垫圈单工序冲裁模设计导入

学习情景二：冲裁模具设计与制造Ⅰ——垫圈单工序冲裁模

一、导入

图示垫圈，如何生产？

若单件生产：可采用①手工钣金

②线切割

③

④

若批量生产：可采用模具进行冲压

那么，采用什么模具？何种冲压方式？答案就是采用冲裁模，分离的冲压方式。要理解此问题，先要了解冲压的变形过程。

（一）冲裁概述

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。

冲裁模：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。

分类:普通冲裁、精密冲裁

（二）冲裁变形过程

如右图所示，冲裁时，被加

工板料置于凹模表面上，凸模向

下，作用在板料上，板料在凸模、

凹模的共同作用下，板料受到凸

模、凹模的垂直作用力F，侧压力

N，摩擦力μN，μF。板料在此四

对力的作用下发生长度方向拉伸

（伸长）、厚度方向压缩，由于凸

模与凹模之间冲裁间隙的存在，即

一对F未作用在同一直线下，致使

板料还受到弯矩，从而产生弯曲并

从模具表面上翘起。

间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段（如下图）：

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、径向拉伸、厚向压缩等变形。

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

（三）冲裁件质量及其影响因素

冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差

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

Ⅰ、断面状况及其影响因素

1、冲裁件断面质量

冲裁件的断面特征如右图所示：

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。

2、冲裁件断面质量影响因素

(１)材料性能的影响

塑性好的材料：a、b、d大，c（断）小

（2）模具间隙的影响（如下图）

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

(３)模具刃口状态的影响

当凸模刃口磨钝时，则落料件上端的毛刺加重；

当凹模刃口磨钝时，则冲孔件的孔口下端的毛刺加重；

当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端的毛刺都将加重。

Ⅱ、尺寸精度及其影响因素

1、冲裁件的尺寸精度

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。

2、冲裁件尺寸精度的影响因素：

（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

Ⅲ、冲裁件形状误差及其影响因素

冲裁件的形状误差：指冲裁件产生翘曲、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。