文档介绍：冲裁工艺及模具设计
目录
冲裁变形过程分析
冲裁件质量分析
冲裁间裁
凸模和凹模工作部分尺寸计算
冲裁件的工艺性
冲裁力和压力中心的计算
排样
冲裁模

利用冲模使板料相互分离的冲压工序叫冲裁。冲裁工艺的种类很多,常用的有落料、冲孔、切边、修边、整修等。
根据冲裁变形机理的不同,冲裁工艺可分为普通冲裁和精密冲裁两大类。普通冲裁是由凸凹模刃口之间产生剪裂纹的形式实现材料分离的,冲出的冲件断面比较粗糙,精度较低。而精密冲裁则是以塑性变形的形式实现材料分离的,冲出的冲件断面比较光洁,精度较高。
冲裁概述
冲裁过程如图2-1
冲裁变形过程分析
图2-1 冲裁过程图2-2 冲裁变形过程
1—凸模 2—工件 3—条料 4—凹模
冲裁变形过程分析
冲裁过程如图2-1 :
上模是凸模1,装在压力机的滑块上,为活动部分,下模是凹模4,固定在压力机工作台上,是固定部分。凸模和凹模之间有间隙,被冲材料放在凹模刃口上面,当压力机滑块下行时,凸模穿过材料进入凹模洞口,使冲件与材料分离而完成冲裁工作。
冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段,见图2-2:

变形区内部材料应力小于屈服应力。

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。

变形区内部材料应力大于强度极限。
影响断面质量的因素有哪些呢?
冲裁件质量的分析
冲裁件的质量是指冲裁件的断面状况、尺寸公差及形状误差等。理想的情况,冲裁件的断面应平直、光洁、尺寸公差应满足冲件要求,表面应平坦,即穹弯小。
冲裁件的断面质量
它由塌角、光亮带、断裂带和毛刺四个部分组成。
塌角带:弹性变形阶段产生,大小与材料塑性和模具间隙有关。
光亮带:塑性剪切变形时产生,质量最好的区域。
断裂带:撕裂造成。
毛刺区:模具拉挤结果,毛刺不可避免。此外,间隙不正常、刃口不锋利,还会加大毛刺。
断面质量
冲裁件的尺寸精度及其影响因素
影响冲件尺寸精度有两大方面的因素:一是冲模本身的制造偏差,二是冲裁结束后冲件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。冲件的精度一般比模具制造精度低2~4级。
影响这个偏差值的因素有:间隙、材料性质、工件形状与尺寸等。其中间隙起主导作用。
(1)间隙对尺寸精度的影响
落料冲孔
图2-4 间隙对冲件精度的影响
间隙较大时:
材料拉伸后回复----D落小于D 凹,d孔大于d凸
间隙较小时:
材料压缩后伸长------D落大于D 凹,d孔小于d凸
所谓间隙是指凹模工作部分尺寸与凸模工作部分尺寸之差:如图2-5所示,即
Z=DA-DT (2-1)
冲裁模凸模和凹模之间的间隙,不仅如上节中阐明的对冲件的质量有影响,而且还影响模具的寿命、冲裁力、卸料力和推件力等。因此,间隙是一个非常重要的工艺参数。
间隙对模具寿命的影响
冲裁过程中模具的失效形式一般有:磨损、崩刃和凹模洞口胀裂三种。
(1)间隙对磨损的影响
在保证冲件质量的前提下,为了减小凸、凹模的磨损,延长模具的使用寿命,应采用大间隙冲裁。
冲裁模间隙
图2-5 冲裁模间隙
间隙对模具寿命的影响
(2)间隙对凹模洞孔胀裂的影响。
当采用大间隙冲裁时,落料件尺寸小于凹模刃口尺寸,因此,很容易从凹模洞口落下,推件力接近于零,不会把凹模洞口胀裂。

(3)间隙对崩刃影响。
当采用小间隙冲裁时,凸、凹模刃口的垂直力和侧压力增大,另外,模具受到制造误差和装配精度的限制,凸模不可能绝对垂直于凹模上平面,间隙也不会绝对均匀分布,过小的间隙会造成凸模与凹模啃口甚至崩刃。
间隙对冲裁力的影响

随着间隙的增大,材料所受的拉应力增大,材料容易拉断分离,冲裁力减小。但继续增大间隙,会使凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合,冲裁力下降变缓。加大间隙冲裁力一般可降低5~10%。所以,在正常情况下,间隙对冲裁力影响不很大。
间隙对卸料力、推件力和顶件力的影响较显著,随着间隙的增大,卸料力、推件力和顶件力都随之减小。当采用大间隙冲裁时,卸料力、推件力和顶件力接近于零。
确定间隙的理论根据
在实际生产中,主要根据冲件的断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一个范围的值,以满足冲裁件设计的要求。这个范围的最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大合理间隙。在设计和制造模具时,应采用最小合理间隙。
确定间隙值的方法有理论计算法和经验查表法两种。