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1、第2章 冷冲模工艺与结构教学课件 高教版 模具设计与制造基础第2章 冷冲模工艺与结构2.1 冷冲压模具基本概念2.2 冷冲压模具结构基础2.3 冷冲模标准件2.4 冷冲压模具的设计基础2.5 冷冲压模具加工工艺2.6 冲裁工艺与冲裁模设计2.1 冷冲压模具基本概念（1）冲压与冲模:在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。加工对象：主要金属板材。加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）。加工设备：主要是压力机。加工工艺装备：冲压模具。（2）冲压生产的三要素：合理的冲压工艺；先进的模具；冲模一种特殊工艺装备。冲模与冲压件有“一模一样”的关系，冲模没有
2、通用性。冲模是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。(3)按工序性质分:冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模及冷挤压模 图2-1 单工序模具结构2.2 冷冲压模具结构单工序模、复合模和连续模的模具结构基本相同的，都是有上模、上模座、下模、下模座、凹凸模、卸料板、固定板、导柱、导套、压料板（圈）等组成 图2-2 复合模结构图2-3 连续模结构图2-4 连续模实例表2-1 单工序模、复合模和连续模的比较比较项目单工序模复合模连续模冲压精度较低较高一般冲压生产率低，压力机一次行程内只能完成一个工序较高，压力机一次行程内可完成二个以上工序高，压力机在一次行程内可完成多个工序实
3、现操作机械化、自动化较易，尤其适合于多工位压力机上实现自动化难，制作和废料排除较复杂，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适应于单机上实现自动化生产通用性通用性好，适合于是小批量生产及大型零件的大量生产通用性较差，公适合于大批量生产通用性较差，仅适合于中小型零件的大批量生产冲模制造的复杂性和价格结构简单，制造周期短，价格低复杂性和价格较高复杂性和价格低于复合模 冲压模具基本结构 上模是整副冲模的上半部，即安装于压力机滑块上的冲模部分。冲模 冲模是装在压力机上用于生产冲件的工艺装备，由相互配合的上、下两部分组成。凸模 凸模是冲模中起直接形成冲件作用的凸形工作零件，即以外形为工作表面的零件。凹模
4、 凹模是冲模中起直接形成冲件作用的凹形工作零件，即以内形为工作表面的零件。压料板（圈）压料板（圈）是冲模中用于压住冲压材料或工序件以控制材料流动的零件，在拉深模中，压料板多数称为压料圈。固定板 固定板是固定凸模的板状零件。卸料板 卸料板是将材料或工（序）件从凸模上卸脱的固定式或活动式板形零件。卸料板是有时与导料板做成一体，兼起导料作用，仍称卸料板。图2-4 对角导柱模架图2-5 后侧式导柱模架图2-6 中间导柱模架图2-7 四角式导柱模架2.3 冷冲模标准件冷冲模常用的凹模板、模板、模柄、凹模、挡料销、推杆、导正销等标准件基本尺寸和材料，矩形凹模板(GB2858.1-81)L=63315B=5
5、0250H=1045材料为T10A,Cr12,Cr6WV,9Mn2V,Cr12MoV 圆形凹模板(GB2858.4-81)D=63315H=1040材料为T10A,9Mn2V,CrWV矩形模板(GB2858.2-81)L=63315B=50250H=640适用于凸模固定板等材料为45钢，Q235-A圆形模板(GB2858.5-81)D=63315H=640适用于凸模固定板、料板、空心垫板、凹模框等。材料为45钢，Q235-A压入式模柄(GB2862.1-81 d=2076H=68158材料为Q235-A槽形模柄(GB2862.4-81)d=2060H=70130材料为Q235-AA型凸缘式模柄
6、(GB2862.3-81)d=3076h=1622H=6498材料为Q235-AB型圆凸模(GB2863.2-81)d=330.2L=3670材料为9Mn2V,Cr6WV,Cr12,Cr12MoV键入式圆凹模(GB2863.4-81)d=840L=1435材料为T10A,9Mn2V,Cr12,Cr6WV,硬度HRC5862带台肩凹模(GB2863-81)d=810L=1435材料为T10A,9Mn2V,Cr12,Cr6WV,硬度HRC5862侧刃(GB2865.1-81)S=5.210.2B=4,L=4550S=7.210.2B=6,L=4550S=10.215.2B=8,L=4550S=15
7、.230.2B=10,L=5065S=30.240.2B=12,L=5570材料为Cr12,9Mn2V,硬度HRC5862弹簧弹顶挡料销(GB2866.5-81)d=420L=1860材料为45钢，热处理HRC4548固定挡料销(GB2866.11-81)d=425L=822材料为45钢，热处理HRC4348带肩橇杆(GB2867.1-81)d=625L=40280材料为45钢，热处理HRC4348A型顶板(GB2867.4-81)D=20210L=418材料为45钢，热处理HRC4348圆柱头卸料螺钉(GB2867.5-81)d=310L设计确定材料为9Mn2V,Cr12,热处理HRC525
8、6B型导正俏(GB2864.2-81)d=310L设计确定材料为9Mn2V,Cr12,热处理HRC5256232.模架技术条件（1）精度:滑动导向模架的精度分为级和级；滚动导向模架的精度分为级和级（2）配合间隙:装入模架的每对导柱和导套（包括可卸导柱和导套）的配合间隙值（或过盈量）应符合表2-7 导柱、导套配合间隙(或过盈量)所示的规定。2.4 冷冲压模具的设计基础最小阻力定律在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。图2-13 最小阻力定
9、律2.4.5 冲压材料及其冲压成形性能1.冲压成形性能材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力好。材料的冲压性能好、成形极限高、成形质量好、便于冲压加工。冲压成形性能是一个综合性的概念，成形极限高、成形质量好。冲压材料及其冲压成形性能2.冲压成形性能的试验方法：间接试验和直接试验。3.板料的机械性能与冲压成形性能的关系4.冲压材料（1）对冲压材料的要求：冲压成形性能，材料厚度公差，表面质量。（2）常用冲压材料：黑色金属、有色金属、非金属材料。2.4.6 冷冲压模具的设计流程1 接受任务书2 分析制品工艺3 选择成型设备4 确定具体结构方案2.5 冷冲压模具加工工艺零件准备、穿丝空加
10、工、热处理、基面加工等-程序准备-零件装夹定位-穿丝选-择工艺参数-切割加工-检验-切割加工-检验2.6 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁：利用模具使板料沿着一定的轮廓形状产生分离的一种冲压工序。基本工序：落料和冲孔。既可加工零件，也可加工冲压工序件。冲裁模：冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。凸、凹模刃口锋利，间隙小。2.6.1 冲裁件质量及其影响因素(1)尺寸精度：图纸规定的公差范围内形状误差。外形满足图纸要求；表面平直，即拱弯小。（1）冲裁件断面质量及其影响因素断面特征圆角带刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形。光亮带：塑性剪切变形。质量最好的区域。断裂带：裂纹形成及扩展。毛刺
11、区：间隙存在，裂纹产生不在刃尖，毛刺不可避免。此外，间隙不正常、刃口不锋利，还会加大毛刺。冲裁件质量及其影响因素(2)冲裁件的形状误差：指翘曲、扭曲、变形等缺陷。翘曲：冲裁件呈曲面不平现象。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。扭曲：冲裁件呈扭歪现象。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。变形：由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。2.6.2 冲裁间隙冲裁间隙Z：指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值。2.6.3 凸、凹模刃口设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准
12、，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。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尺寸来取得。根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。模具磨损预留量与工件制造精度有关。冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。例1 冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。2.6.4 冲裁排样设计1.材料的合理利用2.排样方法3.搭边4.排样图练习与思考2-1 .冲压工序及冷冲模的分类?2-2 冷冲模常用的标准件有哪些？2-3 冲模设计与制造的特点?2-4 如何选择冲压设备？2-5 冲压工艺对材料的基本要求。2-6冲裁件质量及其影响因素有哪些？2-7冲裁间隙的重要性？2-8 如何确定合理间隙值？2-9冲压模具设计时，内部机构怎么确定？2-10条料排样方法有哪些？2-11什么是搭边？搭边的作用是什么？