冲压模具设计——第二章.ppt

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1、简介：冲裁是最基本的冲压工序。本章是本课程的重点之一。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，介绍冲裁工艺计算、工艺方案制定。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算等。第二章冲裁工艺及冲裁模具的设计第一节冲裁过程分析第二节冲裁件的质量分析第三节冲裁间隙第四节凸模与凹模工作部分尺寸的计算第五节冲裁力第六节冲裁工件的排样本章内容金属的应力-应变图1-实际应力曲线2-假象应力曲线冲压变形理论基础塑性：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。一、塑性变形的基本概念塑

2、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。变形：弹性变形、塑性变形。冲压变形理论基础金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化或应变刚现象：塑性变形对金属组织和性能的影响金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐增加，而塑性和韧性逐渐降低；晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向异性；由于变形不均，会在材料内部产生内应力，变形后作为残余应力保留在材料内部。冲压变形理论基础3．金属塑性变形时的应力应变关系塑性力学基础（续）弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆

3、的，与加载历史无关；第一章冷冲压模具设计与制造基础塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、不可逆的，与加载历史有关。第三节冲压变形理论基础1．硬化规律四、金属塑性变形的一些基本规律加工硬化：硬化曲线：σ=Aεn塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。这种变化规律可近似用指数曲线表示。第三节冲压变形理论基础3．体积不变条件四、金属塑性变形的一些基本规律（续）金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：ε1+ε2+ε3=0第三节冲压变形理论基础4．最小阻力定律四、金属塑性变

4、形的一些基本规律（续）在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。弱区先变形，变形区为弱区第三节冲压变形理论基础1．冲压成形性能五、冲压材料及其冲压成形性能材料的冲压成形性能：材料的冲压性能好成形极限高成形质量好便于冲压加工冲压成形性能是一个综合性的概念成形极限高成形质量好材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。第三节冲压变形理论基础2．冲压成形性能的试验方法五、冲压材料及其冲压成形性能（续）间接试验和直接试验3

5、．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。不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。冲裁模：冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。1、基本工序：落料和冲孔。包括切口、修边等2、范畴：包括板料加工中利用模具产生分离的一切工序，即板料分离工序的总称。3、落料、冲孔变形机理是一样的。但因所取不同，模具设计原则不一样。冲裁工序所使用的模具。它是冲裁过程必不可少的工艺装备。特点：凸、凹模刃口锋利，间隙小。分类:普通冲裁模、精

6、密冲裁模第一节冲裁过程分析一、冲裁变形区力学分析1、板料受力冲裁时作用于板料上的力1-凸模2-板材3-凹模四对力：Fp1、Fp2—模具对板的垂直作用力F1、F2—模具对板的侧压力Fp1、Fp2—模具端面与板料间的摩擦力F1、F2—模具侧壁与板料间的摩擦力一个力矩：由于凸、凹模间隙存在，产生弯矩。弯曲使变形不均匀，刃口处受力最大2、变形区应力状态（无卸料板压紧板料时）1—径向应力，2—切向应力，3—轴向应力A：—凸模下压引起轴向拉应力3（+），弯曲与凸模侧压致径向压应力1（-），切向为弯曲引起的压应力与侧压引起的拉应力的合成应力2（-）B：—模具下压与板弯曲

7、引起三向压应力C：—板料纤维方向1（+），轴向3（-）D：—凹模挤压致3（-），板弯曲致1（+）2（+）E：—轴向拉应力3（+），合成应力2（？）1（？）可能受拉，也可能受压，与间隙有关。间隙正常、刃口锋利情况下，冲裁变形过程按凸模行程可分为三个阶段：二、冲裁变形过程1．弹性变形阶段变形区内部材料应力小于屈服应力。2．塑性变形阶段变形区内部材料应力状态满足塑性条件或屈服条件。3．断裂分离阶段变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口侧面的板料中继而在凸模刃口侧面处产生上、下裂