「專業知識」鈑金設計寶典之功法第三層-鈑金工藝衝裁

衝裁是使用模具分離材料的一種基本衝壓工序,它可以直接製成平板零件或為其他衝壓工序如彎曲、拉深、成形等準備毛坯,也可以在已成形的衝壓件上進行切口、修邊等。衝裁加工約佔整個衝壓加工工序的50%~60%。

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一、基本工序

衝裁分為落料和衝孔兩種。利用衝裁取得一定的外形的製件或坯料的衝壓方法就是落料;反之,得到帶孔的的就是衝孔

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二、衝壓件工藝性設計

1、衝裁件的形狀、尺寸儘可能簡單,使排樣時廢料最少,圖中為無廢料排布。

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2、衝裁件的外形及內孔應避免尖角。在直線或曲線的鏈接處要有圓弧鏈接,圓弧半徑R≥1.5t(t為板厚)。

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3、衝裁件應避免窄長的懸臂與狹槽

衝裁件的凸出貨凹進的深度和寬度,一般情況應不小於1.5t (t為料厚),同時避免窄長的接口與過窄的切槽,以增強模具刃口強度。

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4、衝孔應優先選用圓形孔,衝孔有最小尺寸要求。

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5、衝裁的空間距和孔邊距

採用複合模加工的孔與外形、孔與孔之間的精度較易保證,加工效率較高,孔與孔之間,孔與外形之間的距離都有最小壁厚要求。

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6、折彎件及拉深件衝孔時,孔壁與直臂之間要保持一定距離。

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其距離a1 及a2 應滿足下列要求:a1 ≥R1+0.5t,a2≥R2+0.5t。

7、折彎件上的孔邊距

先衝孔後折彎,孔的位置處於彎曲變形區域外,避免完全無時孔會產生變形。孔壁至折彎邊的距離,參考下表。

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8、設計時添加工藝定位孔為保證毛坯在模具中的準確定位,防止彎曲時毛坯偏移而產生廢品,應預先在設計時添加工藝定位孔。特別是對多次折彎成型的零件,均必須以工藝孔位定位基準,以減少累計誤差,保證產品質量。

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三、衝裁變形過程

間隙正常、刃口鋒利情況下,衝裁變形過程可分為三個階段:

1、彈性變形階段:變形區內部材料應力小於屈服應力。

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2、塑性變形階段:變形區內部材料應力大於屈服應力。

凸、凹模間隙存在,變形複雜,並非純塑性剪切變形,還伴隨有彎曲、拉伸,凸、凹模有壓縮等變形。

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3、斷分離階段變形:區內部材料應力大於強度極限。

裂紋首先產生在凹模刃口附近的側面——凸模刃口附近的側面——上、下裂紋擴展相遇—— 材料分離

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四、衝裁件質量及其影響因素

衝裁件質量:指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。

斷面狀況:垂直、光潔、毛刺小。

尺寸精度:圖紙規定的公差範圍要求。

形狀誤差:外形滿足圖紙要求;表面平直,即拱彎小。

1、衝裁件斷面質量影響因素

(1)材料性能的影響

塑性好的材料,衝裁時裂紋出現較遲,材料被剪切的深度較大,所得斷面光亮帶所佔比例就大。

(2)模具間隙的影響

間隙小,出現二次剪裂,產生第二光亮帶

間隙大,出現二次拉裂,產生二個斜度

(3)模具刃口狀態的影響

當凸模刃口磨鈍時,則會在落料件上端產生毛刺

當凹模刃口磨鈍時,則會在衝孔件的孔口下端產生毛刺;

當凸、凹模刃口同時磨鈍時,則衝裁件上、下端都會產生毛刺。

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2、衝裁件尺寸精度及其影響因素

衝裁件的尺寸精度:指衝裁件的實際尺寸與圖紙上基本尺寸之差。

該差值包括兩方面的偏差:

一是衝裁件相對於凸模或凹模尺寸的偏差;

二是模具本身的製造偏差。

影響因素:

(1)沖模的製造精度(零件加工和裝配)

(2)材料的性質

(3)衝裁間隙

3、衝裁件形狀誤差及其影響因素

衝裁件的形狀誤差:指翹曲、扭曲、變形等缺陷。

翹曲:衝裁件呈曲面不平現象。

它是由於間隙過大、彎矩增大變形拉伸和彎曲成分增多而造成的,另外材料的各向異性和卷料未矯正也會產生翹曲。

扭曲:衝裁件呈扭歪現象。

它是由於材料的不平、間隙不均勻凹模后角對材料摩擦不均勻等造成的。

變形:由於坯料的邊緣衝孔或孔距太小等原因,因脹形而產生的。

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