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1、威海职业学院教案第2单元元冲裁工工艺与冲冲裁模具具设计教学课题题冲裁工艺艺及模具具计划课时10教学目标标1.掌握握冲裁模模设计基基础；2.了解解冲裁模模设计应应用。教学重点点冲裁模设设计基础础。教学难点点冲裁模设设计基础础。教学方法法采用实际际问题讲解解，以常常用实物物分析，达达到教学学目的教学手段段通过课件件多媒体体教学本讲主题题1. 冲冲裁模设设计基础础；2.冲裁裁模设计计应用。教学过程环节方式教学内容容所用时间间一以实例垫垫片引入入二提出问题题如果要你你制作一一个或几几个垫片片，你通通常会想想到哪些些方法？如果要要求你制制作一匹匹垫片，通通常用什什么方法？本讲的问问题提出出：1.冲裁裁变
2、形原原理2.冲裁裁件的质质量分析析3.冲裁裁工艺分分析4.冲裁裁模的分分类5.排样样6.计算算冲压力力7.冲压压设备的的选择8.确定定模具压压力中心心9.冲裁裁模刃口口尺寸计计算10.凸凸模、凹凹模的结结构设计计11.定定位零件件12.导导向零件件13.卸卸料与顶顶件装置置14.连连接与固固定零件件三提出要求求1.掌握握冲裁变变形原理理；2.掌握握排样、计算冲冲压力；3.掌握握冲裁模模刃口尺尺寸计算算；4.其它它仅作了了解。四分析解答答问题（一）冲冲裁变形形原理如下图所所示是金金属板料料的冲裁裁变形过过程。变变形过程程大致可可分为三三个阶段段。(a) 弹性变变形阶段段 (b) 塑性变变形阶段段
3、 (c) 分离阶阶段 （a）弹弹性变形形阶段 （bb）塑性变变形阶段段 （cc）分离阶阶段1、弹性性变形阶阶段变形区内内部材料料应力小小于屈服服应力2、塑性性变形阶阶段变形区内内部材料料应力大大于屈服服应力。凸、凹模模间隙存存在，变变形复杂杂，并非非纯塑性性剪切变变形，还还伴随有有弯曲、拉拉伸，凸凸、凹模模有压缩缩等变形形。3、分离离阶段变形区内内部材料料应力大大于强度度极限。裂纹首先先产生在在凹模刃刃口附近近的侧面面凸模刃刃口附近近的侧面面上、下下裂纹扩扩展相遇遇材料分分离冲裁件断断面特征征：圆角带：塑性剪剪切变形形。质量量最好的的区域。光亮带：塑性剪剪切变形形。质量量最好的的区域。断裂带：
4、裂纹形形成及扩扩展。毛刺区：间隙存存在，裂裂纹产生生不在刃刃尖，毛毛刺不可可避免。此此外，间间隙不正正常、刃刃口不锋锋利，还还会加大大毛刺。（二）冲冲裁件的的质量分分析冲裁件质质量：指指断面状状况、尺寸精精度和形状误误差。断面状况况：垂直、光光洁、毛毛刺小 。冲裁间间隙对于于断面质质量起决决定性的的作用。在在具有合合理间隙隙的冲裁裁条件下下，冲裁裁件所产产生的初初始裂纹纹将重合合，可得得正常的的冲裁件件断面质质量。尺寸精度度：图纸规规定的公公差范围围内 。冲裁件件的形状状尺寸精精度在很很大程度度上取决决于冲模模的制造造精度。冲冲模的精精度愈高高，冲裁裁件的精精度愈高高。 形状误差差：外形满满足
5、图纸纸要求；表面平平直，即即拱弯小小。（三）冲冲裁工艺艺分析1.冲裁裁件的形形状和尺尺寸要求求(1) 冲裁件件的形状状应尽可可能简单单、对称称。(2) 冲裁件件的凸出出悬臂和和凹槽的的宽度不不宜太小小，以免免凸模折折断，其其合理值值见表22.1。(3) 冲裁件件的外形形或内形形的转角角处，要要避免尖尖角出现现。 (4) 冲孔时时，由于于受到冲冲孔凸模模强度的的限制，孔孔的尺寸寸不宜过过小。冲冲孔的孔孔径尺寸寸与孔的的形状、材材料的机机械性能能、材料料厚度等等有关，(5) 冲裁件件的孔与与孔之间间，孔与与边缘之之间的距距离不应应过小，否否则模具具的强度度和冲裁裁件的质质量不能能保证，(6) 在弯
6、曲曲件或拉拉深件上上冲孔时时，为了了避免冲冲孔时使使凸模受受水平推推力而折折断，其其孔边与与制件直直壁间应应保持一一定的距距离， 2.冲裁裁件的精精度与断断面粗糙糙度(1) 冲裁件件的经济济精度一一般不高高于ITT11级级，最高高可达IIT8IT110级，冲冲孔比落落料的精精度约高高1级。冲冲裁件的的尺寸公公差、孔孔中心距距的公差差及孔对对外缘轮轮廓的偏偏移公差差分别见见表2.6表2.8。 (2) 冲裁件件的断面面粗糙度度一般为为 最高可可达高 表2.66 冲冲裁件内内外形所所能达到到的经济济精度 基本尺寸/mm材料厚度t/mm3366101018185001IT12IT13IT1112IT1
7、4IT12IT13IT1123IT14IT12IT1335IT14IT12IT13表2.77 两两孔中心心距公差差 材料厚度t/mm一般精度较高精度孔距基本尺寸/mm5050150150300505015015030011224461.000.120.150.200.150.200.250.300.200.300.350.400.030.040.060.080.050.060.080.100.080.100.120.15表2.88 孔孔中心与与边缘距距离尺寸寸公差 材料厚度t/mm孔中心与边缘距离/mm505012012022022036022440.50.60.70.60.70.80.70.
8、81.00.81.01.2（四）冲冲裁模的的分类 (1) 按工序序的性质质可分为为落料模模、冲孔孔模、切切断模、切切口模、剖剖切模、切切边模等等。(2) 按工序序的组合合方式可可分为单单工序的的简单模模和多工工序的连连续模、复复合模以以及连续续复合模模。(3) 按模具具上、下下模的导导向方式式可分为为无导向向的开式式模和有有导向的的导板模模、导柱柱模、滚滚珠导柱柱模、滚滚柱导柱柱模等。(4) 按控制制送料步步距的方方法可分分为固定定挡料销销式、活活动挡料料销式、自自动挡料料销式、导导正销式式、侧刃刃式等。(5) 按凸、凹凹模的材材料可分分为碳素素工具钢钢冲模、合合金工具具钢冲模模、硬质质合金冲
9、冲模、锌锌基合金金冲模、橡橡皮冲模模、聚氨氨酯橡胶胶冲模等等。(6) 按凸、凹凹模的结结构形式式可分为为整体模模与拼块块模。(7) 按凸、凹凹模的位位置形式式可分为为正装模模和倒装装模。(8) 按模具具的卸料料方法可可分为刚刚性卸料料模和弹弹性卸料料模。 （五）排排样1. 排排样的方方式 几种常见见的排样样方式见见表2.10。 2. 材材料的利利用率排样时，在在保证制制件质量量的前提提下，主主要考虑虑如何提提高材料料的利用用率。材材料利用用率的计计算公式式如下：一个进距距的材料料利用率率的计算算见式(2.11)：3. 搭搭边排样时制制件之间间，以及及制件与与条料侧侧边之间间留下的的余料叫叫搭边
10、。搭搭边的作作用是补补偿条料料的定位位误差，保保证冲出出合格的的制件。搭搭边还可可以保持持条料有有定的刚刚度，便便于送料料。表2.110 排样方方式 （六）计计算冲压压力 1. 冲冲裁力的的计算采用平刃刃口凸模模和凹模模冲裁时时，其冲冲裁力的的计算见见式(22.3)。2. 卸卸料力、推推件力和和顶件力力的计算算 如图图2.55所示影响卸料料力、推推件力和和顶件力力的因素素很多，主主要有材材料的机机械性能能、材料料厚度、冲冲裁间隙隙、制件件结构形形状和尺尺寸以及及润滑情情况等。在在生产中中，都是是采用简简单的经经验公式式来计算算：3. 冲冲裁工艺艺力的计计算图2.55 卸卸料力、推推件力和和顶件
11、力力 （七）冲冲压设备备的选择择 1. 冲冲压设备备类型的的选择 根据所要要完成的的冲压工工艺的性性质，生生产批量量的大小小，冲压压件的几几何尺寸寸和精度度要求等等来选择择设备的的类型。2. 冲冲压设备备规格的的确定在冲压设设备的类类型选定定之后，应应该进一一步根据据冲压件件的尺寸寸、模具具的尺寸寸和冲压压力来确确定设备备的规格格。（八）确确定模具具压力中中心 对称形状状制件冲冲模的压压力中心心，位于于制件轮轮廓图形形的几何何中心上上，非对对称制件件的冲模模以及多多凸模、连连续模的的压力中中心可用用解析法法予以确确定。解析法采采用空间间平行力力系的合合力作用用线的求求解方法法，根据据“合力对对
12、某轴之之力矩等等于各分分力对同同轴力矩矩之和”的合力力矩定理理求得。图图2.66所示制制件压力力中心的的计算步步骤如下下 略（九）冲冲裁模刃刃口尺寸寸计算 1. 尺尺寸计算算原则生产实践践证明：由于凸凸、凹模模之间存存在着间间隙，使使落下的的料或冲冲出的孔孔都带有有锥度，落落料件的的大端尺尺寸等于于或接近近于凹模模刃口尺尺寸，冲冲孔件的的小端尺尺寸等于于或接近近于凸模模刃口尺尺寸。如如图2.7所示示。2. 刃刃口尺寸寸计算方方法根据上述述原则，就就可确定定凸、凹凹模的刃刃口尺寸寸及公差差。但由由于模具具的加工工和测量量方法不不同，在在进行具具体计算算与尺寸寸公差标标注时，其其方法也也不同，通通
13、常按下下述方法法进行。略略3. 冲冲裁间隙隙 冲裁间隙隙是指冲冲裁凸、凹凹模之间间工作部部分的尺尺寸之差差。如无无特别说说明，冲冲裁间隙隙即指双双边间隙隙。图2.77 刃刃口尺寸寸与冲件件尺寸的的关系 （十）凸凸模、凹凹模的结结构设计计 1. 凸凸模设计计凸模又称称冲头，是是冲模的的关键零零件之一一，凸模模本身按按其作用用又可分分为工作作部分(即刃口口)和固固定部分分，如图图2.113所示示。2. 凹凹模设计计 3. 凸凸凹模4. 镶镶拼式凸凸模与凹凹模图2.113 凸模 （十一）定位零件 1. 挡挡料销挡料销的的定位面面抵住条条料的前前搭边或或制件内内廓的前前(后)面，使使条料送送进步距距准
14、确。 2. 导导正钉导正钉亦亦叫导正正销，在在连续模模中安装装在落料料凸模上上。落料料前由于于它先插插入已冲冲出的内内孔中而而获得制制件良好好的内孔孔定位，这这时冲模模上安装装的固定定挡料销销，仅对对条料起起粗略定定位的作作用。 3. 侧侧刃在连续模模中若采采用导正正钉精确确定位有有困难时时，可改改用侧刃刃定位。侧侧刃定位位主要用用于板料料厚度小小于0.5mmm精密零零件或脆脆性材料料的冲裁裁定位。这这种结构构的定位位元件的的特点是是步距定定位精度度高，操操作方便便，生产产效率高高，缺点点是造成成一定的的板料消消耗和增增大冲裁裁力。4. 导导尺导尺有分分离式和和整体式式，如图图2.221所示示
15、 图2.221 导尺 （十二）导向零件 1. 导导板在导板模模中，以以导板对对凸模导导向，此此时导板板又兼作作卸料板板之用。导导板的厚厚度可取取凹模厚厚度的00.81倍，长长宽尺寸寸与凹模模相同。导导板用材材料为QQ2355A或445钢。2. 导导柱、导导套(1) 滑动导导柱、导导套 (2) 滚动动导柱、导导套滚动导向向装置的的导向是是由无间间隙的纯纯滚动副副来实现现的，因因而与滑滑动式导导向装置置相比，其其导向精精度高、摩摩擦力小小、发热热量小，但但刚度差差，因而而使用范范围受到到一定限限制。如如图2.24所所示。图2.224 滚动导导向装置置 （十三）卸料与顶件装置 1. 卸卸料与顶顶件装
16、置置的型式式2. 推推(顶)件装置置推(顶)件装置置多在复复合模中中采用，通通过它的的动作将将卡在凹凹模内的的制件或或废料推推(顶)出来。其其结构如如图2.25所所示。3. 卸卸料机构构中关系系冲裁的的计算4. 弹弹性元件件的选用用与计算算图2.227 打杆的的长度 （十四）连接与固定零件 1. 模模柄2. 上上模板和和下模座座它们是冲冲模全部部零件安安装的基基体，又又承受和和传递冲冲压力，因因此它要要具有足足够的强强度、刚刚度和足足够大的的外形尺尺寸。上上、下模模板(座座)有带带导柱和和不带导导柱两种种。 常用标准准模架的的型式，如如图2.29所所示 图2.229 常用标标准模架架 布置作业1.材料料的强度度判据有有哪些？2.材料料的塑性性判据有有哪些？3.如何何计算材材料的s，b,和?34