冲压工艺与模具设计

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1、冲压工艺与模具设计摘要本次针对汽车消音器冲压模具的设计，是对该项零件进行冲压工艺分析和有关工艺计算，确定合理的冲压工艺方案，设计冲压工序的三套模具，正确选用标准模架。使用UG三维绘图软件绘制模具图，对冲压结构进行工艺分析。明确了设计思路，确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。这样设计出的结构可以确保模具工作时运用可靠，保证与其他零部件的配合，根据三维图绘制模具二维装配图和零件图。关键词工艺计算标准模架三维图绘制二维装配图冲裁冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料与冲孔。它可以制

2、成零件也可以为弯曲，拉伸，成形等工序准备毛坯。从板料上冲下所需形状的零件叫落料。在工件上冲出所需形状的孔叫做冲孔。如下图所示的垫圈，就是由落料和冲孔两道工序完成。通过生产实践，我们对冲裁过程及模具结构有了一定的了解，从感性认识上升到理性认识，才能真正理解冲裁过程的本质，更好的制定工艺和设计模具。下面就冲裁变形过程，冲裁件质量，冲裁横刀口尺寸设计及冲裁模具结构设计等问题进行分析讨论。第一节冲裁变形机理由图1--2所示的冲裁变形过程可以看出，凸模与凹模组成上下刃口材料放在凹模上，凸模逐步下降使材料产生变形，直至全部

3、分离完成冲裁。随着凸模作用在材料上的外力在数量上的变化，材料内部的变形不断发展。冲裁过程的变形分为三个阶段（图1--2）1.弹性变形阶段凸模与材料的力与冲床冲头接触，材料发生弹性压缩与弯曲并挤入凹模洞口。这时材料的内力没有超过屈服极限，若凸模卸压，材料即恢复原状，故称弹性变形阶段。2.塑性变形阶段凸模继续加压，材料内应力达到屈服极限，部分金属被挤入凹模洞口，产生塑形剪切变形，是闪亮的蛆切表面。因凹，凸模间存在缺陷，故在塑性剪切变形的同时还伴有材料的弯曲与拉伸。3.断裂分离阶段外力继续增加材料内应力不断增大，在凸

4、凹模刀口处由于应力集中，内应力首先超过抗剪切变形强度，出现微裂纹。凸模继续下压，凸凹刃处的微裂纹不断向材料内部扩展，材料即被拉断分离。如果凹凸模间隙合理时，上下裂纹互相重合。应力应变状态进一步分析冲裁时变形区的应力应变状态，有助于对冲裁过程的了解。在凹模和凸模刃口的连线上取单元体，其应力应变图如图1--3所示。从图中可以看出从中可以看出似乎金属断裂线AB，切削刃在线）在45度的主轴方向1是拉伸力与拉伸变形，拉应力使金属纤维伸长；与其垂直的主轴方向2是压力与压缩变形，使纤维受挤压；在切线方向的应力与应变很小，忽略

5、不计，与主应力方向成45度角方向为最大剪应力方向。而凹凸模之间存在间隙，使金属伸长并撕断，致使破裂面粗糙，并带有毛刺。上述冲裁过程还可以通过冲裁力的变化曲线图得到确认。从图中可以看出，冲裁厚度为3毫米的材料时冲裁力与凸模行程的关系曲线。从图中可以看出：在冲裁过程中冲裁力的大小是不断变化的，AB段相当于冲裁的弹性变形阶段，BC段为塑性变形阶段。当材料内应力达到抗剪强度时材料开始产生裂纹，CD段为裂纹扩展直至材料分离的阶段，DE段为将材料推出凹模口。剪切断面分析参见图2--10上述冲裁过程得到的冲裁件截面并不是光滑

6、垂直的，断面存在三个区域，即圆角带，光亮带与断裂带。圆角带是在冲裁过程中塑性变形开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，软料比硬料的圆角大。光亮带是在变形过程的第二阶段金属产生塑剪变形时形成的，有光滑垂直的表平面，光亮带占全断面的3/1~2/1,软材料的光亮带窄，随材料机械性能，间隙，模具结构会产生不同的变化。断裂带相当于冲裁过程的第三阶段，主要是由于拉应力的作用，裂纹不会产生纤维断裂扩展，故表面极粗糙不光滑，且有料度。在冲孔的断面上同样具有上述特征，只是三个位置的分布与落料相反。冲裁件除断面处有纤维度外，还

7、有点弯曲不平整，端面有毛刺，所以冲裁只是合与一般要求的冲裁件。第二节模具间隙冲裁时不仅要求冲出符合图纸形状要求的零件，还应有一定质量要求，冲裁件质量是指切断面质量，尺寸精度及形状误差。切断面应平直，光洁，无裂纹和撕裂，夹层等缺陷，表面应尽可能平坦，即穹弓小，尺寸精度保证不超出图纸规定的公差范围。影响冲裁质量的因素很多，从生产实际知道，凸凹模具间隙大小及力的均匀性，模具刃口状态，模具结构与制造精度，材料品质等，对冲裁件都有影响。但我们必须从其中找出对冲裁质量起着决定性作用的因素，间隙就是一个。1.对冲裁断面质量的

8、影响比较平直光洁，且无毛刺。在这种情况下的零件断面质量认为是良好的。当间隙过小时，则上下裂纹互不重合。当间隙过大时，裂纹也不重合。若间隙分布不均，局部毛刺，磨损不均，加剧；所以间隙不仅要选用合理，而且再制造和调整冲模时保证间隙均匀。2.间隙对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度指冲件的实际尺寸与公称尺寸的差值，差值越小则精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件与凸模或凹模尺寸的偏差，一