冲裁工艺及冲裁模设计

标准公差数值(摘自GB/T1800.3—98)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：t＜1mm，c=(3%-4%)tt＜1-3mm，c=(3%-4%)tt＜3-5mm，c=(3%-4%)t硬材料：t＜1mm，c=(4%-5%)tt＜1-3mm，c=(6%-8%)tt＜3-5mm，c=(8%-13%)t3、查表确定法（表2.2.3)00()tan(1)tanhcthtt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：maxmin||||22pdccmaxmax0.4(22)0.6(22)pmindmincccc（2）落料设工件的尺寸为，则：0Dmax000minmaxmin()(2)(2)dppdpdDDxDDcDxc（3）冲孔设工件的尺寸为，则：0d0minmin0minmin0()(2)(2)pdpddpddxddcdxc（4）中心距计算设工件的尺寸为，则:0.125dLL2L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φ36由落料得到，2-φ6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。0.120600.62361、冲孔（1）校核间隙公差条件，查公差值表得：0min000.0080.008min00.0120.01200()(60.750.12)6.09(2)(60.04)6.13pdpdpddxmmddcmmmaxmin||||220.0080.0120.02,pdcc满足间隙公差条件||0.008,||0.012,pdmmmm故有（2）计算冲孔凸、凹模尺寸（3）计算冲孔中心距0.125(180.1250.18)(180.023)dLLmmmm2、落料（1）校核间隙公差条件，查公差值表得：max00.0120.012000min000.0080.008()(360.50.62)35.69(2)(35.690.04)35.65dpdpdDdxmmDDcmm（2）计算落料凸、凹模尺寸maxmin||||220.0160.0250.02,pdcc不满足间隙公差条件,故取:||0.016,||0.025,pdmmmm故有maxminmaxmin||0.4(22)0.008||0.6(22)0.012pdcccc（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：0.25max0()jAAx0min0.25()jBBx0.125jCC0A0BC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：0000.420.340.3400.1280,40,35220.14,15ammbmmcmmdmmemm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：0.10500.08500.085079.7939.7534.75abc+0.25+0.250.42凹max00+0.25+0.250.34凹max00+0.25+0.250.34凹max00=(a-x)=(80-0.50.42)=(b-x)=(40-0.750.34)=(c-x)=(35-0.750.34)0.280000.070220.1421.8622.07dd0凹min-0.25-0.250.28===(d+x)=(21.86+0.750.28)0.121514.940.060.1250.1214.940.015ee0凹===e0.125=14.96（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δ=0.25Δ/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：0.1800.2000.07500.180/20.0900119.64159.669.7119.64/2)59.82AAAAA+0.250.72d10+0.250.8d30+0.250.6/2d20d4d1=(120-0.50.72)=(160-0.50.8)=(70-0.50.6)=/2=(A0.25jmax0=(A-x)（2）随磨损不变的尺寸Cd1、Cd2。计算公式为：00.1000.0540.320.2BB0d1-0.250.40d2-0.250.2=(40+0.750.4)=(20+10.2)B0jmin-0.25=(B+x)（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：0.090.1250.3030.150.038CCd1d2=400.1250.74=40=(30+0.15)0.125CCj=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：tLtLKFbpp其它三力的计算：卸料力：推料力：顶件力：pQKFFpQFnKF11pQFKF22二、压力机公称压力的选取选择压力机的条件：pFP2.1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：1QQppFFFF（2）采用弹压卸料装置和上出件的模具时：2QQppFFFF（3）采用刚性卸料装置和下出件的模具时：1QppFFF三、冲模压力中心的确定0(57.29/)sin2/57.29CRLR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2α：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）。niiniiinnncniiniiinnncLYLLLLYLYLYLYLXLLLLXLXLXLX1121221111212211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。niiniiinnncniiniiinnncLYLLLLYLYLYLYLXLLLLXLXLXLX1121221111212211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。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。0100%100%FFFAB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0(2)BDa0(2())BDac（3）有定距侧刃时条料的宽度002()(2)BBnbDanb导料板之间的距离为：01BBc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