冲裁及冲裁模设计--1(课件-PPT)

模具设计与制造 2 第2章冲裁 第2章冲裁 4 第2章冲裁工艺及冲裁模设计 冲裁 利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工序 从广义上说 是分离工序的总称 包括切断 落料 冲孔 修边 切口等多种工序 一般来说 冲裁工艺主要是指落料和冲孔 落料 冲裁的目的是为了制取一定外形的冲落部分 冲下部分为零件或毛料 冲孔 冲裁的目的是为了制取内孔 冲下部分为废料 根据变形机理的不同 冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁两类 5 第2章冲裁工艺及冲裁模设计 6 第2章冲裁工艺及冲裁模设计 冲裁变形机理 过程及其断面特征 冲裁模具间隙凸凹模刃口尺寸的计算冲裁力的计算及降低冲裁力的方法排样与搭边及其他冲裁方法冲模零部件与类型冲裁模设计要点 7 2 1 1冲裁过程分析 2 1 2剪切区力态分析 对于剪切线是直线的情况 2 1 3裂纹的形成与发展 2 1 4剪切力行程 2 1 5剪切断面分析 2 1冲裁变形机理 第2章冲裁工艺及冲裁模设计 8 第2章冲裁工艺及冲裁模设计 2 1冲裁变形机理 2 1 1冲裁过程分析 弹性变形阶段 材料产生弹性压缩 拉伸与弯曲等变形 塑性变形阶段 除剪切变形外 冲裁区还产生弯曲和拉伸变形 至刃口附近的材料由于拉应力的作用而出现微裂纹 断裂分离阶段 形成的上 下微裂纹逐渐扩大并向材料内延伸 当上 下裂纹重合时 材料便被剪断分离 9 第2章冲裁 2 1冲裁变形机理 冲裁过程的分析 10 第2章冲裁 2 1冲裁变形机理 2 1 2剪切区力态分析 对于剪切线是直线的情况 板材剪切加工工艺原理图Schematicdiagramofsheetmetalshearingprocess 11 第2章冲裁 凸 凹模对板料的竖直作用力 凸 凹模对板料的侧压力 水平作用力 凸 凹模端面与板料间的摩擦力 凸 凹模侧面与板料间的摩擦力 板坯受力简图Diagramofsheetmetalunderload 12 第2章冲裁 2 1 3裂纹的形成与发展 2 1冲裁变形机理 裂纹产生的条件 当变形区的应变达到极限塑性应变值时 就产生微裂纹裂纹扩展的方向 沿着最大剪切应变速度的方向扩展裂纹的成长过程 裂纹首先在低应力区产生 由于变形过程中最大剪切应变的速度方向发生变化 使得新的裂纹不断产生 旧裂纹的扩展不断停止 然后在旧裂纹的前端附近重新产生新的裂纹 不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹极限塑性应变值除和材质外 还和应力状态 变形历史 损伤程度 有关 13 第2章冲裁 2 1冲裁变形机理 2 1 4剪切力行程 剪切加工过程非稳定 不均匀 在剪切的初期 先产生弹性变形 然后进入塑性阶段 之后 虽然剪切面积减少了 但由于产生了加工硬化 其剪切力随着剪切行程的增大而增大 对于塑性材料达到最大点后 微裂纹 剪切力开始降低 直至断裂 塑性材料 脆性材料的区别 塑性材料 比如铁线 丝 可以随意变曲 变形 也不会断裂 就是具有可塑性的材料 脆性材料 象玻璃 稍一用力变形就会断裂 破碎掉的材料 14 第2章冲裁 2 1冲裁变形机理 2 1 5断面特征 1 圆角带 冲裁过程中 纤维的弯曲与拉伸形成 软材料圆角大 2 光亮带 塑剪变形时 由于相对移动 凸凹模侧压力将毛料压平形成的光亮垂直断面 3 断裂带 刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕裂面 导致断面粗糙并有斜度 4 毛刺 由微裂纹位置与冲裁间隙等引起 是金属拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上 15 第2章冲裁 2 1 5剪切断面分析 a 圆角带纤维的弯曲与拉伸引起的结果 间隙大 a b 光亮带表面光洁 塑性变形的结果 塑性好 b c 断裂带微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面 表面粗糙 略带斜度 不与板平面垂直 塑性好 c d 毛刺出现微裂纹时形成 刃口状态是影响毛刺的主要原因 刃口钝易产生毛刺 从冲裁原理上讲 毛刺是不可避免的 塑性好 d 冲裁区应力 变形和冲裁件正常的断面状况a 冲孔件b 落料件 第2章冲裁 17 第2章冲裁 2 2冲裁模具间隙 间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离 单边间隙c 双边间隙z 间隙对冲裁件的质量 模具寿命 冲裁力都有很大的影响 是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数 2 2 1间隙对冲裁件质量的影响 2 2 2间隙对冲裁力的影响 2 2 3间隙对模具寿命的影响 2 2 4间隙的确定 18 第2章冲裁 2 2 1间隙对冲裁件质量的影响 2 2冲裁模具间隙 冲裁件的质量 断面质量 尺寸精度 a间隙对断面质量的影响小间隙 合理间隙 大间隙情况下的剪切过程断面特征值与间隙的关系图 19 第2章冲裁 2 2冲裁模间隙 间隙对断面质量的影响 20 b间隙对尺寸精度的影响尺寸精度 实际尺寸与名义尺寸的差值 差值由两个方面引起的 一是模具的制造偏差 二是冲裁件相对于模具的尺寸偏差 大间隙和小间隙情况下冲裁件尺寸相对于模具尺寸的变化 P14 尺寸变化量的大小与材料性质 厚度等因素有关 第2章冲裁 2 2 1间隙对冲裁件质量的影响 2 2冲裁模具间隙 21 第2章冲裁 2 2冲裁模具间隙 2 2 2间隙对冲裁力的影响 冲裁力与剪切力的关系 冲裁力是指剪切力的最大值 小间隙时冲裁力大 因为当冲裁间隙小时 冲裁过程中的挤压作用加剧 冲裁力与磨擦力增大 使刃口所受压应力增大 造成刃口变形与端面磨损加剧 严重时甚至会崩刃 合理间隙时冲裁力小 上下裂纹重合 22 第2章冲裁 2 2冲裁模具间隙 2 2 3间隙对模具寿命的影响 模具的破坏形式有 磨钝 崩刃 折断 附着磨损 由于高压 使材料与模具之间产生局部附着现象 当接触面相对滑动时 附着部分产生剪切 而引起磨损 间隙过小 加剧磨损 对模具寿命极为不利 间隙过大 由于弯矩及拉应力的增大而导致刃口损坏 故间隙的大小应取合理值 23 第2章冲裁 间隙与材料的性能 厚度 使用要求的关系 使用要求当制件尺寸精度要求和断面质量要求较高时 采用小间隙 当制件尺寸精度要求和断面质量要求较低时 只考虑模具的寿命 冲裁力等因素 而选用大间隙 材料厚度的影响 材料越厚 间隙值越大材料性能的影响 硬材料的间隙值应大些 考虑降低冲裁力及减少磨损 2 2冲裁模具间隙 2 2 4冲裁模间隙值的确定 24 第2章冲裁 2 2冲裁模间隙 合理冲裁间隙的概念 间隙选取时主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要因素 当对冲裁件断面质量要求高时 应选较小的间隙值 当对冲裁件断面质量要求不高时 应选较大的间隙值 提高模具寿命 降低冲裁力 考虑到模具制造偏差及使用中的磨损 生产中通常选择一个适当范围作为合理间隙 其中最小值称为最小合理间隙Zmin 最大值称为最大合理间隙Zmax 在冲压实际生产中 主要根据冲裁件断面质量和模具寿命这二个因素综合考虑 给间隙规定一个范围值 考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大 故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙Zmin 1 理论法确定法 P16 2 2冲裁模具间隙 第2章冲裁 材料厚度t越大 合理间隙值增大材料塑性愈好 压入材料h0越大 合理间隙值愈小 反之硬脆材料的h0较小 合理间隙值就要大 26 第2章冲裁 a 在同样情况下 非圆形比圆形大 冲孔比落料大 b 高速冲压时 间隙应增大 c 热冲时材料的强度低 间隙可小 d 电火花加工的模具应比机械加工方法加工的模具间隙小 2 经验确定法较小间隙值较大间隙值 27 第2章冲裁 2 3凸凹模刃口尺寸的计算 2 3 1 尺寸的计算原则 2 3 2 计算方法 2 3 3 算例 28 第2章冲裁 2 3凸凹模刃口尺寸的计算 2 3 1 尺寸的计算原则 冲裁件的尺寸由模具刃口尺寸决定 若不考虑从模具出来后尺寸的变化 冲裁件尺寸等于模具刃口尺寸 考虑在使用过程中模具产生磨损 因此 决定冲裁件尺寸的因素包括 制造精度 磨损 间隙 模具结构 硬度 实践证明 由于落料件尺寸和冲孔时孔的尺寸都是以光亮带尺寸为准 而落料件光亮带尺寸等于凹模刃口尺寸 冲孔时孔的光亮带尺寸等于凸模刃口尺寸 因此设计刃口时 应分落料和冲孔两种情况来考虑 29 第2章冲裁 a 基准件原则b 最大材料量原则c 一致性原则 2 3凸模与凹模刃口尺寸的确定 2 3 1 尺寸的确定原则 30 第2章冲裁 a 基准件原则落料件尺寸由凹模尺寸来决定 冲孔件尺寸由凸模尺寸决定 在测量使用中 落料件以大端尺寸为准 冲孔件是以小端尺寸为准 落料模 以凹模尺寸为准 间隙取在凸模上冲孔模 以凸模尺寸为准 间隙取在凹模上b 最大材料量原则落料模 凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小值冲孔模 凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大值间隙取最小合理间隙c 一致性原则模具精度高 冲裁件的精度高 模具精度高于冲裁件精度2 3级 当制件无标准公差时 对于非圆形件按国家标准取IT14级 模具取IT11级 圆形件 模具取IT6 7级 31 2 3凸模与凹模刃口尺寸的计算 2 3 2 计算方法 落料时 冲孔时 1 凸模与凹模分开加工 分别标注刃口尺寸及公差 适于圆形或简单形状冲裁件 32 第2章冲裁 2 3凸模与凹模刃口尺寸的计算 2 3 2 计算方法 表2 4制造公差 冲裁件制造公差 冲压件未标注公差的极限偏差值可按GB1800 79IT12 14级选取 x 磨损系数 与制造精度有关 一般可取系数值x 0 5 0 75 参考值 工件精度在IT10级精度以上或大批量生产时 x取1 0 工件精度在IT11 IT13级或中批量生产时 x取0 75 IT14级精度或小批量生产时 x 0 5 或 为了保证磨损 须满足 33 第2章冲裁 例1 如图所示垫圈 材Q235 板料厚度2mm 试确定冲裁凸 凹模的刃口尺寸及公差 查表 无特殊要求的一般冲孔 落料 工件精度取IT14 Zmax 0 24Zmin 0 20冲孔 p 0 02 d 0 02 x 0 5落料 p 0 02 d 0 03 x 0 5 12 5 35 0 24 2 3 3算例 0 34 34 冲孔 校核 满足间隙公差条件 落料 校核 不能满足间隙公差条件 35 因此只有缩小凸 凹模制造公差 提高制造精度 才能保证间隙在合理范围内 由此可取 故 36 第2章冲裁 练习如图所示垫圈 材料08钢 板料厚度2mm 试确定凸凹模刃口尺寸及公差 Zmax 0 18Zmin 0 13落料 p 0 02 d 0 03 x 0 5冲孔 p 0 02 d 0 02 x 0 5 40 2 0 34 13 9 0 14 37 冲孔 校核 满足间隙公差条件 落料 校核 满足间隙公差条件 38 第2章冲裁 第2章冲裁 2 3凸模与凹模刃口尺寸的确定 2 3 2 计算方法 思考题 1 画出落料冲孔时各个部分的公差分配位置 给出刃口尺寸的计算式 解释各个符号的含义 2 以冲孔为例 分别在大批量生产和小批量生产时 用公差分析的方法给出模具刃口尺寸的计算式 解释磨损系数的含义 39 第2章冲裁 第2章冲裁 2 3凸模与凹模刃口尺寸的确定 2 3 2 计算方法 2 凸模与凹模配合加工 非圆形件 对于形状复杂的制件 或薄料件小间隙 采用配合加工 模具制造公差不受间隙的限制 一般取模具制造公差 落料件按模具磨损情况的不同 可分为三类A类尺寸 凹模磨损后尺寸增大B类尺寸 凹模磨损后尺寸减小C类尺寸 凹模磨损后尺寸不变 40 2 3 2 计算方法 2 凸模与凹模配合加工 了解各符号的意义 P28 基准件尺寸与工件尺寸的关系 以上为落料时凹模尺寸的计算方法 相应的凸模尺寸按凹模尺寸配制 并保证最小间隙 同时图纸上注明 冲孔以凸模为基准 也同凹模一样分三种情况 41 第2章冲裁 A1 A2 A3 B1 B2 C2 C3 C1 落料件尺寸图 基准件 落料凹模 尺寸图 42 按模具磨损情况的不同 可分为三类 A类尺寸 落料凹模或冲孔凸模磨损后尺寸增大B类尺寸 落料凹模或冲孔凸模磨损后尺寸减小C类尺寸 落料凹模或冲孔凸模磨损后尺寸基本不变 A类尺寸 冲裁件上该尺寸的最大极限尺寸B类尺寸 冲裁件上该尺寸的最小极限尺寸C类尺寸 冲裁件上该尺寸的中间尺寸 凸模与凹模配合加工的方法 总结 43 第2章冲裁 2 3 4 算例 例3计算如图所示冲裁件的落料凸模尺寸和凹模尺寸 冲裁件的材料为10钢 冲裁件的尺寸为 查表得 Zmax 0 18Zmin 0 13 厚度t 2mm 注 该冲裁件属于落料件 只要计算落料凹模尺寸及制造公差 凸模由凹模的实际尺寸按间隙要求配做 对于尺寸为80mm的x 0 5 其余尺寸均为x 0 75 1写明abcde分别属于哪一类尺寸 再写上公式 然后代入 44 落料凹模的基本尺寸计算如下 45 落料凸模的基本尺寸与凹模相同 分别是79 80mm 39 75mm 34 75mm 22 07mm 14 90mm 保证双边间隙值为0 13 0 18mm 46 47 第2章冲裁 2 4冲裁力的计算及降低冲裁力的方法 2 4 1 冲裁力的计算 2 4 2 降低冲裁力的方法 2 4 3 卸料力 推件力及顶件力的计算 1 阶梯形凸模 3 斜刃冲模 2 材料加热 2 4 1冲裁力的计算 平刃 常取K 1 3 一般情况下 材料的抗拉强度 所以 为了计算方便 也可用下式计算冲裁力 49 2 4冲裁力的计算及降低冲裁力的方法 2 4 2 降低冲裁力的方法 1 将材料加热后冲裁把材料加热后冲裁可以大大降低其抗剪强度 有数据显示 将钢材加热到700 900摄氏度时 冲裁力只及常温的三分之一甚至更少 优点 冲裁力降低明显 缺点 断面质量较差 毛刺多 精度低 冲裁件上会产生氧化皮 另外加热冲裁的劳动条件也差 只用于精度要求不高的厚料冲裁 当板料较厚或者冲裁件较大时 所需要产生的冲裁力过大或者压力机吨位不够时 可采用下列方法来降低冲裁力 50 3 用斜刃冲模冲裁将凸模或凹模刃口做成斜刃口 整个斜刃不是与冲裁件周边同时接触 而是逐渐切入 所以冲裁力会减少 优点 压力机能在柔和的条件下工作 当冲裁件很大时 降低冲裁力很明显 缺点 模具制造难度提高 刃口修磨也困难 适用于形状简单 精度要求不高 料不太厚的大件冲裁 在汽车 拖拉机等大型覆盖件的落料中应用较多 2 阶梯形凸模在多凸模冲模中 将凸模做阶梯型布置 不同高度 采用阶梯布置可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现 从而降低了冲裁力 缺点是修模刃口比较麻烦 主要用于有多个凸模而其位置又较对称的模具 51 2 4 3卸料力及顶件力的计算推件力 沿着冲裁方向 把卡住的板料 工件或废料 从凹模内推出所需要的力 顶件力 与冲裁方向相反 把卡住的板料从凹模内顶出所需要的力 卸料力 从凸模上将紧箍板料卸下所需要的力 影响因素 P31 经验公式 F1 nk1FF2 k2FF3 k3F n 同时卡在凹模洞口内的零件数 F 冲裁力 N K1 K2 K3 推件力 顶件力和卸料力系数 见书上表2 5 52 2 卸料力 推件力和顶件力的计算 53 第2章冲裁 采用弹性卸料装置和上出料方式的总冲裁力F0 F F2 F3采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力F0 F F1 F3采用刚性卸料和下出料方式 F0 F F1 排样 合理的排样 冲裁件在条料 带料或板料上的布置方法 排样方案是模具结构设计的依据之一 提高材料利用率 降低成本 保证冲件质量及模具寿命的有效措施 2 5排样与搭边 第2章冲裁 55 根据材料的合理利用情况 条料排样方法可分为三种 P33 2 5 1排样方法 一个步距内的材料利用率 材料利用率 a 材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比 它是衡量合理利用材料的经济性指标 2 5 2材料的经济利用 步距 条料在模具上每次送进的距离称为送料步距 也称进距 步距的大小应为条料上两个对应冲裁件的对应点之间的距离 一张板料 或带料 条料 上总的材料利用率 a 材料利用率 续 2 5 2材料的经济利用 续 第2章冲裁 冲裁所产生的废料 一类是结构废料 另一类是工艺废料 b 提高材料利用率的方法 2 5 2材料的经济利用 续 第2章冲裁 减少工艺废料的有力措施是 b 提高材料利用率的方法 续 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 利用废料作小零件等 利用结构废料的措施有 当材料和厚度相同时 在尺寸允许的情况下 较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来 在使用条件许可下 也可以改变零件的结构形状 提高材料利用率 2 5 2材料的经济利用 续 第2章冲裁 搭边 排样时冲裁件 工件 之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料 搭边的作用 一是补偿定位误差 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 合理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 2 5 3搭边 第2章冲裁 a 影响搭边值的因素 1 材料的机械 力学 性能硬材料的搭边值可小一些 软材料 脆材料的搭边值要大一些 2 材料厚度材料越厚 搭边值也越大 3 冲裁件的形状与尺寸零件外形越复杂 圆角半径越小 搭边值取大些 4 送料及挡料方式用手工送料 有侧压装置的搭边值可以小一些 5 卸料方式弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些 2 5 3搭边 第2章冲裁 b 搭边值的确定 表2 7为搭边值的经验参数表之一 供设计时参考 2 5 3搭边 第2章冲裁 条料宽度 B 条料宽度的基本尺寸 mm D 工件在宽度方向的尺寸 mm a 侧搭边的最小值 mm 条料宽度的单向 负向 公差 mm 2 5 4条料宽度的确定 第2章冲裁 一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸 条料长度L 板料厚度t 端距l 步距S 工件间搭边和侧搭边a 并习惯以剖面线表示冲压位置 2 5 5排样图 第2章冲裁 65 2 6冲裁件工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性 对冲裁工艺性影响最大的是制件的是几何形状 尺寸和精度要求等 冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法 在模具寿命和生产率较高 成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件 第2章冲裁 2 6 1冲裁件的精度等级 一般精度 IT10 12级 高精度IT8 10级 冲孔大于落料 获得高精度方法 1 普通冲裁后整修或辅以切削加工 2 精密冲裁 66 3 冲孔尺寸不宜过小 否则凸模强度不够 4 为避免工件变形和保证模具强度 孔边距和孔间距不能过小 5 在弯曲件或拉深件上冲孔时 孔边与直壁之间应保持一定距离 以免冲孔时凸模受水平推力而折断 2 6 2 冲裁件的形状和尺寸要求 1 冲裁件的形状应力求简单 对称 避免形状复杂的曲线 2 冲裁件内孔及外形的转角处要尽量避免尖角 应以圆弧过渡 以便于模具加工 减少热处理开裂 减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损 67 2 7整修与精密冲裁 采用普通的冲裁工艺 冲裁件的尺寸精度在IT10 IT14级左右 表面粗糙度在6 3左右 其断面略带斜度 光亮带也只有断面的1 3左右 当冲裁件尺寸精度 表面粗糙度和断面垂直度有较高要求时 就必须采取一些措施来满足冲裁件的质量要求 2 7 1整修 整修是利用整修模沿着冲裁件外缘或内孔刮削去一层薄薄的切屑 以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角 毛刺和剪裂带等 从而提高了冲裁件的加工精度 降低了表面粗糙度 整修时应合理确定整修余量 而整修余量又决定于整修次数 整修又分为外缘整修和内缘整修 68 图2 12修整工艺简图1 凸模 2 凹模 69 1 外缘整修冲裁件外形的整修称为外缘整修 它是将预先留有整修余量的落料件置于整修凹模上 其凸模将毛坯压入凹模 余量被凹模切去 外缘整修的质量与整修次数 整修余量以及整修模结构等因素有关 分为两种 1 切削外缘件整修 切削外缘整修可以整修出IT6级精度 表面粗糙度可达0 4以下的冲压件 这种整修方法与切削加工相似 整修余量与材料的性质 冲裁件形状和大小 板材厚度及整修前的断面质量等状况有关 大间隙落料 断面上断裂带斜度大 整修量必然要大 小间隙落料 需要切去二次剪切形成的中间断裂带的斜度小 整修量相对也小 70 整修次数根据整修量的大小 材料的性质 板材厚度和冲压件的几何形状等因素来确定 就实际生产而言 总是希望整修次数愈少愈好 但有时是不可能实现的 当板材厚度小于3mm 冲裁件外形比较简单时 一般只需要一次整修即可 如果冲裁件外形复杂 就必须进行多次整修 对于软材料 如黄铜 铝 的整修 凹模与凸模应采用锋利刃口 对于较硬材料 如钢 的整修 凹模刃口应稍带有圆角 凸模做成锋利刃口 71 2 挤光外缘整修 主要适用于塑性较好 板材厚度为3 7mm的冲裁件 整修方法是将大于凹模的冲裁件挤入锥形凹模内 以获得光洁的外缘表面 每边的压缩量不应超过0 04 0 06mm 2 内缘整修 冲裁件孔的整修称为内缘 孔 整修 内孔整修过程与外缘整修相似 不同处就是内孔整修利用凸模切除余量 整修的目的是校正孔的坐标位置 提高光洁度和孔的尺寸精度 内缘整修有切削内缘整修和挤压内缘整修两种 72 1 切削内缘整修 整修精度可达IT6级左右 表面粗糙度在0 4左右 整修量与材料性质 厚度及内缘断面质量状况等因素有关 如果整修前冲压件上的孔用钻孔工艺加工的 其整修量要比用冲孔时小 若整修孔的同时 还兼有校准孔径和孔中心距时 应增加整修量 2 用钢球或芯棒整修 此法是利用滚珠或芯棒对孔进行精压 工作时 利用凸模的压力 使硬度很高的钢球或芯棒强行通过孔 借以达到整修目的 整修后的尺寸精度可达IT6级左右 表面粗糙度在0 1左右 73 改变冲裁条件 以增大变形区的静水压作用 抑制材料的断裂 使塑性剪切变形延续到剪切的全过程 在材料不出现剪裂纹的冲裁条件下实现材料的分离 从而得到断面光滑而垂直的精密零件 精密冲裁法 2 7 2精密冲裁 74 精密冲裁简称精冲 精冲按冲裁机理分半精冲 小间隙或负间隙冲裁 和精冲 齿圈压板 两种 1 小间隙圆角刃口冲裁 图2 14 这种冲裁方法在凹模的刃边不产生剪裂 金属均匀地被挤进了凹模的洞口 这时金属的纤维被拉长 并被凹模的光滑表面压平 形成了很光的断面 在废料上有拉长的毛刺 同普通冲裁方法相比 两者的差别仅在于采用了小间隙 小圆角刃口 加强了冲裁区的静水压 起到了抑制裂纹的作用 1 半精冲 75 这种方法只适用于塑性较好的有色金属和软钢 如软铝 紫铜 黄铜 05F和08F等 这种方法用于硬钢和磷青铜等时会产生断裂现象 2 负间隙冲裁 图2 15 机理基本和1相同 负间隙是指凸模尺寸大于凹模尺寸 对于圆形冲裁件 凸模比凹模大出的周边是均匀的 一般约大 0 1 0 2 t 对于几何形状复杂的冲裁件 在凸出的角部要比圆形部分大出一倍 即为 0 2 0 4 t 在凹进的部位应比圆形部分减少一半 即为 0 05 0 1 t 负间隙冲裁方法只适于冲裁塑性好的材料 如软铝 铜和软钢等 对于普通碳素钢和合金钢不能采用 采用这种方法 在冲裁后可获得IT8 IT11 粗糙度0 8 0 4的冲压件 76 由于凸模尺寸大于凹模尺寸 出现的裂纹与普通冲裁时相反 形成一个倒锥形 凸模将此倒锥形毛坯推入凹模时 切去了部分余量 获得较高的断面质量 有时 为获得使断面有更低的表面粗糙度 可以在凹模的刃边作出很小的倒角 冲裁时 模具在完全闭合后 凸模的最下边工作位置应与凹模上平面保持有0 1 0 2mm的距离 77 1 精冲原理 要想获得既不带锥度又光洁的切断面 其先决条件是凸模和凹模之间的间隙要极小 同时还要避免普通冲裁变形时出现的撕裂阶段 只产生塑性剪切 也就是说 冲裁件与板材分离的过程始终是塑性剪切过程 为获得纯塑性剪切变形 板材在冲裁过程中必须一直处于强力的压紧状态 板材在很大的静压力作用下 产生以下的效果 使材料塑性增大 不至于在模具刃口附近产生裂纹 将板材压平 使冲裁切断面与冲裁件表面保持垂直 2 精冲 齿圈压板法 78 精冲是精密冲裁工艺的简称 是在普通冲裁的基础上发展起来的一种精密加工工艺 它与普通冲裁在工艺上的区别 除凸模 凹模间间隙极小与凹模刃口带圆角外 在模具结构上也有其特点 精冲模具比普通冲裁模多了一个齿圈压板与一个顶出器 所以材料在受压状态下进行冲裁 可以防止材料在冲裁过程中的拉伸流动 实践证明 在精冲时 压紧力 冲裁间隙和凹模刃口圆角三者是相辅相成的 其中冲裁间隙是主要的 79 2 适用于精冲的材料 精冲对材料要求比较严格 适合精冲的材料必须具有良好的塑性 较大的变形能力和良好的组织结构 以便在冲裁中不致发生撕裂现象 以含碳量小于0 35 强度极限 b 300 600MPa的钢精冲效果最好 含碳0 35 0 7 甚至更高的碳素钢及铬 镍 钼含量比较低的合金钢经退火处理后仍然可以获得良好的效果 至于有色金属包括纯铜 黄铜 含铜量大于62 软青铜 铝及其合金 抗拉强度 b 250MFa 等都可以精冲 但是用作冲裁钥匙的铅黄铜精冲效果不好 80 1 最小圆角半径 精冲件不允许有尖角 必须是圆角 否则在相应的剪切面上会发生撕裂 而且易使凸模损坏 冲裁件的最小圆角半径与冲裁件的尖角角度 板材厚度及其机械性能等因素有关 2 精冲允许的最小孔径主要是从冲孔凸模所能承受的最大压应力来考虑的 其值与材料性质和板材厚度等因素有关 3 孔