冲压工艺及模具-设计与实践第4章-1 冲裁工艺与冲裁模具设计ppt课件.ppt

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1、第4章冲裁工艺与冲裁模具设计4.1冲裁变形过程分析4.1.1冲裁件断面特征及其形成过程4.1.1.1冲裁件断面特征冲裁件理想的断面是断面平直、表面光洁、边缘整齐。但实际的剪切断面质量达不到这种要求。观察实际冲裁件的剪切断面可以发现，其形状如图4.1所示，整个断面可以明显地分为四个特征区。图4.1冲裁件剪切断面特征1-圆角带;2一光亮带;3一断裂带;4毛刺①圆角带(塌角)：出现在板料上不与凸模或凹模接触的自由面一侧，板材塑性愈好，冲裁间隙愈大，则塌角也愈大。②光亮带：与塌角相邻，光亮带垂直于底面，平整光洁，其高度范

2、围约占板料总厚度的1/3到1/2。板材塑性愈好，冲裁间隙愈小，则光亮带的高度范围愈大。③断裂带：与光亮带相邻，断裂带表面粗糙，并带有4°~6°(即图中的刀角)的斜角。冲裁间隙愈大，则断裂带的范围也愈大，且斜角也愈大。④毛刺：落料件的毛刺出现在凸模刃口附近，冲孔件的毛刺出现在凹模刃口附近，若冲裁间隙合适且模具刃口锋利，则毛刺较短。若冲裁间隙过大或过小，且模具刃口己磨钝，则毛刺较长。由上述可见，实际冲裁件的断面并不整齐，仅光亮带一小段为比较平直的圆柱面，一般就以该圆柱面直径代表落料件的外径或冲孔件的孔径。若不计弹性变

3、形的影响，可以近似地认为落料尺寸=凹模尺寸冲孔尺寸=凸模尺寸这一关系式是计算凸模和凹模尺寸的主要依据。2.6.1.2特征区的形成过程冲裁过程是在瞬间完成的。整个冲裁过程大致可分为三个阶段。1.翘曲变形阶段当凸模接触板料后，凸、凹模作用在板料上的力逐渐分别向各自的刃口附近集中。如图4.2(a)所示。2.剪切变形阶段凸模继续下压，凸、凹模刃口切入板料，使冲裁间隙内的材料产生塑性剪切滑移，形成一段光亮带，同时它又将自由面上靠近刃口的材料向间隙中拖带，因而形成塌角，如图4.2(b)所示。3.断裂阶段光亮带发展到一

4、定程度后，就会分别在凸、凹模刃口附近产生斜向裂纹。随着凸模的继续下压，裂纹将不断向材料内部延伸。如图4.2(c)所示。图4.2冲裁时板料的变形过程4.毛刺的生成凸、凹模刃口在长期使用过程中不断钝化，不但对材料切入处产生应力集中的效应明显减弱。裂纹产生的位置并非正对着刃口，而是在静水压力较小、塑性较差、相对容易产生裂纹的离刃口不远的侧面_L，如图4.3所示，而这就是出现毛刺的根本原因。图4.3毛刺的生成机理4.1.2冲裁件断面质量及其影响因素冲裁间隙对断面质量有决定性影响。若冲裁间隙合理，则分别由凸模和凹模刃口处出发

5、的裂纹将会重合，冲裁件断面上的塌角也微小，其断裂带虽然粗糙但比较平坦，斜度也不大，毛刺也不明显。当间隙过大或过小时，就会使上、下裂纹不能重合。如间隙过大，如图4.4(a)所示，凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹将向里移动一个距离。剪切断面塌角加大，光亮带的高度缩短，断裂带的高度增加，锥度也加大并有明显的拉长毛刺，冲裁件可能产生穹弯现象。如间隙过小，如图4.4(b)所示，凸模产生的裂纹将向外移动一个距离。上、下裂纹不重合，产生第二次剪切，从而在剪切面上形成了略带倒锥的第二个光亮带。在第二个光亮带下面存在着潜伏的裂纹

6、。图4.4间隙对断面质量的影响4.1.3冲裁件的毛刺及其影响因素由毛刺生成机理可知，冲裁件产生微小的毛刺是不可避免的。正常冲裁中允许的毛刺高度见表4.1。表4.1毛刺的允许高度（mm）如前所述，凸模和凹模刃口磨钝是冲裁件产生毛刺的根本原因，如图4.5所示。当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺(图(a))；当凹模刃口磨钝时，则合在冲孔件的孔口下端产生毛刺(图(b))。图4.5凸模和凹模刃磨钝时毛刺的形成情况4.1.4冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如模具的制造精度、材料性质、冲裁间隙和

7、冲裁件的形状等。1.模具的制造精度模具的精度愈高，冲裁件的精度亦愈高。表4.2所示为当冲模具有合理间隙与锋利刃口时，其制造精度与冲裁件精度的关系。表4.2冲裁件的精度2.材料性质由于冲裁力引起的材料的总变形中包含一定的弹形变形，当材料分离，应力卸除后冲裁件会产生“回弹”现象。对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值也少，因而零件精度较高。3.冲裁间隙当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，冲裁后的回弹较小，冲裁件相对于凸模和凹模尺寸的偏差也较小。4.冲裁件的形状冲裁件的形状

8、越简单其精度越高。一般情况下，冲裁件愈小，料愈薄，则其精度也愈高。金属冲裁件所能达到的经济精度一般为IT14~IT10级；要求高的可达到IT10~IT8级。4.2冲裁工艺设计4.2.1零件的冲裁工艺性分析冲裁件的工艺性是指零件件对冲裁工艺的适应性，即确定该零件是否适合进行冲裁加工以及冲裁加工的难易程度。冲裁件的工艺性主要包括冲裁