精密冲裁工艺与模具

第二章 冲裁工艺与模具设计
(四) 精冲零件的结构工料力学性能、料厚有关（图 最小圆角半径 2-47）
r凹 = 0.6r凸
[σ p ] —凸模许用压
2、最小孔径：d/t≥4τ/[ σ p ]（图 2-48） 最小孔径 应力 3、槽宽：料厚、 σ b 、槽长 L 查图 2-49 槽宽
第二章 冲裁工艺与模具设计
4、适用范围 、 只适用于低强度、高伸长率、流动性好的软材料（如 铜、铝、低碳钢等）。 5、局限性 、 不能精冲外形复杂、带有弯曲、压扁、起伏等成形工 序的零件，且冲件变薄现象极为严重，工件产生难以去 除的纵向毛刺，圆角带较大。工件可达精度IT9~IT11， Ra可达0.8~0.4µm。
精 密 冲 裁
可达1.6 ～0.4um
IT6～IT9
好
平 整 （ 可 直 接 用 于 装配）
第二章 冲裁工艺与模具设计
精冲工艺常见有光洁冲裁 负间隙冲裁 齿圈压板精冲、 光洁冲裁、负间隙冲裁 光洁冲裁 负间隙冲裁、 整修、对向凹模精冲 往复冲裁等。 对向凹模精冲、往复冲裁 整修 对向凹模精冲 往复冲裁 精冲（又称齿圈压板冲裁） 一、精冲（又称齿圈压板冲裁） （一）精冲工艺特点 （1）齿圈压板； ； （2）顶出器（反顶力）； （3）间隙极小：C＝ (0.5～2.5%) t 或取为 0.01～0.02 mm （4）凹模小圆角，取为 ， R0.02～R0.2或(1～2)% t
第二章 冲裁工艺与模具设计
复习上次课内容
1. 冲裁件排样的目的 2. 冲裁件排样方案的选择 3. 冲裁件的结构工艺性分析 4.不同结构形式模具的选择依据
第二章 冲裁工艺与模具设计
第七节 精密冲裁工艺与模具
精密冲裁与普通冲裁效果比较
项 目 类 别 普 通 冲 裁 断 面 粗 糙度Ra 可达3.2 um 尺 寸 精 度 IT9 ～ IT11 断面垂 直度 差 其它 四部分组 成，一定 塌角、毛 刺 塌角小， 三部分组 成、毛刺 薄 表 面 平 面度 有弯拱
第二章 冲裁工艺与模具设计
（二）内孔整修 工作原理与外缘整修相似，利用凸模切除余量。目 的是校正孔的坐标位置，降低表面粗糙度和提高孔的尺 寸精度，可达IT5～IT6，Ra可达0.2µm。 修孔余量与材料种类、厚度、预制孔方式有关。 ∆D＝2S＋C ≈ 2.82 X ＋ C X：最大错位，查表2－31； C：补偿定位误差，查表2-32 心棒精压：d/t≥3～4及t＜3mm的情况。
第二章 冲裁工艺与模具设计
落料：以凹模为基准 落料：
D d = ( D min
+ ∆ 1 + ∆)0 4 4 1
凸模按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙值Z（查表2-27）
冲孔：以凸模为基准 冲孔：
1 01 dρ = (dmax − ∆ ) − ∆ 4 4 凹模按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙值Z（查表2-27）
F推 = (0.1 ~ 0.15)F冲
选用压力机吨位时，若用专用精冲压力机，以F冲 为依据，但必须在压力机上附加一套液压模架装置。 若用普通压力机，则以F总为依据。
第二章 冲裁工艺与模具设计
（七）精冲模具结构及其特点 与普通冲模相比： （1）刚性和精度要求较高； （2）导向装置精确而稳定，保证凸凹模同心，间隙均匀； （3）控制凸模进入凹模深度； （4）模具选材：耐磨、淬透性好，热处理变形小的材料； （5）排气问题：以免影响顶出器的移动距离。
4、最小壁厚：查图 2.50，2.51。与料厚 t、σ b 有关。 最小壁厚 5、冲齿模数与齿宽 6、悬臂和凸耳 7、形状的过渡
第二章 冲裁工艺与模具设计
（五）精冲模结构设计 1、凸、凹模间隙 、 间隙的大小及均匀性是影响工件剪切面质量的主要因素。 间隙大小取决于材料厚度、工件形状和材质，查表2-27。 注意：不存在Zmin与Zmax；有外形和内形间隙之分。 2、凸、凹模刃口尺寸 、 落料工序以凹模为基准，冲孔工序以凸模为基准， 采用修配法加工。 计算时加入0.005～0.01mm的收缩量，即落料凹模 和冲孔凸模应比工件要求尺寸大0.005～0.01mm。
第二章 冲裁工艺与模具设计
（二）变形机理（与普通冲裁对比） 变形机理（与普通冲裁对比） V形齿内面的横向侧压力，阻止剪切区撕裂和金属横 向流动，剪切区金属呈三向压应力状态，防止出现弯曲一 拉伸一撕裂现象，断面毛刺很薄且易去除，塌角高度比较 小，呈纯剪切形式。 （三）精冲材料 材料必须具有良好的力学性能，较大的变形能力和良好 良好的力学性能， 良好的力学性能 的组织结构。一般以含碳量≤0.35%及=650MPA 以下的钢材 的组织结构 应用较广，如高碳钢（球化退火）、铜、铝、铝合金。
第二章 冲裁工艺与模具设计
四、整修 整修定义：是将 整修定义 普通冲裁后的毛 坯放在整修模中， 进行加工，除去 粗糙不平的冲裁 剪切面和锥度， 从而得到光滑平 整的断面。
精度可达IT6~IT7级，Ra可达0.8~0.4µm
第二章 冲裁工艺与模具设计
常用方法：外缘整修 内孔整修 叠料整修 振动整修 外缘整修、内孔整修 叠料整修、振动整修 外缘整修 内孔整修、叠料整修 振动整修。 （一）外缘整修 整修过程相当于压力机切削加工，大端放在凹模刃口 上。整修次数与工件的材料厚度、形状有关。 整修余量 S＝Z＋∆D ∆D：双边修整余量（查表2-30） t＜3mm时，外形简单、圆滑工件可一次整修。 t＞3mm时或工件有尖角可多次整修。
第二章 冲裁工艺与模具设计
3、冲裁力 、 冲裁力约为普通冲裁的1.5倍。 4、适用范围 、 只适用于塑性好的材料，软铝、紫铜、低碳钢，工件 形状简单，落料需要有较大的 边值，圆角半径R最小极限 R 值查表2-26，周边用圆角过渡。 5、局限性 、 对圆角的表面粗糙度要求较高，较高的硬度，冲裁时 加强润滑，防止出现粘模。
不同结构形式模具的选择依据第七节精密冲裁工艺与模具精密冲裁与普通冲裁效果比较第二章冲裁工艺与模具设计项目类别断面粗糙度ra尺寸精度断面垂直度其它表面平面度普通冲裁可达32umit9it11差四部分组成一定塌角毛刺有弯拱精密冲裁可达1604umit6it9好塌角小三部分组成毛刺薄平可直接用于装配整精冲工艺常见有光洁冲裁负间隙冲裁齿圈压板精冲整修对向凹模精冲往复冲裁等
施有效控制？（工程中是采用排除法寻找有效措施） 2、结合特种加工课程，考虑配合加工的复杂冲裁模 具精度如何保证？（编程和加工工艺参数的设置）
第二章 冲裁工艺与模具设计
精冲模设计注意事项： （1）活动凸模式 固定凹模和齿圈压板，凸模活动，适用冲裁力不大的 中、小零件的精冲（图2－58）。 （2）固定凸模式 固定凸、凹模，齿圈压板活动，适于冲裁大的、形状 复杂的或材料厚的工件及内孔很多的工件（图2-59）。
第二章 冲裁工艺与模具设计
二、光洁冲裁 1、光洁冲裁的特点 小圆角刃口，冲模间隙很小（小于0.01～0.02mm） 落料：凹模带小圆角，凸模为普通形式 冲孔：凸模带小圆角，凹模为普通形式 圆角有三种：椭圆、圆角、刃口倒角 2、变形机理 、 加强变形区的静水压力，刃口侧面变成压应力区。 刃口小圆角有利于材料流动，防止或推迟了裂纹生长， 形成塑性剪切。
第二章 冲裁工艺与模具设计
三、负间隙冲裁 1、特点 、 负间隙，裂纹方向相反（倒锥形），相当于冲裁整修 复合工序。 2、变形机理 、 负间隙冲裁形成倒锥形毛坯，相当于整修过程。 单边间隙值分布： 圆形件为（0.1~0.2）t ；复杂件：不均匀。 3、冲裁力 、 F′=C F C 取值按不同材料选取。
第二章 冲裁工艺与模具设计
（三）叠料整修 （四）振动整修
第二章 冲裁工艺与模具设计
本讲小结
1、精密冲裁的加工方法 2、带齿圈压板精冲模具的结构特点（ ☆ ） 3、光洁冲裁、负间隙冲裁和整修的工艺特点
下讲预习
1、弯曲变形的力学特点 2、弯曲件的毛坯尺寸计算（☆）
第二章 冲裁工艺与模具设计
本章总结
凹模孔中心距： 凹模孔中心距
C d = ( C min
1 1 + ∆) ± ∆ 2 8
第二章 冲裁工艺与模具设计
凹模刃口圆角半径一般取R0.05～R0.1，效果较好。 圆角过大则工件表面和断面质量不好。圆角过小则会出现二 次剪切和细裂纹。 试模时先采用最小R值，再适当增加。 3、齿圈压板设计 常用尖状齿形圈（对称45度形状）和非对称角度齿形，可查 表2-28。齿尖高度（h＝0.2t），与刃口边的距离a＝0.7t。 4、排样与搭边 与普通冲裁相同设计，比普通冲裁稍大，可查表2-29。
第二章 冲裁工艺与模具设计
（六）精冲力的计算
工艺力 冲裁力 压边力 反顶力 卸料力 推件力 精密冲裁
F冲 = 0.9 Ltσ b
F压 = (0.3 ~ 0.5)F冲
普通冲裁
F冲 = Ltσ b
≈0
≈ 0.1F冲
≈ 0.03F冲
≈ 0.1F冲
F顶 = (0.1 ~ 0.15)F冲
F卸 = (0.1 ~ 0.15)F冲
1．了解冲裁变形规律、冲裁件质量影响因素及其控制措施； 2．掌握冲裁模间隙确定、刃口尺寸计算、排样设计、冲裁 力计算等设计原则和计算方法。 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； 5．掌握精密冲裁工艺与冲裁模设计的特点。
思考题 1、冲裁件质量受哪些因素影响，如何对这些因素实