模具教案自制(chap2.3)

江 苏 城 市 职 业 学 院 宜 兴 办 学 点 模 具 设 计 与制 造 基 础 教 案 教师姓名授课班级 城职 08 数控 授课 形式 新授 授课日期年 月 日 第 周 授课 时数 2 授课章节 名 称 Chap2 冲裁工艺及模具设计 2 3 模具主要零部件的结构设计 2 4 模具结构设计 教学目的 掌握凸模 凹模结构要素 类型及长度的确定和强度的校核 了解冲裁模的分类 典型结构分析 教学重点 凸凹模结构 长度的确定和强度的校核 冲裁模典型结构分析 教学难点冲裁模典型结构分析 更新 补充 删除内容 使用教具多媒体课件 教学视频 课外作业1 复习本课内容 2 完成 P49 习题 6 课后体会基本能分清主要模具类型 但对模具结构认识肤浅 授课主要内容或板书设计 第一篇 冷冲压工艺及模具设计 Chap2 冲裁工艺及模具设计 2 3 模具主要零部件的结构设计 一 凸模结构设计的三原则 二 圆凸模的结构要素 三 凸模结构类型 四 凸模长度的确定 五 凸模强度校核 六 凹模结构设计 2 4 模具结构设计 一 冲裁模的分类 二 典型冲模结构分析 说明 教师备课笔记由学校自订样式并附后 引入 复习引入 复习 冲裁变形过程 冲裁方式 新授 新授 Chap2 冲裁工艺及模具设计 本章是本课程的重点章 在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上 介绍冲 裁工艺计算 工艺方案制定和冲裁模设计 涉及冲裁变形过程分析 冲裁件质量及影响因素 间隙确定 刃口尺寸计算原则和方法 排样设计 冲裁力与压力中心计算 冲裁工艺性分析 与工艺方案制定 冲裁典型结构 零部件设计及模具标准应用 冲裁模设计方法与步骤等 2 3 模具主要零部件的结构设计 2 3 1 凸模的结构设计 一 凸模结构设计的三原则 一 精确定位 二 防止拔出 三 防止转动 二 圆凸模的结构要素 1 头部 2 头厚 3 头部直径 4 杆 5 连接圆角 6 杆直径 7 引导直径 8 刃口 9 刃口尺寸 10 过度圆角 11 刃口长度 12 凸模总长度 三 凸模结构类型 一 标准圆凸模 国家模具标准有三种圆形凸模 A 型和 B 型凸模及快换圆凸模 其中 A 型凸模结构形式参 见 图 2 22 直径尺寸范围 d 1 1 30 2mm B 型圆凸模结构形式与 A 型稍有不同 没有中间过滤段 直径尺寸范围 d 3 0 30 2mm 快换圆凸模结构形式见 图 2 23 一是没有头部 二是固定段按 h6 级制造 快换圆角凸模结构形式见 图 2 23 与 A 型和 B 型圆凸模相比较有两点不同 一是没 有头部 二是固定段按 h6 级制造 A 型和 B 型圆凸模的固定段均按 m6 级制造 与固定板 为基孔制过渡配合 二 凸缘式凸模 三 铆装式凸模 四 直通式凸模 常用固定方法 1 用螺钉吊装固定凸模 2 用低熔点合金和环氧树脂固定凸模 3 用无机粘接剂固定凸摸 无机粘接剂固定凸模的强度低于环氧树脂 五 镶拼式凸模 凸模有窄槽 窄缝 a 图采用铆接方法将各片拼装成一体 B 图每层之间可采用 H7 n6 过渡 配合 凸模采用镶拼结构后 可以节省模具钢 内转角为尖角的 字型凸模 改为三块拼装后 既便于磨削加工 又可避免热处理变形问题 四 凸模长度的确定 一 固定卸料方式的凸模长度 其凸模长度按下式计算 L h1 h2 h3 h 其中 h1 凸模固定板厚度 mm h2 固定卸料板厚度 mm h3 导料板厚度 mm h 附加 高 长度 二 弹压卸料方式的凸模长度 其凸模长度按下式计算 L h1 h4 h5 0 2mm h1 凸模固定板厚度 mm h4 弹压卸料板厚度 mm h5 预压状态下卸料橡皮厚度 mm 五 凸模强度校核 一 凸模抗压能力校核 对于圆形凸模 t d 4 d 凸模最小直径 mm t 板料厚度 mm 板抗剪强度 MPa 二 凸模纵向抗弯能力校核 J 凸模最小截面惯性矩 n 弯曲安全系数 淬火钢 n 2 3 F 冲裁力 N 对于圆凸模 F d L 2 max 95 对于一般凸模 无导向 F J L425 max 有导向 圆凸模 F d L 2 max 270 一般凸模 F J L1200 max J 凸模最小截面惯性矩 F 冲裁力 N d 凸模最小半径 对圆凸模上式 对与一般凸模上式 2 3 2 凹模结构设计 凹模结构设计包括 确定凹模的外形尺寸的凹模板的厚度 选择凹模形孔侧壁的形状 布置 凹模板上形孔 螺孔和销孔的位置以及标注尺寸等 一 凹模板的外形与尺寸 图 2 33 一 圆形凹模板 由一段圆板料改锻成矩形毛坯是很方便的 凹模板取举行是比较合理的 二 矩形凹模板 在排样图上沿着送料的方向从凹模孔 包括侧刃形孔 之间最大距离处画一矩形 L b 称 为凹模的有效面积 压力中心 O 沿着 L b 宽度方向处于对称线上 而延长度方向不在对称线上 凹模壁厚 C 值主要考虑布置连接螺钉孔的需要 同时也能保证凹模的强度和钢度 二 凹模板的厚度 凹模板的厚度一般不小于 10mm 整体凹模板的厚度可按如下经验公式估算 式中 F 冲裁力 N K1 凹模材料修正系数 K2 凹模刃口周边长度修正系数 见表 2 18 三 凹模形孔侧壁形状 凹模形孔侧壁形状有两种基本类型 一是侧壁与凹模面垂直的直壁形孔 另一是侧壁与凹模 面稍倾斜的斜壁形孔 直壁形孔有三种结构方式 图 2 34a 为全直壁形孔 b 图与 c 图为阶梯形直壁形孔 而图 c 用于所有非圆形孔 漏料孔是铣削制成的 较常用的斜壁型孔只有一种 用于顺出件式模具 冲厚料时 图 2 34b 所示的型孔 在转角处要求有 R0 3 0 5 的圆角 斜壁形孔的斜角 在用电火花加工性孔时取 四 凹模板上孔壁的最小尺寸 一 螺孔中心到凹板外缘尺寸 如凹模需要淬火时 当螺孔中心到凹模外缘等距时 如 图 2 35a 所示 孔中心到外缘距 离为 L 2d 允许最小值为 L 1 25d 当螺孔中心到凹模板外缘不等距时 则允许最小值为 L 11 5d L2 1 13d 二 销孔中心到凹模板外缘尺寸 销孔中心到凹模外缘允许的最小距离 L 可安 表 1 19 控制 三 螺孔与凹模型孔及销孔之间的尺寸 螺孔中心到刃口边缘或销孔边缘的距离 标准尺寸 s 2d 凹模板不淬火时 Smin 1d 四 螺孔之间的中心距 当凸模固定板 凹模板及凹模镶块用螺钉紧固时 这些板上螺孔之间中心距 s 见 表 2 20 五 凹模的镶拼结构 当冲裁形状复杂 公差等级高 尺寸大或尺寸极小的零件时 可以采用镶拼式凹模 一 镶拼凹模的应用 对于小型凹模 采用镶拼结构往往是为了解决某些突出的问题 如 图 2 36 图 2 37 所示的凹模型孔由 13 块凹模拼块而成 采用这种结构可将内形加工变为外形加工 并可提高型孔的制造精度 大型凹模采用镶拼结构 如 图 2 38 所示 主要为了解决毛坯锻造与热处理的空难 并可 节省工具刚 多工位级进模的凹模采用镶拼结构应用较多 如 图 2 39 所示 主要目的是为了提高型孔 之间的位置尺寸精度 通过修磨接合面可使型孔之间位置尺寸精度达到钱分之毫米级 拼快凹模有 8 个拼快组成 拼合面都不大 修磨容易 3 7 工位之间形孔的位置尺寸精度就 依靠修磨拼合面保证 1 2 工位冲孔凹模采用镶入试结构 孔距精度依靠坐标镗床精度保证 在 1 2 工位之间也可分为两个拼块 拼块凹模整体应装入凹模框内 图中未画出 在一起 装在凹模垫板上 最后用 8 个螺钉和 2 个销钉固定在下模座上 二 拼合面设计的一般原则 1 直线与直线相交的拼合面应从角顶处分开 2 直线与圆弧相切的拼合面不应在切点处 3 大型凹模的长直线段应分成几段 4 当凹模和凹模均为拼块结构时 两者的拼合面不应重合 而应错开 3 5mm 5 在拼合面处 拼合之间应尽可能以凹台与凹槽相配合或以台肩相互搭接 以便增加拼块 结构的稳固性 6 对于拼块式多型孔凹模 主要依靠修磨拼合面来保证孔距精度 三 镶拼式凹模的固定方法 1 对于径向分块的镶拼凹模 可用具有一定过盈量的外套箍紧 2 将全部凹模拼块都镶入基础板内 2 4 模具结构设计 一 冲裁模的分类 一 按工序性质分类 有落料 冲孔模 切边模 剖切模 切口模 整修模 精冲模等 二 按工序的组合程度分类 有无导向模和有导向模的导板模 导柱模 导筒模等 三 按模具导向方式分类 有无导向模和有导向模的导板模 导柱模 导筒模等 四 卸料与出件方式分类 可分为固定卸料式与弹压卸料式模具 按出件方式可分为顺出件与逆出件模具 五 按挡料或定距方式分类 有固定挡料式 活动挡料式和侧刃定距式冲模 六 按凹 凸模所用材料不同分类 可氛围普通金属模 硬脂合金模等 七 按自动化程度分类 有手工操作模 半自动模和自动模 二 典型冲模结构分析 具体结构分析见 PPT 及书本 一 单工序冲裁模 分成无导向 和导柱式