冲裁变形过程分析

第3章冲裁模设计与制造内容简介：

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3章冲裁模设计与制造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3章冲裁模设计与制造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3章冲裁模设计与制造本章目录3.1冲裁变形过程分析3.2冲裁件的工艺性3.3冲裁间隙3.4凸、凹模人口尺寸的确定3.5排样3.6冲压力与压力中心的计算3.7冲裁模的典型结构3.8冲裁模主要零部件的设计与选用3.9冲裁模零件的制造3.10冲裁模的装配与调试3.11冲裁模设计与制造步骤及实例3.1冲裁变形过程分析第3章冲裁模设计与制造分类: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3章冲裁工艺与模具设计垫圈的落料与冲孔

a)落料

b)冲孔

冲裁变形过程分析第3章冲裁模设计与制造冲裁变形时板材变形区受力情况分析

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。

第3章冲裁工艺与模具设计冲裁变形过程间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：第3章冲裁模设计与制造3.2.2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件质量：第3章冲裁模设计与制造3.2.3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。3.2冲裁变形过程分析第3章冲裁工艺与模具设计冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a）冲孔件b）落料件

第3章冲裁模设计与制造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。3.2.3冲裁件质量及其影响因素第3章冲裁模设计与制造3.2.3冲裁件质量及其影响因素

影响断面质量的因素：1）材料性能的影响2）模具间隙的影响3）模具刃口状态的影响1、冲裁件断面质量及其影响因素第3章冲裁工艺与冲裁模设计冲裁间隙Z：

指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。

Z=DA-

dT第3章冲裁模设计与制造材料力学性能对断面质量的影响

塑性好：裂纹出现的较晚，材料被剪切挤压的深度较大，因而光面所占比例大，毛面较小，但塌角、毛刺也较大。塑性差：裂纹出现较早，光面所占比例小，毛面较大，但塌角和毛刺都较小。第3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3章冲裁模设计与制造模具间隙对断面质量的影响

模具间隙合理时：上下刃口的裂纹基本重合，光面占板厚的1/3-1/2，塌角、毛刺和毛面斜角较小，断面质量较好。间隙较大时：拉伸作用增大，塑性阶段较早结束，光面减小，毛面增大，塌角、毛刺也较大，冲裁件的穹弯增大，上下裂纹不重合，两者向内再重合，毛面斜角增大，断面质量不好。间隙过小：挤压作用增大，上下裂纹不重合，材料距上下裂纹最近处产生二次剪裂，产生第二光面或断续的小光亮块，毛刺薄而高（易去除），两个光亮带的毛面内有潜伏裂纹（不深仍可使用）。第3章冲裁模设计与制造模具刃口状态对断面质量的影响凸、凹模刃口磨钝后，挤压作用增大，圆角和光面增大，落料件上端和孔口下端产生明显的毛刺。凸模刃口磨钝后，落料件上产生明显毛刺。凹模刃口磨钝后，冲孔件上产生明显毛刺。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、凹模均磨钝第3章冲裁工艺与模具设计3.2.3冲裁件质量及其影响因素

冲裁件尺寸精度：冲裁件实际尺寸与基本尺寸之差，差值越小，精度越高。以光面为准。该差值包括两方面的偏差：一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差；

二是模具本身的制造偏差。

2、冲裁件尺寸精度及其影响因素第3章冲裁工艺与模具设计尺寸精度影响因素1模具的制造精度2材料的性质——回弹，E越大越好3冲裁间隙间隙过大，冲裁件的尺寸向实体方向收缩，落料小于凹模，冲孔尺寸大于凸模。间隙过下，冲裁件的尺寸向实体方向收缩，落料大于凹模，冲孔尺寸小于凸模。4冲裁件形状和尺寸——越简单越好δ

δ0z0z

δ为冲裁件相对于凸、凹模尺寸的偏差