,冷冲压工艺与模具设计,冲压工艺与模具设计,机电系数控,/,模具专业,第三章冲裁,冲裁工艺,1,）通过学习，掌握影响冲裁质量的几个因素，重点掌握冲裁模间隙对模具寿命、冲裁力的影响，如何确定合理的冲裁模间隙，能计算凸、凹工作部分的尺寸；,2,）能合理排样提高板料的利用率，并能计算板料的利用率；,3,）掌握冲裁的工艺分析和设计。,学习目的和要求：,课程内容：,（,1,）冲裁变形机理,(,冲裁变形过程、冲裁件断面特征,),；,（,2,）凸模与凹模之间的间隙,(,间隙对尺寸精度的影响、间隙对冲裁力的影响、确定合理间隙的理论依据、合理间隙的选择,),；,（,3,）凸、凹模刃口尺寸的计算,(,计算原则、凸凹模分开加工时尺寸与公差的确定、凸凹模配合加工时尺寸与公差的确定,),；,（,4,）冲裁力的计算与降低冲裁力的方法,(,冲裁力的计算、卸料力、推件力与顶件力的计算,),；,（,5,）材料的经济利用,(,排样、搭边、条料宽度的确定,),；,（,6,）冲裁的工艺设计,(,冲裁件的工艺性分析、冲裁工艺方案的确定,),；,（,7,）压力中心的计算。,考核知识点和考核要求,：,（,1,）识记：排样、搭边、整修、精密冲裁。,（,2,）领会：冲裁模间隙对模具寿命、冲裁力的影响；冲裁力的计算与降低冲裁力的方法；冲裁的工艺设计方法。,（,3,）综合应用：合理冲裁模间隙的确定；凸、凹模刃口尺寸计算。,重点：,（,1,）冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；,（,2,）刃口尺寸计算原则和方法；,（,3,）冲裁工艺性分析与工艺方案制定；,难点,：,（,1,）冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；,（,2,）刃口尺寸计算原则和方法；,本章知识点,3.1,冲裁过程的分析,一、冲裁变形过程,1,弹性变形阶段,2,塑性变形阶段,3,断裂分离阶段,材料内裂纹首先在凹模刃口附近，继而在凸模刃口侧面产生。,二、冲裁件断面的形状,三、冲裁件质量及其影响因素,冲裁件质量：,指,断面状况,、,尺寸精度,和,形状误差,。,影响因素：,1.,冲裁件断面质量影响因素：,(,),材料性能的影响,(,),模具间隙的影响,(,),模具刃口状态的影响,2.,冲裁件尺寸精度及其影响因素,指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差,3.,冲裁件形状误差及其影响因素,（,1,）冲模的制造精度（零件加工和装配）,（,2,）材料的性质,（,3,）冲裁间隙,指翘曲、扭曲、变形等缺陷。,3.2,凸模与凹模之间的间隙,1,、间隙对冲裁的影响,（,1,）间隙对冲裁件质量的影响,。,间隙对冲裁件断面质量的影响,间隙对尺寸精度的影响,Z=14%24%t,（,2,）间隙对冲裁力的影响：,（,3,）间隙对模具寿命的影响：,3.3,凸、凹模刃口尺寸的计算,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则,设计落料模先确定凹模刃口尺寸，以凹模为基准，间隙取在凸模上,，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。,设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸，以凸模为基准，间隙取在凹模上,，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。,所以，当计算凸、凹模刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑,根据冲模在使用过程中的磨损规律，,设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；,设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。,模具磨损预留量与工件制造精度有关。,冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（,Z,min,）。,4,.,对于落料件一般标注单向负公差。假定工件的公称尺寸为,D,工件公差为,，则工件尺寸是,D,0,-,。冲孔件的公差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为,D,工件公差为,，则工件尺寸是,d,+,0,。,若工件尺寸标注有正负偏差，则应将正负偏差换算成上述要求的等价的正公差或负公差，若工件没有标注公差，则工件公差按国家标准非配合尺寸的,IT14,级来处理。,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,加工方法,：,1.,凸、凹模分开加工：是指凸模与凹模可以分别按各自的图纸加工至最后尺寸。具有互换性、制造周期短，但,Z,min,不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。,2.,凸、凹模配合加工：是指先加工凸模,(,或凹模,),，然后根据制造好的凸模,(,或凹模,),的实际尺寸，配做凹模,(,或凸模,),，在凹模,(,或,),凸模上修出最小合理间隙值。,Z,min,易保证，无互换性、制造周期长。使用于形状复杂的冲裁件,凸、凹模分开加工时尺寸与公差的确定,：,1.,落料：设落料件尺寸为,D,0,-,，根据计算原则，先确定凹模尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙。,2.,冲孔：设落料件尺寸为,d,+,0,，根据计算原则，先确定凸模尺寸，再增大凸凹模尺寸以保证最小合理间隙。,3.,孔心距：假若已知工件孔心距的公称尺寸,L,孔心距的精度,，,表示为,L,（,/2,）。,模具上的孔心距为：,=,L,4.,校核：为了保证可能的初始间隙不超过,Z,max,，即,p,+,d,Z,max,-Z,min,凸、凹模配合加工时尺寸与公差的确定,：,本节习题,1,、填空：,在平板的毛坯上沿封闭轮廓进行冲裁，余下的是废料的工序为,(),。,2,、填空：,对成型件边缘进行冲裁，以获得工件要求的形状和尺寸称为,(),。,3,、选择：,对冲裁变形过程描述不正确的为,(),A,弹性变形阶段，变形区内部材料应力小于屈服应力，应力状态未满足塑性条件,B,塑性变形阶段，在塑剪变形的同时还伴有纤维的弯曲和拉伸,C,断裂分离阶段，材料内裂纹首先在凸模刃口附近，继而在凹模刃口侧面产生,D,冲裁变形过程的三个阶段的前提条件是间隙正常、刃口锋利,4,、填空：,间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为,(),、,(),和,(),三个阶段,5,、填空：,冲裁件断面的形状可以分为,(),、,(),、,(),和,(),四个部分,6,、填空：,模具间隙对冲裁件断面质量的影响：间隙小，出现二次,(),，产生第二光亮带；间隙大，出现二次,(),，产生二个斜度。,7,、填空：,模具刃口状态对冲裁件断面质量的影响：,当凸模刃口磨钝时，则会在,l(),上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在,c(),的下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。,8,、选择：,关于间隙对冲裁的影响描述错误的有,(),。,A,随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大,B,间隙小时，冲孔件尺寸小于凸模尺寸,C,间隙过小时，材料在凸、凹模刃口附近产生的裂纹不重合，将产生二次拉裂,D Z=14%24%t,为较合适,9,、选择：,关于间隙对模具寿命的影响描述错误的有,(),。,A,间隙过小时，接触压力会增大，摩擦距离增长，摩擦发热严重，导致模具磨损加剧，使模具与材料之间产生粘结现象，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃,B,间隙过大时，板料弯曲拉伸相对增加，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形，使磨损加剧,C,模具的磨损中凹模侧面的磨损最大，若采用较大间隙，可使孔径在冲裁后的回弹增大，减小卸料时与凸模侧面的摩擦。从而减小凸模侧面的磨损。,D,间隙合适或适当增大模具问隙，可使凸、凹模侧面与材料间摩擦减小，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命,10,、简答题：,试写出冲裁凸凹模刃口尺寸计算的原则,(5,分,),11,、选择：,对凸、凹模加工方法描述错误的是,：,(),A,凸、凹模分开加工是指凸模与凹模可以分别按各自的图纸加工至最后尺寸,B,凸、凹模分开加工,具有互换性、制造周期短，但,Z,min,不易保证,C,凸、凹模配合加工是指先加工凸模,(,或凹模,),，然后根据制造好的凸模,(,或凹模,),的实际尺寸，配做凹模,(,或凸模,),，在凹模,(,或,),凸模上修出最小合理间隙值。,D,凸、凹模配合加工,Z,min,易保证，无互换性、制造周期长。使用于形状简单的冲裁件,12,、填空：,设落料件尺寸为,D,0,-,则凹模尺寸设计公式为,:,();,设冲孔件尺寸为,d,+,0,，则凸模尺寸设计公式为,:,(),。,13,、计算题,:,冲制图示零件，材料为,Q235,，料厚,t,=2mm,。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。,14,、计算题：,3.4,冲裁的工艺设计,一、冲裁件的工艺性分析,冲裁件的工艺性是指冲裁件,对冲裁工艺的适应性，,即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差是否符合冲裁加工的工艺要求。,冲裁件设计要满足如下要求：,（,1,）冲裁件的形状,形状应尽可能简单、对称、排样废料少。在许可的情况下，尽量把冲裁件设计成少、无废料排样的形状。,（,2,）冲裁件内形及外形的转角,冲裁件的外形或内孔的交角处，应避免尖锐的清角，用适宜的圆角相连。,（,3,）冲裁件上凸出的悬臂和凹槽,宽度不宜太小，应避免有窄长的切口和过窄的切槽,（,4,）冲裁件的孔边距与孔间距,冲裁件上孔与孔、孔与边缘之间的距离不应过小，否则会产生孔与孔间材料的扭曲，或使边缘材料变形,（,5,）冲裁件的孔径,冲裁件的孔径太小时，凸模易折断或压弯。,（,6,）在弯曲件或拉深件上冲孔时,孔与壁之间的距离,L,有一定的限制，不能太小，太小容易变形。,（,7,）冲裁件尺寸标注,冲裁件尺寸的基准应尽可能与制造模具时定位,基准重合,，选择在冲裁过程中,不参加变形的面或线上,。,二、冲裁工艺方案的确定,1,冲裁工序的组合,冲裁工序可分为单工序冲裁、复合冲裁和连续冲裁。,（,1,）根据,生产批量,来确定：,小批量与试制采用单工序冲裁，中批和大批量生产采用复合冲裁或连续冲裁,（,2,）根据冲裁件,尺寸和精度等级,来确定,复合冲裁所得到的工件尺寸公差等级高。,（,3,）根据对冲裁件尺寸,形状,的适应性来确定,尺寸小，考虑单工序上料不方便和生产率低，常采用复合冲裁和连续冲裁。,中等尺寸，制造多副单工序模的费用比复合模昂贵，宜采用连续冲裁。,对于工件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，不宜采用复合冲裁和单工序冲裁，宜采用连续冲裁，即连续冲裁可以加工形状复杂、宽度很小等异形工件。,（,4,）根据模具制造,安装调整,的难易和,成本,的高低来确定,对复杂形状的工件，采用复合冲裁比采用连续冲裁好，因模具制造、安装调整较容易，成本较低。,（,5,）根据,操作,是否方便与安全来确定,复合冲裁出件和清除废料较困难，工件安全性较差，连续冲裁较安全,。,2,、冲裁顺序的安排,（,1,）,级进,冲裁顺序的安排,先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。,（,2,）多工序冲裁件用,单工序,冲裁时的顺序安排,1,）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。,2,）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。,3.5,排样,一、材料的合理利用,减少工艺废料,的有力措施：,设计,合理的排样方案,；,选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）；,利用废料作小零件（如表中的混合排样）等。,二、排样方法,排样,:,冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。,根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：,1.,有,废料排样（,a,）,2.,少,废料排样（,b,）,3.,无,废料排样（,c,、,d,）,三、搭边,搭边,：,排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。,搭边的作用：,一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；,二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；,搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高模具寿命。,四、排样图,3.6,冲裁力的计算与降低冲裁力的方法,一、冲裁力的计算,二、降低冲裁力的方法,1,阶梯凸模冲裁,2,斜刃冲裁,3,加热冲裁（红冲）,三、卸料力、推件力及顶件力的计算,本节习题,1,、选择：,对冲裁件工艺性设计要求描述不正确的是,:(),A,形状应尽可能简单、对称、排样废料少，在许可的情况下，尽量把冲裁件设计成少、无废料排样的形状,B,冲裁件的外形或内孔的交角处，可以使用尖锐的清角，也可以使用圆角相连。,C,冲裁件上凸出的悬臂和凹槽宽度不宜太小，应避免有窄长的切口和过