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冲压模具理论教案（2014年）绪论教学目标1.了解什么是“有效课堂教育”2、了解本课程研究的对象、内容；3、模具的基本概念4、模具的分类5、模具设计与制造要求6、模具技术现状与发展方向7、模具的重要性一、模具的基本概念二、模具的分类1、金属板料成形模具2、金属体积成形模具3、非金属材料成形模具三、模具技术现状与发展方向什么是“有效课堂教育”？说说你心目中的有效课堂教育是怎么样的一、说说什么是模具？二、在日常生活中哪些东西是用模具做成的？根据学生回答，帮助整理：模具是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成形(成型)。现代产品生产中，模具由于其加工效率高、互换性好、节省原材料，所以得到广泛的应用。生活中很多东西都是用模具做成的，可是不是每一样都是用同样的模具做的，而是有很大区别的。按成形的对象和方式来分，模具大致可以分为三类：金属板料成形模具，如冷冲压模；金属体积成形模具，如锻造模、粉末冶金模、压铸模等；非金属材料成形模具，如塑料模、玻璃模、陶瓷模等。其中使用量最大的是冲压模和塑料模，约占模具总量的80%左右。我国未来模具技术发展趋势可以归纳为以下几点：(1)全面推广应用CAD/CAM/CAE技术(2)不断提高模具标准化程度(3)优质材料及先进表面处理技术的应用(4)模具制造技术的高效、快速、精密化(5)逆向工程技术(6)模具研磨抛光的自动化、智能化一、模具的基本概念二、模具的分类三、模具技术现状与发展方向1.1冲压成形特点与分类教学目标1．掌握冷冲压的基本概念2．掌握冷冲压的特点3．掌握冷冲压的基本工序及模具形式板书设计：1．名词解释：冷冲压、冷冲压模具、分离工序、成形工序2．冷冲压加工有哪些特点？冲压成形是指在压力机上通过模具对板料金属(或非金属)加压，使其产生分离或塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能要求的工件的加工方法，它是塑性成形的加工方法之一。1.1.1冲压成形特点一、冷冲压(coldpressing)：指建立在金属材料塑性变形的基础上，在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的一种压力加工方法。冷冲压模具：指在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊加工装备。二、和其他的加工方法(如机械加工)相比，冲压成形具有以下一些特点：(1)可以获得其他加工方法不能或难以加工的形状复杂的零件，如汽(2)由于尺寸精度主要由模具来保证，所以加工出的零件质量稳定，(3)(4)(5)(6)模具使用寿命长，生产成本低。1.1.2冲压工序分类冲(1)分离工序〓被加工材料在外力作用下因剪切而发生分离，从而形成具有一定形状(2)成形工序〓被加工材料在外力作用下，发生塑性变形，从而得到具有一定形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深、翻边等。（3）复合工序〓是指将上述两种或两种以上不同工序集中在一幅模具中完成。常用的冲压工序表见书本P8-91．冷冲压的基本概念2．冷冲压的特点3．冷冲压的基本工序及模具形式1.2冲压成形的基本理论教学目标1.掌握金属塑性变形的基本概念；2.掌握影响塑性变形的主要因素；3.了解塑性变形的力学基础和冲压成形方法的力学特点。4了解板料力学性能与成形性能的关系板书设计：一．名词解释1、塑性2、塑性变形3、加工硬化二、影响塑性变形的主要因素三、真实应力-应变图四、了解板料力学性能与成形性能的关系1．冷冲压的基本概念？2．冷冲压的特点？3．冷冲压的分类？1.2.1塑性、塑性变形与塑性条件一、1.塑性是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。2.塑性变形在外载荷的作用下物体发生的永久性的变形材料的塑性是塑性加工的依据，冲压成形时总希望被冲压的材料金属材料的塑性与柔软性概念不同，柔软性只是物质变形抗力的标志，它与金属材料塑性没有直接的联系，软的材料塑性不一定好；同样，塑性好的材料不一定是柔软的。例如奥氏体不锈钢在室温下具有良好的塑性，但其变形抗力却很大(即柔软性差)不同的材料具有不同的塑性，同一种材料在不同的变形条件下又会出现不同的塑性。例如金属铅在一般情况下变形时，具有极好的塑性，但在三向等拉应力的作用下却会像脆性材料一样被破坏，而不产生任何塑性变形；大理石在一般情况下，毫无塑性，但在三向压应力的作用下可以产生一定的塑性变形。此外，某些金属在一定的温度及低的变形速度下进行拉伸，可得到几倍、甚至几十倍的均匀拉伸变形，即达到金属的超塑性状态。影响金属材料塑性变形的因素有两方面：一是金属材料本身，有晶格类型、化学成分和金相组织等；二是外部条件，有变形温度、变形速度和应力状态等。1.2.2真实应力-应变曲线一、金属变形过程中随着塑性变形程度的增加，其变形抗力(即每一瞬间的屈服强度σs)增加，硬度提高，而塑性和塑性指标(δ、ψ)降低，这种现象称为加工硬化二、金属的应力-应变图三、板料力学性能与成形性能1.屈服强度σs2.屈强比σs/σb3.伸长率4.硬化指数n和弹性模数E5.厚向异性系数γ6.1.金属塑性变形的基本概念；2.影响塑性变形的主要因素3.金属的应力-应变图1.3冲压常用材料/1.4冲压设备教学目标1.了解冲压材料的基本要求2.掌握常用冲压材料及力学性能3.了解常用的冲压设备4.掌握压力机型号的表示方法板书设计：一、黑色金属金属材料冲压材料有色金属非金属材料二、冲压设备1.曲柄压力机2、液压机1.金属塑性变形的基本概念；2.影响塑性变形的主要因素3.金属的应力-应变图1.3冲压常用材料一、冲压用材料的基本要1.冲压件必须具有一定的强度、刚度、冲击韧度等力学性能要求。此外，有的冲压件还有一些特殊的要求，例如电磁性、防腐性、传热性和耐二、冲压用材料必须具有良好的冲压工艺性能要求。一般说来，伸长率大、屈强比小、弹性模量大、硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成形工序1.3.2冲压常用材料及其力学性能冲压加工常用的材料包括金属材料和非金属材料两类，金属材料又分为黑色金属和有色金属两类。(1)普通碳素钢钢板，如〖WTBZ〗Q195、Q235(2)优质碳素结构钢钢板，如〖WTBZ〗08、08F、10、20(3)低合金结构钢板，如〖WTBZ〗Q345(16Mn)、Q295(09Mn2)(4)电工硅钢板，如〖WTBZ〗DT1、DT2。(5)不锈钢板，如〖WTBZ〗1Cr18Ni9Ti、1Cr131.4冲压设备冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要内容。必须根据冲压工序的性质、冲压力的大小、模具结构形式、模具几何尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合现有设备条件进行。1.4.1曲柄压力机曲柄压力机是冲压生产中应用最广泛的一种机械压力机。P16曲柄压力机由工作机构、传动机构、操作机构、支承机构和辅助机构等组成。曲柄压力机的型号用英文字母和数字表示。例如JB23-63型号的意三、(1)公称压力(kN)(2)滑块行程(3)滑块行程次数(4)闭合高度(6)模柄孔尺寸(5)工作台尺寸和滑块底面尺1.4.2液压机液压机工作平稳，压力大，操作空间大，设备结构简单。在冲压生产过程中广泛应用于拉深、成形等工艺过程，也可应用于塑料制品的加工过程中。1.冲压材料的基本要求2.常用冲压材料及力学性能3.常用的冲压设备第二章/2.1冲压工艺及冲裁件的工艺性2.2.1冲裁变形过程教学目标1.了解冲裁工艺的概述2.掌握冲裁件的工艺性3.掌握冲裁变形的三个过程板书设计：一、冲裁工艺概述冲裁：冲裁工艺的分类二、冲裁的工艺性三、冲裁变形过程1.弹性变形阶段2.塑性变形阶段3．断裂分离阶段1.冲压材料的基本要求2.常用冲压材料及力学性能3.常用的冲压设备2.1.1冲裁工艺概述一、是指利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺，如图2.1所示。冲裁可直接冲出所需形状的工件，也可为其他工序制备毛坯。1—凸模；2—凹模；3—工件二、工艺的种类很多，常用的有落料、冲孔、切断、切边、切口等，其中落料和冲孔应用最多。从板料上冲下所需形状的工件(或毛坯)称为落料；在工件(或毛坯)上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)称为冲孔。三、冲裁的变形机理不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。2.1.2冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。良好的冲裁工艺性能使材料消耗少、1.2.冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度P22-242.2冲裁变形过程分析一、裁过程中，冲裁模的凸、凹模组成上、下刃口，在压力机的作用下，凸模逐渐下降，接触被冲压材料并对其加压，使材料发生变形直至产生分离。为了研究冲裁的变形机理，控制冲裁件的质量，就需要分析冲裁时板料分离的实际过程。当模具凸、凹模间隙正常时，板料的变形过程可分为三个阶段，如图2.6二、1弹性变形阶段(图2.6a)当凸模开始接触板料并下压时，凸、凹模刃口压入材料中，刃口周围的材料产生应力集中，从而产生弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂变形。2.塑性变形阶段(图2.6b)随着凸模继续压入，材料的内应力达到屈服极限，材料在与凸、凹模的接触处产生塑性剪切变形。3.断裂阶段(图2.6c)板料内的应力达到强度极限后，随着凸模继续下压，在与凸、凹模的接触处，板料产生微小裂纹。1.冲裁工艺的概述2.冲裁件的工艺性3.冲裁变形的三个过程第二章/2.2冲裁变形过程分析2.2.2冲裁件断面特征教学目标一、掌握冲裁件断面特征二、了解排样设计原则三、掌握排样的分类板书设计：一、冲裁件断面特征1.圆角带2.光亮带3．断裂带4.毛刺二、排样设计原则三、排样分类1.有废料排样2.少废料排样3.无废料排样1.冲裁工艺的概述2.冲裁件的工艺性3.冲裁变形的三个过程冲裁件断面特征一、常冲裁工作条件下，在凸模刃口产生的剪切裂纹与在凹模刃口产生的剪切裂纹是相互汇合的，这时可得到图2.7所示的冲件断1.圆角(塌角)圆角是由于板料受弯曲、拉伸作用而形成的。板料的塑性越好，凸、2.光亮带紧挨塌角带，是由于凸模切入板料及板料挤入凹模时产生塑性剪切变形而形成的，光亮带垂直于板料平面。板料塑性越好光亮带的3.断裂带紧挨着光亮带，是由于冲裁时产生裂纹及裂纹扩展而形成的。凸、凹模之4.毛刺紧挨着断裂带的边缘，是由于断面撕裂而产生的。二、冲裁件断面质量的因素很多，其中影响最大的是凸、凹模之间的2.3排样设计排样是指冲裁件在条料、带料、板料上的布置方式。1.排样设计原则P262.按照材料的利用程度，排样可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种，如图2.8所示。废料是指冲裁中除零件以外的其他板料，包括工艺废料和结构3.根据冲裁件在板料上的布置方式，排样形式有直排、单行排、多行排、斜排、对头直排和对头斜排等多种排列方式，见表2.6。P274.(1)搭边〓冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料称为搭边。搭边的作用是：避免因送料误差发生零件缺角、缺边或尺寸超差；使凸、凹模刃口受力均衡，提高模具使用寿命及冲裁件一、冲裁件断面特征二、排样设计原则三、排样的分类第二章/2.4冲裁工艺计算教学目标1.掌握间隙对冲裁过程的影响2.掌握凸凹模刃口尺寸计算原则3.理解凸凹模刃口尺寸计算4.了解冲裁力的计算及分类板书设计：一、冲裁间隙1、间隙合理：2、间隙过小：3、间隙过大：二、冲裁模刃口尺寸计算落料：以凹模为基准，间隙取在凸模上；冲孔：以凸模为基准，间隙取在凹模上。三、力计算卸料力、推件力、顶件力一、冲裁件断面特征二、排样设计原则三、排样的分类2.4.1冲裁间隙一、模凸、凹模刃口部分尺寸之差称为冲裁间隙，用Z表示，又称双面间隙(单面间隙用Z/2表示)，如图2.10所示。1.间（1）模具间隙合理时，凸模与凹模处的裂纹（上下裂纹）在冲压过程中相遇并重合，此时断面如图3-5（b）所示，其塌角较小，光面所占比例较宽。（2）大时，凸模刃口处的裂纹较合理间隙时向内错开一段距离，如图（c）所示，上下裂纹未重合部分的材料将受很大的拉作用而产生撕裂，使塌角增大，毛面增宽，光面减少，毛刺肥而长，难以去除，断面质量较差；（3）小时，凸模与凹模刃口处的裂纹较合理间