冲压工艺与模具设计.ppt

1、a，1，第2章，冲裁工艺与模具设计(时间：4节课，8小时)，a，2，第2章，冲裁工艺与模具设计，教学目标：本章介绍了冷冲压模具设计的重要内容，也是最基本的内容。通过本章的研究，将达到设计中等复杂冲裁模的水平。因此，我们应该了解冲裁变形过程和冲裁端面的特点；掌握冲裁间隙对冲裁件和模具精度的影响；掌握确定合理冲裁间隙的方法；掌握排版方法，学会确定条宽；掌握冲裁力和压力中心的计算。a，3，2章冲裁工艺与模具设计，教学重点和难点：各种模具及其零部件的结构和特点；冲裁模设计步骤及模具刃口尺寸计算。a，4，第2章，冲裁工艺和模具设计，案例导入：应选择哪种模具来大量冲压下图所示的工件(材料为08F，材料厚度

2、为2mm，工件精度为IT14)？如何提高钣金材料利用率？冲头和冲模之间有什么区别？如何计算冲裁模的刃口尺寸和公差？如何设计模具主要零件的结构和尺寸？如何选择标准模架和压力机？a，5，第2章冲裁工艺和模具设计，a，6，第2章冲裁工艺和模具设计，2.1冲裁变形工艺分析2.2冲裁间隙2.3冲裁模刃口尺寸计算2.4冲裁压力和压力中心计算2.5冲裁件的可制造性2.6排样2.7精密冲裁2.8模具设计2.9冲裁模设计步骤2.10冲裁模设计的实践练习和练习，a，7，2.1冲裁变形工艺分析， 2.1.1冲裁变形工艺2.1.2冲裁段的特点，a，8，2.1冲裁变形工艺分析冲裁是一种冲压工艺，它是用模具在压力机上沿某

3、一轮廓形状分离金属板。 它包括下料、冲孔、切割、修整、切割等工序。冲裁和冲孔是两种基本的冲裁形式。用金属板冲压出所需形状的零件(或毛坯)称为冲裁；在工件上冲压出所需形状的孔(冲压出的零件是废料)称为冲压。a，9，2.1冲裁变形过程分析，图2-1平垫片的冲裁变形过程，a，10，2.1.1，如图2-2所示。如果模具间隙正常，冲裁变形过程可大致分为以下三个阶段。1.弹性变形阶段见图2-2(a)。在冲头和冲模的压力下，金属板被弹性压缩、拉伸和弯曲。2.塑性变形阶段见图2-2(b)。间隙越大，弯曲和拉伸变形越大。3.裂缝分离阶段见图2-2(c)、(d)和(e)。a、11、2.1.1冲裁变形过程，a、12

4、、2.1.2冲裁断面特征，断面分析：圆角带；明亮的腰带；断层带。毛刺区域。a、13、2.1.2冲裁段的特征圆角带a:当冲头的切削刃压入材料时，切削刃附近的材料会弯曲和伸长，材料会被拉入间隙中形成圆角带。材料的塑性越好，冲头和模具之间的间隙越大，圆角带越大。亮带B:当切削刃切入材料时，材料受到冲头和模具的剪切应力和挤压应力的影响，形成明亮的垂直截面。通常，亮带占整个截面的1/21/3。断裂区c:在拉伸应力的作用下，切削刃附近的微裂纹不断扩展而形成的撕裂面。毛刺区域d:毛刺。2.2.1冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响2.2.2冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响2.2.3冲裁间隙对冲裁力、卸载力、推力和顶

5、出力的影响2.2.4冲裁间隙对模具寿命的影响2.2.5合理间隙值Dd的确定-模具尺寸(mm)；Dp-冲头尺寸(mm)。a，16，2.2冲裁间隙，图2-4冲裁间隙，以及a，17，2.2.1冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响。在四个特征区域中，亮带越宽，截面质量越好。塑性差的材料容易发生断裂，切割后很快就会出现裂纹和分离，使断裂区变宽，而亮区和圆区则形成裂纹和分离材料的塑性较好，冲裁时裂纹出现较晚，剪切深度较大，亮带比例较大，圆角和毛刺也较大。冲裁间隙对冲裁件截面的影响如图2-5所示。设计和制造模具时，冲裁间隙应保持在合理的范围内。a，18，2.2.1冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响，图2-5冲裁间隙对

6、冲裁件断面的影响，a，19，2.2.2冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响是指冲裁件实际尺寸与图纸上基本尺寸的差异。差异越小，精确度越高。这种差异包括两个偏差：一个是冲裁件相对于冲头或冲模的尺寸偏差，另一个是冲模本身的制造偏差。a、20、2.2.3冲裁间隙对冲裁力、卸荷力、推力和顶出力的影响，随着间隙的增大，材料的拉应力增大，材料容易断裂和分离，冲裁力会有一定程度的降低。然而，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响很小。间隙对卸载力和推力有显著影响。随着间隙的增大，卸载力和推力将减小。通常，当一侧的间隙增加到材料厚度的15%时，卸载力几乎下降到零。然而，当间隙继续增加时，毛刺将增加，卸载力和顶力将迅速增加

7、。冲裁间隙对模具寿命的影响，冲压模具的失效形式一般包括磨损、碎裂、变形、膨胀和断裂。冲裁力主要集中在冲头和模具的刃口。边缘变形和端部磨损加剧，甚至边缘塌陷。因此，为了减少冲头和模具的磨损，延长模具的使用寿命，有必要在保证冲裁件质量的前提下，适当采用较大的间隙值。如果使用小间隙，必须提高模具的硬度和耐磨性，提高模具的制造精度，并在冲裁过程中使用良好的润滑来减少磨损。a，22，2.2.5来确定合理的间隙值，因此，在实际冲压生产中，间隙的范围值主要根据冲裁件的断面质量、尺寸精度和模具寿命三个因素来确定。间隙范围称为合理间隙，其最小值称为最小合理间隙(Zmin)，最大值称为最大合理间隙(Zmax)。考

8、虑到间隙在生产过程中因磨损而变大，在设计和制造新模具时应采用最小合理间隙Zmin。确定合理差距值的方法有两种：理论方法和实证方法。1.理论测定方法2。经验确定法，a，23，2.3凸模刃口尺寸的计算，2.3.1凸模刃口尺寸的计算原则2.3.2凸模刃口尺寸的计算，a，24，2.3凸模刃口尺寸和公差的计算直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也是由冲头和模具的刃口尺寸和公差来保证的。因此，正确确定冲裁模和凸模的刃口尺寸和公差是冲裁模设计中的一项重要工作。a、25、2.3.1冲裁模刃口尺寸的计算原则，冲裁件的截面有锥度，冲裁件尺寸的测量和使用均以光滑尺寸为依据。在模具使用过程中，冲头和模具的切削刃

9、会磨损。冲头越小，模具越大，间隙越大。因此，在计算凸模和凹模的刃口尺寸时，冲裁和冲孔应区别对待，并应遵循以下原则。(1)由于冲裁件的尺寸由模具的尺寸决定，冲孔的尺寸由冲头的尺寸决定，所以在设计冲裁模时，首先要确定模具的刃口尺寸，然后以模具为基准，取冲头上的间隙，即冲头尺寸由模具尺寸减去初始冲裁间隙决定；设计冲模时，首先确定冲头的刃口尺寸，然后以冲头为基准，取冲模上的间隙，即冲模尺寸由冲头尺寸减去初始冲裁间隙确定。a，27，(2)考虑，a，28，(3)在确定冲压模具刃口的制造公差时，应考虑零件的公差要求。一般来说，模具制造的精度比零件高34级。冲压件和冲模刃口的尺寸公差应按照“进体”原则标注为单

10、向公差，即冲裁件和冲模刃口尺寸的上偏差为零，下偏差为负；上偏差为正，下偏差为零。如果磨损后尺寸没有变化(如两个孔之间的中心距离等)。)，应在两个方向上对称标记。a，29，2.3.1，凸模和凹模刃口尺寸的计算原理，a，30，2.3.2，凸模和凹模刃口尺寸的计算方法因模具加工方法的不同而不同，基本上可分为两种情况。a，31；对于冲压工艺，孔的尺寸为，a，32，对于冲裁工艺，工件尺寸为，a，33，2.3.2。例2-1的冲压如图2-8、a、34、2.3.2冲头和模具刃口尺寸的计算、图2-8零件图、a、35、2.3.2冲头和模具刃口尺寸的计算、(a)冲裁件、a、36、2.3.2冲头和模具刃口尺寸的计算、

11、图2-所示。2.3.2凸模和冲模刃口尺寸的计算，(b)凸模，图2-10冲裁件和冲孔时的凸模，a，39，2.3.2凸模和冲模刃口尺寸的计算，例2-2冲裁图2-11所示的零件，材料为10钢，材料厚度为0.8毫米，用匹配法加工冲模。解决方案：因为工件的冲裁属于冲裁，所以先确定凹模的刃口尺寸，然后用凹模作为参照零件来配合凸模。凹模磨损后有三种尺寸变化。a，40，2.4冲压力和压力中心计算，2.4.1冲压力计算，2.4.2压力中心计算，a，41，2.4冲压力和压力中心计算，平边冲裁：F-冲裁力(N) L-冲裁轮廓总长(mm)，t-材料厚度(mm)，-材料它是模具设计中选择冲压设备和检查模具强度的重要依据

12、。1.冲裁力的计算冲裁力是冲裁过程中冲头对金属板施加的压力，它随冲头进入材料的深度而变化。一般来说，冲裁力是指冲裁力的最大值。a，43，2.4.1冲击力的计算，2。卸料力、推力和推力的计算为了继续冲裁工作，必须卸下夹在冲头上的材料，并将卡在模具中的材料推出。从冲头上卸下夹紧材料所需的力称为卸料力，用FX表示；将困在模具中的材料沿冲裁方向推出所需的力称为推力，以英尺表示；如图2-12所示，将材料从模具中顶出所需的力称为顶出力，由FD表示。k系数，a，44，2.4.1冲压力计算，图2-12卸料力，推力和顶出力，a，45，2.4.1冲压力计算，3。冲压时确定压机的标称压力，压机的标称压力必须大于或等

13、于冲压力(FZ)。FZ是冲裁力和卸料力的总和，推力或与冲裁力同时的推力。a、46、2.4.2压力中心计算，模具的压力中心也是冲压压力合力的作用点。为了保证压机和模具的正常运行，模具的压力中心应与压机滑块的中心线重合。否则，冲压时，滑块将承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分的异常磨损，也使合理的间隙得不到保证，从而影响工件质量，降低模具寿命，甚至损坏模具。因此，在设计模具时，需要确定模具的压力中心，并使其穿过模具手柄的轴线，以确保模具的压力中心与压力滑块的中心重合。a、47、2.5冲裁件的可制造性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。良好的冲裁工艺性是指在满足冲裁件使用要求的前提下，普通工可以稳定地

14、获得质量合格的冲裁件因此，在设计冲裁模之前，应首先对冲裁件进行工艺性分析，并检查冲裁件的结构形状、尺寸、精度要求、材料性能和厚度是否满足冲裁工艺要求，使其具有良好的冲裁工艺性。一、48、2.6布局，2.6.1下料布局，2.6.2搭接值和带材宽度的确定，2.6.3材料利用率的计算，一、49、2.6布局，以及带材、带材或板材上零件的布局方法称为布局。合理的排样对提高材料利用率、降低成本、保证冲压件质量和延长模具寿命具有重要意义，是模具设计的重要内容之一。a、50、2.6.1下料和布局。根据材料的合理利用，条带布局方法可分为三种类型，如图2-17所示。(1)废料布局：图2-17(a)。冲裁是沿着零件

15、的整个形状进行的，并且在零件之间以及零件和带材的侧边之间留有搭接废料。因此，精度高，模具寿命长，但材料利用率低。(2)减少废物布局：图2-17(b)。沿着产品部分的形状切割或冲压，在产品和产品之间或产品和条带的侧边之间仅留下一圈。材料利用率高。(3)无废物布局：图2-17(c)。工件周围没有研磨，工件通过切割带材直接获得。材料利用率最高。a，51，2.6.1下料布局，a，52，2.6.1下料布局，a，53，2.6.1下料布局，a，54，2.6.1下料布局，续表，a，55，a，研磨的作用是补偿定位误差，确保合格零件冲出；二是保证带材具有一定的刚性，便于带材的送料，从而提高劳动生产率。一般来说，硬质材料的搭接值小于软质材料和脆性材料的搭接值；当工件形状较大且复杂，圆角半径较小时，搭接值较大；材料越厚，搭接值越大；手动送料，带侧压装置，搭接值可以更小；侧边间距的搭接边小于挡销间距的搭接边。弹性卸载比刚性卸载小。57，2.6.2搭接值和带材宽度的测定，2。带材宽度1)当侧导板在进料过程中装有侧压装置时，计算公式如下：a，58，2.6.2搭接值和带材宽度的确定，图2-18侧压装置带材宽度的计算，a，58。条带可以左右摆动或旋转。因此，带材的宽度应增加带材的可能摆动量。a、60、a、61、a、62、2.6.3材料利用率的计算，即冲裁件实际面积与使用板材面积的百分比，是衡量材料是否得到合理利