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1、模具工程技术基础绪 论模具 ：模具是成形产品零件的专用工具，是工业生 产中的主要工艺装备。 模具成形特点 :A模具成型是少、无切屑的先进成型方法 。B模具可成型形状复杂的零件 。C制件的组织致密，强度和刚度都较高。 D操作简便，生产效率高，易实现机械化与自动化。模具分类：模具工程技术基础绪 论模具工程 ：模具工程是将与模具有关的成形机械设备 、加工的原材料、制件、成形加工工艺、模具设计与 制造、材料与成本、精度与寿命、安装与调试、使用 和维护以及模具标准化等各方面问题 。模具技术的发展趋势:1.发展及加深成形理论基础和工艺原理的研究 。2.发展高效率，自动化的成形机械设备 。3.发展大型、微型
2、和高精度的模具 。4.发展高寿命和简易经济模具 。5.发展高效、精密、数控自动化模具加工设备及先进工 艺 。6.完善模具的标准化及专业化生产 。模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第一节 冲压加工概况 冲压：在常温下，利用冲压模在压力机上对板料或热 料施加压力，使其产生塑性变形或分离，以而获得所 需形状和尺寸的零件的一种压力加工方法。 冲压的基本工序 ： 分离工序：冲压工件与板料沿要求的轮廓线相互分离。 （表1-1） 成形工序：毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，获得 所需形状、尺寸和精度的加工方法。 （表1-2） 冲压加工特点 ： 1.生产率高、操作简单、容易实现机械化和自动化； 2 .冲压
3、零件尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉； 3. 可以获得强度高，刚度大，而重量小的零件； 4.可加工的复杂形状零件。 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第二节 冲压材料及冲压设备 冲压材料要求 ：1.应具有良好的塑性 。2.应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态 。3.材料厚度的公差应符合国家标淮的规定 。 冲压材料的种类 ： 1.黑色金属板料 A普通碳素结构钢钢板 B优质碳素结构钢钢板 C电工础 钢 。 2 .有色金属板料 A 黄铜板 B 铝板 C 非金属材料 。冲压用材料的形状和规格 ：板料、带料、条料、块料 。模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第二节 冲压材料及冲压设备 冲压设备冲压加
4、工的设备简称为冲压设备，包括曲柄压力机和 其他压力机 。曲柄压力机 曲柄压力机是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转 变为冲压生产所需要的滑块直线往复运动的一种冲压设 备。曲柄压力机组成部分工作机构 、传动系统 、操纵系统 、能源部分 、支 承部分 图1-2 JB23-63型曲柄压力机工作原 理图 1-电动机 2-小带轮 3-大带轮 4-小 齿轮 5-大齿轮6-离合器 7-曲轴 8- 制动器 9-连杆 10-滑块 11-上模 12- 下模 13-垫板14-工作台 15-机身图1-1 JB23-63型曲柄压力 机外形图模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第二节 冲压材料及冲压设备 曲柄压力机的
5、型号JA2363A： J类别代号(J为机械压力机)；A变型设计序号(A为 第一次变型)；23列别、组别代号(23为开式双注可倾 压力机)；63公称压力(10kN)的规格代号(为630kN) ；A结构和性能的改进设计序号(A为第一次进)。曲柄压力机的分类方法 A按机身结构形式分 B.按压力机连杆数量分 C按压力 机滑块数量和作用分 曲柄压力机的技术参数 A公称压力 B滑块行程 C滑块行程次数 D封闭高 度及封闭高度调节量 E其他参数 a 外形 b 工作原理图1-4双 点压力机外形及工作原理固 图1-5 压力机滑块许用 压力曲线模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 冲裁 冲裁
6、是利用模具使板料分离的一种冲压工艺。它包括 切断、落料、冲孔、修边、切口等多种工序 。冲裁变形过程 A弹性变形阶段 B.塑性变形阶段 C剪裂阶段 图1-7 冲裁变形过程模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 剪切面的特征： A塌角 B光亮带 C剪裂带 D 毛刺 尺寸精度 ：冲裁件的剪切面一般以光亮带的尺寸作为冲裁件尺寸。 一般普通冲裁公差为IT10-IT12级，精密冲裁可达IT8-IT9 级。 图1-8 剪切面特征 A-塌角 B-光亮带 C-剪切带 D-毛刺模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 冲裁件的工艺件冲裁件的形状和尺寸 ：A冲裁件形状应尽可能设
7、计成简单、对称，使排样时废 料最少； B冲裁件的外形和内孔应尽量避免尖锐的角，在各直线 或曲线连接处，除少、无废料排样或采用镶拼模结构 外，都应有适当的圆角相连； C冲裁件的凸出悬臂和凹槽宽度不宜过小； D冲孔时，孔径比不宜过小。其中最小孔径与孔的形状 、材料的力学性能、材料的厚度等有关； 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 冲裁件的形状和尺寸 ： E冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不应过小 。当孔边缘与制件边缘不平行时应不小于材料厚度t， 平行时应不小于1.5t。 F在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件壁之间应 保持一定的距离，若距离太小，冲孔时会使凸模受水
8、平推力而折断。 冲裁件的精度与粗糙度 A冲裁件内外形的经济精度不高于IT11级，一般 要求落料件精度最好低于IT10级，冲孔件最好 低于IT9级。 B冲裁件断面的表面粗糙度和允许的毛刺高度可 见表1、表2、表3 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 弯曲工艺 弯曲是将平直板材或管材等型材的毛坯或半成品，用 模具或其他工具弯成具有一定角度或一定形状制件的 加工方法。弯曲加工方式见表4 。弯曲过程： 图1-9弯曲过程模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 弯曲变形特点 ：弹性弯曲 弹-塑性弯曲 纯塑性弯曲 图1-10 弯曲坯料变形区切向应力分布 a)弹性弯
9、曲 b)弹-塑性弯曲 c)纯塑性弯曲模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第二节 主要冲压工艺 弯曲件质量分析 ：弯裂与最小弯曲半径Rmin 当外侧切向伸长变形超过材料的塑性极限时，在板料的外 侧将产生裂纹。在不产生裂纹的条件下，允许弯曲的最小半径称为最小弯 曲半径Rmin 。回弹 回弹是指弯曲时弯曲件在模具中所形成的弯曲角与 弯曲半径在出模后会因弹性恢复而改变的现象。回弹的 程度以回弹角表示。 偏移 偏移一般是由于零件或模具不对称使工件两边受到 的摩擦力不相等，引起毛坯在弯曲过程中在水平方向移 动造成的。 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 弯曲件的结构工艺性 ：1弯
10、曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径 。2弯曲件的直边高度h应大于两倍料厚 。3对阶梯形坯料进行局部弯曲时，在弯曲根部容易撕裂 。4弯曲有孔的坯料时，如果孔位于弯曲区附近，则弯曲时 孔会产生变形。 5弯曲件形状应对称，弯曲半径应左右一致，以保证弯曲 时板料的平衡，防止产生滑动 。模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 拉深工艺 拉深过程 利用模具将平板毛坯变成开口空心零件的冲压加工方法 称为拉深 。图1-13拉深变形过程模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 拉深变形特点 1变形程度大，而且不均匀，因此冷作硬化严重，硬度 、屈服强度提高，塑性下降，内应力增
11、大。 2容易起皱 所谓起皱，是指拉深件的凸缘部分(无凸缘 的制件在筒体口部)由于切向压应力过大，材料失去稳 定而在边缘产生皱折 。 3拉深件各处厚度不匀均 。 图1-15所示图1-15拉深时制件厚度的变化模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 拉深件的工艺性 1拉深件的形状应尽量简单、对称，尽可能一次拉深成 形，否则应多次拉深并限制每次拉深程度在许用范围内 。 2为使拉深变形容易，凸缘和底部圆角半径不能太小。 3凸缘的大小要适当，凸缘过大时凸缘处不易产生变形 ；凸缘过小，压边圈压边效果较差，拉深时易起皱。 4拉深件的壁厚是由边缘向底部逐渐减薄，因此对拉深 件的尺寸标注应只标
12、注外形尺寸(或内形尺寸)和坯料的 厚度。 5拉深件的直径公差等级一般为ITl2-ITl5级，高度尺寸 为ITl3-ITl6级(公差可按对称公差标注)。当拉深件的尺 寸公差等级要求高或圆角半径要求小时。可在拉深以后 增加整形工序。模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 挤压工艺 挤压工艺是利用压力机和模具对金属坯料施加强大的压 力，把金属材料从凹模孔或凸模和凹模的缝隙中强行挤 出，得到所需工件的一种冲压工艺。 挤压也可分为正挤压、反挤压、复合挤压和径向挤压， 图1-16为各种挤压示意图。图1-16挤压示意图 a 正挤压 b 反挤压 c复合挤压 d径向挤压abcd模具工程技术基
13、础第一章 冲压工艺及设备第三节主要冲压工艺 挤压特点： 节约原材料；提高零件的机械性能；生产率高；可以 制造用其它方法难以制作的零件；尺寸精确，粗糙度 值比较小粗糙度Ra可达3.20.4m，最高可达0.1m 。零件公差等级可达到IT8。挤压过程 图1-17 正挤从实心件的网格变化情况线模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第三节 主要冲压工艺 挤压工艺性 1挤压金属材料塑性越好，硬度越低，含碳量越低，含 硫、磷等夹杂物越少，冷作硬化敏感性愈弱，则对冷挤 压越有利，工艺性越好。 2挤压件的形状与尺寸应合理。 3由于机械加工切除，应适当设置工艺余量。挤压件挤 出的棱边和端头一般是不平整的。当要求零
14、件端面平整 时，应预加修边余量。 4冷挤压件的尺寸公差受到制件尺寸大小、毛坯状态， 模具与压力机的精密程度和刚性等因素的影响，一般冷 挤压件的径向尺寸公差可达IT8级。模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第四节 冲模基本结构零部件在模具中所起的作用不同，可将冲模上的零件 都可以根据其作用分为五种类型。 。 1.工作零件是直接使被加工材料变形、分离，从而加工成 工件。 2.定位零件的作用是控制条料的送进方向和送进距离，确 保条料在冲模中的正确位置。 3. 压料、卸料与顶料零件包括冲裁模的卸料板、顶出器、 废料切刀、拉深模中的压边圈等。 4. 导向零件的作用是保证上模对下模相对运动精确导向， 使
15、凸模和凹模之间保持均匀的间隙，提高冲压件的品质。 5. 固定零件包括上模板、下模板、模柄、凸模和凹模的固 定板、垫板、限位器、弹性元件、螺钉、销钉等。模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第四节 冲模基本结构图1-18 倒装式复合模 1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模 固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15- 垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第四节 冲模基本结构 简单模 :图1-19 无导
16、向简单落料模 1-模柄 2-凸模 3-卸料板 4-导向板 5- 凹模 6-下模座 7-定位板在压力机的一次冲 压行程中，只完成 一道工序的模具。 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第四节 冲模基本结构 简单模 :图1-20 导板式落料模 1-模柄 2-止动销 3-上模座 4、8-内六角螺钉 5-凸模6-垫板 7-凸模固定板9 -导板10-导料板 11-承料板 12-螺钉 13-凹模 14-圆柱销 15-下模座16-固定 挡料销 17-止动销 18-限位销 19-弹簧 20-始用挡料销 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第四节 冲模基本结构 简单模 :图1-21 导柱式落料模 1-螺帽2-导料螺钉 3-挡料销 4-弹簧 5-凸模固定板 6-销钉 7-模柄 8- 垫板 9-止动销 10-卸料螺钉 11-上模座 12-凸模 13-导套 14-导柱 15-卸料板 16-凹模 17-内六角螺钉 18-下模座 模具工程技术基础第一章 冲压工艺及设备第四节 冲模基本结构 弯曲模 ： 弯曲模的作用是使坏
