冲压工艺与模具设计.ppt

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)、(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