模具设计与制造（第2版）2.1.1-3冲裁工艺.ppt

第2章 冲裁模结构与设计 使板料分离的冲压工艺称为冲裁。冲裁工艺的种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等。 冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压加工中应用极广。它既可以直接冲出成品零件，也可以作为弯曲、拉深和挤压等其它工序的坯料，还可以在已成形的工件上进行再加工（切边、切口、冲孔等工序）。 l??冲裁工艺。 l??典型冲裁模结构。 l??冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用。 l??冲裁模设计要点 l??冲裁工艺。 l??冲裁模设计要点 在冲裁工艺中，以落料、冲孔应用最多。 从板料上冲下所需形状的工件（或毛坯）称为落料。 在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）称为冲孔。 落料和冲孔的变形性质完全相同，但在进行模具工作部分设计时，要分开加以考虑。 根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。 普通冲裁: 是由凸、凹模刃口之间产生剪裂缝的形式实现板料分离。 精密冲裁: 是以变形的形式实现板料的分离 。 前者冲出的工件断面比较粗糙，精度较低。后者冲出的工件不但断面比较光洁而且精度也较高，但需要有专门的精冲设备及精冲模具。 凸模1与凹模2具有与工件轮廓一样的刃口。凸、凹模之间存在一定的间隙。当压力机滑块把凸模推下时，便将放在凸、凹模中间的板料冲裁成所需的工件。 当模具间隙正常时，金属板料的冲裁变形过程大致可分为三个变形阶段。 （1）弹性变形阶段 （2）塑性变形阶段 （3）剪裂阶段 当凸模开始接触板料并下压时，凸模与凹模刃口周围的板料产生应力集中现象，使材料产生弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂的变形。板料略有挤入凹模洞口的现象。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘。间隙愈大，弯曲和上翘愈严重。随着凸模继续压入，直到材料内的应力达到弹性极限。 当凸模继续压入，板料内的应力达到屈服点，板料与凸模和凹模的接触处产生塑性剪切变形。 随着凸模的下压，应力不断加大，直到分离变形区的应力达到抗剪强度，塑性变形阶段结束。 当板料的应力达到抗剪强度后，凸模再向下压，则在板料与凸模和凹模的刃口接触处分别产生裂纹。随着凸模下压，裂纹逐渐扩大并向材料内延伸。当上、下裂纹重合时，板料便被分离。凸模再下压，将已分离的材料克服摩擦阻力从板料中推出，完成冲裁过程。 在正常的冲裁工作条件下，由凸模刃口出发的剪裂缝与由凹模刃口出发的剪裂缝是重合的。这时可以得到如图2.4所示的冲裁件断面，它具有明显的四个特征区。 （1）圆角带； （2）光亮带 ； （3）断裂带 ； （4）毛刺。 圆角带1 又称塌角 材料塑性愈好，凸、凹模之间间隙愈大，形成的塌角也就愈大。 光亮带2 光亮带垂直于底面。材料塑性愈好，凸模和凹模之间的间隙（图中Z／2为单边间隙）愈小，光亮带的高度愈高。 断裂带3 断裂带表面粗糙，并带有斜度。凸模和凹模的间隙愈大，则断裂带高度愈大且斜度也增大。 毛刺4 紧挨着剪裂带的边缘，是由于裂纹的产生不是正对着凸模和凹模的刃口而是在靠近刃口的侧面。 对于冲孔件的孔，决定与轴类零件配合性质的是它的最小尺寸，即其光亮柱体部分尺寸；对于落料件，决定与孔类零件配合性质的是它的最大尺寸，也是它的光亮柱体部分尺寸。于是，可以得出如下重要的关系式 : 落料尺寸 = 凹模尺寸 冲孔尺寸 = 凸模尺寸 1．尺寸精度； 2．断面质量； 3．毛刺。 冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙和冲裁件的形状等。 （1）冲模的制造精度； （2）材料性质； （3）冲裁间隙； （4）冲裁件的形状。 冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有直接影响。冲模的精度愈高，冲裁件的精度亦愈高。 对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值也少，因而零件精度较高。而硬的材料，情况正好与此相反。 如间隙过大，对于落料件，其尺寸将会小于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。 如间隙过小，对于落料件，其尺寸将会大于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。 冲裁件的形状越简单其精度越高。 对于断面质量，起决定作用的是冲裁间隙。 在具有合理间隙的冲裁条件下裂纹重合。所得冲裁件断面有一个微小的塌角，并有正常的既光亮又与板平面垂直的光亮带，其断裂带虽然粗糙但比较平坦，虽有斜度但并不大，所产生的毛刺也是不明显的。