2.1 冲裁变形分析 2.2 冲裁模具的间隙 2.3 凸模与凹模刃口尺寸的计算 2.4 冲裁力和压力中心的计算 2.5 排样设计 2.6 冲裁模的结构设计 2.7 冲裁工艺设计 2.8 冲裁模主要零部件的结构设计与冲模标准的选用,标准公差数值(摘自GB/T 1800.398),问题1,问题2,问题3,返回,一、冲裁变形时板料变形区的力学分析,模具与板料仅在刃口附近的狭小区域内保持接触。 接触宽度约为板厚的0.2-0.4。,二、冲裁时板料的变形过程,三个阶段： 弹性变形阶段 塑性变形阶段 断裂分离阶段,三、冲裁件的断面质量及其影响因素,1、断面特征a:圆角带b:光亮带c:断裂带d:毛刺各部分随材料的性能、厚度、冲裁间隙、刃口状态及摩擦条件不同而不同。,2、影响因素 （1）材料性能对断面质量的影响 （2）模具冲裁间隙对断面质量的影响 （3）模具刃口状态对断面质量的影响,返回,一、间隙对冲裁件尺寸精度的影响,间隙过大时，冲孔件尺寸增大，落料件尺寸减小。,间隙过小时，冲孔件尺寸减小，落料件尺寸增大。,二、对模具寿命的影响,间隙过小时，摩擦增大，磨损严重。 间隙过大时，摩擦减小，放宽间隙不均匀的不利影响，从而利于提高模具寿命。,三、对冲裁工艺中力的影响,四、间隙值的确定（合理间隙值）,1、理论确定法2、经验确定法软材料：t1mm，c=(3%-4%)tt1-3mm，c=(3%-4%)tt3-5mm，c=(3%-4%)t硬材料：t1mm，c=(4%-5%)tt1-3mm，c=(6%-8%)tt3-5mm，c=(8%-13%)t 3、查表确定法（表2.2.3),返回,一、刃口尺寸计算的原则,1、考虑落料和冲孔的特点落料件尺寸决定于凹模刃口尺寸；冲孔件尺寸决定于凸模刃口尺寸。,2、考虑刃口的磨损规律刃口磨损后，凹模刃口尺寸扩大，凸模刃口尺寸减小。,为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件尺寸的上限值。,3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。,（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴，上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为正，下偏差为零。,二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法,（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙，必须满足下列条件：若不满足，取：,（2）落料 设工件的尺寸为 ，则：,（3）冲孔 设工件的尺寸为 ，则：,（4）中心距计算 设工件的尺寸为 ，则:,X-系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，可按以下选取：当制件公差为IT10以上时，取x=1；当制件公差为IT11-IT13时，取x=0.75；当制件公差为IT14以下时，取x=0.5； （或按教材表2.3.1确定),例1：如图所示零件的材料为Q235，料厚t=0.5mm。试求凸、凹模刃口尺寸及公差。,解：该件36由落料得到， 2-6及18由冲孔得到。查表2.2.3，得：2cmin=0.04mm,2cmax=0.06mm则：2cmin-2cmax=0.02mm,由公差表查得：为IT12级，取x=0.75为IT14级，取x=0.5设凸模按IT6级制造，凹模 按IT7级制造。,1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：,（2）计算冲孔凸、凹模尺寸,（3）计算冲孔中心距,2、落料 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：,（2）计算落料凸、凹模尺寸,（二）凸模和凹模配合加工 只在凸模（或凹模）的基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注公称尺寸并注明配做要求的间隙值。 存在三种不同类型尺寸：（1）随磨损增大的尺寸，设工件尺寸为 ：（2）随磨损减小的尺寸，设工件尺寸为 ：（3）随磨损不变的尺寸，设工件尺寸为 ：,例2：计算如图所示冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。料厚t=1mm，材料为10号钢，尺寸如下：,解：该件属于落料件，选凹模为设计基准件，只需计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模的实际尺寸按间隙要求配做。,由表2.2.3查得：2Cmin=0.10mm,2Cmax=0.14mm 由表2.3.1查得：尺寸80mm，选x=0.5；尺寸15mm，选x=1；其余尺寸，选x=0.75。 落料凹模刃口尺寸计算如下： （1）随磨损增大的尺寸有a、b、c：（2）随磨损减小的尺寸有d：,（3）随磨损不变的尺寸有e：落料凸模的基本尺寸与凹模相同，不必标注公差，注明以0.1-0.14mm的双面间隙与落料凹模配做，如下图所示。,例3：如图所示零件，材料为20钢，料厚为2mm，按配制加工方法计算凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。,解：该冲裁件属于落料件，只需计算凹模刃口尺寸即可。 （1）随磨损增大的尺寸有Ad1、Ad2、Ad3、Ad4，其中Ad2、 Ad4为半边磨损，所以其制造偏差=0.25/2。为保证R60与120尺寸相切，故R60不需计算，直接取Ad1的一半。查表2.3.1，以上计算尺寸，系数x均为0.5。刃口尺寸计算公式：,（2）随磨损不变的尺寸Cd1、Cd2。计算公式为：,（2）随磨损减小的尺寸Bd1、Bd2。查表2.3.1，Bd1、Bd2的磨损系分别为0.75、1。计算公式为：,返回,一、冲裁力的计算,普通平刃冲裁存在的力： （1）冲裁力Fp （2）卸料力FQ （3）推料力FQ1 （4）顶件力FQ2冲裁力实为剪切力：,其它三力的计算： 卸料力：推料力：顶件力：,二、压力机公称压力的选取,选择压力机的条件：,冲裁工艺总力计算的三种情况： （1）采用弹压卸料装置和下出件的模具时：,（2）采用弹压卸料装置和上出件的模具时：,（3）采用刚性卸料装置和下出件的模具时：,三、冲模压力中心的确定,冲模的压力中心与压力机滑块中心重合。 1、简单形状压力中心的计算（1）直线的压力中心在中点；（2）圆弧的压力中心计算，如图所示，对任意角2：,2、单凸模压力中心的确定 根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。 步骤：（1）按比例画出凸模刃口的轮廓形状；（2）在凸模刃口轮廓内（或外）的任意处，建立坐标系。（3）将凸模刃口轮廓线分为若干线段（直线或圆弧段）L1、L2，Ln，并用各段长度代表各自的冲载力。（4）确定凸模刃口各线段的压力中心位置及其坐标值（X1，Y1）、（X2、Y2）（Xn、Yn）。,3、多凸模冲裁时压力中心的确定 根据“力矩定理”，用解析法确定压力中心。 步骤：（1）按比例画出各凸模刃口的轮廓形状及正确位置；（2）建立XOY坐标系，并尽量使计算简便。（3）确定各凸模的压力中心坐标和周长。（4）求总合力的压力中心坐标。,例题：（在黑板上讲）,1、如图建立的坐标系，已知：L1=12.5mm、L2=21.5mm、L6=6mm、L7=28mm，求该凸模的压力中心坐标。,2、确定如图所示制件的冲孔落料复合模的压力中心位置。,四、降低冲裁力的措施,斜刃冲裁法；阶梯冲裁法。,返回,一、材料的经济利用,材料利用率：冲裁时板料上的废料：（1）工艺废料；（2）结构废料。,排样原则：（1）提高材料利用率。（2）应使操作简单，劳动强度小且安全。（3）模具结构简单、寿命高。（4）保证制件质量。,二、排样方法,（1）有废料排样 （2）少废料排样 （3）无废料排样,三、搭边和条料宽度的确定,1、搭边 过大，浪费材料；过小，易使板料翘曲或被拉断，增大毛刺，可能损坏模具。 搭边值查表经验数据得到。,2、条料宽度的确定 （1）有侧压装置时条料的宽度（2）无侧压装置时条料的宽度,（3）有定距侧刃时条料的宽度,导料板之间的距离为：,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,冲裁模的分类,（1）按工序性质：落料模、冲孔模、弯曲模、拉深模等。 （2）按工序组合方式：单工序模、复合模、级进模。 （3）按上、下模导向方式：无导向模、导柱模、导板模等。 （4）按凸、凹模所用材料：硬质合金冲模、锌基合金冲模、聚氨酯冲模等。,一、单工序冲裁模,1、落料模（1）无导向的敞开式落料模（2）导板式落料模（3）带导柱的弹顶落料模 2、冲孔模（1）冲侧孔模（2）小孔冲模,二、复合冲裁模,特点：有一零件为凸凹模。 优点：结构紧凑，生产率高，制件精度高，特别对于制件孔对外形的位置度容易保证。 缺点：结构复杂，制造和装配较困难。 按大凹模安装在上模还是下模，分为： (1)倒装式复合模 (2)正（顺）装式复合模,三、级进冲裁模,属工序集中的工艺方法。 在一套模具上切边、切槽、冲孔、塑性成形、落料等工序在一套模具上完成 分为： 普通级进模和精密级进模。 按普通级进模： （1）用导正销定距的级进模； （2）用侧刃定距的级进模。,返回,返回,一、冲裁件的工艺性分析,1、普通冲裁件的形状和尺寸（1）形状简单、对称、排样时少废料。（2）避免过长的悬臂与狭槽,一般狭槽宽度应大于板料厚度的2倍。（3）尽量减少不带圆角半径的冲裁件。（4）冲孔的尺寸不能太过小。（5）孔间距a或工件边缘的间距不能过小。一般a2t且a3mm。（6）弯曲件和拉深件的孔与壁应保持一定距离。,2、普通冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度当模具结构合理，其制造精度较高时，制件的外形精度应低于IT10级，内孔尺寸精度应低于IT9级；一般尺寸精度为IT11级以下。工件尺寸精度最好不高于IT12级。 其详细内容可参看教材图表。,二、冲裁工艺方案的确定,1、冲裁工序的组合 （1）生产批量：小批量，单工序冲裁；中大批量，复合冲裁或级进冲裁。 （2）工件尺寸公差等级。复合冲裁精度高，级进冲裁稍低。 （3）对工件尺寸、形状的适应性。工件尺寸较小，宜用复合冲裁或级进冲裁。中等尺寸，宜用复合冲裁。孔间距过小，宜采用级进冲裁。级进冲裁，工件尺寸不宜过大。,（4）模具的制造、安装调整和成本。复合模易制造，安装调试成本低。 （5）操作的方便与安全。级进模较复合模安全。 2、冲裁顺序的安排 （1）级进冲裁的顺序安排a：先冲孔后落料（或切断）。定位精度要求高时，可加冲工艺孔。b：采用定距侧刃，单侧刃时，切边工序与首次冲孔同时进行，便于控制送料间距。双侧刃时，可安排成一前一后，也可并列。 （2）多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排a：先落料，后冲孔。定位基准要一致。b：多孔时，先冲大孔后冲小孔。,返回,一、冲模零件的分类,二、凸模与凸模组件的设计,1、凸模的结构形式（1）镶拼式（2）整体式：直通式、台阶式,2、凸模的强度和刚度校核一般不需进行校核，只有细而长，且冲裁厚板料时才进行校核。 （1）凸模承压能力校核对于任意凸模形状：对于圆形凸模：（2）凸模抗变能力校核1）无导向的凸模对于圆形凸模：对于非圆形凸模：,2）对于有导向的凸模对于圆形凸模：对于非圆形凸模：,3、凸模长度的确定,4、凸模材料 寿命要求不高：T8A、T10A。 形状复杂，寿命要求较高：Cr12、Cr12MoV、CrWMn。 热处理：5862HRC，尾部回火4050HRC。,5、凸模的护套,6、凸模的固定方式,三、凹模的结构设计,1、凹模洞口的类型,凹模锥角，后角和洞口高度，均随制件材料厚度增加而增大。一般取：=15-30 = 2-3h = 4-10mm,2、凹模的外形尺寸厚度为：H=Kb（15mm）壁厚为：c=（1.5-2）H（30-40mm）3、镶拼式凹模 用于冲裁大型或形状复杂的制件。,变内形为外形，减少加工难度。 节省模具钢，减小热处理变形，维修更换方便。 加工量大，装配困难。,4、凹模的固定方法 （1）整体式凹模的固定,（2）镶拼式凹模的固定,四、定位零件的设计,1、挡料销 固定式 活动式 始用,2、导正销,（1）导正销直径：a-与凸模直径和材料厚度有关，可查有关资料。 （2）导正部分高度：,