锻压工艺学-冲裁

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1、冲压工艺1概述概念：特点：分类：分离工序和成形工序。分离工序：使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离端面的质量也要满足一定的要求。成形工序：使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也能满足尺寸精度方面的要求。表1.1分离工序表1.2成形工序2冲裁概念：利用冲模使材料分离的一种冲压工序。落料：若目的是为了制取一定外形的冲落部分，则为料。冲孔：若目的是为了制取所需形状的孔（冲去的为废料），则称为冲孔。2.1冲裁过程分析冲裁变形过程分为三个阶段：第一阶段：弹性变形阶段，材料

2、产生：弹性压缩、穹弯，并稍压入凹模腔口。第二阶段：塑性变形阶段，在塑剪变形的同时还伴有纤维的弯曲与拉伸。第三阶段：断裂阶段，刃口附近应力达到破坏应力时，先后在凹、凸模刃口侧面产生裂纹，裂纹产生后沿最大剪应力方向向材料内层发展，使材料分离。剪切断面分析冲出的工件断面明显地分成三个特征区：圆角带、光亮带与断裂带。圆角带：冲裁中刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果。影响圆角带(塌角)大小的因素：材料性质、工件轮廓形状、凸模与凹模的间隙等。图1-9冲裁零件的断面光亮带：材料塑剪变形时，在毛坯一部分相对另

3、一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平而形成的光亮垂直的断面。影响因素：材料性质、凸、凹模间隙、模具刃口的磨损程度等。断裂带：由刀口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，断面粗糙，且有斜度。图2.3冲裁区应力与应变情况a-塌角;b-光亮带;c-剪裂带；d-毛刺;-正应力;-切应力图2.4冲裁间隙2.2凸模与凹模之间的间隙2.2.1间隙对冲裁件质量的影响(1)间隙对冲裁件断面质量的影响：间隙合理：冲出的制件(或孔)断面虽有一定斜度，但比较平直、光洁，毛刺很小，且冲裁力小。间隙过小：在上、下裂纹中间的部

4、分产生二次剪切，制件断面的中部留下撕裂面，两头呈光亮带，在端面出现挤长的毛刺。间隙过大：材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，材料易被撕裂，且裂纹在离开刃口稍远的侧面上产生，致使制件光亮带减小，圆角与断裂斜度增大，毛刺大而厚，难以去除。图2.6间隙对光亮带、塌角、毛刺的影响(2)间隙对尺寸精度的影响尺寸精度：含两方面：凸模或凹模尺寸的偏差，模具本身的制造偏差。凸凹模尺寸的偏差：工件从凹模内推出（落料）或从凸模上卸下（冲孔）时，材料的挤压变形、纤维伸长、穹弯都要产生弹性恢复造成的。影响因素：凸、凹模间隙较大：材料受拉伸

5、作用增大，造成：(1)落料尺寸；(2)冲孔孔径。间隙较小：材料受凸、凹模挤压力大，冲裁后，材料的弹性恢复，造成：(1)落料尺寸；(2)冲孔孔径。软钢的弹性变形量较小，冲裁后的弹性恢复量也就小。硬钢的弹性恢复量较大。图.2.7间隙对冲裁件尺寸精度的影响2.2.2间隙对冲裁力的影响图2.7.1间隙大小对冲裁力的影响图2.8.1间隙大小对卸料力的影响2.2.3间隙对模具寿命的影响模具寿命：以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后总的寿命。凸模刃口磨钝：凹模刃口磨钝：凸、凹模磨钝：刃口磨钝还将使制件

6、尺寸精度、断面光洁度降低，冲裁能量增大。根据Holm法则，附着磨损时单位接触面上的磨损量：式中S-附着磨损量；p-接触压力；l-接触面相对滑动距离；s-模具材料的屈服极限；K-由于附着而引起磨损的概率。冲裁中的接触压力即垂直力、侧压力、摩擦力均随间隙的减小而增大，且间隙小时，光亮带增大，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以采用小间隙将使磨损增加。凸、凹模磨损程度不同的原因：2.2.4凸凹模间隙值的确定（1）理论确定法由图2.4的几何关系可得：式中c单边间隙，毫米；t材料厚度，毫米；b光亮带宽度，毫米；产生裂

7、纹时凸模挤入材料的相对深度，毫米；剪裂纹与垂线间的夹角。影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。表2.1b/t与值（厚度t，毫米）材料b/t*100%t<1t=12t=24t>4软钢757070656555554056中硬钢656060555548453545硬钢50474745443835254(2)经验确定法c=mt式中t材料厚度，毫米；m系数，与材料性能及厚度有关。软钢、纯铁m=69%铜、铝合金m=610%硬钢m=812%对于尺寸精度、断面垂直度要求

8、高的工件应选用较小间隙值；对于断面垂直度与尺寸精度要求不高的工件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采用大间隙值。间隙的选用主要考虑：1）在同样条件下，非圆形比圆形的间隙大，冲孔间隙比落料大。2）凹模为斜壁刃口时，比直壁刃口间隙小。3）高速冲压时间隙应增大（为什么？）。4）热冲时材料强度低，间隙应比冷冲时小。图2.10.1不同间隙情况下的剪切断面2.3凸、凹模刃口尺寸的