冲压工艺与模具设计.ppt

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1、第2章冲裁工艺与模具设计（时间：4次课，8学时）第2章冲裁工艺与模具设计教学目标：本章介绍冷冲压模具设计的重要内容，也是最基础的内容。通过本章的学习，将达到能设计中等复杂程度冲裁模具的水平。为此，应了解冲裁变形过程及冲裁端面的特征；掌握冲裁间隙对冲裁件精度和模具的影响；掌握确定合理冲裁间隙的方法；掌握排样方法，学会确定条料宽度；掌握冲裁力及压力中心的计算。第2章冲裁工艺与模具设计教学重点和难点：各种模具及其组成零件的结构及特点；冲裁模的设计步骤及模具刃口尺寸的计算。第2章冲裁工艺与模具设计案例导入：要大批量冲制如下图所示的工件(材料为08F，材料厚度

2、为2mm，制件精度为IT14级)，应选择何种模具？如何提高板料的材料利用率？凸模和凹模的间隙应是多少？如何计算凸模和凹模刃口尺寸和公差？模具主要零件的结构及尺寸如何设计？如何选择标准模架和选用压力机？第2章冲裁工艺与模具设计第2章冲裁工艺与模具设计2.1冲裁变形过程分析2.2冲裁间隙2.3冲裁模刃口尺寸计算2.4冲压力及压力中心计算2.5冲裁件的工艺性2.6排样2.7精密冲裁2.8模具设计2.9冲裁模的设计步骤2.10冲裁模设计实训习题与练习2.1冲裁变形过程分析2.1.1冲裁变形过程2.1.2冲裁断面特征2.1冲裁变形过程分析冲裁是利用模具在压力机

3、上使板料沿一定轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切等多种工序。落料和冲孔是两种最基本的冲裁形式。从板料上冲下所需形状的零件(或毛料)叫落料；在工件上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)叫冲孔。2.1冲裁变形过程分析图2-1平板垫圈2.1.1冲裁变形过程如图2-2所示变形过程:如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下3个阶段。1.弹性变形阶段见图2-2(a)。在凸模和凹模压力的作用下，板料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形。2.塑性变形阶段见图2-2(b)。间隙越大，弯曲和拉伸变形也越大。3.断裂分离阶段见图2-2(c)、(d

4、)、(e)。2.1.1冲裁变形过程2.1.2冲裁断面特征断面分析：圆角带；光亮带；断裂带；毛刺区。2.1.2冲裁断面特征圆角带a：当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙，形成圆角带。材料的塑性越好、凸模和凹模的间隙越大，圆角带也越大。光亮带b：当刃口切入材料后，材料受到凸模和凹模剪切应力τ和挤压应力σ的作用而形成光亮垂直的断面。通常光亮带占整个断面的1/2~1/3。断裂带c：是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面。毛刺区d：毛刺。2.2冲裁间隙2.2.1冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响2.2.2冲裁间隙

5、对冲裁件尺寸精度的影响2.2.3冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶件力的影响2.2.4冲裁间隙对模具寿命的影响2.2.5合理间隙值的确定2.2冲裁间隙冲裁模凸模与凹模刃口部分横向尺寸之差成为冲裁间隙，用Z表示：式中：Z-冲裁间隙（mm）；Dd-凹模尺寸（mm）；Dp-凸模尺寸（mm）。2.2冲裁间隙图2-4冲裁间隙2.2.1冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响在4个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。塑性较差的材料容易断裂，材料被剪切不久就会出现裂纹、分离，使断裂带增宽，而光亮带和圆角带所占的比例较小，毛刺也较小。材料塑性较好，冲裁时裂纹出现得较晚，材料

6、被剪切的深度较大，光亮带所占的比例就大，圆角和毛刺也大。冲裁间隙对冲裁件断面的影响如图2-5所示。在设计和制造模具时，应使冲裁间隙保持在一个合理的范围之内。2.2.1冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响图2-5冲裁间隙对冲裁件断面的影响2.2.2冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度，是指冲裁件的实际尺寸与图纸上的基本尺寸之差。差值越小，精度越高。这个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。2.2.3冲裁间隙对冲裁力、卸料力、推料力、顶件力的影响随着间隙的增大，材料在冲裁时所受的拉应力将增大，材料容易断裂

7、分离，冲裁力有一定程度的降低。但在正常情况下，间隙对冲裁力的影响并不很大。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。一般当单面间隙增大到材料厚度的15%~25%时，卸料力几乎降到零。但间隙继续增大时会引起毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力的迅速增大。2.2.4冲裁间隙对模具寿命的影响冲模失效的形式一般有磨损、崩刃、变形、胀裂和折断。冲裁力主要集中在凸模和凹模的刃口部分。刃口变形和端面磨损加剧，甚至崩刃。所以为了减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。若采用小间隙，就必

8、须提高模具的硬度和耐磨性，提高模具的制造精度，冲裁时采用良好的润滑，以减小磨损。2.2.5合理间隙值的确定因