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模块二 冲裁模设计 本模块教学载体： 完成图示落料件的模具设计。 已知：材料10钢，料厚0.8mm 完成图示落料冲孔件的模具设计。 已知：材料Q235，料厚2mm 本模块学生任务： 学生分成5个学习小组，每组下发1个较简单落料件模具设计任务。在本章学习过程中学生要按照教师要求及时完成各项设计任务，在本章学习结束后需完成下发零件模具装配图的绘制工作，并进行答辩。 第1组设计任务： 第2组设计任务： 第3组设计任务： 第4组设计任务： 第5组设计任务： 学习项目一 概述 冲裁的概念与应用 概念 冲裁是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。它包括冲孔、落料、切口、切边、剖切等多种分离工序。 分类 根据变形机理的差异，冲裁可分为普通冲裁和精密冲裁。通常所说的冲裁是指普通冲裁。 应用 冲裁的应用非常广泛，它既可直接冲制零件，又可为弯曲、拉深、成形等其他工序制备坯料。 冲裁模的分类与组成 1.冲裁模的分类 冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。其常见分类方法见下表。 序号 分类方法 模具名称 模具特点 一 按工序性质分 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废料分离，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，通过一次冲压行程获得高精度、断面质量好的冲件的模具 二 按工序的组合程度分 1 单工序模 在一副模具中只能完成一个工序的模具 2 级进模 在一副模具的不同位置上同时完成多道工序 3 复合模 在一副模具的同一位置上同时完成多道工序 三 按上、下模导向情况分 1 敞开模 模具本身无导向装置，工作完全靠压力机及滑块导轨起作用 2 导板模 用导板来保证冲裁时凸、凹模的准确位置 3 导柱模 上、下模分别装有导柱、导套，靠其配合精度来保证凸、凹模的准确位置 2.冲裁模的组成 任何一副冲裁模的基本结构都可看成由上模和下模两部分组成，都可将其组成零件按用途进行分类。设计模具时，可根据各类零件的用途和要求，在结构及几何参数的设计计算上找到共同的规律。 冲裁模的组成零件按其用途可分为工艺零件与结构零件两大类。 工艺零件——直接参与完成冲压工艺过程，并和坯料直接发生作用。 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。 根据作用功能的不同，冲裁模零件可细分成工作零件、定位零件、卸料及出件零件、导向零件、固定零件和标准件等六类，模具具体结构见下图。 学习项目二 冲裁变形分析 冲裁变形时板料变形区受力情况分析 右图是无压边装置的模具对板料进行冲裁时的情形。凸模1与凹模2都是具有与冲件轮廓一样形状的锋利刃口，凸、凹模之间存在一定间隙。当凸模下降至与板料接触时，板料就受到凸、凹模的作用力，其中：F1、F2为凸、凹模对板料的垂直作用力；F3 、 F4为凸、凹模对板料的侧压力；μF1、μF2为凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般从模具刃口指向外；, μF3 、μF4为凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。 从图中可看出，由于凸、凹模之间存在间－隙，F 1、F2不在同一垂直线上，故板料受到弯矩M作用，从而使板料弯曲并从模具表面上翘起，使模具表面和板料的接触面仅限在刃口附近的狭小区域。另外，接触面间相互作用的垂直压力并不均匀，随着向模具刃口的逼近而急剧增大，因此，工作零件的刃口部分成为受力最大的易损部位。 冲裁时的板料变形过程 板料的分离过程是在瞬间完成的。整个冲裁变形分离过程大致可分为三个阶段。 1. 弹 性 变 形 阶段 如右图a所示，在凸 、凹 模 压 力 的 作 用 下，使 板 料 产 生 弹 性 压 缩、拉伸和弯曲等变形。凸模下部略微挤入板料，凹模口部的材料略微挤入凹模口内。凹模上的板料上翘，凸模下的材料拱弯。材料越硬，间隙越大，上翘和拱弯越严重。该阶段的变形，材料内部的应力没有超过屈服点，所以压力去掉之后，材料立即恢复原状。 2. 塑性变形阶段 当凸模继续下压时，材料内的应力达到屈服点，板料进入塑性变形阶段，如图b 所示。材料产生塑性变形的同时，因间隙存在，还伴有弯曲拉伸和侧向挤压变形。随着凸模的压入，材料的变形程度不断增加，变形区的材料加工硬化逐渐加剧，变形抗力不断上升，冲裁力也相应增大，直到应力集中的刃口附近出现剪裂纹。此时塑性变形基本结束。 3.断裂分离阶段 如图c 、d所示，当凸模继续压入