冲压模具设计第三章_.ppt

1、第三章 冲裁工艺简介简介：冲裁是冲裁是冲裁是冲裁是最基本最基本最基本最基本的冲压工序的冲压工序的冲压工序的冲压工序。本章是本课程的本章是本课程的本章是本课程的本章是本课程的重点重点重点重点之一之一之一之一。在在在在分分分分析析析析冲冲冲冲裁裁裁裁变变变变形形形形过过过过程程程程及及及及冲冲冲冲裁裁裁裁件件件件质质质质量量量量影影影影响响响响因因因因素素素素的的的的基础上，介绍基础上，介绍基础上，介绍基础上，介绍冲裁工艺计算冲裁工艺计算冲裁工艺计算冲裁工艺计算、工艺方案制定工艺方案制定工艺方案制定工艺方案制定。涉涉涉涉及及及及冲冲冲冲裁裁裁裁变变变变形形形形过过过过程程程程分分分分析析析析、冲冲

2、冲冲裁裁裁裁件件件件质质质质量量量量及及及及影影影影响响响响因因因因素素素素、间间间间隙隙隙隙确确确确定定定定、刃刃刃刃口口口口尺尺尺尺寸寸寸寸计计计计算算算算原原原原则则则则和和和和方方方方法法法法、排排排排样样样样设计、冲裁力与压力中心计算等。设计、冲裁力与压力中心计算等。设计、冲裁力与压力中心计算等。设计、冲裁力与压力中心计算等。第三章 冲裁工艺1 1冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素；2 2刃口尺寸计算原则和方法；刃口尺寸计算原则和方法；刃口尺寸计算原则和方法；刃口尺寸计算原则和方法；3

3、 3冲裁工艺性分析与工艺方案制定；冲裁工艺性分析与工艺方案制定；冲裁工艺性分析与工艺方案制定；冲裁工艺性分析与工艺方案制定；重点与难点重点与难点重点与难点重点与难点：1 1了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；了解冲裁变形规律、冲裁件质量及影响因素；2 2掌掌掌掌握握握握冲冲冲冲裁裁裁裁模模模模间间间间隙隙隙隙确确确确定定定定、刃刃刃刃口口口口尺尺尺尺寸寸寸寸计计计计算算算算、排排排排样样样样设设设设计、冲裁力计算等设计计算方法。计、冲裁力计算等设计计算方法。计、冲裁力计算等设计计算方法。计、冲裁力计算等设计计算

4、方法。3 3掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；掌握冲裁工艺性分析与工艺设计方法；目的与要求目的与要求目的与要求目的与要求：第三章 冲裁工艺冲裁模冲裁模冲裁模冲裁模：冲裁冲裁冲裁冲裁：利用模具使利用模具使利用模具使利用模具使板料板料板料板料沿着一定的轮廓形状产生沿着一定的轮廓形状产生沿着一定的轮廓形状产生沿着一定的轮廓形状产生分离分离分离分离的一种的一种的一种的一种冲压工序。冲压工序。冲压工序。冲压工序。1 1、基本工序基本工序基本工序基本工序：落料和冲孔。包括切口、修边等：落料和冲孔。包括切口、修边等：落料和冲孔。包括切口、修

5、边等：落料和冲孔。包括切口、修边等2 2、范畴：包括板料加工中利用模具产生分离的、范畴：包括板料加工中利用模具产生分离的、范畴：包括板料加工中利用模具产生分离的、范畴：包括板料加工中利用模具产生分离的 一切工序，即板料分离工序的总称。一切工序，即板料分离工序的总称。一切工序，即板料分离工序的总称。一切工序，即板料分离工序的总称。3 3、落料、冲孔变形机理是一样的。、落料、冲孔变形机理是一样的。、落料、冲孔变形机理是一样的。、落料、冲孔变形机理是一样的。但因所取不同，模具设计原则不一样。但因所取不同，模具设计原则不一样。但因所取不同，模具设计原则不一样。但因所取不同，模具设计原则不一样。冲裁工序

6、所使用的模具。它是冲裁过程必不可少的工冲裁工序所使用的模具。它是冲裁过程必不可少的工冲裁工序所使用的模具。它是冲裁过程必不可少的工冲裁工序所使用的模具。它是冲裁过程必不可少的工艺装备。艺装备。艺装备。艺装备。特点特点特点特点：凸、凹模刃口锋利，间隙小。凸、凹模刃口锋利，间隙小。凸、凹模刃口锋利，间隙小。凸、凹模刃口锋利，间隙小。分类分类分类分类:普通冲裁模、精密冲裁模普通冲裁模、精密冲裁模普通冲裁模、精密冲裁模普通冲裁模、精密冲裁模第三章 冲裁工艺第三章 冲裁工艺第一节第一节第一节第一节 冲裁过程分析冲裁过程分析冲裁过程分析冲裁过程分析第二节第二节第二节第二节 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析

7、冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析第三节第三节第三节第三节 冲裁间隙冲裁间隙冲裁间隙冲裁间隙第四节第四节第四节第四节 凸模与凹模工作部分尺寸的计算凸模与凹模工作部分尺寸的计算凸模与凹模工作部分尺寸的计算凸模与凹模工作部分尺寸的计算第五节第五节第五节第五节 冲裁力冲裁力冲裁力冲裁力第六节第六节第六节第六节 冲裁工件的排样冲裁工件的排样冲裁工件的排样冲裁工件的排样本章内容本章内容本章内容本章内容第三章 冲裁工艺第一节第一节 冲裁过程分析冲裁过程分析一、冲裁变形区力学分析一、冲裁变形区力学分析一、冲裁变形区力学分析一、冲裁变形区力学分析1 1、板料受力、板料受力、板料受力、板料受力 冲裁时作用于板料上

8、的力冲裁时作用于板料上的力冲裁时作用于板料上的力冲裁时作用于板料上的力 1-1-凸模凸模凸模凸模 2-2-板材板材板材板材 3-3-凹模凹模凹模凹模 四对四对四对四对力力力力：F Fp1p1、F Fp2p2模具对板的垂直作用力模具对板的垂直作用力模具对板的垂直作用力模具对板的垂直作用力F F1 1、F F2 2模具对板的侧压力模具对板的侧压力模具对板的侧压力模具对板的侧压力 F Fp1p1、F Fp2 p2 模具端面与板料间的摩擦力模具端面与板料间的摩擦力模具端面与板料间的摩擦力模具端面与板料间的摩擦力 F F1 1、F F2 2 模具侧壁与板料间的摩擦力模具侧壁与板料间的摩擦力模具侧壁与板料

9、间的摩擦力模具侧壁与板料间的摩擦力一个一个一个一个力矩力矩力矩力矩：由于凸、凹模间隙存在，产生由于凸、凹模间隙存在，产生由于凸、凹模间隙存在，产生由于凸、凹模间隙存在，产生弯矩弯矩弯矩弯矩。弯曲使变形不均匀，刃口处受力最大弯曲使变形不均匀，刃口处受力最大弯曲使变形不均匀，刃口处受力最大弯曲使变形不均匀，刃口处受力最大第三章 冲裁工艺2 2、变形区应力状态（无卸料板压紧板料时）、变形区应力状态（无卸料板压紧板料时）、变形区应力状态（无卸料板压紧板料时）、变形区应力状态（无卸料板压紧板料时）1 1 1 1径向应力，径向应力，径向应力，径向应力，2 2 2 2 切向应力，切向应力，切向应力，切向应力

10、，3 3 3 3 轴向应力轴向应力轴向应力轴向应力A A：凸凸凸凸模模模模下下下下压压压压引引引引起起起起轴轴轴轴向向向向拉拉拉拉应应应应力力力力 3 3 3 3（+），弯弯弯弯曲曲曲曲与与与与凸凸凸凸模模模模侧侧侧侧压压压压致致致致径径径径向向向向压压压压应应应应力力力力 1 1 1 1（-），切切切切向向向向为为为为弯弯弯弯曲曲曲曲引引引引起起起起的的的的压压压压应应应应力力力力与与与与侧侧侧侧压压压压引引引引起起起起的的的的拉拉拉拉应应应应力力力力的的的的合合合合成成成成应力应力应力应力 2 2 2 2（-）。）。）。）。B B：模具下压与板弯曲引起三向压应力模具下压与板弯曲引起三向压应

11、力模具下压与板弯曲引起三向压应力模具下压与板弯曲引起三向压应力C C：板料纤维方向：板料纤维方向：板料纤维方向：板料纤维方向 1 1 1 1（+），轴向，轴向，轴向，轴向 3 3 3 3（-）D D：凹模挤压致：凹模挤压致：凹模挤压致：凹模挤压致 3 3 3 3（-），板弯曲致，板弯曲致，板弯曲致，板弯曲致 1 1 1 1（+）2 2 2 2（+）E E：轴向拉应力：轴向拉应力：轴向拉应力：轴向拉应力 3 3 3 3（+），合成应力，合成应力，合成应力，合成应力 2 2 2 2（+）1 1 1 1（+）。第三章 冲裁工艺间隙正常、刃口锋利情况下，间隙正常、刃口锋利情况下，间隙正常、刃口锋利情况

12、下，间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形冲裁变形冲裁变形冲裁变形过程过程过程过程按凸模行程按凸模行程按凸模行程按凸模行程 可分为三个阶段：可分为三个阶段：可分为三个阶段：可分为三个阶段：二、冲裁变形过程二、冲裁变形过程二、冲裁变形过程二、冲裁变形过程1 1弹性变形阶段弹性变形阶段弹性变形阶段弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力变形区内部材料应力小于屈服应力变形区内部材料应力小于屈服应力变形区内部材料应力小于屈服应力 。2 2塑性变形阶段塑性变形阶段塑性变形阶段塑性变形阶段 变形区内部材料应力状态满足塑性条件或屈服条件。变形区内部材料应力状态满足塑性条件或屈服条件。变形区内部材料应力状态满

13、足塑性条件或屈服条件。变形区内部材料应力状态满足塑性条件或屈服条件。3 3断裂分离阶段断裂分离阶段断裂分离阶段断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。变形区内部材料应力大于强度极限。变形区内部材料应力大于强度极限。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侧面的板料中裂纹首先产生在凹模刃口侧面的板料中裂纹首先产生在凹模刃口侧面的板料中裂纹首先产生在凹模刃口侧面的板料中继而在凸模刃口侧面处产生继而在凸模刃口侧面处产生继而在凸模刃口侧面处产生继而在凸模刃口侧面处产生上、下裂纹扩展相遇而聚合，大致沿最大剪应变速度方向发展上、下裂纹扩展相遇而聚合，大致沿最大剪应变速度方向发展上、下裂

14、纹扩展相遇而聚合，大致沿最大剪应变速度方向发展上、下裂纹扩展相遇而聚合，大致沿最大剪应变速度方向发展材料分离材料分离材料分离材料分离 第三章 冲裁工艺冲裁件质量：冲裁件质量：冲裁件质量：冲裁件质量：第二节第二节第二节第二节 冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析冲裁件的质量分析垂直、垂直、垂直、垂直、光洁、光洁、光洁、光洁、毛刺小毛刺小毛刺小毛刺小 图纸规定图纸规定图纸规定图纸规定的公差范的公差范的公差范的公差范围内围内围内围内 外形满足图纸外形满足图纸外形满足图纸外形满足图纸要求；表面平要求；表面平要求；表面平要求；表面平直，即拱弯小直，即拱弯小直，即拱弯小直，即拱弯小指指指指断面

15、质量断面质量断面质量断面质量、尺寸精度尺寸精度尺寸精度尺寸精度和和和和形状误差形状误差形状误差形状误差。第三章 冲裁工艺1 1 1 1、冲裁件断面组成与表面质量、冲裁件断面组成与表面质量、冲裁件断面组成与表面质量、冲裁件断面组成与表面质量 断面的形成断面的形成断面的形成断面的形成、组成与特征组成与特征组成与特征组成与特征圆角带（塌角）圆角带（塌角）圆角带（塌角）圆角带（塌角）a a：刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。刃口压入时附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带光亮带光亮带光亮带b b：塑性剪切变形。表面光滑

16、，断面质量最好的区域。塑性剪切变形。表面光滑，断面质量最好的区域。塑性剪切变形。表面光滑，断面质量最好的区域。塑性剪切变形。表面光滑，断面质量最好的区域。决定孔或落料件的尺寸决定孔或落料件的尺寸决定孔或落料件的尺寸决定孔或落料件的尺寸断裂带断裂带断裂带断裂带c c：裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。裂纹形成及扩展形成的撕裂面。断面粗糙，有斜度。毛刺区毛刺区毛刺区毛刺区d d：由由由由于于于于间间间间隙隙隙隙存存存存在在在在，裂裂裂裂纹纹纹纹产产产产生生生生不不不不在在在在刃刃刃刃尖尖尖尖，毛毛毛毛刺刺刺刺不不不不可可可可避避避避免免免免。此此此此外外外外，间间间间隙隙隙隙不不不不正正正正常常常常、刃刃刃刃口口口口不不不不锋锋锋锋利利利利，还还还还会会会会加加加加大大大大毛刺毛刺毛刺毛刺。表面质量表面质量表面质量表面质量第三章 冲裁工艺垫圈的落料与冲孔垫圈的落料与冲孔垫圈的落料与冲孔垫圈的落料与冲孔 a)a)落料落料落料落料 b)b)冲孔冲孔冲孔冲孔 第三章 冲裁工艺落料冲孔复合模落料