冲压工艺与模具设计-电子教案第2章2_.ppt

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冲裁力和模具压力中心冲裁力和模具压力中心2.5冲裁件质量分析冲裁件质量分析2.6冲裁件的排样冲裁件的排样2.4冲裁凸模和凹模工作部分尺寸的计算冲裁凸模和凹模工作部分尺寸的计算2.82.4冲裁件的排样方方案案排排法法条条料料宽度度获得冲裁件数得冲裁件数11直排直排33mm33mm27522752件件22斜斜对排排30.5mm30.5mm28522852件件33直直对排排19.5mm19.5mm31683168件件44直直对排排15.5mm15.5mm31853185件件55工件改形后直排工件改形后直排33mm33mm36553655件件表表2.42.4材料利用情况比较材料利用情况比较2.4.12.4.1排样原则排样原则提高材料利用率提高材料利用率。

使工人操作方便、安全，减轻工人使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度。

的劳动强度。

使模具结构简单、模具寿命较高。

使模具结构简单、模具寿命较高。

排样应保证冲裁件的质量。

排样应保证冲裁件的质量。

2.4.22.4.2排样方法排样方法根据条料上的材料是否被全部利用，根据条料上的材料是否被全部利用，有无废料产生，排样方法可以分为以下几有无废料产生，排样方法可以分为以下几种。

种。

11有废料排样法（图有废料排样法（图2.462.46（aa）22少废料排样法（图少废料排样法（图2.462.46（bb）33无废料排样法（图无废料排样法（图2.462.46（cc）图图2.462.46排样方法排样方法2.4.32.4.3搭边搭边排样时冲裁件与冲裁件之间（排样时冲裁件与冲裁件之间（aa）以及）以及冲裁件与条料侧边之间（冲裁件与条料侧边之间（aa11）留下的工艺）留下的工艺余料称为搭边（如图余料称为搭边（如图2.462.46中所示）。

中所示）。

2.4.3.12.4.3.1搭边的作用搭边的作用补偿条料的剪裁误差、送料步距误补偿条料的剪裁误差、送料步距误差以及补偿因条料与导料板之间的间隙所差以及补偿因条料与导料板之间的间隙所造成的送料歪斜误差。

若没有搭边则可能造成的送料歪斜误差。

若没有搭边则可能发生工件缺角、缺边或尺寸超差等废品。

发生工件缺角、缺边或尺寸超差等废品。

使凸、凹模刃口双边受力。

由于搭使凸、凹模刃口双边受力。

由于搭边的存在，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮边的存在，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏，廓线冲裁，受力平衡，合理间隙不易破坏，模具寿命与工作断面质量都能提高。

模具寿命与工作断面质量都能提高。

有些模具的自动送料装置是通过牵有些模具的自动送料装置是通过牵拉已冲过的废料将条料拖向模具的。

对于拉已冲过的废料将条料拖向模具的。

对于利用废料上的搭边拉条料的自动送料模具，利用废料上的搭边拉条料的自动送料模具，搭边可使废料的刚度提高，以保证条料的搭边可使废料的刚度提高，以保证条料的连续送进。

连续送进。

2.4.42.4.4送送料料步步距距与与条条料料宽宽度度的的计算计算2.4.4.12.4.4.1送料步距送料步距AA步距步距A的计算公式为：

的计算公式为：

A=D+a（2.1）式中，式中，D平行于送料方向的冲裁件宽度；平行于送料方向的冲裁件宽度；a冲裁件之间的搭边值。

冲裁件之间的搭边值。

2.4.4.22.4.4.2条料宽度条料宽度BB当导料板之间有侧压装置时或用手扶当导料板之间有侧压装置时或用手扶住条料紧贴单边导料板（或两个单边导料住条料紧贴单边导料板（或两个单边导料销）送进时，条料宽度按下式计算（图销）送进时，条料宽度按下式计算（图2.472.47）：

）：

（2.2）式中，式中，DD冲裁件与送料方向垂直的最大尺冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；寸；aa11冲裁件与条料侧边之间的搭边；冲裁件与条料侧边之间的搭边；板料剪裁时的下偏差（表板料剪裁时的下偏差（表2.72.7）。

）。

图图2.472.47有侧压装置时条料宽度的确定有侧压装置时条料宽度的确定11导料板；导料板；22凹模凹模当使用导料板导向而又无侧压装置时，当使用导料板导向而又无侧压装置时，条料宽度按下式计算（图条料宽度按下式计算（图2.482.48）：

）：

（2.3）式中，式中，b0条料与导料板之间的间隙（表条料与导料板之间的间隙（表2.8）。

）。

图图2.482.48无侧压装置时条料宽度的确定无侧压装置时条料宽度的确定2.4.52.4.5排样图排样图排样图是排样设计的最终表达形式。

排样图是排样设计的最终表达形式。

排样图是编制冲压工艺与设计模具的重要排样图是编制冲压工艺与设计模具的重要工艺文件。

一张完整的模具装配图必须在工艺文件。

一张完整的模具装配图必须在其右上角画出冲裁件图及排样图。

在排样其右上角画出冲裁件图及排样图。

在排样图上应标注条料宽度及其公差、送料步距图上应标注条料宽度及其公差、送料步距及搭边及搭边aa、aa11值，如图值，如图2.502.50所示。

所示。

图图2.502.50排样图排样图2.52.5冲裁力和模具压力中心冲裁力和模具压力中心2.5.12.5.1冲裁力的计算冲裁力的计算冲裁是使板料沿冲切面分离，但实现冲裁是使板料沿冲切面分离，但实现分离必须通过凸、凹模对材料施加足够的分离必须通过凸、凹模对材料施加足够的外力，通常称为冲裁力。

冲裁力是选用压外力，通常称为冲裁力。

冲裁力是选用压力机吨位（标称压力）的主要依据，也是力机吨位（标称压力）的主要依据，也是模具强度、刚度设计时所必须的数据。

模具强度、刚度设计时所必须的数据。

对于普通平刃口凸、凹模的冲裁，其对于普通平刃口凸、凹模的冲裁，其冲裁力冲裁力FF可按下式计算：

可按下式计算：

FF=KLtKLt（2.62.6）式中，式中，FF冲裁力（冲裁力（NN）LL冲裁轮廓线长度（冲裁轮廓线长度（mmmm）tt板料厚度（板料厚度（mmmm）材料抗剪强度（材料抗剪强度（MPaMPa）（见表）（见表2.92.9）KK考虑刃口磨损钝化，冲裁间隙不考虑刃口磨损钝化，冲裁间隙不均匀，材料力学性能与厚度尺寸波动等因均匀，材料力学性能与厚度尺寸波动等因素而增加的安全系数，常取素而增加的安全系数，常取KK=1.3=1.3。

2.5.22.5.2降低冲裁力的措施降低冲裁力的措施11加热冲裁加热冲裁把材料加热后冲裁，可以大大降低其把材料加热后冲裁，可以大大降低其抗剪强度。

抗剪强度。

22斜刃冲裁斜刃冲裁将凸模和凹模二者的刃口一个做成斜将凸模和凹模二者的刃口一个做成斜刃口，一个仍保持平刃口，则冲裁件沿轮刃口，一个仍保持平刃口，则冲裁件沿轮廓线不是同时切离，而是逐步切入，所以廓线不是同时切离，而是逐步切入，所以冲裁力可以减小，如图冲裁力可以减小，如图2.512.51所示。

所示。

图图2.512.51斜刃冲裁斜刃冲裁33阶梯冲裁阶梯冲裁在多凸模的冲模中，将凸模做成不同在多凸模的冲模中，将凸模做成不同高度，采用阶梯布置，可使各凸模冲裁力高度，采用阶梯布置，可使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而降低了冲裁力，的最大值不同时出现，从而降低了冲裁力，如图如图2.522.52所示。

所示。

图图2.522.52用阶梯凸模冲裁用阶梯凸模冲裁2.62.6冲裁件质量分析冲裁件质量分析2.6.12.6.1冲裁件剪切断面特征及冲裁件剪切断面特征及其形成过程其形成过程2.6.1.12.6.1.1冲裁件剪切断面特征冲裁件剪切断面特征冲裁件理想的剪切断面是断面平直、冲裁件理想的剪切断面是断面平直、表面光洁、边缘整齐。

表面光洁、边缘整齐。

但实际的剪切断面质量达不到这种要但实际的剪切断面质量达不到这种要求。

观察实际冲裁件的剪切断面可以发现，求。

观察实际冲裁件的剪切断面可以发现，其形状如图其形状如图2.582.58所示，整个断面可以明显所示，整个断面可以明显地分为四个特征区。

地分为四个特征区。

图图2.582.58冲裁件剪切断面特征冲裁件剪切断面特征11圆角带；圆角带；22光亮带；光亮带；33断裂带；断裂带；44毛刺毛刺圆角带（塌角）：

出现在板料上不圆角带（塌角）：

出现在板料上不与凸模或凹模接触的自由面一侧，板材塑与凸模或凹模接触的自由面一侧，板材塑性愈好，冲裁间隙愈大，则塌角也愈大。

性愈好，冲裁间隙愈大，则塌角也愈大。

光亮带：

与塌角相邻，光亮带垂直光亮带：

与塌角相邻，光亮带垂直于底面，平整光洁，其高度范围约占板料于底面，平整光洁，其高度范围约占板料总厚度的总厚度的1/3到到1/2。

板材塑性愈好，冲裁间。

板材塑性愈好，冲裁间隙愈小，则光亮带的高度范围愈大。

隙愈小，则光亮带的高度范围愈大。

断裂带：

与光亮带相邻，断裂带表断裂带：

与光亮带相邻，断裂带表面粗糙，并带有面粗糙，并带有46（即图中的（即图中的角）的角）的斜角。

冲裁间隙愈大，则断裂带的范围也斜角。

冲裁间隙愈大，则断裂带的范围也愈大，且斜角也愈大。

愈大，且斜角也愈大。

毛刺：

落料件的毛刺出现在凸模刃毛刺：

落料件的毛刺出现在凸模刃口附近，冲孔件的毛刺出现在凹模刃口附口附近，冲孔件的毛刺出现在凹模刃口附近，若冲裁间隙合适且模具刃口锋利，则近，若冲裁间隙合适且模具刃口锋利，则毛刺较短。

若冲裁间隙过大或过小，且模毛刺较短。

若冲裁间隙过大或过小，且模具刃口已磨钝，则毛刺较长。

具刃口已磨钝，则毛刺较长。

由上述可见，实际冲裁件的断面并不由上述可见，实际冲裁件的断面并不整齐，仅光亮带一小段为比较平直的圆柱整齐，仅光亮带一小段为比较平直的圆柱面，一般就以该圆柱面直径代表落料件的面，一般就以该圆柱面直径代表落料件的外径或冲孔件的孔径。

外径或冲孔件的孔径。

若不计弹性变形的影响，可以近似地若不计弹性变形的影响，可以近似地认为：

认为：

落料尺寸落料尺寸=凹模尺寸凹模尺寸（2.15）冲孔尺寸冲孔尺寸=凸模尺寸凸模尺寸（2.16）这一关系式是计算凸模和凹模尺寸的这一关系式是计算凸模和凹模尺寸的主要依据。

主要依据。

2.6.1.22.6.1.2特征区的形成过程特征区的形成过程11翘曲变形阶段翘曲变形阶段22剪切变形阶段剪切变形阶段33断裂阶段断裂阶段44毛刺的生成毛刺的生成2.6.22.6.2冲裁件断面质量及其影冲裁件断面质量及其影响因素响因素冲裁间隙对断面质量有决定性影响。

冲裁间隙对断面质量有决定性影响。

若冲裁间隙合理，则分别由凸模和凹若冲裁间隙合理，则分别由凸模和凹模刃口处出发的裂纹将会重合，冲裁件断模刃口处出发的裂纹将会重合，冲裁件断面上的塌角也微小，并能获得正常的既光面上的塌角也微小，并能获得正常的既光亮又与板平面垂直的光亮带，其断裂带虽亮又与板平面垂直的光亮带，其断裂带虽然粗糙但比较平坦，斜度也不大，毛刺也然粗糙但比较平坦，斜度也不大，毛刺也不明显。

虽然这样的断面质量也不尽如意，不明显。

虽然这样的断面质量也不尽如意，但从冲裁的变形机理分析，这样的断面质但从冲裁的变形机理分析，这样的断面质量已属正常。

量已属正常。

当间隙过大或过小时，就会使上、下当间隙过大或过小时，就会使上、下裂纹不能重合。

裂纹不能重合。

如间隙过大，如图如间隙过大，如图2.61（a）所示，凸）所示，凸模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹将向模产生的裂纹相对于凹模产生的裂纹将向里移动一个距离。

剪切断面塌角加大，光里移动一个距离。

剪切断面塌角加大，光亮带的高度缩短，断裂带的高度增加，锥亮带的高度缩短，断裂带的高度增加，锥度也加大并有明显的拉长毛刺，冲裁件可度也加大并有明显的拉长毛刺，冲裁件可能产生穹弯现象。

能产生穹弯现象。

如间隙过小，如图如间隙过小，如图2.61（b）所示，凸）所示，凸模产生的裂纹将向外移动一个距离。

上、模产生的裂纹将向外移动一个距离。

上、下裂纹不重合，产生第二次剪切，从而在下裂纹不重合，产生第二次剪切，从而在剪切面上形成了略带倒锥的第二个光亮带。

剪切面上形成了略带倒锥的第二个光亮带。

在第二个光亮带下面存在着潜伏的裂在第二个光亮带下面存在着潜伏的裂纹。

由于间隙过小，板料与模具的挤压作纹。

由于间隙过小，板