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1、第一章冷冲压成形概论模具设计基础冷冲压：是金属压力加工方法之一，它是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用冲模和冲压设备对材料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的工件。冷冲模：是冲压加工中将材料（金属或非金属）加工成工件或半成品的一种工艺装备。冷冲压工艺：是利用模具与冲压设备完成加工的过程。它的生产率高，操作方便，便于实现机械化、自动化。冷冲压加工是集表面质量好、重量轻、成本低等优点于一身的加工方法。冲压工序分：分离工序、塑性成形。分离工序：是使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离的工序。如：切断、落料、冲孔等。塑性成形：是指材料在不破裂的条件下产生塑性变形的工序，
2、从而获得一定形状、尺寸和精度要不的零件。如：弯曲、拉深、成形、冷挤压等。单工序模：在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序的模具。级进模：在冲压的一次行程过程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。复合模：在冲压的一次行程过程中，在同一工位上完成两道或两道以上冲压工序的模具。模具分类：1按完成工序特征分：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。2按模具导向形式分：无导向模具、导向模具：包括导板、导柱、导套导向模具。3完成冲压工序内容分：单工序模具、组合工序模具：包括复合模、级进模。1冲裁模模具结构：1结构特点：导柱与模座孔为H7/r6（或R7/h6）的过盈配合；导套与上模座孔也为
3、H7/r6过盈配合。导柱和导套配合采用H7h6的间隙配合。目的：是防止工作时导柱从下模座孔中被拔出和导套从上模座孔中脱落下来。2部件分类与功能：1工作零件。直接对坯料、板料进行冲压加工的冲模零件。如凸模、凹模。2定位零件。确定条料或坯料在冲模中准确位置的零件。如档料销、导料板。3卸料及压料零件。将冲切后的零件或废料从模具中卸下来的零件。如固定卸料板。4导向零件。用以确定上下模的相对位置，保证运动导向精度的零件。如导套、导柱以及导板模中的导板。5支撑零件。将凸凹模固定于上、下模式，以及将上下模固守在压力机上的零件。如上模座、下模座、凸模固定板和模柄等。6连接零件。把模具上所有零件连接成一个整体的
4、零件。如螺钉等。冲模零部件分类：1工作零件：凸模、凹模、凸凹模。2定位零件：定位板、定位销、挡料销、导正销、导料板、侧刃。3压料、卸料及出件零部件：卸料板、推件装置、顶件装置、压边圈。4导向零件：导柱、导套、导板、导筒。5支撑零件：上、下模座，模柄，凸、凹模固定板，垫板。6紧固及其它零件：螺钉、销钉、限位器、弹簧、橡胶垫等。2弯曲模模具结构：可分为简单动作弯曲模、复杂动作弯曲模、级进弯曲模、通用弯曲模。3拉深模模具结构：1按使用压力机类型：单动压力机上用的拉深模、双动压力机上用的拉深模。2按拉深顺序分：首次拉深模、以后各拉深模。3按工序组合情况不同分：简单拉深模、复合拉深模、连续拉深模。4按有
5、无压料装置分：有压料装置拉深模、无压料装置拉深模。冲压常用材料：多种金属以及非金属材料。金属材料适于成形工序也适于分离工序，而非金属材料一般适于分离工序。常用金属冲压材料的规格为：板料、带料为主。新型冲压材料：1高强度钢：屈服点高，抗拉强度高。2耐腐蚀钢板：一类是加入新元素的耐腐蚀钢板。3涂层板。具有良好的防腐蚀、防表面损伤的性能。4复合板材。破裂时的变形比单体材料破裂时变形要大，它的基本材料特性值变大。模具选材的一般原则：1要有足够的使用性能。2良好的工作性能。3合理的经济性能。选择模具材料考虑的因素：1模具的工作条件：如模具的受力状态、工作温度、腐蚀性等。2模具的工作性质。3模具结构因素：
6、如模具的大小、形状、和部件的作用、使用性质等。4模具的加热手段。5热处理要求。模具材料常见的缺陷：1模具材料易存在的质量问题。1非金属夹杂物。2碳化物偏析。3中心疏松和白点。2模具制造方面的质量问题。1毛坯锻造时的缺陷：1外部缺陷：裂纹、鳞皮、凹坑、折叠等。2内部缺陷：过热、过烧、疏松、组织偏析等。2碳化物形态与分布均匀性不良。3流线走向和分布不合理。3模具加工方式产生的缺陷。1电加工时，由于高压放电产生高温会使部件表层的晶相组织发生变化，产生脱碳、残余应力等，致使模具磨损寿命降低。2磨削加工时是否有烧伤、机械损伤等其它表面缺陷。4模具热处理产生的缺陷。1过热和过烧。热处理时间加热时间过长、温
7、度过高致使晶体粗大，使得材料性能大大降低，脆性加大易断裂。2脱碳和腐蚀。淬火加热时保护不良而产生氧化、脱碳、腐蚀等缺陷。淬火后表面硬度不高，模具耐磨性能降低。3淬火裂纹。一般是冷却速度过快而产生淬火裂纹，使模具产生早期开裂。4回火不足。回火温度不够或回火时间不足，没有消除内应力和获得稳定的组织，模具承载和抗冲击能力下降，易出现早期失效。压力机的分类和型号：JA3116A曲轴压力机的型号意义是：J机械压力机A参数和基本型号不同的第一种变型3第三列1第一组16标称压力为160kNA结构和性能比原型做了第一次改进压力机的名词解释如下：开式压力机：指床身结构为C型，操作者可以从前、左、右接近工作台，操
8、作空间大，可左右送料的压力机。单柱压力机：指开式压力机的床身为单柱，此种压力机不能前后送料。双柱压力机：指开式压力机的床身为双柱型，可前后、左右送料。可倾式压力机：指开工压力机的床身可倾斜一定的角度，便于出料。活动台压力机：指工作台能水平移动的开式压力机。固定台压力机：指工作台不能作水平移动的开式压力机。闭式压力机：指床身为左右封闭的压力机。床身为框架式或叫龙门式，操作者只能从前后两个方向接近工作台，操作空间小，只能前后送料。单点压力机：指滑块由一个连杆驱动的压力机，用于小吨位；台面较小的压力机。双点压力机：指滑块由两个连杆驱动的压力机，用于大吨位、台面较宽的压力机。四点压力机：指滑块由四个连
9、杆驱动的压力机，用于前后左右都较大的压力机。单动压力机：指只有一个滑块的压力机。双动压力机：指具有内外两个滑块的压力机，外滑块用于压边，内滑块用于拉深。上传动压力机：指传动机构设在工作台以上的压力机。下传动压力机：指传动机构设在工作台以下的压力机。1曲柄压力机：是以曲柄连杆机构作为主传动机构的机械式压力机。是冲压加工中应用最广的一种，能完成各种冲压工序。如：冲裁、弯曲、拉深、成形等。开式双柱可倾曲柄压力机：1传动系统：电动机，带传动，齿轮传动等机构。2工作机构：曲柄滑块机构。3操纵系统：离合器，制动器和电气控制装置等。4支撑部件：床身，工作台等。5辅助系统：润滑系统，保护装置及气垫。6曲柄压力
10、机主要参数：1标称压力：是指滑块离下止点前某一特定距离或曲柄旋转到离下止点时某一特定角度时，滑块上允许承受的最大作用力。2滑块行程：是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，其大小随工艺用途和标称压力的不同而不同。3行程次数：是指滑块每分钟从上止点到下止点，然后再回到上止点所往复的次数。4闭合高度：是指滑块在下止点时，滑块下平面到工作台上平面的距离。5装模高度：当工作台面上装有工作台垫板，并且滑块在下止点时，滑块下平面到垫板上平面的距离。6连杆调节长度：又称装模高度调节量。2双动拉深压力机：1按动作分类：单动拉深压力机，双动拉深压力机，三动拉深压力机。2双动拉深压力机具有以下可满足拉深工艺要求：1
11、内、外滑块的行程与运动配合。2内、外滑块速度。3外滑块的压边力可调。3摩擦压力机：是利用摩擦盘与飞轮之间相互接触，传递动力，并根据螺杆与螺母相互运动，使滑块产生上、下往复运动的锻压机械。4液压机。具有典型的三梁四柱结构。主要适用于深拉深、成型、冷挤压等变形工序。不能用于冲裁工序。冲压设备的选用：1压力机的类型。2确定压力机的规格。1类型选择：1对于中小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的生产，应选用开式机械压力机。2对于大中型冲裁件的生产，多采用闭结构型式的机械压力机。3在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件的生产，多采用液压机。4在大批量生产或形状复杂零件的生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力
12、机。2规格选用遵循的原则：1压力机的标称压力必须大于冲压工序所需压力。当冲压行程较长时，还应注意在全部工件行程上，压力机许可压力曲线应高干冲压变形力曲线。2压力机滑块行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压工序完成后能顺利的从模具上取出来。对于拉深件，行程应大于制件高度两部以上。3压力机的行程次数应符合生产率和材料变形速度要求。4压力机的闭合高度、工作台面尺寸、滑块尺寸、模柄孔尺寸等都能满足模具的正确安装要求。对于曲柄压力机，模具的闭合高度与压力机闭合高度之间符合以下公式：Hmax-5mmH+hHmin+10mm。第2章 冲裁工艺与冲裁模具设计模具设计基础冲裁：是使材料的一部分相对别一部
13、分发生分离，是冲压加工方法中的基础工序。分：落料、冲孔。冲裁过程分：1弹性变形阶段。2塑性变形阶段。3断裂分离阶段。冲裁断面区域分：1塌角带：其大小与材料塑性和模具间隙有关。2光亮带：光亮且垂直端面，普通冲裁约占整个断面的1/31/2以上。3断裂带：粗糙且有锥度。4毛刺：成竖环状，是模具拉挤的结果。模具间隙：是指冲裁的凸模与凹模刃口之间的间隙。如无特殊说明，冲裁间隙是指双边间隙。间隙对冲裁件断面质量的影响：1选用中等间隙。（普通冲裁合理间隙）所得到的冲裁件断面光亮带区域较大，而塌角和毛刺较小，断裂锥度适中，零件表面较平整，冲裁件可得到较满意的质量。2间隙过小。光亮带增加，塌角、毛刺、爆裂带均减
14、小；间隙过小，会使上、下两裂纹不重合，随着凸模的下降产生二次剪切，形成第二条光亮带，毛刺也将进一步拉长，使断面质量变差。3间隙过大。冲裁件断面上出现较大的断裂带，使光亮带变小，毛刺和锥度较大，塌角有所增加，断面质量更差。较高质量冲裁件断面应该是：光亮带较宽，约占整个断面1/3以上，塌角、断裂带、毛刺和锥度都很小，整个冲裁零件无穹弯现象。影响冲裁件断面质量的因素：与材料本身的厚度、刃口间隙、模具结构、冲裁速度及刃口锋利程度等因素有关。其中，影响最大的是刃口间隙。合理间隙：是采用这一间隙进行冲裁时，能够得到令人满意的冲裁件断面质量、较高的尺寸精度和较小的冲压力，并便模具有较长的使用寿命。合理间隙选
15、取原则：1当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要求时，为了提高模具使用寿命和减小冲压力，从而获得较大的经济效益，一般采用较大的间隙值。2当冲裁件尺寸精度要求较高，或对断面质量有较高要求时，应选择较小的间隙值。3在设计冲裁模刃口尺寸时，考虑到模具在使用过程中的磨损，会使刃口间隙增大，应按最小间隙值来计算刃口尺寸。相同的条件下，非圆形比圆形间隙大，冲孔比落料间隙大。确定冲裁模具间隙方法：1经验确定法。2查表法。（冲裁件质量要求较高时，其间隙应取小值；反之应取大间隙，以降低冲压力及提高模具寿命）冲裁件的形状和尺寸要求：1冲裁件的形状应尽可能的简单、对称。2冲裁件上应避免有过长的县壁和狭槽，其最小宽度为b2t，l5t。3冲裁件上的孔与孔、孔与边缘间的距离bb1不能太小，一般取b1.5t，b12t。4冲裁件外形或内孔转角处，应避免清角，应有适当的圆角过渡，以减少热处理应力集中及冲裁时的破裂现象。5为了防止
