冲压工艺与模具设计

1《模具设计与制造》《模具设计与制造》模具设计与制造模具设计与制造使用教材：1.《冲压工艺与模具设计》姜奎华主编2.《模具制造与工艺》黄毅宏、李明辉主编§§1.11.1模具的概念模具的概念第一章第一章绪论绪论一一..模具的概念模具的概念模具：在成形加工中(铸造、锻造、冲压、挤压、塑料成形)，用来塑造(制造)产品，赋予产品一定形状的特殊模型工具。只要能够按照预先设计好的图样或格式，制造出各种既定形状产品的实样模型或工具，都属于模具范畴。§§1.11.1模具的概念模具的概念1.1.模具的重要性模具的重要性(1)利用模具来成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法。(2)采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以大大提高生产效率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，从而取得很高的经济效益。§§1.11.1模具的概念模具的概念2.2.模具的分类模具的分类(1)(1)钣金冲压模具钣金冲压模具(DiesforSheetMetalWorking)(DiesforSheetMetalWorking)泛称“冲压模具”(StampingDies)，或“冲(压)床模具”(PressDies)，简称“冲模”。加工内容主要以薄金属板的剪切与成形为主要加工对象。§§1.11.1模具的概念模具的概念(2)(2)塑料成形模具塑料成形模具(PlasticsFormingDies)(PlasticsFormingDies)(3)(3)压铸模具压铸模具(Die-CastingDies)(Die-CastingDies)(4)(4)粉末冶金用粉体坯料成形模具粉末冶金用粉体坯料成形模具(5)(5)锻造模具锻造模具(ForgingDie)(ForgingDie)(6)(6)铸造用模具铸造用模具(MoldandPatternforCasting)(MoldandPatternforCasting)(7)(7)橡胶与弹性体成形模具橡胶与弹性体成形模具(8)(8)玻璃、琉璃、陶瓷和窖用模具玻璃、琉璃、陶瓷和窖用模具§§1.11.1模具的概念模具的概念2§§1.11.1模具的概念模具的概念§§1.21.2冲压加工的概念冲压加工的概念二二..冲压加工的概念冲压加工的概念1.1.冲压加工冲压加工利用压力机及模具，对薄板金属施加变形力，使之产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工常在室温下进行，因此也称冷冲压。冲压加工的原材料一般为板料或带料，故也称板料冲压。2.2.冲压工艺冲压工艺冲压加工的具体方法和技术经验。§§1.21.2冲压加工的概念冲压加工的概念3.3.冲压模具冲压模具将板料加工成冲压零件的特殊专用工具。4.4.冲压加工的三要素冲压加工的三要素§§1.31.3冲压加工的特点冲压加工的特点三三..冲压加工的特点冲压加工的特点1.1.优点优点(1)(1)质量稳定，互换性好质量稳定，互换性好冲压件的尺寸精度由模具来保证，大量生产同一形状、尺寸的制品，其加工精度一般都非常均匀。(2)(2)制造壁薄、表面质量高、强度高、形状复杂的零件制造壁薄、表面质量高、强度高、形状复杂的零件材料采用塑性加工，并加工过程中所产生的“加工硬化”，能够增加零件的强度和韧性。§§1.31.3冲压加工的特点冲压加工的特点(3)(3)节能，节约金属节能，节约金属(4)(4)高效率高效率(5)(5)操作简单、容易操作简单、容易2.2.缺点缺点(1)(1)零件的形状必须适于冲压加工的形状零件的形状必须适于冲压加工的形状(2)(2)模具多属于专用化模具多属于专用化(3)(3)冲压模具单件生产、精度高、技术要求高、成本高冲压模具单件生产、精度高、技术要求高、成本高(4)(4)制造模具需要相当的时间制造模具需要相当的时间§§1.31.3冲压加工的特点冲压加工的特点(5)(5)由于零件形状的不同，其适于加工的冲由于零件形状的不同，其适于加工的冲((压压))床也有不同床也有不同(6)(6)需要有相当宽敞的工作场所与储存空间。需要有相当宽敞的工作场所与储存空间。(7)(7)工作危险性与伤害率工作危险性与伤害率(8)(8)产生较大的噪声、振动产生较大的噪声、振动3§§1.31.3冲压工艺的分类冲压工艺的分类三三..冲压工艺的分类冲压工艺的分类1.1.分离工序分离工序((二维加工二维加工))指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限以后，使坯料发生断裂而产生分离。2.2.成形工序成形工序((三维加工三维加工))指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限，但未达到强度极限，使坯料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。§§1.41.4冲压技术的现状与发展冲压技术的现状与发展四四..冲压技术的现状与发展冲压技术的现状与发展1.1.冲压成形理论及冲压工艺冲压成形理论及冲压工艺高效精密冲压、柔性模冲压、超塑性冲压、无模多点冲压、高能冲压、塑性成形过程的计算机模拟技术等。2.2.模具先进制造工艺及设备模具先进制造工艺及设备(1)(1)高速铣削加工高速铣削加工a.高效b.高精度c.高的表面质量d.可加工高硬材料§§1.41.4冲压技术的现状与发展冲压技术的现状与发展(2)(2)电火花铣削加工电火花铣削加工(3)(3)慢走丝线切割技术慢走丝线切割技术(4)(4)磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工技术(5)(5)数控测量数控测量3.3.模具新材料及热、表处理模具新材料及热、表处理(1)(1)模具新材料模具新材料(2)(2)热处理、热处理、表面处理新工艺表面处理新工艺4.4.模具模具CAD/CAMCAD/CAM技术技术§§1.41.4冲压技术的现状与发展冲压技术的现状与发展5.5.快速经济制模技术快速经济制模技术6.6.先进生产管理模式先进生产管理模式(1)(1)应用集成化思想，强调系统集成，实现了资源共享；应用集成化思想，强调系统集成，实现了资源共享；(2)(2)网络化管理，并行工作方式；网络化管理，并行工作方式；(3)(3)实现以人为中心，强调协同和团队精神。实现以人为中心，强调协同和团队精神。《《模具设计与制造模具设计与制造》》第八章第八章冲模结构及设计冲模结构及设计§§8.1.18.1.1冲模的分类冲模的分类第一节第一节冲模及冲模零件的分类冲模及冲模零件的分类一一..冲模的分类冲模的分类1.1.按照工序性质分类按照工序性质分类(1)冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。(2)弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线产生弯曲变形。(3)拉深模把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件改变形状和尺寸。(4)各种成形模4§§8.1.18.1.1冲模的分类冲模的分类2.2.按照工序组合程度分类按照工序组合程度分类(1)单工序模在一个工位只完成一道冲压工序。(2)复合模在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序。(3)级进模在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位。3.3.按照导向方式分类按照导向方式分类开式模、导板模、导柱模4.4.按材料定位方式分类按材料定位方式分类挡料销模、导正销模、侧刃模5.5.按照卸料和出件方式分类按照卸料和出件方式分类刚性卸料模、弹性卸料模、顺出件模具、逆出件模具6.6.按照送料、出件和排除废料的自动化程度分类按照送料、出件和排除废料的自动化程度分类手动模、半自动模、自动模7.7.按照凸、凹模的材料分类按照凸、凹模的材料分类钢模、硬质合金模、锌基合金模、钢带模、聚胺酯橡胶模§§8.1.18.1.1冲模的分类冲模的分类§§8.1.18.1.1冲模的分类冲模的分类§§8.1.28.1.2冲模零件的分类冲模零件的分类二二..冲模零件的分类冲模零件的分类1.1.工艺零件工艺零件直接参与工艺过程的完成，并和坯料有直接接触。(1)(1)工作零件工作零件凸模、凹模、凸凹模；(2)(2)定位零件定位零件挡料板、导正销、侧刃、侧刃挡块，定位销、定位板，导料销、导料板、侧压装置；(3)(3)卸料和压料零件卸料和压料零件卸料装置、顶件装置、推件装置、压料装置§§8.1.28.1.2冲模零件的分类冲模零件的分类2.2.结构零件结构零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用。(1)(1)导向零件导向零件导柱、导套、导板、导桶；(2)(2)固定固定((支撑支撑))零件零件上(下)模板、模柄、凸(凹)模固定板、垫板、限位支撑装置；(3)(3)紧固零件紧固零件螺钉、销钉、键；(4)(4)其他零件其他零件弹性零件、传动零件§§8.1.28.1.2冲模零件的分类冲模零件的分类5§§8.1.28.1.2冲模零件的分类冲模零件的分类3.3.模具标准化的意义模具标准化的意义模具标准化，就是将模具的许多零件的形状和尺寸以及各种典型组合和典型结构按统一结构形式及尺寸，实行标准系列并组织专业化生产，以充分满足用户选用。国家标准总局制订了GB2851～2875～90冷冲模国家标准。该标准根据模具类型、导向方式、送料方向、凹模形状等不同，规定了十四种典型组合形式。进行模具设计时，仅设计直接与冲压件有关的部分，其余都可从标准中选取。简化了模具设计，缩短了设计周期，为模具的计算机辅助设计奠定了基础。§§8.1.28.1.2冲模零件的分类冲模零件的分类§§8.2.18.2.1工作零件工作零件第二节第二节冲模主要零件设计冲模主要零件设计一一..工作零件工作零件1.1.凸模凸模(1)(1)凸模结构设计原则：凸模结构设计原则：a.精确定位b.防止拔出c.防止转动§§8.2.18.2.1工作零件工作零件(2)(2)凸模的结构形式与固定方法凸模的结构形式与固定方法a.圆形凸模强度刚性较好，装配修磨方便；与凸模固定板配合部分按过渡配合制造；台肩保证工作时凸模不被拉出。§§8.2.18.2.1工作零件工作零件b.非圆形凸模a)台肩固定b)铆接固定c)直通式凸模§§8.2.18.2.1工作零件工作零件c.大、中型凸模镶拼式凸模不但节约贵重的模具钢，而且减少锻造、热处理和机械加工的困难。6§§8.2.18.2.1工作零件工作零件d.冲小孔凸模（d1mm，A1mm2）凸模强度和刚度差，容易弯曲和折断，所以必须采取措施提高它的强度和刚度，从而提高其使用寿命。①冲小孔凸模加保护与导向②采用短凸模的冲孔模③采取在其它措施保护小凸模§§8.2.18.2.1工作零件工作零件(3)(3)凸模长度计算凸模长度计算根据模具的具体结构，并考虑修磨、固定板与卸料板之间的安全距离、装配等的需要确定。a.采用固定卸料板和导料板ahhhL321athhL21b.采用弹性卸料板§§8.2.18.2.1工作零件工作零件(4)(4)凸模的刚度和强度校核凸模的刚度和强度校核检查凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止纵向失稳和折断。a.抗弯能力(抗失稳能力)校核FIl135maxFdl2max30①无导向非圆形凸模②无导向圆形凸模FIl380maxFdl2max85①有导向非圆形凸模②有导向圆形凸模b.抗压能力校核minAF§§8.2.18.2.1工作零件工作零件2.2.凹模凹模(1)(1)凹模的结构形式与固定方法凹模的结构形式与固定方法§§8.2.18.2.1工作零件工作零件§§8.2.18.2.1工作零件工作零件(2)(2)凹模刃口的结构类型凹模刃口的结构类型7§§8.2.18.2.1工作零件工作零件a.直壁刃口①刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。②凹模内易积存废料或冲裁件，尤其间隙较小时，刃口直壁部分磨损较快。③用于冲裁形状复杂或精度要求较高的零件。b.斜壁刃口①刃口强度较差，修磨后刃口尺寸略有增大。②凹模内不易积存废料或冲裁件，刃口内壁磨损较慢。③用于冲裁形状简单、精度要求不高的零件。§§8.2.18.2.1工作零件工作零件(3)(3)整体式凹模外形尺寸的确定整体式凹模外形尺寸的确定冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作用。由于凹模结构形式个固定方法不同，受力情况又比较复杂，目前还不能理论方法确定凹模轮廓尺寸。KbH