模具设计基础-第二章 冲裁工艺与冲裁模具设计.ppt

模具设计基础 2.1.2 冲裁断面特征 冲裁件的断面具有明显的区域性特征，在断面上明显地区分为圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。如图2.4 所示为冲孔件和落料件断面的四个区域。 1．圆角带(塌角区) 圆角带是板料在弹性变形时，刃口附近的板料被牵连，产生弯曲和拉深变形而形成的。它在弹性变形时产生，塑性变形时定形。软材料比硬材料的圆角带大。 2．光亮带 光亮带是板料在塑性剪切变形时，凸、凹模刃口侧压力将毛料压平而形成的光亮垂直的断面，通常光亮带在整个断面上所占的比例小于1/3，是断面质量最好的区域。板料的塑性越好，冲裁间隙越大，光亮带的宽度就越宽。 3．断裂带 断裂带是由刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，在断裂阶段产生的。断裂带是断面质量较差的区域，表面粗糙，且有斜度。塑性越差，冲裁间隙越大，断裂带越宽且斜度越大。 4．毛刺(又称环状毛刺) 毛刺是因为微裂纹产生的位置不是正对刃口，而是在刃口附近的侧面上，加之凸、凹模之间的间隙及刃口不锋利等因素，使金属拉断成毛刺而残留在冲裁件上。 2.1.3 冲裁断面特征 1）模具间隙——冲裁间隙是指冲裁模具中凸、凹模刃口部分的尺寸之差，如图2.5 所示，一般用Z表示。 2）冲裁间隙对冲裁过程的影响 (1) 冲裁间隙对冲裁件质量的影响。如图 2.16 所示，一般来说，间隙小，冲裁件的断面质量就高(光亮带增加)；间隙大，则断面塌角大，光亮带减小，毛刺大。但是，间隙过小，则断面易产生“二次剪切”现象，有潜伏裂纹。 1)经验确定法 Z min = ct 式中，Zmin ——最小冲裁间隙，mm； c ——系数 (当t3mm时，c=6%～12%；当t3mm时，c=15%～25%。材料软时，取小值；材料硬时，取大值。目的是为了减小冲裁力)； t ——板料厚度，mm。 2)查表法 1.冲裁件的形状和尺寸 1）冲裁件的形状应尽可能简单、对称，以圆形、矩形等规则几何形状组成的几何图形较佳，这样使排样时废料最少。 2）冲裁件上应尽量避免窄长的悬臂和凹槽，最好 b2t、l≤5t。 3)冲裁件上孔与孔之间、孔到零件边缘的距离，一般要求b≥1.5t; b1≥2t. 4）冲裁件的内、外形转角处应避免尖锐的转角，应有适当的圆角，一般应有r0.5t(t为板料厚度)的圆角。 5)因受凸模强度和稳定性的限制，冲裁件的孔不能太小,普通冲裁模的最小冲孔直径应大于板材的厚度t。 2.冲裁材料 1）冲裁材料 金属材料（钢、铝、各种贵重金属及各种合金） 非金属材料（纸板、塑料板、胶合板等) 复合材料（涂层板、复合板等） 2）冲裁件材料选取 a）对冲裁材料机械性能的要求有一定强度和韧性，避免过硬、过软、过脆。 b）对材料规格的要求 　材料厚度公差应符合国家标准，厚薄均匀，避免采用边角料。 c）冲裁件材料的选取原则 　　廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色金属。 2.2.2 凸模与凹模刃口尺寸计算 1.凸、凹模刃口尺寸计算的依据： 在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光亮带的尺寸为基准. 落料件的光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的. 孔的光亮带是凸模刃口挤切材料产生的. 计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行. 2.刃口尺寸计算的原则 1）落料尺寸决定于凹模尺寸，设计落料模时，以凹模为基准，先确定凹模尺寸，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模刃口的尺寸来取得. ※落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大. 落料凹模基本尺寸取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。 落料凸模基本尺寸，按凹模基本尺寸减最小初始间隙。 2）冲孔尺寸决定于凸模尺寸，设计冲孔模时，以凸模为基准，先确定凸模尺寸，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口的尺寸来取得. 冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小. 冲孔凸模基本尺寸取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。 冲孔凹模基本尺寸按凸模基本尺寸加最小初始间隙。 3)确定冲模刃口制造公差时, 应与冲裁件的尺寸精度相适应，偏差值按“入体”原则标注单向公差。 4）初始设计模具时，冲裁间隙一般采用最小合理间隙值； 5）模具制造方法的不同，其刃口尺寸的计算方法亦不同。 3.凹凸模刃口尺寸的计算 1）凸、凹模采用互换法加工 互换性：通过零件的精度来保证 装配精度的一种装配方法。装配时零件不需要进行任何选择、修配或调节就可以达到规定的装配精度要求. 特点：装配工作简单，生产率高，有利于产品的维修。 适用：适用于圆形等简单形状的冲裁件。 要求：设计时需在图纸上分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。 （1）落料 2