冲压工艺学(冲裁)

概括计算原则如下： 概括计算原则如下：
1、 依据 落料 —— 由凹模决定 冲孔 —— 由凸模决定 2、考虑磨损问题 落料时， 落料时，凹模为工件的最小尺寸 冲孔时， 冲孔时，凸模为工件的最大尺寸 3、制模精度 模具精度比零件的精度高2 模具精度比零件的精度高2 ～ 3级，即： 1/3） δ模 =（1/4 ～ 1/3）△件
§2-1 冲裁变形机理
一、冲裁变形过程 二、冲裁力与凸模行程之间的关系曲线 冲裁件（ 三、冲裁件（孔）的冲切断面
一、冲裁变形过程
1、弹性变形阶段：材料内压力达到弹性极 弹性变形阶段： 限小于屈服极限。 限小于屈服极限。 特点：挤入部位形成圆角，材料略微弯曲。 特点：挤入部位形成圆角，材料略微弯曲。 ---形成圆角带 形成圆角带。 ---形成圆角带。
§2-2 冲裁间隙值的确定
冲裁间隙： 冲裁间隙：凸凹模刃口工作部分同位尺寸 差称为冲裁间隙(Z) (Z)。 差称为冲裁间隙(Z)。 最小合理间隙值用于设计制造模具， 最小合理间隙值用于设计制造模具，最大 合理间隙用于控制模具寿命。 合理间隙用于控制模具寿命。因此目前 模具制造难点之一就是保证合理均匀的 模具间隙。 模具间隙。 实际间隙是模具制造完成后使用一段时间 后实际度量间隙值。 后实际度量间隙值。
1、理论计算法
Z/2=(tZ/2=(t-h0)*tgβ => Z=2t(1Z=2t(1-h0/t)tgβ
令 K= 2(1-h0/t)tgβ 2(1得： Z = Kt 其中K 其中K值与材料有关
β h0
dp Z/2 Dd t
断裂时剪切深度； h0: 断裂时剪切深度； 刃口尖点连线与垂线之间的夹角； β：刃口尖点连线与垂线之间的夹角； 由于测试技术的限制， 由于测试技术的限制，h0与β之值还不 能准确测定，所以大多采用—— 能准确测定，所以大多采用 经验确定间隙的方法
冲裁间隙（clearance） §2-2 冲裁间隙（clearance）
一、冲裁间隙 二、间隙对冲裁件质量的影响 三、间隙对冲裁力的影响 四、间隙对模具寿命的影响 五、间隙值的确定
一、冲裁间隙
冲裁间隙的定义： 冲裁间隙的定义： 凸凹模刃口工作部分同位尺寸差称为 冲裁间隙(Z) (Z)。 冲裁间隙(Z)。 Z = Dd – Dp 间隙有单、双面之分。 间隙有单、双面之分。
次要有： 次要有： 切口 notching 剖切或切断 parting trimming 修边
冲裁的作用及加工对象
作用有： 作用有： 零件 毛料 part blank
加工对象非常广泛： 加工对象非常广泛： 料厚： 料厚： 0.01 ～ 20(40) 尺寸： 尺寸： 1 x 1 ～ 2000 x 3000 材质： 金属、 材质： 金属、非金属
dp D 工件
0.5 δ p
0.5 △ d
dp 工件
0.5 δ p
0.5Zmin Dd 0.5 δ d 0.5Zmax 落料尺寸的确定 Dd
0.5Zmin 0.5 △ 0.5 δ d 0.5Zmax 冲孔尺寸的确定
各参数的含义： 各参数的含义：
其中： 为凸模的制造尺寸； 其中：dp、Dp为凸模的制造尺寸； 为凹模的制造尺寸； dd、Dd为凹模的制造尺寸； 分别为工件的名义尺寸； D、d分别为工件的名义尺寸； 为工件公差； △为工件公差； Zmax、Zmin为最大最小合理间隙 为最大最小合理间隙； Zmax、Zmin为最大最小合理间隙； 为凸凹模的制造公差， δp、 δd为凸凹模的制造公差， 可查表 可查表确定
（一）、凸、凹模分别加工 ）、凸
关键： 关键： —— 如何保证间隙问题？ 如何保证间隙问题？ 基本原则： 基本原则： 选定模具精度要保证间隙条件 |δp |+|δd| ≤ Zmax – Zmin 或取： 或取： δp = 0.4(Zmax – Zmin) δd = 0.6(Zmax – Zmin)
实际选用时，当材料较薄（t<0.5mm）、 实际选用时，当材料较薄（t<0.5mm）、 较软、制件质量要求较高时应用较小的Z 较软、制件质量要求较高时应用较小的Z； 当材料较厚(t>3mm)、较硬、 当材料较厚(t>3mm)、较硬、制件质量要 求较低时应用较大的Z 求较低时应用较大的Z。 —— 查表法 合理间隙可以查表确定。如表2 合理间隙可以查表确定。如表2-3(P.14)
例题： 例题：
确定凸凹模刃口制造公差： 确定凸凹模刃口制造公差： 规则形状凸凹模制造公差”表得： 查“规则形状凸凹模制造公差”表得： 对于落料： （ Φ35-0.34 ） 对于落料： δp = - 0.020, δd = + 0.030 对于冲孔： 对于冲孔： （ Φ12.5-0.24 ） δp = - 0.020, δd = + 0.020
二、刃口尺寸计算方法
分两种情况讨论： 分两种情况讨论： —— 凸、凹模分别加工 独立制造原则） （独立制造原则） —— 凸、凹模配合加工 协调制造原则） （协调制造原则）
（一）、凸、凹模分别加工 ）、凸
独立加工法： 独立加工法： 将凸凹模都标注尺寸和公差， 将凸凹模都标注尺寸和公差，两者分别 按所设计的图纸加工制造， 按所设计的图纸加工制造，各自达到图纸的 公差要求， 公差要求，模具装配后则可获得最小的合理 间隙，采用该种方法制造的模具， 间隙，采用该种方法制造的模具，其间隙是 靠刃口公差来保证的。 靠刃口公差来保证的。
工序 工 序 凸模尺寸 性质 尺寸 Dd=(D-XT-Zmin)落料 DD+ dp=(d+XT)- t 冲孔
△ △
凹模尺寸
δ
t
δ
Dp=(D-XT)+ a dd=(d+XT+Zmin)+ a
δ δ
• K：公差带偏移系数K=1.5 ～ 1.0 公差带偏移系数K=1.5 • 当制件为IT10级以上精度时K=1.0 IT10级以上精度时 当制件为IT10级以上精度时K=1.0 • 当制件为IT11 13级精度时 IT11- 级精度时K=0.75 当制件为IT11-13级精度时K=0.75 • 当制件为IT14级以下精度时K=0.5 当制件为IT14级以下精度时K=0.5 IT14级以下精度时
二、冲裁力与凸模行程关系 曲线） （P – S 曲线）
AB BC C CD D DE —— —— —— —— —— —— 弹性变形 塑性变形 材料的强度极限 裂纹扩展、 裂纹扩展、断裂 裂纹重合 推件
三、冲裁件（孔）的冲切断面 冲裁件（
f △ s h x —— —— —— —— —— 圆角区 光亮带 断裂带 毛刺高度 断面垂直度
例题: 例题:
—— 冲孔模刃口尺寸 冲孔模刃口尺寸 dp=(d+X△)-δp =(12.5+0.5*0.24)-0.02 =12.62-0.02mm dd=(dp+Zmin)+δd =(12.62+0.24)+0.02 =12. 86+0.02mm
（二）、凸、凹模配合加工 ）、凸
用途： 用途： —— 薄料（间隙太小，精度无法满足） 薄料（间隙太小，精度无法满足） —— 形状复杂（不能同时满足诸多要求） 形状复杂（不能同时满足诸多要求） 特点： 特点： 以一件为基准加工另一件， 1）以一件为基准加工另一件，保证间隙值 只在基准件上标明尺寸与公差， 2）只在基准件上标明尺寸与公差，且取模 具的δ 具的δ模=1/4△件 模具元件加工精度不高， 3）模具元件加工精度不高，但配合精度高 不能同时加工， 4）不能同时加工，制模周期拉长
§2-3 凸凹模刃口尺寸计算
冲裁模具要得到最小的合理间隙必 须靠正确的设计模具凸凹模刃口尺寸和 确定其制造公差来保证； 确定其制造公差来保证；而这二者的确 定要取决于冲制件的尺寸及精度要求， 定要取决于冲制件的尺寸及精度要求， 取决于合理的间隙值、生产批量、 取决于合理的间隙值、生产批量、模具 的磨损规律、失效机理和加工方法。 的磨损规律、失效机理和加工方法。因 此，确定其刃口尺寸是设计模具的一项 重要任务。 重要任务。
1、模具寿命的表示 2、模具刃口受力分析 3、模具磨损情况
五、间隙值的确定
合理间隙： 合理间隙： Zmin ～ Zmax 保证质量良好、模具寿命长、 保证质量良好、模具寿命长、冲裁力小 Zmin —— 设计 Zmax —— 返修 合理间隙值确定的方法有： 合理间隙值确定的方法有： —— 理论计算法 —— 经验确定法
例题： 例题：
确定垫圈凸凹模刃口尺寸公差 Φ35-0.34 材料：A3钢 材料：A3钢,t=3mm Φ12.5+0.24 解：该件由冲孔落料工序 完成, 可查“ 完成,Z可查“冲裁模 初始间隙”表获得： 初始间隙”表获得： Zmax=0.30； Zmax=0.30；Zmin=0.24; Zmax-Zmin=0.30-0.24=0.06mm； 则：Zmax-Zmin=0.30-0.24=0.06mm；
第二章 冲裁 (Cutting)
冲裁： 冲裁： 是利用冲模使材料分离成两部分的 冲压工序。 冲压工序。如果需要带孔形的那个部分 称为冲孔工序；反之， 称为冲孔工序；反之，如果需要冲落的 哪个外形部分称为落料工序。 哪个外形部分称为落料工序。
冲裁的内容包括
主要有：性变形阶段
特点： 特点：形成明显的剪切光亮带刃口出现微 裂纹---形成挤切光亮带。 ---形成挤切光亮带 裂纹---形成挤切光亮带。
3、段裂分离阶段
—— 裂纹产生、扩展、重合、分离 裂纹产生、扩展、重合、 冲裁过程归纳如下： 冲裁过程归纳如下： 凸模下行 －> 弹性 －> 屈服 －> 塑性区扩展 －> 产生裂纹 －> 裂纹扩展 －> 重合 －> 断裂 －> 推零件入凹模 －> 凸模回升
2、经验确定法
—— 经验公式法 Zmin = K * t 式中： 材料的厚度； 式中： t —— 材料的厚度； 系数；一般与材料性质、 K —— 系数；一般与材料性质、 厚度、制件尺寸精度等有关。 厚度、制件尺寸精度等有关。如： 软材料 K = 0.08 ～ 0.10 中硬料 K = 0.10 ～ 0.12 硬材料 K = 0.12 ～ 0.14