冲裁工艺分析及排样设计.ppt

1、1 本课程以项目为载体，通过五个冲模设计项目，本课程以项目为载体，通过五个冲模设计项目，融入了冲裁、弯曲、拉深、成形等工艺知识与模具融入了冲裁、弯曲、拉深、成形等工艺知识与模具设计知识，还对级进模作了详细解析。设计知识，还对级进模作了详细解析。每个模具设计项目按实际工作顺序，分解成若干每个模具设计项目按实际工作顺序，分解成若干个任务，通过完成这些任务来学习相关的知识点。个任务，通过完成这些任务来学习相关的知识点。对于五个项目没有涉及的有必要了解的内容，采对于五个项目没有涉及的有必要了解的内容，采用知识拓展的形式列出。用知识拓展的形式列出。课程说明：课程说明：2 如图所示的冲压件名称是如图所示的

2、冲压件名称是衬套，材料为衬套，材料为Q235冷轧钢板，冷轧钢板，料厚料厚1mm，年产量，年产量3万件，万件，由落料、拉深、冲孔、翻边由落料、拉深、冲孔、翻边四个工序冲压完成。四个工序冲压完成。3 我们选取衬套零件的两个冲裁工序件的模具设计我们选取衬套零件的两个冲裁工序件的模具设计作为项目作为项目1，通过完成该项目来学习冲裁工艺与模具，通过完成该项目来学习冲裁工艺与模具设计知识。设计知识。任务任务1 冲裁工艺分析及排样设计冲裁工艺分析及排样设计 为了完成该任务，需用到的知识点有：为了完成该任务，需用到的知识点有：冲压与冲模的概念；冲压加工特点；冲裁的概冲压与冲模的概念；冲压加工特点；冲裁的概念；

3、落料与冲孔的区别；冲裁断面特征及影响因素；念；落料与冲孔的区别；冲裁断面特征及影响因素；冲裁件的工艺性；排样设计原则；排样分类；搭边冲裁件的工艺性；排样设计原则；排样分类；搭边及步距的概念；排样图的内容；材料利用率的计算。及步距的概念；排样图的内容；材料利用率的计算。41.1 冲压与冲模的概念冲压与冲模的概念冲压：冲压：室温室温下用下用压力机压力机和和模具模具 使材料分离或塑性变形来使材料分离或塑性变形来 制造产品的方法。制造产品的方法。冲模：在冲压加工中，将材料冲模：在冲压加工中，将材料 加工成零件或半成品的一加工成零件或半成品的一 种种特殊特殊工艺装备，称为冲工艺装备，称为冲 压模具，简称

4、为冲模。压模具，简称为冲模。冲冲压压生生产产现现场场冲模图片冲模图片 冲模俗称冲模俗称五金模五金模。51.2 1.2 冲压生产特点冲压生产特点冲压生产特点：冲压生产特点：省料省料、低耗低耗、高效高效、低成本；低成本；质量稳定、互换性好；质量稳定、互换性好；可加工薄壁、复杂零件；可加工薄壁、复杂零件；操作简单操作简单，易实现自动化易实现自动化；模具成本高，模具成本高，适宜批量生产制品批量生产制品。螺钉是如何生产的螺钉是如何生产的？61.3 冲压工序分类冲压工序分类根据材料的变形特点分：冲裁工序和成形工序两大类。根据材料的变形特点分：冲裁工序和成形工序两大类。一、一、冲裁的概念冲裁的概念 冲裁指冲

5、压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓冲裁指冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓相互分离的工序。冲裁是分离工序的总称。相互分离的工序。冲裁是分离工序的总称。冲裁是材料剪切破坏在生产中的运用。冲裁是材料剪切破坏在生产中的运用。冲裁包括冲裁包括落料落料、冲孔冲孔、切断、切口、切边、剖切、切断、切口、切边、剖切、整修等多种工序。整修等多种工序。7二、成形工序：二、成形工序：指材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而获指材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而获一得定形状、尺寸和精度要求的零件。一得定形状、尺寸和精度要求的零件。成形工序包括：弯曲、拉深、翻边、胀形、缩口、起成形工序包括：弯曲、拉深、翻边、胀形

6、、缩口、起 伏成形、整形和冷挤压等。伏成形、整形和冷挤压等。81 1、落料、落料：用落料模使制品沿封闭轮廓从板料或条料用落料模使制品沿封闭轮廓从板料或条料 上分离的冲压工序，冲下部分为制件。加上分离的冲压工序，冲下部分为制件。加 工垫圈外形的工序属于落料工序。工垫圈外形的工序属于落料工序。2 2、冲孔、冲孔：用冲孔模使废料沿封闭轮廓从板料或工序用冲孔模使废料沿封闭轮廓从板料或工序 件上分离的冲压工序，冲下部分为废料。件上分离的冲压工序，冲下部分为废料。加工垫圈内孔的工序属于冲孔工序。加工垫圈内孔的工序属于冲孔工序。冲裁过程动画冲裁过程动画1.4 落料与冲孔的概念落料与冲孔的概念9 冲裁冲裁工序

7、中工序中落料落料和和冲孔冲孔应用最多，是最基本的冲应用最多，是最基本的冲裁工序。裁工序。冲裁的用途：冲裁的用途：既可冲出既可冲出成品成品零件，又可加工半成品，可为其零件，又可加工半成品，可为其他成形工序制备他成形工序制备毛坯。毛坯。图图2-1 衬套落料工序件衬套落料工序件 图图2-2 衬套冲孔工序件衬套冲孔工序件衬套拉深衬套拉深前的毛坯前的毛坯衬套翻边衬套翻边前预冲孔前预冲孔101.5 落料与冲孔的区别：落料与冲孔的区别：加工目的不同加工目的不同 落落料料是是为为了了获获得得一一定定尺尺寸寸和和外外形形轮轮廓廓的的工工件件。冲冲孔孔是为了得到工件的是为了得到工件的内孔内孔。外形加外形加工属于工

8、属于落料落料内孔加内孔加工属于工属于冲孔冲孔11 冲孔大小由冲孔大小由凸模凸模决定，选择凸模作基准，冲决定，选择凸模作基准，冲裁间隙放在凹模侧。裁间隙放在凹模侧。落料件大小由落料件大小由凹模凹模决定，因此选择凹模作基决定，因此选择凹模作基准，冲裁间隙放在凸模侧。准，冲裁间隙放在凸模侧。冲孔从凹模中漏下的是废料，冲孔从凹模中漏下的是废料，落料从凹模中漏下的是工件。落料从凹模中漏下的是工件。模具刃口尺寸计算方法不同模具刃口尺寸计算方法不同凸模凸模凹模凹模122.1 2.1 冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性 冲冲裁裁件件的的工工艺艺性性是是指指冲冲裁裁件件对对冲冲压压工工艺艺的的适适应应性性，即冲裁件在

9、冲压加工中的难易程度。即冲裁件在冲压加工中的难易程度。2.1.12.1.1冲裁变形过冲裁变形过程分析程分析 冲冲裁变形过程裁变形过程可分弹性变形、塑可分弹性变形、塑性变形和断裂分离性变形和断裂分离三个阶段。三个阶段。图图2-8 冲裁变形过程冲裁变形过程(a)弹性变形弹性变形(b)塑性变形塑性变形(c)出现裂纹出现裂纹(d)裂纹贯通裂纹贯通(e)板料完全断裂分离板料完全断裂分离(f)剪切断面剪切断面13 1.弹性变形阶段弹性变形阶段 变形区内部应力小于屈服点变形区内部应力小于屈服点冲头离开后能弹性恢复。冲头离开后能弹性恢复。2.塑性变形阶段塑性变形阶段 变形区内部应力大于屈服点，塑变形区内部应力

10、大于屈服点，塑性剪切、弯曲、拉伸和侧向挤压变性剪切、弯曲、拉伸和侧向挤压变形，加工硬化，应力集中，冲头离形，加工硬化，应力集中，冲头离开后变形不能恢复。开后变形不能恢复。3.断裂分离阶段断裂分离阶段 变形区内部应力达到抗剪强度，变形区内部应力达到抗剪强度，裂纹首先产生裂纹首先产生在刃口附近，随着凸模的深入在刃口附近，随着凸模的深入上、下裂纹扩展相上、下裂纹扩展相遇，材料断裂分离。遇，材料断裂分离。14 每种材料冲裁时都要经过弹性变形、塑性每种材料冲裁时都要经过弹性变形、塑性变形和断裂分离三个阶段；变形和断裂分离三个阶段；不同材料由于硬度和塑性不同，这三种变不同材料由于硬度和塑性不同，这三种变形

11、所占的比例也不同。形所占的比例也不同。塑性好的材料，塑性变形阶段较长；塑性塑性好的材料，塑性变形阶段较长；塑性差的材料断裂分离阶段占的比例较大。差的材料断裂分离阶段占的比例较大。152.1.2冲裁断面的四个区域性特征：冲裁断面的四个区域性特征：塌角带塌角带 由刃口挤入板料时刃口附近材料被除数牵连拉入由刃口挤入板料时刃口附近材料被除数牵连拉入变形的结果；变形的结果；光亮带光亮带 表面光滑，表面质量最好；表面光滑，表面质量最好；剪裂带剪裂带 表面粗糙并略带斜表面粗糙并略带斜度，不与板面垂直；度，不与板面垂直；毛刺毛刺 是由于裂纹产生的位置是由于裂纹产生的位置偏离刃口所致。偏离刃口所致。在四个特征区

12、中，在四个特征区中，光亮带越宽，光亮带越宽，断面质量越好。断面质量越好。162.1.3影响冲裁断面质量的因素影响冲裁断面质量的因素 1、材料力学性能的影响、材料力学性能的影响 塑性好，塌角、光亮带大，断裂带小。塑性好，塌角、光亮带大，断裂带小。材料硬，断裂带大，光亮带小。材料硬，断裂带大，光亮带小。2、模具间隙的影响模具间隙的影响 间隙过大或过小，断面质量都变差，毛刺变大。间隙过大或过小，断面质量都变差，毛刺变大。冲裁间隙有个合理范围，新模取最小合理间隙。冲裁间隙有个合理范围，新模取最小合理间隙。3、模具刃口状态对质量的影响模具刃口状态对质量的影响 凸模刃口磨钝时，落料件上端产生毛刺；凸模刃口

13、磨钝时，落料件上端产生毛刺；凹模刃口磨钝时，冲孔件孔口下端产生毛刺；凹模刃口磨钝时，冲孔件孔口下端产生毛刺；凸、凹模刃口同时磨钝时，冲件上、下端都产生毛刺。凸、凹模刃口同时磨钝时，冲件上、下端都产生毛刺。普通冲裁中毛刺是不可避免的，但要控制在允许普通冲裁中毛刺是不可避免的，但要控制在允许的高度范围内。的高度范围内。17精密冲裁断面特征：精密冲裁断面特征：断面垂直，整个断面为光亮带，无断裂带，断面垂直，整个断面为光亮带，无断裂带，尺寸精度高，塌角和毛刺小或无毛刺。尺寸精度高，塌角和毛刺小或无毛刺。常用精密冲裁方法：整修、负间隙冲裁、常用精密冲裁方法：整修、负间隙冲裁、上下两次冲裁、齿圈压板冲裁等

14、。上下两次冲裁、齿圈压板冲裁等。主要原理是增大材料内部的压应力，防止主要原理是增大材料内部的压应力，防止材料脆性断裂，材料通过塑性变形实现分离。材料脆性断裂，材料通过塑性变形实现分离。18 当冲裁间隙合理时，凸模刃尖附近材料产生当冲裁间隙合理时，凸模刃尖附近材料产生的裂纹与凹模刃尖的裂纹与凹模刃尖附近材料产生的裂纹能重合，附近材料产生的裂纹能重合，能得到正常的断面质量。能得到正常的断面质量。合理冲裁间隙不是具体某一个值，而是一合理冲裁间隙不是具体某一个值，而是一个范围，在这个间隙范围内，个范围，在这个间隙范围内，能得到正常的能得到正常的断面质量。断面质量。不同行业，不同精度的零件所采用的合不同

15、行业，不同精度的零件所采用的合理间隙是不一样的。理间隙是不一样的。19 普通冲裁提高断面质量的措施：普通冲裁提高断面质量的措施：1）在合理间隙范围内，采用较小的冲裁间）在合理间隙范围内，采用较小的冲裁间隙；隙；2）采用弹性卸料板压紧材料后冲裁；）采用弹性卸料板压紧材料后冲裁；3）模具采用良好的导向，确保冲裁间隙均）模具采用良好的导向，确保冲裁间隙均匀；匀；4）刃口保持锋利。）刃口保持锋利。20 2.1.4 冲裁件工艺分析冲裁件工艺分析 应充分研究设计要求，了解产品用途，并进行冲应充分研究设计要求，了解产品用途，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分析，改进冲压件结构压件的工艺性及尺寸公差等级分析

16、，改进冲压件结构或工艺性。或工艺性。例：零件的三个安装孔例：零件的三个安装孔有精确的位置要求，而有精确的位置要求，而外形是无关紧要的，因外形是无关紧要的，因此在对零件的外形由此在对零件的外形由A A变变为为B B。在不影响零件精度的在不影响零件精度的条件下，提高了材料利条件下，提高了材料利用率和生产率。用率和生产率。212.1.2 2.1.2 冲裁件工艺分析冲裁件工艺分析一、冲裁件的工艺性要求：一、冲裁件的工艺性要求：1 1、冲冲裁裁件件的的形形状状力力求求简简单单、对对称称，以以圆圆形形、矩矩形形等等规规则则几几何何形形状状组组成成的的几几何何图图形形为为较较佳佳，这这样样使使排排样样时时废废料料最少。最少。222、无过长的悬臂、狭槽，所谓悬臂、狭槽，即其宽、无过长的悬臂、狭槽，所谓悬臂、狭槽，即其宽度度b b22t t，深度深度L5bL5b；若零件功能需要若零件功能需要宽度宽度b2t 时，时，不能一次冲出，不能一次冲出，应分多次冲出。应分多次冲出。如手表的秒针。如手表的秒针。233、孔间距、孔边距不能太小，所谓过小孔间距，即、孔间距、孔边距不能太小，所谓过小孔间距，即指指b2 1.