冲压工艺学分离工序-冲裁

第三章冲裁

冲裁是通过一对工具（模具）的工作部分——冲头与凹模，利用冲压设备加压于其间的被冲材料，使之在有一定间隙的刃口处产生剪切等变形，进而分离破断的冲压加工分离工序。动画：冲裁过程冲头P冲头平面板料凹模平面凹模tc是分离工序的基础和重点第三章冲裁落料与冲孔：金属垫片落料工序冲孔工序第三章冲裁材料力学——作为剪切变形的实例和内容，仅从工程结构上宏观的受力和变形考虑。塑性加工方法——为研究冲裁件质量、模具寿命和冲裁力，应从塑性力学理论和冲裁变形的实际条件，分析冲裁变形的机理。第三章冲裁3.1冲裁机理 3.1.1冲裁变形过程1变形过程理论与模型（1）宏观理论模型冲裁变形分为三个阶段： 弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂分离阶段第三章冲裁（2）细观理论模型

从细观力学角度分析冲裁变形过程，认为冲裁变形过程分为六个阶段：冲击压缩、压入剪切、裂缝生长、突然分离、推出凹模和卸离冲头阶段。冲裁变形过程第三章冲裁2冲裁曲线（力-行程图）典型冲裁曲线冲裁力，微裂纹产生裂纹重合，卸载分离推件力卸料力第三章冲裁3冲裁变形过程第三章冲裁3.1.2冲裁变形区与受力1冲裁变形区冲裁过程中材料变形区是位于冲头与凹模的上下刃口尖端连线为中心的区域，为一个纺锤形的范围。变形区范围随材料延伸率和加工硬化指数提高而增大！第三章冲裁2变形区及邻域的应力分析（1）冲裁力导致的基本应力（2）力矩引起的弯曲应力第三章冲裁3变形区及邻域的应力状态（1）作用的外力1）宏观力学模型2）细观力学模型─凸、凹模对板料的垂直作用力─凸、凹模对板料的侧压力─凸、凹模端面与板料间的摩擦力─凸、凹模侧面与板料间的摩擦力材料力学的剪切模型第三章冲冲裁裁（2）应应力状态态图冲裁变形形区及其其邻域内内的应力力状态复复杂，并并且与变变形过程程有关。。第三章冲冲裁裁3.2冲冲裁件件的质量量3.2.1冲冲裁件的的断面冲裁件断断面裂纹扩展方向毛刺产生原因第三章冲冲裁裁3.2.2冲冲裁件的的精度1弯弯拱：弯弯矩作用用的结果果；预防防措施；；影响因因素2尺尺寸精度度：冲裁裁件的弹弹性回复复所致；；影响因因素3斜斜度：弯弯曲变形形引起光光亮带斜斜度；剪剪裂带斜斜度第三章冲冲裁裁3.3冲冲裁间间隙1间间隙对冲冲裁变形形及冲裁裁件断面面的影响响3.3.1间间隙对冲冲裁工艺艺的影响响刃口状态态和材料料塑性第三章冲冲裁裁2间间隙对冲冲裁件精精度的影影响3间间隙对模模具寿命命的影响响4间隙隙对冲裁裁力的影影响间隙的选选择依据据对于一般般的冲裁裁件，模模具加工工容易且且寿命长长，冲裁裁件断面面比较平平滑，塌塌角、毛毛刺和剪剪裂带所所占比例例比较小小，光亮亮带占断断面的1/3或或更大，，则认为为能够实实现这种种冲裁的的间隙为为实用间间隙的选选择范围围。第三章冲冲裁裁3.3.2间间隙值计计算与选选用1理理论计算算2经经验公式式3查查表第三章冲冲裁裁m值的确定定对于机械械制造及及汽车拖拖拉机行行业：当当t比较较小时(t<=3mm)软材料（（如08、10钢、黄黄铜紫铜铜等）：：m=0.08~0.10；中硬材料料（如Q235、Q255钢钢，20、25钢等））：m=0.1~0.12；；硬材料（（如45钢等））：m=0.12~0.14；对于电器器及仪表表行业：：当t比比较小时时(t<=3mm)纸、布、、皮革、、石棉、、橡胶、、塑料：：m=0.02；硬纸板板、胶胶纸板板、胶胶布板板、云云母片片：m=0.03；铝、紫紫铜、、纯铁铁：m=0.04；硬铝、、黄铜铜、08、、10钢及及其他他低碳碳钢：：m=0.05；锡磷青青铜、、铍合合金、、铬钢钢和中中碳钢钢：m=0.06；硅钢片片、弹弹簧钢钢、高高碳钢钢：m=0.07。当材料料厚度度t>3mm时时，由由于冲冲裁力力较大大，可可以适适当放放大系系数m，当断断面质质量没没有特特别要要求时时，一一般可可以放放大到到1.5倍倍。第三章章冲冲裁裁I、II、、III分指冲冲裁件件断面面质量量、尺尺寸精精度要要求级级别高高、中中、低低第三章章冲冲裁裁3.4冲冲裁模模刃口口尺寸寸确定定凸凹模模刃口口尺寸寸精度度是影影响冲冲裁件件尺寸寸精度度的首首要因因素。。必须须考虑虑到光亮带带尺寸寸决定定制件件尺寸寸和模具在在使用用中的的磨损损。1决决定定模具具刃口口尺寸寸确定定的原原则1）设设计落落料模模时应应以凹凹模为为基准准，间间隙取取在凸凸模上上；设设计冲冲孔模模时应应以凸凸模为为基准准，间间隙取取在凸凸模上上。2）落落料凹凹模刃刃口尺尺寸应应靠近近落料料件公公差范范围内内的最最小尺尺寸，，冲孔孔凸模模刃口口尺寸寸应靠靠近孔孔的公公差范范围内内的最最大尺尺寸。。3）凸凹模模间隙隙取最最小合合理间间隙。。4）考考虑弹弹复的的影响响，对对于厚厚板料料、高高弹性性材料料以及及有特特殊要要求的的冲裁裁件。。第三章章冲冲裁裁2凸凸凹凹模刃刃口尺尺寸计计算方方法1）分开加加工：分别别标注注凸凹凹模刃刃口尺尺寸及及公差差，适适于圆圆形及及简单单形状状。若落料料件尺尺寸、、冲孔孔件尺尺寸，，则则落料模模：冲孔模模：要满足足或或式中——制造公公差，，可查查表；；x—系数，，可查查表第三章章冲冲裁裁2）凸模与与凹模模配合合加工工是先按按尺寸寸和公公差制制造出出凹模模或凸凸模其其中一一个(基准准件)，然然后依依此为为基准准再按按最小小合理理间隙隙配做做另一一件。。优点：：不仅仅容易易保证证凸、、凹模模间隙隙很小小,而而且还还可以以放大大基准准件的的制造造公差差,使使制造造容易易。适用于于：异异形或或复杂杂刃口口。设计时时，基基准件件的刃刃口尺尺寸及及制造造公差差应详详细标标注，，非基基准件件上只只标注注公称称尺寸寸，但但在图图样上上注明明：““凸(凹)模刃刃口按按凹(凸)模实实际刃刃口尺尺寸配配作，，保证证最小小双面面合理理间隙隙值。。”第三章章冲冲裁裁3.5工工艺力力及冲冲裁功功1.冲冲裁力力:板料阻阻止凸凸模向向下运运动的的力；；是变变化的的，常常指最最大冲冲裁力力冲裁力力是选选择冲冲压设设备吨吨位和和检验验模具具强度度的重重要依依据。。平刃冲冲模的的冲裁裁力(k=1.3)还可由由表表示，，其中中p表示单单位冲冲裁力力，可可查下下表。。2.冲冲裁功功平刃冲冲裁时时，冲冲裁功功在选用用压力力机时时，必必须满满足W>W冲(W－－压力力机所所规定定的每每次行行程总总功)第三章章冲冲裁裁第三章章冲冲裁裁3.卸卸料力力、推推料力力、顶顶件力力卸料力力———从凸凸模将将零件件或废废料卸卸下的的力推件力力———从凹凹模内内顺冲冲裁方方向将将零件件或废废料推推出的的力顶件力力———从凹凹模内内逆冲冲裁方方向将将零件件或废废料推推出的的力为系数数，可可查表表，n为卡卡在凹凹模中中工件件或废废料数数。第三章章冲冲裁裁4.降降低冲冲裁力力的方方法1）材材料加加热红红冲2）斜斜刃冲冲裁3）多多凸模模阶梯梯布置置a)斜刃落料；b)斜刃冲孔；c)阶梯形凸模第三章冲冲裁叠层两步冲冲裁级进模两步步冲裁3.6多多工步冲裁裁第三章冲冲裁3.7精精密与半精精密冲裁1.精密冲冲裁它能在一次次冲压行程程中获得比比普通冲裁裁零件尺寸精度高高、冲裁面面光洁、翘翘曲小且互互换性好的的优质精冲零零件,并以较低的的成本达到到产品质量量的改善。精密冲裁实实现的必要要条件:1)强力的齿圈圈压边圈2)很小的冲裁裁间隙3)凹模刃口带有小小圆角4)强力的反顶顶装置第三章冲冲裁精密冲裁特特点：第三章冲冲裁工艺力计算算：冲裁力压边力反压力卸料力顶件力第三章冲冲裁2.半精精冲分离机理与与普通冲裁裁相同。但但是由于加加强了冲裁裁区的静水水压效果，，推迟了剪剪裂纹的发发生，使光光亮带比例例增加，断断面质量明明显提高。。1）小间隙隙圆角刃口口冲裁（光光洁冲裁））落料时凹模模刃口带小小圆角，冲冲孔时凸模模刃口带小小圆角，冲冲裁间隙为为0.01～0.02mm，，适于塑性性好的材料料。凹模圆圆角半径见见表3-7或0.1t。冲裁力：P＝（1.3～1.5）P普第三章冲冲裁2）负间隙隙冲裁（挤挤压冲裁））凸模直径大大于凹模直直径，一般般为(0.05～0.3)t，冲裁时时先形成一一倒锥毛坯坯，再将其其挤过凹模模洞口。适适于塑性好好的材料。。冲裁力：P＝CP普C—系数：：铝C=1.3~1.6黄铜，软钢钢C=2.25~2.8第三章冲冲裁3）上下（（反复）冲冲裁4）对对向凹模冲冲裁第三章冲冲裁5）挤压式式冲裁6）胀拉冲冲裁第三章冲冲裁3.8分分离工序特特点从变形机理理来讲，冲冲压分离加加工的基本本工序可以以分为冲裁裁、整修、、精冲和半半精冲四种种，变形机机理如下：：（1）冲裁裁：有裂缝缝发生、发发展且会合合而达到材材料分离的的变形机理理（2）整修：对冲裁件件断面再加加工，以生生成切屑的的方式实现现分离变形形切削机理理（3）精冲冲：以强烈烈的静水压压条件抑制制裂纹发展展而实现材材料断面塑塑性分离的