冲裁工艺及冲裁模设计课件

1、第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2.1 冲裁变形分析2.2 冲裁模具的间隙2.3 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2.5 排样设计2.6 冲裁模的结构设计2.7 冲裁工艺设计2.8 冲裁模主要零部件的结构设计与 冲模标准的选用第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计标准公差数值标准公差数值(摘自GB/T 1800.398) 第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、冲裁变形时板料变形区的力学分析模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触。接触宽度约为板厚的0.2-0.4。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、冲裁时板料的

2、变形过程三个阶段：弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段第二章：冲裁工艺及冲裁模设计三、冲裁件的断面质量及其影响因素1、断面特征 a:圆角带 b:光亮带 c:断裂带 d:毛刺各部分随材料的性能、厚度、冲裁间隙、刃口状态及摩擦条件不同而不同。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、影响因素（1）材料性能对断面质量的影响（2）模具冲裁间隙对断面质量的影响（3）模具刃口状态对断面质量的影响第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响间隙过大时，冲孔件尺寸增大，落料件尺寸减小。间隙过小时，冲孔件尺寸减小，落料件尺寸增大。二、对模具寿命的影响间隙过小时，摩擦增大，磨损严重。间隙过大时，摩擦减小，放宽

3、间隙不均匀的不利影响，从而利于提高模具寿命。三、对冲裁工艺中力的影响第二章：冲裁工艺及冲裁模设计四、间隙值的确定（合理间隙值）1、理论确定法2、经验确定法 软材料： t1mm，c=(3%-4%)t t1-3mm，c=(3%-4%)t t3-5mm，c=(3%-4%)t 硬材料： t1mm，c=(4%-5%)t t1-3mm，c=(6%-8%)t t3-5mm，c=(8%-13%)t3、查表确定法（表2.2.3)00()tan(1)tanhcthtt第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、刃口尺寸计算的原则1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸。2、考虑刃口

4、的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃口尺寸扩大，凸模刃口尺寸减小。 为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件尺寸的上限值。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计3、考虑制件精度与模具精度之间的关系（1）一般情况按下表执行。（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形件的冲模可按IT7-IT6级制造。4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴，上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为正，下偏差为零。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、凸、凹模

5、刃口尺寸的计算方法（一）凸模和凹模分开加工（1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足下列条件：若不满足，取：maxmin| 22pdccmaxmax0.4 (22)0.6 (22)pmindmincccc第二章：冲裁工艺及冲裁模设计（2）落料设工件的尺寸为 ，则：0Dmax000minmaxmin()(2)(2)dppdpdDDxDDcDxc （3）冲孔设工件的尺寸为 ，则：0d0minmin0minmin0()(2)(2)pdpddpddxddcdxc 第二章：冲裁工艺及冲裁模设计（4）中心距计算设工件的尺寸为 ，则:0.125dLL2LX-系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件

6、公差带的中间尺寸，可按以下选取： 当制件公差为IT10以上时，取x=1； 当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75； 当制件公差为IT14以下时，取x=0.5；（或按教材表2.3.1确定)第二章：冲裁工艺及冲裁模设计例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。解：该件36由落料得到， 2-6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm由公差表查得： 为IT12级，取x=0.75 为IT14级，取x=0.5设凸模按IT6级制造，凹模按IT7级制造。0.12060

7、0.6236第二章：冲裁工艺及冲裁模设计1、冲孔（1）校核间隙公差条件，查公差值表得： 0min000.0080.008min00.0120.01200()(60.75 0.12)6.09(2)(60.04)6.13pdpdpddxmmddcmm maxmin|220.0080.0120.02,pdcc满足间隙公差条件|0.008,|0.012,pdmmmm故有（2）计算冲孔凸、凹模尺寸 （3）计算冲孔中心距 0.125(180.125 0.18)(180.023)dLLmmmm第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、落料（1）校核间隙公差条件，查公差值表得：max00.0120.012000min0

8、00.0080.008()(360.5 0.62)35.69(2)(35.690.04)35.65dpdpdDdxmmDDcmm （2）计算落料凸、凹模尺寸 maxmin| 220.0160.0250.02,pdcc不满足间隙公差条件,故取:| 0.016,| 0.025,pdmmmm故有maxminmaxmin| 0.4 (22)0.008| 0.6 (22)0.012pdcccc第二章：冲裁工艺及冲裁模设计（二）凸模和凹模配合加工只在凸模（或凹模）的基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙值。存在三种不同类型尺寸： （1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ： （2

9、）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ： （3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为 ： 0.25max0()jAAx0min0.25()jBBx0.125jCC0A0BC 第二章：冲裁工艺及冲裁模设计例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢，尺寸如下：0000.420.340.3400.1280,40,35220.14,15amm bmm cmmdmm emm解：该件属于落料件，选凹模为设计基准件，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计由表2.2.3查得：2Cmin=0.10mm,2Cm

10、ax=0.14mm由表2.3.1查得：尺寸80mm，选x=0.5； 尺寸15mm，选x=1； 其余尺寸，选x=0.75。落料凹模刃口尺寸计算如下：（1）随磨损增大的尺寸有a、b、c：（2）随磨损减小的尺寸有d：0.10500.08500.085079.7939.7534.75abc+0.25+0.25 0.42凹max00+0.25+0.25 0.34凹max00+0.25+0.25 0.34凹max00=(a-x )=(80-0.5 0.42)=(b-x )=(40-0.75 0.34)=(c-x )=(35-0.75 0.34)0.280000.07022 0.14 21.8622.07d

11、d0凹min-0.25-0.25 0.28=(d+x )=(21.86+0.75 0.28)第二章：冲裁工艺及冲裁模设计0.121514.940.060.125 0.1214.940.015ee0凹=e0.125 =14.96（3）随磨损不变的尺寸有e： 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标注公差，注明以0.1-0.14mm的双面间隙与落料凹模配做，如下图所示。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计例3：如图所示零件，材料为20钢，料厚为2mm，按配制加工方法计算凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计解：该冲裁件属于落料件，只需计算凹模刃口尺寸即可。（1）随磨损增大的尺寸有Ad1、A

12、d2、Ad3、Ad4，其中Ad2、 Ad4为半边磨损，所以其制造偏差=0.25/2。为保证R60与120尺寸相切，故R60不需计算，直接取Ad1的一半。查表2.3.1，以上计算尺寸，系数x均为0.5。刃口尺寸计算公式： 0.1800.2000.07500.180/20.0900119.64159.669.7119.64/2)59.82AAAAA+0.25 0.72d10+0.25 0.8d30+0.25 0.6/2d20d4d1=(120-0.5 0.72)=(160-0.5 0.8)=(70-0.5 0.6)=/2=(A0.25jmax0=(A-x )第二章：冲裁工艺及冲裁模设计（2）随磨损

13、不变的尺寸Cd1、Cd2。计算公式为：00.1000.0540.320.2BB0d1-0.25 0.40d2-0.25 0.2=(40+0.75 0.4)=(20+1 0.2)B0jmin-0.25=(B+x )（2）随磨损减小的尺寸Bd1、Bd2。查表2.3.1， Bd1、Bd2的磨损系分别为0.75、1。 计算公式为：0.090.125 0.3030.150.038CCd1d2=400.125 0.74=40=(30+0.15)0.125CC j=第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、冲裁力的计算普通平刃冲裁存在的力：（1）冲裁力Fp（2）卸料力FQ（3）推料力FQ1（4）顶件力FQ2冲裁力实为

14、剪切力：tLtLKFbpp第二章：冲裁工艺及冲裁模设计其它三力的计算：卸料力：推料力：顶件力：pQKFF pQFnKF11pQFKF22第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、压力机公称压力的选取选择压力机的条件：pFP2 . 1冲裁工艺总力计算的三种情况：（1）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：1QQppFFFF（2）采用弹压卸料装置和上出件的模具时：2QQppFFFF（3）采用刚性卸料装置和下出件的模具时：1QppFFF第二章：冲裁工艺及冲裁模设计三、冲模压力中心的确定0(57.29/) sin2/57.29CRLR冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。1、简单形状压力中心的计算 （1）直线的压力中

15、心在中点； （2）圆弧的压力中心计算，如图所示，对任意角2：第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、单凸模压力中心的确定根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。步骤： （1）按比例画出凸模刃口的轮廓形状； （2）在凸模刃口轮廓内（或外）的任意处，建立坐标系。 （3）将凸模刃口轮廓线分为若干线段（直线或圆弧段）L1、L2，Ln，并用各段长度代表各自的冲载力。 （4）确定凸模刃口各线段的压力中心位置及其坐标值（X1，Y1）、（X2、Y2）（Xn、Yn）。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计niiniiinnncniiniiinnncLYLLLLYLYLYLYLXLLLLXLXLXLX112122111121221

16、1第二章：冲裁工艺及冲裁模设计3、多凸模冲裁时压力中心的确定根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。步骤： （1）按比例画出各凸模刃口的轮廓形状及正确位置； （2）建立XOY坐标系，并尽量使计算简便。 （3）确定各凸模的压力中心坐标和周长。 （4）求总合力的压力中心坐标。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计niiniiinnncniiniiinnncLYLLLLYLYLYLYLXLLLLXLXLXLX1121221111212211第二章：冲裁工艺及冲裁模设计例题：（在黑板上讲）1、如图建立的坐标系，已知：L1=12.5mm、L2=21.5mm、L6=6mm、L7=28mm，求该凸模的压力中心坐标。第

17、二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、确定如图所示制件的冲孔落料复合模的压力中心位置。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计四、降低冲裁力的措施斜刃冲裁法；阶梯冲裁法。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、材料的经济利用材料利用率：冲裁时板料上的废料：（1）工艺废料； （2）结构废料。0100%100%FFFAB排样原则： （1）提高材料利用率。 （2）应使操作简单，劳 动强度小且安全。 （3）模具结构简单、寿 命高。 （4）保证制件质量。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、排样方法（1）有废料排样（2）少废料排样（3）无废料排样第二章：冲裁工艺及冲裁模设计三、搭边和条料宽度的确定1、搭边过大，浪费材料；过小，易使板料翘

18、曲或被拉断，增大毛刺，可能损坏模具。搭边值查表经验数据得到。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、条料宽度的确定（1）有侧压装置时条料的宽度（2）无侧压装置时条料的宽度0(2)BDa0(2()BDac第二章：冲裁工艺及冲裁模设计（3）有定距侧刃时条料的宽度002()(2)BBnbDanb 导料板之间的距离为：01BBc第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章

19、：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计冲裁模的分类（1）按工序性质：落料模、冲孔模、弯曲 模、拉深模等。（2）按工序组合方式：单工序模、复合模、 级进模。（3）按上、下模导向方式：无导向模、导 柱模、导板模等。（4）按凸、凹模所用材料：硬质合金冲模、 锌基合金冲模、聚氨酯冲模等。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、单工序冲裁模1、落料模 （1）无导向的敞开式落料模

20、（2）导板式落料模 （3）带导柱的弹顶落料模2、冲孔模 （1）冲侧孔模 （2）小孔冲模第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、复合冲裁模特点：有一零件为凸凹模。优点：结构紧凑，生产率高，制件精度高，特别对于制件孔对外形的位置度容易保证。缺点：结构复杂，制造和装配较困难。按大凹模安装在上模还是下模，分为：(1)倒装式复合模(2)正（顺）装式复合模第二章：冲裁工艺及冲裁模设计三、级进冲裁模属工序集中的工艺方法。在一套模具上切边、切槽、冲孔、塑性成形、落料等工序在一套模具上完成分为：普通级进模和精密级进模。按普通级进模：（1）用导正销定距的级进模；（2）用侧刃定距的级进模。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章

21、：冲裁工艺及冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1、普通冲裁件的形状和尺寸 （1）形状简单、对称、排样时少废料。 （2）避免过长的悬臂与狭槽,一般狭槽宽度应大 于板料厚度的2倍。 （3）尽量减少不带圆角半径的冲裁件。 （4）冲孔的尺寸不能太过小。 （5）孔间距a或工件边缘的间距不能过小。一般 a2t且a3mm。 （6）弯曲件和拉深件的孔与壁应保持一定距离。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、普通冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度 当模具结构合理，其制造精度较高时，制件的外形精度应低于IT10级，内孔尺寸精度应低于IT9级； 一般尺寸精度为IT11级以下。工件尺寸精度最好不高于IT

22、12级。其详细内容可参看教材图表。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定1、冲裁工序的组合（1）生产批量：小批量，单工序冲裁；中大批量， 复合冲裁或级进冲裁。（2）工件尺寸公差等级。复合冲裁精度高，级进冲 裁稍低。（3）对工件尺寸、形状的适应性。 工件尺寸较小，宜用复合冲裁或级进冲裁。 中等尺寸，宜用复合冲裁。 孔间距过小，宜采用级进冲裁。 级进冲裁，工件尺寸不宜过大。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计（4）模具的制造、安装调整和成本。复合模易制造，安装调试成本低。（5）操作的方便与安全。级进模较复合模安全。2、冲裁顺序的安排（1）级进冲裁的顺序安排 a：先冲孔后落料（或切断）。定位精度

23、要求高时，可加冲工艺孔。 b：采用定距侧刃，单侧刃时，切边工序与首次冲孔同时进行，便于控制送料间距。双侧刃时，可安排成一前一后，也可并列。（2）多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排 a：先落料，后冲孔。定位基准要一致。 b：多孔时，先冲大孔后冲小孔。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计一、冲模零件的分类第二章：冲裁工艺及冲裁模设计二、凸模与凸模组件的设计1、凸模的结构形式 （1）镶拼式 （2）整体式：直通式、台阶式第二章：冲裁工艺及冲裁模设计第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、凸模的强度和刚度校核 一般不需进行校核，只有细而长，且冲裁厚板料时才进行校核。（1）凸模承压能力校核 对于任意凸模形状： 对于圆形凸

24、模：（2）凸模抗变能力校核 1）无导向的凸模 对于圆形凸模： 对于非圆形凸模：m inpFFm in4td2m ax3 0pdlFm ax1 3 5/plIF第二章：冲裁工艺及冲裁模设计 2）对于有导向的凸模 对于圆形凸模： 对于非圆形凸模：2max85pdlFmax380/plIF第二章：冲裁工艺及冲裁模设计3、凸模长度的确定123(15 20)Lhhhmm4、凸模材料寿命要求不高：T8A、T10A。形状复杂，寿命要求较高：Cr12、Cr12MoV、CrWMn。热处理：5862HRC，尾部回火4050HRC。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计5、凸模的护套第二章：冲裁工艺及冲裁模设计6、凸模的固定方式第二章：冲裁工艺及冲裁模设计三、凹模的结构设计1、凹模洞口的类型凹模锥角，后角和洞口高度，均随制件材料厚度增加而增大。一般取：=15-30 = 2-3 h = 4-10mm 第二章：冲裁工艺及冲裁模设计2、凹模的外形尺寸 厚度为：H=Kb（15mm） 壁厚为： c=（1.5-2）H（30-40mm）3、镶拼式凹模用于冲裁大型或形状复杂的制件。变内形为外形，减少加工难度。节省模具钢，减小热处理变形，维修更换方便。加工量大，装配困难。第二章：冲裁工艺及冲裁模设计4、凹模