五金冲压连续模具设计讲义

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1、五金冲压连续模具設計講義講師：金牛SEKOU2021/7/27目錄沖孔模設計復合模設計成形模設計結束語2021/7/272沖孔模結構沖裁是利用模具使板料產生分離的沖壓工序﹐主要包括落料與沖孔。從板料沖下所需形狀的零件(或毛坯)的工藝稱落料﹐在工件上沖出所需形狀的孔的工藝稱沖孔。用于沖裁加工工藝的模具稱為沖孔模。利用它可以沖出零件或是為彎曲﹑拉深﹑成形等后續工步准備坯料。定義2021/7/273沖孔模結構定義廢料工件落料沖孔工件廢料2021/7/274沖孔模結構變形特點整個沖裁過程可分為三個階段﹕彈性變形階段﹑塑性變形階段和剪裂階段。彈性變形階段﹕由于凸模所施加的壓力﹐材

2、料產生彈性彎曲并略有擠入凹模刃口,如下圖。2021/7/27版權所有不得復制5沖孔模結構變形特點塑性變形階段﹕材料受力已超過彈性限度﹐這時凸模擠入材料﹐同時材料也擠入凹模﹐由于材料反抗凸模及凹模的擠入﹐產生彎矩M。2021/7/27版權所有不得復制6沖孔模結構變形特點剪裂階段﹕靠近凹模刃口邊的材料所受應力先達到材料的抗剪強度﹐凹模刃邊材料發生裂紋﹐此時凸模刃邊材料尚處于塑性狀態﹐凸模繼續擠入材料(圖a)。接著﹐凸模刃邊的材料也產生了裂紋﹐當凸模與凹模單面間隙z/2合適時﹐從凸模和凹模分別出現的剪裂紋擴展重合而使沖裁件與材料分離(圖b)。分離后﹐凸模繼續移動將沖裁件推

3、入凹模(圖c)。2021/7/27版權所有不得復制7沖孔模結構變形特點abc2021/7/278沖孔模結構沖裁力曲線右圖所示為沖Q235樣品時的沖裁力曲線。其中AB段為彈性變形區域﹐即第一階段﹔BC為塑性變形﹐并開始發生裂紋﹐即第二階段﹔C點沖裁力最大﹐以后剪變位繼續增加﹐壓力下降﹐至D點﹐材料完全破壞。由D至E點﹐沖頭繼續下行﹐用以克服摩擦力和將沖下部分向凹模推進﹐即第三階段。2021/7/279沖孔模結構沖裁斷面M—毛面G—光面R—塌角沖裁所得的表面﹐如右圖所示﹐在沖出孔的上部﹐有些微圓角稱塌角﹐接著是由剪切形成的光亮光面﹐最后是撕裂形成的毛面。而在廢料上﹐也有類

4、似的三部分﹐只是分布位置的上下次序相反。2021/7/27版權所有不得復制10沖孔模結構沖裁斷面與間隙I型間隙很大R很大a很大拉毛很大II型間隙較大R較大a正常拉毛正常III型間隙適中R減小a正常拉毛正常IV型間隙較小R減小a正常拉毛及正常V型間隙很小R很小a很小拉毛及擠毛增大2021/7/27版權所有不得復制11沖孔模結構沖裁斷面與間隙上頁圖顯示了不同間隙下的沖裁斷面變化情況﹐間隙從I型斷面到V型斷面逐步減小。III型斷面的間隙適中。這種斷面分光面和毛面兩部分﹐并帶有塌角R和毛刺。毛刺由拉應力產生﹐稱拉毛。毛面部分有斜度a。II型斷面的塌角R較III型有所增加﹐斜

5、度a基本不變﹐拉毛仍正常。間隙如再擴大(I型斷面)﹐則塌角R及斜度a顯著增加﹐拉毛也增大﹐伴隨工件變形。2021/7/27版權所有不得復制12沖孔模結構沖裁斷面與間隙IV型斷面的塌角R較III型減少﹐但斜度與III型相差無几。由于間隙的縮小﹐在毛面中間出現光點﹐毛刺中等﹐除拉毛外﹐并有壓縮應力產生的擠毛。V型斷面的塌角R極小﹐几乎沒有斜度﹐有兩層相互間隔的光面和毛面﹐毛刺(拉毛和擠毛)有所增加﹐擠毛高度和模具刃口的鋒利程度有關﹐刃口越鋒利﹐擠毛高度越小。2021/7/27版權所有不得復制13沖孔模結構沖裁斷面與間隙斷面分類I型II型III型IV型V型毛面斜度a14º

6、~16º8º~11º7º~11º6º~11º------塌角高度R①10%~20%t8%~10%t6%~8%t4%~7%t2%~5%t光面高度G①10%~20%t②15%~25%t25%~40%t35%~55%t③50%~70%t④毛面高度M70%~80%t60%~75%t50%~60%t35%~55%t⑤25%~45%t⑥毛刺大﹑拉毛﹑工件變形正常﹑拉毛正常﹑拉毛中等﹑拉毛及擠毛大﹑拉毛及擠毛⑦間隙z/217%~21%t11.5%~12.5%t8%~10%t5%~7%t1%~2%t2021/7/27版權所有不得復制14沖孔模結構沖裁斷面與間隙上頁表為低碳鋼沖裁斷面與

7、沖裁間隙的關系。R與G的和約等于材料斷裂前凸模進入材料的深度。對于I型斷面﹐工件或廢料上的光面可能窄而不規則﹐甚至無光面。IV型光面帶光點。V型光面有兩層﹐中間夾有毛面。IV毛面帶粗糙面。V型毛面分兩層﹐中間夾有光面。擠毛高度與模具刃口鋒利程度有關。2021/7/27版權所有不得復制15沖孔模結構間隙與沖裁力間隙越小﹐沖裁力越大﹐而增大沖裁間隙﹐則可以減小沖裁力。當間隙合理時﹐上下裂紋重合﹐最大剪切力較小。而間隙過小時﹐材料所受力矩和拉應力減小﹐壓應力增大﹐材料不易產生撕裂﹐上下裂紋不重合又產生二次剪切﹐使沖裁力增大。間隙較大時﹐材料所