冲裁工艺与冲裁模

1 第 2章 冲裁工艺与冲裁模 2 使板料分离的冲压工艺称为冲裁。冲 裁工艺的种类很多，常用的有切断、落 料、冲孔、切边、切口、剖切等。 冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。 它既可以直接冲出成品零件，也可以作 为弯曲、拉深和挤压等其它工序的坯料， 还可以在已成形的工件上进行再加工 （切边、切口、冲孔等工序）。 第 2章 冲裁工艺与冲裁模 3 本章要点 l 冲裁工艺。 l 典型冲裁模结构。 l 冲裁模主要零部件的结构分析与标准 的选用。 l 冲裁模设计要点 4 本章难点 l 冲裁工艺。 l 冲裁模设计要点 5 2 1 冲裁工艺 2 1 1 冲裁基本知识 在冲裁工艺中，以落料、冲孔应用最多。 从板料上冲下所需形状的工件（或毛坯）称为 落料。 在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料） 称为冲孔。 6 2 1 1 冲裁基本知识 根据冲裁变形机理的不同 ， 冲裁工艺 可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类 。 普通冲裁 : 是由凸 、 凹模刃口之间产生 剪裂缝 的 形式实现板料分离 。 精密冲裁 : 是以 变形 的形式实现板料的分离 。 7 冲裁变形过程 2 1 2 冲裁过程分析 8 2 1 2 冲裁过程分析 当模具间隙正常时 ， 金属板料的冲裁 变形过程大致可分为三个变形阶段 。 （ 1） 弹性变形阶段 （ 2） 塑性变形阶段 （ 3） 剪裂阶段 9 2 1 2 冲裁过程分析 （ 1） 弹性变形阶段 在板料与凸模 、 凹模接 触处出现微痕 。 凸模退 回卸载后 ， 板料能恢复 原状 。 10 2 1 2 冲裁过程分析 （ 2）塑性变形阶段 凸模挤入材料。材料挤入 凹模洞口。随着凸模下压 变形，应力加大，直到应 力达到强度极限，板料与 凸、凹模接触处出现微裂 为止。 11 2 1 2 冲裁过程分析 （ 3） 剪裂阶段 板料与凸模和凹模的刃口 接触处分别产生裂纹 。 随 着凸模下压 ， 裂纹逐渐扩 大并向材料内延伸 。 当上 、 下裂纹重合时 ， 板料便被 分离 。 12 13 2 1 2 冲裁过程分析 在正常的冲裁工作条件下 ， 由凸模刃口出 发的剪裂缝与由凹模刃口出发的剪裂缝是重合 的 。 这时可以得到如图所示的冲裁件断面 ， 它 具有明显的四个特征区 。 （ 1） 圆角带 ； （ 2） 光亮带 ； （ 3） 断裂带 ； （ 4） 毛刺 。 14 15 2 1 2 冲裁过程分析 圆角带 1 又称塌角 材料塑性愈好 ， 凸 、 凹模之间间隙愈 大 ， 形成的塌角也就 愈大 。 16 2 1 2 冲裁过程分析 光亮带 2 光亮带垂直于底面 。 材料塑性愈好 ， 凸模 和凹模之间的间隙 （ 图中 Z 2为单边间 隙 ） 愈小 ， 光亮带的 高度愈高 。 17 2 1 2 冲裁过程分析 断裂带 3 断裂带表面粗糙 ， 并 带有斜度 。 凸模和凹模的间隙愈 大 ， 则断裂带高度愈 大且斜度也增大 。 18 2 1 2 冲裁过程分析 毛刺 4 紧挨着剪裂带的边 缘 ， 是由于裂纹的 产生不是正对着凸 模和凹模的刃口而 是在靠近刃口的侧 面 。 19 20 2 1 2 冲裁过程分析 对于冲孔件的孔 ， 决定与轴类零件 配合性质的是它的最小尺寸 ， 即其光亮 柱体部分尺寸；对于落料件 ， 决定与孔 类零件配合性质的是它的最大尺寸 ， 也 是它的光亮柱体部分尺寸 。 于是 ， 可以 得出如下重要的关系式 : 落料尺寸 = 凹模尺寸 冲孔尺寸 = 凸模尺寸 21 22 23 2 1 3 冲裁件的质量分析 1尺寸精度； 2断面质量； 3毛刺 。 24 1尺寸精度 冲裁件的尺寸精度影响因素： （ 1） 冲模的制造精度； （ 2） 材料性质； （ 3） 冲裁间隙； （ 4） 冲裁件的形状 。 25 （ 1）冲模的制造精度 冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度 有直接影响 。 冲模的精度愈高 ， 冲裁件的 精度亦愈高 。 26 （ 2）材料性质 对于比较软的材料 ， 弹性变形量较 小 ， 冲裁后的回弹值也少 ， 因而零件精 度较高 。 而硬的材料 ， 情况正好与此相 反 ， 零件精度较低 。 27 （ 3）冲裁间隙 如间隙过大 ， 对 于落料件 ， 其尺寸 将会小于凹模尺寸 ， 对于冲孔件 ， 其尺 寸将会大于凸模尺 寸 。 28 （ 3）冲裁间隙 如间隙过小，对于落 料件，其尺寸将会大 于凹模尺寸，对于冲 孔件，其尺寸将会小 于凸模尺寸。 29 （ 4）冲裁件的形状 冲裁件的形状越简单其精度越高 。 30 2断面质量 对于断面质量 ， 起决定作用的是冲 裁间隙 。 在具有合理间隙的冲裁条件下裂纹 重合 。 所得冲裁件断面有一个微小的塌 角 ， 并有正常的既光亮又与板平面垂直 的光亮带 ， 其断裂带虽然粗糙但比较平 坦 ， 虽有斜度但并不大 ， 所产生的毛刺 也是不明显的 。 31 2断面质量 32 2断面质量 当间隙过大或过小时， 就会使上、下裂纹不能重 合。 （ 1）间隙过大： 使凸模产生的裂纹相 对于凹模产生的裂纹向里 移动一个距离。板料受拉 伸、弯曲的作用加大，使 剪切断面塌角加大，光亮 带的高度缩短，断裂带的 高度增加，锥度也加大， 有明显的拉断毛刺，冲裁 件平面可能产生穹弯现象。 33 2断面质量 （ 2）间隙过小： 会使凸模产生的裂纹 向外移动一个距离。上、 下裂纹不重合，产生第二 次剪切，由凸模和凹模刃 口所产生的裂从而在剪切 面上形成了略带倒锥的第 二个光亮带。在第二个光 亮带下面存在着潜伏的裂 纹。由于间隙过小，板料 与模具的挤压作用加大， 在最后被分离时，冲裁件 上有较尖锐的挤出毛刺。 34 3毛刺 冲裁过程的分析可知，冲裁件产生微小 的毛刺是不可避免的。若产品要求不允许存 在微小毛刺，则在冲裁后应增加去除毛刺的 辅助工序。正常冲裁中允许的毛刺高度见表 2.2。 35 产生毛刺的原因： 1。冲裁间隙不合理。 （ 1）间隙过大，会产生明显的拉断毛刺； （ 2）间隙过小，会产生尖锐的挤出毛刺。 36 产生毛刺的原因： 2。凸模或凹模磨钝后，其刃口处形成圆角 当凸模和凹模刃口带有圆角后，冲裁时 材料中就减少了应力集中现象而增大了变形 区域，产生的裂纹偏离刃口，凸模和凹模间 金属在剪切断裂前有很大的拉伸，这就使冲 裁断面上产生了明显的毛刺。 37 冲裁件的质量分析总结： 综上所述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 ITl4 ITl0 级，要求高的可达到 ITl0 IT8级。厚料比薄 料更差。 若要进一步提高冲裁件的质量，则要在 冲裁后加整修工序或采用精密冲裁法。