冲压工艺与模具结构课件.ppt

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1、冲压工艺与模具结构,冲压工艺与模具结构,第1章 冲压工艺基本知识,第5章 其他冲压成形工艺与模具结构,第4章 拉深工艺及拉深模结构,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,第6章 多工位级进模,第7章 冲压工艺规程的编制及实例,1.2,冲压设备及其选用,1.3,冲压安全操作规程,1.4,冷冲模的分类及基本结构,1.1,冲压工艺的认识,第1章 冲压工艺基本知识,返回,第1章 冲压工艺基本知识,1.1.1 冲压工艺的特点,1.1 冲压工艺的认识,（1）质量稳定、互换性好。,（2）材料利用率高。,（3）生产率高。,（4）操作简单，对工人的技术等级要求不高。,（5）加工时，噪声和振

2、动较大。,（6）模具制造周期长、费用较昂贵。,返回,第1章 冲压工艺基本知识,1.1.2 冲压工序的分类 生产中为了满足冲压零件形状、尺寸、精度、批量、原材料等方面的要求，可采用多种多样的冲压方法。冲压加工的基本工序归纳起来可分为分离工序和变形工序两大类，具体见表1-1。分离工序是使冲压件与板料沿着要求的轮廓线相互分离的工序；变形工序是使冲压毛坯在不破裂的条件下发生塑性变形，以获得所需制件（工件）的工序。,1.1 冲压工艺的认识,第1章 冲压工艺基本知识,第1章 冲压工艺基本知识,第1章 冲压工艺基本知识,1.1.3 冲压技术的现状及发展趋势 由于冲压技术具有许多明显的优点，因此，在机械制造、

3、信息产业等行业中，都得到了广泛的应用。目前，采用冲压模具获得的冲压制品，在汽车、拖拉机、自行车、电机电器、航空航天、机床及家电等产品中，占有很大的比例。 随着科学技术的进步和工业生产的发展，冲压技术的革新与发展，主要表现在以下几个方面：工艺分析计算的现代化；冲压生产的自动化；模具设计与制造技术实现CAD/CAM/CAE的一体化；为适应市场经济需求，大批量与多品种小批量生产共存；开发新的模具材料；发展先进的快速模具制造技术；现代化的模具检测技术。,1.1 冲压工艺的认识,第1章 冲压工艺基本知识,1.2.1 冷冲模的分类,1.2 冷冲模的分类及基本结构,冲裁模,弯曲模,拉深模,成形模,1.按工序

4、性质分类,单工序模,复合模,2.按工序组合方式分类,级进模,返回,第1章 冲压工艺基本知识,1.2.1 冷冲模的分类,1.2 冷冲模的分类及基本结构,冷冲模还可按照以下方式分类：（1）按上、下模的导向方式分类，可分为无导向的敞开模和有导向的导板模、导柱模。 （2）按凸、凹模的材料分类，可分为硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨酯冲模等。（3）按凸、凹模的结构和布置方法分类，可分为整体模和镶拼模，正装模和倒装模。（4）按自动化程度分类，可分为手工操作模、半自动模、自动模。,知识链接,第1章 冲压工艺基本知识,1.2.2 冷冲模的基本结构 冷冲模基本结构如右图所示。冷冲模基本结构由工作零件、

5、定位零件、退料零件和模架零件四大部分组成。,1.2 冷冲模的分类及基本结构,右图中， 1-下模座； 2-凹模； 3-挡料销； 4-卸料板； 5-橡胶； 6-凹模固定板； 7-垫板； 8-上模座； 9-销钉； 10-滑块； 11-凸模； 12、18-圆柱销； 13-模柄； 14-骑缝螺钉； 15-卸料螺钉； 16-导套； 17-导柱； 19-内六角螺钉,第1章 冲压工艺基本知识,1.3.1 曲柄压力机 1.曲柄压力机的分类 按照工艺可分为通用压力机和专用压力机；按照外形可分为开式压力机和闭式压力机；按照运动滑块个数可分为单动压力机、双动压力机、三动压力机。 2.曲柄压力机的工作原理和结构 曲柄压

6、力机利用曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转化为滑块的往复直线运动。曲柄压力机一般由工作机构、传动系统、操纵系统、能源系统和支承部件等主要基本部件组成。,1.3 冲压设备及其选用,此图为JD23-100A开式可倾曲柄压力机1-电动机； 2-皮带轮； 3、4-齿轮； 5-离合器； 6-连杆； 7-滑块； 8-曲轴,返回,第1章 冲压工艺基本知识,1.3.1 曲柄压力机 3.曲柄压力机的选用 如右图所示，各主要技术参数为：,1.3 冲压设备及其选用,1.公称压力Fg2.滑块行程S3.滑块行程次数n4.最大装模高度H15.装模高度调节量H16.封闭高度H7.工作台板尺寸LB8.滑块底面尺寸ab9.工作台

7、孔尺寸L1B1、D1（直径）10.喉深C11.模柄孔尺寸dc,第1章 冲压工艺基本知识,1.3.2 其他冲压设备 1.双动拉深压力机 双动拉深压力机是具有两个滑块的压力机。以上传动式双动拉深压力机为例，它有一个外滑块、一个内滑块。外滑块用来落料或压紧坯料的边缘，防止起皱，内滑块用于拉深成形，如右图所示。外滑块在机身导轨上做下止点有“停顿”的上下往复运动，内滑块在外滑块的内导轨中做上下往复运动。,1.3 冲压设备及其选用,图中，1-外滑块； 2-内滑块； 3-拉深垫,第1章 冲压工艺基本知识,1.3.2 其他冲压设备 2.剪板机 剪板机的用途是将板料剪切成一定宽度的条料，以供冲压使用。工作原理如

8、右图所示。电动机1带动带轮2使轴转动，通过齿轮6传动及离合器7带动曲柄4转动，使装有上刀片10（刃口斜角28）的滑块5作上下运动，完成剪料动作。12是工作台，其上装有下刀片9。制动器3与离合器7配合，可使滑块停在最高位置，为下次剪切做好准备。,1.3 冲压设备及其选用,图中，1-电动机； 2-带轮； 3-制动器； 4-曲柄；5-滑块； 6-齿轮； 7-离合器； 8-板料； 9-下刀片； 10-上刀片； 11-导轨；12-工作台； 13-挡铁,第1章 冲压工艺基本知识,1.4.1 工作开始前的准备工作 工作开始前的准备工作如下： （1）穿戴好规定的劳动护具。如穿好工作服、工作鞋，戴上工作帽。 （

9、2）检查安全操作工具或安全装置是否完好，工位布置是否符合工艺要求，工位器具是否完好齐全。 （3）检查设备主要紧固螺钉有无松动，模具有无裂纹。 （4）清理压力机工作台台面及工作地周围的废料及杂物。 （5）不准把杂物放在机床电气、台面及模具上。 （6）检查局部照明情况。 （7）检查润滑系统有无堵塞或缺油，并按规定润滑机床。 （8）在开动压力机、剪板机前，必须检查压力机上面、剪板机后面是否有检修人员。 （9）在检查机床及模具正常的情况下，开机试车。,1.4 冲压安全操作规程,返回,第1章 冲压工艺基本知识,1.4.2 上机安全操作规程 （1）工作时精神应集中，不准打闹、说笑和打瞌睡等。 （2）按照工

10、艺规程或工段长指定的规范操作，没有保护措施不准上机。 （3）严禁用楔块等物嵌入按钮或压、卡脚踏开关、拉杆。 （4）在生产中发现机床运行不正常时，应立即停车，不能勉强。 （5）滑块下行时，操作人员的手不得停在危险区内。 （6）两人操作同一台压力机或剪板机时，应注意协调配合好。 （7）滑块运行中，不准把手扶在打料横杆、导柱及冲模危险区域。 （8）禁止两件重叠冲压，以避免损坏机床与模具。 （9）从冲模内取出卡入的制件或废料时，要用工具，不准用手抠取。 （10）防止刚性离合器失灵而使滑块连冲多次（俗称打连车）。（11）每加工一个零件，脚或手要离开操纵机构。（12）按工艺要求使用手工工具。（13）安装模

11、具时必须将压力机的电器开关调到寸动位置。,1.4 冲压安全操作规程,第1章 冲压工艺基本知识,一、填空题1.冲压是利用安装在压力机上的_，对板料施加压力（或拉力），使其产生变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的制件的加工方法。2.冲压加工基本工序可分为_工序和_工序两大类。3.冷冲模的结构形式按工序组合方式，可分为_、_和_。4.曲柄压力机一般由_、_、_、_和_几个基本部分组成。5.落料属于_工序。二、简答题1.冷冲模结构由哪四大部分组成？它们分别有哪些零件？2.简述冲压工艺的特点。3.简述曲柄压力机的工作原理。4.简述曲柄压力机的选用原则。,复习思考,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,返回

12、,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.1.1 冲裁时板料的变形过程 1.弹性变形阶段 凸模对板料施加压力，使材料产生弹性变形。板料略微被挤入凹模型腔口，凸模下面的板料略有弯曲，凹模上的板料略上翘。 2.塑性变形阶段 当凸模继续压入，板料内的应力达到屈服极限时，板料开始产生塑性剪切变形。 3.断裂分离阶段 当板料的应力达到抗剪强度极限后，凸模继续对板料施压，在板料与凸模的接触刃口偏上处和与凹模的接触面刃口偏下处分别产生裂纹。,2.1 冲裁变形过程分析,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.1.2 冲裁件断面分析 冲裁件正常的断面特征如下图所示。冲裁断面由圆角带、光亮带、断裂带及毛刺四个部分组成。

13、,2.1 冲裁变形过程分析,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.2.1 冲裁间隙对模具质量的影响 1.冲裁间隙对冲裁件断面质量的影响 如果间隙过小，如图（a）所示，会使凸模产生的裂纹向外偏移，形成二次剪切，在剪切面上形成略带锥度的第二个光亮带。在具有合理间隙的条件下，冲裁件所产生的初始裂纹将重合，可得到正常的断面质量，如图（b）所示。间隙过大时，使凸模产生的裂纹向内偏移，如图（c）所示。,2.2 冲裁间隙,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.2.1 冲裁间隙对模具质量的影响 2.冲裁间隙对冲裁件尺寸精度的影响 如果间隙过大，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形，将使冲裁件的尺

14、寸向实体方向收缩。如果间隙过小，板料在冲裁过程中除剪切外还会受到较大的挤压作用，使冲裁件的轮廓向实体的反方向膨胀。 3.冲裁间隙对模具寿命的影响 过小的间隙对模具寿命极为不利。较大的间隙可使凸模侧面与材料之间的摩擦减小，并减缓由于受到制造和装配精度限制而出现的间隙不均匀现象，从而提高模具寿命。 4.冲裁间隙对冲裁力的影响 随着冲裁间隙的增大，材料所受的拉应力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。,2.2 冲裁间隙,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.2.2 冲裁间隙值的确定 设计模具时，选择一个合理的冲裁间隙，可获得冲裁件断面质量好、尺寸精度高、模具寿命长、冲裁力小的综合效果。确定合理的冲裁间

15、隙通常有查表法和经验确定法。 1.查表法：（参见相关资料） 2.经验确定法：（t为材料厚度，Z为冲裁间隙） 1）软材料 2）硬材料,2.2 冲裁间隙,当t1 mm时，Z=（3%4%）t；当t=13 mm时，Z=（5%8%）t； 当t=35 mm时，Z=（8%10%）t。,当t1 mm时，Z=（4%5%）t；当t=13 mm时，Z=（6%8%）t； 当t=38 mm时，Z=（8%13%）t。,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.3.1 排样 冲裁件在条料或板料上布置的方法称为排样。在选择板料规格后，还要确定裁板方法（纵向裁板或横向裁板）。同时在裁板时还要考虑材料的纤维方向、操作方便等因素。几种常见

16、的排样方式见表2-2。 2.3.2 搭边 排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。工件之间的搭边用a1表示，工件与条料侧边之间的搭边用a表示。搭边的作用是补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件。搭边值通常根据经验确定，冲裁时常用的搭边值见表2-3。,2.3 冲裁件的排样和搭边,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.4.1 单工序冲裁模 1.落料模 1）无导向敞开式落料模：如图所示，无导向敞开式落料模的特点是上、下模无导向，结构简单，制造容易，冲裁间隙由冲床滑块的导向精度决定。 2）导板式落料模：凸模与导板（又是固

17、定卸料板）间选用H7/h6的间隙配合，且该间隙小于冲裁间隙。 3）导柱式落料模：上、下模依靠导柱导套导向，间隙容易保证，模具采用弹压卸料板和弹压顶出结构，冲裁时材料被上下压紧完成分离。,2.4 冲裁模的典型结构,图中， 1-下模座； 2-凹模； 3-导料板； 4-卸料板； 5-凸模； 6-模柄； 7-定位板,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.4.1 单工序冲裁模 2.冲孔模 1）导柱式冲孔模：如图所示，凹模9位于上模，凸模3位于下模，该种结构为倒装式。该模具上、下采用弹性卸料装置，除卸料作用外，还保证冲孔零件的平整，提高零件质量。 2）成形件底孔冲裁模：该模具结构适用于成形后工件冲孔。其

18、工作原理是：毛坯工件放在下模定位圈中，当上模随压力机滑块一起下行时，卸料板先将毛坯工件压紧，凸模再冲出各孔。上模上行，卸料板将毛坯工件从凸模上卸下留在下模，从而完成冲孔。,2.4 冲裁模的典型结构,图中， 1-下模座； 2-卸料螺钉； 3-凸模； 4、14-橡胶； 5-卸料板； 6-导柱； 7-顶块；8-导套； 9-凹模； 10-支撑块； 11-垫板； 12-上模座； 13-止动销；15-内六角螺钉； 16-圆柱销； 17-凸模固定板,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.4.2 复合冲裁模 如右图所示为复合模的基本结构，其主要特征是有一个凸凹模，该凸凹模在落料时起到落料凸模作用，冲内孔时起到冲孔

19、凹模作用。 由于落料凹模装在下模，该结构称为正装复合模（或顺装复合模）；若落料凹模装在上模，则称为倒装复合模。,2.4 冲裁模的典型结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.4.3 级进冲裁模 1.用导正销定距的级进模 如图所示，上、下模用导板导向。冲孔凸模4与落料凸模3之间的距离就是送料步距S。材料送进时，用挡料销首次定位冲2个小孔；第二个工位由固定挡料销1进行初定位，由两个装在落料凸模3上的导正销2进行精定位。在条料冲制首件时，用手推始用挡料销7，使它从导料板中伸出抵住条料的前端即可冲第一个工件上的两孔。以后各次冲裁由固定挡料销1控制送料步距做初定位。,2.4 冲裁模的典型结构,图中， 1-

20、固定挡料销； 2-导正销； 3-落料凸模； 4-冲孔凸模； 5-螺钉； 6-模柄； 7-始用挡料销,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.4.3 级进冲裁模 2.用侧刃定距的级进模 如图所示为双侧刃定距的冲孔落料级进模。它用成形侧刃12代替始用挡料销、固定挡料销和导正销。用弹压卸料板7代替了固定卸料板。本模具采用前后双侧刃对角排列，可使料尾的全部零件冲下。弹压卸料板7装于上模，用卸料螺钉6与上模座连接。它的作用是当上模下降、凸模冲裁时，弹簧11被压缩实现压料；当凸模回程时，弹簧11回复推动弹压卸料板7卸料。,2.4 冲裁模的典型结构,1-垫板； 2-固定板； 3-落料凸模； 4、5-冲孔凸模； 6

21、-卸料螺钉； 7-弹压卸料板；8-导料板； 9-承料板； 10-凹模； 11-弹簧； 12-成形侧刃； 13-防转销,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.5 冲裁模工作零件的结构,根据模具零件的不同作用，可将其分为工艺零件和结构零件两类。 1）工艺零件 工艺类零件直接参与完成工艺过程并和毛坯直接发生作用，包括工作零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（挡料销、导正销、定位板、侧刃等）、卸料和压料零件（卸料板、压料板、顶件器等）。 2）结构零件 结构类零件不直接参与完成工艺过程，也不和毛坯直接发生作用，包括导向零件（导柱、导套、导板、导筒等）、支承零件（模柄、模座、垫板、固定板等）、紧固零件（螺钉、

22、销钉、键等）和其他零件（弹簧、橡胶、传动零件等）。,知识链接,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.5.1 凸模的结构 凸模的结构有整体式、镶拼式和带护套式等；其截面形状有圆形和非圆形；固定方法有台肩固定、铆接固定、直接用螺钉和销钉固定、黏结剂浇注法固定等。,常用的整体式凸模,2.5 冲裁模工作零件的结构,镶拼式凸模,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.5.2 凹模的结构 1.凹模刃口形式 常用凹模刃口形式如图所示。其中图（a）、（b）、（c）为直通式刃口，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小、形状复杂的精密制件。图（d）、（e）为锥筒式刃口，在凹模内

23、不聚集材料，侧壁磨损小。,2.5 冲裁模工作零件的结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.5.2 凹模的结构 2.凹模的固定方法 凹模一般采用螺钉和销钉固定。螺钉和销钉的数量、规格及它们的位置根据凹模的大小，在标准典型组合中查得。位置可根据结构需要做适当调整。螺孔、销孔之间及它们到模板边缘的尺寸，应满足有关设计要求。,2.5 冲裁模工作零件的结构,小提示,凹模锥角、后角和刃口高度h均随制件材料厚度的增加而增大，一般取=1530、=23、h=410 mm。,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.5.3 凸凹模的结构 凸凹模用于复合模中，其壁厚不能小于一定的值，见表2-4。,2.5 冲裁模工作零件的结

24、构,凸凹模的结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.6.1 刃口尺寸的计算原则 在确定模具刃口尺寸及制造公差时，需遵循下述原则： （1）落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时孔的尺寸由凸模尺寸决定。 （2）冲裁中，考虑凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。 （3）凸、凹模刃口尺寸的制造公差，主要取决于冲裁件的精度和形状。,2.6 凸、凹模刃口尺寸的确定,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.6.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 1.凸、凹模分开加工时的刃口尺寸计算 凸、凹模分开加工的方法适用于圆形或形状

25、简单的制件。采用这种方法时，要分别标注凸模与凹模刃口尺寸与制造公差。同时，为保证一定的间隙，凸、凹模制造公差必须满足下列条件： 若凸 凹ZmaxZmin，可取凸=0.4（ZmaxZmin）、凹=0.6（ZmaxZmin）分别作为凸、凹模的制造公差。,2.6 凸、凹模刃口尺寸的确定,凸 凹 ZmaxZmin,式中，凸为凸模制造公差（mm）；凹为凹模制造公差（mm）；Zmax为最大合理双面间隙（mm）；Zmin为最小合理双面间隙（mm）。,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.6.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 2.凸、凹模配合加工时刃口尺寸的计算 对于冲制复杂零件的模具或单件生产的模具，其凸、凹模常

26、采用配合加工方法。凸、凹模刃口尺寸的计算，落料件按凹模磨损后尺寸增大（如图中的A类尺寸）、减小（如图中的B类尺寸）和不变（如图中的C类尺寸）的规律分为三种。,2.6 凸、凹模刃口尺寸的确定,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.6.2 凸、凹模刃口尺寸的计算方法 2.凸、凹模配合加工时刃口尺寸的计算 冲孔件按凸模磨损后尺寸减小（如图中的B类尺寸）、增大（如图中的A类尺寸）和不变（如图中的C类尺寸）的规律分为三种。,2.6 凸、凹模刃口尺寸的确定,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.1 定位零件的结构 1.送进导向的定位零件 常见的送进导向的定位零件有导料销、导料板（其结构如下图所示，图（a）为标

27、准结构图，（b）为与卸料板制成整体结构）、侧压板等。,2.7 冲裁模典型零件的结构,返回,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.1 定位零件的结构 2.送料步距的定位零件 常见的送料步距的定位零件有挡料销、导正销和侧刃等。 常见的挡料销有固定挡料销和活动挡料销，如下图所示。固定挡料销安装在凹模上，用来控制送料步距，特点是结构简单，制造方便，但安装孔可能会造成凹模强度的削弱。固定挡料销常用的有圆形和钩形，活动挡料销常用于倒装复合模中。,2.7 冲裁模典型零件的结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.1 定位零件的结构 3.毛坯的定位零件 常定位板和定位销是用作单个毛坯的定位装置，以保证前后工

28、序相对位置精度或对工件内孔与外缘的位置精度的要求。如图所示为以毛坯外缘定位用的定位板和定位钉。,2.7 冲裁模典型零件的结构,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.2 卸料、顶件和推件零件的结构 1.卸料零件 设计卸料零件的目的是将冲裁后卡、箍在凸模上或凸凹模上的制件或废料卸掉，保证下次冲压正常进行。常用的卸料方式有如下几种。 1）刚性卸料：刚性卸料采用固定卸料板结构，如图所示。 2）弹压卸料板：弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用。 3）废料切刀：对于落料或成形件的切入，如果冲裁件尺寸较大、卸料力大，往往用废料切刀代替卸料板，将废料切开来完成卸料。,2.7 冲裁模典型零件的结构,第2章 冲裁工

29、艺及冲裁模结构,2.7.2 卸料、顶件和推件零件的结构 2.顶件和推件装置 设顶件和推件的目的都是从凹模中卸下冲裁件或废料。常见的弹性推件装置和刚性推件装置分别如图1和图2所示。,2.7 冲裁模典型零件的结构,图1 弹性推件装置 1-推件块； 2-推杆； 3-推板； 4-橡胶,图2 刚性推件装置 1-打杆； 2-推板； 3-推杆； 4-推件块,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.3 标准模架、导向及固定零件的结构 1.标准模架 常用的模架为导柱式模架，其基本形式如图所示，其中，图（a）为对角导柱模架，图（b）为后侧导柱模架，图（c）为中间导柱导套，图（d）为四导柱模架。,2.7 冲裁模典型零

30、件的结构,1下模座； 2导柱； 3导套； 4上模座,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.3 标准模架、导向及固定零件的结构 2.导向零件 导向零件是用来保证上模相对下模的正确运动。按导柱、导套导向方式的不同其可分为滑动式和滚动式导向装置，分别如图1和图2所示。,2.7 冲裁模典型零件的结构,图1 滑动式导向装置,图2 滚动式导向装置 1导柱； 2保持器； 3滚珠； 4螺母； 5上模座； 6导套,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.3 标准模架、导向及固定零件的结构,2.7 冲裁模典型零件的结构,小提示,导柱、导套的配合精度根据冲裁模的精度、模具寿命、间隙大小来选用。当冲裁的板料较薄而模具精

31、度、寿命要求较高时，选用H6/h5配合的级精度模架，材料厚度较大时选用H7/h6配合的级精度模架。对于冲薄料的无间隙冲模、高精密级进模、精冲模、硬质合金冲模等要求导向精度高的模具，可选择滚动式导向装置。,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,2.7.3 标准模架、导向及固定零件的结构 3.固定零件 模具的固定零件有模柄、固定板、垫板、销钉、螺钉等。这些零件都可以从标准中查得，标准模柄结构形式如图所示。,2.7 冲裁模典型零件的结构,1模柄； 2垫块； 3接头,第2章 冲裁工艺及冲裁模结构,一、名词解释题冲裁 冲裁模 落料 冲孔 冲裁间隙 排样 搭边 复合模 级进模二、填空题1.冲裁时板料的变形过程可分

32、为_、_和_三个阶段。2.冲裁件的断面可分为_、_、_和_四个特征区域。3.冲裁时凸、凹模刃口尺寸计算通常有_和_2种方法。4.冲裁模的结构按工序组合方式可分为_、_和_。三、简答题1.简述冲裁凸、凹模刃口尺寸的计算原则。2.排样的方式有哪几种类型？3.模架的组成部件有哪些？4.正装复合模与倒装复合模有何区别？5.冲裁模常用的定位零件有哪些？6.冲裁间隙对冲裁件尺寸精度有何影响？,复习思考,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,弯曲件的质量控制,弯曲模工作零件的结构,弯曲变形过程分析,返回,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.1.1 弯曲时板料的变形过程 V形件弯曲是板料弯曲中最基本的一种弯曲形式，其弯

33、曲过程如图所示。开始弯曲时，板料的弯曲内侧半径大于凸模的圆角半径。随着凸模的下压，板料的直边与凹模V形表面逐渐靠近，弯曲内侧半径r逐渐减小，即r1r2r3r，变形程度逐渐增加；同时，弯曲力臂L也逐渐减小，即L1L2L3Lk，Lk为第k次弯曲后的弯曲力臂。当凸模、板料与凹模三者完全压紧，并且板料的弯曲内侧半径r及弯曲力臂L达到最小时，弯曲过程结束。,3.1 弯曲变形过程分析,返回,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.1.2 板料弯曲变形特点 为了分析弯曲时板料的变形特点，常采用画网格的方法进行辅助分析。如图所示，先在板料侧面用机械刻线或照相腐蚀的方法制成正方形网格，然后用工具观察并测量弯曲前后网格

34、的尺寸和形状变化情况。,3.1 弯曲变形过程分析,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2.1 弯曲裂纹及其控制 1.弯曲裂纹与最小相对弯曲半径 对于一定厚度的材料，弯曲半径愈小，外层材料的相对伸长量愈大。当外边缘材料的相对伸长量达到材料的伸长率时，就会产生弯曲裂纹。在保证毛坯最外层纤维不发生破裂的前提下，所能达到的内表面最小圆角半径与厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径，如图所示。,3.2 弯曲件的质量控制,返回,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2 弯曲件的质量控制,影响最小相对弯曲半径的因素如下： （1）材料的力学性能。材料的塑性愈好，其伸长率愈大，最小相对弯曲半径rmin/t就愈小。

35、 （2）弯曲件角度。弯曲件角度愈大，rmin/t愈小。 （3）板料宽度的影响。对于窄板弯曲，在板料宽度方向的应力为零。 （4）板料的热处理状态。经退火的板料由于塑性得到提高，所以rmin/t会减小。反之，冷作硬化的板料塑性降低，rmin/t会增大。 （5）板料的边缘情况及表面情况。如果板料边缘冷作硬化、产生毛刺以及板料表面被划伤等缺陷，弯曲时容易导致产生附加拉应力而增加破裂倾向，使rmin/t增大。 （6）相对于板料的弯曲方向。,知识链接,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2.1 弯曲裂纹及其控制 2.最小相对弯曲半径的试验数值 影响rmin/t的因素较多，难以建立rmin/t与这些影响因素的

36、数量关系。实际应用中一般由试验确定。根据试验得到的最小相对弯曲半径rmin/t的数值参见相关文献。 3.控制弯曲裂纹的措施 （1）要选用表面质量好且无缺陷的材料做弯曲件的毛坯。 （2）在设计弯曲件时，应使工件弯曲半径大于其最小弯曲半径。 （3）弯曲时，应尽可能使弯曲线与板料轧制方向垂直或成大于角（一般取30）。 （4）弯曲时毛刺会引起应力集中而使工件开裂，故应把有毛刺的一边放在弯曲内侧。,3.2 弯曲件的质量控制,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2.2 弯曲回弹及其控制 1.回弹现象及回弹原因分析 常温下的塑性弯曲和其他塑性变形一样，在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当

37、弯曲结束，外力去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为回弹，也叫回跳或弹复，如图所示。,3.2 弯曲件的质量控制,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2.2 弯曲回弹及其控制 2.控制回弹的措施 1）改进零件的结构设计：在变形区增设加强筋或边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难，如下图所示。 2）从工艺上采取措施：用校正弯曲替代自由弯曲。对一些硬材料及已冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理，降低其上屈服强度ReH ，弯曲后视需要再做淬硬处理。,3.2 弯曲件的质

38、量控制,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2.2 弯曲回弹及其控制 2.控制回弹的措施 3）从模具结构上采取措施：常用的方法有补偿法和校正法。 （1）补偿法。补偿法即预先估算或试验出工件弯曲后的回弹量，在设计模具时，使弯曲工件的变形超过原设计的变形，工件回弹后得到所需要的形状，如图所示。,3.2 弯曲件的质量控制,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.2.2 弯曲回弹及其控制 2.控制回弹的措施 3）从模具结构上采取措施：常用的方法有补偿法和校正法。 （2）校正法。校正法是让校正压力集中在弯角处，使其产生一定塑性变形，克服回弹。如下图所示为弯曲校正力集中作用于弯曲圆角处。,3.2 弯曲件的质量控制

39、,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3.1 弯曲件的工艺性分析,3.3 弯曲成形的工艺,1.弯曲半径,3.直边高度,4.孔边距,5.局部边缘弯曲,弯曲件的弯曲半径不宜过大或过小。过大因受回弹影响，弯曲件的精度不易保证；过小则会产生裂纹。,保证弯曲件直边平直的高度h2t（t为弯曲件壁厚），否则需先压槽或加高直边，弯曲后切掉。,当弯曲件带孔时，一般先冲孔后弯曲，如果孔边距离弯曲线太近，弯曲时会引起孔的变形。因此，孔边缘到弯曲线的距离L不能太小。,当局部弯曲某一段边缘时，为防止在交接处由于应力集中而产生开裂，可预先冲裁卸荷孔或切槽，也可将弯曲线移动一段距离，离开尺寸突变处。,6.弯曲件的尺寸精度,尺

40、寸公差最好大于给定经验值较高的精度值，相应角度公差最好大于30，否则应增加整形工序或采用其他工艺措施。,返回,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3.2 弯曲件毛坯尺寸计算 1.弯曲件中性层位置 在计算弯曲件的毛坯尺寸时，必须首先确定中性层的位置，中性层位置可用其弯曲半径确定，如图所示（为弯曲中心角）。可按以下经验公式计算,3.3 弯曲成形的工艺,r xt,式中，为中性层弯曲半径（mm）；r为内弯曲半径（mm）；t为材料厚度（mm）；x为中性层位移系数。,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3.2 弯曲件毛坯尺寸计算 2.弯曲件毛坯展开长度计算 1）r0.5t的弯曲件：按中性层展开的原理，毛坯总长

41、度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，如图所示。,3.3 弯曲成形的工艺,式中，LZ为坯料展开总长度（mm）；l1、l2分别为各直线段长度（mm）；为弯曲中心角（）。,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3.2 弯曲件毛坯尺寸计算 2.弯曲件毛坯展开长度计算 2）r0.5t的弯曲件：由于弯曲变形时不仅制件的圆角变形区产生严重变薄，而且与其相邻的直边部分也产生变薄，故应按变形前后体积不变的条件确定坯料长度。通常采用表3-4所列经验公式计算。,3.3 弯曲成形的工艺,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3.2 弯曲件毛坯尺寸计算 2.弯曲件毛坯展开长度计算 3）铰链式弯曲件：对于r（0.63.5）

42、t的铰链件，如图所示。通常采用推圆的方法成形，在卷圆过程中板料增厚，中性层外移，其坯料长度LZ，可按下列近似计算公式计算,3.3 弯曲成形的工艺,式中，l为直线段长度（mm）；r为铰链内半径（mm）；x1为卷边时中性层位移系数。,LZl1.5（rx1t）rl5.7r4.7x1t,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3.3 弯曲工艺力计算 1.自由弯曲的弯曲力 1）V形件弯曲力 2）U形件弯曲力,3.3 弯曲成形的工艺,式中，F自为自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力（N）；B为弯曲件的宽度（mm）；t为弯曲件材料厚度（mm）；r为弯曲件的内弯曲半径（mm）；Rm为材料的抗拉强度（MPa）；K为安全系

43、数，一般取K1.3。,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3 弯曲成形的工艺,3.3.3 弯曲工艺力计算 2.校正弯曲的弯曲力 对V形件和U形件校正弯曲时，均按此式近似计算：F校qA式中，F校为校正弯曲力（N）；q为单位面积校正力（MPa）；A为校正部分投影面积（mm2）。 3.顶件力和压料力 如果弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力（或压料力）可近似取自由弯曲力F自的30%80%，即 F顶（或F压）（0.30.8）F式中，F顶（或F压）为顶件力（或压料力）（N）。 4.弯曲时压力机吨位的确定 对于有压料的自由弯曲，压力机吨位的计算公式为F压力机F自F顶 校正弯曲，校正力比顶件力或压料力大得多

44、，F顶可以忽略，即F压力机F校正,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3 弯曲成形的工艺,3.3.4 弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排方法如下： （1）对于形状简单的弯曲件，如V形件、U形件、Z形件等可以采用一次弯曲成形的方法，如图所示。 （2）对于批量大而尺寸较小的弯曲件（如电子产品中的元器件），为了提高生产效率和产品质量，可以采用多工位级进冲压的工艺方法，即在一副模具上安排冲裁、弯曲、切断等多道冲压工序连续地进行冲压成形。,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3 弯曲成形的工艺,3.3.4 弯曲件的工序安排 （3）对于形状较复杂的弯曲件，一般需要采用两次或多次弯曲成形，分别如图1和图2所示。

45、,图2 二道工序弯曲成形,图3 三道工序弯曲成形,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.3 弯曲成形的工艺,3.3.4 弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排方法如下： （4）某些结构不对称的弯曲件，弯曲时毛坯容易发生偏移，可以采取工件成对弯曲成形，弯曲后再切开的方法，如图1所示。 （5）如果弯曲件上孔的位置会受弯曲过程的影响，而且孔的精度要求较高时，该孔应在弯曲后再冲，否则孔的位置精度无法保证，如图2所示。,图1 成对弯曲成形,图2 弯曲件的孔位精度,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.1 单工序弯曲模 1.V形件弯曲模 V形件的弯曲方法通常有沿弯曲件角平分线方向的V形弯

46、曲法和垂直于一直边方向的L形弯曲法。如下图（a）所示为简单的V形件弯曲模，图（b）、（c）、（d）所示分别为带有定位尖、顶杆、V形顶板的模具结构，图（e）所示为L形弯曲模。,图中， 1凹模； 2定位板 3凸模； 4定位尖 5顶杆； 6V形顶板7顶板； 8定位销 9反侧压块,返回,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.1 单工序弯曲模 2.U形件弯曲模 如图所示为常用U形件弯曲模的结构形式。图（a）结构最简单，用于底部没有平整性要求的弯曲件；图（b）用于底部要求平整的弯曲件；图（c）用于材料厚度公差较大而外侧尺寸要求较高的弯曲件；图（d）用于材料厚度公差较大而内侧尺寸要

47、求较高的弯曲件；图3（e）为U形件精弯模，两侧的凹模活动镶块4、9用转轴2分别与顶板1铰接。图（f）为弯曲件两侧壁厚变薄的弯曲模。,1顶板； 2转轴； 3定位销 4、9凹模活动镶块；5凸模活动镶块 6弹簧； 7凹模； 8凸模,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.1 单工序弯曲模 3.Z形件弯曲模 如图（a）所示的Z形件弯曲模结构简单，只适用于精度要求不高的零件。图（b）所示为有顶板和定位销的Z形件弯曲模，能有效防止坯料的偏移。图（c）所示的Z形件弯曲模，在冲压前活动凸模7在橡胶9的作用下与凸模2端面齐平。冲压时活动凸模7与顶板5将坯料夹紧，并由于橡胶9的弹力较大，推

48、动顶板5下移使坯料左端弯曲。,1凹模； 2凸模； 3反侧压块 4定位销； 5顶板；6下模座 7活动凸模； 8凸模托板；9橡胶 10压块； 11上模座,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.1 单工序弯曲模 4.圆形件弯曲模 圆形件的尺寸大小不同，其弯曲方法也不同，一般按直径分为小圆和大圆两种。 1）直径d5 mm的小圆形件：弯小圆的方法是先弯成U形，再将U形弯成圆形。 2）直径d20 mm的大圆形件：图（a）所示为带摆动凹模3的一次弯曲成形模。图（b）所示为坯料绕芯棒6卷制圆形件的方法。,图中， 1顶板； 2凸模； 3摆动凹模； 4支撑； 5上模座； 6芯棒； 7反侧

49、压块； 8下模座,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.1 单工序弯曲模 5.铰链件弯曲模 铰链弯曲，一般先预弯头部，然后卷圆成形。预弯模结构如图1所示。卷圆的原理通常采用推圆法，其过程如图2所示。,图1,图2,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.2 复合弯曲模 对于尺寸不大、尺寸及位置精度要求比较高的弯曲件，可以采用复合模进行成形，即在压力机的一次行程中，同时完成落料、弯曲、冲孔等几种不同性质的工序。如图（a）和图（b）所示为切断、弯曲复合模的结构简图；图（c）所示为落料、弯曲、冲孔复合模，该模具结构紧凑，工件精度高，但凸凹模修磨困难。,

50、第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.4 弯曲模的典型结构,3.4.3 通用弯曲模 通用弯曲模适用于生产量小、品种多、形状尺寸经常改变的小批量或试制弯曲件的生产。采用通用弯曲模不仅可以制造一般的V形和U形零件，还可以制造精度要求不高的复杂形状零件，如图所示。,第3章 弯曲工艺及弯曲模结构,3.5 弯曲模工作零件的结构,3.5.1 凸、凹模圆角半径 1.凸模圆角半径 当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径rp应与工件弯曲半径相等，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径rmin。 当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大（ r/t 10），且精度要求较高时，必须考虑回弹的影响，根据回弹值的大小对凸模圆角