冲压工艺的设计.ppt

冲压模设计 冲压工艺与模具设计 第3章 冲裁工艺设计 冲裁：利用模具使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分产生分离而获得制件的冲压工艺。 冲裁包括落料、冲孔、切口、剖切、修边等，其中以落料、冲孔工序应用最多。 第3章 冲裁工艺设计 冲孔：目的在于获得一定形状和尺寸内孔的冲裁工艺就称为冲孔，封闭曲线以外的部分是制件。 第3章 冲裁工艺设计 落料：目的在于获得一定形状和尺寸外形的冲裁工艺就称为落料，封闭曲线以内的部分是制件。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁变形原理 冲压变形的三个阶段 1 弹性变形 2 塑性变形 3 断裂分离 1 凸模 2 凹模 第3章 冲裁工艺设计 弹性变形阶段 应力消失变形完全消失。板料在凸、凹模刃口处形成初始塌角。 第3章 冲裁工艺设计 塑性变形阶段 凸模继续下行，板料内应力达到材料的屈服极限，板料与凸模、凹模接触处产生塑性变形。 变形区域内材料所受应力满足屈服准则，材料发生了塑性形变，应力消失后变形不能消失。刃口附近的材料由于拉应力和应力集中的作用开始出现微裂纹。 第3章 冲裁工艺设计 断裂分离阶段 凸模进一步下行，板料内应力超过材料的剪切强度，板料与凸模、凹模接触处产生裂纹。 裂纹相对延伸、重合从而断裂。完成板料的分离。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁断面的形态 四个区域 1 塌角 2 光亮带 3 断裂带 4 毛刺 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙 凸、凹冲裁模之间工作部分的尺寸之差。 Z=Dd-Dp。 通常是指双边间隙，用Z表示； 单边间隙用C（实际上更多的用Z/2）表示。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙是冲裁模具设计的重要因素。 对冲裁件质量（比如尺寸精度、断面质量）、模具寿命、冲裁力和卸料力影响很大。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙对制件质量的影响 冲裁间隙合适，材料几乎在纯剪切作用下分离，回弹较小，冲裁件精度越高（图3.5b）。 间隙过大，材料除剪切外还经受拉伸、弯曲变形（图3.5c）。 间隙过小，材料除剪切外还受到挤压作用，这两种情况下冲裁件精度都不高（图3.5a）。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙对制件质量的影响 间隙合理，上、下表面产生的初始裂纹能相遇重合，光亮带较大，塌角带、断裂带、毛刺区都较小，锥度也比较小。 间隙过小，上、下裂纹不能相遇重合，板料将被第二次剪切，断面会产生二个光亮带，并造成夹层，毛刺被拉长。 间隙过大，上、下裂纹也不能相遇重合，拉应力成分增大，材料容易产生裂纹、使塑性变形较早结束，光亮带变窄，断裂带、圆用带增大，毛刺相对较大，锥度也较大。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙对模具寿命的影响 冲裁间隙是影响模具寿命的最主要因素之一。 冲裁间隙小，冲裁过程的挤压作用加剧，冲裁力F增大，刃口所受压应力增加，造成刃口变形、端面磨损加剧，严重时甚至崩刃。侧向压力N和μN增加，凸模、凹模侧面磨损加大，二次剪切的碎屑因摩擦发热而粘附在凸模、凹模上进一步家具磨损。所以，间隙过小会降低模具寿命（图3.6）。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙对冲裁力的影响 间隙过大，材料所受拉应力增大，容易断裂分离，可在一定程度上降低冲裁力。 间隙过小，材料所受拉应力减小、压应力增大，因而不容易产生撕裂，使冲裁力增大。只有冲裁间隙合适时，冲裁力才最小。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙的合理确定 1 理论确定法 2 经验取值法 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙的理论确定 依据就是保证上下裂纹重合。 如图，冲裁裂纹产生的瞬时状态中，在直角三角形中，tanβ=（Z/2）/（t-h0），变形得到 Z=[2（1-h0/t）tanβ]t，取m=2（1-h0/t）tanβ 则有Z=mt h0是产生裂纹时凸模压入板料的深度（也叫塌角带高度），mm t是材料的厚度，mm β是裂纹方向与垂线间的夹角（也叫斜角） 第3章 冲裁工艺设计 冲裁间隙的经验确定（查表法） 采用的经验公式 Z=mt 合理间隙的范围Zmin（最小合理冲裁间隙）和Zmax（最大合理冲裁间隙），见P42表3-2。 设计新模具时，采用最小合理冲裁间隙Zmin 。 第3章 冲裁工艺设计 冲裁件的质量分析 包括尺寸精度、断面质量、形状误差和毛刺四个方面。 1 尺寸精度 影响因素：冲裁间隙、模具精度、制件形状、材料软硬等。 模具精度一般比制件精度高2-3个IT等级，见P43表3-3。 第3章 冲裁工艺设计 2 断面质量 质量要求：平直、光滑，无裂纹、撕裂和夹层