工艺技术_冲裁工艺及冲裁模设计教材

标准公差数值 摘自GB T1800 3 98 问题1 问题2 问题3 返回 一 冲裁变形时板料变形区的力学分析 模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触 接触宽度约为板厚的0 2 0 4 二 冲裁时板料的变形过程 三个阶段 弹性变形阶段塑性变形阶段断裂分离阶段 三 冲裁件的断面质量及其影响因素 1 断面特征a 圆角带b 光亮带c 断裂带d 毛刺各部分随材料的性能 厚度 冲裁间隙 刃口状态及摩擦条件不同而不同 2 影响因素 1 材料性能对断面质量的影响 2 模具冲裁间隙对断面质量的影响 3 模具刃口状态对断面质量的影响 返回 一 间隙对冲裁件尺寸精度的影响 间隙过大时 冲孔件尺寸增大 落料件尺寸减小 间隙过小时 冲孔件尺寸减小 落料件尺寸增大 二 对模具寿命的影响 间隙过小时 摩擦增大 磨损严重 间隙过大时 摩擦减小 放宽间隙不均匀的不利影响 从而利于提高模具寿命 三 对冲裁工艺中力的影响 四 间隙值的确定 合理间隙值 1 理论确定法2 经验确定法软材料 t 1mm c 3 4 tt 1 3mm c 3 4 tt 3 5mm c 3 4 t硬材料 t 1mm c 4 5 tt 1 3mm c 6 8 tt 3 5mm c 8 13 t3 查表确定法 表2 2 3 返回 一 刃口尺寸计算的原则 1 考虑落料和冲孔的特点落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸 冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸 2 考虑刃口的磨损规律刃口磨损后 凹模刃口尺寸扩大 凸模刃口尺寸减小 为使模具有一定的使用寿命 磨损到一定程度仍能冲裁出合格的零件 落料时凹模刃口尺寸接近制件尺寸的下限值 冲孔时凸模刃口尺寸接近制件尺寸的上限值 3 考虑制件精度与模具精度之间的关系 1 一般情况按下表执行 2 制件未标注公差 按以下情况处理 非圆形件按IT14级处理 冲模按IT11级制造 圆形件的冲模可按IT7 IT6级制造 4 冲压件按 入体 原则进行尺寸标注冲压件的尺寸公差应标为单向公差 落料件为轴 上偏差为零 下偏差为负 冲孔件为孔 上偏差为正 下偏差为零 二 凸 凹模刃口尺寸的计算方法 一 凸模和凹模分开加工 1 为保证初始间隙值小于最大合理间隙 必须满足下列条件 若不满足 取 2 落料设工件的尺寸为 则 3 冲孔设工件的尺寸为 则 4 中心距计算设工件的尺寸为 则 X 系数 是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸 可按以下选取 当制件公差为IT10以上时 取x 1 当制件公差为IT11 IT13时 取x 0 75 当制件公差为IT14以下时 取x 0 5 或按教材表2 3 1确定 例1 如图所示零件的材料为Q235 料厚t 0 5mm 试求凸 凹模刃口尺寸及公差 解 该件 36由落料得到 2 6及18由冲孔得到 查表2 2 3 得 2cmin 0 04mm 2cmax 0 06mm则 2cmin 2cmax 0 02mm 由公差表查得 为IT12级 取x 0 75为IT14级 取x 0 5设凸模按IT6级制造 凹模按IT7级制造 1 冲孔 1 校核间隙公差条件 查公差值表得 2 计算冲孔凸 凹模尺寸 3 计算冲孔中心距 2 落料 1 校核间隙公差条件 查公差值表得 2 计算落料凸 凹模尺寸 二 凸模和凹模配合加工只在凸模 或凹模 的基准件上标注尺寸和制造公差 另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙值 存在三种不同类型尺寸 1 随磨损增大的尺寸 设工件尺寸为 2 随磨损减小的尺寸 设工件尺寸为 3 随磨损不变的尺寸 设工件尺寸为 例2 计算如图所示冲裁件的凸模 凹模刃口尺寸及制造公差 料厚t 1mm 材料为10号钢 尺寸如下 解 该件属于落料件 选凹模为设计基准件 只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差 凸模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做 由表2 2 3查得 2Cmin 0 10mm 2Cmax 0 14mm由表2 3 1查得 尺寸80mm 选x 0 5 尺寸15mm 选x 1 其余尺寸 选x 0 75 落料凹模刃口尺寸计算如下 1 随磨损增大的尺寸有a b c 2 随磨损减小的尺寸有d 3 随磨损不变的尺寸有e 落料凸模的基本尺寸与凹模相同 不必标注公差 注明以0 1 0 14mm的双面间隙与落料凹模配做 如下图所示 例3 如图所示零件 材料为20钢 料厚为2mm 按配制加工方法计算凸模 凹模刃口尺寸及制造公差 解 该冲裁件属于落料件 只需计算凹模刃口尺寸即可 1 随磨损增大的尺寸有Ad1 Ad2 Ad3 Ad4 其中Ad2 Ad4为半边磨损 所以其制造偏差 0 25 2 为保证R60与120尺寸相切 故R60不需计算 直接取Ad1的一半 查表2 3 1 以上计算尺寸 系数x均为0 5 刃口尺寸计算公式 2 随磨损不变的尺寸Cd1 Cd2 计算公式为 2 随磨损减小的尺寸Bd1 Bd2 查表2 3 1 Bd1 Bd2的磨损系分别为0 75 1 计算公式为 返回 一 冲裁力的计算 普通平刃冲裁存在的力 1 冲裁力Fp 2 卸料力FQ 3 推料力FQ1 4 顶件力FQ2冲裁力实为剪切力 其它三力的计算 卸料力 推料力 顶件力 二 压力机公称压力的选取 选择压力机的条件 冲裁工艺总力计算的三种情况 1 采用弹压卸料装置和下出件的模具时 2 采用弹压卸料装置和上出件的模具时 3 采用刚性卸料装置和下出件的模具时 三 冲模压力中心的确定 冲模的压力中心与压力机滑块中心重合 1 简单形状压力中心的计算 1 直线的压力中心在中点 2 圆弧的压力中心计算 如图所示 对任意角2 2 单凸模压力中心的确定根据 力矩定理 用解析法确定压力中心 步骤 1 按比例画出凸模刃口的轮廓形状 2 在凸模刃口轮廓内 或外 的任意处 建立坐标系 3 将凸模刃口轮廓线分为若干线段 直线或圆弧段 L1 L2 Ln 并用各段长度代表各自的冲载力 4 确定凸模刃口各线段的压力中心位置及其坐标值 X1 Y1 X2 Y2 Xn Yn 3 多凸模冲裁时压力中心的确定根据 力矩定理 用解析法确定压力中心 步骤 1 按比例画出各凸模刃口的轮廓形状及正确位置 2 建立XOY坐标系 并尽量使计算简便 3 确定各凸模的压力中心坐标和周长 4 求总合力的压力中心坐标 例题 在黑板上讲 1 如图建立的坐标系 已知 L1 12 5mm L2 21 5mm L6 6mm L7 28mm 求该凸模的压力中心坐标 2 确定如图所示制件的冲孔落料复合模的压力中心位置 四 降低冲裁力的措施 斜刃冲裁法 阶梯冲裁法 返回 一 材料的经济利用 材料利用率 冲裁时板料上的废料 1 工艺废料 2 结构废料 排样原则 1 提高材料利用率 2 应使操作简单 劳动强度小且安全 3 模具结构简单 寿命高 4 保证制件质量 二 排样方法 1 有废料排样 2 少废料排样 3 无废料排样 三 搭边和条料宽度的确定 1 搭边过大 浪费材料 过小 易使板料翘曲或被拉断 增大毛刺 可能损坏模具 搭边值查表经验数据得到 2 条料宽度的确定 1 有侧压装置时条料的宽度 2 无侧压装置时条料的宽度 3 有定距侧刃时条料的宽度 导料板之间的距离为 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 返回 冲裁模的分类 1 按工序性质 落料模 冲孔模 弯曲模 拉深模等 2 按工序组合方式 单工序模 复合模 级进模 3 按上 下模导向方式 无导向模 导柱模 导板模等 4 按凸 凹模所用材料 硬质合金冲模 锌基合金冲模 聚氨酯冲模等 一 单工序冲裁模 1 落料模 1 无导向的敞开式落料模 2 导板式落料模 3 带导柱的弹顶落料模2 冲孔模 1 冲侧孔模 2 小孔冲模 二 复合冲裁模 特点 有一零件为凸凹模 优点 结构紧凑 生产率高 制件精度高 特别对于制件孔对外形的位置度容易保证 缺点 结构复杂 制造和装配较困难 按大凹模安装在上模还是下模 分为 1 倒装式复合模 2 正 顺 装式复合模 三 级进冲裁模 属工序集中的工艺方法 在一套模具上切边 切槽 冲孔 塑性成形 落料等工序在一套模具上完成分为 普通级进模和精密级进模 按普通级进模 1 用导正销定距的级进模 2 用侧刃定距的级进模 返回 返回 一 冲裁件的工艺性分析 1 普通冲裁件的形状和尺寸 1 形状简单 对称 排样时少废料 2 避免过长的悬臂与狭槽 一般狭槽宽度应大于板料厚度的2倍 3 尽量减少不带圆角半径的冲裁件 4 冲孔的尺寸不能太过小 5 孔间距a或工件边缘的间距不能过小 一般a 2t且a 3mm 6 弯曲件和拉深件的孔与壁应保持一定距离 2 普通冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度当模具结构合理 其制造精度较高时 制件的外形精度应低于IT10级 内孔尺寸精度应低于IT9级 一般尺寸精度为IT11级以下 工件尺寸精度最好不高于IT12级 其详细内容可参看教材图表 二 冲裁工艺方案的确定 1 冲裁工序的组合 1 生产批量 小批量 单工序冲裁 中大批量 复合冲裁或级进冲裁 2 工件尺寸公差等级 复合冲裁精度高 级进冲裁稍低 3 对工件尺寸 形状的适应性 工件尺寸较小 宜用复合冲裁或级进冲裁 中等尺寸 宜用复合冲裁 孔间距过小 宜采用级进冲裁 级进冲裁 工件尺寸不宜过大 4 模具的制造 安装调整和成本 复合模易制造 安装调试成本低 5 操作的方便与安全 级进模较复合模安全 2 冲裁顺序的安排 1 级进冲裁的顺序安排a 先冲孔后落料 或切断 定位精度要求高时 可加冲工艺孔 b 采用定距侧刃 单侧刃时 切边工序与首次冲孔同时进行 便于控制送料间距 双侧刃时 可安排成一前一后 也可并列 2 多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排a 先落料 后冲孔 定位基准要一致 b 多孔时 先冲大孔后冲小孔 返回 一 冲模零件的分类 二 凸模与凸模组件的设计 1 凸模的结构形式 1 镶拼式 2 整体式 直通式 台阶式 2 凸模的强度和刚度校核一般不需进行校核 只有细而长 且冲裁厚板料时才进行校核 1 凸模承压能力校核对于任意凸模形状 对于圆形凸模 2 凸模抗变能力校核1 无导向的凸模对于圆形凸模 对于非圆形凸模 2 对于有导向的凸模对于圆形凸模 对于非圆形凸模 3 凸模长度的确定 4 凸模材料寿命要求不高 T8A T10A 形状复杂 寿命要求较高 Cr12 Cr12MoV CrWMn 热处理 58 62HRC 尾部回火40 50HRC 5 凸模的护套 6 凸模的固定方式 三 凹模的结构设计 1