第二章 冲裁工艺及冲裁模具的设计

展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。
弱区先变形，变形区为弱区
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第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力。
冲压加工的依据。 成形极限高 材料的冲压性能好 成形质量好 便于冲压加工
成形极限高 冲压成形性能是一个综合性的概念
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3、间隙对模具寿命的影响
模具寿命分为刃磨寿命和模具总寿命。 失效原因：磨损、变形、崩刃、折断和胀裂。
小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘 结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹 模相互啃刃等异常损坏。
为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下
1)采用适当或较大的间隙值；
2)减缓间隙不均匀的影响； 3)采用小间隙时必须提高模具硬度与光洁度、精度； 4)改善润滑条件，减少磨损。
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冲压变形理论基础
一、塑性变形的基本概念
变形：
弹性变形、塑性变形。
塑性：
表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发 生永久变形而不破坏其完整性能力。
塑性指标：
衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率δ和断
面收缩率ψ。
Lk L0 100 % L0
F0 Fk 100 % F0
成形质量好
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第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
2．冲压成形性能的试验方法 间接试验和直接试验
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大； 塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大； 刚度指标越高， 成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。
c= （DA-dT）/2

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第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度 a 间隙对断面质量的影响 小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程 断面特征值与间隙的关系图。
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第 2 章 冲裁
2-2 冲裁模间隙
间隙对断面质量的影响
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第 2 章 力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落料件
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离。 单边间隙c、双边间隙z。 间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大 的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。 2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响 2.2.2 间隙对冲裁力的影响 2.2.3 间隙对模具寿命的影响 2.2.4 间隙的确定
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第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.5 断面特征
1）圆角带：冲裁过程中，纤维的弯曲与拉伸形成， 软材料圆角大。 2）光亮带：塑剪变形时，由于相对移动，凸凹模侧 压力将毛料压平形成的光亮垂直断面。
3）断裂带：刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕 裂面，导致断面粗糙并有斜度。 4）毛刺：由微裂纹位置与冲裁间隙等引起，是金属 拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上
板 坯
F v 1
F v 2
F h 2

F h 2
F v 2
凹 模

板坯受力简图 Diagram of sheet metal under load
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第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.3 裂纹的形成与发展 裂纹产生的条件：当变形区的应变达到极限塑性应变值时， 就产生微裂纹 裂纹扩展的方向：沿着最大剪切应变速度的方向扩展 裂纹的成长过程：裂纹首先在低应力区产生，由于变形过 程中最大剪切应变的速度方向发生变化，使得新的裂纹不断产 生，旧裂纹的扩展不断停止，然后在旧裂纹的前端附近重新产 生新的裂纹，不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹 极限塑性应变值除和材质外，还和应力状态、变形历史（损 伤程度）有关。

《冲压工艺及模具设计》
第2章 冲裁工艺及冲裁模设计
实际确定冲裁工艺方案时，通常可以先拟定出 几种不同的工艺方案，然后根据冲件的生产批 量、尺寸大小、精度高低、复杂程度、材料厚 度、模具制造、冲压设备及安全操作等方面进 行全面分析和研究，从中确定技术可行、经济 合理、满足产量和质量要求的最佳冲裁工艺方 案。
或级进冲裁； 冲件尺寸较大时，料薄时可用复合冲裁或单工序冲裁，料厚时受
压力机压力限制只宜采用单工序冲裁； 冲件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，受凸凹模强度
限制，不宜采用复合冲裁而宜用级进冲裁，但级进模轮廓尺寸受 压力机台面尺寸限制，所以级进冲裁宜适应尺寸不大、宽度较小 的异形冲件； 形状复杂的冲件，考虑模具的加工、装配与调整方便，采用复合 冲裁比级进冲裁较为适宜，但复合冲裁时其出件和废料清除较麻 烦，工作安全性和生产率不如级进冲裁。
《冲压工艺及模具设计》
第2（章１冲）裁模具工类艺型及冲裁模设计
模具类型主要是指单工序模、复合模、级进模三种。有些单件试 制或小批量生产的情况下，也采用简易模或组合模。
模具类型应根据生产批量、冲件形状与尺寸、冲件质量要求、材 料性质与厚度、冲压设备与制模条件、操作与安全等因素确定。
（２）操作与定位方式
《冲压工艺及模具设计》
第2章 冲裁工艺及冲裁模设计
4 进行必要的工艺计算 在冲裁工艺与模具结构方案确定以后，为了进
一步设计模具零件的具体结构，应进行以下有 关工艺与设计方面的计算：
《冲压工艺及模具设计》
第2（章１冲）裁排工样艺设及计冲与裁计模算设计 根据冲件形状特征、质量要求、模具类型与结构方 案、材料利用率等方面因素进行冲件的排样设计。设 计排样时，在保证冲件质量和模具寿命的前提下，主 要考虑材料的充分利用，所以，对形状复杂的冲件， 应多列几种不同排样方案 （特殊形状件可用纸板按冲 件比例作出样板进行实物排样），估算材料利用率， 比较各种方案的优缺点，选择出最佳排样方案。 排样方案确定以后，查出搭边值，根据模具类型和定 位方式画出排样图，计算条料宽度、进距及材料利用 率，并选择板料规格，确定裁板方式 （纵裁或横 裁），进而确定条料长度，计算一块条料或整块板料 的材料利用率。

（3）计算冲孔中心距
Ld L 0.125 (18 0.125 0.18)mm (18 0.023)mm
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
2、落料 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得： | p | 0.016mm,| d | 0.025mm, 故有 | p | Байду номын сангаас d | 2cmax 2cmin
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：
+0.25 +0.250.42 0.105 a凹 =(a max -x)0 =(80-0.5 0.42)0 79.790 +0.25 +0.250.34 0.085 b凹 =(bmax -x)0 =(40-0.75 0.34)0 39.750 +0.25 +0.250.34 0.085 c凹 =(cmax -x)0 =(35-0.75 0.34)0 34.750
a 80
0 0.42
mm, b 40
0 0.34
mm, c 35
0 0.34
mm
d 22 0.14mm, e 150 0.12 mm
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。
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计
3、查表确定法（表2.2.3)
第 二 章 ： 冲 裁 工 艺 及 冲 裁 模 设 计