冷冲压与模具设计电子全册配套完整教学课件.ppt

1、第1章 冲压加工基本知识 冷冲压加工及分类冷冲压加工及分类 任务一任务一 冷冲压材料冷冲压材料 任务二任务二 冷冲压设备冷冲压设备 任务三任务三 冷冲压模具材料选用冷冲压模具材料选用 任务四任务四 任务一 冷冲压加工及分类 阶段一 冲压的概念、特点及应用 阶段二 冷冲压加工的分类 阶段一 冲压的概念 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机） 上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑 性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方 法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加 工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也 叫冷冲压或板料冲压。 冷冲压的特点 （1）冲压加工有许多独特的优点，主要表现为： 1）冷

2、冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因 为冷冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟几十 次，高速压力机每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一 个冲件。 2）冷冲压可加工零件的尺寸范围较大、形状较复杂的零件，小到钟表的指针， 大到汽车的车架等，冷冲压时材料是冷变形效应，故冲压件的强度和刚度均较高。 3）冷冲压时，模具只要保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材 料的表面质量，而模具的寿命一般较长，那么冲压件的质量稳定，互换性好，具有 “一模一样”的特征。 4）冷冲压一般没有切屑碎料产生，材料的消耗较少，且不需其他加热

3、设备，因 而是一种省料、节能的加工方法，冲压件的成本较低。 （2）冷冲压加工的缺点，主要表现有： 1）复杂产品模具的制造成本较高，生产周期较长。 2）冷冲压生产过程中噪声很大等。 冷冲压的应用 冷冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广 泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压方法加工产品零部 件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电等 行业。在这些行业中，冲压件所占的比重都相当的大，少则 60%以上，多则90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工 方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所 代替。因此也可以说，如果生产过程中不广泛采用冲压工艺， 许多行业要提高

4、生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进 行产品更新换代等都是难以实现的。 为什么冲压要在保证冲压设备、冲压材料、 冲压工艺和模具的情况下，才能使先进冲压工 艺实现？ 这是因为冲压设备必须符合材料剪切、拉伸 力量要求，冲压材料必须符合拉伸、表面要求， 冲压模具必须符合加工要求，才能保证先进的 冲压工艺实现，这三者缺一不可。 思考与分析 冲压加工三大要素的关系冲压加工三大要素的关系 阶段二 冷冲压加工的分类 （1）在实际生产过程中，一个冲压件一般需要经过多道冲压 工序才能完成。由于冲压件的形状、尺寸、精度、生产批量和 原材料等的不同，其冲压工序也是多种多样的。冷冲压工序按 变形性质不同可分为分离

5、工序、成形工序及复合工序。 1）分离工序在冲压过程中，被加工材料在外力作用下 使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，从而形成具有一定 形状和尺寸的零件，如剪裁、冲孔、落料、切边等。 2）成形工序在冲压过程中，被加工材料在外力作用下， 发生塑性变形而不破裂的前提下，而得到具有一定形状和尺寸 的零件，如弯曲、拉深、翻边等。 3）复合工序为了进一步提高冷冲压生产效率，常常把 两个以上的基本工序合并成一个工序，称为复合工序。 JSP中的注释可以分为两类：一类是输出 到客户端，用户在查看源文件时可以看见，另 一类是仅在服务器端，供开发者使用的，这种 注释仅服务器端可见，不会发送到客户端。 （1）输出到浏

6、览器端的注释 （2）服务器端的JSP注释 3.1.2 JSP的数据类型 1变量 变量是指在程序运行过程中，值可以发生 变化的量。与Java一样，JSP中的变量也遵循 “先定义，后使用”的原则，变量在使用前， 都要求先进行定义其数据类型。 在定义时系统 会为变量分配固定的内存，在程序执行中可以 按照变量名对其中的内容进行访问。 任务二 冷冲压材料 阶段一 材料的冲压成形的基本理论 阶段二 常用的冲压材料 阶段一 材料的冲压成形的基本理论 材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。材料的冲 压成形性能好，就是指其便于冲压成形，单个冲压工序的极限变形 程度和总的极限变形程度大，生产效率

7、高，容易得到高质量的冲压 件，且模具损耗低，不易出废品等。由此可见，冲压成形性能是一 个综合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要内容来看，可分 为成形极限和成形质量。 成形极限是指材料在冲压成形过程中所能达到的最大变形 程度。 提高伸长类变形的极限变形参数的方法主要有： （1）提高材料的塑性，减少变形的不均匀性； （2）消除变形区的局部硬化或其他引起应力集中而可能导 致破坏的各种因素，如去除毛刺或坯料退火处理等。 提高压缩类变形的极限变形系数的方法有： （1）提高传力区的承载能力，降低变形区的变形抗力或摩 擦阻力； （2）采取压料等措施防止变形区失稳起皱等。 成形极限 成形质量是指材料经冲压

8、成形以后所得到 的冲压件能够达到的质量标准，包括尺寸精 度、厚度变化、表面质量及物理力学性能等。 成形质量 阶段二 常用的冲压材料 1、冷冲压常用材料的基本要求 （1）冷冲压材料的性能要求 冷冲压材料一般应具有一定的强度、刚度、冲击韧度等力学性能要求。此外，有的冷冲压材 料还有一些特殊的要求，如传热性、耐热性等。 （2）冷冲压工艺要求 冷冲压用材料通常具有良好的冲压工艺性能要求。一般伸长率大、屈服比小、弹性模量大、 硬化指数高，有利于各种冲压成形工序。其次，材料的化学成分对冲压工艺性能的影 响也很大，如果钢中的碳、硅、锰、磷、硫等元素的含量过高，就会使材料的塑性降 低，脆性增加，导致材料冲压工

9、艺性能变差。 2、冷冲压常用材料 冷冲压常用的材料包括金属和非金属材料，金属材料 又分为黑色金属和有色金属两类。 3、冷冲压材料的合理选用应按如下要求： （1）冷冲压材料的选用要考虑冲压件的使用要求，根据 冲压件的使用条件，使所选材料满足相应强度、刚度、 韧性及耐蚀性和耐热性。 （2）冷冲压材料的选用要按照冲压工艺要求选材，先试 冲压，然后在分析冲压变形性质的基础上，把冲压成形 时的最大变形程度与板料冲压成形性能所允许采用的极 限变形程度进行对比，如果符合要求则可以选用，否则 应该重新进行选择。 （3）冷冲压材料的选用要按照经济性要求合理选材，所 选材料在满足使用性能及冲压工艺要求的前提下，尽

10、量 使材料的价格低廉，来源方便，经济性好，以降低冲压 件的成本。 任务三 冷冲压设备 阶段一 冷冲压设备的分类及常用冷冲压设备简介 阶段二 冷冲压设备的选用 阶段一 冷冲压设备的分类 冷冲压压力机的种类繁多，按照不同的分类方法可分为以下不同的类别。 （1）常按驱动滑块力的种类分为：电磁压力机、机械压力机、液动压力机和气动压力机。 1）电磁压力机可分为：电磁式手压机、电磁式压力机。 2）机械压力机可分为：手动压力机、脚踏压力机、单动压力机、双动压力机、三动压力机、摩擦压力机、 专业压力机。 3）液动压力机可分为：单动液压机、双动液压机、三动液压机、专业液压机。 4）气动压力机可分为：气动手式压力

11、机、气动式压力机。 （2）按照驱动滑块机构的种类又可分为：曲柄式压力机、肘杆式压力机、摩擦式压力机。 阶段一 冷冲压设备简介 曲柄式压力机 图1-2所示为开式双柱可倾压力机的外形结构图。其 运动原理如图1-3所示，其工作原理如下：电动机1的能 量和运动通过带传动传给中间传动轴4，再由齿轮传动 传给曲轴9，连杆11上端套在曲轴上，下端与滑块12铰 接，因此，曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往 复直线运动。将上模13装在滑块上，下模14装在工作 台垫板15上，压力机便能对置于上、下模间的材料做 功，将其制成工件，实现压力加工。由于工艺操作的 需要，滑块有时运动，有时停止，因此装有离合器7和 制动

12、器10。压力机在整个周期内进行工艺操作的时间 很短，即有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负 荷的空程运动。为了使电动机的负荷较均匀，有效地 利用能量，因而装有飞轮，在该型压力机上，大带轮3 和大齿轮6均起到了飞轮的作用。 阶段二 冷冲压设备的选用 1、冲压设备类型的选择 冲压设备类型主要根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量、冲压件的尺寸大小和精度要求等来选择。 （1）对于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件等，主要选用开式机械压力机 （2）对于大中型冲压件，多选用闭式液压机 （3）在小批量生产中，多采用液压机或摩擦压力机 （4）在大批量生产或形状复杂件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压

13、力机。 2、冲压设备规格的选择 包括公称压力、滑块行程、行程次数、工作台面尺寸、滑块模柄孔尺寸、闭合高度、电动机功率的确 定。 任务四 冷冲压模具材料 阶段一 冷冲压模具材料的选用原则 阶段二 常用冷冲压模具材料 阶段一 冷冲压模具材料的选用原则 1、生产批量 2、被冲压材料的性能、模具零件的使用条件 3、降低生产成本 4、开发专用模具钢 阶段二 常用冷冲压模具材料 模具钢是制造模具的主要材料，按工作条件的不同，一般把模具刚分为3类，即冷作模具 钢、热作模具钢和塑料模具钢，冷作模具钢用于制造冲裁模、挤压模、拉深模、冷镦 模、弯曲模、成形模、剪切模、滚丝模和拉丝模等模具。 第2章 冲裁工艺及模具

14、设计 冷裁工艺的基本知识冷裁工艺的基本知识 任务一任务一 冲裁工艺设计冲裁工艺设计 任务二任务二 冲裁模的典型结构冲裁模的典型结构 任务三任务三 冲裁模零部件设计与选用冲裁模零部件设计与选用 任务四任务四 冲裁模设计实例冲裁模设计实例 任务五任务五 任务一 冲裁工艺的基本知识 阶段一 冲裁的概念、分类 阶段二 冲裁变形过程 阶段三 冲裁件的质量及其影响因素 阶段一 冲裁的概念及分类 冲裁是利用冲模使板料的一部分沿一定的轮 廓形状与另一部分分离的工序。冲裁工序包括： 落料、冲孔、切口、切边、冲切、剖切等。 阶段二 冲裁变形过程 冲裁变形过程大致可分为以下三个阶段： （1）弹性变形阶段 （2）塑性

15、变形阶段 （3）断裂分离阶段 阶段三 冲裁件的质量及其影响因素 冲裁件的质量及其影响因素 1、冲裁件的断面质量及其影响因素 (1)模具刃口状态的影响 (2)冲裁间隙的影响 (3)材料力学性能的影响。 2、冲裁件尺寸精度及其影响因素 (1)冲模结构与制造精度 (2)冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差 3、冲裁件形状误差及其影响因素 冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷 任务二 冲裁工艺设计 阶段一 冲裁件的工艺性 阶段二 冲裁模间隙 阶段三 凸模与凹模刃口尺寸的确定 阶段四 冲裁的排样 阶段五 冲压力与压力中心的计算 阶段一 冲裁件的工艺性 1、冲裁件的结构与尺寸 （1）冲裁件的形状应力求简

16、单、规则，有利于材料的合理利用，以 便节约材料，减少工序数目，提高模具寿命，降低冲件成本。 （2）冲裁件的内、外形转角处要尽量避免尖角，应以圆弧过渡，以 便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快 磨损。 （3）尽量避免冲裁件上过于窄长的凸出悬臂和凹槽。如图2-4所示， 这样的结构使得凸模壁厚较薄，易折断，通常应使悬臂与狭槽的最 小宽带b1.5t（t为制件的厚度） （4）冲裁件中孔与孔之间、孔与零件边缘之间的距离（如图2-4所 示），因受模具强度和零件质量的限制，其值不能太小。一般要求 c1.5t，ct。 （5）在弯曲或拉深件上冲孔，冲孔位置与零件壁最小间距应满足图 2-5所示

17、尺寸。 （6）冲裁件的孔径因受冲孔凸模强度和刚度的限制不宜太小，否则 凸模容易折断和压弯。 2、冲裁件的精度与断面粗糙度 （1）冲裁件的经济公差等级不高于IT11级， 一般落料件公差等级最好低于IT10级，冲 孔件公差等级最好低于IT9级。 （2）冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材 料塑性、材料厚度、冲裁间隙、刃口锋利 程度、冲模结构及凸、凹模工作部分表面 粗糙度等因素有关。 阶段二 冲裁模间隙 冲裁模间隙是指冲裁模的凸、凹模刃口之间 的空隙。 凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用 Z/2表示； 两侧间隙之和称为双面间隙，用Z表示。如 无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。 1、冲裁间隙对冲裁过

18、程的影响 （1）间隙对冲压力的影响 （2）间隙对模具寿命的影响 2、冲裁间隙值的确定 确定合理间隙的方法有理论确定法和经 验确定法两种 阶段三 凸模与凹模刃口尺寸的确定 1、凸凹模刃口计算的原则 （1）落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸相 等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃 口尺寸为基准。 （2）冲孔时，因孔的光面尺寸与凸模刃口尺寸相等 或基本一致，应先确定凸模刃口尺寸，即以凸模刃口 尺寸为基准。 （3）凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸 公差和凸、凹模加工方法确定，既要保证冲裁间隙要 求和冲出合格零件，又要便于模具加工。 2、凸、凹模刃口尺寸计算方法 （1）凸、凹模分别

19、加工时的计算法 这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的 工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简 单，精度容易保证，所以采用分别加工。设计 时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸 及制造公差。 （2）凸凹模配作加工时的计算法 凸、凹模配作加工是指先按图样设计尺寸加工 好凸模或凹模中的一件作为基准件（一般落料 时以凹模为基准件，冲孔时以凸模为基准件）， 然后根据基准件的实际尺寸按间隙要求配作另 一件。 提醒 采用凸、凹模配作法加工时，只需计算基准件的刃 口尺寸及公差，并详细标注在设计图样上。而另一非 基准件不需计算，且设计图样上只标注基本尺寸（与 基准件基本尺寸对应一致），不注公差，但要在技术

20、 要求中注明：“凸（凹）模刃口尺寸按凹（凸）模实 际刃口尺寸配作，保证双面间隙值为ZminZmax” 阶段四 冲裁的排样 1、排样的概念 排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布 置的方法 2、材料的合理利用 （1）材料利用率 （2）提高材料利用率的措施 1）采用合理的排样方法如，如图2-13 2）选用合适的板料规格和合理的裁板方法 3）利用结构废料冲小零件，如图2-14 3、排样方法 分为：有废料排样、少废料排样、无废料排 样 4、常见的排样方式见表2-16 5、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叫搭边。 （1）影响搭边的因素 1）材料的力学性能。 2）材料厚度。

21、3）冲裁的形状与尺寸。 4）送料及挡料方式。 5）卸料方式。 （2）搭边值是由经验确定的。表2-17为最小搭 边值的经验数表之一，供设计时参考。 阶段五 冲压力与压力中心的计算 1、冲压力的计算 2、卸料力、推件力及顶件力的计算 3、压力机公称压力的确定 4、冲模压力中心的确定 冲压力合力的作用点称为压力中心。为 了保证压力机和模具的正常工作，应使模 具的压力中心与压力机滑块的中心线相重 合 具体计算方式见本书50-53页 任务三 冲裁模的典型结构 阶段一 冲裁模的分类与结构 阶段二 冲裁模的典型结构 阶段一 冲裁模的分类与结构 1、冲裁模的分类 （1）按工序性质分类，可分为落料模、冲孔模、切

22、 断模、切口模、切边模等。 （2）按工序组合程度分类，可分为单工序模、级 进模、复合模等。 （3）按模具导向方式分类，可分为开式模、导板 模、导柱模等。 （4）按模具专业化程度分类，可分为通用模、专 用模、自动模、组合模、简易模等。 （5）按模具工作零件所用材料分类，可分为钢质 冲模、硬质合金冲模、锌基合金冲模、橡胶冲模、 钢带冲模等。 （6）按模具结构尺寸分类，可分为大型冲模和中 小型冲模等。 2、冲裁模的结构组成 一般冲裁模由工作零件、基础零件、卸 料零件、定位零件、导向零件、紧固零件 六个部分组成。 阶段二 冲裁模的典型结构 1、单工序冲裁模 单工序冲裁模又称简单冲裁模，是指 在压力机的

23、一次行程内完成一种冲裁 工序的模具，如落料模、冲孔模、切 断模、切口模等 。 （1）落料模是指沿封闭轮廓将冲件从 板料上分离的冲模。根据上下模的导 向形式，可分为无导向落料模、导板 式落料模、导柱式落料模。 （2）冲孔模的结构与一般落料模相似。 但冲孔模有其自己的特点，特别是冲 小孔模具，必须考虑凸模的强度和刚 度以及快速更换凸模的结构。可分为 导柱式冲孔模、冲侧孔模、小孔冲模。 （3）复合模是指在压力机的一次行程 中，在模具的同一工位上同时完成两 道或两道以上不同冲裁工序的冲模。 可分为倒装式复合模、正装式复合模。 （4）级进模又称连续模、跳步模，是 指压力机的一次行程中，依次在同一 模具的

24、不同工位上同时完成多道工序 的冲裁模。可分为用导正销定位的级 进模、侧刃定距的级进模。 任务四 冲裁模主要零部件设计与选用 阶段一 冲裁模零件的分类 阶段二 工作零件 阶段三 定位零件 阶段四 卸料与推件装置 阶段五 模架与组成零件 阶段六 连接与固定零件 阶段一 冲裁模零件的分类 按模具零件的不同作用，可将其分为工艺 零件和结构零件两大类。 工艺零件分为工作零件、定位零件、压料、 卸料及推件零件。 结构零件分为导向零件、支撑固定零件、 紧固零件及其他通用零件。 阶段二 工作零件 1、凸模 （1）凸模的结构形式 凸模结构形式很多，其截面形状有圆形和 非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等； 结构有整体

25、式、镶拼式、阶梯、直通式和 带护套式等。 （2）凸模的固定方法 凸模的固定方法有台肩固定、铆接固定、 粘结剂浇注固定、螺钉与销钉固定等 。 （3）凸模长度计算 （4）凸模的强度与刚度校核 一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的， 没有必要进行校核。 2、凹模 （1）凹模的结构形式与固定方法 按外形可分为标准圆凹模和板状凹模； 按结构分为整体式和镶拼式；按刃口形式 也有平刃和斜刃。 （2）凹模刃口的结构形式 冲裁凹模刃口形式有直筒形和锥形两种， 选用时主要根据冲件的形状、厚度、尺寸精 度以及模具的具体结构来决定。 （3）整体式凹模轮廓尺寸的确定 冲裁时凹模承受冲裁力和侧向挤压力的作 用。由于凹模结

26、构形式及固定方法不同，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。 3、凸凹模 （1）凸凹模的结构形式与固定 方法 凸凹模是复合模中的主要工作 零件，工作端的内外缘都是刃口， 一般内缘与凹模刃口结构形式相 同，外缘于凸模刃口结构形式相 同。 4、凸模与凹模的镶拼结构 （1）镶拼结构的应用场合及镶拼 方法 镶拼结构有镶接合拼接两种:镶 接事将局部易磨损部分另做一块， 然后镶入凹模体活凹模固定板内； 拼接是整个凸凹模的形状按分 段原则分若干块，分别加工后拼 接起来。 （2）镶拼结构的设计原则 1）力求改善加工工艺，减少钳工工作量， 提高模具加工精度 2）便于装配调整和维修 3）满

27、足冲压工艺要求，提高冲压件质量 （3）镶拼结构的固定方法 阶段三 定位零件 1、挡料销 挡料销的作用是挡住条料搭边或冲件轮廓 以限定条料送进的距离。国标中常见的挡料 销有3种形式：固定挡料销（图2-44）、活 动挡料销（图2-45）和始用挡料销（图2- 46）。 2、导料销 导料销的作用是保证条料沿正确的方 向送进。导料销一般设两个，并位于 条料的同一侧，条料从右向左送进时 位于后侧，从前向后送进时位于左侧。 导料销可设在凹模面上（一般为固定 式的），也可设在弹压卸料板上（一 般为活动式的），还可设在固定板或 下模座上，用挡料螺栓代替 3、导料板 导料板的作用与导料销相同，但采用导料 板定位时

28、操作更方便，在采用导板导向或固 定卸料的冲模中必须用导料板导向。 4、导正销 使用导正销的目的是消除送料时用挡料销、 导料板（或导料销）等定位零件做粗定位时 的误差，保证冲件在不同工位上冲出的内形 与外形之间的相对位置公差要求。导正销主 要用于级进模。 5、侧压装置 6、定位板与定位销 阶段四 卸料与推件装置 1、卸料装置 卸料装置分固定卸料装置、弹压卸料装置 和废料切刀3种。 2、推件（顶件）装置 阶段五 模架及组成零件 1、模架 （1）导柱模模架 （2）导板模模架 2、导向零件 3、模座 （1）尽量选用标准模架。 （2）所选用或设计模座必须与所 选压力机的工作台和滑块的有关 尺寸相适应，并

29、进行必要的校核。 （3）模座材料一般选用HT200或 HT250，也可选用Q235或Q255结 构钢。 （4）模座的上、下表面的平行度 应达到要求，平行度要求一般为4 级。 （5）上、下模座的导套、导柱安 装孔中心距必须一致，精度一般 要求在0.02mm以下。 （6）模座的上、下表面粗糙度R 值为1.60.8um，在保证平行度 的前提下，可允许R值降低为 3.21.6um。 1、模柄 阶段六阶段六 连接与固定零件连接与固定零件 2、固定板 固定板分为圆形固定板和矩形 固定板两种，主要用于固定小型 的凸模和凹模。 3、垫板 垫板的作用是承受凸模或凹模 传递的压力，以防止模座被挤压 损伤。 4、螺

30、钉与销钉 螺钉主要起连接固定作用，销钉起定位 作用。 任务五 冲裁模设计实例 阶段一 冲裁模的设计步骤 阶段二 冲裁模的设计实例 1、工艺设计 （1）零件及其冲压工艺性分析 （2）确定工艺方案，主要工艺参数计算 （3）选择冲压设备 阶段一阶段一 冲裁模的设计步骤冲裁模的设计步骤 2、模具设计 （1）模具结构形式的选择与设计 （2）模具结构参数计算 （3）绘制模具图 3、编写工艺文件及设计计算说明书 详见本书99-106页 阶段二阶段二 冲裁模的设计实例冲裁模的设计实例 第3章 弯曲工艺与模具设计 弯曲工艺的基本知识弯曲工艺的基本知识 任务一任务一 弯曲工艺设计弯曲工艺设计 任务二任务二 弯曲模

31、结构设计弯曲模结构设计 任务三任务三 弯曲模工作零件的设计弯曲模工作零件的设计 任务四任务四 弯曲模装配调试设计步骤弯曲模装配调试设计步骤 任务五任务五 任务一 弯曲工艺的基本知识 阶段一 弯曲工艺基本知识 阶段二 弯曲变形过程及特点 阶段三 最小弯曲半径 阶段一 弯曲工艺基本知识 1、弯曲的概念弯曲的概念 将金属板材将金属板材、型材或管材等在型材或管材等在 模具或专用压力机上弯成一定的模具或专用压力机上弯成一定的 曲率和角度曲率和角度，从而得到一定形状从而得到一定形状 和尺寸零件的工序称为弯曲和尺寸零件的工序称为弯曲。 2、弯曲模 弯曲所使用的模具叫弯曲模。 阶段二 弯曲变形过程及特点 1、

32、弯曲变形过程 V型弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂 弯曲都可看成是多个V型弯曲组成，所以下面 以V形弯曲为代表分析弯曲变形过程。 2、弯曲变形的特点 （1）弯曲变形区的位置 （2）应变中性层 （3）变形区厚度和板料长度 （4）变形区的断面 阶段三 最小弯曲半径 1、影响最小弯曲半径rmin的因素 （1）材料的力学性能 （2）材料表面和侧面的质量 （3）弯曲线的方向 （4）弯曲中心角 2、最小弯曲半径rmin的数值 各种金属材料在不同状态下的最小弯曲半径 的数值，参见表3-1 3、提高弯曲极限变形程度的方法 （1）经冷变形硬化的材料，可采用热处理的方 法恢复其塑性，再进行弯曲。 （2）清除冲裁毛

33、刺。 （3）对于低塑性的材料或厚材料，可采用加热 弯曲。 （4）采用两次弯曲的工艺方法。 （5）对于较厚材料的弯曲，如结构允许，可以 采取先在大弯角内侧开槽后再进行弯曲的工艺。 任务二 弯曲工艺设计 阶段一 弯曲件的工艺分析 阶段二 弯曲件的工序安排 阶段三 弯曲件的展开尺寸计算 阶段四 弯曲件的回弹 阶段五 弯曲力的计算 阶段一 弯曲件的工艺分析 1、弯曲件的材料 弯曲件的材料，要求具有足够的塑性， 屈弹比s/E和屈强比s/b小。足够的塑性 和较小的屈强比能保证弯曲时不开裂，较 小的屈弹比能使弯曲件的形状和尺寸准确。 2、弯曲件的精度 3、弯曲件的结构 （1）弯曲半径 （2）弯曲件的形状 （

34、3）弯曲件直边高度 （4）防止弯曲根部裂纹的工件结构 （5）弯曲件孔边距离 当t2mm时，lt 当t2mm时，l2t （6）增添连接带和定位工艺孔 （7）尺寸标注 阶段二 弯曲件的工序安排 1、形状简单的弯曲件 2、形状较复杂的弯曲件 3、批量大、尺寸较小的弯曲件 4、弯曲件本身几何形状不对称 阶段三 弯曲件的展开尺寸计算 1、概算法 2、外侧尺寸加算法 3、内侧尺寸加算法 阶段四 弯曲件的回弹 1、回弹 板料在常温下的弯曲总是由塑性变形和弹 性变形两部分组成，所以在卸载以后，弹性变 形弯曲消失，塑性变形将弯曲保留下来，使弯 曲件的弯曲半径与弯曲角发生变化，这一现象 称为弯曲回弹，又称回复、回

35、跳。 设弯曲件卸载后弯曲角为，弯曲半径 为r；弯曲件卸载前弯曲角（凸模角度）为 p，弯曲半径（凸模圆角半径）为rp，如 图3-23所示。 则弯曲角变化量为=-p 则弯曲半径变化量为r=r-rp 2、影响回弹的因素 （1）材料的力学性能 （2）相对弯曲半径r/t （3）弯曲工件的形状 （4）模具间隙 （5）弯曲力 3、回弹值的确定 （1）大变形自由弯曲（r/t5）时，由于 弯曲半径的变化不大，可忽略不计，只考 虑角度的回弹。当弯曲角度不为90 时，回 弹角应作如下修改： （2）小变形自由弯曲（r/t10）时，由于 弯曲半径较大，回弹量较大，故弯曲圆角 半径及弯曲角均有较大变化。 （3）校正弯曲时

36、的回弹角比自由弯曲时的 回弹角较小，可用实验所得公式计算，见 表3-8或直接查表3-9。 3、减少回弹量的措施 （1）改善制件的结构，提高材料塑性 （2）采用正确的弯曲工艺，改善变形区应 力状态 （3）改善模具结构，补偿回弹 阶段五 弯曲力的计算 1、自由弯曲力计算 2、校正弯曲力计算 3、顶件力和压料力 4、弯曲时压力机的压力确定 任务三 弯曲模的结构设计 阶段一 弯曲模的分类与设计要点 阶段二 弯曲模的典型结构 阶段一 弯曲模的分类与设计要点 1、弯曲模的分类 弯曲模结构类型大致可分为单工序弯 曲模、级进弯曲模、复合弯曲模和通 用弯曲模等 简单弯曲模包括V形弯曲模、U形弯 曲模等 2、弯曲

37、模的设计要点 （1）坯料的定位要准确、可靠，尽可能采用坯料 的孔或工艺孔定位， （2）模具结构不应妨碍坯料在弯曲过程中应有的 转动和移动，即避免发生干涉； （3）模具结构应能保证弯曲时上下模间水平方向 的错移力得到平衡。 （4）为了减小回弹，弯曲行程终了时应使弯曲件 在模具中得到校正或设计独立校正模。 （5）坯料的安放和弯曲件的取出要方便、迅速、 生产率高、操作安全。 （6）弯曲回弹量较大的材料时，模具结构上必须 考虑凸、凹模加工难易程度以及试模时的修模余量。 阶段二 弯曲模的典型结构 1、V形件弯曲模 2、U形件弯曲模 3、通用弯曲模 4、C形弯曲模 5、O形件滑板式一次弯曲模 6、O形件自

38、动卸料弯曲模 任务四 弯曲模工作零件设计 阶段一 弯曲时凸模与凹模的间隙 阶段二 弯曲时凸模与凹模宽度尺寸 阶段三 弯曲时模具圆角半径与凹模深 度 阶段一 弯曲时凸模与凹模的间隙 U形工件弯曲的凸、凹模间隙，根据 材料的厚度、弯曲件的高度和宽度 （即弯曲线的长度）而定。单边间隙 值按下式确定： 阶段二 弯曲时凸模与凹模宽度尺寸 根据工件尺寸的标注方式不同，凸模与凹 模的宽度尺寸可按表3-12所列公式进行计算。 阶段三 弯曲时模具圆角半径与凹模深度 1、凸模圆角半径rp 2、凹模圆角半径rd 3、凹模深度 任务五 弯曲模的装配调试与设计步骤 阶段一 弯曲模的装配与调试 阶段二 弯曲模的设计步骤与

39、实例 1、弯曲模的装配 弯曲模的装配方法基本上与冲裁模相同， 即确定装配基准件和装配顺序，并按基准件 装配有关部件，即上模、下模、压料装置、 顶件装置及模具间隙的初调。 阶段一阶段一 弯曲模的装配与调试弯曲模的装配与调试 2、弯曲模的调试 弯曲模装配后需要安装在压力机上试冲， 并根据试冲得到的情况进行调整或修正。弯 曲模在试冲过程中的常见问题、产生原因及 调整方法见表3-14。 详见本书150-155页 阶段二阶段二 弯曲模的设计步骤与实例弯曲模的设计步骤与实例 第4章 拉深工艺及模具设计 拉深工艺的基本知识拉深工艺的基本知识 任务一任务一 拉深件结构工艺性工艺设计拉深件结构工艺性工艺设计 任

40、务二任务二 拉深模具设计拉深模具设计 任务三任务三 拉深模的典型结构拉深模的典型结构 任务四任务四 其他形状零件的拉深其他形状零件的拉深 任务五任务五 拉深模的装配与调试拉深模的装配与调试 任务六任务六 任务一 拉深工艺的基本知识 阶段一 拉深模简介 阶段二 拉深及拉伸变形过程分析 阶段三 拉深件的质量问题及控制 阶段一 拉深模简介 1、拉深的概念拉深的概念 拉深是利用拉深模在压力机的压力拉深是利用拉深模在压力机的压力 作用下作用下，将平板坯料或空心件制成开将平板坯料或空心件制成开 口空心零件的冲压工序口空心零件的冲压工序。 2、拉深的分类拉深的分类 分为不变薄拉深和变薄拉深分为不变薄拉深和变

41、薄拉深。 3、常见的拉深件 阶段二 拉深及拉深变形过程分析 1、拉深变形过程 2、拉深变形的特点 （1）拉深过程中，坯料的凸缘部分是主要变形 区，其余部分只发生少量变形，但要承受并传 递拉深力，故是传力区。 （2）变形区受切向压应力和径向拉应力作用， 产生切向压缩和径向伸长变形。当变形程度较 大时，变形区主要发生失稳起皱现象。 （3）拉深件的壁部厚度不均匀，口部壁厚略 有增厚，底部壁厚略有减薄，靠近底部圆角处 变薄最严重。 （4）拉深件各部分硬度也不一样（见图4-6）， 口部因变形程度大，冷作硬化严重，故硬度较 高；而底部变形程度小，冷作硬化小，故硬度 也低。 3、拉深过程中坯料内的应力与应变

42、状态 根据毛坯各部分的应力与应变状态，可 将其分为5个区域： （1）凸缘平面区见图4-8 a）、b）、c） （2）凸缘圆角区见图4-8 a）、b）、d） （3）筒壁区见图4-8 a）、b）、e） （4）底部圆角区见图4-8 a）、b）、f） （5）筒底区见图4-8 a）、b）、g） 阶段三 拉深件的质量问题及控制 1、起皱 拉深时坯料凸缘区出现波纹状的皱褶称为起皱。 （1）起皱的原因 变形区受最大切向压应力作用，其主要变形是切向 压缩变形。当切向压应力较大而坯料的相对厚度t/D （t为料厚，D为坯料）又较小时，凸缘部分的料厚与 切向压应力之间失去了应有的比例关系，从而在凸缘 的整个周围产生波浪

43、形的连续弯曲，这就是拉深时的 起皱现象。 （2）影响起皱的主要因素 1）坯料的相对厚度t/D。 2）拉深系数m。 3）拉深模工作部分的集合形状与参数 （3）控制起皱的措施 最常见的方法是在拉深模具上设置 压料装置，使坯料凸缘区夹在凹模平面与 压料圈之间通过。 2、拉裂 （1）拉裂产生的原因 当凸缘区转化为筒壁厚，拉深件的壁厚 就不均匀，口部壁厚增大，底部壁厚减小， 壁部与底部的最大拉应力超过了该危险断 面材料的抗拉强度时，便产生拉裂。 （2）避免拉裂的措施 生产实际中常用适当加大凸、凹模圆角 半径、降低拉深力、增加拉深次数、在压 料圈底部和凹模上涂润滑剂等方法来避免 拉裂的产生。 任务二 拉深

44、件结构工艺性及工艺设计 阶段一 拉深件的结构工艺性 阶段二 拉深件的工艺设计 阶段一 拉深件的结构工艺性 1、拉深件的结构与尺寸 （1）拉深件应尽量简单、对称，并能以此 拉深成形。 （2）拉深件壁厚公差或变薄量要求一般不 应超出拉深工艺壁厚变化规律。 （3）当零件一次拉深的变形程度过大时， 为避免拉裂，需采用多次拉深， （4）在保证装配要求的前提下，应允许拉 深件侧壁有一定的斜度。 （5）拉深件的底部或凸缘上有孔时，孔边 到侧壁的距离应满足aR+0.5t（或r+0.5t） 如图4-11 。 （6）拉深件的底与壁、凸缘与壁、矩形件 的四角等处的圆角半径应满足：rt，R2t， rg3t，如图4-1

45、1所示。否则，应增加整形 工序。一次整形的，圆角半径可取r （0.10.3）t，R（0.10.3）t。 （7）拉深件的径向尺寸应只标注外形尺寸 或内形尺寸，而不能同时标注内、外形尺 寸。 2、拉深件的精度 拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高 于IT11级。圆筒形拉深件的径向尺寸精度和带 凸缘圆筒形拉深件的高度尺寸精度分别见表 4-2、表4-3。 对于精度要求较高的拉深件，应在拉深后增 加整形工序，以提高其精度。 3、拉深件的材料 用于拉深件的材料，要求具有较好的塑性， 屈强比S/b小，板厚方向性系数r大，平面 方形性系数r小。 屈强比S/b值越小，一次拉深允许的极限 变形程度越大，拉深

46、的性能越好 阶段二 拉深件的工艺设计 1、毛坯尺寸计算 （1）修边余量的确定 （2）形状简单的旋转体拉深件的毛坯直径 （3）复杂旋转体拉深制件的毛坯尺寸计算 1）久里金法则 任何形状的母线绕某轴旋转一周所构成 的旋转体的表面积，等于该母线的长度 与该母线形心绕该轴旋转所得周长的乘 积。即 2）计算步骤见书173174页 2、拉深系数 （1）拉深系数的概念 拉深系数是指拉深后的工件直径与拉深 前的工件（或毛坯）直径之比。 （2）极限拉深系数 使拉深件不拉裂的最小拉深系数称为极 限拉深系数。 （3）影响极限拉深系数的因素 1）材料的组织与力学性能 2）板料的相对厚度（t/D）100 3）摩擦与润滑条件 4）模具的几何参数 3、拉深次数 （1）拉深次数 （2）第一次拉深以后各次拉深的特点 1）首次拉深时，平板毛坯厚度和机械性能可视 为是均匀的，筒形毛坯的壁厚及机械性能是不 均匀的；凸缘变形区时逐渐缩小，而以后各次 拉深时只是在拉深终了前，才逐渐缩小；其拉 深力的变化是由于变形抗力的增加与变形区的 减小这两个相反的因素互相消长的结果