《模具设计与制造 第3版 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 李奇 模块一任务1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具设计与制造 第3版 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 李奇 模块一任务1（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模块一 冲裁模具设计,本模块教学目的和要求 本模块的教学目的： 学习冲压模具的设计，要求掌握中等复杂程度以下的冲压模具的设计方法与编制冲压成型工艺规程。,本模块教学任务 冲压基本工序的分类与冲模分类； 冲压压机； 冲裁工艺； 冲裁模结构； 冲裁模主要零部件的结构分析与 标准的选用； 冲裁模设计。,冲压是机械制造中的加工方法之一，因为它通常是在室温下进行加工的，所以可称为冷冲压（如图1-1所示）。又因为它主要是用板料加工成零件的，所以又可称为板料冲压。冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。,(a) 电脑机箱零件冲压 (b)小件自动冲压 图1-1 冲压加工,冲压是在常温下利用冲模在压
2、力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件（如图1-2所示）的加工方法。,(a) 电机定子、转子冲件 (c)变压器铁芯冲件 图1-2 各类冲裁件,冲压模具是在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备（如图1-3所示）。,(a) 简单冲裁模 (b)级进模 图1-3 各类冲裁模,1冲压加工的特点,（1）用冲压加工方法可以得到形状复杂，用其他加工方法难以加工的工件，如薄壳零件等。冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，用冲压加工方法得到的工件尺寸稳定、互换性好。 （2）材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少，因此，工
3、件的成本较低。 （3）操作简单、劳动强度低、易于实现机械化和自动化，生产率高。 （4）冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长，成本较高。,2冲压模设计的一般步骤,（1）对冲压件进行工艺性分析。 （2）确定冲压的工艺方案。 （3）选择模具的结构形式。 （4）进行必要的工艺计算。它主要包括以下步骤。 （5）选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸。 （6）选择压力机的型号或验算已选的压力机。 （7）绘制模具总装图及各非标准的零件图。,任务1 冲压工序与冲模的分类,知识点 冲压基本工序的分类； 冲模分类； 冲裁件的工艺分析。 技能点 冲裁件的工艺分析。,一任务导入：,1任务要求 图1-4
4、手柄工件简图 现有一手柄工件，如图1-4所示，生产批量：中批量；材料：Q235-A；材料厚度为1.2 mm。要求确定该工件的冲压方法。,2任务分析,该工件结构相对简单，只有落料和冲孔两个工序。材料为Q235 -A钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。,二、知识链接,1.冲压基本工序 2.冲模的分类 3.冲裁过程分析 4.冲裁件的工艺分析,1.冲压基本工序,冲压加工的零件由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量、原材料性能等各不相同，因此生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的，但概括起来可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序是指使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的冲压件（俗称冲
5、裁件）的工序；成形工序是指坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。 上述两大类工序，按冲压方式不同又可分为很多基本工序，分别见表1-1和表1-2。,表1-1 分离工序,表1-2 成形工序,表1-2 成形工序（续）,2.冲模的分类,（1）按工序性质分类，可分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、切舌模、剖切模、整修模、精冲模等。,2.冲模的分类,（2）按工序组合程度分类，可分为以下3种。 单工序模（俗称简单模），即在一副模具中只完成一种工序，如落料、冲孔、切边等。 级进模（俗称连续模），即在压力机一次行程中，在模具的不同位置上同时完成数道冲压工序。 复合模，即在压力机的一
6、次行程中，在一副模具的同一位置上完成数道冲压工序。压力机的一次行程一般只得到一个冲压件。,2.冲模的分类,（3）按冲模有无导向装置和导向方法分类 可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模。,2.冲模的分类,（4）按送料、出件及排除废料的自动化程度分类，可分为手动模、半自动模和自动模。 另外，按送料步距定位方法不同可分为挡料销式、导正销式、侧刃式等模具；按卸料方法不同可分为刚性卸料式和弹性卸料式等模具；按凸、凹模材料不同可分为钢模、硬质合金模、钢带冲模、锌基合金模、橡胶冲模等。,3.冲裁过程分析,（1）冲裁过程 在冲裁工艺中，以落料、冲孔应用得最多。从板料上冲下所需形状的工件（或毛坯）称为落
7、料。在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）称为冲孔。,3.冲裁过程分析,普通冲裁过程示意图如图1-5所示。凸模1与凹模2具有与工件轮廓一样的刃口，且凸、凹模之间存在一定的间隙。当压力机滑块把凸模1推下时，便将放在凸、凹模中间的板料冲裁成所需的工件了。,图1-5 普通冲裁过程示意图 1凸模；2凹模,3.冲裁过程分析,如图1-6所示是冲裁金属板料时的变形过程。当模具间隙正常时这个过程大致可分为3个变形阶段。 弹性变形阶段 塑性变形阶段 剪裂阶段,（a） （b） （c） 图1-6 冲裁时金属板料的变形过程 （a）弹性变形阶段；（b）塑性变形阶段；（c）剪裂阶段,3.冲裁过程分析,（2）冲裁断面分析
8、 在正常的冲裁工作条件下，由凸模刃口出发的剪裂缝与由凹模刃口出发的剪裂缝是重合的，这时可以得到如图1-7所示的冲裁件剪切断面，它具有明显的4个特征。 圆角带1；光亮带2； 断裂带3；毛刺4。,图1-7 冲裁件剪切断面特征 1圆角带；2光亮带；3断裂带；4毛刺,3.冲裁过程分析,对于板料孔来说，决定与轴类零件配合性质的是它的最小尺寸，即其光亮柱体部分的尺寸；对于落料件来说，决定与孔类零件配合性质的是它的最大尺寸，也是它的光亮柱体部分的尺寸。于是可以得出如下重要的关系式 落料尺寸 = 凹模尺寸 （1-1） 冲孔尺寸 = 凸模尺寸 （1-2） 这是计算凸模和凹模尺寸的主要依据。,4.冲裁件的工艺分析
9、,冲裁件的工艺性是指冲裁件的结构、形状、尺寸等对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁件的工艺性能好就是指能用一般的冲裁方法，在模具寿命较高、生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。 冲裁件工艺性主要包括以下几个方面。 （1）冲裁件的精度等级 （2）冲裁件的形状 （3）冲裁件的尺寸 （4）冲裁工艺方案的确定,（1）冲裁件的精度等级 冲裁件的精度一般可达IT12IT10级，较高精度可达IT10IT8级，冲孔的精度比落料约高一级。如果工件精度高于上述要求，则在冲裁后需通过整修或采用精密冲裁。普通冲裁件的公差值见表1-3。,4.冲裁件的工艺分析,表1-3 普通冲裁件的公差值,（2）冲裁件的形状 冲裁件
10、的形状应力求简单、对称、圆角过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处开裂的现象，同时也能防止尖角部位刃口的过快磨损。 冲裁件的形状还应尽可能避免过长的悬臂和切口。 冲裁件的形状还应有利于排样时材料的经济利用。,4.冲裁件的工艺分析,（3）冲裁件的尺寸,4.冲裁件的工艺分析,图1-8 冲裁件有关尺寸的限制,（4）冲裁工艺方案的确定 确定工艺方案就是确定冲压件的工艺路线，主要包括冲压工序数、工序的组合和顺序等。 确定工艺方案的主要原则概括起来有以下3点： 保证冲裁件质量。 经济性原则。 安全性原则。,4.冲裁件的工艺分析,1冲压件工艺性分析 该工件材料为Q235-A钢，具有良好的冲压性能，
11、适合冲裁。工件结构相对简单，外沿为简单曲线构成，工件内部有有1个8mm的孔和5个5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3.5mm（大端4个5mm的孔与8mm孔、5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。,三任务实施,2冲压工艺方案的确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料一冲孔复合冲压。采用复合模生产。 方案三：冲孔一落料级进冲压。采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高而且生产效率低，难以满足
12、中批量生产要求。 方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。 方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 结论：该件的冲压生产采用方案三为佳。,三任务实施,1冲裁件的质量分析 2常用冲压材料,四知识拓展,1冲裁件的质量分析 冲裁后的零件应保证一定的尺寸精度、良好的断面质量和无明显的毛刺。 （1）尺寸精度 （2）断面质量 （3）毛刺,四知识拓展,（1）尺寸精度 冲裁件的尺寸精度与许多因素有关，如冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙和冲裁件的形状等。 1）冲模的制造精
13、度 2）材料性质 3）冲裁间隙 4）冲裁件的形状,1冲裁件的质量分析,（1）尺寸精度 1）冲模的制造精度 冲模的制造精度对冲裁件的尺寸精度有直接的影响。冲模的精度愈高，冲裁件的精度亦愈高。表1-4所示为当冲模具有合理间隙与锋利刃口时，其制造精度与冲裁件精度之间的关系。,1冲裁件的质量分析,表1-4 冲模制造精度与冲裁件精度之间的关系,（1）尺寸精度 2）材料性质 材料的性质对该材料在冲裁过程中的弹性变形量有很大的影响。对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值也少，因而零件精度较高，而对于比较硬的材料，情况正好与此相反。,1冲裁件的质量分析,（1）尺寸精度 3）冲裁间隙 冲裁间隙对于冲裁
14、件精度也有很大的影响。当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，冲裁后的“回弹”较小，冲裁件相对凸模和凹模尺寸的偏差也较小。,1冲裁件的质量分析,（1）尺寸精度 4）冲裁件的形状 冲裁件的形状越简单其精度越高。,1冲裁件的质量分析,（2）断面质量 对于断面质量起决定作用的是冲裁间隙。,1冲裁件的质量分析,图1-9 间隙对断面质量的影响,（3）毛刺 从冲裁过程的分析可知，冲裁件产生微小的毛刺是不可避免的。若产品要求不允许存在微小毛刺，则在冲裁后应增加去除毛刺的辅助工序。普通冲裁中允许的毛刺高度如表1-5所示。,1冲裁件的质量分析,表1-5 普通冲裁中允许的毛刺高度 （m
15、m）,综上所述，用普通冲裁方法所能得到的冲裁件的其尺寸精度与断面质量都不太高。金属冲裁件所能达到的经济精度为ITl4ITl0级，要求高的可达到ITl0IT8级，厚料比薄料更差。若要进一步提高冲裁件的质量，则要在冲裁后增加整修工序或采用精密冲裁法。,（1）冲压常用材料的基本要求 冲压件的功能要求。 冲压工艺的要求。,2.常用冲压材料,（2）冲压常用材料及其力学性能 冲压用材料大部分是各种规格的板料、带料和块料。,2.常用冲压材料,（3）冲压常用材料有以下3种。 黑色金属。 有色金属。 非金属材料。,2.常用冲压材料,黑色金属。黑色金属主要有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、
16、不锈钢、电工硅钢等，如Q195、Q235、08、08F、10、20、16Mn、DTl、DT2、1Cr18Ni9Ti、1Cr13等。板料供应时有冷轧和热轧两种轧制状态。,黑色金属,对冷轧钢板，根据GB/T7081988规定，按轧制精度（钢板厚度精度）可分为A、B级： A 较高精度； B 普通精度。,黑色金属,对厚度4mm以下的优质碳素结构钢冷轧薄钢板，根据GB/T 132371991规定，按钢板表面质量可分为I、共3组： I 高级的精整表面； 较高级的精整表面； 普通的精整表面。,黑色金属,黑色金属,按拉深级别又分为ZS、S、P三级： ZS 最深拉深级； S 深拉深级； P 普通拉深级。,黑色金属,用于拉深复杂零
