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1、第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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
2、和复合模）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：,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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。,第一节 概述,第二节 冲裁变形过程分析,第三节 冲裁模间隙,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,第四节 凸模与凹
3、模刃口尺寸的确定,第五节 冲裁排样设计,第六节 冲裁力和压力中心的计算,第七节 冲裁的工艺设计,第八节 冲裁模的典型结构,第九节 冲裁模零部件设计,第十节 冲裁模设计程序,本章目录,第一节 概述,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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。,基本工序有：落料：在平板的毛坯上沿封闭轮廓进行冲裁，余下的就是废料。落料常用于制备工序件。,模具设计与制造专业主干专业课程,二、冲孔 冲孔是以落料件或其他成型件为工序件，完成各种形状孔的冲孔冲裁加工。,模具设计与制造专业主干专业课程,三、修边 对成型件边缘进行冲裁，以获得工件要求的形状和尺寸 成为修边。四、
4、冲槽 在板料上或成型见上冲切出窄而长的槽，称为冲槽。,模具设计与制造专业主干专业课程,五、冲缺口：在板条，型材或弯曲成形的长条形工序件的侧边，冲掉一小块角形废料，称为冲缺口。六、切断：对板条，型材，棒料，管材等沿横向进行冲切分离加工，称为切断。七、切舌：在材料上封轮廓局部材料冲切开并弯成一定的角度，但不与主体分离，称为切舌，也可称为冲切成形八、剖切：将以成形的立体形状的工序件分割为两件，称为剖切。,第一节 概述,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,分类:,冲裁模：,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,第二节 冲裁变形过程分析,第二
5、章 冲裁工艺与冲裁模设计,一、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：,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,二、冲裁变形过程、冲裁过程：,1弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力。间隙越大，弯曲越严重。,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
6、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,模具设计与制造专业主干专业课程,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,冲裁时，剪切区应力状态如图所示，其中：A点凸模下压引起轴向拉应力 3，在径向，板料内层弯曲与凸模侧压力引起径向压应力1；在切向，板料内层弯曲引起的压应力与侧压力在该方向引起的拉应力的合成应力，即切向压应力2。B点凸模下压及板料内层径向、切向弯曲引起三向压缩应力。,2冲裁时的应力状态,冲裁应力状态图,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,C点径向板料被拉深，1为拉应力，板料沿剪切面相对错移，引起压应力 3,D点凹模端面挤压板料，产生轴向压应力3，板料外层
7、径向、切向弯曲，引起径向拉应力1和切向拉应力2。,E点凸模下压，引起轴向拉应力3。外层板料弯曲，径向、切向均引起拉应力，凹模侧压力在径向、切向均引起压应力，拉、压应力合成就产生应力1 与2，该合成应力可能是拉应力，也可能是压应力，这与间隙大小有关。,从以上各点的应力状态可以断定，凸模与凹模端面（B、D点处）的静水压应力比侧面（A、E处）的高，且凸模刀口附近的静水压应力又比凹模刃口附近的高，这就是裂纹首先从凹模刃口侧面（E处）产生的原因。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,3.冲裁时的F一h曲线,冲裁变形过程中冲裁力与凸模行程关系曲线见图。图中OA段相当于弹性变形阶段。AB段为塑性变形阶段。切刃一旦
8、挤入板料，力的上升就缓慢下来。这是由于承受力的板料面积虽然减少了，但是材料冷作硬化的影响超过了受剪面积减小的影响，冲载力仍然继续上升。当硬化与受剪面积两者影响达到相等时，冲裁力便达到最大值。BC为裂纹扩展直至极料断裂阶段。CD则是凸模的推料过程。,冲裁力曲线,第二节 冲裁变形过程分析,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,三、冲裁件断面分析,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。,冲裁断面由圆角带、光亮带、断裂带
9、和毛刺4部分组成。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,冲裁件断面的形状,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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 冲孔件光亮带处于小端面，冲孔件小端面尺寸凸模尺寸冲孔尺寸落料件光亮带处于大端面，落料件大端面尺寸凹模尺寸落料尺寸,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,无论是孔还是落下的料，其尺寸都有大小两部分。小部分的尺寸等于凸模尺寸，而大的部分尺寸等于凹模尺寸。,四、冲裁件的尺寸大小,对于孔来说，小的部分尺寸是有用的，因为这部分尺寸能用量具测量得到。且这部分最光滑，孔与其他零件配合也是靠这部分尺寸，其大小与凸模尺寸一样。因而得出：冲孔尺寸=凸模尺寸。对于落
10、料件来说，大的部分尺寸是有用的，同样也可以得到：落料尺寸=凹模尺寸的结论。,五、剪切面周围材料性能的变化,冲裁后，剪切面周围变形区域的材料产生加工硬化，随着加工硬化的加剧，材料的强度、硬度上升，而塑性和韧性下降。,模具设计与制造专业主干专业课程,六、影响冲裁件质量的因素,冲裁件质量：,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。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,)材料性能的影响,、影响断面质量的因素,)模具间隙的影响,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，产生二个斜度,)模具刃口状态的影响,当凸模刃口磨钝时
11、，则会在落料件上端产生毛刺；,当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；,当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。,a、b、d大，c小,4）模具和设备的情况,、影响冲裁件尺寸精度的因素,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,冲裁件的尺寸精度：指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。,影响因素：,该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。,（1）冲模的制造精度（零件加工和装配）（2）材料的性质（3）冲裁间隙（4）零件形状尺寸,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,、冲裁件形状误差及其影响因素,冲裁件的形状误差：,翘曲：,指翘曲、扭曲、变形等缺陷
12、。,冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。,扭曲：,冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。,变形：,由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,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,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,冲裁变形过程,第二章 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,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a)凹模磨钝 b)凸模磨钝 c)凸、凹模均磨钝,模具设计与制造专业主干专业课程,
