冲压工艺学-3-分离工序-冲裁.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,1,10/26/2022,第三章 冲裁,冲裁,是通过一对工具（模具）的工作部分冲头与凹模，利用冲压设备加压于其间的被冲材料，使之在有一定间隙的刃口处产生剪切等变形，进而分离破断的冲压加工分离工序,。,动画：冲裁过程,冲头,P,冲头平面,板料,凹模平面,凹模,t,c,是分离工序的基础和重点,第三章 冲裁,落料,与,冲孔,：,金属垫片,落料工序,冲孔工序,第三章 冲裁,材料力学作为剪切变形的实例和内容，仅从工程结构上宏观的受力和变形考虑。,塑性加工方法为研究冲裁件质量、模具寿命和冲裁力，应从塑性力学理论和冲裁变形的实际条件，分析冲裁变形的机理。,第三章 冲裁,3.1 冲裁机理,3.1.1 冲裁变形过程,1 变形过程理论与模型,（1）宏观理论模型,冲裁变形分为三个阶段：,弹性变形阶段,塑性变形阶段,断裂分离阶段,3)t，冲裁时先形成一倒锥毛坯，再将其挤过凹模洞口。,平刃冲模的冲裁力 (k=1.,4 冲裁模刃口尺寸确定,对于机械制造及汽车拖拉机行业：当t比较小时(t=3mm),2 间隙C都是一个重要工艺参数,推件力从凹模内顺冲裁方向将零件或废料推出的力,2 间隙对冲裁件精度的影响,1 间隙对冲裁变形及冲裁件断面的影响,（1）冲裁力导致的基本应力,1 弯拱：弯矩作用的结果；,冲裁力：PCP普,冲裁模凸凹模刃口尺寸确定原则,冲裁变形区及其邻域内的应力状态复杂，并且与变形过程有关。,材料力学作为剪切变形的实例和内容，仅从工程结构上宏观的受力和变形考虑。,凸、凹模端面与板料间的摩擦力,要满足 或,第三章 冲裁,（2）细观理论模型,从细观力学角度分析冲裁变形过程，认为冲裁变形过程分为六个阶段：冲击压缩、压入剪切、裂缝生长、突然分离、推出凹模和卸离冲头阶段。,冲裁变形过程,第三章 冲裁,2 冲裁曲线（力-行程图）,典型冲裁曲线,冲裁力，微裂纹产生,裂纹重合，卸载分离,推件力,卸料力,第三章 冲裁,3 冲裁变形过程,第三章 冲裁,3.1.2 冲裁变形区与受力,1 冲裁变形区,冲裁过程中材料变形区是位于冲头与凹模的上下刃口尖端连线为中心的区域，为一个纺锤形的范围。,变形区范围随材料延伸率和加工硬化指数提高而增大！,第三章 冲裁,2 变形区及邻域的应力分析,（1）冲裁力导致的基本应力,（2）力矩引起的弯曲应力,第三章 冲裁,3 变形区及邻域的应力状态,（1）作用的外力,1）宏观力学模型,2）细观力学模型,凸、凹模对板料的垂直作用力,凸、凹模对板料的侧压力,凸、凹模端面与板料间的摩擦力,凸、凹模侧面与板料间的摩擦力,材料力学的剪切模型,第三章 冲裁,（2）应力状态图,冲裁变形区及其邻域内的应力状态复杂，并且与变形过程有关。,第三章 冲裁,3.2 冲裁件的质量,3.2.1 冲裁件的断面,冲裁件断面,裂纹扩展方向,毛刺产生原因,第三章 冲裁,3.2.2 冲裁件的精度,1 弯拱：弯矩作用的结果；预防措施；影响因素,2 尺寸精度：冲裁件的弹性回复所致；影响因素,3 斜度：弯曲变形引起光亮带斜度；剪裂带斜度,第三章 冲裁,3.3 冲裁间隙,1 间隙对冲裁变形及冲裁件断面的影响,3.3.1 间隙对冲裁工艺的影响,刃口状态和材料塑性,第三章 冲裁,2 间隙对冲裁件精度的影响,3 间隙对模具寿命的影响,4 间隙对冲裁力的影响,间隙的选择依据,对于一般的冲裁件，模具加工容易且寿命长，冲裁件断面比较平滑，塌角、毛刺和剪裂带所占比例比较小，光亮带占断面的1/3或更大，则认为能够实现这种冲裁的间隙为实用间隙的选择范围。,第三章 冲裁,3.3.2 间隙值计算与选用,1 理论计算,2 经验公式,3 查表,第三章 冲裁,m,值的确定,对于机械制造及汽车拖拉机行业：当t比较小时(t=3mm),软材料（如08、10钢、黄铜紫铜等）：,m,=0.080.10；,中硬材料（如Q235、Q255钢，20、25钢等）：,m,=0.10.12；,硬材料（如45钢等）：,m,=0.120.14；,对于电器及仪表行业：当t比较小时(t3mm时，由于冲裁力较大，可以适当放大系数,m,，当断面质量没有特别要求时，一般可以放大到1.5倍。,第三章 冲裁,I、II、III,分指冲裁件断面质量、尺寸精度要求级别高、中、低,第三章 冲裁,3.4 冲裁模刃口尺寸确定,凸凹模刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素。必须考虑到,光亮带尺寸决定制件尺寸,和,模具在使用中的磨损,。,1 决定模具刃口尺寸确定的原则,1）设计落料模时应以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时应以凸模为基准，间隙取在凸模上。,2）落料凹模刃口尺寸应靠近落料件公差范围内的最小尺寸，冲孔凸模刃口尺寸应靠近孔的公差范围内的最大尺寸。,3）,凸凹模间隙取最小合理间隙。,4）考虑弹复的影响，对于厚板料、高弹性材料以及有特殊要求的冲裁件。,第三章 冲裁,2 凸凹模刃口尺寸计算方法,1）,分开加工,：分别标注凸凹模刃口尺寸及公差，适于圆形及简单形状。,若落料件尺寸 、冲孔件尺寸 ，则,落料模：,冲孔模：,要满足 或,式中 ,制造公差，可查表；,x,系数，可查表,第三章 冲裁,2）,凸模与凹模配合加工,是先按尺寸和公差制造出凹模或凸模其中一个(基准件)，然后依此为基准再按最小合理间隙配做另一件。,优点：不仅容易保证凸、凹模间隙很小,而且还可以放大基准件的制造公差,使制造容易。,适用于：异形或复杂刃口。,设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，非基准件上只标注公称尺寸，但在图样上注明：“凸(凹)模刃口按凹(凸)模实际刃口尺寸配作，保证最小双面合理间隙值。”,第三章 冲裁,3.5 工艺力及冲裁功,1.冲裁力,:,板料阻止凸模向下运动的力；是变化的，常指最大冲裁力,冲裁力是选择冲压设备吨位和检验模具强度的重要依据。,平刃冲模的冲裁力 (k=1.3),还可由 表示，其中,p,表示单位冲裁力，可查下表。,2.冲裁功,平刃冲裁时，冲裁功,在选用压力机时，必须满足 W W,冲,(W压力机所规定的每次行程总功),第三章 冲裁,第三章 冲裁,3.卸料力、推料力、顶件力,卸料力从凸模将零件或废料卸下的力,推件力从凹模内顺冲裁方向将零件或废料推出的力,顶件力从凹模内逆冲裁方向将零件或废料推出的力,为系数，可查表，n为卡在凹模中工件或废料数。,第三章 冲裁,4.降低冲裁力的方法,1）材料加热红冲,2）斜刃冲裁,3）多凸模阶梯布置,a)斜刃落料；b)斜刃冲孔；c)阶梯形凸模,第三章 冲裁,叠层两步冲裁,级进模两步冲裁,3.6 多工步冲裁,第三章 冲裁,3.7 精密与半精密冲裁,1.精密冲裁,它能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件,尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性好的,优质精冲零件,并以较低的成本达到产品质量的改善,。,精密冲裁实现的必要条件,:,1),强力的齿圈压边圈,2),很小的冲裁间隙,3),凹模,刃口带有小圆角,4),强力的反顶装置,第三章 冲裁,精密冲裁特点,：,1）宏观力学模型,1 间隙对冲裁变形及冲裁件断面的影响,3)t，冲裁时先形成一倒锥毛坯，再将其挤过凹模洞口。,2）细观力学模型,对于一般的冲裁件，模具加工容易且寿命长，冲裁件断面比较平滑，塌角、毛刺和剪裂带所占比例比较小，光亮带占断面的1/3或更大，则认为能够实现这种冲裁的间隙为实用间隙的选择范围。,中硬材料（如Q235、Q255钢，20、25钢等）：m=0.,2 凸凹模刃口尺寸计算方法,1 间隙对冲裁工艺的影响,设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，非基准件上只标注公称尺寸，但在图样上注明：“凸(凹)模刃口按凹(凸)模实际刃口尺寸配作，保证最小双面合理间隙值。,若落料件尺寸 、冲孔件尺寸 ，则,落料时凹模刃口带小圆角，冲孔时凸模刃口带小圆角，冲裁间隙为0.,2 间隙C都是一个重要工艺参数,对于电器及仪表行业：当t比较小时(t=3mm),2）负间隙冲裁（挤压冲裁）,1 变形过程理论与模型,第三章 冲裁,工艺力计算,：,冲裁力,压边力,反压力,卸料力,顶件力,第三章 冲裁,2.半精冲,分离机理与普通冲裁相同。但是由于加强了冲裁区的静水压效果，推迟了剪裂纹的发生，使光亮带比例增加，断面质量明显提高。,1）小间隙圆角刃口冲裁（光洁冲裁）,落料时凹模刃口带小圆角，冲孔时凸模刃口带小圆角，冲裁间隙为0.010.02mm，适于塑性好的材料。凹模圆角半径见表3-7或0.1t。,冲裁力：,P（1.31.5）P,普,第三章 冲裁,2）负间隙冲裁（挤压冲裁）,凸模直径大于凹模直径，一般为(0.050.3)t，冲裁时先形成一倒锥毛坯，再将其挤过凹模洞口。适于塑性好的材料。,冲裁力：PCP,普,C系数：,铝 C=1.31.6,黄铜，软钢 C=2.252.8,第三章 冲裁,3）上下（反复）冲裁 4）对向凹模冲裁,第三章 冲裁,5）挤压式冲裁,6）胀拉冲裁,第三章 冲裁,3.8 分离工序特点,从变形机理来讲，冲压分离加工的基本工序可以分为冲裁、整修、精冲和半精冲四种，变形机理如下：,（1）冲裁：有裂缝发生、发展且会合而达到材料分离的变形机理,（2）,整修,：对冲裁件断面再加工，以生成切屑的方式实现分离变形切削机理,（3）精冲：以强烈的静水压条件抑制裂纹发展而实现材料断面塑性分离的变形机理,（4）半精冲：复合两种以上、且相互作用的断裂分离机理,第三章 冲裁,2 间隙C都是一个重要工艺参数,第三章 冲裁,3 由于变形条件和机理不同，分离断面的形状和组成也不同,第三章 冲裁,小结,冲裁变形过程与冲裁力-行程曲线,冲裁件断面特征,模具间隙对冲裁工艺的影响,冲裁模凸凹模刃口尺寸确定原则,精密冲裁的机理和模具特点,降低冲裁力的方法,了解关于整修工艺的内容,