1、第三章 冲载工艺 3.1 冲载过程分析 3.冲载件的质量分析 3. 冲载间隙 3. 凸模与凹模工作部分尺寸的计算 3. 冲载力 36 冲裁排样设计,冲裁是最基本的冲压工序。 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步骤等。 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；,重点: 1冲裁变形规律及冲裁件
2、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；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；,概述,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,3.1冲载过程分析 冲载变形过程可分:一.弹性变形阶段、 二.塑性变形阶段、三.剪裂阶段,冲裁变形时板材变形区受力情况分析,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
3、，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。,复习上次课内容,冲压、冲模,冲压工序及冷冲模的分类,金属的屈服条件、最小阻力定律。,冲压成形中的变形趋向性及其控制。,冲裁变形过程分为三个阶段？裂纹在哪个阶段产生？裂纹首先哪里产生？ 在凹模刃口附近,冲载件的断面分析:1) 圆角带2) 光亮带3) 断裂带4) 毛剌,间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：,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
4、。,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,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。,冲载件的断面分析:1) 圆角带2) 光亮带3) 断裂带4) 毛剌,冲载件尺寸: 落料件尺寸（工件外径）=凹模尺寸冲孔件尺寸（工件内径）凸模尺寸, 冲载件的质量分析,冲裁件质量：,冲裁件质量及其影响因素,垂直、光洁、毛刺小,图纸规定
5、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。,一尺寸精度的影响因素 冲模的制造精度 材料的回弹变形 冲载间隙 冲载件的形状,间隙的重要性,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。,二断面质量的影响因素 冲载间隙,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,1、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,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,当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；,当凹模刃口磨钝时，
6、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。,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,3.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。,2.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。, 冲载间隙的
7、确定 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,冲载间隙 理论法确定法 合理冲载间隙的理论值：经验确定法 实际冲载间隙查表和。其中模具寿命为主用表3-2（间隙稍大），工件尺寸精度为主用表3-4（间隙稍小）。, 凸模与凹模工作部分尺寸的计算,一尺寸计算原则 落料件由凹模决定，以凹模为设计基准冲孔件以凸模为设计基准 考虑磨损因素 合理冲载间隙 考虑模具制造的情况 ）分别加工法 ）单配加工法,二凸模与凹模分别加工时的工作部分尺寸的计算,落料时 磨损系数表3-5冲孔时还应有,=L
8、,孔心距,冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。,例,解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。,外形,和180.09由冲孔同时获得。查表3-3得，,由落料获得，,，则,由公差表查得：,为IT12级，取x = 0.75；,设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则 冲孔：,校核：,0.008 + 0.012 0.06 - 0.04 0.02 = 0.02（满足间隙公差条件）,为IT14级，取x = 0.5；,孔距尺寸：,=L0.12520.09 = (180.023)mm,校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.02（不能满
9、足间隙公差条件） 因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：,=0.40.02=0.008mm,=0.60.02=0.012mm,落料：,故：,三凸模与凹模单配加工时的工作部分尺寸的计算,依照原则： 凸模或凹模磨损后工件 尺寸会增大的按落料公式计算 凸模或凹模磨损后工件 尺寸会减少的按冲孔公式计算 凸模或凹模磨损后工件 尺寸基本不变的取凸模或凹 模的基本尺寸为工件的中间 尺寸计算公差对称分布,单配加工时凸模与凹模刃口尺寸的确定,如图2.4.3所示的落料件，其中,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,例,d = 220.14mm,板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件的
10、凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。,由表查得：,解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。,单配加工时凸模与凹模刃口尺寸的确定,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,例（续）,落料凹模的基本尺寸计算如下： 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸,由公差表查得：尺寸80mm，选x = 0.5；尺寸15 mm，选x = 1；其余尺寸均选x = 0.75。,单配加工时凸模与凹模刃口尺寸的确定,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,例（续）,第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸,第二类尺寸：磨损后减小的尺寸,落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79m
11、m，39.75mm，34.75mm，22.07mm，14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值,落料凹模、凸模的尺寸如图,落料凸、凹模尺寸 a) 落料凹模尺寸 b) 落料凸模尺寸,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,冲载力,一冲载力的计算 二降低冲载力的措施 阶梯冲载 斜刃冲载 加热冲载 三卸料力推件力顶件力 按公式计算四压力机所需总冲载力计算（分别按公式）,冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。,一、冲裁力的计算,用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：,注： F冲裁力；NL冲裁周边长度；mmt材料厚度；mm,材料抗剪强度；
12、MPa K系数。一般取K1.3,1阶梯凸模冲裁,二、降低冲裁力的方法,2斜刃冲裁,3加热冲裁（红冲）,卸料力：,三、卸料力、推件力及顶件力的计算,推件力：,顶件力：,从凸模上卸下箍着的料所需要的力。,将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。,逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。,卸料力,推件力,顶件力,卸料力、推件力、顶件力系数，见表3-8；n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。,式中 h凹模洞口的直刃壁高度；t板料厚度。,式中,压力机公称压力的确定,压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz,采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：,采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
13、,采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：,36 冲裁排样设计,排样:,合理的排样：,冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。,排样方案是模具结构设计的依据之一。,提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。,1、材料的合理利用,根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：,2、排样方法,1.有废料排样（a）,2.少废料排样（b）,3.无废料排样（c、d）,搭边：排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。 搭边的作用：一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。,3、搭边,影响搭边值的因素,（1）材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。 （2）材料厚度 材料越厚，搭边值也越大。 （3）冲裁件的形状与尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。 （4）送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。 （5）卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。,搭边值的确定：表3-10,
