冲压工艺与模具设计（第二版）课件 第9、10章 精冲模、级进模

冲压工艺及模设计备课讲义

课程名称冷冲压工艺及模具设计2

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课程编号

1111400.

学时学分

48（4）学时3学分.

专业层次材料成型及控制工程.

备课教材

《冲压工艺与冲模设计》.

吕建强主编西电版2021

精密冲裁属于无屑加工技术，是在普通冲压技术基础上发展起来的一种精密冲压方法，简称精冲。第9章

精密冲裁工艺与模具9.1精密冲裁的工作原理及过程9.2普通冲裁与精密冲裁的工艺特点对比技术特征普通冲裁精密冲裁1.材料分离形式剪切变形、断裂分离塑性剪切变形2.尺寸精度IT11～13IT6～73.冲裁断面质量：表面粗糙度Ra/μm>6.31.6～0.4垂直度误差大小（0.26/100mm）平面度误差大小（0.1mm/100mm）4.模具：间隙双边（5%～25%）t单边0.5%t刃口锋利小圆角5.冲压材料无要求塑性好（球化处理）6.毛刺双向、大单向、小7.圆角带20%～30%t10%～25%t8.压力机：压力普通（单向力）特殊（三向力）

变形功变形功小变形功为普冲的2~2.5倍

振动、噪声

有噪声，振动大

噪声低，振动小9.润滑一般特殊10.成本低高（回报周期短）要实现精密冲裁，工艺上必须采取一些特殊措施：(1)采用带齿圈的压板，产生强烈压边作用力．使塑性剪切变形区形成三向压应力状态，且增加变形区及其邻域的静水压力。(2)凹模(或凸摸)刃尖处制造出0.02～0.20mm的小圆角，抑制剪裂纹的发生，限制断裂面的形成，有利于工件断面的挤光。(3)采用较小的间隙．甚至为零间隙。使变形区的拉应力尽量小，压应力增大。(4)施加较大的反顶压力，减小材料的弯曲，同时起到增加压应力的作用。

精密冲裁过程9.3精冲件的工艺性1、

精冲件材料2、精冲件的结构3.精冲件的质量1)

精冲件的尺寸公差料厚mm内形外形孔距公差等级≈1IT7IT7IT7+0.02mm1~2.5IT7+0.03mm2.5~4IT8IT7+0.04mm4~6.3IT8IT7+0.06mm6.3~10IT910~16IT9IT10IT7+0.08mm表9-2精冲件的尺寸公差2)

精冲件的挠度3)精冲件的塌角4)精冲件的垂直度9.4精冲模的设计（1）模具必须满足精冲工艺要求，并能在工作状况下，形成立体压应力体系。（2）模具应有较高的强度和刚度，功能可靠，导向精度良好。

（3）应认真考虑模具的润滑、排气，并能可靠清除冲出的零件及废料。

（4）合理选用精冲模具材料、热处理方法和模具零件的加工工艺。

（5）模具结构简单，维修方便，具有良好的经济性。

9.4.1凸、凹模间隙材料厚度t（mm）外形间隙内形间隙d<td=t～5td>5t0.51%2.5%2%1%12.5%2%1%22.5%1%0.5%32%1%0.5%41.7%0.75%0.5%61.7%0.5%0.5%101.5%0.5%0.5%151%0.5%0.5%9.4.2凸、凹模刃口尺寸精冲模刃口尺寸的计算与普通冲裁刃口的尺寸计算基本相同。落料件以凹模为基淮，冲孔件以凸模为基准，采用修配法加工。不同的是精冲后工件外形和内孔一般约有0.001～0.01mm的收缩量。因此，落料凹模和冲孔凸模在理想情况下，应比工件要求尺寸大0.005～0.01mm。落料

冲孔孔中心距式中、——凹、凸模尺寸（mm）；——凹模孔中心距尺寸（mm）；——工件最小极限尺寸（mm）；——工件最大极限孔径（mm）；——工件孔中心距最小极限尺寸（mm）；——工件公差（mm）。9.4.3齿圈压板设计1.齿圈压板的形状2.齿圈压板的分布3.齿圈错移4.齿圈开槽5.齿圈保护设置V形齿圈的基本原则是：(1)当料厚S≤4mm时，可设在压板上(便于维修)；也可设在凹模上(不便于维修)。(2)当料厚S>4mm时，可设在压板和凹模上设置双齿圈。应注意下列情况：(1)对于精度高和复杂轮廓的精冲零件(如齿轮)，即使S<4mm，也应在压板和凹模上设置齿圈。(2)对于材料强度高(σb>700N／mm2)，要求塌角小和带有锐角的零件应设置双齿圈。(3)对于料厚S≤lmm的零件，可不需要齿圈。(4)对于冲小孔，由于不会产生剪切区材料流动，不设置齿圈，但对于冲大孔(d≥30mm)，应在项料杆上设置齿圈，如果料厚S≥4mm以上时，凸模和顶料杆上均设置齿圈。9.4.4精冲模的排样材料厚度0.51.01.251.52.02.53.03.54.0568101215搭边a1.5222.5344.555.5678101215a1233.544.555.566.578101215189.5精冲力的计算1.冲裁力精冲冲裁力

可按经验公式计算

式中

f1——系数，其值为0.6～0.9，常取0.9；

L——内外剪切线的总长（mm）；

t——料厚（mm）；

σb——材料强度极限（MPa）；2.齿圈压板压力式中f压——系数，常取4；L——齿圈线周长(mm)；h——齿圈齿高(mm)。3.反压力FG=APC式中FG——反压力(N)；A——零件的受压面积(mm2)；PC——零件的单位反压力4.退、顶料力退料力F退用于退下废料，而顶件力F顶则是用于顶出零件。F退=F顶=FsF1

Fs—系数，取0.10～0.20。5.总压力精冲时的总压力：9.6精冲模的结构练习思考题1、什么是精密冲裁？试述精密冲裁的原理？2、齿圈压板的形状种类？设置齿圈压板的基本原则？3、精密冲裁排样时必须验证哪些工艺参数？4、精密冲裁的冲裁力与普通冲裁有何区别？冲压工艺及模设计备课讲义

10.1多工位精密级进模的特点及分类多工位精密级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种精密.高效.长寿命的模具，其工位数可多达几十个，多工位精密级进模必须配备高精度且送料进距易于调整的自动送料装置才能实现精密自动冲压。多工位精密级进模还应在模具中设计误差检测装置.模内工件或废料去除等机构。第10章多工位精密级进模10.1.1多工位级进冲压特点：1)生产率高。2)操作安全。3)模具寿命长。4)冲压件质量高。5)生产成本较低。6)设计和制造难度大。10.1.2

多工位级进模的分类1）冲裁级进模2）弯曲级进模3）拉深级进模。10.2多工位精密级进模的排样设计1.级进冲裁工序排样的基本原则1)各工序的先后应按复杂程度而定，一般以有利于下道工序的进行为准，以保证制件的精度要求和零件几何形状的正确。2)当孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时，冲外轮廓时孔可能会变形，可将孔旁外缘先于内孔冲出。3)应尽量避免采用复杂形状的凸模，并避免型孔有尖的凸角.窄槽.细腰等薄弱环节。4)有严格要求的局部内.外形及位置精度要求高的部位，应尽量集中在同一工位上冲出，以避免步距误差影响精度。5)对于一些在普通低速压力机上冲压的多工位级进模，凡是能合并的工位，只要模具能保证零件的精度，模具本身具有足够的强度，就不要轻易分解.增加工位。6)分段切除余料排样中条料，因冲切加工其强度逐渐变弱，在安排各工位的加工内容时要考虑条料宽度方向的导向。7)应保证条料载体与零件连接处有足够的强度与刚度。当冲压件上有大小孔或窄肋时，应先冲小孔(短边)，后冲大孔(长边)。8)凹模上冲切轮廓之间的距离不应小于凹模的最小允许壁厚，一般取为2．5t(t为工件材料厚度)，但最小要大于2mm。9)轮廓周界较大的冲切，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。2.级进弯曲工序排样的基本原则1)对于冲压弯曲类零件，先冲孔再分离弯曲部位周边的废料后进行弯曲，最后再切除其余废料。2)靠近弯边的孔有精度要求时，应弯曲后再冲，以防止孔变形。3)为避免弯曲时载体变形和侧向滑动，对小件可两件组合成对称件弯曲，然后再剖分开。4)凡属于复杂的弯曲零件，为了便于模具制造并保证弯曲角度合格，应分解为简单弯曲工序的组合，经逐次弯曲而成，切不可强行一次弯曲成形。5)平板毛坯弯曲后变为空间立体形状，毛坯平面应离开凹模面一定高度，以使工序件能在进一步向前送进时不被凹模挡住，这一高度称为送进线高度。6)对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分应当在同一工位一次成形。这样不仅保证了尺寸精度，而且能够准确地保持成批零件加工后的一致性。7)应保证零件弯曲线与材料碾压纹向垂直，当零件在互相垂直的方向或几个方向都要进行弯曲时，弯曲线必须与条料纹向成30°～60°的角度。8)尽可能以压力机行程方向作为弯曲方向。若要作不同于行程方向的弯曲加工，可采用斜楔滑块机构，对闭口型弯曲件，也可采用斜口凸模弯曲。3.级进拉深工序排样的基本原则1)对于有拉深又有弯曲和其他工序的制件，应当先进行拉深，再安排其他工序。2)凡属于多次拉深的多工位级进模，由于连续冲压的原因，其拉深工序的安排.拉深系数的选取应以安全稳定为原则。3)为了便于级进拉深模在试模过程中调整拉深次数和各次拉深系数的分配，应适当安排几个空位工位，作为预备工位。4)拉深件底部带有较大孔时，可在拉深前先冲较小的预备孔，改善材料的拉深性，拉深后再将孔冲至要求的尺寸。5)拉深过程中筒形件高度在逐步增加，使各工序件高度不一致，引起了载体变形，影响拉深件质量。6)级进拉深有两种排样方式：无切口带料拉深和有切口带料拉深。4.含局部成形工序排样的基本原则1)有局部成形时，可根据具体情况将其穿插安排在各工位上进行，在保证产品质量的前提下，利于减少工位数。2)局部成形会引起条料的收缩，使周围的孔变形，因此不应安排在条料边缘区或工序件外形处，局部成形区周围的孔应在成形后再冲孔。3)轮廓旁的凸包要先冲，以避免轮廓变形。若凸包中心线上有孔，应在压凸包前先在孔的位置上冲出直径较小的孔，以利于材料从中心向外流动，待压好凸包后再冲孔到要求的尺寸。

4)墩形前应将其周边余料适当切除，然后在墩形完成后再安排进行一次工序，冲去被延展的余料。5.条料的载体设计1)边料载体边料载体是利用材料搭边冲出导正工艺孔而形成的载体，如图所示。实际上这是利用边废料作载体，省料、简单、应用普遍。其主要应用范围如下。(1)料厚t≥0.2mm；(2)步距可大于20mm；(3)可多件排列；(4)可用于废料上有冲导正工艺孔位置的各种条料。中间载体是指载体设计在条料中间，利用零件部分展开料作载体。中间载体一般适用于对称零件，尤其是两外侧有弯曲的对称零件。它不仅可以节省大量的原材，还利于抵消由于两侧压弯时产生的侧向力。中间载体的主要应用范围是：(1)料厚t＝0.5~2mm；(2)步数可大于15步；(3)单件排列。2)中间载体3)双载体双载体是在条料两边增加宽度，以供冲导正工艺孔导正条料，双侧载体是理想的载体，其导向定位精度高，可使工件到最后一个工位前条料的两侧仍保持有完整的外形，主要用于料薄。冲压件精度要求较高的场合，但材料利用率较低，双载体的主要应用范围是；(1)料厚t可小于0.02mm；(2)步数可大于15步；(3)单件排列。不等宽双侧载体单载体是采用切废料留坯件的方式，在合适位置留出载体搭口，最后切断得到冲压件，单载体的应用范围是：(1)料厚t≤0.04mm；(2)可排1~2件；(3)进距可大于30mm。4)单载体桥接式载体5)载体的其他形式(1)加强载体(2)自动送料载体(3)加强导正定位载体。(4)无载体。6.条料的定位精度（mm）式中k——精度系数；Δ——条料定位积累误差；δ´——步距对称偏差；n——步距数。条料的定位精度直接影响到冲压件的加工精度，特别是要求一致性较高的冲压件，应特别注意条料的定位精度。4.排样设计后的检查(1)材料利用率。(2)模具结构适应性。(3)有无不必要的空位。(4)冲压件尺寸精度能否保证。(5)冲压件的孔和外形是否会产生变形。(6)其他还应从载体强度是否可靠.冲压件已成形部位对送料有