冷冲模具设计 教学课件 作者 熊南峰 主编第二章.ppt

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1、第2章冲裁工艺及冲裁模设计冲裁是利用冲模使板料的一部分沿一定轮廓形状与另一部分分离的冲压工序。从广义上讲冲裁是冲孔、落料、切断、切口、剖切等分离工序的总称从狭义上讲冲裁是指冲孔和落料落料冲裁的目的是为了获得具有所需外形轮廓的零件冲孔冲裁的目的是为了获得具有所需内孔形状的零件冲裁模冲裁所用的模具冲裁可以分为两类：另一类是以变形方式实现分离的精密冲裁。一类是以破坏方式实现分离的普通冲裁本章仅讲述在生产中广泛应用的普通冲裁2.1普通冲裁的基本原理2.1.1板料的分离过程冲裁时材料的分离过程由于有间隙存在，材料受垂直方向压力、剪切力、

2、横向挤压力、弯矩和拉力的共同作用，除主要的剪切变形外，还要产生弯曲、过深、挤压等附加变形。分离过程大致可分为3个阶段。图2.1为无弹压板的金属板料分离过程图2.1冲裁变形过程1．弹性变形阶段板料在凸模压力作用下，首先产生弹性压缩和弹性弯曲。此时凸模略微压入板料，板料的另一侧也略微挤入凹模洞口，板料在凸、凹模刃口处形成初始塌角,若外力去掉后，板料能恢复原状，故此阶段为弹性变形阶段。2．塑性变形阶段随着凸模的继续下压，材料的变形程度增大，硬化加剧，变形抗力也不断上升，直到刃口附近的材料开始出现微裂纹.微裂纹的出现标志着材料开始破坏

3、，塑性变形阶段结束。3．断裂分离阶段凸模继续下降，已经产生的上、下裂纹不断扩大并向板料内部延伸，当上、下裂纹互相重合时，端面产生粗糙的断裂带，板料被分离，完成整个冲裁过程。2.1.2普通冲裁件的断面情况一般把断面分为四个特征区:即塌角带（圆角带）、光亮带、断裂带和毛刺区.图2.2冲裁件断面特征1.毛刺区2.断裂带3.光亮带4.塌角带1.塌角带塌角带发生是由于金属材料的弯曲与拉伸变形而形成的。弹性初始塌角随着凸模的下降而进入塑性变形阶段，从而成为永久性的塌角留在断面上，塑性好的材料圆角大2．光亮带光亮带产生于塑性变形阶段，由于压

4、应力阻止和减小了金属晶间变形，使金属产生塑剪变形.所以端面光滑、平整、且与板料平面垂直，是断面质量最好的一段。通常，光亮带占断面的1/2～1/3，塑性好的材料，光亮带所占的比例更大。3．断裂带断裂带产生于冲裁变形第3阶段，由于拉应力的作用促使裂纹不断扩展，金属纤维拉断，生成表面粗糙无光泽且有斜度的断裂带。毛刺是因为凸、凹模刃口之间存在间隙和刃口不锋利产生的。材料在产生微裂纹时就产生了初始毛刺，当材料分离时毛刺被进一步拉长而永久性留在工件上。4．毛刺区由上可知：冲裁是通过凸、凹模的刃口像剪子一样将板料剪断分离，这就决定了其断面粗

5、糙且有斜度等弊端。所以，通过提高模具和冲床的精度、刚度，以及采用合理凸、凹模间隙、等措施，可以改善断面质量。，表2.1一般冲裁件断面的近似表面粗糙度另外，也可通过增加整形工序来提高冲裁件断面质量。表2.1为冲裁件断面的近似粗糙度值。2.2冲裁间隙凸、凹模每侧间隙称为单边间隙两侧间隙之和称为双边间隙Z=Dp-Dd式中Z——冲裁间隙（mm）；Dp——凸模刃口尺寸（mm）；Dd——凹模刃口尺寸（mm）。图2.3冲裁间隙冲裁件质量包括冲裁断面质量、尺寸精度和弯曲度三个方面。2.2.1冲裁间隙对冲裁工序的影响1．冲裁间隙对冲裁件质量的影

6、响间隙过小时，上、下裂纹不能相遇重合，板料将被第二次剪切，断面会产生两个光亮带，并造成夹层，毛刺被拉长，如图2.4（a）。图2.4间隙大小对断面质量的影响（1）间隙对冲裁件断面质量的影响间隙合理时，上、下表面产生的初始裂纹能相遇重合，光亮带较大，塌角带、断裂带、毛刺区都较小，锥度也比较小，如图2.4（b）。图2.4间隙大小对断面质量的影响间隙过大时，上、下裂纹仍然不重合，因应力状态中的拉应力成分增大，材料容易产生裂纹、使塑性变形较早结束。所以光亮带变窄，断裂带、圆用带增大，毛刺相对较大，锥度也较大，如图2.4（c）。图2.4间

7、隙大小对断面质量的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值。这个差值包含两个方面的偏差：一是冲裁件相对凸模或凹模刃口尺寸的偏差二是模具本身的制造偏差。（2）间隙对冲裁件尺寸精度的影响冲裁时材料有弹性变形存在，并且冲裁间隙是决定弹性恢复量大小的重要因素。当间隙较小时材料的侧向挤压变形大，冲裁后弹性恢复使落料件外径扩张，使冲出的孔径收缩，结果是落料件尺寸大于凹模尺寸，冲孔孔径小于凸模直径。当间隙较大时材料的拉变形大，冲裁后，弹性恢复使落料件外径收缩，使冲孔孔径扩张，结果是落料件尺寸小于凹模尺寸，冲出的孔径大于凸模尺

8、寸冲裁件的尺寸精度主要取决于模具本身的制造精度表2.2冲裁件的尺寸精度与冲模的制造精度间隙对弯曲度的影响是：间隙愈大，弯曲愈严重。为了减小弯曲度，可在模具上加压料板或另外加校平工序。（3）间隙对弯曲度的影响2．间隙对冲裁力的影响间隙愈小冲裁变形区的压应力成分越大，拉应力成分越