冲裁及冲裁模设计龚勇镇(2015第2章1).ppt

模具设计和制造，2，第2章冲裁，第2章冲裁，4，第2章冲裁工艺和冲裁模具设计，冲裁：使用模具在压机上分离板材的冲压工艺。广义而言，它是分离过程的总称，包括切割、下料、冲孔、切边、切割等过程。一般来说，冲裁工艺主要指冲裁和冲孔。冲裁：冲裁的目的是使冲裁件具有一定的形状。(冲压下部分为零件或毛料)冲压：冲压的目的是制造内孔。根据不同的变形机理，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。第二章冲裁工艺和冲裁模设计第二章冲裁工艺和冲裁模设计，冲裁变形机理(工艺和截面特征)冲裁模间隙中凸凹模刃口尺寸的计算冲裁力的计算和减小冲裁力的方法排样和重叠等冲裁方法冲裁模零件和类型的设计要点，7.2.1.1冲裁工艺分析，2.1.2剪切区受力状态分析(剪切线为直线的情况)， 2.1.3裂纹的形成和发展，2.1.4剪切力行程，2.1.5剪切截面分析，2-1冲裁变形机理，第2章冲裁工艺和冲裁模具设计，第8章冲裁工艺和冲裁模具设计，2-1冲裁变形机理，2.1.1冲裁工艺分析，弹性变形阶段材料变形如弹性压缩、拉伸和弯曲。 塑性变形阶段除了剪切变形，冲裁区域还会产生弯曲和拉伸变形，到材料靠近切削刃时由于拉应力和微裂纹的作用，断裂分离阶段上、下微裂纹的形成逐渐扩大并延伸到材料中，当上、下裂纹重叠时，材料将被切割和分离。9，第2章冲裁，2-1冲裁变形机理，冲裁过程分析，10，第2章冲裁，2-1冲裁变形机理，2.1.2剪切区力分析(对于剪切线为直线的情况)，示意性图示剪切过程，11，第2章冲裁，-板金上凸模和凹模的垂直力；-凸模和凹模对金属板的侧向压力(水平力)；-凸模和凹模端面与金属板之间的摩擦；-凸模和凹模侧面与金属板之间的摩擦。图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，微裂纹扩展方向：裂纹沿最大剪切应变速度方向的扩展过程：裂纹首先在低应力区产生。随着最大剪切应变的速度方向在变形过程中改变，新的裂纹不断产生，旧裂纹的生长不断停止，然后在旧裂纹的前端附近新产生新的裂纹。连续产生的微裂纹的根源收敛到主裂纹极限塑性应变值，该值除了与材料有关外，还与应力状态和变形历史(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，不稳定和不均匀剪切过程。在剪切的初始阶段，弹性变形首先发生，然后进入塑性阶段。此后，尽管剪切面积减小，但由于加工硬化，剪切力随着剪切行程的增加而增加。在塑性材料达到最大点(微裂纹)后，剪切力开始减小，直到断裂。塑料和脆性材料的区别。塑料材料：如铁丝(线)，可以弯曲，变形或不打破随意，是塑料材料。脆性材料：像玻璃一样，轻微变形时会破裂的材料。14，第2章冲裁，2-1冲裁变形机理，2.1.5截面特征，1)圆角带：在冲裁过程中，纤维被弯曲和拉伸，软材料有大的圆角。(2)亮带：在塑性剪切变形过程中，由于相对运动，凸凹模的侧向压力使粗糙材料变平，形成亮的垂直截面。(3)断裂区：由切削刃处的微裂纹的拉伸应力的持续膨胀形成的撕裂面，导致粗糙和倾斜的截面。4)毛刺：由微裂纹和冲裁间隙等部位引起。这是m的结果大间隙ab .表面光滑的亮带。塑性变形的结果。良好的塑性Bc .拉伸应力下断裂区微裂纹连续扩展形成的撕裂面，表面粗糙，微倾斜，不垂直于板的平面。良好的塑性 C D。出现微裂纹时会形成毛刺。切削刃的状态是影响毛刺的主要原因。钝的刀刃容易产生毛刺。从冲裁原理来看，毛刺是不可避免的。良好的塑性 d=冲裁区域的应力和变形以及冲裁件的正常截面状态a)冲裁件b)冲裁件，第2章冲裁，第17章冲裁，第2章冲裁，2-2冲裁模间隙，间隙的概念，模具凸模和凹模刃口间隙的距离。单侧间隙c，双侧间隙z。间隙对冲裁件质量、模具寿命和冲裁力有很大影响，是冲裁工艺和模具设计中最重要的工艺参数。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冲裁模间隙，冲裁件质量：断面质量，尺寸精度，A间隙对断面质量的影响，小间隙、合理间隙和大间隙条件下剪切过程中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，间隙对截面质量的影响，间隙20的影响，b对尺寸精度尺寸精度的影响：实际尺寸和标称尺寸之间的差异。这种差异是由两个因素造成的：一个是模具的制造偏差，另一个是冲裁件相对于模具的尺寸偏差。在大间隙和小间隙条件下，冲裁件尺寸相对于模具尺寸(P14)的变化与材料性质和厚度等因素有关。第2章冲裁，2.2.1间隙对冲裁质量的影响，2-2冲裁模间隙，21，第2章冲裁，2-2冲裁模间隙，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。落料间隙小时，落料力大：因为落料间隙小时，落料过程中的挤压效应加剧，落料力和摩擦力增大，从而使刀刃上的压应力增大，导致刀刃变形和端面磨损加剧，严重时甚至会崩刃。当间隙合理时，冲裁力小：上下裂纹重合。22，第2章冲裁，2-2冲裁模间隙，2.2.3间隙对模具寿命的影响，模具损坏形式：钝边、断边、断裂。粘着磨损：由于高压，材料和模具之间出现局部粘着现象。当接触面相对滑动时，粘附部分会剪切，导致磨损。间隙过小：加剧磨损，对模具的使用寿命极为不利。间隙过大：边缘因弯矩和拉应力增加而损坏。因此，差距的大小应该取一个合理的值。23，第2章下料、间隙和材料性能、厚度、使用要求。使用要求：当零件尺寸精度和断面质量要求高时，应采用小间隙；当尺寸精度和断面质量要求较低时，只考虑模具寿命和冲裁力等因素，选择大间隙。材料厚度的影响：材料越厚，间隙值越大；材料性能的影响：硬质材料的间隙值应较大，冲裁力和磨损应减小。2-2冲裁模间隙，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，间隙选择应考虑冲裁件断面质量和模具寿命两个主要因素，当冲裁件断面质量要求高时，应选择较小的间隙值；当冲裁件截面质量要求不高时，应选择较大的间隙值，以延长模具的使用寿命，降低冲裁力。考虑到模具制造偏差和使用中的磨损，生产中通常选择一个合适的范围作为合理间隙，其中最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最小合理间隙Zmin。相反，如果硬脆材料的h0很小，合理的间隙值就会很大。26，第2章下料，(a)在相同情况下，非圆形大于圆形，冲压大于下料，(b)高速冲压时，间隙应增加，(c)热冲压时材料强度低，间隙可小，(d)电火花加工的模具应小于机械加工的模具，2。通过经验确定的较小间隙值大于较大间隙值27。第2章冲裁，2-3凸模和凹模刃口尺寸的计算，2.3.1尺寸计算原理，2.3.2计算方法，2.3.3计算示例，28第2章冲裁，2-3凸模和凹模刃口尺寸的计算，2.3.1尺寸计算原理，冲裁件的尺寸由模具刃口尺寸决定(如果不考虑模具出来后的尺寸变化，冲裁件的尺寸等于模具刃口尺寸)。考虑模具在使用过程中的磨损。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：由于冲裁件的尺寸和冲孔时的孔的尺寸都是基于亮带的尺寸，而冲裁件亮带的尺寸等于凹模刃口的尺寸，冲孔时亮带的孔的尺寸等于凸模刃口的尺寸，因此在设计刃口时应考虑冲裁和冲孔两种情况。29，第2章冲裁，A .基准零件原则B .最大材料量原则C .一致性原则，2-3凸模和凹模边缘尺寸的确定，2.3.1尺寸的确定，30，第2章冲裁，A .基准零件原则冲裁零件尺寸由凹模尺寸确定，冲压零件尺寸由凸模尺寸确定。(测量和使用时，下料部分以大端尺寸为准，冲压部分以小端尺寸为准)。落料模：根据凹模的尺寸，从凸模上的冲孔模上取间隙；根据凸模的尺寸，从凹模上取间隙。b .最大材料量冲裁模的原则：凹模的基本尺寸应从冲模中取出，在工件尺寸的公差范围内取较小的值；凸模的基本尺寸应取自工件尺寸公差范围内的较大值，间隙应取自最小合理间隙。一致性原则：模具精度高，冲裁件精度高。模具精度比冲裁件高2 3级。对于非圆形零件，按照国家标准采用IT14，对于没有标准公差的模具采用IT11。圆形零件，模具IT6 7。31、2-3凸模和凹模刃口尺寸的计算、2.3.2、计算方法、冲裁、冲孔等。(1)凸模和凹模分开加工，分别标注刃口尺寸和公差，适用于圆形或简单形状的冲裁件，32，第2章冲裁，2-3凸模和凹模刃口尺寸的计算，2.3.2计算方法(表2-4制造公差)，-冲裁件的制造公差(无公差的冲压件极限偏差值可根据GB1800-79IT1214选择)，x-与制造精度有关的磨损系数，一般取系数值x=0参考值：当工件精度高于IT10级精度或批量生产时，x取1.0；当工件精度为IT11IT13级或中等批量生产时，x为0.75；对于IT14精度或小批量生产，x=0.5。为保证磨损，要求满足、 33，第二章冲裁，例1:如图所示，垫圈，材质Q235，板材厚度2mm，试确定冲裁凸模和凹模的刃口尺寸和公差。查表(一般冲孔、冲裁和工件精度，IT14无特殊要求)，Zmax=0.24zmin=冲孔P=0.02，D=0.02，X=0.5冲裁P=0.02，D=0.03，X=0.5，12.535，0.24，2.3.3示例，0.34，34，冲孔：检查：(满足间隙公差条件)，冲裁：检查：(不能满足间隙公差条件2.以冲压为例，用公差分析法给出了模具刃口尺寸的计算公式，分别说明了磨损系数在大批量生产和小批量生产中的意义。39，第2章冲裁，第2章冲裁，第2-3章凸模和凹模刃口尺寸的确定，第2.3.2章计算方法，(2)凸模和凹模的配合加工(非圆形零件)，复杂形状零件或薄零件小间隙的配合加工。模具制造公差不受间隙的限制。一般来说，考虑到模具的制造公差，冲裁件根据模具的磨损情况可分为三种类型的A型尺寸：凹模磨损后尺寸增大；凹模的尺寸在磨损后减小；凹模的尺寸在磨损后减小；凹模的尺寸在磨损后不会改变；40、2.3.2、计算方法；(2)凸模和凹模协同加工(理解每个符号的含义(P28)；基准零件尺寸与工件尺寸的关系：以上是冲裁时凹模尺寸的计算方法；根据凹模的尺寸准备相应的凸模尺寸，并保证最小间隙。同时在图纸上注明。冲压是基于阳模，也分为三种情况，如阴模。第二章冲裁，41，A1，A2，A3，B1，B2，C2，C3，C1，冲裁件尺寸图，参照件(冲裁模)尺寸图，42，根据模具的不同磨损情况。它可分为三种类型：a型尺寸：冲裁凹模或冲孔凸模的尺寸在磨损后增加；b型尺寸：冲裁凹模或冲孔凸模磨损后尺寸减小；c类尺寸：冲裁凹模或冲孔凸模磨损后尺寸基本不变；键入a size=(冲裁件尺寸的最大极限尺寸；b型尺寸=(冲裁件尺寸的最小极限尺寸；c型尺寸=冲裁件尺寸的中间尺寸；凸模和凹模的匹配方法：(总结)，43，第2章冲裁，2.3.4，计算示例，示例3计算如图所示。冲孔件的材料为10钢，根据表，冲孔件的尺寸为zmax=0.18zmin=0.13，厚度t=2mm。注：该冲裁件属于冲裁件。只要计算冲裁凹模的尺寸和制造公差，就可以根据间隙要求，使凸模与凹模的实际尺寸相匹配。(对于尺寸为80毫米的x=0.5，其余为x=0.75。abcde属于哪种尺寸？写下公式并替换它。冲裁模的基本尺寸计算如下：45。冲裁凸模的基本尺寸与凹模相同，分别为79.80毫米、39.75毫米、34.75毫米、22.07毫米和14.90毫米，保证双边间隙值为0.13 0.18毫米、46、47，第2章冲裁，2-4冲裁力的计算和减小冲裁力的方法，2.4.1，冲裁力的计算，2.4.2，减小冲裁力的方法，2.4.3，计算阶梯冲头，3。斜边模具，2。材料的加热，2.4.1冲裁力(平边)的计算，通常K=1.3，材料的抗拉强度，因此，为了计算方便，冲裁力也可按下式计算：49，2-4冲裁力的计算和降低冲裁力的方法，2.4.2降低冲裁力