冲裁工艺及冲裁模具设计

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1、第一章   第二章   第三章   第四章   第五章   第六章   第七章   第八章   回首页   第3章 冲裁工艺及冲裁模具设计内容简介：　　冲裁是最基本的冲压工序，本章是本课程的重点。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、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。学习目的与要求：1、   了解冲裁变形规律、变形过程；2、   了解冲裁件质量

2、及影响因素；重点：1、   冲裁变形过程及变形规律；2、   冲裁件断面质量；3、   冲裁间隙及合理间隙的确定。难点：1、   冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2、   冲裁件的质量及影响因素；3、   合理间隙的确定。 冲裁是冷冲压技术中的一项重要内容，它在冲压生产中所占的比例非常大，有着非常重要的地位。冲裁不仅可以直接在平板毛坯上进行，还可在弯曲、拉伸等半成品上进行，作为这些工序的后续工序。冲裁：就是指利用模具在压力机上使材料与制件沿一定的轮廓线产生相互分离的工序。广义上来讲，冲裁包括了所有的分离工序。但一般情况下，冲裁主要是指冲孔和落料两大工序。落料：是

3、指材料沿封闭的轮廓线产生完全的分离，冲裁轮廓线以内的部分为制件，以外的部分为废料；冲孔：材料沿封闭的轮廓线产生完全的分离，冲裁轮廓线以外的部分为制件，以内的部分为废料。如冲压内径为d、外径为D的垫圈制件，获得内径d的过程为冲孔，获得外径D的过程为落料。所以一个简单的垫圈制件是由落料与冲孔两个工序结合而成的。 3.1冲裁过程与冲裁件质量3.1.1冲裁变形过程图3-1 冲裁过程示意1—模柄2—凸模3—条料4—凹模5—下模座冲裁过程如图3-1所示。当条料送入凸模与凹模之间后，凸模下压，在凸模和凹模共同作用下，使材料产生分离。整个过程可以分为三个阶段：1.弹性变形阶段：当

4、凸模施加给材料的作用力没有超过材料的屈服极限时，此时，如果凸模回程，板料即恢复平直的原始状态，此阶段为弹性变形阶段，见图3-2(a)。2.塑性变形阶段：凸模继续下行，施加于材料的作用力超过了材料的屈服极限，这时，凸模挤入材料一圈，同时，材料也挤入凹模，由于材料反抗凸模及凹模的挤入，产生弯矩M，在弯矩M的作用下材料产生弯曲，材料各部分应力状态如图3-2（b）所示。图3-2 冲裁变形过程3.断裂分离阶段：随着施加于材料力的不断增大，凹模刃口附近材料所受应力首先达到最大值，因而出现裂纹，但这时凸模刃边处的材料还处于塑性状态，因此，凸模继续挤入材料。如图3-2(c)所示，

5、当此处材料所受力也达到材料的抗剪强度时，也会产生裂纹。如果间隙适当时，上下裂纹扩展并重合，直到材料分离，从而获得制件，如图3-2(d)所示。最后，凸模继续下行，将制件推下。如图3-2(e)所示。从上述过程可以看出，任何一种材料的冲裁，都要经过弹性变形、塑性变形、断裂分离三个阶段，只是由于冲裁条件的不同，三种变形所占的时间比例各不相同。3.1.2冲裁件断面分析冲裁过程的材料变形是很复杂的，由图3-2可以看出，冲裁除剪切变形外，还有拉伸、弯曲、横向挤压等变形。由于它的复杂应力与应变，而造成了冲裁件断面的变化。一般来说，冲裁断面可划分为四个区域：塌角、光面、毛面、毛刺。

6、下面以普通冲裁时的落料件为例说明各区的分布情况，如图3-3所示。1.塌角：由于模具间隙的存在，冲压时，材料进入凹模时产生弯曲力矩，从而在制件上产生弯曲圆角区。2.光面：由于冲裁时存在塑性变形，凸模挤压切入材料，在制件断面形成表面光洁平整的光面。光面是制件质量最好的部分，是制件测量的基准。图3-3 冲裁区应力、变形情况及冲裁断面状况a—塌角 b—光面 c—毛面 d—毛刺 σ—正应力 τ—剪切应力3.毛面：由于裂纹扩展而使材料撕裂产生分离，从而形成表面粗糙并带有一定锥度的断裂区。4.毛刺：在凸模与凹模刃口处首先产生的微裂纹随着凸模的下降而形成毛刺，凸模继续下降，毛刺拉

7、长，最后残留在制件上。一般毛刺的高度应控制在料厚的10%以下为合适，精度要求高的制件应控制在5%以下。落料时各区域的位置与冲孔正好相反。冲裁断面的四个区域在断面上所占的比例不是一成不变的，随着材料性质、厚度、模具结构及使用情况的不同而变化。3.2 冲裁模间隙3.2.1 间隙的概念如图3-4所示，凸模与凹模工作部分的尺寸之差称为间隙。冲裁模间隙都是指的双面间隙。间隙值用字母Z表示。Z=DA－DT                  （3-1）式中 Z—冲裁间隙，单位为mm；DA－凹模尺寸，单位为mm；DT—凸模尺寸，单位为mm；图3-4 冲裁模间隙2.2.2冲裁间隙的

8、重要性1.