板金工艺与模具结构基础知识精选文档.ppt

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1、板金工艺与模具结构基础知识本讲稿第一页，共九十九页n前言n冲压件的工艺性n板料冲压性能与成型极限n冲压件常用钢材的牌号与性能及中外对照表n冲裁n弯曲本讲稿第二页，共九十九页 前言：前言：冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板金零件，所以有时也叫板金冲压。冲压不仅可以加工金属材料，而且可以加工非金属材料。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使其变形的内力。当内力的作用达到一定程度时，板料毛坯或毛坯的一部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获的一定本讲稿第三页，共九十九页n的形状、尺寸和性质的零件。冲压生产靠模具和设备完成加工过程，所以生产效率高。而且操作简便，便于实现

2、自动化和机械化。n由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，当前在生产中所采用的冲压工艺多种多样。但是概括起来可以分成分离工序和成形工序两大类。本讲稿第四页，共九十九页n分离工序的目的是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。成形工序的目的，是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变 形，并转化成所要求的成品形状，同时也应当满足尺寸精度方面的要求。本讲稿第五页，共九十九页 第一节 冲压件的工艺性n 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。一般情况下，对冲压工艺影响最大的是几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应

3、能满足材料较省、工序较少、模具加工较易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。本讲稿第六页，共九十九页 1、冲裁件的工艺性n1.1冲裁件的形状应能符合材料合理排样,减少废料.n1.2冲裁件各直线或曲线的连接处,宜有适当的圆角。如果冲裁件有尖角，不仅给冲裁件的制造带来困难，而且模具也容易坏。只有在采用少废料、无废料排样或镶拼模具结构时不要圆角本讲稿第七页，共九十九页n1.3冲裁件凹入和凸出部份宽度不易太小并应避免过长的悬臂与狭槽n冲裁件材料为高碳钢时,b2t;冲裁材料为黄铜、纯铜、铝、软钢时，b1.5t。对于材料厚度t1m时,按t=1mm计算.n 本讲稿第八页，共九十九页n1.4冲孔时，由于受

4、到凸模强度的限制，孔的尺寸不易过小，其数值与孔的形状，材料的机械性能,材料的厚度等有关。冲孔的最小尺寸见表：本讲稿第九页，共九十九页n1.5冲裁件的孔与孔之间,孔与边缘之间的距离a受到模具强度和冲裁件质量的限制,其值不易过小,宜取a2t,并不得小于3-4mm,必要时可取a=(1-1.5)t,(t1mm时按t=1mm计算)且模具寿命因此降低或结构复杂程度增加.本讲稿第十页，共九十九页n1.6在弯曲件或拉伸件上冲孔时,其孔壁与工件直壁之间的距离不能小于如图所示.如果距离过小,孔边进入工件底部的圆角部分,冲孔时凸模将受到水平推力.本讲稿第十一页，共九十九页 2、弯曲件的工艺性n2.1弯曲件的圆角半径

5、小于最小弯曲半径,以免产生裂纹。但也不能过大，因为过大时受到回弹的影响弯曲角度与圆角半径的精度都不易保证。n 常用材料的最小弯曲半径本讲稿第十二页，共九十九页n2.2弯曲的弯边长度不宜过小,其值应为hR+2t。当h较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不易得到形状准确的零件。本讲稿第十三页，共九十九页n2.3弯曲线不应位于零件宽度变形处,以免撕裂,如必须在宽度突变处弯曲,应事先冲工艺孔或工艺槽。本讲稿第十四页，共九十九页n2.4有孔的毛坯弯曲时,如果孔、槽位于弯曲附近,弯曲时会使孔变形。为了避免这种缺陷出现，必须使这些孔分布在变形区之外。从孔边到弯曲半径R中心的距离为当t2mm时，Lt;当t2m

6、m时，L2t.本讲稿第十五页，共九十九页n2.5对称弯曲件，左右弯曲半径应一致,应保证弯曲过程中受力平衡，防止产生滑动。本讲稿第十六页，共九十九页n2.6工艺孔有耐于弯曲件毛坯的精度定位.n2.7切舌和弯曲同时进行时，所弯曲的小角带有斜度就易从凹模中脱出。本讲稿第十七页，共九十九页3、拉深件 成形件的工艺性n3.1拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角R1 R2,特别是R2应尽量大些，因为它们相当于最后一幅拉深模的凸模及凹模的圆角。放大这些圆角半径，能够减少拉深次数，或使零件容易拉深成形。n 应取R1t,最好R1（35）tn 应取R22t,最好R2（510）t本讲稿第十八页，共九十九页n3.2距形

7、拉深件四周的圆角也应放大.n 应取R33t,为了减少拉深工序尽可能取nR31/5h本讲稿第十九页，共九十九页n3.3除非在结构上有特殊需求,必须尽量避免异常复杂及非对称形状的拉伸件,对于半敞开的空心件,应考虑设计成对的拉伸,然后刨切开比较有利。n3.4垃伸件的凸缘宽度应尽可能保持一致。n3.5在零件的平面部分,尤其是在距边缘较远处,局部凹坑的深度与凸起的高度不宜过大。n3.6应尽量避免曲面空心零件的尖底形状,尤其高度大时,其工艺性更差。本讲稿第二十页，共九十九页第二节第二节 板料冲压性能与成形极限板料冲压性能与成形极限1、板料冲压性能是指板料对各种冲压方法的适应能力。不同的冲压工序，板料的应力

8、状态，变形特点及变形区和传力区之间的关系将各不同，所以对板料的冲压性能的要求也都不相同。2、板料机械性能指标与板料冲压性能指标的关系。本讲稿第二十一页，共九十九页 板料机械性能指标与板料冲压性能指标有密切关系。一般而言，板料的强度指标越高，产生相同变形量所需的力就越大；塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大；刚性指标越高，成形时抵抗失稳起皱的能力就越大。本讲稿第二十二页，共九十九页n2.1强度极限b和屈服极限sn 它们是决定材料变形抗力的基本指标。强度极限b和屈服极限s愈高，则变形抗力愈高，因而冲压时材料所经受的应力也就愈高。n 对伸长为主的变形，如胀形、拉弯等，当s低时为消除零件的松

9、驰等弊病和为使零件的尺寸得到固定所必须的拉力也小。这时由于成形所必须的拉与毛料破坏时的拉断力之差较大，故成形工艺的稳定性高，不易出废品。本讲稿第二十三页，共九十九页n2.2屈强比s/bn小的屈强比几乎对所有的冲压成形都是有利的.n对压缩为主的变形,如在拉延时,材料在s小,则变形区的切向压应力较小,材料起皱的趋势小。因此防止起皱的的压边力和摩擦损失都要相应的降低，结果对提高极限变形程度有利。本讲稿第二十四页，共九十九页n3常用材料的冲压性能n3.1冲压用材料规格的分类:按厚度不同的材料可分为板料、带料（卷料）和块料n板料：冲压车间应用最广的材料适用于成批生产。生产中按需要将板料剪裁成各种尺寸的条

10、料再生产。n带料（卷料）：适用于大料生产根据材料不同，有不同的宽度尺寸，一般配置自动送料装置，n可适用连续模批量生产。本讲稿第二十五页，共九十九页n块料：小量或单件生产时用。对于价值昂贵的特种金属，可由制造厂根据订户要求的尺寸制成圆形和方形的块料。n板料有冷轧和热轧两种。n3.2冲压常用材料及其冲压性能n3.2.1碳钢 以低碳钢使用较多.常用的材料牌号有:08、08F、钢10、钢10F、和钢20等。低碳钢的冲压性能都较好，且有良好的焊接性能。一般以制造受力不大的冲压件。本讲稿第二十六页，共九十九页n4.金属材料的主要性能指标及其解释n4.1极限强度:材料抵抗外力破坏作用的最大能力,或叫破坏强度

11、n4.2抗拉强度(抗张强度):外力是拉力的极限强度n4.3抗压强度:外力是压力的极限强度n4.4抗弯强度:外力与材料轴线垂直,并在作用使材料呈弯曲,这时的极限强度叫抗弯强度本讲稿第二十七页，共九十九页n4.5屈服点(屈服极限):材料在外力作用下达到一定程度时,即使外力不再增加,而变形仍继续,这种现象叫做屈服.开始发生屈服现象的应力叫做屈服点(或叫屈服强度)n4.6抗剪强度:外力与材料轴线垂直,并对材料作剪切作用,这时的应力叫做抗剪强度.n4.7疲劳强度:材料受无限次反复交变负荷作用下而不受破坏的最达应力本讲稿第二十八页，共九十九页1、常用碳素冷(热)轧钢板第三节.冲压件常用钢材的牌号与性能及中

12、外对照表材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度0 MPa 抗拉强度b MPa屈服强度s MPa延伸率 10 普通碳素钢Q195未经退火的2603203204001952833Q2152703403404202152631Q2353103804404702352125Q2553404204905202551923Q2754005005806202751519本讲稿第二十九页，共九十九页材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度0 MPa 抗拉强度b MPa屈服强度s MPa延伸率 10 碳素结构钢05已退火的2002302805F2103002603803208F22031028039018032082

13、603603304502003210F22034028042019030102603403004402102915F250370320460281527038034048023026本讲稿第三十页，共九十九页材料名称牌号材料状态机械性能抗剪强度0 MPa 抗拉强度b MPa屈服强度s MPa延伸率 10 碳素结构钢20F已退火的280390340480230262028040036051025025253204404005502802430360480450600300223540052050065032020404205405206703401845440560550700360165044

14、058055073038014本讲稿第三十一页，共九十九页2 常见普通碳素钢的中日牌号对照表序号中 国GB 日 本JIS1Q195-2Q215A,Q215BSS343Q235A,Q235B,Q235C,Q235D（A,B,C,D为质量等级代号）SS344Q255A,Q255DSM41B5Q275SS50本讲稿第三十二页，共九十九页3 常见的日本产碳素钢板与镀层钢板的牌号符号钢板名称符号钢板名称SPCCSPCDSPCESPCCTSPCENSPHCSPHDSPHESPHT冷轧碳素钢板（带）同上，T-保证抗拉或杯突试验值同上，N-保证无时效性热轧碳素钢板（带）钢管用热轧碳素钢带SPPSA X CSA

15、 X DSA X ESECCSECDSECESEHCSEHDSEHE搪瓷制品用钢板（带）热镀铝钢（带）电镀锌钢板（带）冷轧板电镀锌钢板（带）热轧板 牌号中的字母含义：S-钢，P-薄板4，C-冷轧加工，H-热轧加工。：钢号末尾字母 C 一般用途；D 冲压用途；E 深冲用途。本讲稿第三十三页，共九十九页n4.表面预镀（涂）层钢板：4.1 表面预镀层钢板：用电化学方法，在钢板表面镀上一层防腐的金属材料，以抵抗空气，水的腐蚀。常见的有镀锌板，镀铝板，镀锡板（俗称马口铁），彩色不锈钢板 4.2 表面预涂层钢板：用物理方法，在钢板表面覆盖上一层有良好本讲稿第三十四页，共九十九页 的防腐性能的物质。如热镀锌

16、钢板，用加热的方法，在钢板表面附上一层抗氧化的锌锡合金层。如预涂钢板，在表面喷涂上一层具有高附着力，高强度的塑料树脂，通过加热固化后，成为良好的防腐层。如防盗门体材料，可以进行剪切，拉延等加工。如印花钢板，在钢板表面喷或印上一层油漆，在加热固化后，成为良好的防腐层。本讲稿第三十五页，共九十九页第四节 冲裁 冲裁是利用模具使板料产生分离的冲冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序。从板料上冲下为所需的工件压工序。从板料上冲下为所需的工件（或毛坯）的工序叫落料，在工件上冲（或毛坯）的工序叫落料，在工件上冲出所需形状的孔（冲去的为废料）的出所需形状的孔（冲去的为废料）的本讲稿第三十六页，共九十九页 工

17、序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁间隙、冲工序叫冲孔。下面就冲裁变形过程、冲裁间隙、冲裁刃口尺寸计算等问题进行分析。裁刃口尺寸计算等问题进行分析。1、冲裁的变形过程、冲裁的变形过程 由图一所示的冲裁变形过程：凸模与凹模组成由图一所示的冲裁变形过程：凸模与凹模组成上下刃口上下刃口,材料放在凹模上材料放在凹模上,凸模逐步下降使材料产凸模逐步下降使材料产生变形生变形,直至全部分离而直至全部分离而本讲稿第三十七页，共九十九页n完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分完成冲裁。整个冲裁过程材料的变形分为三个阶段。为三个阶段。本讲稿第三十八页，共九十九页 弹性变形阶段弹性变形阶段 由于凸模加压，材料发生弹性压缩

18、与弯曲，并略有挤由于凸模加压，材料发生弹性压缩与弯曲，并略有挤入凹模洞口。这时材料内应力没有超过弹性极限，若入凹模洞口。这时材料内应力没有超过弹性极限，若卸压，材料即恢复原状，故称弹性变形阶段。卸压，材料即恢复原状，故称弹性变形阶段。本讲稿第三十九页，共九十九页 塑性变形阶段塑性变形阶段 凸模续加压，材料的内应力达到屈服极限凸模续加压，材料的内应力达到屈服极限,部分金属部分金属被挤入凹模洞口，产生塑剪变形，得到光亮的剪被挤入凹模洞口，产生塑剪变形，得到光亮的剪切断面。因凸、凹模间存在间隙，故在塑剪变形切断面。因凸、凹模间存在间隙，故在塑剪变形的同时还伴有材料的弯曲与拉伸。外力继续增加，的同时还

19、伴有材料的弯曲与拉伸。外力继续增加，材料材料本讲稿第四十页，共九十九页 内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于应力集中，内应力不断增大，在凸、凹模刃口处由于应力集中，内应力首先超过抗剪强度，出现微裂。内应力首先超过抗剪强度，出现微裂。断裂阶段断裂阶段凸模继续下压，凸、刃口处的微裂不断向凸模继续下压，凸、刃口处的微裂不断向本讲稿第四十一页，共九十九页n材料内部扩展，材料随即被拉断分离，得到光亮的材料内部扩展，材料随即被拉断分离，得到光亮的剪切断面。剪切断面。n 上述冲裁变形过程得到的冲裁面并不是光滑垂上述冲裁变形过程得到的冲裁面并不是光滑垂直的，断面存在三个区域，即圆角带，光亮带，与直的，断面存在

20、三个区域，即圆角带，光亮带，与断裂带（见图二）。圆角带是在冲裁过程中塑性变断裂带（见图二）。圆角带是在冲裁过程中塑性变形形本讲稿第四十二页，共九十九页开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，开始时，由于金属纤维的弯曲与拉伸而形成的，软料比硬料的圆角大。光亮带是在变形过程的第软料比硬料的圆角大。光亮带是在变形过程的第二阶段金属产生塑剪变形时形成的，有光滑垂直二阶段金属产生塑剪变形时形成的，有光滑垂直的表面，软材料的光亮带宽，硬材料的光亮窄。的表面，软材料的光亮带宽，硬材料的光亮窄。断裂带是在冲裁第三阶段形成的，由于拉应力的断裂带是在冲裁第三阶段形成的，由于拉应力的作用，作用，本讲稿第四十三页，

21、共九十九页n裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表裂纹不断扩展，金属纤维被拉断，故表面粗糙不光滑，并且有斜度。在冲出孔面粗糙不光滑，并且有斜度。在冲出孔的断面上同样具有上述特征，只是三个的断面上同样具有上述特征，只是三个区域的分布位置与落料件相反。区域的分布位置与落料件相反。本讲稿第四十四页，共九十九页本讲稿第四十五页，共九十九页 2.冲裁间隙冲裁间隙 在冲裁模中，冲裁间隙非常重要，冲裁在冲裁模中，冲裁间隙非常重要，冲裁间隙对冲件质量间隙对冲件质量(其中包括切口断面质量、其中包括切口断面质量、冲件尺寸精度、弯曲度和毛刺情况等）的冲件尺寸精度、弯曲度和毛刺情况等）的影响，对模具寿命的影响、对力能消耗

22、的影响，对模具寿命的影响、对力能消耗的影响、以及对冲裁噪音的影响等各个方面影响、以及对冲裁噪音的影响等各个方面都有很大的关系，下面我们就从冲裁作用都有很大的关系，下面我们就从冲裁作用本讲稿第四十六页，共九十九页 受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模受力状态的角度来介绍如何确定冲裁模 具间隙以及冲裁间隙对冲裁质量、尺寸精具间隙以及冲裁间隙对冲裁质量、尺寸精度的影响以及冲裁间隙对冲裁力、脱料力度的影响以及冲裁间隙对冲裁力、脱料力及推件力的关系。凸模与凹模之间有适当及推件力的关系。凸模与凹模之间有适当的空隙，称为间隙。间隙的两种含义，单的空隙，称为间隙。间隙的两种含义，单面间隙和双面间隙。如果没能特别

23、说明，面间隙和双面间隙。如果没能特别说明，本讲稿第四十七页，共九十九页n间隙是指双面间隙，常用符号间隙是指双面间隙，常用符号“Z”表示。表示。n间隙对冲裁质量的影响间隙对冲裁质量的影响 从冲裁变形过程分析中知道，凸、凹模刃口处的从冲裁变形过程分析中知道，凸、凹模刃口处的裂纹是否重合与间隙大小有关。若间隙合理，材料分裂纹是否重合与间隙大小有关。若间隙合理，材料分离时，在凸、凹模刃口处的两组剪裂纹重合（图三离时，在凸、凹模刃口处的两组剪裂纹重合（图三b）因而冲出的零件断因而冲出的零件断本讲稿第四十八页，共九十九页本讲稿第四十九页，共九十九页 面虽具有三个特征区（见图二），但是比较平直、光洁、面虽具

24、有三个特征区（见图二），但是比较平直、光洁、且无毛刺。在这种情况下零件断面质量认为是良好的。且无毛刺。在这种情况下零件断面质量认为是良好的。当间隙过小时则上下裂纹互不重合，相隔一定距当间隙过小时则上下裂纹互不重合，相隔一定距离，（图三离，（图三a），材料最后分离时，断裂层出现毛），材料最后分离时，断裂层出现毛刺和夹层，由于凹模刃刺和夹层，由于凹模刃本讲稿第五十页，共九十九页 口的挤压作用，零件断面又出现第二个光口的挤压作用，零件断面又出现第二个光亮带，其上部出现毛刺或锯齿状边缘，并亮带，其上部出现毛刺或锯齿状边缘，并呈倒锥形。呈倒锥形。间隙过大时裂纹也不重合（图三间隙过大时裂纹也不重合（图三c

25、），零件），零件断面斜度增大，对于厚料则圆角带增大，断面斜度增大，对于厚料则圆角带增大，对薄料则易使材料拉入间隙中，形成拉长对薄料则易使材料拉入间隙中，形成拉长本讲稿第五十一页，共九十九页 的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零件断面质的毛刺。所以间隙过小与过大冲出来的零件断面质量都是不好的。量都是不好的。间隙对冲裁件尺寸精度的影响间隙对冲裁件尺寸精度的影响 冲裁件尺寸精度由模具制造精度和冲裁后弹性恢冲裁件尺寸精度由模具制造精度和冲裁后弹性恢复量的大小两个因素决定的。在这里分析间隙对冲裁复量的大小两个因素决定的。在这里分析间隙对冲裁件弹性恢复量的影响件弹性恢复量的影响。本讲稿第五十二页，共九十九

26、页 在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当工件从凹在冲裁过程中，因为存在弹性变形，当工件从凹模中推出或从凸模上卸下时，其尺寸与凹模或凸模尺模中推出或从凸模上卸下时，其尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在一个偏差，这就是弹性恢复量。偏差值可寸之间存在一个偏差，这就是弹性恢复量。偏差值可能是正也可能是负。落料和冲孔弹性恢复量与间隙的能是正也可能是负。落料和冲孔弹性恢复量与间隙的关系如图四所示。关系如图四所示。本讲稿第五十三页，共九十九页n当间隙小于当间隙小于A点的间隙值时，落料尺寸大点的间隙值时，落料尺寸大于凹模尺寸，冲出孔的尺寸小于凸模尺寸。于凹模尺寸，冲出孔的尺寸小于凸模尺寸。当间隙大于当间隙大于A点的间

27、隙值时落料工件尺寸点的间隙值时落料工件尺寸小于凹模尺寸，冲出孔尺寸大于凸模尺寸。小于凹模尺寸，冲出孔尺寸大于凸模尺寸。这是因为冲裁过程中在冲裁变形区有压缩、这是因为冲裁过程中在冲裁变形区有压缩、拉伸和弯曲三种变形，拉伸和弯曲三种变形，本讲稿第五十四页，共九十九页n当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大当间隙较小时，压缩变形与弯曲变形量大于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工件胀大，冲孔孔径缩小；而间隙较大时，件胀大，冲孔孔径缩小；而间隙较大时，压缩变形量和弯曲变形量小于拉伸变形量，压缩变形量和弯曲变形量小于拉伸变形量，冲裁后弹性恢复使落料工件缩小，冲孔孔冲裁后弹

28、性恢复使落料工件缩小，冲孔孔径胀大。径胀大。本讲稿第五十五页，共九十九页 弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能，弹性恢复量除了间隙因素外还与材料性能，工件形状尺寸等因素有关，但间隙是主要工件形状尺寸等因素有关，但间隙是主要因素。因素。本讲稿第五十六页，共九十九页本讲稿第五十七页，共九十九页3.冲裁模刃口尺寸计算冲裁模刃口尺寸计算 尺寸计算原则尺寸计算原则 由于凸、凹模之间存在间隙，因此工件由于凸、凹模之间存在间隙，因此工件 都是带有锥度都是带有锥度的。一般来说落料工件尺寸是指大端尺寸，冲孔孔径尺寸的。一般来说落料工件尺寸是指大端尺寸，冲孔孔径尺寸是指小端尺寸。虽然落料件和冲孔件的尺寸与凹模或凸

29、模是指小端尺寸。虽然落料件和冲孔件的尺寸与凹模或凸模尺寸之间存在偏差，但采用合理间隙尺寸之间存在偏差，但采用合理间隙本讲稿第五十八页，共九十九页n时，这个偏差会比较小，可以忽略不计。冲裁模时，这个偏差会比较小，可以忽略不计。冲裁模刃口尺寸计算要区别落料和冲孔两种情况：刃口尺寸计算要区别落料和冲孔两种情况：na.落料时，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺落料时，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸取接近或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹寸取接近或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内也能冲出合格的工件。凸模模磨损在一定范围内也能冲出合格的工件。凸模刃口的尺寸则按凹模刃口尺寸减去最小间隙值。刃

30、口的尺寸则按凹模刃口尺寸减去最小间隙值。本讲稿第五十九页，共九十九页nb.冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内仍可使用。而凹模的尺寸则按凸模刃口尺寸加上最围内仍可使用。而凹模的尺寸则按凸模刃口尺寸加上最小间隙值。小间隙值。本讲稿第六十页，共九十九页n尺寸计算方法尺寸计算方法刃口尺寸计算与公差标注基本上分二类刃口尺寸计算与公差标注基本上分二类na.落料：设制件的尺寸为落料：设制件的尺寸为D-,凹模尺寸凹模尺寸 D凹凹=（D-X）+凹凹 凸模尺寸凸

31、模尺寸 D凸凸=（D-X-Zmin）-凸凸 本讲稿第六十一页，共九十九页nb.冲孔：设制件的尺寸为冲孔：设制件的尺寸为d+凸模尺寸凸模尺寸 d凸凸=（d+X）-凸凸 凸模尺寸凸模尺寸 d凹凹=（d+X+Zmin）+凸凸式中：式中：D凸、凸、D凹分别为落料凸、凹模凹分别为落料凸、凹模公称尺寸；公称尺寸；本讲稿第六十二页，共九十九页nd凸、凸、d凹凹-分别为冲孔凸、凹模公称尺寸；分别为冲孔凸、凹模公称尺寸；D、d-分别为落料工件或孔的公称尺寸；分别为落料工件或孔的公称尺寸；-工件的制造公差；工件的制造公差；Zmin-最小初始间隙值；最小初始间隙值；凸、凸、凹分别为凸、凹模的制造公差。凹分别为凸、凹

32、模的制造公差。本讲稿第六十三页，共九十九页 X-磨损系数：磨损系数：制件精度在制件精度在5级以上级以上 X=1 制件精度在制件精度在6-7级以上级以上 X=0.75 制件精度制件精度8级以下级以下 X=0.5除以上所介绍的一般性模具间隙的取值方法外，对除以上所介绍的一般性模具间隙的取值方法外，对冲裁间隙的取值还要按质取隙、冲裁间隙的取值还要按质取隙、分档归类、酌情增分档归类、酌情增减、合理选用。减、合理选用。本讲稿第六十四页，共九十九页 钢板经过卷筒加工后，塑性和韧性有一定的下降，钢板经过卷筒加工后，塑性和韧性有一定的下降，同时强度和硬度将有一定的上升。在材料冷轧过程中同时强度和硬度将有一定的

33、上升。在材料冷轧过程中塑性变形对金属性能的主要影响是造成加工硬化，随塑性变形对金属性能的主要影响是造成加工硬化，随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高而塑着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高而塑性下降。塑性是金属产生塑性变形而不遭到破坏的能性下降。塑性是金属产生塑性变形而不遭到破坏的能力，金属的塑性可用允许力，金属的塑性可用允许.本讲稿第六十五页，共九十九页n最大变形程度，延伸率、断面收缩率，弯曲次数最大变形程度，延伸率、断面收缩率，弯曲次数及冲击韧性等指标直接或间接表示。及冲击韧性等指标直接或间接表示。n 由于板材本身的机械性能各向异性，使模具磨由于板材本身的机械性能各向异性，使

34、模具磨损不均匀损不均匀,垂直于钢板轧制方向磨损严重，刃口较垂直于钢板轧制方向磨损严重，刃口较其它部位过早的磨钝其它部位过早的磨钝,对冷板的机械性能而言，抗拉对冷板的机械性能而言，抗拉强度，屈服点，强度，屈服点，本讲稿第六十六页，共九十九页n延伸率等都是各向异性的，特别是延伸率和弯曲次数，延伸率等都是各向异性的，特别是延伸率和弯曲次数，沿轧制方向和垂直方向的差别很大，因此，塑性和韧沿轧制方向和垂直方向的差别很大，因此，塑性和韧性，强度和硬度都各不相同，显然在冲裁加工时冲裁性，强度和硬度都各不相同，显然在冲裁加工时冲裁间隙的选择间隙的选择,结合实际可有以下规律供参考：结合实际可有以下规律供参考：n

35、 1.同一个工件周边间隙的选择，圆形的同一个工件周边间隙的选择，圆形的本讲稿第六十七页，共九十九页取横向取横向间隙值。横向间隙和纵向间隙是不间隙值。横向间隙和纵向间隙是不 一致的，即凸凹模刃口所对轧制方向和垂直一致的，即凸凹模刃口所对轧制方向和垂直于轧制方向的间隙大小选择应不相同，即：于轧制方向的间隙大小选择应不相同，即：沿轧制方向由于材质硬而脆，间隙可取得大沿轧制方向由于材质硬而脆，间隙可取得大一些，垂直于轧制方向由于韧性和塑性好一一些，垂直于轧制方向由于韧性和塑性好一些，材质较软，所以间隙要比纵些，材质较软，所以间隙要比纵本讲稿第六十八页，共九十九页 向选取择得小一些。向选取择得小一些。2

36、.同一种厚度的冷板材料，国产的和进口同一种厚度的冷板材料，国产的和进口的，冷轧的和热轧的由于机械性能不同和机的，冷轧的和热轧的由于机械性能不同和机械性能的各向异性，所以间隙的选择是不相械性能的各向异性，所以间隙的选择是不相同的，具体可从金属的塑性指标延伸率的大同的，具体可从金属的塑性指标延伸率的大小来确定间隙的大小，即延伸率小来确定间隙的大小，即延伸率本讲稿第六十九页，共九十九页 大的证明材质较软，间隙可选择小一些，延伸率差大的证明材质较软，间隙可选择小一些，延伸率差的材质较硬，间隙可选择的大一些。的材质较硬，间隙可选择的大一些。这就是我们强调的：对冲裁间隙的取值还要：这就是我们强调的：对冲裁

37、间隙的取值还要：“按按质取隙、分档归类、酌情增减、合理选用质取隙、分档归类、酌情增减、合理选用”本讲稿第七十页，共九十九页二二.典型模具结构和工艺分析典型模具结构和工艺分析1.冲裁模按结构类型可按以下几个主要特征来分冲裁模按结构类型可按以下几个主要特征来分类类:.按工序性质分类：按工序性质分类：落料模、切断模、冲孔模、切口模、切边模等落料模、切断模、冲孔模、切口模、切边模等.按工序的组合程度可以分为：按工序的组合程度可以分为：本讲稿第七十一页，共九十九页n单工序模、复合模、级进模等单工序模、复合模、级进模等.按模具结构型式分：按模具结构型式分：a.按上、下模的导向方式分为敞开模、导板模和导柱按

38、上、下模的导向方式分为敞开模、导板模和导柱模；模；b.按凹模的位置分正装式（凹模在下模）和倒装式按凹模的位置分正装式（凹模在下模）和倒装式（凹模在上模）；（凹模在上模）；本讲稿第七十二页，共九十九页n c.按卸料形式分为固定卸料、弹压卸料和废料切刀按卸料形式分为固定卸料、弹压卸料和废料切刀卸料等；卸料等；n d.按出料形式分为弹压顶料按出料形式分为弹压顶料,刚性推料和自然漏料。刚性推料和自然漏料。以上各种冲裁模的冲压方式，可以相互组合；也可以上各种冲裁模的冲压方式，可以相互组合；也可以与弯曲、拉深等工序组合。以与弯曲、拉深等工序组合。本讲稿第七十三页，共九十九页n图五图五 示为一典型的落料模，

39、由凹模示为一典型的落料模，由凹模7和凸和凸模模4本讲稿第七十四页，共九十九页本讲稿第七十五页，共九十九页 完成落料工序。凸模进入材料后，被材料完成落料工序。凸模进入材料后，被材料紧紧包住，因而凸模回升时，材料随之紧紧包住，因而凸模回升时，材料随之上升。当凸模通过板上升。当凸模通过板5的孔时，材料被阻的孔时，材料被阻止而与凸模脱离。这样的板称为卸料板。止而与凸模脱离。这样的板称为卸料板。图中板图中板5的两个孔与凸模滑配合，对的两个孔与凸模滑配合，对凸模的运动起导向作用，所以称为导板。凸模的运动起导向作用，所以称为导板。本讲稿第七十六页，共九十九页 依靠导板引导凸模运动方向的冲模，称为导板模。凸依

40、靠导板引导凸模运动方向的冲模，称为导板模。凸模模4与固定板与固定板3的孔紧配合，凸模上端铆开以免卸料力的孔紧配合，凸模上端铆开以免卸料力将其拉下。垫板将其拉下。垫板2经热处理淬硬，避免凸模陷入上模座经热处理淬硬，避免凸模陷入上模座1内。用螺钉及圆销将上模座、垫板、固定板联在一起。内。用螺钉及圆销将上模座、垫板、固定板联在一起。导板、导料板、凹模用螺钉及圆销导板、导料板、凹模用螺钉及圆销本讲稿第七十七页，共九十九页 与下模座与下模座8固定在一起。承料板固定在一起。承料板10接长了凹模面，使接长了凹模面，使送料平稳。送料平稳。材料第一次送进时，由始用挡料销材料第一次送进时，由始用挡料销9定位。第一

41、次只定位。第一次只冲下一个工件，以后释放手指，挡料销冲下一个工件，以后释放手指，挡料销9外移，由钩式外移，由钩式挡料销挡料销6定位，每次落下两个工件。定位，每次落下两个工件。本讲稿第七十八页，共九十九页n冲模零件分类本讲稿第七十九页，共九十九页第五节 弯曲n 弯曲是冲压工序的一种，它利用压力使材料产生变形，从而被完成有一定曲率，一定角度的形状。n 弯曲工作可利用模具在普通压力机上进行，也可以在其它专用设备上进行。n一、弯曲过程n图示是V形件弯曲过程。本讲稿第八十页，共九十九页n 在弯曲开始阶段，毛坯自由弯曲。凸模下压，毛坯的直边与凹模工作表面靠拢。凸模继续下压，则毛坯的弯曲区减小到bb段，板料

42、与凸模三点接触，此后弯曲区继续缩小，半成形弯曲件的两边，被凸模向外撑开，逐步贴向内凹工作表面。在行程终了时，凸模与凹模对弯曲本讲稿第八十一页，共九十九页n件进行校正，使弯曲的圆角、直边与凸n模全部贴紧这就是校正的弯曲成型过程。从图示弯曲过程中可以看到毛坯的弯曲半径（R0-R),与弯曲力臂（L-LK）都是逐渐减小的，说明了变形程度的不断增加。本讲稿第八十二页，共九十九页n二 弯曲变形分析n 如果在毛坯的端面上画上正方形网格，然后弯曲成如图所示形状，便可看出。本讲稿第八十三页，共九十九页弯曲变形区的网格发生了显著的变化，而非变形区的网格基本上保持不变。即弯曲时塑 性变形只发生在工件的圆角附近，而直

43、边部分除与圆角相近的“过渡部分”有少量变形外，其余不发生塑性变形。进一步分析弯曲区的 网格变化又可看出，内侧材料沿00线（纵向)受到压缩,外侧材料受到垃伸，且压缩和垃伸的程度都是表层最大，且中间逐渐减小。本讲稿第八十四页，共九十九页在缩短的内层和伸长的外层存在长度持不变的中性层。即中性层的长度等于弯曲前毛坯的长度，其位置不一定等于在材料厚度的中心。如果材料厚度一定，则中性层的的位置于弯曲半径的大小有密切关系。三弯曲件展开长度的计算 1 中性层半径本讲稿第八十五页，共九十九页n中性层半径按下式计算n R+Ktn式中中性层半径（mm)n R弯曲内半径（mm)n K中性层位置系数n t材料厚度（mm

44、)n中性层位置系数K可由下表或下图求得。本讲稿第八十六页，共九十九页本讲稿第八十七页，共九十九页n 由于材料性能差异，材料厚度偏差，弯曲角的大小，弯曲方式以及模具结构的影响，即使处于同一R/t的比值，系数K还不是一个定值，因此对于精度要求高的弯曲零件，最后还得通过试弯求得其精度的展开尺寸。n2、展开长度n1）计算法（略）n2）查表法（简单介绍直边弯曲）其中补偿值可以用查表的方法取得。本讲稿第八十八页，共九十九页本讲稿第八十九页，共九十九页n四 弯曲模工作部分参数n(一)V型和U型弯曲模n1凸模、凹模结构参数n1)以般情况下，凸模圆角半径Rt等于或略小于工件内侧的圆角半径R,对于工件圆角R(R/

45、t 10)较大，而且精度较高时，则应进行回弹计算。n2)凹模进口圆角半径Ra也不能过小，否则弯矩的力臂减小，毛坯沿凹模的圆角滑进时阻力增大，从而增加弯曲力，并使毛坯表面擦伤。本讲稿第九十页，共九十九页n在生产中，可按材料厚度，决定凹模圆角半径。n当t4时,取Ra 2 tn3）凹模工作深度n凹模深度应适当。若过小，则工件两端的自由部分太多，弯曲件回弹大，不平直，影响零件质量；n若过大，则多消耗模具钢材，且需较长的压力机行程。本讲稿第九十一页，共九十九页n因此对弯曲件直边的平直度要求高的，且压力机行程足够大时，可设计较大的凹模深度，弯曲时，弯曲件全都被压入凹模中。n如果弯曲件直边平直度要求不高，可

46、允许部分直边高于工作面。n五 回弹n 弯曲件从模具中取出后，由于弯曲时存在本讲稿第九十二页，共九十九页n着弹性变形，结果使工件的角度和圆角半径发生变化，与模具相应形状不一致，这种现象叫做回弹。回弹的大小，通常用角度回弹量和曲率回弹量 来表示。角度回弹量是指模具闭合状态时工件的弯曲角与从模具中取出后工件的实际角度0之差，即 0。曲率回弹量是指模具闭合状态时工件弯曲处的曲率半径与模具中取出后工件弯曲处的实际曲率半径0之差，即 0。本讲稿第九十三页，共九十九页n（一）影响回弹的因素n1、材料的力学性能。材料的屈服点越高，弹性模量越小，回弹越大。n2、材料的相对弯曲半径R/t。R/t越小，/与 /也越

47、小。n3、弯曲工件的形状，一般来说，U形件的回弹比V形件的回弹要小。n4、模具尺寸。当凸模半径rT一定，V形弯曲件的回弹因凹模开距2L增大而减小。rT大而2L过小时，回弹很大。U形凹模开口越深，回弹越小。本讲稿第九十四页，共九十九页n5、模具间隙。U形弯曲件的凸、凸模的每侧间隙Z/2越大则回弹越大，Z/2t时可能发生负回弹。n6、校正力。增加校正力可以减小回弹量，对弯曲半径小（R/t0.20.3)的V形工件进行校正弯曲时,角度回弹量可能为负值或为零。n（二)克服回弹的方法n克服回弹的方法有校正法和补偿法n1）补偿法 补偿法是按预先估算或试验所的的回弹量，在模具工作部分相应的形状和尺寸中予以本讲

48、稿第九十五页，共九十九页n“扣除”，从而使出模后的弯曲件获的要求的形状或尺寸。本讲稿第九十六页，共九十九页n a)弯曲模的单面间隙小于材料厚度，促使材料贴住凸模，离垂直线内弯一定角度 出模后工件回弹，两边恢复垂直。图n b)所示的弯曲件，在模具底部凹入，出模后底部弹平，促使两边向内，以抵消两边向外的回弹，从而保持垂直。n2）校正法n校正法是在模具结构上采取措施，使校正力集中在弯曲处，力求消除弹性变形，克服回弹。本讲稿第九十七页，共九十九页n 图c)所示的凸模，圆角部分突出，校正时材料首先和凸模突出部分接触，使校正力集中在较小的接触面上，提高单位面积的受力，达到消除回弹的效果。本讲稿第九十八页，共九十九页 谢 谢！本讲稿第九十九页，共九十九页