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1、华夏模具,模具设计与制造,华夏模具,教学重点 （冲压模具设计与制造流程图） 冲压工艺的类型、常用材料、常用设备 冲压工艺（冲裁、弯曲、拉深）的变形分析 冲压工艺（冲裁、弯曲、拉深）的工艺性分析 冲压模（冲裁、弯曲、拉深）的设计及典型结构 其他冲压工艺的设计 教学难点 冲压工艺（冲裁、弯曲、拉深）的变形分析 冲压工艺（冲裁、弯曲、拉深）的工艺性分析 冲压模（冲裁、弯曲、拉深）的设计,第2章 冲压工艺与冲压模设计,华夏模具,2.1 冲压工艺概述 2.2 冲裁工艺与冲裁模设计 2.3 弯曲工艺与弯曲模设计 2.4 拉深工艺与拉深模设计 2.5 其他冲压工艺,第2章 冲压工艺与冲压模设计,华夏模具,2
2、.1 冲压工艺概述,2.1.1 冲压工艺的特点 （1）能冲压出其他加工工艺难以或无法加工的复杂形状的零件，如一些薄壳零件。 （2）冲压零件的尺寸精度高，尺寸精度与模具的精度有关，而一般模具的制造精度高，因此冲压零件的尺寸比较稳定，互换性好，有的零件不需要进行再加工，就可达到使用要求。 （3）冲压加工生产效率极高，每分钟可以生产上千件的工件。 （4）材料利用率高，工件重量轻，刚度重量比和强度重量比高，冲压能耗小。 （5）冲压生产操作简单，易于实现机械及自动化。 （6）冲压加工中所用的模具一般比较复杂，生产周期长，成本较高，最适合批量较大的生产。对于单件、小批量生产，冲压工艺受到一定限制。,华夏模
3、具,2.1 冲压工艺概述,2.1.2 冲压工艺的类型,华夏模具,2.1 冲压工艺概述,2.1.3 冲压常用材料,华夏模具,2.1 冲压工艺概述,2.2.4 冲压常用设备 1、曲柄压力机 1）压力机的分类 2）曲柄压力机的结构 3）曲柄压力机的主要技术参数 2、摩擦压力机 1）摩擦压力机的结构 2）摩擦压力机的特点 3、液压机 1）液压机的工作原理 2）液压机的特点 3）液压机的主要技术参数 4、冲压设备的选择 要根据冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择。,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.1 冲裁变形分析,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.
4、2.2 冲裁件的工艺性分析 1、形状尺寸的工艺性 冲裁件最小圆角半径 单位：mm 凸出悬臂和凹槽的最小宽度 单位：mm,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.2 冲裁件的工艺性分析 1、形状尺寸的工艺性 冲孔的最小尺寸 单位：mm 2、精度和粗糙度要求的工艺性,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 1、冲裁间隙的确定 1)冲裁间隙对冲裁工艺的影响 2)冲裁间隙的确定 (1)理论确定法 冲裁间隙系数 (2)经验确定法,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 2、凸、凹模刃口尺寸的计算 1)刃口尺寸的计算原则 (1)落料时，先
5、确定凹模刃口尺寸， 以凹模为基准，凹模刃口基本尺寸 取接近于工件的最小极限尺寸 (2)冲孔时，先确定凸模刃口尺寸， 以凸模为基准，凸模刃口的基本 尺寸取接近于工件的最大极限尺寸 2)刃口尺寸的计算方法 (1)凸模与凹模分开加工 冲孔时 落料时,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 2、凸、凹模刃口尺寸的计算 例2-1 如下图所示的垫圈，材料为Q235，厚度t=3 mm，试分别计算冲裁时凸、凹模的刃口尺寸及公差。,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 2、凸、凹模刃口尺寸的计算 (2)凸模与凹模配合加工 冲孔时凸模 落料时凹模 形状
6、复杂的冲裁工件,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 2、凸、凹模刃口尺寸的计算 例2-2加工如下图所示的工件，材料为45号钢，厚度t=2 mm,试计算冲裁时凸、凹模的刃口尺寸及公差。,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 3、冲裁力的计算 1)冲裁力的计算 2)卸料力、推件力和顶件力的计算,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 3、冲裁力的计算 3)总冲压力的计算 总冲压力的计算要根据模具的结构而定，常用冲裁模计算公式如下：,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 3
7、、冲裁力的计算 4) 压力中心的计算,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 4、排样与搭边 1)排样分类,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 4、排样与搭边 2)搭边,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 4、排样与搭边 3)条料宽度的计算 条料宽度的计算公式如下： 以上一些数值可查阅相关手册获得,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.3 冲裁主要参数设计 4、排样与搭边 4)送料步距及材料利用率 材料的利用率计算公式如下,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部
8、)件设计 1、冲裁模的分类及结构 1）冲裁模分类 按工序性质：落料模、冲孔模、切断模、 切口模、剖切模、整修模、精冲模 按工序组合程度：单工序模、复合膜、级进模 2）冲裁模结构,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 2、工作零件设计 1）凸模设计 (1)凸模的结构形式 (2)凸模的固定方法 (3)凸模长度的确定 (4)凸模的材料,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 2、工作零件设计 2）凹模设计 (1)凹模的结构形式 (2)凹模厚度及凹模壁厚的确定 凹模厚度 凹模壁厚 K为凹模厚度系数 b为冲裁件最大外形尺寸 (3)凹模
9、的材料及固定方法,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 3、定位零件设计 1）挡料销 固定挡料销 活动挡料销,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 3、定位零件设计,2）导正销,3）侧刃 4）导料板与导料销,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 4、卸料装置与推、顶件装置设计 1）卸料装置 刚性卸料装置 弹性卸料装置,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 4、卸料装置与推、顶件装置设计 2）推、顶件装置,1模柄；2打料杆；3打料板；4打料销；5推件器；
10、6凹模 弹性推件装置,1顶件块；2顶杆； 3托板；4橡胶 顶件装置,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 4、卸料装置与推、顶件装置设计 3）弹性元件的选用与计算 (1)弹簧的选用与计算 (2)橡皮垫的选用与计算 5、导向零件设计 1）导板 2）导柱和导套,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,2.2.4 冲裁模零(部)件设计 6、固定零件设计 1）模柄 2）上、下模座 3）凸模固定板 4）垫板,华夏模具,2.2 冲裁工艺与冲裁模设计,冲裁模一般设计流程,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.1 弯曲变形分析 1、弯曲变形过程,华夏模具,2.3
11、弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.1 弯曲变形分析 2、弯曲变形特点,应力状态,宽板 （B/t3）,窄板 （B/t3）,长度方向1：内区受压，外区受拉,厚度方向2：内外均受压应力,宽度方向3：内外侧压力均为零,长度方向1：内区受压，外区受拉,厚度方向2：内外均受压应力,宽度方向3：内区受压，外区受拉,两向应力,三向应力,应变状态,宽板 （B/t3）,窄板 （B/t3）,长度方向1：内区压应变，外区拉应变,厚度方向2：内区拉应变，外区压应变,宽度方向3：内区拉应变，外区压应变,长度方向1：内区压应变，外区拉应变,厚度方向2：内区拉应变，外区压应变,宽度方向3：内外区近似为零,三向应变,两向应变,华夏
12、模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.1 弯曲变形分析 3、弯曲件的回弹 1）影响回弹的主要因素 (1)材料的力学性能 材料的力学性能对回弹值的影响 1、3退 火软钢2-软锰黄铜4-经冷变形硬化的软钢 (2)弯曲件的形状,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.1 弯曲变形分析 3、弯曲件的回弹 1）影响回弹的主要因素,(3)相对弯曲半径r/t,(5)模具间隙,(4)弯曲角,(6)弯曲方式,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.1 弯曲变形分析 3、弯曲件的回弹 2）回弹值的确定 (1) r/t5自由弯曲时的回弹 式中，x为弯曲角为x的回弹角；为弯曲角为900的回弹角；
13、为工件的弯曲角 (2) r/t10自由弯曲时的回弹 式中，rp为凸模的圆角半径(mm)；r 为弯曲件的圆角半径(mm)；s为材料的屈服极限(Mpa)；E 为材料的弹性模量(Mpa)；t为材料厚度(mm)；p为凸模圆弧中心角(度)； 为弯曲件弯曲中心角(度)。,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.1 弯曲变形分析 3、弯曲件的回弹 3）控制回弹的措施 (1)从弯曲件结构设计方面采取控制措施 (2)从工艺方面采取控制措施 (3)从模具结构方面采取控制措施 改变凸模形状减小回弹 补偿回弹,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.2 弯曲工艺性分析 1、弯曲半径 弯曲半径要大于材料
14、允许的最小弯曲半径，对于厚的板料，可在圆角处先开槽再弯曲。一般弯曲件的弯曲半径也不宜过大，以免出现大的回弹量，从而影响弯曲件的质量。 2、弯曲件直边高度 一般弯曲件的直边高度H2t， 如果H2t，则可在弯曲部位压槽后 再弯曲（见右图）或者适当增加弯边 高度，弯曲后再将多余部分去除。,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.2 弯曲工艺性分析 3、防止弯曲件在交界处开裂 当工件的弯曲处于宽窄的交界位置时，为了避免因 应力集中使弯曲件在交界处开裂，交界线到弯曲线 距离l应大于弯曲半径r，如右图所示。 4、弯曲件弯曲件孔边距离 当弯曲带孔的板料时，为了防止弯曲时会使孔 发生变形，孔边缘到弯曲
15、线的距离不能太小， 一般当t2t； 当b2.5t；当b50mm时，a3t。 5、弯曲件板料边缘有缺口 对于此类弯曲件，可在缺口处留连接带，等弯曲成型后再将其去除，这样可避免弯曲时在缺口处出现叉口的现象，影响弯曲件的质量。,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.3 弯曲主要参数设计 1、弯曲件展开长度计算 1）中性层位置的确定 为中性层半径，mm； r为弯曲件内侧的弯曲半径，mm； 为中性层位移系数，见下表； t为板料的厚度，mm。,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.3.3 弯曲主要参数设计 1、弯曲件展开长度计算 2）具有圆角半径的弯曲件展开长度计算 式中，l为弯曲件的展开
16、长度，mm； l1，l2，ln为第1n个直线部分长度，mm； 1，2，n为第1n个弯曲部分的弯曲角，度； r1，r2，rn为第1n个弯曲半径，mm； 为中性层位移系数；t为板料的厚度，mm,华夏模具,2.3 弯曲工艺与弯曲模设计,2.2.3 弯曲主要参数设计 1、弯曲件展开长度计算 3）无圆角半径的弯曲件展开长度计算 无圆角半径或者相对弯曲半径r/t0.5的弯曲件的展开长度等于各直线部分长度与各弯曲处的长度和. l=(l1+ l2 + l3 +ln)+Knt 式中，l为弯曲件的展开长度，mm； l1，l2，ln为第1n个直线部分长度，mm； K为系数，一般单角弯曲时K为0.480.50， 双角弯曲时K为0.450.80，多角弯曲时K为 0.25， 塑性大
