冷冲压模具设计与制造复习纲要.doc

第一章1、冲压：是使板料（长、宽远大于厚度）经分离或成型而得到制件（非成品，而是完成此工序后的制品）的加工方法。常温下的冲压称为冷冲压。2、机械工业的变化： 机床、刀具工业机电一体化发展数控化车床、铣床、电火花、电火花线切割、加工中心等。 机械加工工艺模具成型工艺发展实质是一种少切削、无切屑的多工序重复的生产方法。3、 模具加工特点：易保证产品尺寸精度。产品质量稳定。不易破坏产品表面。能加工特殊形状的产品。生产效率高、成本低、节约能源和原材料。对操作工人技术水平要求不高。自动化控制，计算机编程容易。4、5、板料冲压 利用冲模使板料分离或变形，从而制成所需要的形状和尺寸制件的方法。冷冲压 板厚8-10mm热冲压 板厚8-10mm6、 板料冲压的特点 优点：可以冲压出形状复杂的零件，废料较少。产品具有足够高的精度和较低的表面粗糙度，互换性能好。能获得质量轻、材料消耗少、强度和刚度较高的零件。冲压操作简单，工艺过程便于机械化和自动化，生产率很高。故零件成本低。 缺点：噪音大；手工操作易发生事故模具价格昂贵，生产周期长，一般只适合于大批大量生产7、 冲压工艺的发展趋势（1）冲压加工的自动化、无人化、精密化。 （2）进一步发展大批量和多品种小批量生产。（3）冲压加工的基本理论研究；变形过程的数值分析；计算机模拟及优化设计。（4）冲压新工艺及新模具的研究与开发 （5）采用与研制冲压用的新材料 （6）研制与开发冲模新材料、模具热处理新技术 （7）提高模具设计与制造效率 8、 冲压基本工序分离工序使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定的端面质量的冲压加工方法。成形工序是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸和精度的冲压加工方法。9、 分离工序包括 1、冲裁（落料，冲孔）2、切断3、整修4、精密冲裁 变形工序包括 1、弯曲2、拉深3、翻边4、成形5、旋压10、 冲模的分类 按工序组合分可分为：简单冲模、连续冲模、复合冲模 按变形特点分可分为 1、冲裁模2、弯曲模3、拉深模4、成形模等11、 冲压用的板料对板料的基本要求 1、要有良好的塑性和抗失稳起皱的能力。 2、要有较高的表面质量。 3、板料的规格应符合国家标准。12、常用材料及其力学性能：常用材料主要有：黑色金属板料、有色金属板料、非金属板料。板料性能的评价：单向拉伸试验、弯曲性能试验、拉深性能试验、胀形性能试验、综合性能试验13、 冲压设备简介常用冲压设备：机械压力机；如：剪板机、曲柄压力机；液压机。14、 压力机选择的原则压力机标称压力应大于等于冲压加工所须总压力。即F压机F总压力机的行程应满足制件高度尺寸。压力机冲压次数应符合生产率和材料变形速度的要求。压力机的闭合高度与模具闭合高度的关系压机工作台面尺寸必须大于模具下模座的的外形尺寸并还要留安装固定的余地第2章 冲裁模设计1、所谓冲裁，就是利用冲模将板料（以封闭的轮廓）与坯料分离的一种冲压方法。 冲裁工序包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。但一般来说，冲裁主要指：冲孔、落料。2、落料：所冲外形轮廓为要求的形状和尺寸，即冲落的外形轮廓为制件，剩余部分为废料。 冲孔：所冲的孔为要得到的形状和尺寸，即带孔部分为制件，冲落部分为废料。3、在模具间隙合理时，冲裁可主要分为三个阶段。 1、弹性变形阶段：凸模刚接触板料，剪切力很小，板料上翘，这时如果凸模后退，变形恢复(OA)。 2、塑性变形阶段：凸模开始压入板料，板料产生塑性变形并产生微裂纹。这时如果凸模后退，板料变形不会恢复。该阶段剪切力达最大值(AC)。 3、断裂分离阶段：凸模继续下压，微裂纹扩展，当上下裂纹重合时，板料断裂，剪切过程结束。这个阶段剪切力急剧下降(CD)。4、 冲裁件断面特征 表面塌角（圆角带）、剪切面（光亮带）、断裂带、毛刺带5、 冲裁件精度 弯拱：由于受到弯曲力偶的作用，冲裁件会有弯拱现象出现，其程度用弯曲挠度f表示，间隙越大、材料塑性越好f。 防止措施： 1）对冲孔件增设压料板 2）落料件在模孔中增设顶料板。6、 尺寸精度 尺寸精度=D实-D公称=冲裁件外径-凹模直径（落料件）；此值越小越好 影响因素：1）材料的弹性回复 2）冲裁间隙7、 斜度来自于：1）断裂面2）弯曲件变形残留和弹复 某些有严格配合要求的零件就需考虑这点。8、影响冲裁件尺寸精度的因素： 模具制造精度 冲裁模间隙 冲裁件的相对厚度t/D：相对厚度小，精度高。 板料的力学特性 冲裁件的形状：简单，精度高。9、 影响毛刺大小的因素： 刃口的锋利程度，凸凹模间隙的合理与否及均匀程度。10、 冲裁模间隙 冲裁模间隙Z大时,变形区材料的拉应力绝对值大,冲裁后材料必然收缩,使冲孔尺寸大于凸模直径,落料件尺寸小于凹模尺寸。冲裁模间隙Z小时,变形区材料的拉应力绝对值小,冲裁后材料必然膨胀,使冲孔尺寸小于凸模直径,落料件尺寸大于凹模尺寸。11、 冲裁件的形状 形状简单,误差小. 零件小,相对误差大,绝对误差小;大时相反. 大零件精度难保证.此外,工艺过程和模具结构形式对零件的精度也有关.12、材料性质,厚度与扎制方向的影响: 软刚回弹小,冲裁件的精度较高;硬刚相反. 零件厚度大,固弯穹小,弹性变形量小,精度高. 板料扎制造成各向异性(各向回弹不同),使偏差值不同.13、影响冲裁件断面质量的因素： 断面的光亮带越宽、断裂带越窄、圆角及毛刺越小，冲裁件质量就越好 凸凹模间隙、刃口锋利程度、模具结构、模具材料、板材的材料及厚度等，其中影响冲裁件断面质量的主要因素是凸凹模间隙。14、 普通冲裁的精度及质量 金属材料经济公差等级不高于IT11级，落料件最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级 非金属材料为IT1415 表面粗糙度一般为Ra=12.550 mm，最高Ra=6.3 mm 毛刺高度一般低于0.15 mm。 如果工件要求高于上述公差等级和断面质量，则冲裁后通过整修或采用精密冲裁及其它加工方法。15、 冲裁间隙(p19) (p14) 冲裁间隙指凸模与凹模刃口横向尺寸的差值，在普通冲裁中均为正值，常用Z表示. Z为冲裁工艺及模具设计中一个主要的工艺参数对于圆形凸、凹模:Z=Dd-dp 叫双边间隙，Z/2叫单边间隙合理的间隙对制件尺寸及其断面质量、模具寿命、卸料力等均有影响，是非常重要的工艺参数。16、间隙对冲裁力的影响 Z大，材料所受的拉应力增大，冲裁力有一定程度的降低且落料件小于凹模尺寸，冲孔件大于凸模尺寸，因此，卸料力、推件力及顶件力均小，但继续增大Z值，由于刃口处上、下裂纹不重合的影响，冲裁力的下降变缓并且由于毛刺增大，间隙减小，冲裁力增大。Z小时的影响相反在间隙合理的情况下（一般Z为料厚的1015），冲裁力最小17、 间隙对模具寿命的影响 模具寿命通常以保证获得合格产品时的冲压次数来表示 间隙主要对模具的磨损和胀裂有影响 间隙过小，落料件或废料往往梗塞在凹模洞口，易导致凹模胀裂 间隙过大，零件毛刺增大，卸料力增大，反而使刃口磨损加大 在合理间隙时，模具磨损最小，模具寿命最高18、 模具的失效形式：磨损、断裂、崩刃、变形、胀裂19、合理间隙的选择原则：当对制件精度和断面均有较高的要求时，应考虑选择较小的冲裁间隙，以满足冲裁件的精度要求和较为光洁、平直的断面。 当冲裁件对断面及精度均无较高要求时，在间隙允许的条件下，可选用偏大的间隙，以提高模具的寿命，减小冲裁力。 在通常情况下取中间值。主要根据冲裁件断面的质量（包括毛刺）、尺寸精度和模具寿命这三个因素，把间隙选择在彼此比较接近的某一范围内做为合理间隙。20、间隙值的计算与选用 1）理论计算 Z/2=（t-b）tg=t（1-b/t）tg (表2.11) 但这种方法在实际生产中不便于使用，也可用经验公式。 z=m t m系数，为经验值如：软钢、黄铜、紫铜取1/20，中硬钢取1/16等 可按如下原则：断面垂直度、尺寸精度要求高 Z取小；断面垂直度、尺寸精度要求低 Z取大（冲裁力，模具寿命） 21、 排样设计(p11) (p145)排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。22、搭边（p13） 搭边：排样时，制件和制件之间，制件与条料（板料）边缘之间的余料。 搭边的作用是补偿定位误差；保持条料刚度，以利送进。23、 材料的利用率计算公式（p13）24、 废料结构废料和工艺废料:结构废料是制件本身形状决定的,一般是固定不变的;工艺废料取决于搭边和余量的大小,也取决于排样方式和冲压方式.因此,要提高材料的利用率,就要合理排样,减少工艺废料.25、 减少工艺废料的有利措施: 设计合理的排样方案;选择合适的板料规格和合理的裁板法(减少料头,料尾和边余料);利用废料作小零件(如混合排样)等.26、 利用结构废料的措施：当材料和厚度相同时,在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来；在使用条件许可下,也可以改变零件的结构形状,提高材料的利用率.27、 刃口尺寸的确定(p24) (p21) 一、冲裁件加工的特点： 1)落料件的尺寸是由凹模刃口尺寸决定的； 2)冲孔件的尺寸是由凸模决定的； 3)在冲裁过程中，凸模越磨越小，凹模越磨越大。 二、刃口尺寸确定的基本原则 落料时，首先确定凹模刃口公称尺寸，可取凹模刃口的公称尺寸接近或等于工件的最小极限尺寸，然后通过减少凸模公称尺寸，以保证合理间隙。 冲孔时，首先确定凸模刃口公称尺寸，可取凸模刃口的公称尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸，然后通过增大凹模公称尺寸，以保证合理间隙。28、冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。 解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。外形 由落料获得和180.09由冲孔同时获得查表2.12得则由公差表查得： 为IT12级，查表2.17 取x = 0.75； 为IT14级，查表2.17 取x = 0.5； 设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则冲孔： 校核： 确定 查表2-14 0.008 + 0.012 0.06 - 0.04 0.02 = 0.02（满足间隙公差条件）孔距尺寸： =L=180.12520.09 = (180.023)mm落料：校核：0.016 + 0.025 = 0.04 0.02（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取： =0.40.02=0.008mm =0.60.02=0.012mm故： 29、 冲裁力(p17) (p23)冲裁力：冲裁时所需的力。影响冲裁力的因素：板料厚度与力学性能、制件周长、冲模间隙大小、刃口锋利程度等。计算冲压力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具30、 降低冲裁力的方法：阶梯凸模冲裁、斜刃模具冲裁、加热冲裁31、压力中心的计算(p15) (p220)32、 导板式冲模 在冲裁过程中，导板与凸模始终保持良好的配合，一般两者保持间隙配合。 导板除具有导向作用外，还具有卸料作用。 导向性好，精度高、结构简单、寿命长。33、 导柱式冲裁模（模架导向冲裁模）模架的主要作用是对凸凹模进行导向，其次是对各零部件组合装配，构成整体，使模具精度、寿命提高，安装简便生产周期缩短。34、 冲裁模主要零部件设计（P41)(P205) 第三章1、弯曲变形过程分析（P96）2、从弯曲变形区断面可划分为三个区:拉伸区、压缩区和中性层 3、 弯曲变形的特点 弯曲变形主要在弯曲件的圆角部分。 变形区内，板料外侧受拉，内侧受压，中间有一应变中性层。弯曲变形区板厚外侧变薄，内侧变厚。4、 弯曲件最小弯曲半径及其影响因素 1、最小弯曲半径 : 弯曲时最外层金属不发生破坏时，所能变形成的内侧最小圆角半径称为最小弯曲半径。 2、影响最小弯曲半径的因素 材料的性能：塑性好，最小弯曲半径小。 下料的方向和折弯的方向。 毛坯边缘的状况：毛刺、裂纹、加工硬化。 材料热处理状态：退火材料，塑性好。 板料宽度：窄板弯曲，材料可自由流动，最小弯曲半径小。5、 弯曲件产生裂纹的原因、防止裂纹的措施 产生裂纹的原因： 材料:板料塑性差； 折弯方向：弯曲线与板料轧纹方向不符合要求。 相对弯曲半径：过小。 毛坯断面质量：不好或有毛刺的一面在弯曲件的外侧。 间隙：弯曲间隙太小。 润滑：润滑不良等 防止裂纹的措施： 用剪切面和表面质量都比较好的毛坯。 采用合理模具间隙，改善润滑条件。 制件尽量采用大弯曲半径，否则实行多次弯曲。 塑性差或加工硬化严重的毛坯应先退火。 脆材或厚板可用加热弯曲。 毛坯有毛刺的一面应置于变形区的内侧6、 弯曲滑移原因、克服滑移的措施 由于毛坯与模具之间磨擦的存在，当磨擦力不平衡时造成毛坯的移位，称作滑移 滑移原因: 制件结构不对称、两边弯曲角不同；凹模两边半径不等、间隙不同、润滑情况不同。 措施： 采用对称工件、凹模结构，保证间隙均匀 采用有弹顶装置的弯曲模 采用挡料销。7、影响弯曲回弹的因素、减小弯曲回弹的措施 回弹：弯曲卸载后，弯曲件会产生弹性恢复，称为弯曲件的回弹。 影响回弹的因素 材料的力学性能： 相对弯曲半径 r/t： r/t越小，纯弹性变形所占比例小，回弹小。 弯曲方法：自由弯曲回弹大，校正弯曲回弹小。 模具间隙：间隙大，回弹大。弯曲件的形状：u形比v形回弹小措施：用补偿法克服回弹：对于塑性较好的材料，在凹模或凸模上做出等于回弹角的斜度.用校正法克服回弹：对于板料较薄又是软材料弯曲时，可将凸模局部突起，或使凹模圆角半径大于凸模圆角半径。用增加拉应力的方法克服回弹用软模法克服回弹：可以使毛坯在弯曲时三向受压。从零件结构上采取措施8、 弯曲件展开长度的计算(P96)9、 弯曲力的计算(P97)10、 弯曲件工序的安排 工序安排的原则：先弯外角，后弯内角、后道工序安排时不能破坏前道工序弯曲变形部分、前道工序弯曲时必须考虑后道工序弯曲时有合适的定位。11、 工序安排方法 对于简单件，应采用一次弯曲 对于形状较复杂的制件，应采用两道工序弯曲成形 对于形状复杂的制件，应采用三道或三道以上的工序弯曲成形 对于对称单边制件，应采用对弯的方法，成形后再剪开。 第四章1、 拉深是利用模具使冲裁后得到的平面毛坯变成开口空心件的冲压工艺方法。2、拉深也叫拉延，分为普通拉深和变薄拉深。 拉深件的类型： 旋转体类件：如搪瓷杯、车灯罩等。 盒形类件：如饭盒、汽车油箱等。复杂形状件：如