模具设计211-3

1、教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 2022-6-17第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17 使板料分离的冲压工艺称为冲裁。冲裁工艺的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、种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口、剖切等。切口、剖切等。 冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压加工中应用极广。它既可以直接冲出成品零件，加工中应用极

2、广。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，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）。口、冲孔等工序）。 2 21 1 冲裁工艺冲裁工艺 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o l l 冲裁工艺。冲裁工艺。 o l l 典型冲裁模结构。典型冲裁模结构。 o l l 冲裁模主要零部件的结构分析与标准冲裁模主要零部件的结构分析与标准的选用。的选用。 o l l 冲裁模

3、设计要点冲裁模设计要点 本章要点本章要点:2 21 1 冲裁工艺冲裁工艺 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o l l 冲裁工艺。冲裁工艺。 o l l 冲裁模设计要点冲裁模设计要点本章难点：本章难点：2 21 1 冲裁工艺冲裁工艺教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 在冲裁工艺中，以落料、冲孔应用最多。在冲裁工艺中，以落料、冲孔应用最多。o 从板料上冲下所需形状的工件（或毛坯）称为从板料上冲

4、下所需形状的工件（或毛坯）称为落料。落料。o 在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）称为冲孔。称为冲孔。 o 落料和冲孔的变形性质完全相同，但在进行模落料和冲孔的变形性质完全相同，但在进行模具工作部分设计时，要分开加以考虑。具工作部分设计时，要分开加以考虑。 211 冲裁基本知识冲裁基本知识教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17211 冲裁基本知识冲裁基本知识教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与

5、设计冲裁模结构与设计2022-6-17 根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可以分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。为普通冲裁和精密冲裁两大类。普通冲裁普通冲裁: 是由凸、凹模刃口之间产生是由凸、凹模刃口之间产生剪裂缝剪裂缝的形式实的形式实现板料分离。现板料分离。精密冲裁精密冲裁: 是以是以变形变形的形式实现板料的分离的形式实现板料的分离 。 前者冲出的工件断面比较粗糙，精度较低。后前者冲出的工件断面比较粗糙，精度较低。后者冲出的工件不但断面比较光洁而且精度也较高，者冲出的工件不但断面比较光洁而且精度也较高，但需要有专门的精冲设备及精冲模具。但需要有专门的精冲设备及

6、精冲模具。211 冲裁基本知识冲裁基本知识教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 凸模凸模1与凹模与凹模2具具有与工件轮廓一样的有与工件轮廓一样的刃口。凸、凹模之间刃口。凸、凹模之间存在一定的间隙。当存在一定的间隙。当压力机滑块把凸模推压力机滑块把凸模推下时，便将放在凸、下时，便将放在凸、凹模中间的板料冲裁凹模中间的板料冲裁成所需的工件。成所需的工件。动画演示：动画演示：冲裁变形过程冲裁变形过程2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具

7、设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 当模具间隙正常时，金属板料的冲裁变形过程当模具间隙正常时，金属板料的冲裁变形过程大致可分为三个变形阶段。大致可分为三个变形阶段。o （1）弹性变形阶段）弹性变形阶段o （2）塑性变形阶段）塑性变形阶段 o （3）剪裂阶段）剪裂阶段 2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 当凸模开始接触板料并下压当凸模开始接触板料并下压时，凸模与凹模刃口周围的板料时，凸模与凹模刃口周围的板

8、料产生应力集中现象，使材料产生产生应力集中现象，使材料产生弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂的弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂的变形。板料略有挤入凹模洞口的变形。板料略有挤入凹模洞口的现象。此时，凸模下的材料略有现象。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘。弯曲，凹模上的材料则向上翘。间隙愈大，弯曲和上翘愈严重。间隙愈大，弯曲和上翘愈严重。随着凸模继续压入，直到材料内随着凸模继续压入，直到材料内的应力达到弹性极限。的应力达到弹性极限。（1 1）弹性变形阶段）弹性变形阶段2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章

9、冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 当凸模继续压入，板料内当凸模继续压入，板料内的应力达到屈服点，板料与凸的应力达到屈服点，板料与凸模和凹模的接触处产生塑性剪模和凹模的接触处产生塑性剪切变形。切变形。o 随着凸模的下压，应力不随着凸模的下压，应力不断加大，直到分离变形区的应断加大，直到分离变形区的应力达到抗剪强度，塑性变形阶力达到抗剪强度，塑性变形阶段结束。段结束。 （2）塑性变形阶段）塑性变形阶段2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17

10、o 当板料的应力达到抗剪强度当板料的应力达到抗剪强度后，凸模再向下压，则在板料与后，凸模再向下压，则在板料与凸模和凹模的刃口接触处分别产凸模和凹模的刃口接触处分别产生裂纹。随着凸模下压，裂纹逐生裂纹。随着凸模下压，裂纹逐渐扩大并向材料内延伸。当上、渐扩大并向材料内延伸。当上、下裂纹重合时，板料便被分离。下裂纹重合时，板料便被分离。凸模再下压，将已分离的材料克凸模再下压，将已分离的材料克服摩擦阻力从板料中推出，完成服摩擦阻力从板料中推出，完成冲裁过程。冲裁过程。（3）剪裂阶段）剪裂阶段2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造

11、 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 在正常的冲裁工作条件下，由凸模刃口出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。这时可以得到如图的。这时可以得到如图2.4所示的冲裁件断面，所示的冲裁件断面，它具有明显的四个特征区。它具有明显的四个特征区。o（1 1）圆角带）圆角带；o（2）光亮带光亮带 ；o（3）断裂带断裂带 ；o（4）毛刺。毛刺。2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁

12、模结构与设计2022-6-172 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 圆角带圆角带1 又称塌角又称塌角o 材料塑性愈好，凸、凹模之间间隙愈大，形材料塑性愈好，凸、凹模之间间隙愈大，形成的塌角也就愈大。成的塌角也就愈大。o 光亮带光亮带2 2o 光亮带垂直于底面。材料塑性愈好，凸模光亮带垂直于底面。材料塑性愈好，凸模和凹模之间的间隙（图中和凹模之间的间隙（图中Z Z2 2为单边间隙）愈为单边间隙）愈小，光亮带的高度愈高。小，光亮带的高度愈高。 2 21

13、12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o断裂带断裂带3 3o 断裂带表面粗糙，并带有斜度。凸模和凹断裂带表面粗糙，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模的间隙愈大，则断裂带高度愈大且斜度也增大。大。o毛刺毛刺4 4o 紧挨着剪裂带的边缘，是由于裂纹的产生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不是正对着凸模和凹模的刃口而是在靠近刃口的侧面。的侧面。 2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五

14、规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 对于冲孔件的孔，决定与轴类零件配合性对于冲孔件的孔，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；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是，可以得出如下重要的关系式 : : o 落料尺寸落料尺寸 = = 凹模尺寸凹模尺寸o 冲孔尺寸冲孔尺寸 = = 凸模尺寸凸模尺

15、寸计算凸模和凹模尺寸的依据：计算凸模和凹模尺寸的依据：2 21 12 2 冲裁过程分析冲裁过程分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 1 1尺寸精度；尺寸精度；o 2 2断面质量；断面质量；o 3毛刺毛刺。213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如冲冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙和冲裁

16、模的制造精度、材料性质、冲裁间隙和冲裁件的形状等。件的形状等。o （1 1）冲模的制造精度；）冲模的制造精度；o （2 2）材料性质；）材料性质；o （3 3）冲裁间隙；）冲裁间隙；o （4 4）冲裁件的形状。）冲裁件的形状。1尺寸精度尺寸精度213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有直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，冲裁件的精度亦愈接影响。冲模的精度愈高，冲裁件的精度亦愈高。高。（1 1）冲模的

17、制造精度）冲模的制造精度213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲对于比较软的材料，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。硬的材料，情况正好与此相反。（2 2）材料性质）材料性质213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计202

18、2-6-17o 如间隙过大，对于落料件，其尺寸将会小于凹如间隙过大，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。模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。o 如间隙过小，对于落料件，其尺寸将会大于凹如间隙过小，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。模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。 （3 3）冲裁间隙）冲裁间隙213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 冲裁件的形状越简单其精度越高。冲裁

19、件的形状越简单其精度越高。（4 4）冲裁件的形状）冲裁件的形状213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 对于断面质量，起决定作用的是冲裁间对于断面质量，起决定作用的是冲裁间隙。隙。 o 在具有合理间隙的冲裁条件下裂纹重合。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，虽有斜度但并不裂带虽然粗糙但

20、比较平坦，虽有斜度但并不大，所产生的毛刺也是不明显的。大，所产生的毛刺也是不明显的。 2 2断面质量断面质量213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17 2 2断面质量断面质量213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 当间隙过大或过小时，就会使上、下裂纹不当间隙过大或过小时，就会使上、下裂纹不能重合。能重合。o（1 1）间隙过大

21、：）间隙过大：o 使凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹向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，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，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。冲裁件平面可能产生穹弯现象。 2 2断面质量断面质量213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022

22、-6-17o（2 2）间隙过小：）间隙过小：o 会使凸模产生的裂纹向外移动一个距离。上、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用加大，在最后被分离时，冲裁件上有较尖锐的挤出毛刺。挤出毛刺。 2 2断面质量断面质量213

23、冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 冲裁过程的分析可知，冲裁件产生微小的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，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裁中允许的毛刺高度见表2.2。 3 3毛刺毛刺213 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第2 2章章 冲裁模结构与设计冲裁模结构与设计2022-6-17o 若冲裁过程不正常，毛刺就会明显增大，这是若冲裁过程不正常，毛刺就会明显增大，这是不允许的。产生毛刺的原因主要有两个，其一是不允许的。产生毛刺的原因主要有两个，其一是冲裁间隙不合理。冲裁间