模具学习整理课件.docx

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模具学习整理课件

1.模具除了可以切断（剪断）钢板外，还可以弯、拧铁板，使之发生永久的变形，得到想要得到的形状。

直接使材料发生变形的东西就是模具。

没有模具就不能进行冲压加工。

冲压机械与冲压模具

更新时间：

2005-4-14浏览次数：

4263

   冲压机械

   我们先来看一看冲压机械。

冲压机械有很多种类。

   在机械式冲压机中有曲柄冲压机、连动冲压机、凸轮冲压机、螺纹冲压机等

   使用油压的为油压冲压机、使用空气压力的为空压冲压机

   利用人力完成的有脚踏冲压机（俗称:

一脚踹）、手动冲压机等种类。

   在这里我们将最为常用的曲柄冲压机称做冲压机械。

   冲压机械是将马达的转动传给曲柄轴，再通过连杆将被防滑部（通称:

刮刀）控制的冲头上下移动。

您可以想像，当一辆汽车的引擎将汽油燃烧后会产生压力，用这个压力把气缸压下，从曲柄轴得到旋转力的过程，冲压机的工作过程是与这一过程正好相反。

这样会更好理解。

   冲压机的工作原理是，冲头反复运动（一般为上下运动），与之相反垫枕部是被固定的。

垫枕部被固定在底座上，通过框架及连杆等与冲头驱动部（驱动部一般装在被称为冠冕的上部）联接，接受施加压力。

   冲压机械有反复（上下）运动的冲头和被固定的垫枕部。

   上模具与下模具共同组成一套模具

    冲压机械是通过装载冲压模具（以下称模具）后进行冲压加工的。

模具由一对刀具（工具）组成。

如果您联想一下剪刀就不难理解了。

首先将一片刀具装在冲头上，另一片刀具固定在垫枕部上。

   将铁板放在刀具与刀具之间，冲头下降时铁板就会被切断。

这一对刀具就是模具。

   被装在冲头上的模具，理所当然就被称为上方模具，即上模具。

   垫枕部的模具就称为下模具。

   上模具与下模具共同构成模具。

   模具除可以切断钢板（剪断）以外，还可以弯、拧铁板，使之发生永久的变形，得到想要得到的形状。

直接使材料发生变形的东西就是模具。

没有模具就不能进行冲压加工。

   模具的质量、性能直接影响到冲压加工的生产性和冲压加工的质量，具有极为重要的作用，可以说是冲压加工的生命。

冲裁：

“金属塑性加工方法——板料成形（冲压）”

选编：

华安盛道资料参考：

《机械制造基础》等网络资料

金属塑性加工方法——板料成形（冲压）

板料成形（冲压）：

　　使板料经分离或变形而得到制件的成形工艺统称为板料成形（也称为冲压）。

冷冲压：

　　厚度小于4mm的金属薄板通常是在常温下进行冲压的，故称冷冲压。

热冲压：

　　当板料厚度超过8～10mm时，采用加热后进行冲压，故称为热冲压。

板料成形（冲压）的特点：

　　冲压可获得形状复杂、尺寸精度高、表面质量好的冲压件，不经机械加工即可进行装配。

此外，由于冷变形使零件产生加工硬化，故冲压件的刚度高、强度高、质量轻。

　　冲压操作简单，工艺过程便于实现机械化、自动化，生产率高，零件成本低。

因此冲压适于大批量生产。

冲压所用的原材料:

　　低碳钢、高塑性合金钢、铜合金、铝合金、镁合金等。

冲压的设备：

　　主要有剪床和冲床。

图E4-1冲压设备

冲压的基本工序：

　　可分为分离工序和变形工序。

　　分离工序：

是使毛坯的一部分与另一部分相互分离的工序，如落料、冲孔、切料等。

　　变形工序：

是使毛坯的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深、成形、翻边、收口等。

冲裁

　　定义：

使坯料按封闭轮廓分离的工序称为冲裁，它主要包括落料、冲孔、切边、切口、剖切、整修等。

　　落料：

是利用冲裁取得一定外形的制件或毛坯的冲压方法，冲落部分为成品，周边为废料。

　　冲孔：

是将冲压坯内的材料以封闭的轮廓分离开来，得到带孔制件的一种冲压方法，冲落部分为废料，周边为成品（图E4-2）。

图E4-2冲裁过程示意图

1—凸模；2—凹模

冲裁的分离过程：

（图E4-3）

　　1）弹性变形阶段

　　2）塑性变形阶段

　　3）剪裂阶段

图E4-3冲裁变形过程

（a）弹性变形阶段；（b）塑性变形阶段；（c）剪裂阶段

弯曲

　　定义：

将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度制件的工序称为弯曲。

　　1）弯曲变形过程

图E4-4V形件弯曲变形过程

　　2）弯裂及最小弯曲半径

　　弯曲时，变形只发生在圆角范围内，其内侧受压缩，外侧受拉伸。

当外侧的拉力超过板料的抗拉强度时，即会造成外层金属破裂。

板料越厚，内弯曲半径r越小，压缩及拉伸应力就越大，也越易破裂。

为防止弯裂，必须规定出最小弯曲半径rmin，通常rmin=（0.25～1）t,t为板厚。

　　影响最小弯曲半径的主要因素如下：

①材料的力学性能 

②材料的热处理状态 

③弯曲件角度α 

④板料的纤维方向和表面质量

　　3）弯曲时的回弹

　　回弹：

在材料弯曲变形结束，工件不受外力作用时，由于弹性恢复，使弯曲件的角度和弯曲半径与模具的尺寸和形状不一致，这种现象称为回弹。

　　在设计弯曲模时，应使模具的弯曲角αp比弯曲件弯曲角α小一个回弹角Δα（Δα=α-αp），回弹角一般小于10°。

　　影响回弹的因素:

板料性质、相对弯曲半径r/t（t为板厚）和模具结构等。

拉深

　　定义：

利用模具使冲裁后得到的平板毛坯变形成开口空心零件的工序称为拉深。

　　1）拉深变形过程

图E4-5圆筒形件的拉深过程

　　2）拉深系数与拉深次数

（1）拉深系数

　　工件直径d与毛坯直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即：

m=d/D

　　——它是衡量拉深变形程度的指标。

　　影响拉深系数的因素：

　　材料的塑性；毛坯相对厚度t/D（t—毛坯厚度）；凸、凹的圆角半径和合适的间隙，压边力，润滑条件等。

（2）拉深次数

图E4-6多次拉深时直径的变化

　　若m小于极限拉深系数，不能一次拉深成形，则可采用多次拉深工艺。

此时，各道工序的拉深系数为：

　　 m1=d1/D,m2=d2/d1,…,mn=dn/dn-1

　　总拉深系数m总表示从毛坯D拉深至dn的总的变形量。

即：

m总=m1m2…mn-1mn=dn/D连续拉深次数不宜太多，如低碳钢或铝，不多于4～5次，否则工件因加工硬化会使塑性下降，导致拉裂。

冲裁间隙

2006-11-06

授  课  内  容

备  注

备课环节：

复习提问----导言引入----讲新课----总结----做作业

1、什么是冲裁？

冲裁是利用模具在压力机上使板料相互分离的工序。

其主要工序是冲孔与落料。

2、什么是落料？

什么是冲孔？

落料是指冲裁后，冲裁封闭曲线以内的部分为制件；冲孔是指冲裁后，冲裁封闭曲线以外的部分为制件。

例如：

垫圈制件，中央小孔的冲压为冲孔工序，外轮廓的冲压为落料工序，所以一个简单的垫圈制件是由两个工序复合而成的。

导言引入：

冷冲压是机械工业中常见的一种金属加方法。

它是利用安装在压力机上的冲模对板料施加压力，使其产生分离或变形，以获得一定几何精度的机械零件或制品（统称制件），通常是在室温下进行加工的，所以称为冷冲压或板料冲压。

一、日常生活中常见的剪切实例：

用刀切木棒、手钳剪钢钉、剪刀剪木棍等。

你会发现它们的断截面有不同程度的粗糙程度。

有的断面光亮整齐，有的断面粗糙而且产生弯曲现象。

这都与刀刃或刃口之间的间隙大小有关。

注意：

这些现象都是利用剪切原理工作的，模具工作过程也是利用剪切原理，只不过两者的区别在于刃口的几何形状不同，前者刃口是直线形状，而后者刃口的形状是曲线形。

冲孔和落料是冷冲压工艺中极为重要的常见的加工工艺，板料在剪切力的作用下分离成形。

其冲裁间隙是决定冲裁件断面质量好坏的主要因素，它是冷冲模设计的主要环节，因此有必要研究冲裁间隙则这个问题。

二、冲裁断面质量的分析：

一般来说，冲裁断面质量可划分为四个带区，即圆角带、光亮带、断裂带和毛刺。

（冲孔件）                  （落料件）

冲裁制件的质量主要体现在断面质量的好坏，而以上四个带区所占的面积或区域大小随着材料的性质、厚度、模具结构以及凸凹模间隙的不同而变化。

凸凹模之间的间隙合理时，光亮带区域大、毛刺高度很小而且毛刺少、制件的质量好。

如果凸凹模之间的间隙不合理，光亮带区域小、毛刺高度较大而且毛刺多、制件的质量差。

第二节 冲裁间隙

教学目的以及重点、难点：

1.   了解间隙对断面质量的影响。

2.   掌握间隙值在模具设计中的具体应用以及简单设计理念。

3.   了解尺寸间隙对尺寸精度的影响。

4.   掌握合理间隙值的确定方法。

一、间隙对断面质量的影响

概念：

间隙―――凸模与凹模工作部分尺寸的差值称为间隙。

公式：

Z＝－　　　　

公式中D―――凹模尺寸（mm）

Z―――冲裁间隙（双边值）（mm）

d―――凸模尺寸（mm）

如图所示：

过程概述：

冲裁间隙的过大或过小，对冲裁时上下裂纹的重合与否有直接影响。

冲裁间隙合理时，当凸模向下冲裁板料时，由于板料在上下凸凹模中间受到剪切力，凸模与板料上表面接触由于剪切产生裂纹，凹模与板料下表面接触由于挤压剪切同时产生裂纹，随着凸模继续向下冲裁，上边的裂纹向下延伸，而下边的裂纹向上延伸，当上下裂纹汇交重合时，板料产生分离变形，冲裁过程结束。

从以上分析过程可以看出，裂纹汇交有下列三种情况：

1、间隙过大（Z过大）：

上下裂纹内错，材料不仅受剪切力（τ），而且受拉伸力（σ），拉伸变形大，导致毛刺、圆角带、断裂带加宽，光亮带小，断面质量差。

2、间隙过小（Z过小）：

上下裂纹外错，上下裂纹中间一部分材料，随着冲裁进行将被第二次剪切，使断面产生两个光亮带，断面质量差。

3、合理间隙（Z适中）：

上下裂纹汇交重合，断面光亮整齐，制件质量好。

对于普通冲裁来说，间隙过大或过小都会导致上下裂纹不能汇交重合，所以，正确控制凸凹模之间的间隙值，是冲裁模具设计得一个重要内容。

新技术应用

精密冲裁―――改变冲裁条件，在板料不出现裂纹的条件下，以塑性变形的方式实现材料的分离，光亮带扩大到整个断面。

精密冲裁的特点：

负间隙冲裁，凸模一般比凹模大（0.05～0.3）t。

误区辨析：

1、冲孔或落料过程中，凸模始终不进入凹模。

凸凹模是工作部件，但不是定位零件。

2、冲裁过程中，凸凹模的间隙由导柱和导套这种定位零件来保证。

二、冲裁间隙对尺寸精度的影响

1、尺寸精度的影响

①模具精度②板料精度③板料材质④间隙冲裁

2、塑性材料对尺寸精度的影响：

塑性材料冲裁后回弹小，尺寸精度高；硬质材料塑性小，易回弹，尺寸精度低。

3、对落料工序：

间隙过大，除受剪切、还受拉伸变形的影响，易回弹，尺寸变小；间隙过小，除受剪切，还受压缩变形影响，回弹后，尺寸增大。

冲孔工序恰好于上述过程相反。

三、合理间隙值的确定

1、间隙对冲裁值的影响

①对模具寿命的影响：

间隙小，摩擦力大，摩损严重，寿命低；间隙大，摩擦力小，寿命高。

②间隙对冲裁力、卸料力的影响：

大间隙，冲裁力有一定程度的降低，由于凸模不进入凹模，一般情况下冲裁力不受间隙的影响，但卸料力由于间隙的增大有一定程度的减小，即卸料容易。

总的原则：

满足冲裁尺寸精度的前提下，间隙一般取较大值，这样即可降低冲裁力，又可提高模具寿命。

2、间隙值的确定

①理论计算方法

z/2=（t－s）tanβ=t（1－s/t）tanβ

式中t―――料厚（毫米）；

s―――产生裂纹时凸模挤入板料的深度（毫米）。

其值可有实验得到。

s/t－――产生裂纹时凸模挤入板料的相对深度；

β―――剪切裂纹与垂直线间的夹角。

因为度数变化不大，一般为4度～6度。

②             查表方法：

间隙值可通过查设计手册或表格得到。

不同材料、不同抗剪强度决定不同的间隙值。

③              经验公式法：

C―――与材料和性能有关的系数，可查表得到。

T―――料厚（mm）

总结：

一、间隙对断面质量的影响

合理间隙，光亮带区域大，断面质量好；过大或过小间隙值，断面质量都不好。

二、冲裁间隙对尺寸精度的影响

合理间隙，尺寸稳定，精度高；过大或过小间隙值，尺寸由于工件

回弹导致增大或减小，尺寸精度不高。

三、合理间隙值的确定方法

1、理论计算方法；

2、查表方法；

3、经验公式法。

布置作业：

1、冲裁间隙对断面质量的影响有哪些因素？

2、冲裁间隙过大时，制件尺寸为什么变小？

冲裁间隙过小时，制件尺寸为什么变大？