(2-1、2-2)冲裁变形过程分析

第二章冲裁工艺与冲裁模设计内容简介：冲裁是最基本的冲压工序。本章是本课程的重点章。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。第二章冲裁工艺与冲裁模设计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。学习目的与要求：第二章冲裁工艺与冲裁模设计1．冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2．刃口尺寸计算原则和方法；3．冲裁工艺性分析与工艺方案制定；4．冲裁模典型结构及特点；5．冲裁模结构设计及模具标准应用；6．冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。重点：难点：1．冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2．刃口尺寸计算原则和方法；3．模具结构设计及模具标准应用；4．冲裁工艺与冲裁模设计的方法和步骤。第一节概述第二节冲裁变形过程分析第三节冲裁模间隙第二章冲裁工艺与冲裁模设计第四节凸模与凹模刃口尺寸的确定第五节冲裁排样设计第六节冲裁力和压力中心的计算第七节冲裁的工艺设计第八节冲裁模的典型结构第九节冲裁模零部件设计第十节冲裁模设计程序本章目录第一节概述第二章冲裁工艺与冲裁模设计分类:冲裁模：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。普通冲裁、精密冲裁第二节冲裁变形过程分析第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁时板材变形区受力情况分析四对力冲裁时作用于板料上的力1-凸模2-板材3-凹模了解和掌握冲裁变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，控制冲裁件质量。凸、凹模间隙存在，产生弯矩。拉伸、压缩、剪切变形间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁变形过程1．弹性变形阶段变形区内部材料应力小于屈服应力。2．塑性变形阶段变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸，凸、凹模有压缩等变形。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冲裁力的变化第二节冲裁变形过程分析冲裁件质量：第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素垂直、光洁、毛刺小图纸规定的公差范围内外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小指断面状况、尺寸精度和形状误差。第二节冲裁变形过程分析第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素（续）1、冲裁件断面质量及其影响因素断面特征圆角带a：刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带b：塑性剪切变形。质量最好的区域。断裂带c：裂纹形成及扩展。毛刺区d：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。第二节冲裁变形过程分析第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素（续）1、冲裁件断面质量及其影响因素（1）材料性能的影响塑性好的材料：a、b、d大，c小（2）模具间隙的影响间隙小，出现二次剪切，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，落料件上端的毛刺加重；当凹模刃口磨钝时，冲孔件的孔口下端的毛刺加重；当凸、凹模刃口同时磨钝时，冲裁件的上、下端的毛刺都将加重；第二节冲裁变形过程分析第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素（续）2、冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度：该差值包括两方面的偏差：一是冲裁件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）；（3）冲裁间隙（2）材料的性质指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。第二章冲裁工艺与冲裁模设计2、冲裁件尺寸精度及其影响因素影响因素：（3）冲裁间隙间隙偏大：拉伸作用增强，冲裁后由于弹性恢复，冲裁件尺寸将向实体方向收缩，于是落料件的尺寸将会小于凹模尺寸；冲孔件的尺寸将会大于凸模尺寸；间隙偏小：压缩作用增强，冲裁后由于弹性恢复，冲裁件尺寸将向实体的反方向胀大，于是落料件的尺寸将会大于凹模尺寸；冲孔件的尺寸将会小于凸模尺寸；第二节冲裁变形过程分析第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素（续）3、冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象，它是由于间隙过大，弯矩增大，变形拉深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：变形：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。由于材料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。翘曲：第二节冲裁变形过程分析第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素（续）3、冲裁件形状误差及其影响因素模具结构也对冲裁件质量有影响。普通冲裁模的尺寸精度和断面质量均不太高。经济级精度：IT14-IT10最高精度：IT10-IT8第二章冲裁工艺与冲裁模设计垫圈的落料与冲孔a)落料b)冲孔第二章冲裁工艺与冲裁模设计普通冲裁与精密冲裁a)普通冲裁b)带齿圈压板精冲1-凸模2-齿圈压板3-坯料4-凹模5-顶板第二章冲裁工艺与冲裁模设计落料冲孔复合模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-挡料销第二章冲裁工艺与冲裁模设计冲裁时板料的应力状态图冲裁力与凸模行程曲线第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计冲裁件的断面特征a）冲孔件b）落料件a-圆角带b-光亮带c-断裂带d-毛刺第二章冲裁工艺与冲裁模设计冲裁变形过程第二章冲裁工艺与冲裁模设计间隙对剪切裂纹与断面质量的影响ａ）间隙过小ｂ）间隙合理ｃ）间隙过大第二章冲裁工艺与冲裁模设计凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a)凹模磨钝b)凸模磨钝c)凸、凹模均磨钝