精密冲裁工艺及模具

第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第十一节 精密冲裁工艺与模具
名 称 光 洁 冲 裁 加工方法 剪 切 面 用微间 隙，刃 口有圆 角或倒 角，防 止裂纹 产生。 塑 性 切 削 面 优点 缺点 有关 加工 方法
切面光 塌角大 负间 洁，工 弯曲大 隙冲 具简单， 有锥度 裁 不需要 专用压 床。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
精冲零件的一般断面特征
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第十一节 精密冲裁工艺与模具
精冲过程：
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第十一节 精密冲裁工艺与模具
精冲过程为精冲工艺的全过程： （a）模具初始位置； (b)齿圈压入； (c)冲裁； (d)冲裁过程结束； (e)模具开启； (f)顶出冲孔废料； (g)顶出零件及卸出带料； (h)排出零件和废料，向前送料。
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第十一节 精密冲裁工艺与模具
(1) 光洁冲裁又称小间隙小圆角凸（凹）模冲裁：
凸（凹）模间隙小于0.01~0.02 mm 小圆角的位置： 落料时：凹模带小圆角、椭圆或倒角 冲孔时：凸模带小圆角、椭圆或倒角 其余为普通形式，圆角半径为（10%~20%）t
制件精度达IT8~IT11，只适用于高塑性材料,如软铝，紫铜、低碳钢等。
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精密冲裁模具
固定凸模式
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精密冲裁模具
活动凸模式
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第十一节 精密冲裁工艺与模具
精冲模类型 类型 定义与应用
活 动 凸 模 式 固 定 凸 模 式 倒 凸凹模座在凸模座或桥板上不加固定，以下模座和v形环压边圈 装 (或称齿形压板)内孔进行精密导向，并安装于下模上的精冲模， 称为活动凸模式倒装精冲模 顺 凸凹模和v形环压边圈安装于上模座上，凹模和反压板安装于下 装 模，凸凹模只以上模座和v形环压边圈内孔导向，而不加固定的 精冲模，称为活动凸模式顺装精冲模 倒 凸凹模和V形环压边圈固定在下模座上的精冲模，称为固定凸模 装 式倒装精冲模 顺 凸凹模固定于上模座上，带卸料板，且V形环压边圈固定在上模 装 座上的精冲模，称为固定凸模式顺装精冲模
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第十一节 精密冲裁工艺与模具
齿圈高度h 对于薄板精冲，一般在齿圈压板上设计一圈齿圈，但当板 厚度＞4-5 mm时，要求采用双齿圈，一个做在凹模上，一个做 在齿圈压板上，凹模齿高H、齿圈齿高h。一般H = 1.2 h 。 齿形内角α 当压边力Pr一定时，有一个最佳时齿形内角α，可以使Pr 产生的压力达到最大值。 经演算推得：凹模上和齿圈压板上的的齿形内角α 皆设计 为45 0，
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名称 加工方法 剪切 面
零件冲裁 一半后， 再反向冲 裁，在切 口的毛刺 处形成塌 角。
优点
缺点
有关 加工 方法
平压 法， 反向 剪切。
复动 和往 复精 冲
在剪切 无毛刺 面两棱 处有塌 角
需要专 用压床， 或两道 工序处 理。
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(2) 负间隙冲裁属于半精冲 凸模直径大于凹模直径冲裁，形成一个倒锥形毛坯，继续 下压切削掉断面粗糙不平的表面和锥度； 制件： 制件尺寸精度达IT9~IT11； 适用于有色金属材料,如软铝，紫铜、低碳钢等。 模具： 单边负间隙值的分布均匀， 对于圆形工件取（０.１～０.２）ｔ， 对于形状复杂零件，单边负间隙值的分布是不均匀的． 凸模刃口应与凹模表面保持0. 1~0. 2 mm的距离
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第十一节 精密冲裁工艺与模具 11.1概述
普通冲裁中，材料都是从模具刃口附近产生裂纹而剪切 分离，制件尺寸精度低，一般在IT11级以下， 表面粗糙度值为Ra12.5～6.3μ m。 精冲为精密冲裁的简称，它是在普通冲裁的基础上发 展起来的，它能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺 寸公差小、形位精度高、冲裁面光洁、表面平整、垂直度 和互换性好的零件。 精冲后零件表面粗糙度可达Ra1.6～0.2 μ m 、尺 寸精度可达IT9～IT6以上，可直接用于装配。
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光洁冲裁（续）
工艺性设计的注意点： *对制件设计要求
（A）所冲工件的形状轮廓必须比较简单，且避免出现直角和尖角； （B）落料时需要较大搭边。
*对模具设计要求
（A）圆角刃口表面的粗糙度值要求很低，材料硬度要求很高； （B）冲裁过程中要加强润滑。
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(4) 整修 将普通冲裁后的毛坯在整修模中切削掉断面中的断裂面 （带）。 制件： 制件尺寸精度达IT6～IT7；适用于多种金属材料。 模具结构：外缘 、内孔整修。
齿圈压板精冲的工艺水平
序号
1 2
项目 剪切面表面粗糙度 表面不平度
可达到的工艺水平 剪切面全部是光亮带，表面粗糙度Ra=0.4—I.5μ m 一般均较平整，不需要再经校平即可使用，每100mn为 0.002～0.125mm,m,随料厚增大而接近下限值.
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名称 加工方法 剪切 面
采用带突起 切削 的凹（凸） 面+塑 模压入材料， 性切 并用精冲分 削面 离。
优点
缺点
有关 加工 方法
对向凹 （凸） 模精冲
切面光洁，需要专用 整修 尺寸精度 压床，模 良高、无 具造价高， 弯曲，塌 需要前一 角小。 道工序处 理。
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齿形距a
齿形距a表示齿圈的位置.图2—9 表示，在冲裁全行程过程 中，冲裁行程快要结束（X=7/8S）时，剪切区的压应力 转为拉应力状态，致使平均应力σ m移至拉应力范围,造 成撕裂、断裂。可见，齿圈位置和形状即齿形距a、齿高 h、齿形内角α 的选择很重要，当选择适当时，随着冲裁 行程的增加，可抵消这种拉应力，使冲裁面光洁。
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11.2 主要方法简介
名 称 整 修 加工方法 剪切 优点 面
一般冲裁 先提供毛 坯，然后 再次冲裁 切削掉毛 坯的断裂 面。
缺点
有关加 工方法
切削 切面光 洁，尺 面
寸精度 高、塌 角小， 垂直度 好。
需要前 内外缘整 一道工 修、叠料 序，难 整修、振 于实现 动整修、 自动化。 冲裁拉削、 往复整修 等。
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加工机理大致可分为： 利用高压力的剪切机理，如光洁冲裁、带齿圈压 板精冲等； 利用切削机理，如负间隙冲裁、整修、对向凹模 冲裁等。 精冲技术可以为： 普通压力机精冲技术； 专用精冲机精冲技术。
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名 称
强 力 压 板 精 冲
加工方法
剪切 优点 面
用零间隙， 塑性 用V型压 切削 板、反压 面 板压住材 料，防止 裂纹产生。 切面光 洁，尺 寸精度 高、弯 曲小。
缺点
有关 加工 方法
需要专 简易精 用压床，冲（平 模具造 面压 价高。 板）， 四周约 束冲裁。
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(３) 精冲 刃口用双面间隙<（0.01 ～ 0.02）t的小间隙，带齿圈的 压板压住材料，且在反压约束下进行冲裁。需要造价较高的 专用设备及模具。 制件： 制件尺寸精度t<3～4 mm 达IT6～IT7； t>3～4 mm 达IT8～IT9 适用于塑性金属材料,如软铝，紫铜、低碳钢等。 注意制件的结构工艺性(P.83-85) 模具结构：活动凸模式，固定凸模式。
一般形状的精冲塌角为料厚的10％，形状复杂的轮廓。(如 齿形等)的塌角可达到料厚的20％～30％ 落料时外圆角R≥(0.I～0.2)S；冲孔时内圆角 r≥(0．05-0．1)S
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可精冲的最小孔径
可精冲的最小窄带、窄 槽宽度 可精冲的最小壁厚
d= (0.4—0.6)mm，
b=0.6S W=0.4S
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可精冲的最小齿形模数
精冲件最大外形尺寸
M=0.18
800mm
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11.4 精冲模具结构设计
V形齿圈在精冲中是个非常重要的功能元件。设计V型齿 圈有三个主要参数：齿形距a、齿高h、齿形内角α 。齿圈 的位置和齿形参数的选择和设计，是精冲模设计的重要环 节，对精冲零件质量和模具寿命都有很大影响。
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剪切面垂直度
尺寸精度 毛 刺
可达89030/以上，实际尺寸随料厚和间隙的增大而变化
可达IT6～IT9级，但当料厚＞12mm时冲裁精度稍低． 精冲件外形贴近凸模一侧有一定高度的毛刺，孔的毛刺要小 于外形的毛刺
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精冲孔距公差
塌 角 可精冲的最小圆角半径
一般可达±(0.01-0.05)mm，料厚增大，公差绝对值也增大