冲压工艺与模具设计(4)

第二章冲裁工艺和冲裁模设计 冲裁是利用安装在压力机上的冲裁模使材料产生分离的冲压工序通常包括 落料 冲孔 切口 切边 剖切 切断等 冲裁模 落料模 冲孔模 切边模 冲切模等 直接制作零件或者为弯曲 拉深 成形等工艺准备毛坯 冲裁模的组成 1 成形零件2 定位零件3 卸料及压料零件4 支撑零件5 导向件6 紧固及其他零件 成形零件 凸模和凹模直接使制件成形的零件 冲裁时要求刃口锋利 凸凹模横向尺寸之差 间隙 均匀 定位零件 挡料销 导料板确定条料在模具中的正确位置 对条料起定距 引导作用 进行断定位和侧定位 卸料及压料零件不同种类的冲模有不同的卸料及压料方式 常用的弹压卸料板 往往起到压料和卸料的作用 支撑零件 上下模座 凸凹模固定板 模柄 垫板等固定凸凹模 并使之与压力机连接的基础零件垫板的作用 导向零件 导柱 导套等保证模具各部分相对运动处于良好状态的零件 对于大型工件在尺寸要求不高时 可省略 紧固及其他零件把模具各部分零件联结起来 加以紧固 定位的零件 正式的模具图应该为模具在闭合状态 在起模的临界状态 上下模具不决定工件的精度 其装配精度决定了工件的制造精度 冲裁变形分析 1 冲裁变形过程压力作用开始 弹性变形 屈服极限 塑性变形 裂纹开始 断裂分离 1 弹性变形阶段 当材料内部的应力没有超过弹性极限时 凸模卸载后 板料立即恢复原状 2 塑性变形阶段板料应力达到屈服极限时 板料开始产生塑性剪切变形 3 断裂分离阶段随着凸模不断压入材料 已形成的微裂纹沿最大剪应变速度方向向材料内延伸 合理的间隙 既理想状态 上下裂纹完全重合 板料就被拉断分离 2 冲裁件断面质量及其影响因素 1 断面特征a 圆角带 冲裁过程中 由于纤维的弯曲与拉伸而形成的 软材料比硬材料的园角大 b 光亮带 塑性变形形成 凸凹模侧压力将毛坯压平而形成光亮垂直的断面 通常占全部端面的1 2 1 3 材料塑性越好 光亮带所占的比例越大 间隙越大 光亮带所占的比例越小 c 断裂带 刃口处的微裂在拉应力作用下不断扩展而形成是撕裂面 其断面粗糙 具有金属本色且带有斜度 d 毛刺 在拉应力的作用下 裂纹加长 材料断裂而产生毛刺 裂纹首先在凹模刃口侧壁产生 继而才在凸模刃口侧面产生 所以裂纹形成时 就在落料件上端留下了毛刺 2 材料性能对断面质量的影响当材料的塑性较好时 冲裁时裂纹出现的较迟 材料被剪切的深度较大 所得断面光亮带所占比例大 圆角和穹弯也大 断裂带较窄 3 模具冲裁间隙大小对断面质量的影响 断裂的产生方式 a 间隙过小 压应力成分增大 拉应力成分减小 材料塑性好 裂纹的产生被推迟 光亮带厚度增加 其他弊病减少 工件质量较好 但是 上下裂纹不容易重合 形成第而二个光亮带 中间留有断裂层 b 间隙过大 增大了拉应力 材料容易产生裂纹 塑性尽早结束断面光亮带变窄 其它弊病增加 质量不理想 C 间隙合适时 上下裂纹合成一条线 零件比较平直 圆角 毛刺 斜度都不大 有较好的综合端面质量 冲裁间隙对制件的精度 对模具的寿命起着决定性的作用 通常间隙只给出一个合理的范围 当模具间隙不均匀是 断面会出现不均匀的情况 对断面的质量也有影响 4 模具刃口状态对断面质量的影响刃口越锋利 则光亮带质量越好 凸模较钝时 落料件上毛刺增大凹模较钝时 冲孔件上毛刺增大 2 2冲裁模具的间隙冲裁的间隙不仅影响了制件的断面质量 对模具寿命 卸料力 冲裁力等也有很大的影响 一 间隙对冲裁件尺寸精度的影响当完成冲裁以后 由于弹性的 恢复 使得制件相对与凸凹模尺寸产生偏差 1 当凸凹模间隙较大时 材料受拉深力的作用 弹性恢复使得工件向实体方向收缩 孔变大 落料件变小 推料力和卸料力大为减小 甚至为零 2 当凸凹模间隙较小时 材料受挤压力的作用 弹性恢复使得工件向实体外方向伸张 孔变小 落料件变大3 当C t 14 24 时 毛刺高度较小 变化不大 称为毛刺稳定区 4 软钢的弹性变形量较小 硬钢的弹性变形量较大 冲裁件的制件精度也需要模具的制造精度来保证 故凸凹模刃口的制造公差要按照工件的尺寸要求来确定 一般摸具制造精度高于工件2 3级 材料薄的工件起精度可以适当的低些 二 间隙对模具寿命的影响放宽间隙可以提高模具的寿命 三 间隙对冲裁工艺中力的影响1 间隙增大 拉力增大 材料易断 冲裁力减小 卸料力 推料力减小单边间隙为 5 20 t时 冲裁力下降不会超过5 C 15 25 t时 卸料力 推料力几乎等于零 但继续增大 则毛刺增大 又引起卸料力 推料力的迅速增大 四 间隙值的确定通常是一个合适的范围薄