模具工程技术基础教学

模具工程技术基础教学主题：冲压工艺课题：1-1-1 1-1-2教学对象：11模具1教学日期：2012-3-13 2012-3-16 课时：4课时一、 教材分析本课主要讲述了主要的冲压工艺及冲压件的表面质量分析二、 学情分析本班同学都是第一次接触模具课程三、 教学目标1、了解冲压工艺及材料的变形情况2、冲裁件质量分析四、重、难点的确定重点：材料的变形阶段及冲裁件质量分析五、方法：讲授六、教学环境、资源准备多媒体环境七、教学内容1、复习上节课的内容2、导入新课3、讲述新课（一）、冲裁工艺：概念：使板料产生分离的工序叫做冲裁工艺。（1）、冲裁过程分析图3-1所示是无压边装置的模具对板料进行冲裁时的情形。凸模与凹模都具有与制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 凸、凹模对板料的垂直作用力；F3、F4凸、凹模对板料的侧压力；F1、F2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； F3、F4凸、凹模侧面与板料间的摩擦力。（2）、板料变形过程：图3-2所示冲裁变形过程。如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段。1弹性变形阶段(图3-2)在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯曲和上翘越严重。 2塑性变形阶段(图3-2)因板料发生弯曲，凸模沿宽度为b的环形带继续加压，当材料内的应力达到屈服强度时便开始进入塑性变形阶段。3断裂分离阶段(图3-2、)材料内裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生，紧接着才在凸模刃口附近的侧面产生。已形成的上下微裂纹随凸模继续压入沿最大切应力方向不断向材料内部扩展，当上下裂纹重合时，板料便被剪断分离。（3）、冲裁件质量分析由于冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分成四个特征区，即圆角带a、光亮带b、断裂带c与毛刺区d，如图3-3所示。圆角带a ：该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果； 光亮带b ：该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材料与凸、凹模切刃的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的1/2-1/3；断裂带c ：该区域是在断裂阶段形成。是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且略带有斜度。毛刺区d ：毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺，裂纹的产生点和刃口尖的距离成为毛刺的高度。（4）、冲裁件的工艺性 冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符合冲裁加工的工艺要求，难易程度如何。工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大的影响。 冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少。在满足质量要求的条件下，把冲裁件设计成少、无废料的排样形状。如图2.6.1a所示零件，若外形无要求，只要满足三孔位置达到设计要求，可改为图b)所示形状，采用无废料排样，材料利用率提高40%。 图 2.6.1 冲裁件形状对工艺性的影响示例 除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，允许工件有尖锐的清角外，冲裁件的外形或内孔交角处应采用圆角过渡，避免清角。其圆角值见表 2.6.1。表 2.6.1 冲裁件最小圆角半径R 尽量避免冲裁件上过长的悬臂与窄槽（如图2.6.2），它们的最小宽度b1.5t。图 2.6.2 冲裁件的结构工艺性图 冲裁件孔与孔之间、孔与零件边缘之间的壁厚(图2.6.2)，因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小。一般要求c1.5t，ct。若在弯曲或拉深件上冲孔，冲孔位置与件壁间距应满足图示尺寸（图 2.6.3）。 2.6.3 弯曲件的冲孔位置 冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断和压弯。孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。用自由凸模和带护套的凸模所能冲制的最小孔径分别见表2.6.2和表2.6.3，孔距的最小尺寸可见表2.6.4。 表 2.6.2自由凸模冲孔的最小尺寸(mm)表2.6.3 带护套的凸模的最小尺寸(二) 冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求 冲裁件的尺寸精度要求，应在经济精度范围以内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔件比落料件高一级。冲裁件外形与内孔尺寸公差可见表2.6.5。如果工件精度高于上述要求，则需在冲裁后整修或采用精密冲裁工艺。冲裁件两孔孔心距所能达到的公差见表 2.6.6；冲裁件断面的表面粗糙度和允许的毛刺高度可见表2.6.7和表2.6.8。表 2.6.5冲裁件外形与内孔尺寸公差表2.6