沖裁模結(jié)構(gòu)分析.

1、湖南輕工高級(jí)技工學(xué)校教案本課程名稱：模具概論授課教師：陸唐授課班級(jí)：咼機(jī)電9班授課時(shí)間：2011年下學(xué)期項(xiàng)目冷沖模具結(jié)構(gòu)分析項(xiàng)目總課時(shí)（ 32 節(jié)）教師姓名陸唐授課班級(jí)高機(jī)電9班授課時(shí)間授課方式講授項(xiàng)目名稱冷沖模結(jié)構(gòu)分析項(xiàng)目總課時(shí)32節(jié)模塊名稱冷沖模具基本概述模塊總課時(shí)2節(jié)任務(wù)名稱任務(wù)課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握冷沖模的基本概論，理解當(dāng)前模具行業(yè)的發(fā)展能力目標(biāo)可以獨(dú)立完成模具業(yè)的發(fā)展闡述素質(zhì)目標(biāo)具有團(tuán)隊(duì)合作精神，對(duì)本專業(yè)知識(shí)感興趣重 點(diǎn)1沖模的基本概論2、模具的發(fā)展難點(diǎn)1沖模的設(shè)計(jì)、制造、工程一體化2、全新的模具設(shè)計(jì)與制造觀念教學(xué)方法基于工作過程的案例教學(xué)法課外練習(xí)1預(yù)習(xí)下一章節(jié)的課程內(nèi)容。2、分

2、組討論冷沖模行業(yè)的發(fā)展和職業(yè)定位。教學(xué)回顧教學(xué)實(shí)施與授課主要內(nèi)容第一講冷沖壓概述一、沖壓加工概況1. 冷沖壓概念冷沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材 料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需沖 件的一種壓力加工方法。冷沖壓加工實(shí)施條件：壓力機(jī)、模具、材料性能 冷沖壓加工的性質(zhì)：壓力加工2. 冷沖壓加工的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）冷沖壓加工屬于少、無廢料加工，省能、 低耗、高效所以沖件的成本低。2）質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好。3）適于加工壁薄、重量輕、形狀復(fù)雜、表面 質(zhì)量好、剛性好的零件。4）操作簡單、生產(chǎn)效率高，對(duì)操作工人的技 術(shù)要求低。缺點(diǎn)：1）生產(chǎn)環(huán)境差、噪音大、危險(xiǎn)性高。2）生產(chǎn)零件精度較

3、低，經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為 IT11IT14。3. 冷沖壓加工的應(yīng)用：應(yīng)用廣泛，但要求有一定的批量性。二、沖壓工序的分類 1分離工序分離工序是指坯料在模具刃口作用下，沿一定的輪 廓線分離而獲得沖件的加工方法。主要包括落料、沖孔、分離等。2成形工序成形工序是指坯料在模具 壓力作用下，使坯料產(chǎn)生塑性變 形，但不產(chǎn)生分離而獲得的具有 一定形狀和尺寸的沖件的加工方 法。主要有彎曲、拉深、翻邊等。三、壓力機(jī)簡介1壓力機(jī)的分類：液壓機(jī)機(jī) 械壓力機(jī)：曲柄壓力機(jī)、摩擦壓 力專用設(shè)備：折彎機(jī)、彎管機(jī)等2曲柄壓力機(jī)基本原理QOIO條料落料沖孔落料沖孔同時(shí)完成四、沖模簡介1模具的分類簡單模（單工序模）：級(jí)進(jìn)模（連續(xù)模）：復(fù)

4、合模2模具組成零件簡介工作零件、定位零件、卸料與出件零件、導(dǎo)向零件、 支撐、緊固與連接零件。五、沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向1. 沖壓成形理論及沖壓工藝2. 模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備3. 模具新材料及熱處理、表面技術(shù)4. 模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技 術(shù)，它以計(jì)算機(jī)軟件的形式為用戶提供了一種有效的輔助 工具，使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、 成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具 CAD/CAE/CAM能顯著縮短模具設(shè)計(jì)及制造周期、降低生 產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為人們的共識(shí)。5. 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)教師姓名陸唐授課班級(jí)高機(jī)電9班授

5、課時(shí)間授課方式講授項(xiàng)目名稱冷沖模結(jié)構(gòu)分析項(xiàng)目總課時(shí)32節(jié)模塊名稱沖裁模結(jié)構(gòu)分析模塊總課時(shí)18節(jié)任務(wù)名稱沖裁?；A(chǔ)知識(shí)任務(wù)課時(shí)10節(jié)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握沖裁模的基本結(jié)構(gòu)能力目標(biāo)可以分組完成一套簡單的沖裁模具結(jié)構(gòu)分析素質(zhì)目標(biāo)具有團(tuán)隊(duì)合作精神，對(duì)本專業(yè)知識(shí)感興趣重 點(diǎn)1沖裁模的結(jié)構(gòu)零件名稱2、沖裁模具的各個(gè)零件的作用3、沖裁模的加工過程難點(diǎn)1沖裁模各個(gè)零件的名稱與作用2、沖裁模具設(shè)計(jì)教學(xué)方法以兩套簡單的沖裁模為案例，分析講解其結(jié)構(gòu)課外練習(xí)1收集各種冷沖件產(chǎn)品。2、簡述冷沖模基本工作原理。教學(xué)回顧教學(xué)實(shí)施與授課主要內(nèi)容模塊二沖裁模結(jié)構(gòu)分析本模塊以以下兩個(gè)產(chǎn)品為典型案例，首先安排同學(xué)們簡單的 草繪這個(gè)圖

6、，并分小組進(jìn)行討論采用常規(guī)的做法（車、銑、磨） 如何加工出來，而采用冷沖模又是如何做出來。1、完成圖示落料件的模具結(jié)構(gòu)分析。2口4?已知：材料10鋼，料厚0.8mm2、完成圖示落料沖孔件的模具結(jié)構(gòu)分析OOSS22T3R8弧+0.1D已知：材料 Q235,料厚2mm第二講:學(xué)習(xí)情景一 沖裁的基本概論一、沖裁的概念與應(yīng)用1. 概念沖裁是利用模具使板料沿一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。 它包括沖孔、落料、切口、切邊、剖切等多種分離工序。2. 分類根據(jù)變形機(jī)理的差異，沖裁可分為普通沖裁和精密沖裁。通常所說的 沖裁是指普通沖裁。3. 應(yīng)用沖裁的應(yīng)用非常廣泛，它既可直接沖制零件，又可為彎曲、拉深、成

7、 形等其他工序制備坯料。二、沖裁模的分類與組成1沖裁模的分類沖裁所使用的模具叫沖裁模，它是沖裁過程必不可少的工藝裝備。凸、 凹模刃口鋒利，間隙小。其常見分類方法見下表。序 號(hào)分類方 法模具名稱模具特點(diǎn)-一-按工序 性質(zhì)分1落料模沿封閉輪廓將沖件與板料分離，沖下來的部分為沖 件2沖孔模沿封閉輪廓將沖件與廢料分離，沖下來的部分為廢 料3切邊模將沖件多余的邊緣切掉4切口模沿敞開的輪廓將沖件沖出切口，但沖件不完全分離5整修模切除沖裁件的粗糙邊緣，獲得光潔垂直的工件斷面6精沖模利用帶齒的壓料板，在工作時(shí)強(qiáng)行壓入材料，造成 材料的徑向壓力，通過一次沖壓行程獲得高精度、 斷面質(zhì)量好的沖件的模具-二二按工序

8、的組合 程度分1單工序 模在一副模具中只能完成一個(gè)工序的模具2級(jí)進(jìn)模在一副模具的不冋位置上冋時(shí)完成多道工序3復(fù)合模在一副模具的冋一位置上冋時(shí)完成多道工序三按上、下 模導(dǎo)向 情況分1敞開模模具本身無導(dǎo)向裝置，工作完全靠壓力機(jī)及滑塊導(dǎo) 軌起作用2導(dǎo)板模用導(dǎo)板來保證沖裁時(shí)凸、凹模的準(zhǔn)確位置3導(dǎo)柱模上、下模分別裝有導(dǎo)柱、導(dǎo)套，靠其配合精度來保 證凸、凹模的準(zhǔn)確位置2沖裁模的組成L4藝過程，并和坯料直接發(fā)生作用。 藝過程，也不和坯料直接發(fā)生任何一副沖裁模的基本結(jié)構(gòu)都可看成由上模和下模兩部分組成，都可 將其組成零件按用途進(jìn)行分類。設(shè)計(jì)模具時(shí)，可根據(jù)各類零件的用途和要 求，在結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算上找到共

9、同的規(guī)律。沖裁模的組成零件按其用途可分為工藝零件與結(jié)構(gòu)零件兩大類。工藝零件一一直接參與完成沖壓結(jié)構(gòu)零件不直接參與完成沖壓作用，只對(duì)模具完成工藝過程起保證作用或?qū)δ＞叩墓δ芷鹜晟谱饔谩?根據(jù)作用功能的不同，沖裁模零件可細(xì)分成工作零件、定位零件、卸料及出件 零件、導(dǎo)向零件、固定零件和標(biāo)準(zhǔn)件等六類，如下圖：I1第三講:學(xué)習(xí)情景二沖裁變形分析一、沖裁變形時(shí)板料變形區(qū)受力情況分析右圖是無壓邊裝置的模具對(duì)板料進(jìn)行沖裁時(shí)的情形。凸模 1與凹模2都 是具有與沖件輪廓一樣形狀的鋒利刃口，凸、凹模之間存在一定間隙。當(dāng)凸 模下降至與板料接觸時(shí)，板料就受到凸、凹模的作用力，其中： F1、F2為 凸、凹模對(duì)板料的垂直作

10、用力；F3、F4為凸、凹模對(duì)板料的側(cè)壓力；卩 F1、卩F2為凸、凹模端面與板料間的摩擦力，其方向與間隙大小有關(guān)，一 般從模具刃口指向外；，卩F3、卩F4為凸、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力。從圖中可看出，由于凸、凹模之間存在間一隙，F(xiàn) 1、F2不在同一垂直 線上，故板料受到彎矩M作用，從而使板料彎曲并從模具表面上翹起，使 模具表面和板料的接觸面僅限在刃口附近的狹小區(qū)域。另外，接觸面間相 互作用的垂直壓力并不均勻，隨著向模具刃口的逼近而急劇增大，因此， 工作零件的刃口部分成為受力最大的易損部位。二、沖裁時(shí)的板料變形過程板料的分離過程是在瞬間完成的。整個(gè)沖裁變形分離過程大致可分為三 個(gè)階段。1.彈性變形

11、階段女口右圖a所示，在凸、凹模壓力的作用下，使板料產(chǎn)碑遂 1懈生彈性壓縮、拉伸 和彎曲等變形。凸模 下部略微擠入板料， 凹?？诓康牟牧下?微擠入凹模口內(nèi)。凹 模上的板料上翹，凸 模下的材料拱彎。材 料越硬，間隙越大， 上翹和拱彎越嚴(yán)重。該階段的變形，材料內(nèi)部的應(yīng)力沒有超過屈服點(diǎn)，所以壓力去掉之后，材料立即恢復(fù)原狀。2. 塑性變形階段 當(dāng)凸模繼續(xù)下壓時(shí)，材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)，板 料進(jìn)入塑性變形階段，如圖b所示。材料產(chǎn)生塑性變形的同時(shí)，因間隙存在, 還伴有彎曲拉伸和側(cè)向擠壓變形。隨著凸模的壓入，材料的變形程度不斷增加，變形區(qū)的材料加工硬化逐漸加劇，變形抗力不斷上升，沖裁力也相應(yīng)增 大，直到應(yīng)力集

12、中的刃口附近出現(xiàn)剪裂紋。此時(shí)塑性變形基本結(jié)束。3斷裂分離階段 如圖c、d所示，當(dāng)凸模繼續(xù)壓入時(shí)，金屬板料內(nèi) 的應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度，剪裂紋不斷地向板料內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)上、下裂紋相遇 時(shí)，則板料被拉斷分離，沖裁變形過程便告結(jié)束。三、沖裁件質(zhì)量及其影響因素沖裁件質(zhì)量是指斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能 垂直、光滑、毛刺??；尺寸精度應(yīng)該保證在圖樣規(guī)定的公差范圍之內(nèi)； 零件外形應(yīng)該滿足圖樣要求：表面盡可能平直，即拱彎小。1. 沖裁件斷面質(zhì)量及其影響因素由于沖裁變形的特點(diǎn)，沖裁件的斷面明顯地分成四個(gè)特征區(qū)，即塌 角帶、光亮帶、斷裂帶與毛刺區(qū)，如下圖所示，光亮帶越寬，說明斷面 質(zhì)量越好。塌角帶a該區(qū)域

13、的形成是當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí)， 刃口附近的材料產(chǎn) 生彎曲和伸長變形，材料被拉入間隙的結(jié)果。光亮帶b該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當(dāng)刃口切入材料后，材料與 凸、凹模刃口的側(cè)表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的1/21/3。斷裂帶c該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng) 力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且?guī)?有斜度。第四講:學(xué)習(xí)情景三沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁模中凸、凹模刃口橫向尺寸的差值（見右圖）。雙面 間隙用Z表示，單面間隙為Z/2。間隙值 對(duì)沖裁件質(zhì)量、沖裁力和模具壽命均有 很大影響，是沖裁工藝與沖裁模設(shè)計(jì)中 的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。一、間隙對(duì)沖壓

14、力的影響 試驗(yàn)表明，間隙對(duì)沖壓力有明顯的影響，特別是對(duì)卸料力的影響更為顯 著。隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng) 力增大，容易斷裂分離，因此沖裁力減小； 不重合，沖裁力下降緩慢。由于間隙增大，使光亮帶變窄以及材料的彈性變形，使落料件尺寸 小于凹?？卓诔叽?，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或 頂件力隨之減小。二、間隙對(duì)模具壽命的影響模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。刃磨壽命是用兩次刃磨之間 的合格沖件數(shù)表示?？倝勖怯媚＞呤橹沟目偟暮细駴_件數(shù)表示。模具失效的形式一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和漲裂。沖裁過程中模具與材料的接觸壓力隨間隙的減小而增大，這不僅使 得模具的磨損速度加快，而且還

15、會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃。 此外，小間隙還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂，小凸模折斷，凸、凹模相互啃刃等異 常損壞。因此，為了提高模具壽命，一般需要選用較大間隙。若采用小 間隙，就必須提高模具硬度、精度，減小模具粗糙度值，提供良好潤滑, 以減小磨損。三、間隙值的確定掌握查表法。作業(yè)：總結(jié)間隙對(duì)沖裁的影響。第五講:學(xué)習(xí)情景四 沖裁模結(jié)構(gòu)分析步驟詳解與實(shí)例一、 沖裁工藝性分析沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工 藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的 條件下得到質(zhì)量合格的沖裁件。沖裁工藝性分析的主要目的在于判定沖 裁件在沖壓加工中能不能干和好不好干，其主要分析內(nèi)容包括沖件材料 分析、結(jié)構(gòu)分析和精度分析。1. 材料分析：沖裁屬于分離工序，其在加工中對(duì)材料的要求是材料的 硬度不能過高，且具有一定的塑性不能太脆。2. 結(jié)構(gòu)分析：（1）沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡