冲裁工艺及模具设计

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1、冲压工艺及冲模设计谭险峰（tanxf_niat@163.com13870849106)南昌航空大学塑性工程系第二章冲裁工艺及模具设计本章教学目的：了解冲裁变形过程、变形机理以及冲裁间隙对冲裁工艺的影响；掌握冲裁模工作部分刃口尺寸的计算方法；掌握冲裁力、卸料力及推件力的计算及降低冲裁力的方法；了解冲裁件的排样方法和冲裁工艺分析方法；了解普通冲裁和精密冲裁的区别。9/7/2021冲裁（Blanking）工艺是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。分类：普通冲裁和精密冲裁。通常所说的冲裁是指普通冲裁，它包括落料（Bl

2、anking）、冲孔（Punching）、切口、剖切（Parting）、修边等（但一般所指是落料和冲孔）。用途：为弯曲、拉深、成形、冷挤压等工序准备毛坯，也可直接制作零件。从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）叫落料；在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）叫冲孔。冲裁所使用的模具称为冲裁模，如落料模、冲孔模、切边模、冲切模等。Play9/7/2021§2-1冲裁变形机理一、冲裁变形时板料变形区力学分析受力情况假设：①刃口锋利；②间隙合理。共四对力凸、凹模间隙存在，产生弯矩M。9/7/2021冲裁时的应力状态凸模下压引起轴向应力σ

3、３板料弯曲与凸模侧压力引起径向应力σ1切向应力σ２为板料弯曲引起的压应力与侧压力引起的拉应力的合成应力9/7/2021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上、下裂纹扩展相遇材料分离弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段二、冲裁变形过程Play9/7/2021冲裁时的变形区冲裁时，材料的变形量是由受力状态所决定的，以上、下刃尖连线为中心的纺锤形区域为主要变形区，从模具刃尖向材料中心变形区逐渐扩大。当凸模挤入板料后，新形成的纺锤形变形区被以前已变形而冷作硬化了的区域所包围。冲裁力-凸模行程曲线OA段——冲裁的弹性变形阶段

4、AB段——冲裁的塑性变形阶段BC段——冲裁的断裂阶段9/7/2021冲裁件质量尺寸精度形状误差断面状况三、冲裁件质量及其影响因素垂直、光洁、毛刺小图纸规定的公差范围内外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小9/7/20211、冲裁件断面质量及其影响因素断面（thecuttingcross-section）特征圆角带（rolloverzone）a：光亮带（smoothshearedzone）b：断裂带（fracturezone）c：毛刺区（burrzone）d：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。塑性剪切变形。质量最好的区域。通常占全断

5、面1/3─1/2。裂纹形成及扩展。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。要想提高冲裁件的断面质量，可通过增加光亮带的高度或采用整形工序来实现。增加光亮带高度的关键是通过延长塑性变形阶段，推迟裂纹的产生来达到，这可以通过增加金属塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。9/7/2021影响冲裁断面质量的因素材料性能冲裁间隙（blankingclearance）模具刃口状态塑性好的材料：光亮带所占比例大，圆角大，穹弯大，断裂带较窄；塑性差的材料：光亮带所占比例小，圆角小，穹弯小，而大部

6、分是有斜度的粗糙断裂带。间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度当凸模刃口磨钝时，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；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。9/7/20212、冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。该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；二是模具本身的制造偏差。影响因素：冲模的制造精度（零件加工和装配）材料的性质冲裁间隙9/7/20213、冲裁件形状误差及其影

7、响因素冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。翘曲：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，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。9/7/2021§2-2冲裁间隙（间隙的大小和间隙的均匀程度）9/7/2021一、冲裁间隙对冲裁工艺的影响对冲裁件质量的影响：间隙是影响冲裁件质量的主要因素。对冲裁力的影响：随间隙的增大冲裁力有一定程度的

8、降低，但影响不是很大。间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。对模具寿命的影响：小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的