冲压工艺学全书.ppt

,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,DATE yyyy/M/d|2022/4/26,*,Sichuan University,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,第四级,第五级,*,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,第四级,第五级,*,冲 压 工 艺 学,Stamping Technology,1,第一章 绪论,一、冲压工艺的特点,二、冲压工艺在工业生产中的地位和作用,三、冲压工艺的工序和分类,四、冲压技术的发展方向,五、课程的特点及其学习的方法,2,一、冲压工艺的特点及其优越性,冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也称之为板料冲压。,冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。,3,1,、什么是冷冲压,冷冲压是将各种不同规格的板料或坯料（金属或非金属），在室温下对其施加压力（如通过压力机及模具等），使之变形或分离，以获得各种形状零件的一种加工工艺。,4,2,、冲压加工的特点,（,1,）生产率高、操作简单、节省能源,。由于冲压生产坯料一般是比较薄的板料，变形抗力较低，因此一般不需要对坯料进行加热，节省能源。高速冲床每分钟可生产成百件上千件，操作工艺方便，便于机械化与自动化，特别适合于大量生产。,5,2,、冲压加工的特点,（,2,）材料利用率高，批量生产成本较低。由于是冷成形，容易实现少无切削加工，节约原料，材料的利用率可高达,7595%,，经济效益好。,（,3,）产品尺寸精度高，质量稳定。冲压件的尺寸公差由冲模精度来保证，一般精度可达,IT8,10,最高达,IT7,。产品尺寸稳定、互换性好。,6,2,、冲压加工的特点,（,4,）冲压产品壁薄、量轻、刚度好，可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。,（,5,）冲压制模成本高。由于冲模制造是单件小批量生产，精度高，是技术密集型产品，制造复杂、周期长、技术要求高，制造费用高（约占产品成本的,10%,30%,），因而不适合小批量产品生产。,7,2,、冲压加工的特点,（,6,）冷冲压工艺受材料塑性和变形抗力的限制，不适合加工形状太复杂的厚壁零件。,（,7,）冲压加工噪声大，手工操作劳动强度大，安全性较差。,此外，技术要求高；不适用于单件及小批量生产等。,8,二、冲压工艺在工业生产中的地位 和作用,在机械制造业中，冷冲压是一种生产效率很高的加工工艺，它给生产提供了及其方便及最有利的条件。冲压工艺的应用范围很广，大到汽车的覆盖件，小至钟表及仪器仪表的元件，大多是冷冲压制成的。统计表明：,汽车制造业中，,60,75,冲压件,电机仪器仪表业中，,60,70,国防工业中，冲压件的比重也相当大,9,冲压应用领域,汽车行业的冲压,汽车等行业零部件类冲压,电器件冲压,生活日用品冲压,家用电器部件冲压,航空航天工业、国防工业,10,航空航天制造业：,11,汽车制造业：,12,三、冲压工艺的工序和分类,(,the stamping working procedure and its classification,),由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等地不同，当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来可以分为两大类：,分离工序,(,shearing,),成形工序,(,forming,),13,14,15,1,、分离工序,(,shearing,),是指板料受力后，应力超过材料的强度极限,b,，而使板料产生剪裂或局部剪裂。,其目的是在冲压过程中，使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。,16,普通冲裁,*,落料,用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是零件。用于制造各种形状的平板零件,*,冲孔,用冲模按封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是废料,*,切断,用剪刀或冲模沿不封闭轮廓曲线切断，多用于加工形状简单的平板零件,*,切边,将成形零件的边缘修切整齐或切成一定的形状,*,剖切,把冲压加工成的半成品切开成为二个或多个零件，多用于不对称零件的成双或成组成压成形之后,17,精密冲裁,普通冲裁所得工件尺寸精度在,IT11,以下，切断面表面粗糙度值,Ra,为,12.5,6.3,且有锥度。对于一些要求光洁和尺寸精度较高的零件或要求剪切断面与工件表面垂直的零件，一般的冲裁方法达不到要求，这样就发展了精密冲裁工艺。,18,2,、成形工序,是指板料受力后，应力超过了材料的屈服极限,s,（但小于材料的拉伸强度极限,b,），经过塑性变形后，成为一定形状的零件的加工工序。,其目的是使冲压坯料在不破坏的前提下，发生塑性变形并转化成所需要的成品形状。,19,2,、成形工序,*,弯曲,把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件,*,拉深,把平板毛坯冲制成各种空心的零件，也有称之为,拉延,、,压延,、,引伸,*,变薄拉深,把拉深加工后的空心半成品进一步加工成底部厚度大于侧壁厚度的零件,*,成形,把弯曲和拉深以外的许多变形类工序统称为成形。包括：,翻边,、,局部成形,、,胀形,、,扩口,、,缩口,、,旋压,、,强力旋压,、,校平与整形,等。,20,成形（,forming,）,*,翻边,把板料的边缘按曲线翻成竖立的边缘，可分为,内孔翻边,和,外缘翻边,内孔翻边,圆孔翻边,、,异形孔翻边,外缘翻边,凸曲线翻边,、,凹曲线翻边,*,局部成形,在板料或零件表面上制成各种形状的凸起或凹陷，以提高零件的刚性，也可称之为,起伏,、,压梗,、,压筋,*,胀形,将空心件或管状毛坯向外扩张,*,扩口,将空心件口部直径扩大,21,成形,*,缩口,将空心件口部直径缩小,*,旋压,毛料随旋压机主轴旋转，赶棒加压于毛坯，使毛坯逐渐紧贴模具以获得所需形状和尺寸的制件，有时也称为,赶形,*,强力旋压,在旋转状态下，用辊轮使毛坯逐步成形的方法，有时也称为,旋薄,*,校平与整形,为了提高成形零件的平整度、尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法,22,23,24,25,26,27,28,3,、复合工序,把两个或两个以上的基本工序合并成一个工序，可以提高冲压生产的效率，降低工件的成本，便于实现自动化生产。,如：,冲孔,落料,落料,拉深,切边,落料,冲孔,弯曲,29,冲压模具材料,冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。,30,冲压产品的材料,：,冲压所用材料不仅要满足制件设计的技术要求，还要满足冲压工艺的要求。,冲压生产最常用的材料是金属板料，有时候也会非金属板料。,31,冲压设备,冲压设备是对置于模具内的材料实施压力加工的机械装备,常用的冲压设备曲柄压力机、液压机、伺服压力机和高速压力机等。,32,四、冲压技术的发展方向,（,1,）冲压工艺方面,为了提高生产率和产品质量，降低成本和扩大冲压工艺的应用范围，研究和推广各种冲压新工艺是冲压技术发展的重要趋势。,国内外涌现并迅速用于生产的冲压先进工艺有：精密冲压、柔性模（软模）成形、超塑性成形、无模多点成形、爆炸和电磁等高能成形、高效精密冲压技术以及冷挤压技术等。,33,（,2,）冲模设计与制造方面,在冲模设计与制造上，有两种趋向应给予足够的重视。,模具结构与精度正朝着两个方向发展,一方面为了适用高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展。,另一方面，为适用市场上产品更新换代迅速的要求、各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到迅速发展。,34,模具设计与制造的现代化,计算机技术、信息技术等先进技术在模具技术中得到广泛的应用，使得模具设计与制造水平发生了深刻的革命性的变化。,此外，在模具材料及热处理、模具表面处理等方面，模具的标准化和专业化生产等发展。,35,（,3,）冲压设备及冲压自动化方面；,（,4,）适应产品更新换代快和生产批量小的特点；,（,5,）冲压基本原理和改进板料性能，以提高其成形能力和使用效果的研究,36,第一章 绪论,第二章,冲裁,工艺与模具设计,第三章 弯曲,工艺与模具设计,第四章 拉深,工艺与模具设计,第五章,其他,成,形,工艺与模具设计,第六,章,多工位级进模,第七,章,汽车覆盖件成形,课程内容目录,37,五、课程的特点及其学习的方法,本门课程与前面所学课程的关联：,1.,塑性力学的基本原理；,2.,材料力学的基本原理；,3.,金属材料学与热处理；,4.,机械制造技术基础；,5.,数字化设计与制造知识,38,总而言之，,金属冲压成形工艺与模具设计,是一门实践性很强的课程，经验多于科学，系统性较差，要抓住三基本：,基本概念、基本方法、基本技能,关键是要学会分析问题和解决问题的思路和方法。,39,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 冲裁工艺与模具设计,40,1,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 冲裁工艺与模具设计,41,1,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。,第二章 冲裁工艺与模具设计,42,第一节,冲裁过程分析,第二章 冲裁工艺与模具设计,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,43,第一节,冲裁过程,分析,第二章 冲裁工艺与模具设计,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,。,44,第一节,冲裁过程分析,1.,剪切区力态分析,A,当凸模下降至与板料接触时，板料就受到凸凹模端面的作用力。,B,由于凸凹模之间存在间隙，使凸凹模施加于板料上的力产生一个力矩,M,，其值等于凸凹模作用的合力与稍大于间隙的力臂,的乘积。,45,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,第一节,冲裁过程分析,C,力矩使材料产生弯曲，故模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触，因此，凸、凹模作用于板料的垂直压力呈不均匀分布，随着向模具刃口靠近而急剧增大。,D,冲裁时，由于板料弯曲的影响，其剪切区的应力状态是复杂的，且与变形过程有关。,E,从应力状态可看出，凸模与凹模端面的静水压应力高于侧面的，且凸模刃口附近的静水压应力又比凹模刃口附近的高。,46,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,第一节,冲裁过程分析,2.,冲裁过程,冲裁既是分离工序，工件受力时必然从弹、塑性变形开始，以断裂告终。,塑性变形从刃口开始，随着切刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分相对于另一部分移动。,力矩,M,将板料压向切刃的侧面，故切刃相对于板料移动时，这些力将表面压平，在切口表面上形成光亮带。,当切刃附近材料各层中达到极限应变与应力值时，便产生微裂，裂纹产生后，沿最大剪应变速度方向发展，直至上、下裂纹会合，板料就完全分离。,47,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,第一节,冲裁过程分析,3.,裂纹的形成与发展,由应力状态分析中得知，凸、凹模刃口侧面的,静水压力低于端面静水压力，且凹模刃口侧面的静水压力最低，所以首先在凹模刃口侧面处板料中产生裂纹，继而才在凸模刃口侧面处产生裂纹。,裂纹产生后先向废料侧（指落料）发展，主裂纹暂停发展，然后裂纹前端附近依次重新产生微小裂纹，微小裂纹的根部汇成主裂纹，直到主裂纹成长到凸模侧产生的裂纹会合而使板料断裂，微裂纹与主裂纹的方向是逐渐由废料侧转向成品侧的。,冲裁时由于刃口附近应变与应力集中，加上拉应力的作用造成了裂纹的产生与扩展，裂纹产生后大致沿最大剪应变速度方向发展。,48,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,第一节,冲裁过程分析,4.,剪切端面,分析,冲出的工件断面明显地分成三个特征区：圆角带,(5%t),、光亮带（,t/3,）、断裂带（,62%t,）及毛刺区（,510%t,）。,圆角带是冲裁中刃口刚压入材料时，刃口附近材料产生弯曲和伸长变形的结果，软材料比硬材料的圆角大。其影响因素：材料性质、工件轮廓形状和凸凹模间隙等。,光亮带是材料塑性变形时，在毛坯一部分相对于另一部分移动过程中，模具侧压力将毛坯压平而形成的光亮垂直的断面。其影响因素：,49,第二章 冲裁工艺与模具设计,第一节,冲裁过程分析,材料性质、凸凹模间隙及模具刃口磨损程度等加工条件有关。,断裂带是由刃口处的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，断面粗糙且有斜度。,要想提高冲裁件断面的光洁程度与尺寸精度，可通过增加光亮带的高度或采用整修工序来实现。,增加光亮带高度的关键是延长塑性变形阶段，推迟裂纹的产生。这可通过增加金属的塑性和减少刃口附近的变形与应力集中来实现。,50,第二章 冲裁工艺与模具设计,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 冲裁工艺与模具设计,第一节,冲裁过程分析,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。,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,51,第二节,影响冲裁件质量的因素,冲裁件质量：,第二章 冲裁工艺与模具设计,指,断面状况,、,尺寸精度,和,形状误差,。,52,断面状况：,垂直、光洁、毛刺小,尺寸精度：,图纸规定的公差范围内,形状误差：,外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小,第二节,影响冲裁件质量的因素,第二章 冲裁工艺与模具设计,1,、冲裁件断面质量及其影响因素,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。,53,第二节,影响冲裁件质量的因素,1.,冲裁件断面质量影响因素,(,),材料性能的影响,(,),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,54,冲裁件断面质量及其影响因素,第二章 冲裁工艺与模具设计,(,),模具刃口状态的影响,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，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。,55,第二节,影响冲裁件质量的因素,冲裁件断面质量及其影响因素,第二章 冲裁工艺与模具设计,第二节,影响冲裁件质量的因素,2.,冲裁件尺寸精度及其影响因素,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。,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。,影响因素：,（,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。,56,冲裁件断面质量及其影响因素,第二章 冲裁工艺与模具设计,3,冲裁件形状误差及其影响因素,冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。,翘曲,：,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。,57,第二节,影响冲裁件质量的因素,冲裁件断面质量及其影响因素,第二章 冲裁工艺与模具设计,第二章 冲裁工艺与模具设计,垫圈的落料与冲孔,a),落料,b),冲孔,58,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,59,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,60,冲裁变形过程,61,62,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,63,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,第二章 冲裁工艺与模具设计,复习上次课内容,1.,冲裁的概念？,2.,冲裁变形过程分为哪三个阶段？裂纹在哪个阶段产生？首先在什么位置产生？,3.,冲裁件质量包括哪些方面？冲裁件的断面分成哪四个特征区？影响冲裁件断面质量的因素有哪些？,4.,影响冲裁件尺寸精度、形状误差的因素有哪些？,5.,冲裁变形过程,6.,冲裁件质量,7.,冲裁件断面质量,64,第三节 冲裁模间隙,第二章 冲裁工艺与模具设计,一、间隙的重要性,冲裁间隙,Z,：,模具间隙指凸凹模刃口间缝隙的距离，用符号,c,表示，俗称单面间隙。双面间隙用,z,表示。间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中的一个极其重要的问题。,65,第三节 冲裁模间隙,第二章 冲裁工艺与模具设计,一、间隙的重要性,1.,间隙对冲裁件质量的影响,（,1,）间隙对冲裁件质量的影响,冲裁件质量是指切断面质量、尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷。,影响冲裁件质量的因素有：,凸凹模间隙大小及分布的均匀性，,模具刃口状态，,模具结构与,制造精度，,材料性质等。其中间隙大小与均匀程度是主要因素。,66,间隙合理：由凸凹模刃口沿最大剪应力方向产生的裂纹将互相重合。此时冲出的制件（或孔）断面虽有一定斜度，但比较平直、光洁，毛刺很小，且所需冲裁力小。,间隙过小：由凹模刃口处产生的裂纹进入凸模下面的压应力区后停止发展。当凸模继续下压时，在上下裂纹中间将产生二次剪切，制件断面的中部留下撕裂面，而两头为光亮带，在端面出现挤长的毛刺。,间隙过大：材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，材料易被撕裂，且裂纹在离开刃口稍远的侧面上产生，致使制件光亮带减小，塌角（圆角）,与断裂斜度都增大，毛刺大而厚，难以去除。,67,第三节 冲裁模间隙,第二章 冲裁工艺与模具设计,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。,3.,间隙对尺寸精度的影响,间隙较大时，材料所数拉伸作用增大，冲裁完后因材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔直径大于凸模直径。,间隙较小时，由于材料受凸凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸增大，冲孔孔径变小。,68,第二章 冲裁工艺与模具设计,第三节 冲裁模间隙,第三节 冲裁模间隙,一、间隙的重要性,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。,模具寿命系以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总寿命。,69,第二章 冲裁工艺与模具设计,刃口磨损造成毛刺，并使制件精度、断面光洁度降低，冲裁能量增大。,冲裁过程中作用于凸、凹模上的力为被冲材料的反作用力，由于材料的弯曲，模具表面与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，故使刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用，这种高压将引起刃口的磨损，甚至崩刃。这是由于高压使,刃口与被冲材料接触面之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动时，附着部分就产生剪切而引起磨损。这种磨损叫附着磨损，是冲模磨损的主要形式。根据,Holm,法则，附着磨损时单位接触面上的磨损量,S=K,（,pl/3s,）,为了提高模具寿命，一般采用较大间隙。若采用较小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造光洁度、精度，改善润滑条件，以减小磨损。,70,第三节 冲裁模间隙,第二章 冲裁工艺与模具设计,第三节 冲裁模间隙,考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常选择一个适当的范围作为合理间隙，只要在这个合理间隙范围内，就可以冲出良好的零件。这个范围最小值称为最小合理间隙（,c,min,），最大值称为（,c,max,）考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时，采用最小合理间隙。,二、冲裁模间隙值的确定,1.,理论法确定法,主要依据是保证裂纹重合，以便获得良好的断面,71,第二章 冲裁工艺与模具设计,经验确定法也是根据材料和厚度确定的。即,：,Z,min,=Kt,.,式中，,Z,min,为最小双边间隙值；,K,为与,材料相关的系数；,t,为材料厚度（,mm,）。,我国过去采用的间隙值是以尺寸精度为主要依据的，经使用表明一般偏小。根据近年来的研究与使用经验，间隙值按使用要求非类选用。对于尺寸精度、断面垂直度要求高的选用较小间隙，反之亦然。采用大间隙要注意：,1,）为了保证制件的平整，一定要有压料与顶件装置；,2,）为了防止凸模将废料带出凹模表面，应在凸模上开气孔或装弹性顶针。,72,2.,经验确定法,二、冲裁模间隙值的确定,第三节 冲裁模间隙,第二章 冲裁工艺与模具设计,73,第二章 冲裁工艺与模具设计,第三节 冲裁模间隙,二、冲裁模间隙值的确定,（,3,）查表法确定法,综上所述，间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，及生产条件的差异，在实际生产中很难有一种统一的间隙数值而应区别情况、分别对待，在保证冲裁件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高，通常采用较大间隙。,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,生产实践发现的规律：,1,冲裁件断面都带有锥度。,光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。,第二章 冲裁工艺与模具设计,重要性：,2,在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，,冲孔孔径是以小端尺寸为基准。,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则,凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。,74,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则,3,）冲裁时，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈 大，结果使用间隙愈用愈大。,由此，在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，需考虑下述原则：,75,第二章 冲裁工艺与模具设计,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,设计落料模先确定凹模刃口尺寸。,以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。,设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。,根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；,设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。,3.,确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求,。,模具磨损预留量与工件制造精度有关。,第二章 冲裁工艺与模具设计,计算原则：,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则（续）,76,第二章 冲裁工艺与模具设计,4,冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（,Z,min,）。,5,选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。,6,工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,计算原则（续）：,一、凸、凹模刃口尺寸计算原则（续）,77,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,加工方法：,1.,分开加工,第二章 冲裁工艺与模具设计,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,具有互换性、制造周期短，但,Z,min,不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。,2.,配合加工,Z,min,易保证，无互换性、制造周期长。,78,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,1,按凸模与凹模图样分别加工法,（,1,）落料,第二章 冲裁工艺与模具设计,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,（,2,）冲孔,（,3,）孔心距,=L,79,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,1,按凸模与凹模图样分别加工法（续）,为了保证可能的初始间隙不超过,Z,max,，即,第二章 冲裁工艺与模具设计,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,凸、凹模的制造公差，可按级来选取，也可查表选取，但需校核。或取,+Z,min,Z,max,，选取必须满足以下条件：,80,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,2,凸模与凹模配作法,配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。,第二章 冲裁工艺与模具设计,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,特点：,的条件，并且还可放大基准件的制造公差，,使制造容易。,模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核,81,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,2,凸模与凹模配作法（续）,（,1,）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口,尺寸类型,：磨损后变大，变小还是不变。,（,2,）根据尺寸类型，采用不同计算公式。,磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。,磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。,磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。,第二章 冲裁工艺与模具设计,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法（续）,（,3,）刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的,1/4,来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的,1/8,并冠以（,）。,82,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,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。,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、例,1,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,18,0.09,由冲孔同时获得。查表,(,材料、厚度,),由落料获得，,，则,83,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,由公差表查得（形状、厚度和工件公差）：,第二章 冲裁工艺与模具设计,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,；,84,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,孔距尺寸：,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、例,1,（续）,=L,1/8=18,0.125,0.09=(18,0.011)mm,校核：,0.016+0.025=0.04 0.02,（不能满足间隙公差条件）,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：,=0.4,0.02=0.008mm,=0.6,0.02=0.012mm,落料：,85,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,故：,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、例,1,（续）,86,第四节 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 冲裁工艺与模具设计,三、例,2,d=22,0.14mm,板料厚度,t=1mm,，材料为,10,号钢。试计算冲裁件的凸模、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。,87,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、例,2,（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,。,88,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、例,2,（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,79.79mm,，,39.75mm,，,34.75mm,，,22.21mm,，,15mm,，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,2.4.4,。,89,第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定,作业布置：,第二章 冲裁工艺与模具设计,90,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,91,复习上次课内容,1.,凸、凹模刃口尺寸计算原则,第二章 冲裁工艺与冲裁模设计,2.,凸、凹模刃口尺寸的计算方法,3.,凸、凹模分别加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？,4.,凸、凹模配合加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？,92,第五节 冲裁排样设计,排样,:,第二章 冲裁工艺与模具设计,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。,93,冲压生产是大批量的生产，其材料利用率在很大程度上决定了冲裁件成本的高低。据统计，材料利用率每提高,1%,，其成本就会降低,0.10.5%,。可见合理的排样是降低冲裁件成本的有效措施，尤其在大批量生产的冲压件，更是如此。,第五节 冲裁排样设计,第二章 冲裁工艺与模具设计,一、材料的合理利用,一个步距内的材料利用率,材料利用率：,1,材料利用率,冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。,94,第二章 冲裁工艺与模具设计,一、材料的合理利用（续）,一张板料,(,或带料、条料,),上总的材料利用率,1,材料利用率（续）,第五节 冲裁排样设计,95,第二章 冲裁工艺与模具设计,一、材料的合理利用（续）,1,材料利用率（续）,第五节 冲裁排样设计,板料的裁剪方法：,96,第五节 冲裁排样设计,冲裁所产生的废料：一类是,结构废料,；另一类是,工艺废料,。,第二章 冲裁工艺与模具设计,2,提高材料利用率的方法,一、材料的合理利用（续）,97,减少工艺废料,的有力措施是：,第二章 冲裁工艺与模具设计,2,提高材料利用率的方法,(,续）,一、材料的合理利用（续）,设计,合理的排样方案,；,选择合适的板料规格和合理的裁板法,（减少料头、料尾和边余料）；,利用废料作小零件（如表,2.5.1,中的混合排样）等。,利用结构废料,的措施有：,当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。,在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，,如图,2.5.2,所示,。,98,第五节 冲裁排样设计,根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：,第二章 冲裁工艺与模具设计,二、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,）,99,第五节 冲裁排样设计,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。,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、搭边,100,第五节 冲裁排样设计,1,影响搭边值的因素,第二章 冲裁工艺与模具设计,三、搭边,（,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。,（,6,）,排样的形式,对排的搭边值大于直排的搭边。,101,1,有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离,第二章 冲裁工艺与模具设计,四、条料宽度与导料板间距离的计算,条料宽度,：,导料板间距离,：,102,2,无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离,第二章 冲裁工艺与模具设计,四、条料宽度与导料板间距离的计算,条料宽度,：,导料板间距离,：,103,3,用侧刃定距时条料的宽度与导料板间距离,第二章 冲裁工艺与模具设计,四、条料宽度与导料板间距离的计算,条料宽度,：,导料板间距离,：,104,第五节 冲裁排样设计,一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸,第二章 冲裁工艺与模具设计,五、排样图,、条料长度,L,、板料厚度,t,、端距,l,、步距,S,、工件间搭边和侧搭边,a,。并习惯以剖面线表示冲压位置。,105,第二章 冲裁工艺与模具设计,零件形状不同材料利用情况的对比,106,第二章 冲裁工艺与模具设计,107,复习上次课内容,1.,提高材料利用率的方法,第二章 冲裁工艺与模具设计,2.,条料排样方法的分类,3.,什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？,4.,一张完整的排样图应表达哪些信息？,108,