Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,冲裁工艺与模具设计,冲裁工艺与模具设计,1,一、冲裁工艺概述,冲裁是利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它既可以直接冲出成品制件，也可以作为弯曲、拉深等其他工序的坯料，还可以在已成形的制件上进行再加工（切边、切口、冲孔等）。,1.,什么是冲裁工艺？,2.,冲裁时板料变形区的受力情况,图,1,冲裁时作用于板料上的力,1,凹模；,2,板料；,3,凸模,a,一、冲裁工艺概述 冲裁是利用模具使板料沿着一,2,3.,冲裁时板料的变形过程,冲裁变形过程可分为三个阶段：,第一阶段：,弹性变形阶段,。在这一阶段中，若板料内部的应力没有超过弹性极限时，当凸模卸载后，板料立即恢复原状。,第二阶段：,塑性变形阶段,。凸模继续压人，压力增加，材料内的应力达到屈服点，产生塑性变形。,第三阶段：,断裂分离阶段,。凸模继续压入材料，先后在凹、凸模刃口侧面产生裂纹，裂纹产生后沿最大切应力方向向材料内层发展，当裂纹相遇重合时，材料便被切断分离。,图,2,冲裁变形过程,3.冲裁时板料的变形过程冲裁变形过程可分为三个阶段：第一阶段,3,图,3,冲裁时材料的应力状态图,图,4,冲裁力,-,凸模行程曲线,裂纹最先产生于凹模侧面,图3 冲裁时材料的应力状态图图4 冲裁力-凸模行程曲线裂,4,4.,冲裁件的质量,（,1,）断面质量及其影响因素,冲裁件端面由,圆角带、光亮带、断裂带和毛刺,组成。,圆角带是刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形的部分；,光亮带是板料与模具侧面挤压而形成的光亮垂直的端面；,断裂带是刃口处产生的微裂纹在拉力作用下，不断 拓展而形成的撕裂面；,毛刺是断面上高于制件的部分，是不可避免的。,图,5,冲裁件的断面特征,a),冲孔件,b,）落料件,4.冲裁件的质量（1）断面质量及其影响因素冲裁件端面由圆角带,5,断面质量的影响因素,在四个特征区中，光亮带剪切面质量最佳，而断裂带的断面粗糙，且带有斜度。各个部分在整个断面上的比例，随材料的性能、厚度、模具冲裁间隙、刃口状态及摩擦等条件有关。主要有以下几个方面：,（,a,）材料的塑性越好，光亮带所占比例越大，圆角和穹弯较大，断裂带较窄；材料的塑性差，反之。,（,b,）,间隙过大,，使凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹,向里移动一个距离,；,间隙过小,，使凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹,向外移动一个距离。,图,6,间隙对断面质量的影响,断面质量的影响因素 在四个特征区中，光亮带剪,6,（,c,）模具刃口状态对断面质量的影响,图,7,模具刃口状态对断面质量的影响,a,）凹模磨钝,b,）凸模磨钝,c,）凸、凹模均磨钝,凸模钝时，落料件产生较大毛刺；凹模钝时冲孔件产生较大毛刺。,（c）模具刃口状态对断面质量的影响图7 模具刃口状态对断,7,（,2,）影响冲裁件尺寸精度的因素,表,1,冲裁件的精度,（,a,）由表,1,可知，,冲模的制造精度越高、材料厚度越小，冲裁件的精度越高,。,图,5,材料的回弹理论,（,c,）冲裁间隙,间隙过大，材料的拉伸作用变大,（2）影响冲裁件尺寸精度的因素表1 冲裁件的精度（a）由表1,8,（,3,）形状误差,冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。,冲裁件呈曲面不平现象称为翘曲。,主要由,间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的,，此外材料的各向异性和卷材未矫正 也会产生翘曲。,冲裁件呈扭歪现象称为扭曲。,是由于,材料不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀,等造成的。,金属冲裁件所能达到的经济精度为,IT14IT10,级，要求高的可达到,IT10IT8,级。,（3）形状误差冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲,9,二、冲裁模具的设计思路,1,、冲裁模设计的总原则：,在满足制件尺寸精度和形状精度的前提下力求使模具结构简单、操作方便、材料消耗少、制件成本低。,2,、冲裁模设计思路,二、冲裁模具的设计思路1、冲裁模设计的总原则：在满足制件尺,10,三、冲裁工艺性分析,冲裁件的工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数少、模具结构简单且寿命长、产品质量稳定、操作安全方便等。,1,、冲裁工艺性要求,1,）应避免冲裁件上有过窄的悬臂和狭槽。,三、冲裁工艺性分析 冲裁件的工艺性是指该工件,11,2,）冲裁件的孔与边缘间距离,b1,、孔与孔之间的距离,b2,不能太小。,3,）冲裁件的外形或内孔的转角处，应避免有锐角的清角，应采用圆弧过渡。,4,）冲孔的尺寸不能太小。,2）冲裁件的孔与边缘间距离b1、孔与孔之间的距离b2不能太小,12,2.,冲裁件的尺寸精度和粗糙度,普通冲裁件,1,）尺寸精度一般在,IT10IT11,级以下,2,）剪切断面表面粗糙度,Ra2t,。，制件上内孔,4,与,6,的公差为,0.07mm,（由附录,K,可知为,IT10,级），其他尺寸无精度要求（视为,IT13,级），因此，制件总体精度为,IT10,级。因该制件为电子器材的外观配件，制件内外轮廓相对尺寸精度要求较高，同时要求冲压材料表面光洁、平整,无氧化皮、裂纹、锈斑、划痕等缺陷。所用材料为纯铝,(1200),，冲裁性能较好，但容易产生毛刺。综上所述，制件具有较好的冲裁性能，适宜采用冲裁加工。,2.冲裁件的尺寸精度和粗糙度3、典型案例分析制件结构简单对称,13,四、,冲裁模刃口尺寸计算,1,、冲裁间隙,冲裁间隙,Z,是指冲裁模中凹模刃口横向尺寸,Dd,与凸模刃口横向尺寸,Dp,的差值。,Z,表示双面间隙，单面间隙用,Z/2,表示，如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。,Z,值可为正，也可为负，但在普通冲裁中，均为正值。,1,）,.,冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶料力的影响,间隙越小，冲裁力就越大；反之，间隙越大，冲裁力就小。,间隙越小，卸料力和推料力随之增加；间隙越大，卸料力和推料力随之减小。,间隙对卸料力、推料力的影响大于对冲裁力的影响。,2,）,.,冲裁间隙对冲模寿命的影响,较小的间隙可提高模具的使用寿命。过小的间隙对模具的寿命极为不利。,四、冲裁模刃口尺寸计算1、冲裁间隙冲裁间隙Z是指冲裁模中凹模,14,3,）,.,合理间隙值的确定,合理间隙是一个,范围值,，,这个范围的最小值称为最小合理间隙（,Zmin,），最大值称为最大合理间隙（,Zmax,）,。,确定合理间隙值有理论法和经验确定法两种。,a,）,理论确定法,主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。根据图中几何关系可求得合理间隙为,Z,。,中硬钢,硬钢,3）.合理间隙值的确定主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互,15,b,）,经验确定法,根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值。这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。,b）经验确定法根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表,16,对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙值。,对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前,17,2,、凸、凹模刃口尺寸计算的原则,影响冲裁件尺寸精度的首要因素是模具刃口尺寸的精度，合理间隙值也需要刃口尺寸及其制造公差来保证。,在确定刃口尺寸及制造公差时应遵循的原则,：,1,）落料,件,尺寸取决于凹模,刃口,尺寸，冲孔,件,尺寸取决于凸模,刃口,尺寸。,在计算落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；在计算冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。,2,）根据磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取制件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。冲裁间隙一般采用最小合理间隙值。,3,）,确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。制造公差太小，会增加模具的成本和制造难度；公差太大，会降低模具的使用寿命,2、凸、凹模刃口尺寸计算的原则,18,3,、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,冲裁模加工方法的不同，其刃口尺寸的计算方法也不同。冲裁模的加工方法分为互换加工法和配做加工法两种。,凸、凹模互换加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算,（,1,）落料,根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减小最小合理间隙值即得到凸模尺寸。,（,2,）冲孔,3、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（1）落料（2）冲孔,19,（,3,）孔心距 孔心距属于磨损后基本不变的尺寸。,（3）孔心距 孔心距属于磨损后基本不变,20,或取：,A=0.6(Zmax-Zmin),T=0.4(Zmax-Zmin),足以下条件,或取：A=0.6(Zmax-Zmin),21,例题：冲制图,2.4.2所示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。,解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。,例题：冲制图2.4.2所示零件，材料为Q235钢，料厚t=0,22,冲裁工艺与模具设计概述课件,23,凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算,配合加工方法，是先按照工件尺寸计算出基准件凸模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配做另一个相配件凹模（或凸模）。,采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。,(1,）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸,第一类尺寸,A,(2,）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸,第二类尺寸,B,(3,）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸,第三类尺寸,C,凸、凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算 采用,24,号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。,解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。,由表,2.3.3查得：。由公差表查得工件各尺寸的公差等级，然后确定X，对于尺寸,8,0mm，选x=0.5；尺寸15 mm，选x=1；其余尺寸均选x=0.75。,落料凹模的基本尺寸计算如下：,第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸,号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。解：该冲裁,25,落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是,79.79mm,，,39.75mm,，,34.75mm,，,22.07mm,，,14.94mm,，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值。落料凹模、凸模的尺寸如图,2.4.4,。,落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79mm，39.7,26,五、,凸凹模结构设计,1,、凸、凹模结构设计,凸模的结构形式按其工作断面的形式可分为圆形和非圆形凸模。,（,1,）圆形凸模：工作断面为圆形,凸模设计,五、凸凹模结构设计1、凸、凹模结构设计凸模的结构形式按其工作,27,（,2,）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类,圆形类凸模注意凸模定位，常用骑缝销来防止凸模的转动。如果用线切割加工非圆形凸模，则固定部分和工作部分的尺寸及形状一致，即为直通式凸模。,（2）非圆形凸模：近似分为圆形类和矩形类,28,凸模长度的确定,在满足使用要求的前提下，凸模尽量减短。采用固定卸料板的冲裁模凸模长度为：,L=h1+h2+h3+(1520)mm,式中,h1,凸模固定