哈尔滨职业技术学院教案 第 页 课程题目 模块二电机定子冲裁模 课题 ... 精品

教学目的：

了解冲裁变形及冲裁间隙

学习凸、凹模刃口尺寸及冲裁力、压力中心的计算

教学重点与难点：

冲裁间隙对冲裁工艺的影响

凸、凹模刃口尺寸计算

教学方法与手段：

1、采用―模块化‖的教学模式，改变了传统的教学模式，具有以下教学特色

和效果

2、工学交替，―教、学、做‖一体化的教学模式。

教学内容与课时分配：

1、图例讲解 40分钟

2、演示课件 30分钟

3、课堂答疑 20分钟

教具：

多媒体、课件、黑板、实习车间

作业与思考：

冲裁间隙对冲裁工艺的影响

教学后记：

基本掌握了冲裁间隙及凸、凹模的计算思路和方法

模块二电机定子冲裁模

本模块设计任务

课题一冲裁模基础

一、落料与冲孔

冲裁是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。分为落料和冲孔。

图2-1 光平垫

落料：若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料；

(a) 落料(b) 冲孔

图2-２落料与冲孔

冲孔：若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。

二、冲裁变形过程

1.冲裁时板料的变形过程

(1)弹性变形阶段(图2-3Ⅰ)

(2)塑性变

图2-3 冲裁变形过程

(3)断裂分离阶段(图2-3Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)

材料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人凹模洞口。

2.冲裁件质量及其影响因素

(1) 冲裁件断面质量及其影响因素

由于冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分成四个特征区，即

圆角带a、

a)冲孔件 b）落料件

图2-5 冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况

光亮带b、断裂带c与毛刺区d，如图2-5所示。

圆角带a：该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近的

材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果；

光亮带b：该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材

料与凸、凹模切刃的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的1/2-1/3；

断裂带c：该区域是在断裂阶段形成。是由刃口附近的微裂纹在

毛刺区d：毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，在普通冲裁中毛刺是不可避免的，普通冲裁允许的毛刺高度见表2.1。

在四个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。但四个特征区域

的大小和断面上所占的比例大小并非一成不变，而是随着材料性能、模具间隙、刃口状态等条件的不同而变化。影响断面质量的因素有：

(2)冲裁件尺寸精度及其影响因素

a 冲模的制造精度：冲模的制造精度对冲裁件尺寸精度有直接影

响。冲模的精度愈高，冲裁件的精度亦愈高。当冲裁模具有合理间隙与锋利刃口时，其模具制造精度与冲裁件精度的关系。需要指出的是冲模的精度与冲模结构、加工、装配等多方面因素有关。

b间隙对冲裁件尺寸精度的影响

当间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢

复使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小。当凸凹模间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁结束后，因材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体方向收缩，落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径(图2-7)。尺寸变化量的大小与材料性质、厚度、轧制方向等因素有关。

(3) 冲裁件形状误差及其影响因素

用普通冲裁方法所能得到的冲裁件，其尺寸精度与断面质量都不太高。金属冲裁件所能达到的经济精度为IT14～IT10，要求高的可达到IT10～IT8•级。厚料比薄料更差。若要进一步提高冲裁件的质量要求，则要在冲裁后加整修工序或采用精密冲裁法。

三、冲裁间隙

裁间隙Z是指冲裁模中凹模刃口尺寸D A与凸模刃口尺寸d T的差

值，即：

Z=D A-d T(2-1)

如图2-8所示。Z表示双面间隙，单面间隙用Z/2表示，如无特殊说

明，冲裁间隙就是指双面间隙。Z值可为正，也可为负，但在普通

冲裁中，均为正值。

1．冲裁间隙对冲裁工艺的影响

(1) 间隙对冲裁件质量的影响

间隙是影响冲裁件质量的主要因素之一。

(2) 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，材料容易断裂分离，

因此冲裁力减小。通常冲裁力的降低并不显著，

(3)间隙对模具寿命的影响

间隙是影响模具寿命诸因素中最主要的因素之一。冲裁过程中，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利。而较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并减缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，出现间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的寿命。

2．冲裁间隙值的确定

（1）理论确定法

Z=2(t–h0)tanβ=2t(1-h0/t)tanβ

式中：

t——材料厚度；

h0——产生裂纹时凸模压入材料的深度；

h0/t——产生裂纹时凸模压入材料的相对深度；

β——裂纹与垂线方向的夹角。

（2）经验确定法

查表法

经验公式法

软材料：t＜1mm, Z= Z(6%~8%)t

t = 1 ~ 3mm,Z = (10% ~16%)t

t = 3 ~ 5mm ,Z=(16% ~20%)t

硬材料：t ＜1mm,Z= ( 8% ~10% )t

t = 1 ~ 3mm, Z = (12% ~16% )

t = 3 ~ 8mm, Z = ( 16% ~ 26%)

四、凸模和凹模的刃口尺寸计算

1．刃口尺寸计算的基本原则

(1)设计冲裁模应先确定基准模刃口尺寸落料件以凹模为基准模，间隙取在

凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得；冲孔件以凸模为基准模，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模

刃口尺寸来取得。

(2)考虑冲模在使用过程中刃口尺寸的磨损规律冲裁过程中，凸、凹在磨

损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关，用XΔ表示，其中Δ为工件的公差值，X为磨损系数，其值在0.５～１之间，可查表2-1，可根据工件制造精度进行选取：

工件精度IT10以上X=1

工件精度IT11～IT13 X=0.75

工件精度IT14 X=0.5

(3) 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。

(4) 选择模具刃口制造公差

一般冲模精度较工件精度高2～4级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按IT６～IT７级来选取；也可查表面2-6选取。对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（±）。

(5) 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按―入体‖原则标注为单向公差。

2．凸模、凹模刃口尺寸的计算方法

刃口尺寸的计算方法可分为两类。

(1)为了保证初始间隙值小于最大合理间Zmax，分开加工必须满足下列条件：

｜δA｜＋｜δT｜≤Zmax - Zmin (2-3) 或取: δT＝0.4(Zmax-Zmin)

(2-4) δA＝0.6(Zmax- Zmin) (2-5)