冲裁工艺及冲裁模设计课件
合集下载
冲裁工艺及冲裁模设计课件
当制件公差为IT10以上时，取x=1；
当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75；
当制件公差为IT14以下时，取x=0.5；
（或按教材表2.3.1确定)
例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚 t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。
解：该件φ36由落料得到， 2-φ6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm 由公差表查得：
差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙 值。
۞存在三种不同类型尺寸： （1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ：
（2）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ：
（3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为
：
例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口 尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢 ，尺寸如下：
解：该件属于落料件， 选凹模为设计基准 件，只需计算落料 凹模刃口尺寸及制 造公差，凸模刃口 尺寸由凹模的实际 尺寸按间隙要求配 做。
返回
一、刃口尺寸计算的原则
۞1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔
件尺寸决定于凸模刃口尺寸。
۞2、考虑刃口的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃
口尺寸扩大，凸模刃口尺 寸减小。
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
۞冲裁力实为剪切力：
۞其它三力的计算： ۞卸料力：
۞推料力：
۞顶件力：
二、压力机公称压力的选取
۞选择压力机的条件： • 冲裁工艺总力计算的三种情况： （1）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：
当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75；
当制件公差为IT14以下时，取x=0.5；
（或按教材表2.3.1确定)
例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚 t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。
解：该件φ36由落料得到， 2-φ6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm 由公差表查得：
差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙 值。
۞存在三种不同类型尺寸： （1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ：
（2）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ：
（3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为
：
例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口 尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢 ，尺寸如下：
解：该件属于落料件， 选凹模为设计基准 件，只需计算落料 凹模刃口尺寸及制 造公差，凸模刃口 尺寸由凹模的实际 尺寸按间隙要求配 做。
返回
一、刃口尺寸计算的原则
۞1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔
件尺寸决定于凸模刃口尺寸。
۞2、考虑刃口的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃
口尺寸扩大，凸模刃口尺 寸减小。
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
۞冲裁力实为剪切力：
۞其它三力的计算： ۞卸料力：
۞推料力：
۞顶件力：
二、压力机公称压力的选取
۞选择压力机的条件： • 冲裁工艺总力计算的三种情况： （1）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：
冲裁工艺及冲裁模设计课件.pptx
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
冲压模具设计与制造课件-冲裁工艺与冲裁模设计
结构优化
冲裁模的结构优化是提高冲裁模 的使用寿命、提高生产效率和制 品质量等方面的关键因素。
性能改进
不断更新和改进加工工艺、加工 材料和冲裁模的结构等方式，可 以实现冲裁模的性能改进。
检查维护
及时检查维护冲裁模，可以延长 其使用寿命，提高性能，降低成 本。
冲裁模的模具搭建和卡位设计
冲裁模的模具搭建和卡位设计是冲裁模制造过程中的关键步骤之一，不同的 卡位设计可以实现不同的致动方式，实现模具配合精度的要求。
冲裁工艺的主要特点和分类
1 快速高效
冲裁工艺的每个工艺周期 时间短，能够高效快速的 完成加工过程。
2 制造质量高
冲裁工艺由于操作简单， 环境稳定且压力控制精度 高，因此加工出来的产品 质量高。
3 分类
目前冲压模具分类主要从 冲压方向、冲压构型和零 件加工形式等方面进行。
冲裁工艺的工作原理和流程
1
冲裁模的变形和断裂原因
变形原因
变形是因为冲裁模的内部应力过大或者受到多种外 部因素的影响而变形，包括卡位质量不好、模具材 料变形、环境影响等多种因素。
断裂原因
一般是因为冲裁模使用时间太长或者使用强度超过 原设计要求而发生了断裂，导致零件无法继续加工， 无法正常使用。
冲裁模的故障排除和维修方法
1
故障排除
冲裁工艺和冲裁模的相关标准 和规范
国际和国内的标准体系，为控制冲压件加工方面的工艺问题、提高质量提供 了标准说明。在规范中规定了材料、尺寸、精度及品质控制等多项规定。
冲裁工艺和冲裁模在实际生产 中的应用和发展趋势
在工业生产当中，冲裁工艺及冲裁模具已广泛应用于电子、通信、汽车、机 械等多个领域。随着工业时代的不断发展,冲裁技术和冲裁模具也在不断发展， 新工艺、新模具的不断涌现，生产效率、生产质量以及成本都会得到有效控 制。
冲压模具设计与制造课件-冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁的基本原理
总结词
冲裁的基本原理是利用模具对板料施加压力，使其产生弹性变形和塑性变形，最终导致 板料分离或变形。
详细描述
冲裁的基本原理是利用模具对板料施加压力，使其产生弹性变形和塑性变形。当压力施 加到板料上时，板料首先发生弹性变形，随着压力的增加，板料逐渐进入塑性变形阶段 。当压力达到一定程度时，板料的纤维组织发生断裂，导致板料分离或变形。在这个过
模具的装配与调试
模具装配
模具装配是根据模具设计图纸，将加工好的零件进行组装，使其成为一套完整 的模具。
调试与试模
在模具装配完成后，需要进行调试和试模，以确保模具的正常运行和冲裁工艺 的稳定。调试过程中需要对模具进行压力调整、间隙调整和排样调整等操作， 并对试模结果进行分析和优化。
PART 04
冲裁模设计实例分析
模具的加工工艺
01
02
03
车削加工
车削加工是模具加工中常 用的方法之一，主要用于 加工模具的外圆、端面和 内孔等。
铣削加工
铣削加工主要用于加工模 具的平面、槽和型腔等， 具有较高的加工精度和效 率。
磨削加工
磨削加工主要用于提高模 具的表面质量和精度，常 用的方法有平面磨削、外 圆磨削和无心磨削等。
PART 02
冲裁模设计基础
冲裁模的结构组成
01
上模
包括凸模、卸料板、固定板、垫板等部件。凸模是冲裁的主要工作部件
，用于冲裁凹模内的材料；卸料板用于将凸模上冲下的材料推离凹模口
；固定板用于固定凸模；垫板用于调整凸模高度。
02
下模
包括凹模、下垫板、导套等部件。凹模是冲裁的成型部件，用于形成冲
裁件的外形；下垫板用于支撑凹模和承受压力；导套用于引导凸模进入
冲裁工艺及模具设计课件
凸模刃 口附近 的侧面
上、下 裂纹扩 展相遇
材料 分离
2023/10/225来自冲裁时的变形区冲裁时，材料的变形量是由 受力状态所决定的，以上、下刃 尖连线为中心的纺锤形区域为主 要变形区，从模具刃尖向材料中 心变形区逐渐扩大。当凸模挤入 板料后，新形成的纺锤形变形区 被以前已变形而冷作硬化了的区 域所包围。
2023/10/22
19
1、凸模与凹模分开加工
落料： 设工件尺寸为
冲孔： 设冲孔尺寸为
孔心距：
2023/10/22
具有互换性、制造周 期短，但Z min不易保 证，需提高加工精度， 增加制造难度。
磨损系数 工件制造公差
20
【例 2-1】如图所示零件，材料Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、
解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模 刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求 配作。 由表2-5查得：
2023/10/22
28
由表2-11查得：
材料厚度 t（mm）
＜1 1~ 2 2~4 ＞4
1
≤0.16 ≤0.20 ≤0.24 ≤0.30
落料凹模的基本尺寸计算如下： 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸
非圆形
圆形
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差Δ（mm）
0.17 ~ 0.35 0.21 ~ 0.41 0.25 ~ 0.49 0.31 ~ 0.59
≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60
＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30
≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30
δp
δd
δp+δd Z max－Z min 是否满足条件
第2章冲裁工艺与冲裁模.ppt
2019/3/17
17
4.毛刺：紧挨断裂带 边缘，由于端面撕裂 而产生的。 合理的凸、凹模间隙， 可获得圆角较小，正 常的光亮带，断裂带 粗糙且比较平坦，斜 度较小，毛刺也不明 显。
2019/3/17
18
2.3 排样设计 冲裁件在条料、带料、板料上的布置形式 1.排样设计原则 （1）提高材料利用率 （2）改善操作性，使工人操作方便、安全、劳动强 度低。尽量减少条料的翻动次数、选用条料宽度和 步距小的方式。 （3）使模具结构简单合理、使用寿命高。
2019/3/17 31
（2）冲孔工序以凸模为基准件，先确定凸模刃口尺 寸，凸模刃口尺寸接近或等于工件最大极限尺寸， 以保证在一定范围内磨损后，仍能冲出合格零件。 凹模刃口尺寸=凸模刃口尺寸+最小合理间隙。
（3）凹模和凸模制造公 差主要与冲裁件的精度 和形状有关，模具精度 比冲裁件高2~3级，一 般为IT6级左右。表2.11 一般凹模极限偏差+δd， 凸模极限偏差-δp
2019/3/17 13
3 断裂阶段
板料内应力达到强度极限后，随着凸模继续下压，在凸、凹 模的接触处，板料产生微小裂纹。在应力作用下，裂纹不断 扩展，当凸、凹模之间具有合理间隙时，上下裂纹能够汇合， 板料发生分离。凸模继续下压，将已分离的材料从板料中推 出，完成冲裁过程。
2019/3/17 14
2.2.2 冲裁件断面特征 1.圆角（塌角）带：板 料弯曲、拉伸而形成的。 冲孔时，圆角位于 小端； 落料时位于大端。 板料的塑性越好、凸、 凹模的间隙越大，形 成圆角越大。
2019/3/17 12
2 塑性变形阶段
随着凸模的继续压入，材料内应力达到屈服极限。材料在凸、 凹模的接触处产生塑性剪切变形。凸模切入板料、板料挤入凹 模。在板料剪切面的边缘，由于弯曲、拉伸等作用形成塌角， 同时在剪切断面上形成一小段光亮且与板面垂直的直边。随着 材料内应力的增大，塑性变形程度也随之增加，变形区的材料 硬化加剧，当压入h2时，刃口附近的材料应力达到强度极限。
第二章-冲裁工艺与冲裁模具设计PPT课件
沿工件全部外形冲裁，工件间、工件与板料边
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
21
冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
6
方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
9
凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
21
冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
6
方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
9
凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出
模具设计第2章冲裁工艺与冲裁模课件
矩形孔：c、c′ ≥ 1.5t； 圆形孔：c、c′≥t。
在弯曲和拉深件上冲孔时
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
冲孔时，孔径不能太小。 目的：防止凸模弯曲或折断
不带保护套凸模冲孔的最小孔径
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
带保护套凸模冲孔的最小孔径
可稍小一些
佛山科学技术学院
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
避免过长的悬臂与狭槽 目的：降低模具制造难度，增加模具强度。
允许的悬臂与狭槽尺寸：
有色金属和低碳钢板料： 宽度b≥1.5t，深度h≤5b。
中、高碳钢钢板：b≥2t
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
孔间距、孔边距不能太小
目的：增加模具强度。 允许的孔间距、孔边距尺寸：
第2章 冲裁工艺与冲裁模
2.1 冲裁ห้องสมุดไป่ตู้艺设计基础
2.2 冲裁模典型结构 第2次课内容回顾
2.3 排样设计
第3次课内容回顾
2.4 冲裁工艺计算
第4次课内容回顾
2.5 冲裁模零部件设计
佛山科学技术学院
2.1 冲裁工艺设计基础
佛山科学技术学院
模
具
2.1.1 冲裁工艺
设 计
冲裁工艺概念
指利用装在压力机上的模具使板料沿着一定的轮廓形 状产生分离的一种冲压工艺。
佛山科学技术学院
2.2.2 冲裁模典型结构
单工序冲裁模 压力机一次行程中：只一个工位，完成一道工序
无导向式单工序冲裁模
在弯曲和拉深件上冲孔时
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
冲孔时，孔径不能太小。 目的：防止凸模弯曲或折断
不带保护套凸模冲孔的最小孔径
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
带保护套凸模冲孔的最小孔径
可稍小一些
佛山科学技术学院
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
避免过长的悬臂与狭槽 目的：降低模具制造难度，增加模具强度。
允许的悬臂与狭槽尺寸：
有色金属和低碳钢板料： 宽度b≥1.5t，深度h≤5b。
中、高碳钢钢板：b≥2t
佛山科学技术学院
模
具
2.1.4 冲裁件的工艺性
设 计
孔间距、孔边距不能太小
目的：增加模具强度。 允许的孔间距、孔边距尺寸：
第2章 冲裁工艺与冲裁模
2.1 冲裁ห้องสมุดไป่ตู้艺设计基础
2.2 冲裁模典型结构 第2次课内容回顾
2.3 排样设计
第3次课内容回顾
2.4 冲裁工艺计算
第4次课内容回顾
2.5 冲裁模零部件设计
佛山科学技术学院
2.1 冲裁工艺设计基础
佛山科学技术学院
模
具
2.1.1 冲裁工艺
设 计
冲裁工艺概念
指利用装在压力机上的模具使板料沿着一定的轮廓形 状产生分离的一种冲压工艺。
佛山科学技术学院
2.2.2 冲裁模典型结构
单工序冲裁模 压力机一次行程中：只一个工位，完成一道工序
无导向式单工序冲裁模
冲裁工艺与冲裁模设计.ppt
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
本章目录
第一节 冲裁变形机理 第二节 影响冲裁件质量的因素 第三节 凸、凹模间隙的决定 第四节 冲裁力、推件力、卸料力的计算及降低冲裁力的方法 第五节 凸、凹模刃口尺寸的计算 第六节 冲裁工作的排样 第七节 齿圈压板精密冲裁 第八节 冲裁的工艺设计 第九节 冲裁模的典型结构 第十节 冲裁模零部件设计
第十一节 冲裁模设计程序
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
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。
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
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
从以上各点的应力状态可以断定，凸模与凹模端面（B、 D点处）的静水压应力比侧面（A、E处）的高，且凸模刀口附 近的静水压应力又比凹模刃口附近的高，这就是裂纹首先从凹 模刃口侧面（E处）产生的原因。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
3.冲裁时的F一h曲线
冲裁变形过程中冲裁力与凸 模行程关系曲线见图。图中OA段 相当于弹性变形阶段。AB段为塑 性变形阶段。切刃一旦挤入板料， 力的上升就缓慢下来。这是由于 承受力的板料面积虽然减少了， 但是材料冷作硬化的影响超过了 受剪面积减小的影响，冲载力仍 然继续上升。当硬化与受剪面积 两者影响达到相等时，冲裁力便 达到最大值。BC为裂纹扩展直至 极料断裂阶段。CD则是凸模的推 料过程。
五、剪切面周围材料性能的变化
冲裁后，剪切面周围变形区域的材料产生加工硬化，随着加工 硬化的加剧，材料的强度、硬度上升，而塑性和韧性下降。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
冲裁工艺及冲裁模具的设计概述.pptx
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律
1．硬化规律 加工硬化： 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。
硬化曲线： 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。 σ=Aεn
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
3．体积不变条件 金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。 一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足： ε1 +ε2 + ε3 = 0
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金
属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。
在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发
展。这就是塑性变中的最小阻力定律。
弱区先变形，变形区为弱区
落料冲孔复合模
1-下模板 2-卸料螺钉 3-导柱 4-固定板 5-橡胶 6-导料销 7-落料凹模 8-推件块 9-固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模板 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17-冲孔凸模 18-凸凹模 19-卸料板 22-挡料销
圆角带（塌角）a：刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。 光亮带b：塑性剪切变形。表面光滑，断面质量最好的区域。
决定孔或落料件的尺寸
断裂带c：裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。 毛刺区d： 由于间隙存在，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。
垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔
受拉，也可能受压，与间隙有关。
冲裁及冲裁模设计(课堂PPT)
板料厚度2mm，试确定冲裁凸、 凹模的刃口尺寸及公差。
12.5 +0.24
查表（无特殊要求的一般冲孔， 落料，工件精度取IT14）
Zmax＝0.24 Zmin＝0.20
冲孔 p=0.02, d =0.02 ,x=0.5
落料 p=0.02, d =0.03 ,x=0.5
2021/3/29
35 -0.34
2021/3/29
1
第 2 章 冲裁
2021/3/29
2
第 2 章 冲裁
2021/3/29
3
第 2 章 冲裁工艺及冲裁模设计
▪ 冲裁：利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工序。
从广义上说，是分离工序的总称，包括切断、落料、冲孔、 修边、切口等多种工序。一般来说，冲裁工艺主要是指落 料和冲孔。
a）冲孔件
b）落料件
16
第 2 章 冲裁
▪ 2 -2 冲裁模具间隙
间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离。 单边间隙c、双边间隙z。
间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大 的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。
2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响 2.2.2 间隙对冲裁力的影响 2.2.3 间隙对模具寿命的影响 2.2.4 间隙的确定
合理间隙 Zmin
1.理论法确定法 （P16）
Z2th0tan2t 1h t0 tan
材料厚度t越大，合理间隙值增大 材料塑性愈好，压入材料h0越大， 合理间隙值愈小。反之硬脆材料的 h0较小，合理间隙值就要大。
2021/3/29
25
第 2 章 冲裁
2.经验确定法 较小间隙值 较大间隙值
▪（a）在同样情况下，非圆形比圆形大，冲孔比落料大 ▪（b）高速冲压时，间隙应增大 ▪（c） 热冲时材料的强度低，间隙可小 ▪（d）电火花加工的模具应比机械加工方法加工的模具间隙小
冲裁工艺及冲裁模设计课件
域内保持接
及
触。
冲 裁
接触宽度约
模
为板厚的
设
0.2-0.4。
计
第 二、冲裁时板料的变形过程
二
章
：冲
裁 工
三个阶段：
艺
弹性变形阶段
及 冲
塑性变形阶段
裁
断裂分离阶段
模
设
计
第
三、冲裁件的断面质量及其影响因素
二
章
1、断面特征
：冲
a:圆角带
裁 工
b:光亮带
艺
c:断裂带
及 冲
d:毛刺
裁
模
各部分随材料的
设
性能、厚度、冲
工
（2）计算冲孔凸、凹模尺寸
艺 及
d p (dmin x)0 p
冲
(6 0.75 0.12)00.008 mm 6.0900.008
裁 模
dd (d p 2cmin )0d
设
(6 0.04)00.012 mm 6.1300.012
计
（3）计算冲孔中心距
0.016 0.025 0.02,不满足间隙公差条件,故取:
工
则：2cmin-2cmax=0.02mm
艺
由公差表查得：
及
冲
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
裁
3600.62 为IT14级，取x=0.5
模
设
设凸模按IT6级制造，凹模
计
按IT7级制造。
1、冲孔
第
（1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
二 章 ：冲 裁
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm, 故有 | p | | d | 2cmax 2cmin 0.008 0.012 0.02, 满足间隙公差条件
冲裁工艺与冲裁模PPT课件
22
23
注意：
为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必
须满足下列条件：
T A Zmax Zmin
T 2
或者取：
T
0.（4 Zmax
Z
）
min
A 2
A
0.（6 Zmax
Z
）
min
24
25
26
（2）凸凹模配合加工时
配合加工：先做好其中的一件为基准件，然后以此基准 件来加工另外一件，使他们之间保持一定的间隙。基准 件上标注尺寸和制造公差，另一件仅标注基本尺寸并注 明配做的间隙值。
33
⑶对基准件的尺寸进行分类（A、B、C三类）计算:
根据凸模刃口磨损情况，其尺寸变化可分为三类： ①凸模刃口磨损后，尺寸A增大，按落料凹＝△/4，则：
A （60 0.5 0.74）00.74/ 4
34
②凸模刃口磨损后，尺寸B1、B2减小，按冲孔凸模类尺寸 计算。
落料件，凹模为基准件。冲孔件，凸模为基准件。
27
尺寸分类：
A类：磨损后尺寸增加 B类：磨损后尺寸减小
C类：磨损后尺寸不变
0.5
28
29
30
31
作业：
冲裁如图a所示制件，材料为A3，料厚4mm， 试用凸凹模配做法计算凸凹模的刃口尺寸及制造公差。
32
解：⑴确定基准件：此冲裁模为冲孔模，以凸模为基准件。 ⑵画出基准件的磨损图：凸模刃口磨损情况如图b所示.
t
式中： h ——凹模洞口的直刃壁高度； t ——板料厚度。
41
42
表3-7 卸料力、推件力、顶件力系数
注：卸料力系数Kx在冲孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。
23
注意：
为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必
须满足下列条件：
T A Zmax Zmin
T 2
或者取：
T
0.（4 Zmax
Z
）
min
A 2
A
0.（6 Zmax
Z
）
min
24
25
26
（2）凸凹模配合加工时
配合加工：先做好其中的一件为基准件，然后以此基准 件来加工另外一件，使他们之间保持一定的间隙。基准 件上标注尺寸和制造公差，另一件仅标注基本尺寸并注 明配做的间隙值。
33
⑶对基准件的尺寸进行分类（A、B、C三类）计算:
根据凸模刃口磨损情况，其尺寸变化可分为三类： ①凸模刃口磨损后，尺寸A增大，按落料凹＝△/4，则：
A （60 0.5 0.74）00.74/ 4
34
②凸模刃口磨损后，尺寸B1、B2减小，按冲孔凸模类尺寸 计算。
落料件，凹模为基准件。冲孔件，凸模为基准件。
27
尺寸分类：
A类：磨损后尺寸增加 B类：磨损后尺寸减小
C类：磨损后尺寸不变
0.5
28
29
30
31
作业：
冲裁如图a所示制件，材料为A3，料厚4mm， 试用凸凹模配做法计算凸凹模的刃口尺寸及制造公差。
32
解：⑴确定基准件：此冲裁模为冲孔模，以凸模为基准件。 ⑵画出基准件的磨损图：凸模刃口磨损情况如图b所示.
t
式中： h ——凹模洞口的直刃壁高度； t ——板料厚度。
41
42
表3-7 卸料力、推件力、顶件力系数
注：卸料力系数Kx在冲孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）计算冲孔中心距
Ld L 0.125 (18 0.125 0.18)mm (18 0.023)mm
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
2、落料 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得： | p | 0.016mm,| d | 0.025mm, 故有 | p | Байду номын сангаас d | 2cmax 2cmin
由表2.2.3查得：2Cmin=0.10mm,2Cmax=0.14mm 由表2.3.1查得：尺寸80mm，选x=0.5； 尺寸15mm，选x=1； 其余尺寸，选x=0.75。 落料凹模刃口尺寸计算如下： （1）随磨损增大的尺寸有a、b、c：
+0.25 +0.250.42 0.105 a凹 =(a max -x)0 =(80-0.5 0.42)0 79.790 +0.25 +0.250.34 0.085 b凹 =(bmax -x)0 =(40-0.75 0.34)0 39.750 +0.25 +0.250.34 0.085 c凹 =(cmax -x)0 =(35-0.75 0.34)0 34.750
a 80
0 0.42
mm, b 40
0 0.34
mm, c 35
0 0.34
mm
d 22 0.14mm, e 150 0.12 mm
解：该件属于落料件， 选凹模为设计基准 件，只需计算落料 凹模刃口尺寸及制 造公差，凸模刃口 尺寸由凹模的实际 尺寸按间隙要求配 做。
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
3、查表确定法（表2.2.3)
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
一、刃口尺寸计算的原则
1、考虑落料和冲孔的特点 落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔 件尺寸决定于凸模刃口尺寸。 2、考虑刃口的磨损规律 刃口磨损后，凹模刃 口尺寸扩大，凸模刃口尺 寸减小。
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
e=150 0.12 =14.94 0.06 e凹 =e 0.125=14.96 0.125 0.12 14.94 0.015
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标注 公差，注明以0.1-0.14mm的双面间隙与落料凹模 配做，如下图所示。
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
模具与板料 仅在刃口附 近的狭小区 域内保持接 触。 接触宽度约 为板厚的 0.2-0.4。
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
二、冲裁时板料的变形过程
三个阶段： 弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂分离阶段
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
三、冲裁件的断面质量及其影响因素
0.12 60 为IT12级，取x=0.75 360 0.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模 按IT7级制造。
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得： | p | 0.008mm,| d | 0.012mm, 故有
0.25 Aj ( Amax x)0
（2）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 B0
：
Bj ( Bmin x)
0 0.25
（3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为 C ：
C j C 0.125
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口 尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢， 尺寸如下：
D p ( Dd 2cmin )0 p
0 (35.69 0.04) 0 mm 35.65 0.008 0.008
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
（二）凸模和凹模配合加工 只在凸模（或凹模）的基准件上标注尺寸和制造公 差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙 值。 存在三种不同类型尺寸： 0 （1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 A ：
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
一、冲裁力的计算
普通平刃冲裁存在的力： （1）冲裁力Fp （2）卸料力FQ （3）推料力FQ1 （4）顶件力FQ2 冲裁力实为剪切力：
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
| p | | d | 2cmax 2cmin
若不满足，取：
p 0.4 (2cmax 2cmin ) d 0.6 (2cmax 2cmin )
例3：如图所示零件，材料为20钢，料厚为 2mm，按配制加工方法计算凸模、凹模刃口尺 寸及制造公差。
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
解：该冲裁件属于落料件，只需计算凹模刃口尺寸 即可。 （1）随磨损增大的尺寸有Ad1、Ad2、Ad3、Ad4，其中 Ad2、 Ad4为半边磨损，所以其制造偏差 δ=0.25Δ/2。为保证R60与120尺寸相切，故R60 不需计算，直接取Ad1的一半。查表2.3.1，以上 计算尺寸，系数x均为0.5。刃口尺寸计算公式：
d p (d min x)0 p
d d d d (d p 2cmin )0 (dmin x 2cmin )0
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
（4）中心距计算 设工件的尺寸为 L ，则:
2
Ld L 0.125
X-系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量 接近冲裁件公差带的中间尺寸，可按以下 选取： 当制件公差为IT10以上时，取x=1； 当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75； 当制件公差为IT14以下时，取x=0.5； （或按教材表2.3.1确定)
0.016 0.025 0.02, 不满足间隙公差条件,故取: | p | 0.4 (2cmax 2cmin ) 0.008
| d | 0.6 (2cmax 2cmin ) 0.012
（2）计算落料凸、凹模尺寸
d Dd (d max x )0 0.012 0.012 (36 0.5 0.62) 0 mm 35.690
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
Aj =(A max -x)
0.25 0
+0.250.72 0.18 Ad1 =(120-0.5 0.72)0 119.640 +0.250.8 0.20 Ad3 =(160-0.5 0.8)0 159.60 +0.250.6/2 0.075 Ad2 =(70-0.5 0.6)0 69.70
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响
间隙过大时，冲孔件尺寸增大，落料件尺 寸减小。 间隙过小时，冲孔件 尺寸减小，落料件尺 寸增大。
二、对模具寿命的影响
间隙过小时，摩擦增大，磨损严重。 间隙过大时，摩擦减小，放宽间隙不均匀的 不利影响，从而利于提高模具寿命。
| p | | d | 2cmax 2cmin 0.008 0.012 0.02, 满足间隙公差条件
（2）计算冲孔凸、凹模尺寸
d p (d min x )0 p
0 (6 0.75 0.12) 0 mm 6.09 0.008 0.008 d d d (d p 2cmin )0 0.012 0.012 (6 0.04) 0 mm 6.130
Ad4 =Ad1/2=(119.64 / 2)
0.180 / 2 0
59.82
0.09 0
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
（2）随磨损减小的尺寸Bd1、Bd2。查表2.3.1， Bd1、Bd2的磨损系分别为0.75、1。 计算公式为：
Bj =(Bmin +x)
0 -0.25
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚 t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。
解：该件φ36由落料得到， 2-φ6及18由冲孔得到。 查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm 则：2cmin-2cmax=0.02mm 由公差表查得：
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
（2）落料 0 设工件的尺寸为 D ，则：
d Dd ( Dmax x)0 0 Dp ( Dd 2cmin )0 ( D x 2 c ) p max min p
（3）冲孔 设工件的尺寸为 d 0 ，则：
（2）随磨损减小的尺寸有d：
0.28 d =22 0.14=21.860
d凹 =(d min +x)
0 -0.25
=(21.86+0.75 0.28)
0 -0.250.28
22.07
0 0.070
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计