安装板冲裁成形工艺与模具设计概述28776.pptx

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1、项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目目标 1、了解冲压成形工艺的基本特点和应用。2、了解冲压件常用原材料与冲压设备。3、了解冲压成形的基本工序。4、能分析并划分简单冲裁件的工艺与工序。5、能确定合理的常用冲压材料的冲裁间隙、刃口搭边值等参数。6、能计算冲裁模的凸、凹模刃口尺寸与冲裁力、压力中心等参数。7、能设计简单冲压件的单工序冲裁模与复合冲裁模具结构。8、能设计简单的侧向冲裁的冲压模具结构。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 安装板零件的材料为热轧冷成形用钢板SPHC，材料厚度为t=2mm。零件有比较规则的外形轮廓，有两个mm，中心距520.3mm的孔。一、常用冲压材料 冲压材料是影响

2、其产品质量模具寿命的重要因素，冲压件通常是由板材加工而成，在选择冲压件材料时，要科学合理地评估材料的冲压性能，正确掌握板材冲压性能与冲压成形工艺的关系，要求既能发挥冲压材料的特性，又能降低材料成本同时保证冲压模具生产的稳定性。1、热轧钢板 热轧钢是一种优质碳素结构钢，含碳量约0.100.15，属于低碳。常用于横梁、纵梁、底盘结构件、支撑件与制造成形性要求较高的零部件。2、冷轧钢板 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 3、不锈钢 不锈钢是指含铬量达到11%以上的高合金钢，其主要的特征是耐腐蚀性及耐热性，具有不锈性与表面光辉性。在冲压成形中应用的不锈钢有铁素体

3、不锈钢、奥氏体不锈钢以及马氏体不锈钢。4、涂镀层钢板 为防止各种酸或碱性的空气、湿气、水、油等物质对冲压件的腐蚀，新的镀层钢板因此而被开发。二、冲压设备 JA31160A曲柄压力机型号的意义是：J第一类机械压力机；A参数与基本型号不同的第一种变型；3第三列；1第一组；160公称吨位为160t；A结构和性能对原型做了第一次改进。1、剪板机项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计2、曲柄压力机 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计开式双柱可倾式压力机的规格型号与技术参数型号公称压力/KN滑块行程/mm行程次数/(次/min)最大闭合高度/mm连杆调节长度/mm工作台尺寸(前后左右)/(mmmm)电动机

4、功率/KW模柄孔尺寸/mmJ23-10AJ23-16100160605514512018022035452403603004501.11.53050J23-25JD23-25J23-40JC23-25J23-63JB23-63JC23-632502504004006306306306510100809013010012055/1055545/90655040/8050270270330210360400360555065508080803705603705604607003806304807105708604807102.22.25.545.57.55.55070J23-80JB23-80J2

5、3-100J23-100AJA23-100JB23-100J23-125800800100010001000100012501301151301614015015013045453845606038380417480400430430480908010010012012011054080048072071010806009007101080710108071010807.57107.51010106075J23-160 1600 200 40 570 120 9001360 15 7080项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计3、摩擦压力机 4、油压机 三、冲压基本工序 冲压工序是指一个或一组人

6、，在一个工作地点对同一个或同时对几个冲压件所连续完成的那一部分冲压工艺过程。一个冲压件往往需要经过多道冲压工序才能完成，由于冲压件的形状、尺寸、精度、生产批量、原材料等的不同，其冲压工序也是多样的，但大致可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序 是指在冲压过程中，使冲压工序与板料沿一定的轮廓线相互分离的工序。例如切缺、切断、落料、冲孔等。成形工序（也称塑性成形）是指材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和精度要求的零件的工序。例如弯曲、拉深、成形、冷挤压等。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计分离工序工序名称工序简图 特点与应用落料 将材料

7、沿封闭轮廓分离，被分离下来的部分大多是平板形的零件或工序件冲孔 将废料沿封闭轮廓从材料或工序件上分离下来，从而在材料或工序件上获得需要的孔切断 将材料沿敞开轮廓分离，被分离的材料成为零件或工序件 冲缺将材料从工件外围周边上分离出废料，获得工件需要的槽或缺口形状切舌 将材料沿敞开轮廓局部而不是完全分离，并使被局部分离的部分达到工件所要求的一定位置，不再位于分离前所处的平面上切边 利用冲模修切成形工序件的边缘，使之具有一定直径，一定高度或一定形状剖切 用剖切模将成形工序件一分为几，主要用于不对称零件的成双或成组冲压成形之后的分离项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 四、冲裁成形工艺 冲裁是利用冲压

8、模具使一部分材料与另一部分材料实现分离的冲压工艺方法，是冲压加工方法中的基础工序。应用广泛，该工序既可以直接冲压出所需的零件，又可以为其他冲压工序制备毛坯。冲裁分为普通冲裁和精密冲裁，普通冲裁是常见的冲裁工艺，材料在分离时由于受到冲裁力的作用，在凸、凹模刃口之间的材料，除了受剪切变形之外，还存在着拉、弯、横向挤压等变形，材料最终是以撕裂形式实现分离的。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 冲裁过程大致可以分为三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段。1、冲裁过程分析 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 对普通冲裁零件的断面作进一步的分析，可以发现这样的规律，零件的断面与零件平面并非

9、完全垂直，而是带有一定的锥度；除光亮带以外，其余均粗糙无光泽，并有毛刺和塌角。冲裁断面上各区域分别为：塌角带(又称塌角)、光亮带(又称光面)、断裂带(又称毛面)、毛刺。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计2、冲裁间隙 表示双面间隙如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。值可为正，也可为负，但在普通冲裁中均为正值。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计3、冲裁间隙值的确定 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（1）理论确定法 主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。（2）经验公式确定法实际生产中常应用以下经验公式来确定合理间隙值：项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（3）查表法查表法

10、是企业中设计模具时普遍采用的方法之一 材料双边间隙（t%）类 类 类低碳钢08F、10F、10、20、Q235-A 614 1420 2025中碳钢45、不锈钢1Cr18Ni9Ti、4Cr13膨胀合金4J29716 1622 2230高碳钢T8A、T10A、65Mn 1624 2430 3036纯铝1060、1050A、1035、1200铝合金(软)3A21、黄铜(软)H62、纯铜(软)T1、T2、T348 912 1318黄铜(硬)H62、纯黄铜Hbp59-1、纯铜(硬)T1、T2、T3610 1116 1722铝合金(硬)2A12、锡磷青铜QSn4-4-2.5、铝青铜QA17、铍青铜QBe

11、2712 1420 2226镁合金MB1、MB8 35电工硅钢D21、D31、D41 510 1018项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计4、冲裁件的排样与搭边 根据材料经济利用程度，排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种。根据制件在条料上的布置形式，排样又可分为直排、斜排、直对排、混合排、多排等多种形式。排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边。搭边的作用如下：补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件。增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率。可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙，从而提高断面质量和模具寿命。搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一

12、定要合理确定。搭边值过大，材料利用率低；搭边值过小，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。搭边值的大小主要取决于如下几个方面。材料的力学性能：硬材料的搭边值可小一些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。材料厚度：材料越厚，搭边值也越大。冲裁件的形状与尺寸：零件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越需取大些。送料及挡料方式：用手工送料，有侧压装置的搭边值可以小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边值要小一些。卸料方式：弹性卸料比刚性卸料的搭边值小一些。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设

13、计5、冲裁模凸、凹模刃口尺寸计算 在冲裁过程中，凸、凹模的刃口尺寸及制造公差直接影响冲裁件的尺寸精度。合理的冲裁间隙也要依靠凸、凹模刃口尺寸的准确性来保证。因此，正确地确定冲裁模刃口尺寸及制造公差，是冲裁模设计过程中的一项关键性的工作。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（1）凸模与凹模分别加工时凸、凹模刃口尺寸的计算 分别加工是指凸模和凹模分别按图纸要求加工至尺寸。这种加工主要适用于圆形或简单形状的工件，故此类工件冲裁的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证。设计时需要在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。为了保证冲裁间隙在合理范围内，需满足下列关系式：设计落料模时，以凹模为基准，间隙取

14、在凸模上，冲裁问隙通过减小凸模刃口的尺寸来取得；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。落料 冲孔 孔心距（2）凸模与凹模配合加工时凸、凹模刃口尺寸的计算 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 配合加工方法是先按照工件尺寸计算出基准件凸模（或凹模）的公称尺寸及公差尺寸，然后配制另一个相配件凹模（或凸模），这样很容易保证冲裁间隙，而且可以放大基准件的公差，也无需校核，同时还能简化模具设计的绘图工作。设计时，只要把基准件的刃口尺寸及制造公差详细注明，而另外一个相配件只需在图纸上注明：凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模的实际尺寸配制，保证双面间隙Z 即可。落料模刃

15、口尺寸计算 如图所示的落料件。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 工件和落料凸、凹模尺寸图(a)工件尺寸(b)落料凹模尺寸(c)冲孔凸模尺寸 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计a、凹模磨损后刃口尺寸变大，按落料凹模尺寸公式计算，即：b、凹模磨损后刃口尺寸变小，按冲孔凸模尺寸公式计算。即：C、凹模磨损后刃口尺寸大小不变化，计算时按凹模孔距公式进行。即：项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 6、冲压力 冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称。（1）冲裁力（2）卸料力（3）推件力（4）顶件力 五、冲裁模主要零部件结构设计 1、凸模结构设计 凸模的结构形式

16、主要根据冲裁件的、形状、尺寸以及加工工艺等条件决定的，其凸模刃口截面轮廓形状通常分为规则的和不规则的，其结构形式有整体式、镶拼式、台肩式、直通式、和护套式等；常用的固定方法有台阶固定、铆接固定、螺钉直接固定、销钉固定等。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（1）台肩式凸模 如下图所示：项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（2）直通式凸模 如下图所示：1直通式凸模 2固定板 3垫板（3）凸模长度的确定 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计采用固定卸料板和导料板时，凸模长度按下式计算：采用弹性卸料板时，凸模长度按下式计算：项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计2、

17、凹模结构设计（1）凹模刃口形式 常用凹模刃口形式如图所示，有直筒式刃口、锥筒式刃口。（2）凹模结构及固定形式 凹模的结构与工件结构类似，常见的有镶套式和整体式两种结构形式。结构如图所示。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（3）凹模外形尺寸的确定 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 冲裁时凹模受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模各结构形式的固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前还不能用理论方法确定凹模轮廓尺寸。在生产中，通常根据冲裁的板料厚度、冲裁件的轮廓尺寸或凹模孔口刃壁间距离，按经验公式来确定。凹模厚度为：凹模宽度为：凹模长度为：3、凸凹模 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 凸凹模是

18、复合模中同时具有落料凸模和冲孔凹模作用的工作零件。它的内孔和外缘均有工作刃口，内孔与外缘之间的壁厚取决于冲裁件（产品）的尺寸。比较项目 倒装复合模 正装复合模工作零件装置位置凸模 在上模部分 在下模部分凹模 在上模部分 在下模部分凸凹模 在下模部分 在上模部分出件方式 采用顶板、顶杆(或打杆)自上模(凹模)内推出，下落到模具工作面上采用弹顶器等自下模(凹模)内顶出至模具工作面上废料排除 废料在凸凹模内积聚一定厚度后，便从下模部分的漏料孔或排出槽排出废料不在凸凹模内积聚，压力机回程时，废料即从凸凹模内推出凸凹模的强度和寿命 凸凹模承受的涨力较大，凸凹模的最小壁厚应严格控制，以免涨裂受力情况比倒装

19、模好，但凸凹模的内形尺寸易磨损增大，壁厚可比倒装薄生产操作性 废料自漏料孔中排出，有利于清理模具工作面，生产操作较安全废料自上而下掉落，和工件一起汇集在模具工作面上，对生产操作不利适应性 适应性较强，凸凹模尺寸较大时，可直接固定在下模板上，不用固定板适合于薄料的冲裁、平整度要求较高、壁厚较小、强度较差的凸凹模项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计3、模架 模架及其组成零件已经标准化，并对其规定了一定的技术条件。模架主要分为滑动导向模架合滚动导向模架两种。滑动导向模架的精度等级分为I级和级，滚动导向模架的精度等级分为0I级和0 级。各级对导柱、导套的配合精度、上模座上平面对下模座下平面的平行度、导

20、柱轴心线对下模座下平面的垂直度等都规定了一定的公差等级。这些技术条件保证了整个模架具有一定的精度，也是保证冲裁间隙均匀性的前提。有了这一前提，加上工作零件的制造精度和装配精度达到一定的要求，整个模具达到一定的精度就有了基本的保证。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计标准模架的基本形式如图所示：项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计六、冲压模具标准化 我国模具工业经过几十年的发展已取得了较大的成绩，特别是在模具标准化方面，针对冲压模具的标准化工作也取得了长足的进展，大量通用的冲压模具零件被标准化，国家标准中都可以查询到；模具标准化程度越高也表明模具工业的技术水平越高，模具的生产周期越短、成本越低、

21、寿命越高、质量越高。目前除了国家标准外，模具行业中的大量企业也开始进行了细化分工合作，涌现出了大量的冲压模具标准件生产企业，所生产的模具零件几乎涵盖了所有模具零件的生产，一些常用标准件如图所示。这些厂家除了进行大量通用标准件的生产外，还可以根据客户的具体要求进行定制，其专业的工艺流程和设备为许多模具生产企业解决了大量的难题，也加快了模具行业的发展和改革。这其中上海三住精密机械有限公司即米思米(中国)精密机械有限公司，盘起工业(大连)有限公司等公司生产的冲压模具标准零件种类多、范围广，大量的被模具企业使用。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计常用标准件图项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计七、常

22、用冲压模具钢1、冲压模具钢的一般性能要求 根据冲压模具的工作特点，冲压模具钢材料应具有较高的耐磨性、韧性，并具有较好的可加工性和淬火不变形性。耐磨性是对模具工作零件(凸、凹模等)的基本要求之一。要求零件在承受相当大的压力和摩擦力的情况下。仍能较好地保持其尺寸和形状，持久耐用。强度和韧性对提高模具寿命十分重要。重载荷的模具往往由于强度和韧性不足，造成受载较大的零件发生边缘或局部损坏。淬硬性和淬透性根据不同模具的使用条件各有侧重。脱碳敏感性愈低愈好。在同样的加热条件下，钢的脱碳敏感性与其化学成分，特别是含碳量有关。发生脱碳会使材料表层的力学性能降低。可加工性是指材料对锻造、切削、研磨等加工的适应性

23、。良好的可加工性有利于减少刀具磨损提高模具表面质量。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计2、常用冲压模具钢种类（1）碳素工具钢 碳素工具钢的碳含量从O.65至1.35分成8个钢号，即T7、T8、T8Mn、T9、T1O、T11、T12和T13。（2）合金模具钢 合金模具钢是合金工具钢的子类，按化学成分分有低合金、中合金和高合金模具钢之分，（3）合金模具钢 高速钢具有很高的硬度、抗压强度、耐磨性和热稳定性，其承载能力优于合金工具钢。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计（4）基体钢 基体钢的化学成分相当于高速钢正常淬火后的基体组织成分，含碳量比高速钢低。通过正确的热加工，碳化物细小而且均布，具有较高

24、的硬度和耐磨性，而且韧性和抗弯强度明显优于高速钢，工件的淬火变形也减小。基体钢主要用于要求高强度和足够韧性的冷挤模具等。典型的基体钢材料有：6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、5Cr4Mo3SiMnVA1、6Cr4Mo3Ni2WV等。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目实施成形工艺分析 根据安装板零件的结构特点，零件的冲裁成形工艺包括冲孔和落料两个基本工序，可以采用单工序形式，也可以采用复合工序的形式，以及连续模具的工序形式。具体的工艺方案如下：方案一：先落料，后冲孔，单工序模具结构形式。方案二：落料、冲孔，复合工序模具结构形式。方案三：冲孔、落料的连续模具结构形式。三种方案中

25、，单工序模具结构简单，但是需要采用两付模具，增加了模具总费用的成本，同时生产率有所下降。连续模具的结构比较复杂，增加了成本，模具结构与冲裁件产品的要求相比有些浪费。复合模具是把落料、冲孔两个工序组合在一付模具上，一次性冲裁完成。根据安装板零件的生产批量、尺寸精度要求等，选择使用复合模具比较合理。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计项目实施模具设计 1、排样设计 设计落料、冲孔的复合模具时，要先进行条料的排样图设计。根据安装板工件的结构形状，采用图所示的排样方法。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 2、冲压力计算 该模具采用倒装的复合模结构，采用弹性卸料、打杆出件的结构形式。冲裁力的相关计算如

26、下：冲裁力 卸料力 推件力 3、压力中心的确定 安装板零件为对称性的规则形状，其复合模具中的刃口形状也为规则的形状，所以，模具的冲裁压力中心在几何中心。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 4、工作零件刃口尺寸计算 在进行零件刃口尺寸计算之前，先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。根据模具结构及产品的生产情况，比较适合采用配合加工的制造方法，这样易于保证冲裁的刃口间隙，降低制造成本，简化模装配工作。落料凹模的基本尺寸计算为：对应凹模尺寸为：对应凹模尺寸为：对应凹模尺寸为：项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计冲孔凸模的基本尺寸计算为：对应凸模尺寸为：凸凹模的基本尺寸计算为：由于模具是采用配合

27、加工的制造方法，所以对于凸凹模零件上的落料凸模刃口基本尺寸、冲孔凹模的刃口基本尺寸分别与落料凹模、冲孔凸模的基本尺寸相同，同时必须要在凸凹模的零件图纸的技术要求上注明：落料凸模刃口尺寸和冲孔凹模的刃口尺寸分别与落料凹模、冲孔凸模配0.22mm的双面间隙。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计5、模具结构设计 安装板复合模具的总体结构设计如图所示。模具的主要结构特点是模具采用倒装式落料、冲孔复合式结构；采用两中间导柱非标模架，滑动配合式导柱、导套；采用弹性卸料与打杆推件的卸料装置；活动挡料钉导料、定距；在模具的下模底面设置废料盒收集冲孔的废料。模具闭合高度260mm。项目一 安装板冲裁成形工艺与模

28、具设计1上模板 2导柱 3导套 4上固定板 5上垫板 6圆柱销 7内六角螺钉 8凹模 9凸模(冲头)10打杆 11模柄 12推件块 13限位柱 14内六角螺钉 15下模板 16垫铁 17卸料螺钉 18矩形弹簧 19下固定板 20卸料板 21凸凹模 22废料盒 23弹簧 24活动挡料钉 项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计拓展项目加油口罩侧冲孔成形工艺与模具设计 大多数冲裁件的模具结构中，凸、凹模的冲裁方向基本都是竖直的（垂直于水平面），但是有些零件的侧面具有一些结构形式时，这种竖直式的冲裁模具的结构往往不能完成该工序的生产。加油口罩零件如图所示。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 模具结构设

29、计 根据加油口罩零件的结构特征，以及该工序的冲孔尺寸的精度要求，可以选择零件的内侧面形状进行定位，由于零件侧面冲孔部位具有圆弧形的特征，且冲孔数量少（就冲一个孔），所以不方便设置卸料板，可以直接在冲孔凸模（冲头）上设置聚氨酯弹性橡胶进行卸料。冲孔凸模（冲头）通过固定板安装在可侧向移动的滑块上。冲孔凸模（冲头）的结构尺寸如图所示。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 侧冲孔凸模采用国内常用的Cr12MoV材料，根据凸模刃口的形状特点，为限制凸的轴向移动，其固定端采用了两个小台阶的结构形式。加油口罩侧冲孔模具的总体结构如图。项目一 安装板冲裁成形工艺与模具设计 由于模具是侧冲结构特点，为防止侧向力等对模具精度的影响，模具采用四个滚动导柱、导套的模架结构，凹模座9和压料板8由数控进行加工，从而保证零件的准确定位，侧冲孔凸模14与固定板15配合一起安装在滑块21上。冲裁时，模具的上模部位由机床带动向下运动，当斜锲22向下运动接触到滑块21时，滑块便在滑块座17的导向下向右侧运动，从而带动凸模进行冲裁，冲裁的废料通过凹模座9中的扩孔向机床下步漏料排出。为支撑斜锲工作时所受滑块的的反作用力，在下模设置件20靠山，使斜锲推动滑块工作之前先与靠山接触，这样可以支撑斜锲，防止松动，确保滑块机构稳定工作。演讲完毕，谢谢观看！