冲压理论知识..ppt

版權所有不得復制 目錄 沖孔模設計 復合模設計 成形模設計 結束語 沖孔模結構 沖裁是利用模具使板料產生分離的沖壓工序﹐主要包括落料與沖孔。 從板料沖下所需形狀的零件(或毛坯)的工藝稱落料﹐在工件上沖出所需形狀的孔的工藝稱沖孔。 用于沖裁加工工藝的模具稱為沖孔模。 利用它可以沖出零件或是為彎曲﹑拉深﹑成形等后續工步准備坯料。 沖孔模結構 沖孔模結構 整個沖裁過程可分為三個階段﹕彈性變形階段﹑塑性變形階段和剪裂階段。 彈性變形階段﹕由于凸模所施加的壓力﹐材料產生彈性彎曲并略有擠入凹模刃口,如下圖。 沖孔模結構 塑性變形階段﹕材料受力已超過彈性限度﹐這時凸模擠入材料﹐同時材料也擠入凹模﹐由于材料反抗凸模及凹模的擠入﹐產生彎矩M。 沖孔模結構 剪裂階段﹕靠近凹模刃口邊的材料所受應力先達到材料的抗剪強度﹐凹模刃邊材料發生裂紋﹐此時凸模刃邊材料尚處于塑性狀態﹐凸模繼續擠入材料(圖a)。接著﹐凸模刃邊的材料也產生了裂紋﹐當凸模與凹模單面間隙z/2合適時﹐從凸模和凹模分別出現的剪裂紋擴展重合而使沖裁件與材料分離(圖b)。分離后﹐凸模繼續移動將沖裁件推入凹模(圖c) 。 沖孔模結構 沖孔模結構 沖孔模結構 沖孔模結構 沖孔模結構 上頁圖顯示了不同間隙下的沖裁斷面變化情況﹐間隙從I型斷面到V型斷面逐步減小。III型斷面的間隙適中。這種斷面分光面和毛面兩部分﹐并帶有塌角R和毛刺。毛刺由拉應力產生﹐稱拉毛。毛面部分有斜度a。 II型斷面的塌角R較III型有所增加﹐斜度a基本不變﹐拉毛仍正常。 間隙如再擴大(I型斷面)﹐則塌角R及斜度a顯著增加﹐拉毛也增大﹐伴隨工件變形。 沖孔模結構 IV型斷面的塌角R較III型減少﹐但斜度與III型相差無几。由于間隙的縮小﹐在毛面中間出現光點﹐毛刺中等﹐除拉毛外﹐并有壓縮應力產生的擠毛。 V型斷面的塌角R極小﹐几乎沒有斜度﹐有兩層相互間隔的光面和毛面﹐毛刺(拉毛和擠毛)有所增加﹐擠毛高度和模具刃口的鋒利程度有關﹐刃口越鋒利﹐擠毛高度越小。 沖孔模結構 沖孔模結構 上頁表為低碳鋼沖裁斷面與沖裁間隙的關系。 R與G的和約等于材料斷裂前凸模進入材料的深度。 對于I型斷面﹐工件或廢料上的光面可能窄而不規則﹐甚至無光面。 IV型光面帶光點。 V型光面有兩層﹐中間夾有毛面。 IV毛面帶粗糙面。 V型毛面分兩層﹐中間夾有光面。 擠毛高度與模具刃口鋒利程度有關。 沖孔模結構 間隙越小﹐沖裁力越大﹐而增大沖裁間隙﹐則可以減小沖裁力。 當間隙合理時﹐上下裂紋重合﹐最大剪切力較小。 而間隙過小時﹐材料所受力矩和拉應力減小﹐壓應力增大﹐材料不易產生撕裂﹐上下裂紋不重合又產生二次剪切﹐使沖裁力增大。 間隙較大時﹐材料所受力矩和拉應力增大﹐材料易于剪裂分離﹐故最大沖裁力有所減小。 沖孔模結構 沖件精度是指沖件實際尺寸與基本尺寸間的差值﹐差值越小﹐精度越高。 當間隙較大時﹐材料受拉伸作用變大﹐沖裁完畢后﹐因材料的彈性恢復﹐沖件尺寸向實體方向收縮﹐即落料件尺寸小于凹模尺寸﹐沖孔件的孔徑大于凸模尺寸。 而間隙較小時﹐材料的彈性恢復使落料件的尺寸增大﹐而沖孔的孔徑變小。 沖件的尺寸變化量大小還與材料性能﹑厚度﹑軋制方向﹑沖件形狀等因素有關。模具制造精度及刃口狀態也會影響沖件質量。 沖孔模結構 在沖裁過程中﹐模具刃口處所受的壓力非常大﹐使模具刃口與材料接觸面間出現局部附著現象﹐產生附著磨損。其磨損量與接觸壓力﹐相對滑動距離成正比﹐與材料 的屈服強度成反比﹐是模具磨損的主要形式。 當間隙較小時﹐接觸壓力會增大﹐摩擦距離增長﹐摩擦發熱嚴重﹐導致模具加劇磨損﹐使模具與材料間產生粘結現象﹐還會引起刃口的壓縮疲勞破壞﹐使之崩刃。 而間隙較大時﹐材料彎曲拉伸相對增加﹐模具刃口端面的正壓力增大﹐容易產生崩刃或塑性變形﹐使磨損加劇。 沖孔模結構 間隙過大或過小都會降低模具壽命。因此間隙合適或適當增大模具間隙﹐何使凸﹑凹模與材料間的摩擦減小﹐并減緩間隙不均勻的不利因素﹐從而提高模具壽命。 凹模端面磨損比凸模大﹐原因是凹模端面材料滑動較為自由﹐而凸模下的材料沿板面方向的滑動則受到了限制。 凸模側面的磨損最大﹐則是因為凸模側面受到卸料作用的長距離摩擦而加劇了磨損。 為了提高模具壽命﹐可采用較大間隙﹔用小間隙﹐就必須提高模具硬度和制造精度﹐對沖模刃口充分潤滑﹐以減少磨損。 沖孔模結構 生產中通常是用一個適當的范圍作為合理間隙﹐最大值稱最大合理間隙﹐最小值稱最小合理間隙。考慮到磨損會使間隙變大﹐故設計和制造模具時﹐通常用最小合理間隙。 理論確定法 主要依據是保証裂紋重合﹐以獲得良好的沖裁斷面。公式﹕z=2(t-h0) tgβ=2t(1-h0/t) tgβ 沖孔模結構 在以上計算公式中﹕t—板料厚度(mm)﹐ h0/t—產生裂紋時凸模相對壓入深度﹔ β—裂紋與垂直方向