[工学]第三章 冲裁ppt课件

1、第2模块 冲裁工艺分析与模具设计内容简介：内容简介： 冲裁过程分析 冲裁模间隙确定 凸模和凹模刃口尺寸确实定 冲裁排样设计 冲裁力和冲裁功的计算 精细冲裁、整修和聚氨脂橡胶冲裁 第2模块 冲裁工艺分析与模具设计 冲裁模的典型构造 冲裁模零件设计 冲裁模设计的要点与流程 冲裁模设计实例 冲裁是利用冲模使资料分别的一种冲压工序，包括切断、冲裁是利用冲模使资料分别的一种冲压工序，包括切断、落料、冲孔、修边、切口等多种工序。落料、冲孔、修边、切口等多种工序。 狭义的冲裁主要指落料和冲孔。狭义的冲裁主要指落料和冲孔。制取一定外形的冲落部分制取内孔分类：普通冲裁和精细冲裁分类：普通冲裁和精细冲裁第2模块

2、冲裁工艺分析与模具设计第2模块 冲裁工艺分析与模具设计冲裁模：冲裁模：冲裁所运用的模具叫冲裁模，冲裁所运用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少它是冲裁过程必不可少的工艺配备。的工艺配备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。凸、凹模刃口锋利，间隙小。2.1 冲裁过程分析第2模块 冲裁工艺分析与模具设计 冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模 了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。 2.1 冲裁过程分析2.1.1 冲裁变形过程冲裁变形过程模具间隙正常，刃口锋利的情况下，冲裁变形过程分为三个阶段：模具间隙正常，刃口锋利的情况下，冲裁变形过程分为三个阶段：资料内部的应

3、力小于弹性极限资料内部的应力小于弹性极限,板料发生弹性紧缩、弯曲和拉板料发生弹性紧缩、弯曲和拉伸等变形伸等变形资料内部的应力到达屈服极限资料内部的应力到达屈服极限,板材开场产生塑性剪切变形板材开场产生塑性剪切变形资料内部的应力大于强度极限资料内部的应力大于强度极限1.1.弹性变形阶段弹性变形阶段2.2.塑性变形阶段塑性变形阶段3.3.断裂分别阶段断裂分别阶段第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.1 冲裁过程分析2.1.1 冲裁变形过程冲裁变形过程板料冲裁分别以后，断面明显的分为四个部分：板料冲裁分别以后，断面明显的分为四个部分：1)1)塌角塌角: : 刃口附近的资料产生弯刃口附近的资料产生弯 曲

4、和伸长变形曲和伸长变形2)2)光亮带光亮带: : 塑性剪切变形塑性剪切变形, ,外表外表质量最好的区域质量最好的区域3)3)断裂带断裂带: : 资料在剪切分别时构成资料在剪切分别时构成4)4)毛刺区毛刺区: : 裂纹产生的位置并非对裂纹产生的位置并非对着刃口着刃口, ,毛刺不可防止毛刺不可防止第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.1 冲裁过程分析2.1.1 冲裁变形过程冲裁变形过程第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.1 冲裁过程分析2.1.2 冲裁件的断面质量及影响要素冲裁件的断面质量及影响要素冲裁件的断面质量随资料性能、厚度、模具间隙、模具构造冲裁件的断面质量随资料性能、厚度、模具间隙、模具构

5、造的不同而变化的不同而变化不同资料塑性光亮带、塌角以及毛刺比例较小，剪裂带较大塑性光亮带、塌角以及毛刺比例较大，剪裂带较小同一资料间隙光亮带，塌角、斜度和翘曲 二个光亮带间隙光亮带，剪裂带、塌角以及毛刺二个斜度间隙光亮带1/3，剪裂带、塌角以及毛刺 第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.1 冲裁过程分析2.1.2 冲裁件的断面质量及影响要素冲裁件的断面质量及影响要素间隙对剪切裂纹与断面质量的影响间隙对剪切裂纹与断面质量的影响间隙过小间隙过小 间隙合理间隙合理 间隙过大间隙过大 第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.2 冲裁模间隙冲裁间隙是指冲裁模中凹模刃口横向尺寸冲裁间隙是指冲裁模中凹模刃口横向尺

6、寸DA与凸模刃口横向尺寸与凸模刃口横向尺寸dT的差值。的差值。 双边间隙双边间隙 Z表示表示 单边间隙单边间隙 c表示表示冲裁间隙是一个非常重要的工艺参数。冲裁间隙是一个非常重要的工艺参数。 冲裁模的间隙对冲裁件的质量、冲裁工艺力和模具寿命都有很大的影响。冲裁模的间隙对冲裁件的质量、冲裁工艺力和模具寿命都有很大的影响。在实践的消费设计中，通常只选择在实践的消费设计中，通常只选择一个范围来作为合理间隙。一个范围来作为合理间隙。最小合理间隙最小合理间隙 minc最大合理间隙最大合理间隙 maxc第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.2 冲裁模间隙2.2.1 冲裁模间隙确实定冲裁模间隙确实定三种方法三

7、种方法: : 实际确定法、阅历确定法和图表确定法实际确定法、阅历确定法和图表确定法1.1.实际确定法实际确定法主要根据是冲裁时资料的上、下两裂纹重合，以获得良好的断面。主要根据是冲裁时资料的上、下两裂纹重合，以获得良好的断面。冲裁过程中开场产生裂纹的瞬时形状00()tan(1/ )tancththt根据图中三角形根据图中三角形ABCABC的几何关系：的几何关系：式中，式中，t 资料厚度；0h 凸模切入深度或光亮带宽度； 剪裂纹与垂线方向的夹角；剪裂纹与垂线方向的夹角；0/ht 相对切入深度；相对切入深度；第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.2 冲裁模间隙2.2.1 冲裁模间隙确实定冲裁模间隙确

8、实定2.2.阅历确定法阅历确定法cmtt 资料厚度； 系数，与资料性能及厚度有关；m当资料较薄时，可选用以下数值：当资料较薄时，可选用以下数值：软钢、纯铁软钢、纯铁69%m 铜、铝合金铜、铝合金610%m 硬硬 钢钢812%m 当资料厚度大于当资料厚度大于3mm时时 ， 可放大到可放大到1.5倍倍m第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.2 冲裁模间隙2.2.1 冲裁模间隙确实定冲裁模间隙确实定3.3.图表法图表法对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值 第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.2 冲裁模间隙2.2.1 冲裁模间隙确实定冲裁模间隙确实定3.3.图表法图表法对于尺寸精度、断面

9、质量要求不高的冲裁件应选用较大间隙值 第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.2 冲裁模间隙2.2.2 间隙对冲件尺寸精度、模具寿命和冲裁间隙对冲件尺寸精度、模具寿命和冲裁 工艺力的影响工艺力的影响1. 1. 间隙对模具寿命的影响间隙对模具寿命的影响较大的间隙有利于提高模具寿命较大的间隙有利于提高模具寿命2. 2. 间隙对冲裁工艺力的影响间隙对冲裁工艺力的影响间隙间隙 冲裁力冲裁力 不是很显著不是很显著 卸料力、推件力卸料力、推件力 比较显著比较显著3. 3. 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冲裁件尺寸精度是指冲裁件的实践尺寸与根本尺寸的差值。差值冲裁件尺寸精度是指冲裁件的实践

10、尺寸与根本尺寸的差值。差值越小，那么精度越高。越小，那么精度越高。差值差值冲裁件相对于凹模或凸模尺寸的偏向模具本身的制造偏向第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.1 刃口尺寸确定的根据和原那么刃口尺寸确定的根据和原那么1.1.先确定基准件先确定基准件 设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上； 设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上；思索冲模的磨损规律思索冲模的磨损规律 设计落料模时设计落料模时, ,根本尺寸应取落料件公差范围内的最小尺寸根本尺寸应取落料件公差范围内的

11、最小尺寸 设计冲孔模时设计冲孔模时, ,根本尺寸应取冲孔件公差范围内的最大尺寸根本尺寸应取冲孔件公差范围内的最大尺寸3.3.凸、凹模间隙那么取最小合理间隙值；凸、凹模间隙那么取最小合理间隙值； 4.4.确定冲模刃口制造公差时，应思索制件的公差要求。确定冲模刃口制造公差时，应思索制件的公差要求。在模具设计中，刃口尺寸确实定很重要的工艺计算内容在模具设计中，刃口尺寸确实定很重要的工艺计算内容第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.2 刃口尺寸的计算方法刃口尺寸的计算方法1.1.落料落料maxmin()()dpdpdDDxDDZ 设落料件的尺寸为设落料件的尺寸为0D-

12、dpDD、式中式中 落料凹模、凸模刃口尺寸； 落料件公差；x 修正系数，取0.750.5；minZ 最小双边合理间隙；第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.2 刃口尺寸的计算方法刃口尺寸的计算方法2.2.冲孔冲孔minmin()()pdpdpddxddZ + 设冲孔件的尺寸为设冲孔件的尺寸为0D式中式中 落料凹模、凸模刃口尺寸； 落料件公差；x 修正系数，取0.750.5；minZ 最小双边合理间隙；dpdd、dp、 凹、凸模制造公差；第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.3 计算实例计算实例为了保证新模具的间隙小于最大合理间

13、隙值，凸模和凹模的为了保证新模具的间隙小于最大合理间隙值，凸模和凹模的制造公差必需满足以下关系：制造公差必需满足以下关系：maxmindpZZ如下图为垫圈，资料为Q235-A钢，料厚t=2mm，外圆由落料制成，内孔由冲孔制成，试确定冲孔模和落料模的直径。第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.3 计算实例计算实例根据冲压手册或冲压模具大典，选取间隙值minmax0.2460.36ZmmZmmmaxmin0.360.2460.114ZZmm由表查出凸、凹模的制造公差落料部分的根本尺寸为35mm,那么0.03dmm 0.02pmm maxmin(0.030.02)0

14、.05dpmmmmZZ第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.3 计算实例计算实例冲孔部分的根本尺寸为12.5mm,那么0.02dmm 0.02pmm maxmin(0.020.02)0.04dpmmmmZZ计算落料部分刃口尺寸：落料凹模修正系数x取0.50.030.03max00()(350.5 0.34)34.83ddDDxmmmm 落料凸模000min0.020.02()(34.830.246)34.584ppdDDZmmmm第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.3 凸模和凹模刃口尺寸确实定2.3.3 计算实例计算实例计算冲孔部分刃口尺寸：冲孔凸模00min

15、0.020.02()(12.50.5 0.24)12.62ppddxmmmm 冲孔凹模0.020.02min00()(12.620.246)12.866ddpddZmmmm第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁排样设计2.4.1 排样的方式排样的方式第2模块 冲裁工艺分析与模具设计排样是冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。有废料排样无废料排样少废料排样2.4 冲裁排样设计2.4.2 资料的利用率资料的利用率第2模块 冲裁工艺分析与模具设计一个步距内的资料利用率：一板料上总的资料利用率：2.4 冲裁排样设计2.4.3 搭边值确定搭边值确定第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁力和冲

16、裁功2.4.1 冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F F普通按下式计算：普通按下式计算：bbPKLtLt式中式中, ,： F冲裁力； L冲裁周边长度； t资料厚度； 资料抗剪强度；资料抗剪强度； 资料的强度极限；资料的强度极限；K系数。普通取系数。普通取K1.3 bb第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁力和冲裁功2.4.2 卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力、推件力及顶件力的计算 卸料力：从凸模将零件或废料卸下的力。卸料力：从凸模将零件或废料卸下的力。PKP

17、卸卸卸K为系数，可查表。为系数，可查表。推件力：将堵塞在凹模内的料顺冲裁推件力：将堵塞在凹模内的料顺冲裁 方向推出所需求的力。方向推出所需求的力。PKnP推推推K为系数，可查表。为系数，可查表。n n为卡在凹模中工件或废料数为卡在凹模中工件或废料数第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁力和冲裁功2.4.2 卸料力、推件力及顶件力的计算卸料力、推件力及顶件力的计算为系数，可查表。为系数，可查表。顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所出所 需求的力。需求的力。 PKP顶顶顶K第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁力和冲裁功2.4.3 冲裁功的计算冲裁功的计

18、算平刃冲裁时，冲裁功的计算如下：平刃冲裁时，冲裁功的计算如下：310AmPt式中，式中， t 资料厚度,mm;P 冲裁力,N;m 系数，与资料有关，普通取0.63第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁力和冲裁功2.4.4 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法1. 斜刃冲裁斜刃落料斜刃落料斜刃冲孔斜刃冲孔第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.4 冲裁力和冲裁功2.4.4 降低冲裁力的方法降低冲裁力的方法2. 阶梯凸模冲裁3. 加热冲裁红冲第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.1 精细冲裁机理及相关计算精细冲裁机理及相关计算精细冲裁精细冲裁: : 它能在一次冲压行程中获得比普通冲

19、裁零件尺它能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性好的优质精冲零寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性好的优质精冲零件件, ,并以较低的本钱到达产质量量的改善。并以较低的本钱到达产质量量的改善。第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.1 精细冲裁机理及相关计算精细冲裁机理及相关计算精细冲裁精细冲裁: : 它能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺它能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性好的优质精冲零寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性好的优质精冲零件件, ,并以较低的本钱到达产质量量的改善。并以较低的本钱到达产质

20、量量的改善。第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.1 精细冲裁机理及相关计算精细冲裁机理及相关计算第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.1 精细冲裁机理及相关计算精细冲裁机理及相关计算精细冲裁实现的必要条件:1) 强力的齿圈压边 V形压边环 2) 很小的冲裁间隙 c=0.5%t3) 刃口带有小圆角 r(0.010.03)4) 强力的反顶安装 反压力顶杆第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.1 精细冲裁机理及相关计算精细冲裁机理及相关计算精细冲裁与普通冲裁的比较：第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.1 精细冲裁机理及相关计

21、算精细冲裁机理及相关计算精细冲裁工艺力的计算:bLtP9 .0112) 6 . 03 . 0(PP 3PF p14)15. 01 . 0(PP 15)15. 01 . 0(PP 冲裁力冲裁力压边力压边力反压力反压力卸料力卸料力顶件力顶件力式中，式中，b 资料的抗拉强度资料的抗拉强度 N/mm2L 内外冲裁周边长内外冲裁周边长 度的总和度的总和 mm 资料的厚度资料的厚度 mm t 精冲件面积精冲件面积 mm2 F 单位反压力单位反压力,普通普通取取20-70N/mm2 p第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.2 半精冲工艺半精冲工艺(光洁冲裁光洁冲裁) 分别机理与普通冲裁一样

22、。但是由于加强了冲裁区的静水压效果，推迟了剪裂纹的发生，使光亮带比例添加，断面质量明显提高。 常见的半精冲工艺有小间隙圆角刃口冲裁、负间隙冲裁、上下冲裁和对向凹模冲裁等。 第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.2 半精冲工艺半精冲工艺1. 小间隙圆角刃口冲裁小间隙圆角刃口冲裁 落料时凹模刃口带小圆角，冲孔时凸模刃口带小圆角，冲裁间落料时凹模刃口带小圆角，冲孔时凸模刃口带小圆角，冲裁间隙为隙为0.010.02mm，适于塑性好的资料。，适于塑性好的资料。 冲裁力：冲裁力： P1.31.5P普普第2模块 冲裁工艺分析与模具设计加工零件的外表粗糙度Ra1.60.8尺寸精度等级IT9-

23、IT112.5 精细冲裁2.5.2 半精冲工艺半精冲工艺2. 负间隙冲裁挤压冲裁负间隙冲裁挤压冲裁 凸模直径大于凹模直径，普通为凸模直径大于凹模直径，普通为(0.05(0.050.3)t0.3)t，冲裁时先构成，冲裁时先构成一倒锥毛坯，再将其挤过凹模洞口。只适于软的有色金属及其合一倒锥毛坯，再将其挤过凹模洞口。只适于软的有色金属及其合金、软钢等。金、软钢等。 冲裁力：冲裁力：P PcPcP普普 c c系数：系数： 铝铝 c=1.3 c=1.31.61.6 黄铜，软钢黄铜，软钢 c=2.25 c=2.252.82.8第2模块 冲裁工艺分析与模具设计加工零件的外表粗糙度Ra0.80.4尺寸精度等级

24、IT9-IT112.5 精细冲裁2.5.2 半精冲工艺半精冲工艺3. 上下冲裁上下冲裁第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.2 半精冲工艺半精冲工艺4. 对向凹模冲裁对向凹模冲裁 对向凹模冲裁是在公用压力机上，对向凹模冲裁是在公用压力机上，借助特殊构造的凸起凹模，在强力借助特殊构造的凸起凹模，在强力的作用下，使资料发生剪切变形。的作用下，使资料发生剪切变形。第2模块 冲裁工艺分析与模具设计适用于塑性较差,料较厚的资料2.5 精细冲裁2.5.3 整修整修整修：将普通冲裁后的毛坯放在整修模中，进展一次或多次整修：将普通冲裁后的毛坯放在整修模中，进展一次或多次整修加工，以除去普通冲

25、裁时在断面上留下的塌角、毛刺和整修加工，以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛刺和断裂带等。断裂带等。外缘整修外缘整修: : 整修冲裁件的外形整修冲裁件的外形内缘整修内缘整修: : 整修冲裁件孔的内形整修冲裁件孔的内形外缘整修内缘整修1 凹模 2 切削 3 凸模 4 工件第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.3 整修整修第2模块 冲裁工艺分析与模具设计2.5 精细冲裁2.5.3 整修整修整修量：整修量： 整修次数整修次数: : 整修力整修力: : PL 式中式中, , 单边整修量，单边整修量，mmmm 整修轮廓周长，整修轮廓周长，mmmm 资料抗剪强度，资料抗剪强度，N/mm2N/mm2L与资料