冲压及模具设计知识点整理

第一章概述

冲压：室温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，

使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的压力加工方法。

冲压生产的三要素先进的模具，高效的冲压设备，合理的冲压工艺

冲压工序的分类：

根据材料的变形特点分为：分离工序、成形工序

分离工序：冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限σb，使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。

成形工序：冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边、胀形、扩口、缩口和旋压等。

冲压模具

1.冲模的分类

（1）根据工艺性质分类：

冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。

（2）根据工序组合程度分类：

单工序模、复合模、级进模

复合模：在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具。

级进模：在压机的一次行程内，在连续模具的不同工位上完成多道冲压共序的模具。

2.冲模组成零件

冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类：

①工艺零件：直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件

②结构零件：不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括：导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等.

第二冲裁工艺与冲裁模设计

学习目的与要求：

1．了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；

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，了解模具标准，掌握模具零部件设计及模具标准应用方法；

5．掌握冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。

第一节概述

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。既可加工零件，也可加工冲压工序件。

落料：冲下所需形状的零件冲孔：在工件上冲出所需形状的孔

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

第二节冲裁变形过程分析

凸、凹模间隙存在，产生弯矩

二、冲裁变形过程

间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：

1．弹性变形阶段

凸模加压，材料发生弹性压缩与弯曲，并略有挤入凹模洞口特点：材料内应力没有超出屈服极限，在板料与凸模及凹模接触处形成圆角带。

2.塑性变形阶段

特点：材料内应力达到屈服极限，材料产生塑性变形．形成光亮的剪切断面带，在凹模刃口部分的材料，除受塑剪变形外．还受弯曲和拉伸作用，因而裂纹将首先在凹模刃口处开始。

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

1.冲裁件断面质量影响因素

(１)材料性能的影响a、b、d大，c小

(２)模具间隙的影响间隙小，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，则会在落料件上端产生毛刺

当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；

当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。

2.冲裁件尺寸精度及其影响因素

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。

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

3.冲裁件形状误差及其影响因素

冲裁件形状误差指翘曲、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

第三节冲裁模间隙

1.间隙对冲裁件质量的影响

切断面质量、尺寸精度、形状误差

A、间隙对冲裁件切断面质量的影响

间隙合理－凸凹模刃口沿最大剪应力方向产生的裂纹将相互重合

断面质量：有一定斜度，但平整、光洁、毛刺小

间隙过小－凹模刃口处产生的裂纹停止发展，上下裂纹间产生二次剪切

断面质量：断面中部留下撕裂面，两头为光亮带，断面出现挤长的毛刺，断面平直。

间隙过大－拉伸增大，拉应力增大裂纹在离开刃口稍远的侧面产生

断面质量：光亮带减小，塌角与断裂长度都增大，毛刺大而厚

结论：间隙在一定范围内Z=（14～24％）t变化时，毛刺高度小，变化不大，可供选择合理间隙值。

B、间隙对尺寸精度的影响

冲裁件尺寸精度：冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值差值：

1、冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差

2、模具本身的制造偏差

影响偏差值的因素：

凸凹模间隙、材料性质、工件形状、与尺寸间隙较大：拉伸作用增大，弹性恢复－落料尺寸《凹模尺寸

－冲孔孔径》凸模直径

间隙较小：挤压作用－－落料尺寸增大

－－冲孔孔径变小

模具制造公差：按工件的尺寸要求决定

3.间隙对模具寿命的影响

模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。

模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。

小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。

所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。

第四节凸模与凹模刃口尺寸的确定

重要性：凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。

凸、凹模刃口尺寸计算原则

１．设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，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。

设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，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．根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；

设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。

模具磨损预留量与工件制造精度有关

３．冲裁（设计）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时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值