冲裁变形机理分析

1、内容简介内容简介： 冲裁是冲裁是最基本最基本的冲压工序。的冲压工序。 本章是本课程的本章是本课程的重点章重点章。在分析冲裁变形过程及冲裁件。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制质量影响因素的基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及定和冲裁模设计。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模

2、具标准应用、冲裁制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。模设计方法与步骤等。 第二章第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁工艺与冲裁模设计1了解了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；2掌握掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力计算等设计计算方法。计算等设计计算方法。3掌握掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；冲裁工艺性分析与工艺设计方法；4认识认识冲裁模典型结构（尤其是冲裁模典型结构（尤其是级进模级进模和和复合模复合模）及特点，）及特点，了解模具标准，了解模具标准，掌握掌握模具零

3、部件设计及模具标准应用方法；模具零部件设计及模具标准应用方法；5掌握掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。学习目的与要求学习目的与要求：一、基本概念一、基本概念分类分类:冲裁模冲裁模：冲裁冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。序。基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。 冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小凸、凹模

4、刃口锋利，间隙小(与拉深比）与拉深比）。普通冲裁、精密冲裁普通冲裁、精密冲裁2.1冲裁变形过程冲裁变形过程二、冲裁变形过程分析二、冲裁变形过程分析1、冲裁变形时板材变形区受力情况分析四对力四对力 冲裁时作用于板料上的力冲裁时作用于板料上的力 1-凸模凸模 2-板材板材 3-凹模凹模 了解和掌握冲裁变形规律，了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。控制冲裁件质量。 凸、凹模间隙存在，产生凸、凹模间隙存在，产生弯矩弯矩。 间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：形过程可分为三个阶段： 2、冲裁变形

5、过程1) )弹性变形阶段弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力变形区内部材料应力小于屈服应力 。2) )塑性变形阶段塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服应力。变形区内部材料应力大于屈服应力。 凸、凹模间隙存在，变形复杂，并凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。拉伸，凸、凹模有压缩等变形。 3) )断裂分离阶段断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面凸模刃口附近的侧面凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇上

6、、下裂纹扩展相遇材料分离材料分离 冲裁变形过程冲裁变形过程圆角带圆角带a a： 刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带光亮带b： 塑性剪切变形。质量最好的区域。塑性剪切变形。质量最好的区域。断裂带断裂带c：裂纹形成及扩展。裂纹形成及扩展。毛刺区毛刺区d：间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。冲孔件冲孔件落料件落料件圆角带圆角带光亮带光亮带断裂带断裂带毛刺区毛刺区3、断面特征断面特征冲裁件质量：冲裁件质量：垂直、光洁、毛刺小垂直

7、、光洁、毛刺小 图纸规定的公差范围内图纸规定的公差范围内 外形满足图纸要求；表外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小面平直，即拱弯小指指断面状况断面状况、尺寸精度尺寸精度和和形状误差形状误差。4 4、冲裁件断面质量冲裁件断面质量塑性好，圆角带、光亮带大，断裂带小，毛刺大塑性好，圆角带、光亮带大，断裂带小，毛刺大( () )材料性能的影响材料性能的影响: :( () )模具间隙的影响模具间隙的影响: :间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带;间间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度1）断面影响因素：）断面影响因素：间隙过小间隙过小间隙合

8、理间隙合理间隙过大间隙过大凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况( () )模具刃口状态的影响模具刃口状态的影响当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。凹模磨钝凹模磨钝凸模磨钝凸模磨钝凸、凹模均磨钝凸、凹模均磨钝2)2)冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度冲裁件的尺寸精度： 指冲裁

9、件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。影响因素：影响因素：该该差值包括两方面的偏差差值包括两方面的偏差： 一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差； 二是模具本身的制造偏差。二是模具本身的制造偏差。 （1）冲模的制造精度（零件加工和装配）冲模的制造精度（零件加工和装配）（2）材料的性质）材料的性质（3）冲裁间隙冲裁间隙 3)3)冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差冲裁件的形状误差：翘曲翘曲：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。性和卷料未矫正也会产生翘曲