冲裁工艺及冲裁模设计教材.pptx

書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,第二章：冲裁工艺及冲裁模设计,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,单击此处编辑母版标题样式,标准公差数值,(,摘自,GB/T 1800.398),问题1,问题2,问题3,返回,一、冲裁变形时板料变形区的力学分析,模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触。,接触宽度约为板厚的,0.2-0.4,。,二、冲裁时板料的变形过程,三个阶段：,弹性变形阶段,塑性变形阶段,断裂分离阶段,三、冲裁件的断面质量及其影响因素,1,、断面特征,a:,圆角带,b:,光亮带,c:,断裂带,d:,毛刺,各部分随材料的性能、厚度、冲裁间隙、刃口状态及摩擦条件不同而不同。,2,、影响因素,（,1,）材料性能对断面质量的影响,（,2,）模具冲裁间隙对断面质量的影响,（,3,）模具刃口状态对断面质量的影响,返回,一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响,间隙过大时，冲孔件尺寸增大，落料件尺寸减小。,间隙过小时，冲孔件尺寸减小，落料件尺寸增大。,二、对模具寿命的影响,间隙过小时，摩擦增大，磨损严重。,间隙过大时，摩擦减小，放宽间隙不均匀的不利影响，从而利于提高模具寿命。,三、对冲裁工艺中力的影响,四、间隙值的确定（合理间隙值）,1,、理论确定法,2,、经验确定法,软材料：,t,1mm,，,c=(3%-4%)t,t,1-3mm,，,c=(3%-4%)t,t,3-5mm,，,c=(3%-4%)t,硬材料：,t,1mm,，,c=(4%-5%)t,t,1-3mm,，,c=(6%-8%)t,t,3-5mm,，,c=(8%-13%)t,3,、查表确定法,（表,2.2.3),返回,一、刃口尺寸计算的原则,1,、考虑落料和冲孔的特点,落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸。,2,、考虑刃口的磨损规律,刃口磨损后，凹模刃口尺寸扩大，凸模刃口尺寸减小。,为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件尺寸的上限值。,3,、考虑制件精度与模具精度之间的关系,（,1,）一般情况按下表执行。,（,2,）制件未标注公差，按以下情况处理：非圆形件按,IT14,级处理，冲模按,IT11,级制造；圆形件的冲模可按,IT7-IT6,级制造。,4,、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注,冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴，上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为正，下偏差为零。,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,（一）凸模和凹模分开加工,（,1,）为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足下列条件：,若不满足，取：,（,2,）落料,设工件的尺寸为 ，则：,（,3,）冲孔,设工件的尺寸为 ，则：,（,4,）中心距计算,设工件的尺寸为 ，则,:,X-,系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，可按以下选取：,当制件公差为,IT10,以上时，取,x=1,；,当制件公差为,IT11-IT13,时，取,x=0.75,；,当制件公差为,IT14,以下时，取,x=0.5,；,（或按教材表,2.3.1,确定,),例,1,：如图所示零件的材料为,Q235,，料厚,t=0.5mm,。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。,解：该件,36,由落料得到，,2-6,及,18,由冲孔得到。,查表,2.2.3,，得：,2c,min,=0.04mm,2c,max,=0.06mm,则：,2c,min,-2c,max,=0.02mm,由公差表查得,：,为,IT12,级，取,x=0.75,为,IT14,级，取,x=0.5,设凸模按,IT6,级制造，凹模,按,IT7,级制造。,1,、冲孔,（,1,）校核间隙公差条件，,查公差值表得,：,（,2,）计算冲孔凸、凹模尺寸,（,3,）计算冲孔中心距,2,、落料,（,1,）校核间隙公差条件，,查公差值表得,：,（,2,）计算落料凸、凹模尺寸,（二）凸模和凹模配合加工,只在凸模（或凹模）的基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙值。,存在三种不同类型尺寸,：,（,1,）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ：,（,2,）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ：,（,3,）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为 ：,例,2,：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。料厚,t=1mm,，材料为,10,号钢，尺寸如下：,解：该件属于落料件，选凹模为设计基准件，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。,孔间距过小，宜采用级进冲裁。,间隙过大时，摩擦减小，放宽间隙不均匀的不利影响，从而利于提高模具寿命。,（2）建立XOY坐标系，并尽量使计算简便。,（2）在凸模刃口轮廓内（或外）的任意处，建立坐标系。,（2）凸模抗变能力校核,对于圆形凸模：,一、冲裁变形时板料变形区的力学分析,为IT14级，取x=0.,设工件的尺寸为 ，则:,（2）制件未标注公差，按以下情况处理：非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；,解：该冲裁件属于落料件，只需计算凹模刃口尺寸即可。,设凸模按IT6级制造，凹模,2）对于有导向的凸模,（2）随磨损减小的尺寸Bd1、Bd2。,（1）提高材料利用率。,一般不需进行校核，只有细而长，且冲裁厚板料时才进行校核。,由表,2.2.3,查得：,2C,min,=0.10mm,2C,max,=0.14mm,由表,2.3.1,查得：尺寸,80mm,，选,x=0.5,；,尺寸,15mm,，选,x=1,；,其余尺寸，选,x=0.75,。,落料凹模刃口尺寸计算如下：,（,1,）随磨损增大的尺寸有,a,、,b,、,c,：,（,2,）随磨损减小的尺寸有,d,：,（,3,）随磨损不变的尺寸有,e,：,落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标注公差，注明以,0.1-0.14mm,的双面间隙与落料凹模配做，如下图所示。,例,3,：如图所示零件，材料为,20,钢，料厚为,2mm,，按配制加工方法计算凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。,解：该冲裁件属于落料件，只需计算凹模刃口尺寸即可。,（,1,）随磨损增大的尺寸有,A,d1,、,A,d2,、,A,d3,、,A,d4,，其中,A,d2,、,A,d4,为半边磨损，所以其制造偏差,=0.25/2,。为保证,R60,与,120,尺寸相切，故,R60,不需计算，直接取,A,d1,的一半。查表,2.3.1,，以上计算尺寸，系数,x,均为,0.5,。刃口尺寸计算公式：,（,2,）随磨损不变的尺寸,C,d1,、,C,d2,。,计算公式为：,（,2,）随磨损减小的尺寸,B,d1,、,B,d2,。查表,2.3.1,，,B,d1,、,B,d2,的磨损系分别为,0.75,、,1,。,计算公式为：,返回,一、冲裁力的计算,普通平刃冲裁存在的力：,（,1,）冲裁力,F,p,（,2,）卸料力,F,Q,（,3,）推料力,F,Q1,（,4,）顶件力,F,Q2,冲裁力实为剪切力：,其它三力的计算：,卸料力：,推料力：,顶件力：,二、压力机公称压力的选取,选择压力机的条件：,冲裁工艺总力计算的三种情况：,（,1,）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：,（,2,）采用弹压卸料装置和上出件的模具时：,（,3,）采用刚性卸料装置和下出件的模具时：,三、冲模压力中心的确定,冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。,1,、简单形状压力中心的计算,（,1,）直线的压力中心在中点；,（,2,）圆弧的压力中心计算，如图所示，对任意角,2,：,2,、单凸模压力中心的确定,根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。,步骤：,（,1,）按比例画出凸模刃口的轮廓形状；,（,2,）在凸模刃口轮廓内（或外）的任意处，建立坐标系。,（,3,）将凸模刃口轮廓线分为若干线段（直线或圆弧段）,L,1,、,L,2,，,L,n,，并用各段长度代表各自的冲载力。,（,4,）确定凸模刃口各线段的压力中心位置及其坐标值（,X,1,，,Y,1,）、（,X,2,、,Y,2,）,（,X,n,、,Y,n,）。,3,、多凸模冲裁时压力中心的确定,根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。,步骤：,（,1,）按比例画出各凸模刃口的轮廓形状及正确位置；,（,2,）建立,XOY,坐标系，并尽量使计算简便。,（,3,）确定各凸模的压力中心坐标和周长。,（,4,）求总合力的压力中心坐标。,例题：,（在黑板上讲）,1,、如图建立的坐标系，已知：,L,1,=12.5mm,、,L,2,=21.5mm,、,L,6,=6mm,、,L,7,=28mm,，求该凸模的压力中心坐标。,2,、确定如图所示制件的冲孔落料复合模的压力中心位置。,四、降低冲裁力的措施,斜刃冲裁法；阶梯冲裁法。,返回,（2）随磨损减小的尺寸Bd1、Bd2。,（1）按比例画出各凸模刃口的轮廓形状及正确位置；,对于非圆形凸模：,t1mm，c=(4%-5%)t,当模具结构合理，其制造精度较高时，制件的外形精度应低于IT10级，内孔尺寸精度应低于IT9级；,三、搭边和条料宽度的确定,计算公式为：,热处理：5862HRC，尾部回火4050HRC。,二、凸模与凸模组件的设计,2、考虑刃口的磨损规律,（2）工件尺寸公差等级。,1，以上计算尺寸，系数x均为0.,（2）在凸模刃口轮廓内（或外）的任意处，建立坐标系。,设凸模按IT6级制造，凹模,（1）有侧压装置时条料的宽度,一、材料的经济利用,材料利用率：,冲裁时板料上的废料,：（,1,）工艺废料；,（,2,）结构废料。,排样原则：,（,1,）提高材料利用率。,（,2,）应使操作简单，劳,动强度小且安全。,（,3,）模具结构简单、寿,命高。,（,4,）保证制件质量。,二、排样方法,（,1,）有废料排样,（,2,）少废料排样,（,3,）无废料排样,三、搭边和条料宽度的确定,1,、搭边,过大，浪费材料；过小，易使板料翘曲或被拉断，增大毛刺，可能损坏模具。,搭边值查表经验数据得到。,2,、条料宽度的确定,（,1,）有侧压装置时条料的宽度,（,2,）无侧压装置时条料的宽度,（,3,）有定距侧刃时条料的宽度,导料板之间的距离为：,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,冲裁模的分类,（,1,）按工序性质：落料模、冲孔模、弯曲,模、拉深模等。,（,2,）按工序组合方式：单工序模、复合模、,级进模。,（,3,）按上、下模导向方式：无导向模、导,柱模、导板模等。,（,4,）按凸、凹模所用材料：硬质合金冲模、,锌基合金冲模、聚氨酯冲模等。,一、单工序冲裁模,1,、落料模,（,1,）,无导向的敞开式落料模,（,2,）,导板式落料模,（,3,）,带导柱的弹顶落料模,2,、冲孔模,（,1,）,冲侧孔模,（,2,）,小孔冲模,二、复合冲裁模,特点：有一零件为,凸凹模,。,优点：结构紧凑，生产率高，制件精度高，特别对于制件孔对外形的位置度容易保证。,缺点：结构复杂，制造和装配较困难。,按大凹模安装在上模还是下模，分为：,(1),倒装式复合模,(2),正（顺）装式复合模,三、级进冲裁模,属工序集中的工艺方法。,在一套模具上切边、切槽、冲孔、塑性成形、落料等工序在一套模具上完成,分为：,普通级进模和精密级进模。,按普通级进模：,（,1,）,用导正销定距的级进模,；,（,2,）,用侧刃定距的级进模,。,返回,返回,一、冲裁件的工艺性分析,1,、普通冲裁件的形状和尺寸,（,1,）形状简单、对称、排样时少废料。,（,2,）避免过长的悬臂与狭槽,一般狭槽宽度应大,于板料厚度的,2,倍。,（,3,）尽量减少不带圆角半径的冲裁件。,（,4,）冲孔的尺寸不能太过小。,（,5,）孔间距,a,或工件边缘的间距不能过小。一般,a2t,且,a,3mm,。,（,6,）弯曲件和拉深件的孔与壁应保持一定距离。,2,、普通冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度,当模具结构合理，其制造精度较高时，制件的外形精度应低于,IT10,级，内孔尺寸精度应低于,IT9,级；,一般尺寸精度为,IT11,级以下。工件尺寸精度最好不高于,IT12,级。,其详细内容可参看教材图表。,二、冲裁工艺方案的确定,1,、冲裁工序的组合,（,1,）生产批量：小批量，单工序冲裁；中大批量，,复合冲裁或级进冲裁。,（,2,）工件尺寸公差等级。复合冲裁精度高，级进冲,裁稍低。,（,3,）对工件尺寸、形状的适应性。,工件尺寸较小，宜用复合冲裁或级进冲裁。,中等尺寸，宜用复合冲裁。,孔间距过小，宜采用级进冲裁。,级进冲裁，工件尺寸不宜过大。,（,4,）模具的制造、安装调整和成本。复合模易制造，安装调试成本低。,（,5,）操作的方便与安全。级进模较复合模安全。,2,、冲裁顺序的安排,（,1,）级进冲裁的顺序安排,a,：先冲孔后落料（或切断）。定位精度要求高时，可加冲,工艺孔,。,b,：采用定距侧刃，单侧刃时，切边工序与首次冲孔同时进行，便于控制送料间距。双侧刃时，可安排成一前一后，也可并列。,（,2,）多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排,a,：先落料，后冲孔。定位基准要一致。,b,：多孔时，先冲大孔后冲小孔。,返回,一、冲模零件的分类,二、凸模与凸模组件的设计,1,、凸模的结构形式,（,1,）镶拼式,（,2,）整体式：直通式、台阶式,2,、凸模的强度和刚度校核,一般不需进行校核，只有细而长，且冲裁厚板料时才进行校核。,（,1,）凸模承压能力校核,对于任意凸模形状：,对于圆形凸模：,（,2,）凸模抗变能力校核,1,）无导向的凸模,对于圆形凸模：,对于非圆形凸模：,2,）对于有导向的凸模,对于圆形凸模：,对于非圆形凸模：,3,、凸模长度的确定,4,、凸模材料,寿命要求不高：,T8A,、,T10A,。,形状复杂，寿命要求较高：,Cr12,、,Cr12MoV,、,CrWMn,。,热处理：,5862HRC,，尾部回火,4050HRC,。,5,、凸模的护套,6,、凸模的固定方式,三、凹模的结构设计,1,、凹模洞口的类型,凹模锥角,，后角,和洞口高度，均随制件材料厚度增加而增大。一般取：,=15-30,=2-3,h=4-10mm,2,、,凹模的外形尺寸,厚度为：,H=Kb,（,15mm,）,壁厚为：,c=,（,1.5-2,）,H,（,30-40mm,）,3,、镶拼式凹模,用于冲裁大型或形状复杂的制件。,变内形为外形，减少加工难度。,节省模具钢，减小热处理变形，维修更换方便。,加工量大，装配困难。,4,、凹模的固定方法,（,1,）整体式凹模的固定,（,2,）镶拼式凹模的固定,四、定位零件的设计,1,、挡料销,固定式,活动式,始用,