冲裁模的典型结构.pdf

1 掌握冲裁模刃口尺寸计算方法和排样设计 掌握冲裁模刃口尺寸计算方法和排样设计 2 掌握冲裁工艺性分析 工艺设计和工艺计算 掌握冲裁工艺性分析 工艺设计和工艺计算 3 掌握冲裁模典型结构的特点和模具主要零部件的设计 掌握冲裁模典型结构的特点和模具主要零部件的设计 4 熟悉冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤 熟悉冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤 5 了解冲裁变形规律和冲裁件质量的影响因素 了解冲裁变形规律和冲裁件质量的影响因素 6 了解冲压模具标准 了解冲压模具标准 本章学习要求 本章学习要求 冲裁模的典型结构冲裁模的典型结构 2 1冲裁变形分析冲裁变形分析 2 2 冲裁模具的间隙冲裁模具的间隙 2 3 凸模与凹模刃口尺寸的计算凸模与凹模刃口尺寸的计算 2 4 冲裁力和压力中心的计算冲裁力和压力中心的计算 2 5 排样设计排样设计 2 6 冲裁工艺设计冲裁工艺设计 2 7 冲裁模的结构设计冲裁模的结构设计 2 8 冲裁模主要零部件的结构设计与标准选用冲裁模主要零部件的结构设计与标准选用 2 9 精密冲裁工艺与精冲模具介绍精密冲裁工艺与精冲模具介绍 2 10 硬质合金冲裁模硬质合金冲裁模 1 下模座 2 15 销钉 3 凹模 4 套 5 导柱 6 导套 7 上模座 8 卸料板 9 橡胶 10 凸 模 固定板 11 垫板 12 卸料螺钉 13 凸 模 14 模柄 16 17 螺钉 图2 0 1 冲裁模典型结构与模具总体设计尺寸关系图 2 1冲裁变形分析冲裁变形分析 2 1 1 冲裁变形时板料变形区力态分析冲裁变形时板料变形区力态分析 冲裁时作用于材料上的力冲裁时作用于材料上的力 如图 如图2 1 1 冲裁时板料的应力状态图冲裁时板料的应力状态图 如图 如图2 1 2 2 1 2 冲裁时板料的变形过程冲裁时板料的变形过程 如图 如图2 1 3 弹性变形阶段板料产生弹性压缩 弯曲和拉伸等变 形 塑性变形阶段板料的应力达到屈服极限 板料开始 产生塑性剪切变形 断裂分离阶段已成形的裂纹沿最大剪应变速度方向 向材料内延伸 呈楔形状发展 弹性变形阶段板料产生弹性压缩 弯曲和拉伸等变 形 塑性变形阶段板料的应力达到屈服极限 板料开始 产生塑性剪切变形 断裂分离阶段已成形的裂纹沿最大剪应变速度方向 向材料内延伸 呈楔形状发展 2 1 3 冲裁力冲裁力 凸模行程曲线凸模行程曲线 如图 如图2 1 4 2 1 4 冲裁件断面质量及影响因素冲裁件断面质量及影响因素 1 断面特征断面特征 如图如图2 1 5 圆角带 光亮带 断裂带 毛 刺 圆角带 光亮带 断裂带 毛 刺 2 材料的性能对断面质量的影响 塑性好的材料 裂纹出现较迟 材料被剪切的深度较大 塑性差的材料 剪切开始不久即被拉裂 断面光亮带少 材料的性能对断面质量的影响 塑性好的材料 裂纹出现较迟 材料被剪切的深度较大 塑性差的材料 剪切开始不久即被拉裂 断面光亮带少 3 模具冲裁间隙大小对断面质量的影响模具冲裁间隙大小对断面质量的影响 如图如图2 1 6 4 模具刃口状态对断面质量的影响 模具刃口状态对断面质量的影响 如图如图2 1 7 a 圆角带 b 光亮带 c 断裂带 d 毛刺 2 1 5 冲裁件的断面特征 图 2 1 6 间隙大小对冲裁件断面质量的影响 a 间隙过小 b 间隙合适 c 间隙过大 图 2 1 7 模具刃口状态对断面质量的影响 2 2 冲裁模具的间隙冲裁模具的间隙 概念 指凹模与凸模刃口横向尺寸的差值 是设计模具的重 要工艺参数 间隙的大小影响冲裁件断面质量 尺寸精度 冲裁力 模具 寿命 概念 指凹模与凸模刃口横向尺寸的差值 是设计模具的重 要工艺参数 间隙的大小影响冲裁件断面质量 尺寸精度 冲裁力 模具 寿命 2 2 1间隙对冲裁件尺寸精度的影响间隙对冲裁件尺寸精度的影响 如图 如图2 2 1 尺寸精度 指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值 差值越 小则精度越高 影响冲裁件尺寸精度的因素 间隙 材料 工件形状和尺 寸 当模具制造精度确定后 间隙较大时 拉伸作用增大 落料件尺寸小于凹模尺寸 冲 孔孔径大于凸模直径 间隙较小时 挤压力大 落料件尺寸增大 冲孔孔径变小 尺寸精度 指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值 差值越 小则精度越高 影响冲裁件尺寸精度的因素 间隙 材料 工件形状和尺 寸 当模具制造精度确定后 间隙较大时 拉伸作用增大 落料件尺寸小于凹模尺寸 冲 孔孔径大于凸模直径 间隙较小时 挤压力大 落料件尺寸增大 冲孔孔径变小 2 2 2间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响 2 2 3间隙对冲裁工艺力的影响间隙对冲裁工艺力的影响 2 2 4间隙值的确定间隙值的确定 1 理论确定法 由 理论确定法 由图图2 2 2中三角形中三角形ABC的关系得 的关系得 2 经验确定法 经验公式 经验确定法 经验公式 tan 1 tan 00 ththtc ktc 2 3 凸模与凹模刃口的尺寸计算凸模与凹模刃口的尺寸计算 2 3 1凸 凹模刃口尺寸计算的依据和原则凸 凹模刃口尺寸计算的依据和原则 观察冲压件 寻找计算的依据 根据观察的结果确定刃口 尺寸计算和选择公差的原则 观察冲压件 寻找计算的依据 根据观察的结果确定刃口 尺寸计算和选择公差的原则 1 先确定基准件先确定基准件 落料落料 以凹模为基准 间隙取在凸模上 以凹模为基准 间隙取在凸模上 冲孔冲孔 以凸模为基准 间隙取在凹模上 以凸模为基准 间隙取在凹模上 2 考虑冲模的磨损规律考虑冲模的磨损规律 落料模落料模 凹模基本尺寸应取最小极限尺寸 凹模基本尺寸应取最小极限尺寸 冲孔模冲孔模 凸模基本尺寸应取最大极限尺寸 凸模基本尺寸应取最大极限尺寸 3 凸 凹模刃口制造公差应合理 形状简单的刃口制造偏差 按 凸 凹模刃口制造公差应合理 形状简单的刃口制造偏差 按IT6 6 IT7级或查教材表3 9 形状复杂的刃口制造偏差 取冲裁件相应部位公差的1 4 对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差 取冲裁件相应部位 公差的1 8并冠以 7级或查教材表3 9 形状复杂的刃口制造偏差 取冲裁件相应部位公差的1 4 对刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差 取冲裁件相应部位 公差的1 8并冠以 4 冲裁间隙采用最小合理间隙值 单边 凸凹模磨损到一定程度情况下 仍能冲出合格制件 冲裁间隙采用最小合理间隙值 单边 凸凹模磨损到一定程度情况下 仍能冲出合格制件 5 尺寸偏差应按尺寸偏差应按 入体入体 原则标注 落料件上偏差为零 下偏差为负 冲孔件上偏差为正 下偏 差为零 原则标注 落料件上偏差为零 下偏差为负 冲孔件上偏差为正 下偏 差为零 min c 2 3 2 凸 凹模刃口尺寸的计算方法凸 凹模刃口尺寸的计算方法 1 凸模与凹模分别加工计算模具刃口尺寸凸模与凹模分别加工计算模具刃口尺寸 如图如图2 3 1 冲模的制造公差与冲裁间隙之间应满足 或 适用于 冲模的制造公差与冲裁间隙之间应满足 或 适用于 圆形或简单刃口圆形或简单刃口 1 1 落料落料 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸 2 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸 2 冲孔冲孔 凸模刃口尺寸 凹模刃口尺寸 3 凸模刃口尺寸 凹模刃口尺寸 3 孔心距孔心距 22 4 0 22 6 0 22 minmaxp minmaxd minmaxpd cc cc cc d 0maxd x DD 0 minmax 0 mindp pp 2 2 cx DcDD 0 minp p x dD dd 0minmin0mindd 2 2 cx dcdd 8 d LL 2 凸模和凹模配制加工计算刃口尺寸 是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个 基准件 然后依此为基准再按最小合理间隙配作另一件 特点 1 模具的冲裁间隙在配制中保证 不需受到 条件限制 加工基准件时可适当放宽公差 使加工容易 根据经验 普通冲裁模具的制造偏差或一 般可取 为制件公差 2 尺寸标注简单 只在基准件上标注尺寸和制造公差 配制件只标注公称基本尺寸并注明配做所留的间隙值 但该方 法制造的凸模 凹模是不能互换的 凸模和凹模配制加工计算刃口尺寸 是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个 基准件 然后依此为基准再按最小合理间隙配作另一件 特点 1 模具的冲裁间隙在配制中保证 不需受到 条件限制 加工基准件时可适当放宽公差 使加工容易 根据经验 普通冲裁模具的制造偏差或一 般可取 为制件公差 2 尺寸标注简单 只在基准件上标注尺寸和制造公差 配制件只标注公称基本尺寸并注明配做所留的间隙值 但该方 法制造的凸模 凹模是不能互换的 minmaxpd 22cc p d 4 一个凸模或凹模会同时存在着三类不同磨损性质的尺 寸 凸模或凹模磨损会增大的尺寸 凸模或凹模磨 损后会减小的尺寸 凸模或凹模磨损后基本不变的尺 寸 形状复杂落料件的尺寸分类及凹模磨损情况 如 一个凸模或凹模会同时存在着三类不同磨损性质的尺 寸 凸模或凹模磨损会增大的尺寸 凸模或凹模磨 损后会减小的尺寸 凸模或凹模磨损后基本不变的尺 寸 形状复杂落料件的尺寸分类及凹模磨损情况 如图图 2 3 3所示 形状复杂冲压件孔及冲孔凸模磨损情况 所示 形状复杂冲压件孔及冲孔凸模磨损情况 如如图图2 3 4 所示 例2 2 所示 例2 2图图2 3 5 图2 3 3 形状复杂落料件的尺寸分类及凹模磨损情况 图2 3 4 形状复杂冲压件孔及冲孔凸模磨损情况 图2 3 5 冲裁件与落料凹模 凸模刃口尺寸 a 冲裁件 b 凹模轮廓磨损图 c 落料凹模刃口计算尺寸 d 落料凸模配制尺寸 2 4 冲裁力和压力中心的 计算冲裁力和压力中心的 计算 2 4 1 冲裁力的计算冲裁力的计算 1 计算冲裁力的目的 选用合适的压力机 设计模具以及检验模具的强度 计算冲裁力的目的 选用合适的压力机 设计模具以及检验模具的强度 2 冲裁工艺力 冲裁工艺力 图2 4 1图2 4 1 普通平刃冲裁力 斜刃口冲裁力 卸料力 推料力 顶件力 普通平刃冲裁力 斜刃口冲裁力 卸料力 推料力 顶件力 tLKF PP 3 1 K 6 0 2 0 KKLtF 斜 pQ KFF p11Q FnKF p22Q FKF 2 4 2 压力机公称压力的选取压力机公称压力的选取 原则原则 压力机公称压力压力机公称压力 冲裁工艺力总和 弹压卸料 下出件的模具 弹压卸料 上出件的模具 刚性卸料 下出件的模具 冲裁工艺力总和 弹压卸料 下出件的模具 弹压卸料 上出件的模具 刚性卸料 下出件的模具 1QQPP FFFF 2QQPP FFFF 1QPP FFF 2 4 3 降低冲裁力的措施降低冲裁力的措施 1 凸模的阶梯布置 1 凸模的阶梯布置 图图2 4 2 2 斜刃冲裁 2 斜刃冲裁 图图2 4 3 图2 4 2 凸模阶梯布置 图2 4 3 斜刃冲裁 a b 落料凹模为斜刃 c d e 冲孔凸模为斜刃 f 用于切口或切断的单边斜刃 2 4 4 冲压模具压力中心的确定 冲压模具压力中心的确定 压力中心压力中心 冲压力合力的作用点 冲压力合力的作用点 方法方法 求空间平行力系的合力作用点 求空间平行力系的合力作用点 原则原则 1 对称形状的单个冲裁件冲模的压力中心就是冲裁件的 几何中心 2 工件形状相同且分布位置对称时 冲模的压力中心与 零件的对称中心相重合 3 形状复杂的零件 多孔冲模 级进模的压力中心可用 解析计算法求出冲模的压力中心 1 对称形状的单个冲裁件冲模的压力中心就是冲裁件的 几何中心 2 工件形状相同且分布位置对称时 冲模的压力中心与 零件的对称中心相重合 3 形状复杂的零件 多孔冲模 级进模的压力中心可用 解析计算法求出冲模的压力中心 如图 如图2 4 4 图2 4 4 解析法求压力中心 2 5 排样设计排样设计 排样是指零件在条料或板料上的布置方法 排样是指零件在条料或板料上的布置方法 如图如图2 5 2 目的目的 提高材料的利用率 提高材料的利用率 2 5 1材料的经济利用材料的经济利用 材料利用率材料利用率 是指冲裁件的实际面积与所用板料的面积之 比 计算式 废料的分类 是指冲裁件的实际面积与所用板料的面积之 比 计算式 废料的分类 如图 如图2 5 1 排样考虑的原则 排样考虑的原则 提高材料利用率 保证零件质量 简化模具结构 生产率高 操作方便 提高材料利用率 保证零件质量 简化模具结构 生产率高 操作方便 100 100 0 AB F F F 图 2 5 1 废料分类 2 5 2排样的方法排样的方法 有废料排样法少废料排样法无废料排样法 少 无废料排样的 有废料排样法少废料排样法无废料排样法 少 无废料排样的优点优点 简化模具结构 提高材料的利用率 简化模具结构 提高材料的利用率 缺点缺点 刃口单边磨损 模具寿命低 零件精度低 刃口单边磨损 模具寿命低 零件精度低 2 5 3 搭边和条料宽度的确定搭边和条料宽度的确定 1 搭边搭边 搭边 搭边 指零件与条料边缘之间或零件之间的余料 搭边作用 补偿定位误差 增加条料刚度 保证零件质量 搭边值的确定 根据经验定 搭边值不可过小也不可过大 指零件与条料边缘之间或零件之间的余料 搭边作用 补偿定位误差 增加条料刚度 保证零件质量 搭边值的确定 根据经验定 搭边值不可过小也不可过大 2 条料宽度的确定 有侧压装置时条料的宽度 条料宽度的确定 有侧压装置时条料的宽度 图 图2 5 3 无侧压装置时条料的宽度 无侧压装置时条料的宽度 图 图2 5 4 有定距侧刃时条料的宽度 有定距侧刃时条料的宽度 图 图2 5 5 2 6 冲裁工艺设计冲裁工艺设计 2 6 1冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性 即冲裁件 的结构 形状 尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺 要求 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性 即冲裁件 的结构 形状 尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺 要求 1 冲裁件的形状和尺寸 冲裁件形状应尽可能简单 对称 排样废料少 冲裁件的形状和尺寸 冲裁件形状应尽可能简单 对称 排样废料少 如图如图2 6 1 采用圆角过渡 避免清角 避免冲裁件上产生过长悬臂与狭槽 采用圆角过渡 避免清角 避免冲裁件上产生过长悬臂与狭槽 如图如图2 6 2 孔间距 孔与零件边缘之间的壁距离不能过小 孔间距 孔与零件边缘之间的壁距离不能过小 如图如图2 6 3 孔径不宜太小 孔径不宜太小 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求 对于普通冲裁 冲孔件公差最好低于IT9级 落料件公差最好低于IT10级 冲裁件的尺寸基准 冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模时的定位基准重合 孔 位置尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或 线上 冲裁件的尺寸标注 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求 对于普通冲裁 冲孔件公差最好低于IT9级 落料件公差最好低于IT10级 冲裁件的尺寸基准 冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模时的定位基准重合 孔 位置尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面或 线上 冲裁件的尺寸标注 如图如图2 6 4 2 6 2冲裁加工的经济性分析冲裁加工的经济性分析 1 冲裁件的制造成本 冲裁件的制造成本包括 冲裁件的制造成本 冲裁件的制造成本包括 2 降低冲压件成本的途径 降低小批量生产中的冲压件成本 使工艺合理化 多件同时冲压 降低冲压件成本的途径 降低小批量生产中的冲压件成本 使工艺合理化 多件同时冲压 如图如图2 6 5 冲压过程的高速自动化 提高材料的利用率 节约模具费用 冲压过程的高速自动化 提高材料的利用率 节约模具费用 模工材CCCC 图2 6 5 左右同时成形后再切割 2 6 3冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 1 冲裁工序组合 冲裁工序可分为单工序冲裁 复合冲裁和 冲裁工序组合 冲裁工序可分为单工序冲裁 复合冲裁和级进冲裁级进冲裁 确定冲裁组合方式时应考虑下列一些因素 确定冲裁组合方式时应考虑下列一些因素 1 生产批量 生产批量 2 冲裁件尺寸和精度等级 冲裁件尺寸和精度等级 3 对冲裁件尺寸形状的适应性 对冲裁件尺寸形状的适应性 4 模具制造安装调整的难易和成本的高低 模具制造安装调整的难易和成本的高低 5 操作是否方便与安全 操作是否方便与安全 图2 6 6 级进冲裁 图2 6 6 级进冲裁 2 冲裁顺序的安排冲裁顺序的安排 1 级进冲裁的顺序安排 先冲孔或切口 最后落料或切断 采用定距侧刃时 定距侧刃切边工序应安排与首次冲孔 同时进行 级进冲裁的顺序安排 先冲孔或切口 最后落料或切断 采用定距侧刃时 定距侧刃切边工序应安排与首次冲孔 同时进行 2 多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排 先落料 使毛坯与条料分离 再冲孔或冲缺口 冲裁大小相同 相距较近的孔时 应先冲大孔再冲小孔 多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排 先落料 使毛坯与条料分离 再冲孔或冲缺口 冲裁大小相同 相距较近的孔时 应先冲大孔再冲小孔 2 7 冲裁模的结构设计冲裁模的结构设计 2 7 1单工序冲裁模单工序冲裁模 压力机在一次冲压行程内只完成一种冲压工序 压力机在一次冲压行程内只完成一种冲压工序 1 落料模落料模 1 无导向的敞开式落料模无导向的敞开式落料模 如图如图2 7 1 2 导板式落料模导板式落料模 如图如图2 7 2 3 导柱式弹顶落料模导柱式弹顶落料模 如图如图2 7 3 2 冲孔模冲孔模 1 侧壁冲孔模侧壁冲孔模 如图如图2 7 4 2 单工序多凸模冲孔模 单工序多凸模冲孔模 如图如图2 7 5 3 冲小孔模冲小孔模 图图2 7 6 1一模柄 2一凸模 3一卸料板 4一导料板 5一凹模 6 下模座 7一定位板 图2 7 1 无导向落料模 1 下模座 2 4 9 销 3 导板 5 档料钉 6