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College of Materials Science and Engineering 板料冲裁模工艺及冲裁模具间隙实验 College of Materials Science and Engineering 材料冲裁模工艺及冲裁模具间隙实验 实验目的和意义 实验仪器 实验原理 实验内容与步骤 实验报告内容 注意事项 College of Materials Science and Engineering 1. 实验目的和意义 College of Materials Science and Engineering (1)实验意义 了解冲裁剪切过程,冲裁受力状态及冲裁剪切断面 特征 了解凸凹模间隙大小对冲裁件断面质量(断面粗糙 度、毛刺高度、冲裁力、模具寿命及制件尺寸)的 影响; 了解确定冲裁模合理间隙值的方法及为什么考虑磨 损的影响后凸、凹模均应采用最小合理间隙值; 1. 实验目的和意义 College of Materials Science and Engineering 1. 实验目的和意义 掌握Y41K-25单柱液压机的操作方法 掌握板料冲裁实验的方法 (2) 实验目的 College of Materials Science and Engineering 2. 实验仪器 College of Materials Science and Engineering 2. 实验仪器 掌握Y41K-25单柱液压机 0200mm的游标卡尺;025mm的千分尺 落料模一套 (1)实验仪器 College of Materials Science and Engineering 2. 实验仪器 2)仪器实物图 凸 模 凹 模 液压机 控制面 板 微机 控制 系统 Y41-25型数控液压机 College of Materials Science and Engineering 液压机控制面板 手动控制凸模上 升和下降 泵油开关按 钮 顶出成形零件 总电源开关 联机启动停止按钮。 当液压机处于联机循 环状态时,液压机自 动工作,上模的运动 上限、下限以及运动 速度都可事先调节。 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 (1)冲裁过程的分析 普通冲裁过程大致可以分成三个阶段,如图1 (a)弹性变形阶段(b)塑性变形阶段(c)断裂分离阶段 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 弹性变形阶段 凸模与材料接触后,使材料压缩产生拉 伸和弯曲弹性变形,此时,材料内应力没有超过材料的 弹性极限。若卸去载荷,材料则恢复原状。 塑性变形阶段 当凸模继续下压,材料内的应力值达到 屈服强度时开始产生塑性流动、滑移变形,同时还伴随 有金属的拉伸和弯曲。随着凸模挤入材料的深度增大, 塑性变形程度逐渐增大,变形区材料硬化加剧,直到刃 口附近的材料内应力达到材料强度极限,冲裁力达到最 大值,材料出现裂纹,开始破坏,塑性变形阶段结束。 断裂分离阶段 随着凸模继续压入材料,已经出现的上 、下裂纹逐渐向金属内层扩展延伸,当裂纹相遇重合时 ,材料即被剪断而完成分离过程。 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 (2)冲裁件质量 冲裁件质量主要是指剪切面质量、表面质量、形状误差和 尺寸精度。对于冲裁工序而言,冲裁件剪切断面质量往往是 关系到工序成功与否的重要因素。切断面特征如图2所示。 a)冲孔件 b)落料件 图2 冲裁件切断面特征 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 从图2中能够看到,冲裁件剪切断面可 以明显地区分为四个部分:光亮带、断裂带 、圆角和毛刺。 冲裁件断面和表面质量的影响因素很多 ,剪切断面上的光亮带、断裂带、圆角、毛 刺等四个部分,各自所占断面百度的比例也 是随着制作材料、模具和设备等各种冲裁条 件不同而变化。 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 (3)冲裁模间隙 冲裁模具的凸、凹模间隙对冲裁件断面质量有很大 的影响。从图3中可以看到,间隙适中时,上、下裂纹 互相重合,冲裁件断面虽有一定斜度,但比较平直、光 洁且毛刺很小。 间隙过小时,由于分离面上、下裂纹向材料中间扩 展时不能互相重合,将被第二次剪切才能完成分享,因 此出现二次挤压而形成二次光亮带,毛刺也有所增长, 但冲裁件容易清洗,穹弯小,断面比较垂直。 间隙过大时,材料受到很大的拉伸和弯曲应力作用 ,冲裁件光亮带小,圆角和斜度加大,毛刺大而厚,难 以去除。 当间隙过大或小时均使冲裁件尺寸与模具刃口尺寸 的偏差增大,影响冲裁件尺寸精度。同时,冲裁间隙还 影响模具寿命、卸料力、推件力和冲裁力等。 College of Materials Science and Engineering 3. 实验原理 因此,对于冲制出合乎质量要求的冲裁件,确 定冲裁模具凸、凹模之间的合理间隙值是冲裁 工艺与模具设计中的一个关键性问题。 一般来说,合理间隙是指能够使断面质量、尺 寸精度、模具寿命和冲裁力等方面得到最佳效 果的间隙。但在实际冲裁中,由于间隙大小对 冲裁件断面质量、模具寿命等影响规律并不相 同,因此不可能存在一个绝对合理的间隙值, 能够使各项指标都达到最佳效果,只能是给出 合理间隙范围,然后根据冲裁要求进行选取。 College of Materials Science and Engineering 合理间隙值的确定方法有两种:理论方法和经 验方法。 a 理论方法 它是以分离面上、下裂纹重合 相交于一条线上的凸、凹模之间的间隙值为合 理的间隙的依据。 b 经验方法 在实际应用中,理论方法计算 不方便,由于间隙值的因素、影响规律比较复 杂,理论计算结果也不理想,所以,通常采用 经验法确定,包括应用经过简化后的经验公式 进行计算和将试验数据列成表格进行查取两种 方式。 College of Materials Science and Engineering 4. 实验内容与步骤 College of Materials Science and Engineering 4.实验内容与步骤 (1) 实验内容 采用厚度t=2.5mm的钢板,完成不同间隙 的凸、凹模的冲裁工艺实验; 观察并记录每一个冲裁工件的断面质量及 冲裁力。 College of Materials Science and Engineering 4.实验内容与步骤 (2) 实验步骤 检查设备、数据测试系统、模具能否 正常工作; 使用D42mm的凹模,再换不同走私 的凸模以改变冲裁间隙的办法来对条料冲 裁,每更换一次凸模,就对t=2.5mm和 t=1.0mm的钢板进行一次冲裁。并记录每 次冲裁力填入下表。 College of Materials Science and Engineering 4.实验内容与步骤 凸模直径mm 41.6 41.65 41.70 41.7541.80 41.85 41.90 41.95 t=2.5mm 冲裁力 (KN ) 毛刺高度(mm ) 测量与观察: a 观察不同冲裁间隙时零件断面的情况; b 测量零件毛刺高度(圆角均布的三点),取平均值 记入表1。 表1 毛刺高度测量平均值 College of Materials Science and Engineering 5. 实验报告 College of Materials Science and Engineering 5.实验报告 (1) 根据记录的毛刺高度,绘制h-z曲线,确定t=3mm 板料的合理间隙值,记入表2并与理论值进行比较。 板料厚度 理论间隙值 实验确定的合理 间隙值 t=3mm College of Materials Science and Engineering 5.实验报告 (2) 试分析冲裁模间隙对冲裁件质量( 断面粗糙度、毛刺高度、冲裁力、模具寿 命及制件尺寸)的影响。 (3) 试计算D42mm圆形毛坯落料模 具有合理间隙时的凸、凹模刃口尺寸及制 造公差(冲裁件公差1.100mm) College of M

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