精密冲裁工艺及精冲模具设计简介(共42页).ppt

第九节精密冲裁工艺及精冲模具设计简介291精密冲裁概述1精密冲裁的工作原理及过程尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性根本要素:精冲机床、精冲模具、精冲材料、精冲工 艺及精冲润滑 普通冲裁和精冲两种工艺方法的区别(1)采用带齿圈的压板起强烈的压边作用，使之造成三向压应力状态，增加变形区及其邻域的静水压2)凹模(或凸模)刃尖处制造出0.020.2mm左右的小圆角，抑制剪裂纹的发生，限制断裂面的形成，有利于工件断面的挤光作用3)采用较小的间隙(甚至零间隙)，使变形区的拉应力尽量小，压应力增大4)施加较大的反顶力，减小材料的弯曲，同时起到增加压应力的作用精冲过程精密冲裁的工艺方法1整修将普通冲裁后的毛坯放在整修模中，进行一次或屡次的整修加工，除去粗糙不平的冲裁断面和锥度，从而得到光滑平整的断面的方法2光洁冲裁(1)小间隙圆角刃口冲裁(2)负间隙冲裁3往复冲裁4对向凹模冲裁 1精冲件材料的工艺性 精冲的材料必须具有良好的变形特性，以便在冲裁过程中不致发生撕裂现象精冲件的工艺性精冲件的工艺性2精冲件的结构工艺性(1)圆角半径为了保证零件的质量和模具的寿命，要求零件防止有尖角太小的圆角半径(2)孔径、槽宽和壁厚精冲件的孔径d和槽宽b不能太小，否那么也会影响模具寿命和零件质量(3)齿形精冲齿轮时假设节圆上的齿厚小于料厚，那么凸模上承受很高的压力。

一般要求节圆齿厚s0.6t当齿形合理、材料的精冲性能良好时，精冲最小齿厚可为材料的40，即s=0.4t精密冲裁模的设计要点1设计要求和内容(1)模具结构必须满足精冲工艺要求，并能在工作状态下形成立体压应力体系2)模具具有较高的强度和刚度，导向精度良好3)认真考虑模具的润滑、排气，并能可靠去除冲出的零件及废料4)模具结构简单、维修方便，具有良好的经济性2精冲的排样和精冲力的计算(1)精冲排样设计合理的材料利用率 足够的齿圈位置 稳定的废料栅(搭边)送料刚度最正确的排样方法1)零件形状复杂的局部或光洁面要求较高的局部应尽可能放在送料侧 2)如果零件光洁面局部要求少或到条料边缘的局部冲裁长度L小于5倍料厚，排料时可低于正常边距值3)通常允许齿圈压痕重叠，但不能损伤冲裁面质量 2精冲的排样和精冲力的计算 搭边计 算 由于精冲时压边 圈上带有V形齿圈，故搭边、边距和步距数值都较普通冲裁为大影响它们的因素主要有：零件冲裁面质量、料厚及强度、零件形状、齿圈分布搭边和边距数值一般为：零件与零件间搭边， 零件与料边边 距口2精冲的排样和精冲力的计算(2)精冲力由于精冲是在三向受力状态下进行冲裁的，其变形抗力比普通冲裁要大得多。

保证精冲需要的工艺力，是实现 精冲工艺的重要工艺参数精冲总压 力为FP=FP冲裁+FP压边+FP反压 (291) 根据有关设计资 料有 FP冲裁=Ltbf1 FP压边=Lhbf2 FP反压=SFP式中系数f1=0609，常取0.9；L为剪切轮廓线长 ；系数f2常取4；h为齿 圈高度；SF为零件受压面积；p为零件的单位反压力，取20-70 MPa，大面积时取大值，小面积、薄零件时取小值 1精冲模与普通冲模的结构比较(1)精冲模有凸出的齿形压边圈，材料在压边圈和凹模、反压板和凸模的压紧下实现冲裁，工艺要求压边力和反压力大大地大于卸料力的顶件力，以满足在变形区建立三向不均匀压应力状态的要求，因此精冲模受力比普通冲模大，刚性要求更高2)精冲模凸模和凹模之间的间隙小，大约是料厚的051，而普通冲裁模的间隙约为料厚的515(甚至更大) (3)精冲模冲裁完毕模具开启时，反压板将零件从凹模内顶出，压边圈将废料从凸模上卸下，不另外需要顶件和卸料装置4)由于精冲模为上出件，模具无漏料孔，可使凸凹模和模座更加巩固 2精冲模的结构(1)活动凸模式精冲模 活动凸模式精冲模的优点是：维修简单，安装方便，适于冲裁力不大的中小零件。

缺点是：在冲内孔多的零件时，凸模1的支承推板13强度不够2)固定凸模式精冲模 优点是结构稳定，凸模的支承好缺点是制造和调整麻烦，且需专用的结合环3)简易精冲模 简易精冲模利用碟簧(见机械零件手册)在机械作用下变形产生的轴向压缩力，对冲裁过程产生齿圈压力和顶件力 296精冲模齿圈的设计1齿圈的作用(1)固定被加工板料，防止材料受弯曲或拉伸2)抑制冲件以外的力3)压应 力提高了被加工材料的塑性变形能力4)减少塌角5)兼退料作用296精冲模齿圈的设计2齿圈的分布(1)在塌角大的局部，V形齿圈应和刃口的形状相一致2)在塌角较小的局部，V形齿圈与刃口形状可以不一致 (3)冲小孔时一般不需要V形齿圈；冲大孔时(直径在3040mm以上时)，建议在顶杆上加V形齿圈 (4)如果料厚t45mm，或材料强度高(b800 MPa)，或者对于齿轮和带锐角的零件，通常使用两个v形齿圈，一个做在齿圈压板上，另一个做在凹模上，即双齿圈296精冲模齿圈的设计 3齿圈的结构(1)齿圈的形式“ 精冲齿圈常用三角形凸起，也可使用台阶形和圆锥形(截面斜角为4520)压板来压边图2922齿圈形式 a)V形环;b)台阶形；c)圆锥形296精冲模齿圈的设计(2)齿形参数齿形角度和齿圈高度h,齿圈高度h与材料厚度、机械性能和齿圈位置等因素有关。

h=Kt t为料厚，K系数，由图2923选取4齿圈的尺寸V形齿圈已标准化 296精冲模齿圈的设计4齿圈的尺寸续根据Feintool资料,当t=4.5mm，而仅在压板或凹模上使用齿圈时，其值可由表选取；当t4.5mm，而在压板和凹模上同时使用齿圈时，其值可由表选取 根据Schmid资料，如下图，当t4mm时，使用单面齿圈；当t4mm时，使用双面齿圈其值由表选取296精冲模齿圈的设计5齿圈的保护 精冲时，齿圈与材料接触为了防止齿圈与凹模相碰或采用双齿圈时的互撞而造成破坏，在齿圈压板或凹模上设计高出齿顶的保护面 ，其高度必须小于料厚，以免冲裁时发生干预 图示 在设计保护面时，还应考虑其位置的正确性，特别是受力状态，以防止弯曲或损坏另外，当两侧都有保护面时，保护面高度必须一致，以防止工作时产生倾斜力图示 第十节硬质合金冲裁模硬质合金材料的性能及模具的寿命所谓硬质合金冲模一般是指凸模或凹模为硬质合金材斟，或凸模和凹模均为硬质合金材料的冲模硬质合金耐磨性好、抗压强度高、弹性模量大，但冲击韧 度较差、抗弯强度低、加工性差硬质合金具有高硬度、耐磨损等特性，用它制造的模具寿命比用合金工具钢制造的高几十倍至1百倍第十节硬质合金冲裁模 1硬质合金冲模与钢冲模的比较 硬质合金冲模的模座、凸模及凹模、固定板等的强度及硬度要求较高。

导向装置的精度与刚度要求也高卸料板一般还要求起导板的作用硬质合金模凸、凹模的间隙比钢冲模稍大压力机精度要高 第十节硬质合金冲裁模硬质合金材料的性能及模具的寿命续2硬质合金的牌号与性能一般硬质合金是以碳化钨和碳化钛为 基，以钴、镍或铁做粘结剂 ，经烧结 而成因其主要成分是硬质相，所以不能进行切削加工钢结 硬质合金既有近似硬质合金的高硬度、高耐磨性，又有一般工具钢的可切削加工、锻造、焊接、热处 理等性能第十节硬质合金冲裁模2102硬质合金冲裁模的结构设计 特点 1排样的要求 在级进 模中大局部采用侧刃定位，侧刃位置要适当排样时 也应防止凸、凹模单边 工作 2对模架的要求模架要求刚性好、精度高上、下模座的厚度比钢冲模要大模架材料以45钢为 好，调质处 理到2530 HRC为提高模架的导向精度，可采用滚动导 向装置模柄一般多采用浮动式，如图2103所示第十节硬质合金冲裁模硬质合金冲裁模的结构设计特点3对其他零件的要求 (1)硬质合金模具的间隙比普通模具要大，一般取普通钢模的1.5倍 (2)当采用弹性卸料板时，卸料板应装有导向装置，对凸模进行导向为了防止弹性卸料板在冲裁时撞击凹模的硬质合金镶块，模具闭合时卸料板与硬质合金凹模之间应有 的间隙，如图2104所示。

(3)为防止硬质合金凹模在冲裁时因弯曲变形而碎裂，在凹模底部应加淬硬的厚垫板 (4)对小凸模应将其根部加粗，或配以护套以增加小凸模的刚性，并采用卸料导向第十节硬质合金冲裁模硬质合金冲裁模的结构设计 特点4对压 力机的要求压力机应有良好的刚性压力机精度要高采用快速压力机为宜，并配备自动送料装置压力机的离合器必须能对故障信号作出迅速反响，及时停机 第十节硬质合金冲裁模2102硬质合金冲裁模的结构设计 特点2103硬质合金块的固定(1)焊接固定法 (2)机械固定法(3)热套(或冷压)固定法(4)黏结固定法普通冲裁与精冲的区别1一落料凸模 2一凹模 3一冲孔凸模 4一顶件板 5一顶杆 6一压板 7一压杆8一齿圈 9一精冲材料 lO一精冲件1l一内形废料 c一冲裁间隙 图292精冲示意图1一齿圈压板 2一凹模(落料) 3一凸凹模 4一顶板 5一材料 6一零件 7一冲孔废料 图293精冲过程 a)模具初始位置b)齿圈压入；c)冲裁；d)冲裁过程结束；e)模具开启； f)卸出冲孔废料；g)顶出零件及卸出带料；h)排出零件和废料，向前送料1一凹模；2一切屑；3一凸模；4一工件图294整修图295小间隙圆角刃口冲裁图296负间隙冲裁a)落料b)冲孔图297往复冲裁图298对向凹模冲裁的过程 图2917精冲模与普通复合模的比较 a)活动凸模式精冲模与普通复合模； b)固定凸模式精冲模与普通复合模 1一凸模；2一凹模；3一顶件板；4一压边圈；5一冲孔凸模；6顶杆；7一传力杆；8一垫板； 9一支承环；10一冲孔凸模垫板；11一传力杆；12一凸模座；13一推板；14一座圈；15一垫板；16一模座；17一导向装置；18一压床上工作台；19一压床下工作台；20一标准结合环；21一顶柱； 22一顶柱；23一定位板；24一液压活塞 图2918活动凸模式复合精冲模 1一凹模；2一压边圈；3一凸模；4一顶件板；5一冲孔凸模；6一顶杆；7一冲孔凸模； 8一顶杆；9一垫座；10一凸模座板；11一垫板；12一下垫板；13一传力杆；14一闭锁销； 15一模座；16一支板；17一导向件；18一压床上工作台；19一压床下工作台；20一专用 上结合环；21一专用下结合环；22一压板；23一支承销；24一液压活塞；25一缩紧环 图2919 固定凸模式复合精冲模l一导柱；2一导套；3一上托；4一螺钉；5一销钉；6一螺钉；7一模柄；8一销钉；9一垫板；lO一凸模；11一凸模固定板；12一齿圈压板；13一销钉套；14一销钉；15一凹模； 16一限位螺柱；17一固定板；18一顶杆；19一螺母；20一缀钉；21一底座；22一螺钉； 23一推件板；24一螺钉；25一螺母；26一垫片；27一卸辩板；28一糠簧；29一螺钉 图2920简易精冲落料模 图2923齿高系数K 图2924齿圈尺寸表294压板或凹模有齿圈时的齿圈尺寸 单面 齿圈料厚Ah(H)rR11.710.30.20.21.82.21.40.40.22.32.71.70.50.22.83.22.10.60.20.63.33.72.50.70.20.73.84.52.80.80.20.8t一料厚；K一凸模退回距离；K一顶板顶出距离；R。

一凹模圆角，R0102)t l一压板；2一凹模；3一凸模；4一顶件板；5一传力杆 图2925齿圈尺寸 图2926齿圈的保护 a)单齿圈保护面(压板侧)；b)双齿圈保护面(两侧)；c)双齿圈保护面(压板侧)图2927齿圈保护面的位置选择 a)单齿圈保护面；b)双齿圈保护面图侧刃位置a 不正确；b)正确图2102改变排样 a)原排样b)更改后排样1一模柄；2一垫块；3一凸缘； 4一上模座 图2103浮动模柄1一弹簧；2一卸料板；3一导料板；4一模框；5一凹模图卸料装置图2105硬质合金的机械固定。