冲压成形模具 - 图文

冲压成形模具

一、冲压加工基础知识 1．冲压技术及模具

? 冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或

塑性变形，从而获得所需制件的一种压力加工方法。

? 冲压工艺、冲压模具、冲压材料构成了冲压加工三要素。冲压模具一般

具有专用性（具有“一模一样”的特征），且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。模具CAD/CAE/CAM技术成为改造传统模具生产的关键技术。

? 冲压的基本变形方式：分离工序和成形工序（P3、4表1—1等） ? 对应于变形方式→相应冲压模具（P22、23）

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? 冲压模具的基本组成：上模和下模（P23～24）

各种结构的冲压模具，尽管复杂程度不同，组成零件各有差异，但主要由七种构件组成。

①工作零件 ②固定零件 ③导向零件 ④卸料与压料零件 ⑤定位零件 ⑥紧固零件 ⑦附加机构 2．冲压工艺与冲压设备

由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求各不相同，因而生产中采用的冲压工艺也多种多样。

? 冲压件的工艺性系冲压件对冲压工艺的适应性。

根据冲压工艺分析的结论，综合考虑生产中的各类因素，确定合适的冲压工艺方案至关重要。（P11、12） ? 冲压成形工序是在冲压设备上完成的。

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冲压设备的种类很多，其分类方法也很多（P6～P11）。应根据要完成冲压的工序性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求等来选择冲压设备的类型。

二、冲裁工艺与冲裁模

? 冲裁模是指从条料、板料或半成品上沿规定轮廓分离材料所使用的模具。通常指落料模和冲裁模。（动画1）

? 根据冲制零件尺寸、精度要求的不同，冲裁模分为普通冲裁模和精密冲裁模。

1．冲裁件的工艺性（P36～38）

在编制冲压工艺规程和设计模具之前，从工艺角度分析制件设计得合理与否，是否符合冲裁的工艺要求。

? 冲裁件的结构工艺性

? 冲裁件的尺寸精度与断面粗糙度 ? 冲裁件的尺寸标注 ? 冲件材料等 2．冲裁过程

冲裁过程的变形相当复杂，但了解和掌握其变形规律，有利于冲裁工艺与冲裁模设计，有利于冲裁件质量的控制。

? 三个阶段（间隙正常时）（P35）

? 冲裁件的断面特征（正常冲裁条件下P36）（动画2） 3．冲裁件的工艺计算

? 排样、搭边、条料宽度计算（P41～44）

排样是指冲裁件在条料或板料上的布置方法。在冲压零件的成本中，材料费用占60％以上，因此材料的经济利用是一个重要问题，而材料的经济利用又与排样方式有关。

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搭边：指冲裁时制件与制件之间、制件与条料边缘之间的余料。

条料宽度尺寸的确定：

有侧压装置： B?(L?2b)0??

无侧压装置：B?(L?2b?C)0??

式中： L——制件垂直于送料方向的基本尺寸； Δ——条料的宽度公差；

b——侧面搭边值； C——送料保证间隙：

B ≤100，C=0.5～1.0；B＞100，C=1.0～1.5。

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? 模具的压力中心计算P26

冲裁模的压力中心即冲裁力合力的作用点。冲压时，模具的压力中心必须与压力机滑块的中心线重合；否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，导致压力机滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低压力机和模具的使用寿命。

简单形状的工件压力中心的计算：

①对称形状的零件压力中心，位于刃口轮廓图形的几何中心上；

②直线段的压力中心位于直线段的中心；

③等半径的圆弧段的压力中心，位于任意角2?角平分线上，且距离圆心为

x0的点上，x0?rsin?/?。

复杂形状冲裁件压力中心的计算： ①选定坐标系；

②计算各轮廓的长度或冲压力； ③计算各轮廓或冲压力中心的坐标值； ④根据力矩原理计算压力中心。

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或

? 冲裁工艺力计算（P39）

冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁工艺力。冲裁工艺力包括冲裁力、卸料力、推件力和顶件力。

4．冲裁模设计中的计算 ? 冲裁间隙（P55～56） ? 刃口尺寸计算（P57～61）

①落料尺寸决定于凹模尺寸，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上，冲裁间隙通过减小凸模刃口的尺寸来取得；

②冲孔尺寸决定于凸模尺寸，设计冲孔模时，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的尺寸来取得；

③设计落料模时，凹模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸； ④设计冲孔模时，凸模基本尺寸应取制件尺寸公差范围内的较大尺寸； ⑤初始设计模具时，冲裁间隙一般采用最小合理间隙值； ⑥刃口尺寸的制造偏差方向，原则上单向注向金属实体内部； ⑦模具制造方法的不同，其刃口尺寸的计算方法亦不同。

? 弹簧尺寸 ? 模具闭合高度

模具的闭合高度：指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。 原则：模具闭合高度必须与冲压设备的闭合高度相适应，应介于其最大和最小闭合高度之间，不得大于其最大闭合高度。

模具的闭合高度应介于冲床最大和最小闭合高度之间，如果模具的闭合高度小于冲床的最小闭合高度，可以采用垫板。

5．冲裁模的典型结构（P51～55） 1）单工序模 ① 落料模

? 无导向落料模（敞开式）（P52图2—18）

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? 导板式落料模（P53图2—19）

? 导柱式落料模（P54图2—20）（动画1） ②冲孔模

? 结构与一般落料模相似

? 冲孔模有其特点：冲孔大多在工序件上进行，为了保证冲件平整，冲孔模一般采用弹性卸料装置（兼压料作用P69），并注意解决好工序件的定位和取出问题；冲小孔时必须考虑凸模的强度和刚度，以及快速更换凸模的结构；冲裁成形零件上的侧孔时，需考虑凸模水平运动的转换机构等。

2）复合模（P78图2—53）

? 在结构上具有一个或几个具有双重作用的工作零件——凸凹模。 ? 根据凸凹模在模具中的装配位置不同，分为正装式复合模（上）和

倒装式复合模（下） ① 正装式复合模（P81图2—55）

? 板料在压紧状态下分离，制件平直度较高。

? 由于弹性顶件和弹性卸料装置的作用，分离后的制件容易被嵌入

边料中而影响操作，从而影响了生产率。

? 适于冲裁材料较软或料厚较薄、平直度要求较高的制件。

②倒装式复合模（P79图2—54）

? 一般采用刚性推件装置，冲件不是在被压紧状态下分离，制件平

直度不高。

? 冲孔废料直接从凸凹模内孔推下，当采用直刃壁凹模洞口时，会

聚积废料，孔壁较小时可能引起胀裂。

? 结构简单（省去了顶出装置），并为机械化出件提供了条件，应

用非常广泛。

3）级进模

? 在冲床一次行程中，按一定的顺序，在模具的不同位置上完成两种或两种以上的冲裁工序。（动画4）

? 为控制制件内、外形的相对位置精度，条料的定位成为关键。 ? 两种基本结构类型：导正销定距的级进模，侧刃定距的级进模。 ? 一般情况下，侧刃定距的定距精度低于导正销定距的定距精度，有些级进模将两者联合使用，前者作粗定位，后者作精定位，此时，侧刃断面

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的长度应略大于送料步距，使导正销有导正的余地。 ① 导正销定距的级进模（P76图2—50）

常用于级进模中，以保证工件上的孔与外形的相对位置精度，消除送料的步距误差，起到精确定位的作用。

当冲裁材料厚度小于0.5mm，冲孔直径小于1.5mm，落料凸模尺寸较小时，不宜使用导正销。

工步较多，精度较高，零件上又无适宜导正的孔的级进模，常在条料的空位处设置工艺孔，供导正销导正条料。

②侧刃定距的级进模（P77图2—51）

长方形侧刃：

制造简单，但当侧刃刃口部分磨钝后，会使条料边缘处出现毛刺而影响正常送进。

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成形侧刃（燕尾形刃口）：

克服了长方形侧刃的缺点，但制造较复杂，增大了切边宽度，材料利用率降低。刃口的磨损较严重，强度也较差，因此不适于冲厚料。适用于板厚在 0.5mm以下，定位精度较高的冲裁。

侧刃数量可以是一个，也可以两个。两个侧刃可以在条料两侧并列布置，也可以对角布置，对角布置能够保证料尾的充分利用。多工序级进模多采用双侧刃结构。

尖角形侧刃：

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与弹簧挡料销配合使用，节省材料，但操作麻烦，生产效率低，不常采用，只在冲裁贵重金属时使用。

6．冲裁模主要零部件介绍（PPT）

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三、弯曲工艺与弯曲模 1．概述

? 弯曲：利用金属的塑性变形，将毛坯材料弯成一定角度或一定形状的冲

压加工方法。 压弯的典型形状：

? 弯曲是冲压生产中应用较为广泛的一种基本加工方法，属于成形工序。

一般用于板料、棒料、管料的成形加工。

典型压弯工件：

? 根据弯曲件的不同要求及生产批量的大小，有多种弯曲方法。最常用的

是以弯曲模具在通用压力机上进行弯曲。

2．弯曲工艺 1）弯曲过程（P85）

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2）弯曲件工艺性（P86）

? 弯曲半径

工件的弯曲圆角半径应不小于允许的最小弯曲半径。

最小弯曲半径：导致材料开裂前的临界弯曲半径。 相对弯曲半径（r/t）：表示弯曲变形程度的工艺参数。

? 弯曲件孔边距

弯曲件上的孔应远离弯曲变形区或安排在弯曲之后冲出；（安全距离查表）

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? 弯曲件的直边高度 弯曲直边应有足够的高度

? 添加工艺孔、槽或缺口

移动在宽窄交界处的弯曲线或开工艺槽、孔。

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? 弯曲件的尺寸等

一般弯曲件的尺寸公差等级应在IT13级以下，角度公差应大于15′。

3．弯曲工艺计算 ? 回弹值的确定 ? 最小弯曲半径 ? 弯曲件毛坯尺寸计算 ? 弯曲力计算 ? 弯曲模间隙的确定 ．弯曲模具

? 典型结构（PPT） ? 弯曲成形质量问题 ? 成形零件尺寸计算

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四、拉深工艺与拉深模

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五、成形模

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