精密冲裁工艺及精冲模具设计简介课件

第九节精密冲裁工艺及精冲模具设计简介,291精密冲裁概述,1精密冲裁的工作原理及过程,尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性,基本要素:精冲机床、精冲模具、精冲材料、精冲工,艺及精冲润滑,第九节精密冲裁工艺及精冲模具设计简介291精密冲裁概述,普通冲裁和精冲两种工艺方法的区别,(1)采用带齿圈的压板起强烈的压边作用，使之造成三向压应力状态，增加变形区及其邻域的静水压。,(2)凹模(或凸模)刃尖处制造出0.020.2 mm左右的小圆角，抑制剪裂纹的发生，限制断裂面的形成，有利于工件断面的挤光作用。,(3)采用较小的间隙(甚至零间隙)，使变形区的拉应力尽量小，压应力增大。,(4)施加较大的反顶力，减小材料的弯曲，同时起到增加压应力的作用。,精冲过程,普通冲裁和精冲两种工艺方法的区别(1)采用带齿圈的压板起强烈,2.9.2精密冲裁的工艺方法,1,整修,将普通冲裁后的毛坯放在整修模中，进行一次或多次的整修加工，除去粗糙不平的冲裁断面和锥度，从而得到光滑平整的断面的方法。,2光洁冲裁,(1)小间隙圆角刃口冲裁,(2)负间隙冲裁,3往复冲裁,4对向凹模冲裁,2.9.2精密冲裁的工艺方法1整修,1精冲件材料的工艺性,精冲的材料必须具有良好的变形特性，以便在冲裁过程中不致发生撕裂现象。,2.9.3精冲件的工艺性,1精冲件材料的工艺性2.9.3精冲件的工艺性,2.9.3,精冲件的工艺性,2精冲件的结构工艺性,(1)圆角半径,为了保证零件的质量和模具的寿命，要求零件避免有尖角太小的圆角半径,(2)孔径、槽宽和壁厚,精冲件的孔径d和槽宽b不能太小，否则也会影响模具寿命和零件质量,(3)齿形,精冲齿轮时若节圆上的齿厚小于料厚，则凸模上承受很高的压力。一般要求节圆齿厚s0.6t。当齿形合理、材料的精冲性能良好时，精冲最小齿厚可为材料的40，即s=0.4t,2.9.3精冲件的工艺性 2精冲件的结构工艺性,2.9.4精密冲裁模的设计要点,1设计要求和内容,(1)模具结构必须满足精冲工艺要求，并能在工作状态下形成立体压应力体系。,(2)模具具有较高的强度和刚度，导向精度良好。,(3)认真考虑模具的润滑、排气，并能可靠清除冲出的零件及废料。,(4)模具结构简单、维修方便，具有良好的经济性,2.9.4精密冲裁模的设计要点1设计要求和内容,2精冲的排样和精冲力的计算,(1)精冲排样设计,合理的材料利用率,足够的齿圈位置,稳定的废料栅(搭边)送料刚度,最佳的排样方法,1)零件形状复杂的部分或光洁面要求较高的部分应尽可能放在送料侧,2)如果零件光洁面部分要求少或到条料边缘的局部冲裁长度L小于5倍料厚，排料时可低于正常边距值。,3)通常允许齿圈压痕重叠，但不能损伤冲裁面质量。,2精冲的排样和精冲力的计算(1)精冲排样设计,2精冲的排样和精冲力的计算,搭边计算,由于精冲时压边圈上带有V形齿圈，故搭边、边距和步距数值都较普通冲裁为大。影响它们的因素主要有：零件冲裁面质量、料厚及强度、零件形状、齿圈分布。,搭边和边距数值一般为：零件与零件间搭边，,零件与料边边距口,2精冲的排样和精冲力的计算 搭边计算,2精冲的排样和精冲力的计算,(2)精冲力,由于精冲是在三向受力状态下进行冲裁的，其变形抗力比普通冲裁要大得多。保,证精冲需要的工艺力，是实现精冲工艺的重要工艺参数。精冲总压力为,F,P,=F,P冲裁,+F,P压边,+F,P反压,(291),根据有关设计资料有,F,P冲裁,=Lt,b,f,1,F,P压边,=Lh,b,f,2,F,P反压,=S,F,P,式中系数f,1,=0609，常取0.9；L为剪切轮廓线长；系数f,2,常取4；h为齿圈高度；S,F,为零件受压面积；p为零件的单位反压力，取20-70 MPa，大面积时取大值，小面积、薄零件时取小值,2精冲的排样和精冲力的计算(2)精冲力,1,精冲模与普通冲模的结构比较,(1)精冲模有凸出的齿形压边圈，材料在压边圈和凹模、反压板和凸模的压紧下实现冲裁，工艺要求压边力和反压力大大地大于卸料力的顶件力，以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求，因此,精冲模受力比普通冲模大，刚性要求更高。,(2),精冲模凸模和凹模之间的间隙小,，大约是料厚的051，而普通冲裁模的间隙约为料厚的515(甚至更大)。,(3)精冲模冲裁完毕模具开启时，反压板将零件从凹模内顶,出，,压边圈将废料从凸模上卸下,，不另外需要顶件和卸料装置,。,(4)由于精冲模为上出件，模具无漏料孔，可使,凸凹模和模座,更加,坚固,。,1精冲模与普通冲模的结构比较(1)精冲模有凸出的齿形压边,2精冲模的结构,(1),活动凸模式精冲模,活动凸模式精冲模的优点是：维修简单，安装方便，适于冲裁力不大的中小零件。缺点是：在冲内孔多的零件时，凸模1的支承推板13强度不够。,(2),固定凸模式精冲模,优点是结构稳定，凸模的支承好。缺点是制造和调整麻烦，且需专用的结合环。,(3),简易精冲模,简易精冲模利用碟簧(见机械零件手册)在机械作用下变形产生的轴向压缩力，对冲裁过程产生齿圈压力和顶件力,2精冲模的结构(1)活动凸模式精冲模,296精冲模齿圈的设计,1齿圈的作用,(1)固定被加工板料，避免材料受弯曲或拉伸。,(2)抑制冲件以外的力。,(3)压应力提高了被加工材料的塑性变形能力。,(4)减少塌角。,(5)兼退料作用。,296精冲模齿圈的设计 1齿圈的作用,296精冲模齿圈的设计,2,齿圈的分布,(1)在塌角大的部分，V形齿圈应和刃口的形状相一致。,(2)在塌角较小的部分，V形齿圈与刃口形状可以不一致,(3)冲小孔时一般不需要V形齿圈；冲大孔时(直径在3040 mm以上时)，建议在顶杆上加V形齿圈。,(4)如果料厚t45mm，或材料强度高(,b,800 MPa)，或者对于齿轮和带锐角的零件，通常使用两个v形齿圈，一个做在齿圈压板上，另一个做在凹模上，即双齿圈。,296精冲模齿圈的设计2齿圈的分布,296精冲模齿圈的设计,3齿圈的结构,(1)齿圈的形式“,精冲齿圈常用三角形凸起，也可使用台阶形和圆锥形(截面斜角为452,0,)压板来压边,图2922齿圈形式,a)V形环;b)台阶形；c)圆锥形,296精冲模齿圈的设计 3齿圈的结构(1)齿圈的形式,296精冲模齿圈的设计,(2)齿形参数,齿形角度和,齿圈高度,h,齿圈高度,h,与材料厚度、机械性能和齿圈位置等因素有关,。h,=Kt,t,为料厚，K系数，由,图2923,选取,4齿圈的尺寸,V形齿圈已标准化,296精冲模齿圈的设计(2)齿形参数,296精冲模齿圈的设计,4齿圈的尺寸（续）,根据Feintool资料,当t=4.5mm，而仅在压板或凹模上使用齿圈时，其值可由,表2.9.4,选取；当t4.5mm，而在压板和凹模上同时使用齿圈时，其值可由表2.9.5选取。,根据Schmid资料，如图2.9.25所示，当t4mm时，使用单面齿圈；当t4mm时，使用双面齿圈。其值由表2.9.6选取。,296精冲模齿圈的设计4齿圈的尺寸（续）,296精冲模齿圈的设计,5齿圈的保护,精冲时，齿圈与材料接触。为了防止齿圈与凹模相碰或采用双齿圈时的互撞而造成破坏，在齿圈压板或凹模上设计高出齿顶的保护面,，,其高度必须小于料厚，以免冲裁时发生干涉,。,图示,在设计保护面时，还应考虑其位置的正确性，特别是受力状态，以防止弯曲或损坏。另外，当两侧都有保护面时，保护面高度必须一致，以避免工作时产生倾斜力。,图示,296精冲模齿圈的设计5齿圈的保护,第十节硬质合金冲裁模,2.10.1硬质合金材料的性能及模具的寿命,所谓硬质合金冲模一般是指凸模或凹模为硬质合金材斟，或凸模和凹模均为硬质合金材料的冲模,硬质合金耐磨性好、抗压强度高、弹性模量大，但冲击韧度较差、抗弯强度低、加工性差。,硬质合金具有高硬度、耐磨损等特性，用它制造的模具寿命比用合金工具钢制造的高几十倍至1百倍,第十节硬质合金冲裁模2.10.1硬质合金材料的性能及模具的寿,第十节硬质合金冲裁模,1硬质合金冲模与钢冲模的比较,硬质合金冲模的模座、凸模及凹模、固定板等的强度及硬度要求较高。,导向装置的精度与刚度要求也高。,卸料板一般还要求起导板的作用。,硬质合金模凸、凹模的间隙比钢冲模稍大。,压力机精度要高,。,第十节硬质合金冲裁模 1硬质合金冲模与钢冲模的比较,第十节硬质合金冲裁模,2.10.1硬质合金材料的性能及模具的寿命（续）,2硬质合金的牌号与性能,一般硬质合金是以碳化钨和碳化钛为基，以钴、镍或铁做粘结剂，经烧结而成。因其主要成分是硬质相，所以不能进行切削加工。表2.10.1。,钢结硬质合金既有近似硬质合金的高硬度、高耐磨性，又有一般工具钢的可切削加工、锻造、焊接、热处理等性能。表2.10.2。,第十节硬质合金冲裁模2.10.1硬质合金材料的性能及模具的寿,第十节硬质合金冲裁模,2102硬质合金冲裁模的结构设计特点,1排样的要求,在级进模中大部分采用侧刃定位，,侧刃位置,要适当。,排样,时也应避免凸、凹模单边工作,2对模架的要求模架要求刚性好、精度高。上、下模座的厚度比钢冲模要大。模架材料以45钢为好，调质处理,到2530 HRC。,为提高模架的导向精度，可采用滚动导向装置。模柄一般多采用浮动式，,如图2103所示。,第十节硬质合金冲裁模2102硬质合金冲裁模的结构设计特点,第十节硬质合金冲裁模,2.10.2硬质合金冲裁模的结构设计特点,3对其他零件的要求,(1)硬质合金模具的间隙比普通模具要大，一般取普通钢模的1.5倍。,(2)当采用弹性卸料板时，卸料板应装有导向装置，对凸模进行导向。为了防止弹性卸料板在冲裁时撞击凹模的硬质合金镶块，模具闭合时卸料板与硬质合金凹模之间应有 的间隙，,如图2104所示。,(3)为防止硬质合金凹模在冲裁时因弯曲变形而碎裂，在凹模底部应加淬硬的厚垫板。,(4)对小凸模应将其根部加粗，或配以护套以增加小凸模的刚性，并采用卸料导向。,第十节硬质合金冲裁模2.10.2硬质合金冲裁模的结构设计特点,第十节硬质合金冲裁模,2.10.2硬质合金冲裁模的结构设计特点,4对压力机的要求,压力机应有良好的刚性,压力机精度要高,采用快速压力机为宜，并配备自动送料装置。压力机的离合器必须能对故障信号作出迅速反应，及时停机。,第十节硬质合金冲裁模2.10.2硬质合金冲裁模的结构设计特点,第十节硬质合金冲裁模,2102硬质合金冲裁模的结构设计特点,2103硬质合金块的固定,(1)焊接固定法,(2),机械固定法,(3)热套(或冷压)固定法,(4)黏结固定法,第十节硬质合金冲裁模2102硬质合金冲裁模的结构设计特点,普通冲裁与精冲的区别,1一落料凸模 2一凹模 3一冲孔凸模,4一顶件板 5一顶杆 6一压板 7一压杆,8一齿圈 9一精冲材料 lO一精冲件,1l一内形废料 c一冲裁间隙,图292精冲示意图,普通冲裁与精冲的区别 1一落料凸模 2一凹模 3一冲孔凸,1一齿圈压板 2一凹模(落料)3一凸凹模 4一顶板 5一材料 6一零件 7一冲孔废料,图293精冲过程,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)卸出冲孔废料；g)顶出零件及卸出带料；h)排出零件和废料，向前送料,1一齿圈压板 2一凹模(落料)3一凸凹模 4一顶板 5一材,1一凹模；2一切屑；3一凸模；4一工件,图294整修,1一凹模；2一切屑；3一凸模；4一工件,图295 小间隙圆角刃口冲裁 图296负间隙冲裁,a)落料b)冲孔,图295 小间隙圆角刃口冲裁,图297往复冲裁 图298对向凹模冲裁的过程,图297往复冲裁,图2917精冲模与普通复合模的比较,a)活动凸模式精冲模与普通复合模；b)固定凸模式精冲模与普通复合模,图2917精冲模与普通复合模的比较,1一凸模；2一凹模；3一顶件板；4一压边圈；5一冲孔凸模；6,顶,杆；7一传力杆；8一垫板；,9一支承环；10一冲孔凸模垫板；11一传力杆；12一凸模座；13一推板；14一座圈；15一垫板；16一模座；17一导向装置；18一压床上工作台；19一压床下工作台；2