1、,机械制造工程学,华南理工大学机械与汽车工程学院 曲 杰 博士 2011年第一学期,重点记住,拉伸极限 等效应力,理想刚塑性本构模型,线性强化刚塑性本构模型,重点记住,理想弹塑性本构模型,线性强化弹塑性本构模型,第4章 冲裁工艺,4-1冲裁的变形过程,4-3冲裁模刃口寸,4-2冲裁间隙,4-4冲压力和冲模压力中心,4-5冲模及冲裁模,前言：,使板料分离的冲压工序（冲孔、落料、修边、切开）,普通冲裁：,以开裂形式实现分离.,精密冲裁 ： 以塑性变形式实现分离,4.1冲裁板料变形及断面的特征,1.冲裁的变形过程,2.冲裁力变化分析,2.断面特点,(1)圆角带 圆角带是凹模刃口压人板料时刃口附近板料
2、产生变形的结构。,(2)光亮带,光亮带是板料塑性剪切变形时， 在毛坯中的一部分相对另一部分 移动中，模具刃口侧面将断面 压平而形成的光亮垂直面。 通常，光亮带占整个断面的l/3， 光亮带是尺寸测量基准。1/3, 塑性好,光亮带大,(3)断裂带,(3)断裂带 断裂带是由由刃口处的微小裂纹在拉应力作用下不断扩展形成的撕裂面，断面粗糙，出现毛刺，且有斜度,2.断面特点,(4) 冲裁件尺寸确定 孔的尺寸以孔最小尺寸为衡量标准落料以轮 廓最大尺寸为衡量标准。 忽略弹性变形落料尺寸=凹模尺寸冲孔尺寸=凸模尺寸,42冲裁模间隙,冲裁间隙是凸凹模刃口工作部分尺寸之差。,4.2.1冲裁间隙的影响,合适：上下裂纹
3、重合断面光洁,过小： 不重合，两个光亮带。,过大：产生塌角,1.对质量影响,2.对冲裁尺寸影响,间隙 拉伸作用大落料尺寸凸模；,间隙 挤压力大,冲孔孔径落料尺寸,3.对冲模寿命影响,4.对冲裁时各种力影响,间隙小侧压力N刃口磨损,间隙大压力不均，刃口易崩刃，刀具寿命,间隙大，冲裁力卸料力推料力,间隙之减少时，各种力均随之增加。,4.2.2合理间隙的概念及其确定,1.确定原则,在保证冲裁件断面质量和尺寸精度的前提下，模具寿命最高。,2.合理间隙,在保证冲件断面质量和尺寸精度前提下，模具寿命最高,确定合理间隙，再考虑模具制造偏差及磨损，选择一个范围为合理间隙。,设计与制造新模具时要采用最小合理间隙
4、值Cmin。,3.冲裁间隙的确定,冲裁上下裂纹重合确定合理间隙,冲裁模双面间隙表,注意： 考虑到磨损，设计时采用最小合理间隙。,经验确定法,4.3冲裁刃口尺寸,(1)落料 凹模为设计基准（先定）间隙取在凸模上.冲孔 凸模为设计基准,间隙取在凹模上。,1.刃口尺寸确定的原则,(2)考虑磨损 凹模尺寸取零件最小尺寸（落料）凸模取零件最大尺寸（冲孔）,(3)凸凹模尺寸精度与零件相适应,落料尺寸=凹模尺寸 冲孔尺寸=凸模尺寸,2.刃口尺寸确定的方法,刃口尺寸要保证凸凹模之间有间隙,凸模的制造公差,凹模的制造公差,双面间隙最大值,双面间隙最小值,(1)凸凹模分别加工时,1)落料:,落 料,凹模为设计基准
5、,首先确定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或等于制件轮廓的最小极限尺寸。,落料尺寸=凹模尺寸 及磨损原因,落料件最大极限尺寸,凹模刃口尺寸,凹模的制造公差,凸模的制造公差,磨损系数,冲裁剪公差,2)冲孔,凸模为设计基准,使 凸模基本 尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸。,冲孔件最大极限尺寸,冲孔凸、凹模刃口尺寸,凹模的制造公差,凸模的制造公差,磨损系数,冲裁剪公差,(2)凸凹模配加工时,落料件，凹模为设计基准。 冲孔件，凸模为设计基准。,保证间隙在,AB段弹性变形塑变BC.材料硬化，冲裁力上升，达最大值C点。,CD段，为冲裁断裂阶段。剪面积减少，冲裁力下降。 凸模下压，材料内部微裂纹扩张，冲裁力急
6、剧下降。 ,4.5冲压力和冲模压力中心,1.冲裁力的大小及计算,目的：合理选择压力机、设计模具,平刃口模具,S-剪切断面面积 L-冲裁模周长,-材料抗剪强度，一般取0.8,-材料厚度,K=1.3,修正系数,计算,(2)斜刃冲裁,落料 冲孔,2.降低冲裁力的措施,落料件 凹模为斜刃 冲孔件 凸模为斜刃,t3mm时,H=2t,(1)加热,加热到700 C900C冲裁力降到1/3,但断面质量差，精度低。,t=3-10mm时，H=t,逐步切入，冲裁力减少,倾斜程度H,冲裁力,-冲裁力系数,0.5-0.6,0.2-0.5,当H=t时,当H=2t时,3.阶梯冲裁,斜刃冲裁优点当冲裁件很大时，降低冲裁力很显
7、著。,缺点模具制造难度，刃口修磨困难，刃口形状还要修正。 用于形状简单、精度不高、料不太厚大件。大型覆盖件落料中应用较多。,多凸模,3.压力机所需总冲压力的计算,推料力：将材料从凹模内顺冲裁方向推出所需之力。 卸料力：将材料（零件或废料）从凸模上脱下所需之力。 顶件力：将材料从凹模内沿逆冲裁方向推出所需之力。,总冲压力,4.冲模压力中心,模具压力中心:,冲压力合力作用点.,裁件周长,5.5冲裁模分类及结构简介,5.6.1冲裁模分类,1.冲模的要求,(2）冲模应有足够的强度、刚度和一定尺寸精度。,(3）主要零件应有足够的耐磨性及使用寿命。,(4）结构应确保操作安全、方便，便于维修。,(5）材料送
8、进、工件取出方便。,(1）工件定位可靠。,(6）应有确保冲模上下运动对中导向装置。,(7）尽量采用标准件。,(8）冲模的结构应与压力机的主要技术参数结构相适应。,2.冲模的种类,(1）按工艺性质分 冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模；,(2）按工序组合分 单工序模、连续模、复合模；,(3）按材料送进方式分 为手动送料模、半自动送料模、自动送料模；,4）通用模、专用模；,(5）无导向模、导板导向模和导柱导套模；,基本结构,主要件,工作件,定位件,凸模 凹模 凸凹模 刃口镶块,定位销 挡料销 导正销 导料板 定位侧刃,压料、卸料及出料件,压边圈 卸料板 顶出器 顶销 推杆,3.冲模结构组成及其作用,辅助件,导向件,支承件,缓冲件,1.简单模,5.6.2冲裁模结构,仅一道工序，无导向装置，适用小批量精度 低简单零件。,2.连续模,一次行程在不同工位连续 冲出一个或多个制件，适 用大批生产。,3.复合模,复合模是指冲床在一次行程中，完成落料、冲孔等多个工序的一种模具结构。,3.简单模、连续模、复合模比较,作业,冲裁间隙对冲裁质量影响 画出冲裁力与冲模行程关系并说明各阶段关系 在凸凹模分别加工时，推导落料及冲孔凸凹模尺寸 冲裁力计算方法,
