12六角铜片单工序冲裁模冲压工艺计算.docx

冲压模具结构设计教案项目组织 形式 学习 单元六角铜片单工序冲裁模 设计班级教师孙岩志学期4每2-3人一组，分组完成课程类型一体化课时6六角铜片单工序冲裁模冲压工艺计算（1）能够合理确定冲裁模具的间隙专业能 （2）能够合理确定工作零件的刃口尺寸 力目标 （3）能设计排样图，计算利用率（4）能计算压力中心知识目标（1）掌握冲裁模具间隙的确定方法（2）掌握冲裁模具刃口尺寸的计算方法（3）掌握冲裁模具排样图的设计原则任务载体案例：六角铜片工件图纸教学重、难点阶段教师活动学生活动学时分配教学重点：冲裁模具间隙的确定、刃口尺寸计算以及排样图的设计 教学难点：合理选择间隙值、计算刃口尺寸主要教具设备 多媒体课件、单元设计、粉笔、投影仪、多媒体教学软件、六角铜片工件图纸等 材料1. 根据已有的零件图，以及总体结构方 案，进行冲压工艺计算。教学过程资讯根据零件特 点，依据老师所给 出的提示思考工 作任务。10分钟2. 合理确定模具的冲裁间隙。3. 计算刃口尺寸。4. 计算冲压力。计划1. 给出零件，告知工作任务。2. 介绍本次任务重点。3. 引入本次任务难点。结合实际生产，让 学生讨论，制定最 佳方案。5分钟决策1. 讲解冲裁变形过程。弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分析阶段2. 冲裁模具间隙。（1）冲裁模间隙对冲裁断面质量和模具寿命的影响（2）冲裁模间隙对尺寸精度的影响（3）冲裁模间隙对冲裁力的影响（4）冲裁模间隙值的确定3. 凸凹模刃口尺寸的确定。（1）凸凹模刃口尺寸计算的依据和原则（2）凸凹模刃口尺寸的计算方法4. 冲裁排样（1）材料利用率（2）排样方法（3）搭边值的确定（4）调料宽度与导料板间距离的计算5. 冲压力和压力中心的计算（1）冲裁力的计算（2）卸料力、推件力和顶件力的计算（3）压力机工程压力的计算认真听取老师讲 解，选择合适的操 作策略。165分钟实施巡回指导并记录学生完成过程中的表 现。学生根据老师讲 解完成任务。70分钟检查根据学生完成情况，评定成绩。学生互相检查、评 价。10分钟评估考察项目自我评价学生互评教师 评价备注10分钟素质考评（20 分）劳动纪律环保意识工单考评（30分）操作考评知识运用熟练程度一、刃口尺寸计算（一）冲裁间隙冲裁间隙：指冲裁的凸模与凹模刃口之间的间隙。一般指单边间隙。单边间隙：指凸模与凹模每一侧的间隙。双边间隙：指凸模与凹模两侧间隙之和。1、影响冲裁间隙大小的因素（1）冲裁件断面的质量要求冲裁件断面上各区域分别为：塌角带、光亮带、断裂带、毛刺。塌角带：由冲裁开始时材料的塑性变形形成。间隙愈大，则塌角愈大。光亮带：在材料被挤入凹模（或凸模挤入材料）时所形成。间隙适中时可获得较大的光亮带。间 隙愈大，光亮带愈小，但间隙过小，则会造成两次断裂，形成两个光亮带。主要知识点及操作断裂带：材料发生断裂所形成。断裂带在冲裁断面上形成粗糙的斜面。间隙愈大，断裂带愈大， 但间隙过小，则会造成两次断裂，形成两个断裂带。毛刺：由断裂时材料纤维的牵扯所形成。间隙愈大，毛刺愈长，材料塑性愈好，毛刺愈长。案例分析（2）冲裁件尺寸精度的要求间隙过大，材料产生拉伸弹性变形，使制件的外形尺寸小于凹模尺寸，内形尺寸大于凸模尺寸； 间隙过小，材料产生过大的压缩弹性变形，使制件的外形尺寸远大于凹模尺寸，内形尺寸远小 于凸模尺寸；案例分析（3）冲压力要求间隙的增大，将使冲压力有所减小。（4）模具寿命的要求过小的间隙对模具寿命极为不利。较大的间隙有利于减少材料对凸、凹模的磨损，则有助于提高模具寿命。2、合理间隙值确定的原则（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，从提高模具寿命、降低冲压力角度出发，一般采用较大间隙。（2）当冲裁件尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要求时，应选择较小的间隙。（3）冲裁过程中凸、凹模的磨损将使间隙增大，因此，设计时应按所选间隙类别中的最小间 隙值来计算刃口尺寸。3、间隙值确定方法（1）经验法（2）查表法案例分析，确定案例的冲裁间隙二、刃口尺寸计算1、刃口尺寸计算应遵循的原则（1）落料尺寸决定于凹模尺寸，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，冲裁间隙 通过减小凸模刃口的尺寸来取得；（2）冲孔尺寸决定于凸模尺寸，设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙 通过增大凹模刃口的尺寸来取得；（3）设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸；（4）设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较大尺寸；（5）初始设计模具时，冲裁间隙一般采用最小合理间隙值；（6）刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部；（7）模具制造方法的不同，其刃口尺寸的计算方法亦不同。2、凸、凹模采用互换法加工（1）适用适用于圆形等简单形状的冲裁件。（2）要求设计时需在图纸上分别标注凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。（3）满足条件I 5 pES/WZmax-Zmm或取5料6气次京5 p=0.4（Zm）（4）落料D =（D -xMd max0DZd-Zmin £ p= Dmax- XA-Z 川皿p（5）冲孔dpdd=(d+ xA)min=d + zp min 0=(d+ xA + Z 】（6）孔心距Ld =(L _ + 0.5A)±0.125A式中Dd落料凹模基本尺寸(mm)；D落料件最大极限尺寸(mm)；maxdp冲孔凸模基本尺寸(mm)；dmin冲孔件孔的最小极限尺寸(mm)；Ld同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)；LminLd的最小极限尺寸(mm)；6 p凸模下偏差(mm), 一般取八/4；K凹模上偏差(mm), 一般取八/4Zmin凸凹模最小初始双向间隙(mm)；Zmax凸凹模最大允许双向间隙(mm)；x凸、凹模磨损系数；冲裁件精度x值IT10以上 1IT11130.75IT14 0.5制件尺寸公差值；Dp落料凸模基本尺寸(mm)；d；冲孔凹模基本尺寸(mm)；案例计算3、凸、凹模采用配合加工配合加工方法：指先按照工件尺寸计算出凸(或凹)模的公称尺寸及公差尺寸并进行加工；然后 按基准件实际尺寸，并根据冲裁间隙配做另一个相配件凹(或凸)模。特点：冲裁间隙易于得到保证； 可放大基准件的制造公差，并且无需校核;简化了模具设计。要点：(1)设计时，只需详细标注基准件刃口尺寸及制造公差；相配件标注基准件的名义尺寸， 并在说明中注明与基准件配制的间隙值。(2)刃口尺寸的分类刃口尺寸按基准件磨损后尺寸变化方向分类。A类磨损后刃口尺寸变大;B类磨损后刃口尺寸变小;C类磨损后刃口尺寸不变;(3)基准件刃口尺寸计算公式=(BminCd=C 平±0.2W凹模刃口尺寸;B =(B . + x七 式中 Ad、Bd、Cd一Ap、Bp凸模刃口尺寸； Aman工件上对应尺寸的最大尺寸; Bmin工件上对应尺寸的最小尺寸； C平均工件上对应尺寸的平均尺寸; 案例计算4、采用电火花加工一般都在凸模上标注刃口尺寸，凹模刃口只标明与凸模刃口配制加工，并保证最小间隙即可。计算公式：冲孔：H，乂min + A）8, 落料：气=虬、-站己' 中心距：A立平均±°.125八式中dp冲孔凸模的刃口尺寸；Dp落料凸模的刃口尺寸；d：n冲孔件的最小尺寸；Dmax落料件的最大尺寸；三、排样1、冲裁排样的方式排样：指冲裁件在板料或条料上的布置方式。（1）按有无废料分1）有废料排样：指排样时，制件与制件之间、制件与条料边缘之间均有余料存在。特点：冲裁件质量易于得到保证，并具有保护模具的作用，但材料利用率低。案例分析2）少废料排样和无废料排样：指制件与制件之间、制件与条料边缘之间存在较少、或没有余 料。特点：材料利用率较高，但由于冲裁时凸模单边受力，易于遭到破坏。案例分析（2）按排列形式分1）直排法：适用于外形为方、矩形制件。案例分析2）斜排法：适用于椭圆形、T形、r形、S形制件。案例分析3）直对排法：适用于梯形、三角形、半圆形、T形、B形、且形制件。案例分析4）混全排法：适用于材料与厚度相同的两种以上不同形状制件的套排。案例分析5）多行排法：适用于大批量生产中尺寸不大的圆形、六角形、方形、矩形等制件。案例分析6）整裁余料（搭边）法：适用于尺寸较小且形状较简单的制件。案例分析7）分次裁切余料（搭边）法：适用于尺寸较小且形状较复杂的制件。案例综合分析，得出排样方式2、搭边（scrap allowance）搭边：指冲裁时制件与制件之间、制件与条料边缘之间的余料。(1) 搭边的作用 能够补偿定位误差，保证冲出合格的制件； 能保持条料具有一定的刚性，便于送料； 能起到保护模具的作用。(2) 搭边值的选取查表案例分析，确定搭边值3、材料利用率的计算(1) 条料宽度尺寸的确定1) 有侧压装置：B=(L-2a"2) 无侧压装置：B=(L+2a+C) _a3) 采用侧刃*B=(L+1.5a+nF) &式中：L制件垂直于送料方向的基本尺寸；n侧刃数；A条料的宽度公差；a侧面搭边值；C送料保证间隙：BW100, C=0.51.0； B>100, C=1.01.5。(2) 材料利用率的计算门=x 100% = - x 100%S0A - B式中：A在送料方向，排样图中相邻两个制件对应点的距离(mm)；B条料宽度(mm)；S一个步距内制件的实际面积(mm2)；S0一个步距所需毛坯的面积(mm2)；案例材料利用率计算四、冲压力及压力中心计算1、常用卸料、出件及压料零、部件(1)卸料板卸料板(stripper plate)：指将箍在凸模上的制件或废料从凸模上刮下来的零件。形式：刚性卸料板和弹性卸料板。1) 刚性卸料板(fixed stripper)特点：能承受较大的卸料力，卸料可靠、安全；但操作不方便，生产效率不高。适用范围：料厚(t)在0.5mm以上的材料。一般用于单工序模。刚性卸料板与凸模间的单边间隙一般取0.10.5mm。形式：封闭式、悬臂式、钩形2) 弹性卸料板(spring-operated stripper)特点：有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，冲压后又使冲 压件平稳卸料，从而制件较为平整；但卸料力较小，结构复杂，可靠性与安全性较差。适用范围：卸料力不是特别大的各种冲裁模。形式：顺装式模具的弹性卸料板、倒装式模具的弹性卸料板、橡胶等弹性元件卸料板。2、顶件装置顶件装置：指将在凹模中的制件或废料从凹模口顶出的装置。1）刚性顶件装置特点：顶件力大，推件可靠，但不具有压料作用。2）弹性顶件装置特点：冲压时能压住制件，制件质量较高，但弹出力有限。2、冲压力冲压力：指冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。（1）冲裁力冲裁力：指凸、凹模使材料产生分离所需的力。八才 F = K - L -1 -t