模具學(xué)習(xí)整理

1、1. 模具除了可以切斷（剪斷）鋼板外，還可以彎、擰鐵板，使之發(fā)生永久的變形，得到想要得到的形狀。直接使材料發(fā)生變形的東西就是模具。沒(méi)有模具就不能進(jìn)行沖壓加工。沖壓機(jī)械與沖壓模具更新時(shí)間：2005-4-14 瀏覽次數(shù)：4263 沖壓機(jī)械 我們先來(lái)看一看沖壓機(jī)械。沖壓機(jī)械有很多種類。 在機(jī)械式?jīng)_壓機(jī)中有曲柄沖壓機(jī)、連動(dòng)沖壓機(jī)、凸輪沖壓機(jī)、螺紋沖壓機(jī)等 使用油壓的為油壓沖壓機(jī)、使用空氣壓力的為空壓沖壓機(jī) 利用人力完成的有腳踏沖壓機(jī)(俗稱:一腳踹)、手動(dòng)沖壓機(jī)等種類。 在這里我們將最為常用的曲柄沖壓機(jī)稱做沖壓機(jī)械。 沖壓機(jī)械是將馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給曲柄軸，再通過(guò)連桿將被防滑部(通稱:刮刀)控制的沖頭上下移動(dòng)

2、。您可以想像，當(dāng)一輛汽車的引擎將汽油燃燒后會(huì)產(chǎn)生壓力，用這個(gè)壓力把氣缸壓下，從曲柄軸得到旋轉(zhuǎn)力的過(guò)程，沖壓機(jī)的工作過(guò)程是與這一過(guò)程正好相反。這樣會(huì)更好理解。 沖壓機(jī)的工作原理是，沖頭反復(fù)運(yùn)動(dòng)(一般為上下運(yùn)動(dòng))，與之相反墊枕部是被固定的。墊枕部被固定在底座上，通過(guò)框架及連桿等與沖頭驅(qū)動(dòng)部(驅(qū)動(dòng)部一般裝在被稱為冠冕的上部)聯(lián)接，接受施加壓力。 沖壓機(jī)械有反復(fù)(上下)運(yùn)動(dòng)的沖頭和被固定的墊枕部。 上模具與下模具共同組成一套模具 沖壓機(jī)械是通過(guò)裝載沖壓模具(以下稱模具)后進(jìn)行沖壓加工的。模具由一對(duì)刀具(工具)組成。如果您聯(lián)想一下剪刀就不難理解了。首先將一片刀具裝在沖頭上，另一片刀具固定在墊枕部上。 將

3、鐵板放在刀具與刀具之間，沖頭下降時(shí)鐵板就會(huì)被切斷。這一對(duì)刀具就是模具。 被裝在沖頭上的模具，理所當(dāng)然就被稱為上方模具，即上模具。 墊枕部的模具就稱為下模具。 上模 具與 下模 具共同構(gòu)成模具。 模具除可以切斷鋼板(剪斷)以外，還可以彎、擰鐵板，使之發(fā)生永久的變形，得到想要得到的形狀。直接使材料發(fā)生變形的東西就是模具。沒(méi)有模具就不能進(jìn)行沖壓加工。 模具的質(zhì)量、性能直接影響到?jīng)_壓加工的生產(chǎn)性和沖壓加工的質(zhì)量，具有極為重要的作用，可以說(shuō)是沖壓加工的生命。沖裁：“金屬塑性加工方法板料成形(沖壓)”選編：華安盛道 資料參考：機(jī)械制造基礎(chǔ)等網(wǎng)絡(luò)資料金屬塑性加工方法板料成形(沖壓)板料成形(沖壓)：使板料經(jīng)

4、分離或變形而得到制件的成形工藝統(tǒng)稱為板料成形(也稱為沖壓)。冷沖壓：厚度小于4mm的金屬薄板通常是在常溫下進(jìn)行沖壓的，故稱冷沖壓。熱沖壓：當(dāng)板料厚度超過(guò)810mm時(shí)，采用加熱后進(jìn)行沖壓，故稱為熱沖壓。板料成形(沖壓)的特點(diǎn)：沖壓可獲得形狀復(fù)雜、尺寸精度高、表面質(zhì)量好的沖壓件，不經(jīng)機(jī)械加工即可進(jìn)行裝配。此外，由于冷變形使零件產(chǎn)生加工硬化，故沖壓件的剛度高、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕。沖壓操作簡(jiǎn)單，工藝過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，生產(chǎn)率高，零件成本低。因此沖壓適于大批量生產(chǎn)。沖壓所用的原材料:低碳鋼、高塑性合金鋼、銅合金、鋁合金、鎂合金等。沖壓的設(shè)備：主要有剪床和沖床。圖E4-1 沖壓設(shè)備沖壓的基本工序：可分

5、為分離工序和變形工序。分離工序：是使毛坯的一部分與另一部分相互分離的工序，如落料、沖孔、切料等。變形工序：是使毛坯的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序，如彎曲、拉深、成形、翻邊、收口等。沖裁定義：使坯料按封閉輪廓分離的工序稱為沖裁，它主要包括落料、沖孔、切邊、切口、剖切、整修等。落料：是利用沖裁取得一定外形的制件或毛坯的沖壓方法，沖落部分為成品，周邊為廢料。沖孔：是將沖壓坯內(nèi)的材料以封閉的輪廓分離開(kāi)來(lái)，得到帶孔制件的一種沖壓方法，沖落部分為廢料，周邊為成品(圖E4-2)。圖E4-2 沖裁過(guò)程示意圖1凸模；2凹模沖裁的分離過(guò)程： (圖E4-3)1)彈性變形階段2)塑性變形階段3)剪裂階段

6、圖E4-3 沖裁變形過(guò)程(a)彈性變形階段；(b)塑性變形階段；(c)剪裂階段彎曲定義：將板料、型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度制件的工序稱為彎曲。1)彎曲變形過(guò)程圖E4-4 V形件彎曲變形過(guò)程2)彎裂及最小彎曲半徑彎曲時(shí)，變形只發(fā)生在圓角范圍內(nèi)，其內(nèi)側(cè)受壓縮，外側(cè)受拉伸。當(dāng)外側(cè)的拉力超過(guò)板料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)造成外層金屬破裂。板料越厚，內(nèi)彎曲半徑r越小，壓縮及拉伸應(yīng)力就越大，也越易破裂。為防止彎裂，必須規(guī)定出最小彎曲半徑rmin，通常 rmin=(0.251)t,t為板厚。影響最小彎曲半徑的主要因素如下： 材料的力學(xué)性能 材料的熱處理狀態(tài) 彎曲件角度 板料的纖維方向和表面質(zhì)量3)

7、彎曲時(shí)的回彈回彈：在材料彎曲變形結(jié)束，工件不受外力作用時(shí)，由于彈性恢復(fù)，使彎曲件的角度和彎曲半徑與模具的尺寸和形狀不一致，這種現(xiàn)象稱為回彈。在設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，應(yīng)使模具的彎曲角p比彎曲件彎曲角小一個(gè)回彈角(=-p)，回彈角一般小于10。影響回彈的因素:板料性質(zhì)、相對(duì)彎曲半徑r/t(t為板厚)和模具結(jié)構(gòu)等。拉深定義：利用模具使沖裁后得到的平板毛坯變形成開(kāi)口空心零件的工序稱為拉深。1)拉深變形過(guò)程圖E4-5 圓筒形件的拉深過(guò)程2)拉深系數(shù)與拉深次數(shù)(1)拉深系數(shù)工件直徑d與毛坯直徑D的比值稱為拉深系數(shù)，用m表示，即： m = d/D它是衡量拉深變形程度的指標(biāo)。影響拉深系數(shù)的因素：材料的塑性；毛坯相對(duì)厚

8、度t/D（t毛坯厚度）；凸、凹的圓角半徑和合適的間隙，壓邊力，潤(rùn)滑條件等。(2)拉深次數(shù)圖E4-6 多次拉深時(shí)直徑的變化若m小于極限拉深系數(shù)，不能一次拉深成形，則可采用多次拉深工藝。此時(shí)，各道工序的拉深系數(shù)為：m1 = d1/D,m2 = d2/d1,mn = dn/dn-1總拉深系數(shù)m總表示從毛坯D拉深至dn的總的變形量。即： m總=m1m2mn-1mn=dn/D連續(xù)拉深次數(shù)不宜太多，如低碳鋼或鋁，不多于45次，否則工件因加工硬化會(huì)使塑性下降，導(dǎo)致拉裂。沖裁間隙2006-11-06授 課 內(nèi) 容備 注備課環(huán)節(jié)：復(fù)習(xí)提問(wèn)-導(dǎo)言引入-講新課-總結(jié)-做作業(yè)1、什么是沖裁？沖裁是利用模具在壓力機(jī)上使

9、板料相互分離的工序。其主要工序是沖孔與落料。2、什么是落料？什么是沖孔？落料是指沖裁后，沖裁封閉曲線以內(nèi)的部分為制件；沖孔是指沖裁后，沖裁封閉曲線以外的部分為制件。例如：墊圈制件，中央小孔的沖壓為沖孔工序，外輪廓的沖壓為落料工序，所以一個(gè)簡(jiǎn)單的墊圈制件是由兩個(gè)工序復(fù)合而成的。導(dǎo)言引入：冷沖壓是機(jī)械工業(yè)中常見(jiàn)的一種金屬加方法。它是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，以獲得一定幾何精度的機(jī)械零件或制品（統(tǒng)稱制件），通常是在室溫下進(jìn)行加工的，所以稱為冷沖壓或板料沖壓。一、日常生活中常見(jiàn)的剪切實(shí)例：用刀切木棒、手鉗剪鋼釘、剪刀剪木棍等。你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的斷截面有不同程度的粗糙程度。

10、有的斷面光亮整齊，有的斷面粗糙而且產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。這都與刀刃或刃口之間的間隙大小有關(guān)。注意：這些現(xiàn)象都是利用剪切原理工作的，模具工作過(guò)程也是利用剪切原理，只不過(guò)兩者的區(qū)別在于刃口的幾何形狀不同，前者刃口是直線形狀，而后者刃口的形狀是曲線形。沖孔和落料是冷沖壓工藝中極為重要的常見(jiàn)的加工工藝，板料在剪切力的作用下分離成形。其沖裁間隙是決定沖裁件斷面質(zhì)量好壞的主要因素，它是冷沖模設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，因此有必要研究沖裁間隙則這個(gè)問(wèn)題。二、沖裁斷面質(zhì)量的分析：一般來(lái)說(shuō)，沖裁斷面質(zhì)量可劃分為四個(gè)帶區(qū)，即圓角帶、光亮帶、斷裂帶和毛刺。（沖孔件） （落料件）沖裁制件的質(zhì)量主要體現(xiàn)在斷面質(zhì)量的好壞，而以上四個(gè)帶區(qū)所占

11、的面積或區(qū)域大小隨著材料的性質(zhì)、厚度、模具結(jié)構(gòu)以及凸凹模間隙的不同而變化。凸凹模之間的間隙合理時(shí)，光亮帶區(qū)域大、毛刺高度很小而且毛刺少、制件的質(zhì)量好。如果凸凹模之間的間隙不合理，光亮帶區(qū)域小、毛刺高度較大而且毛刺多、制件的質(zhì)量差。第二節(jié) 沖裁間隙教學(xué)目的以及重點(diǎn)、難點(diǎn)：1. 了解間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響。2. 掌握間隙值在模具設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用以及簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)理念。3. 了解尺寸間隙對(duì)尺寸精度的影響。4. 掌握合理間隙值的確定方法。一、間隙對(duì)斷面質(zhì)量的影響概念：間隙凸模與凹模工作部分尺寸的差值稱為間隙。公式：Z公式中D凹模尺寸(mm)Z沖裁間隙（雙邊值）（mm）d凸模尺寸(mm)如圖所示：過(guò)程概述：沖裁

12、間隙的過(guò)大或過(guò)小，對(duì)沖裁時(shí)上下裂紋的重合與否有直接影響。沖裁間隙合理時(shí)，當(dāng)凸模向下沖裁板料時(shí)，由于板料在上下凸凹模中間受到剪切力，凸模與板料上表面接觸由于剪切產(chǎn)生裂紋，凹模與板料下表面接觸由于擠壓剪切同時(shí)產(chǎn)生裂紋，隨著凸模繼續(xù)向下沖裁，上邊的裂紋向下延伸，而下邊的裂紋向上延伸，當(dāng)上下裂紋匯交重合時(shí)，板料產(chǎn)生分離變形，沖裁過(guò)程結(jié)束。從以上分析過(guò)程可以看出，裂紋匯交有下列三種情況：1、間隙過(guò)大（Z過(guò)大）：上下裂紋內(nèi)錯(cuò)，材料不僅受剪切力()，而且受拉伸力（），拉伸變形大，導(dǎo)致毛刺、圓角帶、斷裂帶加寬，光亮帶小，斷面質(zhì)量差。2、間隙過(guò)小（Z過(guò)?。荷舷铝鸭y外錯(cuò)，上下裂紋中間一部分材料，隨著沖裁進(jìn)行將被

13、第二次剪切，使斷面產(chǎn)生兩個(gè)光亮帶，斷面質(zhì)量差。3、合理間隙（Z適中）：上下裂紋匯交重合，斷面光亮整齊，制件質(zhì)量好。對(duì)于普通沖裁來(lái)說(shuō)，間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致上下裂紋不能匯交重合，所以，正確控制凸凹模之間的間隙值，是沖裁模具設(shè)計(jì)得一個(gè)重要內(nèi)容。新技術(shù)應(yīng)用精密沖裁改變沖裁條件，在板料不出現(xiàn)裂紋的條件下，以塑性變形的方式實(shí)現(xiàn)材料的分離，光亮帶擴(kuò)大到整個(gè)斷面。精密沖裁的特點(diǎn)：負(fù)間隙沖裁，凸模一般比凹模大(0.050.3)t。誤區(qū)辨析：1、沖孔或落料過(guò)程中，凸模始終不進(jìn)入凹模。凸凹模是工作部件，但不是定位零件。2、沖裁過(guò)程中，凸凹模的間隙由導(dǎo)柱和導(dǎo)套這種定位零件來(lái)保證。二、沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響1、尺寸

14、精度的影響模具精度板料精度板料材質(zhì)間隙沖裁2、塑性材料對(duì)尺寸精度的影響：塑性材料沖裁后回彈小，尺寸精度高；硬質(zhì)材料塑性小，易回彈，尺寸精度低。3、對(duì)落料工序：間隙過(guò)大，除受剪切、還受拉伸變形的影響，易回彈，尺寸變??；間隙過(guò)小，除受剪切，還受壓縮變形影響，回彈后，尺寸增大。沖孔工序恰好于上述過(guò)程相反。三、合理間隙值的確定1、間隙對(duì)沖裁值的影響對(duì)模具壽命的影響：間隙小，摩擦力大，摩損嚴(yán)重，壽命低；間隙大，摩擦力小，壽命高。間隙對(duì)沖裁力、卸料力的影響：大間隙，沖裁力有一定程度的降低，由于凸模不進(jìn)入凹模，一般情況下沖裁力不受間隙的影響，但卸料力由于間隙的增大有一定程度的減小，即卸料容易?？偟脑瓌t：滿足沖裁尺寸精度的前提下，間隙一般取較大值，這樣即可降低沖裁力，又可提高模具壽命。2、間隙值的確定理論計(jì)算方法z/2=(ts)tan=t(1s/t) tan式中t料厚（毫米）；s產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入板料的深度（毫米）。其值可有實(shí)驗(yàn)得到。s/t產(chǎn)生裂紋時(shí)凸模擠入板料的相對(duì)深度；剪切裂紋與垂直線間的夾角。因?yàn)槎葦?shù)變化不大，一般為4度6度。 查表方法：間隙值可通過(guò)查設(shè)計(jì)手冊(cè)或表格得到。不同材料、不同抗剪強(qiáng)度決定不同的間隙值。經(jīng)驗(yàn)公式法：C與材