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1、第3章 冲裁工艺与模具设计,内容简介：,冲裁是最基本的冲压工序。本章是本课程的重点章。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。,第3章 冲裁工艺与模具设计,1了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；2掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁力计算等设计计算方法。3掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；4认识冲裁模典型结构（尤其是级进模和复
2、合模）及特点，了解模具标准，掌握模具零部件设计及模具标准应用方法；5掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。,学习目的与要求：,第3章 冲裁工艺与模具设计,1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2刃口尺寸计算原则和方法；3冲裁工艺性分析与工艺方案制定；4冲裁模典型结构及特点；5冲裁模结构设计及模具标准应用；6冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。,重点：,难点：,1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2刃口尺寸计算原则和方法；3模具结构设计及模具标准应用；4冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。,第3章 冲裁工艺与模具设计,本章目录,3.1 概述 3.2冲裁变形过程分析3.3冲裁模具的间隙3.4凸模与凹模刃
3、口尺寸的计算3.5冲裁的排样与搭边设计3.6冲裁力和压力中心的计算3.7冲裁件的工艺性3.8冲裁模结构设计 3.9冲裁模主要零部件结构设计,3.1 概述,第3章 冲裁工艺与模具设计,分类:,冲裁模：,冲裁：,利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。,基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。,冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。,普通冲裁、精密冲裁,3.2 冲裁变形过程分析,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,3.2.1 冲裁变形时板材变形区受力情况分析,四对力,冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模,了解和
4、掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。,凸、凹模间隙存在，产生弯矩。,间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：,第3章 冲裁工艺与模具设计,3.2.2 冲裁变形过程,1弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力。,2塑性变形阶段 变形区内部材料应力大于屈服应力。,凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。,3断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。,裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面,凸模刃口附近的侧面,上、下裂纹扩展相遇,材料分离,冲裁件质量：,第3章 冲裁工艺与模具设计,3.2.3 冲裁件质量及其影
5、响因素,垂直、光洁、毛刺小,图纸规定的公差范围内,外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小,指断面状况、尺寸精度和形状误差。,3.2 冲裁变形过程分析,第3章 冲裁工艺与模具设计,1、冲裁件断面质量及其影响因素,断面特征,圆角带a：,刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。,光亮带b：,塑性剪切变形。质量最好的区域。,断裂带c：,裂纹形成及扩展。,毛刺区d：,间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。,3.2.3 冲裁件质量及其影响因素,第3章 冲裁工艺与模具设计,3.2.3 冲裁件质量及其影响因素 影响断面质量的因素：1）材料性能的影响 2）模具间隙的影响
6、3）模具刃口状态的影响,1、冲裁件断面质量及其影响因素,第3章 冲裁工艺与模具设计,3.2.3 冲裁件质量及其影响因素 影响冲裁件尺寸精度的因素：1）模具的制造精度 2）材料的性质 3）冲裁间隙,2、冲裁件尺寸精度及其影响因素,第3章 冲裁工艺与模具设计,垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔,第3章 冲裁工艺与模具设计,落料冲孔复合模,1-下模板 2-卸料螺钉 3-导柱 4-固定板 5-橡胶 6-导料销 7-落料凹模 8-推件块 9-固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模板 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17-冲孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 22-挡料销
7、,第3章 冲裁工艺与模具设计,电机转子多工位级进模,第3章 冲裁工艺与模具设计,电机定子、转子复合模,第3章 冲裁工艺与模具设计,第3章 冲裁工艺与模具设计,冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a）冲孔件 b）落料件,第3章 冲裁工艺与模具设计,冲裁变形过程,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,3.3 冲裁模间隙,3.3.1 间隙的重要性,1.冲裁间隙Z：,指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。Z=DA-dT,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,2.间隙对冲裁件质量的影响 冲裁件质量：切断面质量、尺寸精度、形状误差,间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带,间隙大，出现二次拉裂，产生二
8、个斜度,3.间隙对冲裁力的影响,随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但影响不是很大。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。,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,4.间隙对模具寿命的影响,模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。,模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂,小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。,所以，为了延长模具寿命，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。,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,5.合理间隙值的确定,在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 Zmin,1.理论法确定法,2.图表确定法间隙值（表34）间隙值（表35）,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,3.经验公式法 Zmin=Kt K与材料性能、厚度有关的系数 K（0.02-0.10）t材料厚度（mm）,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,作业布置：,习题：P107/2、3、5,第3章 冲裁工艺与冲裁模设计,间隙对剪切裂纹与断面质量的影响）间隙过小）间隙合理）间隙过大,
