机电学院冷冲压工艺与模具设计教学课件(编辑修改稿)

机电学院冷冲压工艺与模具设计教学课件(编辑修改稿)内容摘要：

材料厚度 τ b材料抗剪强度 K考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响冲裁力修正系数，一般取 K=。 平刃口模具冲裁，估算冲裁力 F=Ltσ b σ b材料的抗拉强度 2020/10/5 84 3．降低冲裁力的方法 2020/10/5 85  1） 阶梯凸模冲裁 t≤3mm H=t t3mm H= 阶梯凸模冲裁的冲裁力，按产生最大冲裁力的阶梯进行计算。  2） 斜刃冲裁 • 斜刃冲裁即将凸模或凹模刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度的斜刃 ， 则冲裁时刃口不同时切入 ， 逐步地将材料切离 ， 以降低冲裁力。 • 斜刃配置的原则：落料时凸模采用平刃刃口 ，凹模采用斜刃刃口；冲孔时凹模采用平刃刃口 ，凸模采用斜刃刃口；斜刃刃口一般对称布置。 2020/10/5 86 • 斜刃刃口主要参数设计  3） 加热冲裁 • 加热冲裁一般只适用于厚板或表面质量及精度要求不高的零件。 材料厚度 t/mm 斜刃刃口高度 H 斜刃角 υ 3 3~10 2t t 5176。 8176。 2020/10/5 87 4． 卸料力 、 推件力及顶件力的计算 冲裁时，工件或废料从凸模上取下来所需要的力叫卸料力； 从凹模内将工件或废料顺着冲裁方向推出所需要的力叫推件力； 从凹模内将工件或废料逆着冲裁方向顶出所需要的力叫顶件力。 2020/10/5 88 2020/10/5 89  卸料力： FX=KXF 推件力： FT=nKTF 顶件力： FD=KDF F冲裁力 KX卸料力系数 KX=~ KT推件力系数 KT=~ KD顶件力系数 KD=~ n同时卡在凹模内的冲裁件 (废料 )数 n=h/t h凹模洞口的直刃壁高度 t板料厚度 2020/10/5 90 5．总冲压力的计算  F0=F+KX+ FT +FD 压力机公称压力 ≥ F0 2020/10/5 91 三 ． 压力中心的确定  压力中心：冲压力合力的作用点。 模具的压力中心应该通过模柄的中心线 (压力机滑块的中心线 )， 否则冲压时滑块就会承受偏心载荷 ，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损 ，还会使合理的间隙得不到保证 ， 从而影响冲件的质量和降低模具寿命甚至损坏模具。  压力中心确定方法 • 解析法 、 作图法 、 悬挂法 2020/10/5 92  X0=  Y0＝ niiniiiLxL11niiniiiLyL11解析法确定压力中心 2020/10/5 93 Li—— 冲裁单元的周边长度 xi、 yi—— 冲裁单元压力中心的 X、 Y坐标  形状简单的冲裁单元 ， 其冲裁时的压力中心与工件的几何中心重合。 冲裁圆弧线段时 ， 其压力中心的位置按下式计算： s i n1800 RxααRx 02020/10/5 94 例：求落料件的压力中心。 5060R3012345y1x 1x 2y3y4x 4x 5y5a b2020/10/5 95  圆弧段（ 5）的压力中心坐标计算如下：  各段的长度和压力中心坐标如下：  l1＝ 30 x1＝ 50 y1＝ 15  l2＝ 50 x2＝ 25 y2＝ 0  l3＝ 60 x3＝ 0 y3＝ 30  l4＝ 20 x4＝ 10 y4＝ 60  l5＝ x5＝ y5＝ i n4545s i n18030)3060( s4545s i n18030)3050(55yx2020/10/5 96 压力中心计算结果 00yx2020/10/5 97 29凸模结构设计  一 .凸模结构设计的三原则 精确定位 、 防止拔出 、 防止转动 二 ． 圆凸模结构要素 头部 、 头厚 、 头部直径 、 杆 、 连接圆角 、杆直径 、 引导直径 、 刃口 、 刃口尺寸 、过渡圆角 、 刃口长度 、 凸模总长度。 2020/10/5 98 三．凸模结构类型  （ 一 ） 标准圆凸模  A型圆形凸模 、 B型圆形凸模 、 C型圆形凸模  （ 二 ） 凸缘式凸模  （ 三 ） 铆装式凸模  （ 四 ） 直通式凸模  1． 用螺钉吊装固定凸模  2． 用低熔点合金或环氧树脂固定凸模  3． 用无机粘结剂固定凸模 2020/10/5 99  低熔点合金：铋基 Bi－ Sn－ Pb－ Sb四元合金。 低熔点合金固定凸模有如下优点： 1） 降低了固定板的加工难度。 2） 降低了多孔冲模装配时调整间隙的困难，提高了模具的装配质量，缩短制模周期。 3） 凸模更换方便。 4） 低熔点合金的冷胀性可保证凸模工作时不松动。 低熔点合金的硬度和强度较低，一般冲裁板厚不大于 2mm。  （ 五 ） 镶拼式凸模 2020/10/5 100 四 ． 凸模长度  凸模长度根据模具结构 ， 并考虑修磨 、操作安全 、 装配等的需要确定。 固定卸料方式凸模长度： • 弹压卸料方式凸模长度： • h5：预压状态下卸料橡皮厚度 ， h5＝（ － ） H， H为自由状态下橡皮的厚度。 • ：凸模端面缩进卸料板的距离。 hhhhL  321  hhhL2020/10/5 101 五 ． 凸模的强度与刚度校核 （ 一 ） 凸模抗压能力校核 凸模材料的许用抗压强度取决于凸模材料及热处理 ， T8A、 T10A、 Cr12MoV、GCr15等工具钢 ， 淬火硬度为 58～ 62HRC时 ， 抗压强度可取 (～ ) 10179。 Mpa。  bczAF  m i n/ bcbtd4m i n 2020/10/5 102 （二）凸模纵向抗弯能力校核 凸模材料的弹性模量， E= 凸模无导向时， u=2， n＝ 3 凸模有导向时， u=， n＝ 3 /2m i n2m a xZFnuEIl /2m a x 95ZFdl /2m a x 270ZFdl 644m indI 2020/10/5 103 210凹模结构设计 • 一 ． 凹模板的外形与尺寸 • （ 一 ） 圆形凹模板 • （ 二 ） 矩形凹模板 • 凹模壁厚：从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离。 • 凹模有效面积：在排样图上沿着送料方向与垂直送料方向从凹模孔之间最大距离处画的矩形 l b。 • 凹模壁厚 c查表确定。 • 凹模外形尺寸 L B的确定。 2020/10/5 104 二 ． 凹模板的厚度 • 整体凹模板的厚度计算： • F：冲裁力。 • K1：凹模材料修正系数 1～。 • K2： 凹模刃口周边长度修正系数。 )( mmFKKH 2020/10/5 105 三 ． 凹模形孔类型 • 两种基本类型： • ：全直壁型孔 、 阶梯形直壁型孔 （ 钻 、 铣 ）。 • 2020/10/5 106 • 阶梯形直壁型孔设计参数：直刃口有效高度 h、漏料孔比型孔单边扩大值 b。 • 直刃口有效高度 h： t≤1mm， 取 h＝ 4～ 5mm，t＞ 1mm， 取 h＝ 6～ 8mm。 • 漏料孔比型孔单边扩大值 b： b＝ ～ 1mm • 斜壁型孔的斜角：用电火花加工型孔时取 α＝4′～ 20′， 用线切割加工时取 α＝ 1176。 ～ 176。 2020/10/5 107 四 ． 凹模板上孔壁最小尺寸 • 针对淬火凹模板，螺孔中心到凹模板外缘尺寸： l＝ 2d， lmin＝ ； l1＝ ，l2＝。 销孔中心到凹模板外缘应保证最小的尺寸。 • 螺孔与凹模型孔及销孔之间应保证最小的尺寸。 s＞ 2d； smin＝ ， smin＝ 1d。 2020/10/5 108 五 ． 凹模的镶拼结构 • （一） 镶拼凹模的应用 对于大、中型的凹模或形状复杂、局部薄弱的小型凹模。 （采用整体式结构将给锻造、机械加工或热处理带来困难，而且当发生局部损坏时，会造成整个凹模和报废。 ） 2020/10/5 109 （二） 拼合面设计一般原则 • 1． 直线与直线相交的拼合面应角顶处分开。 拼合面与冲裁轮廓之间的夹角 α一般取 90176。 或大于 90176。 2． 直线与圆弧相切的拼合面不应在切点处，应在距切点 3～ 5mm的直线段，大型模具可增至 10mm。 2020/10/5 110 • 3．大型凹模的长直线段应分成几段，使每一拼块的体积大小相近，为锻造和热处理创造有利条件。 拼合面应与刃口垂直，拼合面的长度不宜过大，一般取 12～ 20mm，以便减少精加工面。 4． 凸模和凹模均为拼块结构时，两者的拼合面不应重合，而应错开 3～ 5mm。 • 5． 在拼合面处，拼块之间应尽可能以凸台与凹槽相配合或以台肩相互搭接，以便增加拼块结构的稳固性。 6． 拼合面应选择在便于修磨与调整的部位，并适当减小修磨的面积。 2020/10/5 111 （ 三 ） 镶拼式凹模的固定方法 • 1． 压入式固定 把各拼块拼合后，以过盈配合压入固定板孔内。 2． 斜楔式固定 中小型拼块凹模常用的固定方法。 3． 平面式固定 主要用于大型镶拼凹模。 4． 粘结剂浇注固定 2020/10/5 112 （ 四 ） 镶拼式凹模的结构特点  节约模具钢；减少铸造的困难；拼块便于加工；刃口尺寸和冲裁间隙容易控制和调整 ， 模具精度较高 ， 寿命较长；避免应力集中 ， 减少或消除了热处理变形与开裂的危险；便于维修与更换已损坏或过分磨损部分 ， 延长模具总寿命 ， 降低模具成本；拼块尺寸要求严格 ， 模具装配工艺较复杂。 2020/10/5 113 六 .标准圆凹模  A型圆凹模 、 B型圆凹模 2020/10/5 114 211定位装置 • 一。