冲压模具设计与制造1a课件.ppt
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1、冲压模具设计与制造第一节 概述冲裁变形规律及冲裁件质量影响因素工艺与冲裁模设计分类分类:冲裁模冲裁模:冲裁冲裁:利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。基本工序:落料和冲孔。既可加工零件,也可加工冲压工序件。冲裁所使用的模具叫冲裁模,它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利,间隙小。普通冲裁、精密冲裁第二章 冲裁工艺与冲裁模设计落料冲孔复合模1-下模板 2-卸料螺钉 3-导柱 4-固定板 5-橡胶 6-导料销 7-落料凹模 8-推件块 9-固定板 10-导套 11-垫板 12、20-销钉 13-上模板 14-模柄 15-打杆 16、21-螺钉 17-冲孔凸模 18-凸凹
2、模 19-卸料板 22-挡料销 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计垫圈的落料与冲孔 a)落料 b)冲孔 第二节 冲裁变形过程分析第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁变形时板材变形区受力情况分析四对力 冲裁时作用于板料上的力 1-凸模 2-板材 3-凹模 凸、凹模间隙存在,产生弯矩弯矩。间隙正常、刃口锋利情况下,冲裁变形过程可分为三个阶段:第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁变形过程1弹性变形阶段弹性变形阶段 变形区内部材料应力小于屈服应力。2塑性变形阶段塑性变形阶段 变形区内部材料应力大于屈服应力。凸、凹模间隙存在,变形复杂,并非纯塑性剪切变形,还伴随有弯曲、拉伸,凸、凹模有压缩等变形。3断裂分离阶
3、段断裂分离阶段 变形区内部材料应力大于强度极限。裂纹首先产生在凹模刃口附近的侧面凸模刃口附近的侧面上、下裂纹扩展相遇材料分离 第二节 冲裁变形过程分析冲裁件质量:第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素垂直、光洁、毛刺小 图纸规定的公差范围内 外形满足图纸要求;表面平直,即拱弯小指断面状况断面状况、尺寸精度尺寸精度和形状误差形状误差。第二节 冲裁变形过程分析第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素(续)1、冲裁件断面质量及其影响因素断面特征圆角带圆角带a a:刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带光亮带b:塑性剪切变形。质量最好的区域。断裂带断裂带c:裂纹形成及扩
4、展。毛刺区毛刺区d:间隙存在,裂纹产生不在刃尖,毛刺不可避免。此外,间隙不正常、刃口不锋利,还会加大毛刺。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况a)冲孔件 b)落料件 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁变形过程第二节 冲裁变形过程分析1.冲裁件断面质量影响因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计()材料性能的影响三、冲裁件质量及其影响因素()模具间隙的影响间隙小,出现二次剪裂,产生第二光亮带间隙大,出现二次拉裂,产生二个斜度()模具刃口状态的影响当凸模刃口磨钝时,则会在落料件上端产生毛刺;当凹模刃口磨钝时,则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺;当凸、凹模刃口同时磨钝时,则冲裁件上、
5、下端都会产生毛刺。a、b、d大,c小第二节 冲裁变形过程分析2.冲裁件尺寸精度及其影响因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素冲裁件的尺寸精度:指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。影响因素:该差值包括两方面的偏差:一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差;二是模具本身的制造偏差。(1)冲模的制造精度(零件加工和装配)(2)材料的性质(3)冲裁间隙 第二节 冲裁变形过程分析3冲裁件形状误差及其影响因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、冲裁件质量及其影响因素冲裁件的形状误差:翘曲翘曲:指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多
6、而造成的,另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲扭曲:冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。变形变形:由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因,因胀形而产生的。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计间隙对剪切裂纹与断面质量的影响)间隙过小 )间隙合理 )间隙过大 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a)凹模磨钝 b)凸模磨钝 c)凸、凹模均磨钝 第三节 冲裁模间隙第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、间隙的重要性冲裁间隙Z:指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。第三节 冲裁模间隙第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、间隙
7、的重要性1.间隙对冲裁件质量的影响2.间隙对冲裁力的影响 随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低,但影响不是很大。间隙对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大,卸料力和推件力都将减小。间隙是影响冲裁件质量的主要因素。第三节 冲裁模间隙第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、间隙的重要性(续)3.间隙对模具寿命的影响模具寿命分为刃磨寿命刃磨寿命和模具总寿命模具总寿命。模具失效的原因一般有:磨损磨损、变形变形、崩刃崩刃、折断折断和涨裂涨裂。小间隙将使磨损增加,甚至使模具与材料之间产生粘结现象,并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。所以,为了延长模具寿命,在保证冲裁件质量的前提下适当采用
8、较大的间隙值较大的间隙值是十分必要的。第三节 冲裁模间隙 在冲压实际生产中,主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑,给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大,故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 ZminZmin第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁模间隙值的确定1.理论法确定法2.经验确定法较小间隙值(表2.3.2)较大间隙值(表2.3.3)tan12tan200ththtZ第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定生产实践发现的规律:1冲裁件断面都带有锥度。光亮带是测量和使用部位,落料件的光亮带处于大端尺寸,冲孔件的光亮带处于小端尺寸;且落料件的大端(光面)尺寸
9、等于凹模尺寸,冲孔件的小端(光面)尺寸等于凸模尺寸。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计重要性:2凸模轮廓越磨越小,凹模轮廓越磨越大,结果使间隙越用越大。一、凸、凹模刃口尺寸计算原则凸模和凹模的刃口尺寸和公差,直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准,间隙取在凸模上,即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。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尺寸来取得。根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料模时,凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸;设
10、计冲孔模时,凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。模具磨损预留量与工件制造精度有关。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计计算原则:一、凸、凹模刃口尺寸计算原则(续)第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁(设计)间隙一般选用最小合理间隙值(Zmin)。选择模具刃口制造公差时,要考虑工件精度与模具精度的关系,即要保证工件的精度要求,又要保证有合理的间隙值。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸,一般标注双向偏差。第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定计算原则(续):一、凸、凹模刃口尺寸计算原则(续)第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定加工方法:1.分
11、开加工第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法 具有互换性、制造周期短,但Zmin不易保证,需提高加工精度,增加制造难度。2.配合加工 Zmin易保证,无互换性、制造周期长。第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定1按凸模与凹模图样分别加工法(1)落料第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法(续)AxDDA0max0minmax0minTTZxDZDDAT(2)冲孔0minTxddTAAZxdZddTA0minmin0min(3)孔心距=L dL81第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定1按凸模与凹模图样分别加工法(续)为了保证可能的初始间隙不超过Zmax,即第二章 冲裁
12、工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法(续)凸、凹模的制造公差,可按级来选取,但需校核。或取 ATATminmaxZZTminmax4.0ZZAminmax6.0ZZ+ZminZmax,选取必须满足以下条件:第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定2凸模与凹模配作法 配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件(凸模或凹模),然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法(续)特点:AT的条件,并且还可放大基准件的制造公差,minmaxZZ使制造容易。模具的间隙由配制保证,工艺比较简单,不必校核第四节 凸模与凹模刃口尺寸的确定2凸模与凹模
13、配作法(续)(1)根据磨损后轮廓变化情况,正确判断出模具刃口尺寸类型:磨损后变大,变小还是不变。(2)根据尺寸类型,采用不同计算公式。磨损后变大的尺寸,采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。磨损后变小的尺寸,采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。磨损后不变的尺寸,采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法(续)(3)刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以()。第五节 冲裁排样设计排样排样:第二章 冲裁工艺与冲裁模设计合理的排样合理的排样:冲裁件在条料、带料或板
14、料上的布置方法。排样方案是模具结构设计的依据之一。提高材料利用率、降低成本,保证冲件质量及模具寿命的有效措施。第五节 冲裁排样设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、材料的合理利用一个步距内的材料利用率一个步距内的材料利用率材料利用率:1材料利用率%100BSA冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比,它是衡量合理利用材料的经济性指标。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、材料的合理利用(续)一张板料一张板料(或带料、条料或带料、条料)上总的材料利用率上总的材料利用率1材料利用率(续)总%1001LBnA总第五节 冲裁排样设计第二章 冲裁工艺与冲裁模设计一、材料的合理利用(续)1材料利用率(续)第五节 冲
15、裁排样设计板料的裁剪方法:第五节 冲裁排样设计冲裁所产生的废料:一类是结构废料结构废料;另一类是工艺废料工艺废料。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2提高材料利用率的方法一、材料的合理利用(续)减少工艺废料减少工艺废料的有力措施是:第二章 冲裁工艺与冲裁模设计2提高材料利用率的方法(续)一、材料的合理利用(续)设计合理的排样方案;选择合适的板料规格和合理的裁板法(减少料头、料尾和边余料);利用废料作小零件等。利用结构废料利用结构废料的措施有:当材料和厚度相同时,在尺寸允许的情况下,较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。在使用条件许可下,也可以改变零件的结构形状,提高材料利用率。第五节 冲裁
16、排样设计根据材料的合理利用情况,条料排样方法可分为三种:第二章 冲裁工艺与冲裁模设计二、排样方法1.有有废料排样(a)2.少少废料排样(b)3.无无废料排样(c、d)第五节 冲裁排样设计搭边搭边: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。搭边的作用:搭边的作用:一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率;搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙,从而提高模具寿命。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、搭边第五节 冲裁排样设计1影响搭边值的因素第二章 冲裁工艺与冲裁模设计三、搭边(1)材料的力学性能材料的力学性能 硬材料的搭边值可
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