文档介绍：第2章冲裁工艺与模具设计(时间:4次课,8学时)第2章冲裁工艺与模具设计教学目标:本章介绍冷冲压模具设计的重要内容,也是最基础的内容。通过本章的学。为此,应了解冲裁变形过程及冲裁端面的特征;掌握冲裁间隙对冲裁件精度和模具的影响;掌握确定合理冲裁间隙的方法;掌握排样方法,学会确定条料宽度;掌握冲裁力及压力中心的计算。第2章冲裁工艺与模具设计教学重点和难点:各种模具及其组成零件的结构及特点;冲裁模的设计步骤及模具刃口尺寸的计算。第2章冲裁工艺与模具设计案例导入:要大批量冲制如下图所示的工件(材料为08F,材料厚度为2mm,制件精度为IT14级),应选择何种模具?如何提高板料的材料利用率?凸模和凹模的间隙应是多少?如何计算凸模和凹模刃口尺寸和公差?模具主要零件的结构及尺寸如何设计?如何选择标准模架和选用压力机?。它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切等多种工序。根据变形机理的不同,冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁两种。通常所说的冲裁是指普通冲裁。落料和冲孔是两种最基本的冲裁形式。从板料上冲下所需形状的零件(或毛料)叫落料;在工件上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)叫冲孔。例如冲制一个如图2-1所示的平板垫圈,冲其外形称为落料,冲其内孔称为冲孔。落料与冲孔的变形性质相同,但在进行模具工作部分设计时,是不一样的。冲裁的应用非常广泛,它可以直接冲出成品零件,也可为弯曲、拉深、成形等其他工序制备毛料。所以,熟练掌握冲裁工艺和冲裁模的设计是非常必要的。--2所示是用无压边装置的模具对板料进行冲裁时的变形过程。如果模具间隙正常,冲裁变形过程大致可分为如下3个阶段。1. 弹性变形阶段见图2-2(a)。在凸模和凹模压力的作用下,板料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形,凸模下部略微挤入板料上部,板料的下部则略微挤入凹模洞口。由于未采用压边装置,凹模上的板料则向上翘曲,间隙越大,弯曲和上翘越严重。在这一变形阶段中,材料内的应力未超过材料的弹性极限,所以当凸模卸载后,板料将立即恢复原状。2. 塑性变形阶段见图2-2(b)。当凸模继续压入时,压力增加,若材料内的应力达到屈服强度,便开始进入塑性变形阶段。凸模挤入板料上部,同时板料下部挤入凹模洞口,形成光亮的塑性剪切面。随凸模挤入板料深度的增大,塑性变形程度增大,变形区材料硬化加剧,冲裁变形抗力不断增大,直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时,塑性变形阶段便告终,此时冲裁变形抗力达到最大值。由于凸、凹模间存在有间隙,故在这个阶段中板料还伴随着弯曲和拉伸变形。间隙越大,弯曲和拉伸变形也越大。3. 断裂分离阶段见图2-2(c)、(d)、(e)。由于在冲裁过程中板料内部各点的应力状态是不同的,内裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生,紧接着才在凸模刃口附近的侧面产生。已形成的上下微裂纹随凸模继续压入沿最大切应力方向不断向材料内部扩展,当上下裂纹重合时,板料便被剪断分离。随后,凸模将分离的材料推入凹模洞口。由上述分析可知,板料冲裁过程的变形是很复杂的,除了剪切变形外,还存在拉伸、弯曲、横向挤压等变形。整个冲裁过程受凸模和凹模之间的间隙影响很大,冲裁后板料也因翘曲而不平整。