板料产生弹性压缩、弯曲和拉伸等变形 塑性变形阶段　　板料的应力达到屈服 极限，板料开始产生塑性剪切变形 断裂分离阶段　　已成形的裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸，呈楔形状发展 2.1.3 冲裁力--凸模行程曲线 2.1.4 冲裁件断面质量及影响因数 1.断面特征 圆角带 光亮带 断裂带 毛 刺 2.材料的性能对断面质量的影响 塑性好的材料，裂纹出现较迟，材料被剪切的深度较大； 塑性差的材料，剪切开始不久即被拉裂，断面光亮带少。 3.模具冲裁间隙大小对断面质量的影响(如图2.1.6) 2.2 冲裁模具的间隙 模具间隙的概念:　指凹模与凸模刃口横向尺寸的差值，是设计模具的重要工艺参数。 间隙的大小影响冲裁件断面质量、尺寸精度、冲裁力、模具寿命。 2.2.1 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小则精度越高。 　 影响冲裁件尺寸精度的因素：间隙/材料/工件形状和尺寸。 当模具制造精度确定后，间隙较大时，拉伸作用增大，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径；间隙较小时，挤压力大，落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。 2.2.2 间隙对模具寿命的影响 2.2.3 间隙对冲裁工艺力的影响 2.2.4 间隙值的确定 1.理论确定法 由图2.2.2中三角形ABC的关系得： 2.经验确定法 2.3 凸凹模刃口尺寸计算 2.3.1 凸、凹模刃口尺寸计算的依据和原则 观察冲压件,寻找计算的依据， 根据观察的结果确定刃口尺寸计算和选择公差的原则： 1、先确定基准件 落料：以凹模为基准，间隙取在凸模上；冲孔：以凸模为基准，间隙取在凹模上。 2、考虑冲模的磨损规律 落料模：凹模基本尺寸应取最小极限尺寸； 冲孔模：凸模基本尺寸应取最大极限尺寸。 3、凸、凹模刃口制造公差应合理 形状简单的刃口制造偏差：按IT6～IT7级； 形状复杂的刃口制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/4；对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差：取冲裁件相应部位公差的1/8并冠以（±）； 4、冲裁间隙采用最小合理间隙值（Cmin 单边） 凸凹模磨损到一定程度情况下,仍能冲出合格制件. 5、尺寸偏差应按“入体”原则标注 落料件上偏差为零,下偏差为负;冲孔件上偏差为正,下偏差为零. 2.3.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 1. 凸模与凹模分别加工时(如图2.3.1) 冲模的制造公差与冲裁间隙之间应满足： 或 适用于：圆形或简单刃口。 （1）落料 凹模刃口尺寸： 凸模刃口尺寸： （2）冲孔 凸模刃口尺寸： 凹模刃口尺寸： （3）孔心距 2、凸模与凹模配合加工 是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个(基准件)，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。 优点：不仅容易保证凸、凹模间隙很小,而且制造还可以放大基准件的制造公差,使制造容易。 适用于：异形或复杂刃口。 设计时：基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，非基准件上只标注公称尺寸，但在图样上注明：“凸(凹)模刃口按凹(凸)模实际刃口尺寸配作，保证最小双面合理间隙值2cmin”。 2.4 冲裁力和压力中心的计算 2.4.1 冲裁力的计算 1、计算冲裁力的目的 选用合适的压力机，设计模具以及检验模具的强度。 2、冲裁工艺力（图2.4.1) 普通平刃冲裁力： 　　　　　 斜刃口冲裁力: 卸料力: 推料力: 顶件力: 原则：压力机公称压力=冲裁工艺力总和 弹压卸料+下出件的模具 弹压卸料+上出件的模具 刚性卸料+下出件的模具 压力中心：冲压力合力的作用点。 方法：求空间平行力系的合力作用点。 原则： （1）对称形状的单个冲裁件冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。 （3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模的压力中心(如图2.4.2