冲压工艺与模具设计 02-2.1、2.4讲解

2019张玉华主讲：《冲压工艺与模具设计》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。冲裁模：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。分类:普通冲裁、精密冲裁冲裁过程：2.1冲裁变形分析垫圈的落料与冲孔a)落料b)冲孔冲裁过程：2.1冲裁变形分析冲裁过程的三个阶段1.冲裁过程的三个阶段2.1冲裁变形分析间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程可分为三个阶段：弹性变形阶段：变形区内部材料应力小于屈服应力。塑性变形阶段：变形区内部材料应力大于屈服应力。由于间隙存在，变形复杂，并非纯塑性剪切变形，还伴随有弯曲、拉伸变形,间隙越大弯曲、拉伸越大。断裂分离阶段：变形区内部材料应力大于强度极限。1.冲裁过程的三个阶段

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2.1冲裁变形分析2冲裁件的断面组成第三章冲裁工艺断面特征圆角带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。2.1冲裁变形分析冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a）冲孔件

b）落料件

2冲裁件的断面组成第三章冲裁工艺2.1冲裁变形分析2冲裁件的断面组成第三章冲裁工艺断面质量1.材料性能对断面质量的影响

材料塑性越好，光亮带所占比例越大。2.冲裁间隙对断面质量的影响

间隙小，出现二次剪裂，产生第二光亮带

间隙大，出现二次拉裂，产生二个斜度3.模具刃口对断面质量的影响

2.1冲裁变形分析当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺。第三章冲裁工艺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

第三章冲裁工艺凸、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

冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。1冲裁力用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：注：F——冲裁力；

L——冲裁周边长度；

t——材料厚度；

——材料抗剪强度；K——系数。一般取K＝1.3

2.4冲裁力和压力中心的计算AB：弹性变形阶段BC：塑性变形阶段，C点为冲裁力的最大值，在此点开始剪裂CD段为断裂阶段

DE：压力主要是用于克服摩擦力和将材料由凹模内推出1冲裁力2.4冲裁力和压力中心的计算卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力。2卸料力、推件力及顶件力推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。

2.4冲裁力和压力中心的计算卸料力推件力顶件力

——卸料力、推件力、顶件力系数；

n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。式中

h——凹模洞口的直刃壁高度；

t——板料厚度。

式中2卸料力、推件力及顶件力2.4冲裁力和压力中心的计算压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz3总冲压力的计算及冲压设备的选择采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：1）总冲压力FZ2）冲压设备的选择2.4冲裁力和压力中心的计算1）阶梯凸模冲裁4降低冲裁力的方法2）斜刃冲裁

3）加热冲裁（红冲）2.4冲裁力和压力中心的计算模具的压力中心：冲压力合力的作用点。

5压力中心的计算

为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。2.4冲裁力和压力中心的计算1）简单凸模压力中心的计算（1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。（2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。（3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：5压力中心的计算2.4冲裁力和压力中心的计算2）确定多凸模模具的压力中心

确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。5压力中心的计算2.4冲裁力和压力中心的计算2）确定多凸模模具的压力中心（1）按比例画出一个凸模刃口轮廓的位置。（2）在任意位置画出坐标轴（3）分别计算凸模刃口轮廓的压力中心及坐标位置（4）分别计算凸模刃口轮廓的冲裁力或每个凸模刃口轮廓的周长（5）对于平行力系，冲裁力的合力等于各力的代数和（6）根据力学定理，合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的代数和，则可得压力中心坐标计算公式。＝＝

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5压力中心的计算2.4冲裁力和压力中心的计算