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冲压模具设计助学课件学院学院（三）知识（三）知识(zh shi)链接链接1 1冲裁的定义：冲裁的定义：冲裁的定义：冲裁的定义：冲裁是利用模具使板料沿着冲裁是利用模具使板料沿着冲裁是利用模具使板料沿着冲裁是利用模具使板料沿着(yn zhe)(yn zhe)一定的轮廓形状产一定的轮廓形状产一定的轮廓形状产一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。生分离的一种冲压工序。生分离的一种冲压工序。生分离的一种冲压工序。垫圈(din qun)的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔 第一页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院冲裁是冲压工艺的最基本工序(gngx)：包括落料、冲孔、切断、修边、切舌、剖切等 第二页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2冲裁模分类冲裁模分类(fn li)序号序号分分类类方法方法模具名称模具名称板料分离状板料分离状态态及模具特点及模具特点一按工序性质分类1落料模沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的部分为冲件。2冲孔模沿封闭轮廓将冲件与板料分离，冲下来的部分为废料。3切边模将冲件多余的边缘切掉。4切口模沿敞开的轮廓将冲件冲出切口，但冲件不完全分离。5整修模切除冲裁件的粗糙边缘，获得光洁垂直的工件断面。6精冲模利用带齿的压料板，在工作时强行压入材料，造成材料的径向压力，通过将冲件与条料分离的冲压行程获得精度高、断面质量好的冲件的模具。二按工序组合分类1单工序模在一副模具中只完成一个工序的冲模。2级进模在一副模具中的不同位置上完成两个或两个以上工序，最后将冲件与条料分离的冲模。3复合模在一副模具中的同一位置上，完成几个不同工序的冲模。三按上下模导向分类1敞开模模具本身无导向装置，工作完成靠压力机及滑块导轨起作用。2导板模用导板来保护冲裁时凸、凹模准确位置。3导柱模上、下模分别装有导套、导柱、靠其配合精度来保证凸、凹模准确位置第三页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院3冲裁模的结构冲裁模的结构(jigu)组成及其作用组成及其作用（1）工艺）工艺(gngy)零件零件 直接参与完成冲压(chngy)工艺并和坯料直接发生作用。（2）结构零件）结构零件 不直接参与完成冲压工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只对模具完成工艺过程起保证作用或对模具的功能起完善作用。第四页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院零件种零件种类类零件名称零件名称零件作用零件作用工作零件工作零件凸模、凹模直接对坯料进行加工，完成板料的分离的零件。凸凹模刃口镶块定位零件定位销、定位板确定冲压加工或工序件在冲模中正确位置的零件。挡料销、导正销导料销、导料板侧压板、承料板定距侧刃压料、卸料及出件零件卸料板使冲件与废料得以出模，保证顺利实现正常冲压生产的零件。压料板顶件块推件块废料切刀销钉键弹簧等其他零件 冲模零件(ln jin)的分类及作用 第五页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院零件种零件种类类零件名称零件名称零件作用零件作用结构零件导向零件导套正确保证上、下模的相对位置，以保证冲压精度。导柱导板导筒固定零件上、下模座承装模具零件或将模具紧固在压力机上并与它发生直接联系用的零件。模柄凸、凹模固定板垫板限位器标准件及其他螺钉模具零件之间的相互连接件等，销钉起稳固定位作用。销钉键弹簧等其他零件 冲模(chngm)零件的分类及作用 第六页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院4冲裁变形冲裁变形(bin xng)过程分析过程分析（1）冲裁变形）冲裁变形(bin xng)过程过程 1）弹性）弹性(tnxng)变形阶段变形阶段(图图)2）塑性变形阶段）塑性变形阶段(图图)3）断裂分离阶段）断裂分离阶段 (图图、)第七页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）冲裁件断面）冲裁件断面(dun min)分析分析1）断面）断面(dun min)特征特征 冲裁区应力(yngl)、变形和冲裁件正常的断面状况a）冲孔件 b）落料件 第八页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）冲裁件断面）冲裁件断面(dun min)分析分析 断面断面(dun min)组成组成 圆角带a：由冲裁过程中刃口附近的材料被牵连拉入 变形(bin xng)(弯曲和拉伸)的结果。光亮带b：紧挨塌角并与板面垂直的光亮部分，在塑性变形过程中，受到剪切应力和挤压应力的作用而形成的。断裂带c：表面粗糙且带有锥度的部分，是由于刃口处的微裂纹在拉应力口作用下不断扩展断裂而形成的。毛刺d：在刃口附近的侧面上材料出现微裂纹时形成的，当凸模继续下行时，使已形成的毛刺拉长并残留在冲裁件上。第九页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）冲裁件断面）冲裁件断面(dun min)分析分析2）材料）材料(cilio)的性能对断面质量的影响的性能对断面质量的影响塑性(sxng)较好的材料 断面光亮带所占比例大，圆角也大 塑性差的材料 断面光亮带所占比例小，圆角小，而大部分是有斜度的粗糙断裂带 第十页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）冲裁件断面）冲裁件断面(dun min)分析分析3）模具刃口状态）模具刃口状态(zhungti)对断面质量的影响对断面质量的影响 凸、凹模磨钝后毛刺凸、凹模磨钝后毛刺(moc)(moc)的形成的形成 a)a)凹模磨钝凹模磨钝 b)b)凸模磨钝凸模磨钝 c)c)凸、凹模均磨钝凸、凹模均磨钝第十一页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院5冲裁模间隙冲裁模间隙(jin x)冲裁间隙：指冲裁模中凸、凹模刃口(rn ku)横向尺寸的差值。（1）间隙）间隙(jin x)对冲裁件质量的影响对冲裁件质量的影响1）间隙对断面质量的影响间隙对断面质量的影响 间隙合适 零件比较平直，圆角、毛刺、斜度均不大，有较好的综合断面质量 间隙过小 冲裁件的切断面上形成第二光亮带，在两个光亮带之间形成撕裂面（夹层），在端面出现挤长的毛刺 间隙过大 光亮带变窄，断裂带、圆角增宽，毛刺和斜度较大，拱弯、翘曲现象显著，冲裁件质量下降 第十二页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院间隙间隙(jin x)(jin x)对断面质量的影响对断面质量的影响 a)间隙(jin x)过小 b)间隙(jin x)合适 c)间隙(jin x)过大返回(fnhu)第十三页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2）间隙对尺寸）间隙对尺寸(ch cun)精度的影响精度的影响 一是冲裁结束(jish)后冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差。冲裁件的尺寸精度：是指冲裁件的实际(shj)尺寸与基本尺寸的差值 影响冲裁件的尺寸精度有两大方面的因素：二是冲模本身的制造偏差。第十四页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）间隙）间隙(jin x)对冲裁力的影响对冲裁力的影响 在正常(zhngchng)情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。间隙(jin x)对卸料力、推件力的影响比较显著：随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的1525时，卸料力几乎降到零。但间隙继续增大会时毛刺增大，又将引起卸料力、顶件力的迅速增大。第十五页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（3）间隙对模具寿命）间隙对模具寿命(shumng)的影响的影响 冲裁时凸、凹模受力及磨损(m sn)情况 过小的间隙加剧模具刃口的磨损对模具寿命极为不利。采用(ciyng)较大的间隙可减缓间隙不均的不利影响。为减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用(ciyng)较大间隙值是十分必要的。第十六页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（4）冲裁模间隙）冲裁模间隙(jin x)值的确定值的确定冲裁间隙Z：等于凹模与凸模刃口(rn ku)横向尺寸之差 1）理论）理论(lln)确定法确定法冲裁产生裂纹的瞬时状况 2）经验确定法）经验确定法 查表法第十七页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院6凸模与凹模刃口尺寸凸模与凹模刃口尺寸(ch cun)的确定的确定（1）凸、凹模刃口）凸、凹模刃口(rn ku)尺寸计算的依据和原则尺寸计算的依据和原则 在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光亮(un lin)带的尺寸为基准 落料件的光亮(un lin)带是因凹模刃口挤切材料产生的，而孔的光亮(un lin)带是凸模刃口挤切材料产生的 计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行 计算的依据：计算的依据：第十八页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院1.1.落料时，先确定凹模尺寸，以凹模尺寸为基准。落料件尺寸落料时，先确定凹模尺寸，以凹模尺寸为基准。落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，故落料凹模基本尺寸取工件会随凹模刃口的磨损而增大，故落料凹模基本尺寸取工件(gngjin)(gngjin)尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，尺寸公差范围内的较小尺寸。而落料凸模基本尺寸，按凹模基本尺寸减最小初始间隙。按凹模基本尺寸减最小初始间隙。2.2.冲孔时，先确定凸模尺寸，以凸模尺寸为基准。冲孔的尺寸冲孔时，先确定凸模尺寸，以凸模尺寸为基准。冲孔的尺寸会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸取工件会随凸模的磨损而减小，故冲孔凸模基本尺寸取工件(gngjin)(gngjin)孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺孔尺寸公差范围内的较大尺寸。而冲孔凹模基本尺寸按凸模基本尺寸加最小初始间隙。寸按凸模基本尺寸加最小初始间隙。3.3.确定冲模刃口制造公差时确定冲模刃口制造公差时 应与冲裁件的尺寸精度相适应，偏应与冲裁件的尺寸精度相适应，偏差值安差值安“入体入体”原则标注单向公差。原则标注单向公差。计算计算(j sun)原则：原则：第十九页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）凸、凹模刃口）凸、凹模刃口(rn ku)尺寸的计算方尺寸的计算方法法 1 1）按凸模与凹模图样分别）按凸模与凹模图样分别(fnbi)(fnbi)加工法加工法冲模刃口与工件尺寸及公差(gngch)分布情况 A.A.落料落料B.B.冲孔冲孔 C.C.孔心距孔心距 第二十页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院冲模刃口冲模刃口冲模刃口冲模刃口(rn ku)(rn ku)与工件尺寸及公差分布情况与工件尺寸及公差分布情况与工件尺寸及公差分布情况与工件尺寸及公差分布情况 落料、冲孔(chn kn)时各部分尺寸与公差分布情况 a)落料 b)冲孔(chn kn)返回(fnhu)第二十一页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院1)1)按凸模与凹模图样分别按凸模与凹模图样分别(fnbi)(fnbi)加工法加工法(续续)为了(wi le)保证可能的初始间隙不超过Zmax，即+ZminZmax，选取(xunq)必须满足以下条件：凸、凹模的制造公差，可按级来选取，也可查表选取，但需校核。或取 第二十二页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法(zu f)配作法就是(jish)先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。特点特点(tdin)：模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。第二十三页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2 2 2 2）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法(zu f)(zu f)(zu f)(zu f)(续续续续)（1）根据磨损后轮廓(lnku)变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。（2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。磨损后变大的尺寸，第一类尺寸；磨损后变小的尺寸，第二类尺寸；磨损后不变的尺寸，第三类尺寸；（3）刃口制造(zhzo)偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造(zhzo)偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。第二十四页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院复杂形状冲裁件的尺寸(ch cun)分类 第一类尺寸(ch cun)：第二类尺寸(ch cun)：第三类尺寸：2 2 2 2）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法）凸模与凹模配作法(续续续续)第二十五页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院7冲裁排样设计冲裁排样设计(shj)排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置(bzh)方法。方法。合理合理(hl)(hl)的排样：的排样：提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。排样方案是模具结构设计的依据之一。（1）材料的合理利用）材料的合理利用1）材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。第二十六页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院一个一个一个一个(y)(y)步距内的材料利用率：步距内的材料利用率：步距内的材料利用率：步距内的材料利用率：一张板料一张板料(或带料、条料或带料、条料)上总的材料上总的材料(cilio)(cilio)利利用率：用率：第二十七页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院板料的裁剪板料的裁剪(cijin)方法：纵栽、横栽、联合栽方法：纵栽、横栽、联合栽第二十八页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2 2）提高材料）提高材料）提高材料）提高材料(cilio)(cilio)利用率的方利用率的方利用率的方利用率的方法法法法 冲裁所产生(chnshng)的废料：一类是结构废料，另一类是工艺废料 第二十九页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院减少工艺减少工艺(gngy)废料的措施：废料的措施：设计合理的排样方案选择(xunz)合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）利用废料作小零件等 利用结构利用结构(jigu)(jigu)废料的措施：废料的措施：当材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。在使用条件许可下，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，如图所示。第三十页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）排样方法）排样方法(fngf)根据材料(cilio)的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：1.有废料(filio)排样（a）2.少废料排样（b）3.无废料排样（c、d）排样主要形式的分类排样主要形式的分类第三十一页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院返回(fnhu)排样主要排样主要(zhyo)形式形式的分类的分类 第三十二页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（3 3）搭边）搭边）搭边）搭边 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边 之间留下的工艺(gngy)废料。补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件(ln jin)；增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边的作用搭边的作用(zuyng)：搭边：搭边：第三十三页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院1）影响）影响(yngxing)搭边值的因素搭边值的因素 材料的力学性能 硬材料的搭边值可小一些；软材料、脆材料的搭边值要大一些。材料厚度 材料越厚，搭边值也越大。冲裁件的形状(xngzhun)与尺寸 零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值取大些。送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。第三十四页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院第二章第二章 冲裁冲裁2）搭边值的确定）搭边值的确定(qudng)搭边值是由经验确定的。下表为最小搭边值的经验数表之一，供设计(shj)时参考。第三十五页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院材料厚度t圆形或圆角r2t的工件矩形件边长L50mm工件间a1侧面a工件间a1侧面a0.25以下1.82.02.22.50.250.51.21.51.82.00.50.81.01.21.51.80.81.20.81.01.21.51.21.61.01.21.51.81.62.01.21.51.82.52.02.51.51.82.02.22.53.01.82.22.22.53.03.52.22.52.52.83.54.02.52.82.53.24.55.03.03.53.54.05.0120.6t0.7t0.7t0.8t最小搭边值最小搭边值 第三十六页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院材料厚度t矩形件边长L50mm 或圆角r2t工件间a1侧面a0.25以下2.83.00.250.52.22.50.50.81.82.00.81.21.51.81.21.61.82.01.62.02.02.22.02.52.22.52.53.02.52.83.03.52.83.23.54.03.23.54.55.04.04.55.0120.8t0.9t最小搭边值最小搭边值 第三十七页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（4）条料宽度与导料板间距离）条料宽度与导料板间距离(jl)的计算的计算 1）有侧压装置）有侧压装置(zhungzh)时条料的宽度与导料板间距离时条料的宽度与导料板间距离 条料宽度(kund)：导料板间距离：第三十八页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2）无侧压装置时条料的宽度）无侧压装置时条料的宽度(kund)与导料板间距离与导料板间距离 条料宽度(kund)：导料板间距离(jl)：第三十九页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院3）用侧刃定距时条料的宽度）用侧刃定距时条料的宽度(kund)与导料板间距离与导料板间距离 宽料宽度(kund)：导料板间距离(jl)：第四十页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（5）排样图）排样图一张完整(wnzhng)的排样图应标注条料宽度尺寸 条料长度(chngd)L、板料厚度t、端距l、步距S、工件间搭边a1和侧搭边a。第四十一页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院8冲裁力和压力冲裁力和压力(yl)中心的计算中心的计算（1 1）冲裁力的计算）冲裁力的计算）冲裁力的计算）冲裁力的计算(j(j sun)sun)冲裁过程中凸模对板料施加(shji)的压力。用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：冲裁力：冲裁力：通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。第四十二页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（2）卸料力、推件力及顶件力的计算）卸料力、推件力及顶件力的计算(j sun)从凸模上卸下箍着的料所需要(xyo)的力。卸料力卸料力：将梗塞(gngs)在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。推件力推件力：顶件力顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。第四十三页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（3）压力）压力(yl)机公称压力机公称压力(yl)的确定的确定 采用弹性卸料装置(zhungzh)和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置(zhungzh)和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：压力机公称压力：压力机公称压力：必须大于或等于各种冲压工艺力的总和必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz第四十四页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（4）冲模压力）冲模压力(yl)中心的确定中心的确定 模具的压力模具的压力(yl)中心：中心：就是冲压力(yl)合力的作用点。1）简单几何图形压力中心的位置）简单几何图形压力中心的位置对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：第四十五页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院（5 5）冲模）冲模）冲模）冲模(chngm)(chngm)压力中心的确定压力中心的确定压力中心的确定压力中心的确定2）确定）确定(qudng)多凸模模具的压力中心多凸模模具的压力中心 确 定 多 凸 模 模 具(mj)的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具(mj)的压力中心。第四十六页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院2）确定）确定(qudng)多凸模模具的压力中心（续）多凸模模具的压力中心（续）第四十七页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院3）复杂形状零件）复杂形状零件(ln jin)模具压力中心的确定模具压力中心的确定 复杂形状零件模具压力中心的计算(j sun)原理与多凸模冲裁压力中心的计算(j sun)原理相同。第四十八页，共49页。冲压模具设计助学课件学院学院学生学生(xu sheng)练习练习 根据右图所示零件确定冲压(chngy)工艺方案，绘制模具总装图及零件图。材料：65Mn，料厚为1mm，未注尺寸(ch cun)公差为IT12 第四十九页，共49页。