模具制造工艺学 教学课件 作者 刘明 《模具制造工艺学》第5章.ppt

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1、模具制造工艺学第五章典型模具设计实例本章应知本章应会1．了解冷冲压模具的设计要点。2．了解塑料模设计的工艺过程。3．了解气辅模具、粉末成形模具以及压铸模具的结构特点和用途。1．掌握冲裁模具的设计方法。2．掌握塑料模设计的全过程。3．掌握级进模具的制造方法。4．掌握气辅模具、粉末成形模具以及压铸模具的相关知识。第一节冷冲模设计实例冲裁主要是利用冲模对板料进行加工，从而使板料经分离或成形而得到制件的加工方法。它包括落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修、精密冲裁等。一、冲裁变形的机理冲裁工序是利用凸模与凹模组成上、下刃口，将材料置于凹模

2、上，凸模下降使材料变形，直至全部分离。可以将冲裁变形过程分为如下三个阶段：（1）弹性变形阶段（图5⁃1a）。（2）塑性变形阶段（图5⁃1b）。（3）断裂阶段（图5⁃1c、d、e）。图5⁃1冲裁变形过程第一节冷冲模设计实例二、翻孔的变形机理翻孔是指内孔翻边。翻孔模具是常用模具之一，其工作单元由翻孔凸模、翻孔凹模组成。翻孔模具工作单元的结构类型有多种，按照翻孔前是否有预制孔可分为穿刺翻孔结构和非穿刺翻孔结构。前者根据凹模侧壁不同又分为直壁凹模和台阶侧壁凹模,分别见图5⁃2、图5⁃3,后者按照翻孔凸模结构特点又分为平底翻孔、球头翻孔、

3、椭球头翻孔、导正翻孔、校形翻孔等工作单元结构。第一节冷冲模设计实例图5⁃2穿刺式直壁凹模工作单元图5⁃3穿刺式台阶凹模工作单元第一节冷冲模设计实例1．穿刺翻边过程穿刺翻边过程大致可分为四个阶段，如图5⁃6所示。图5⁃6穿刺翻边过程a）起伏成形阶段b)穿刺阶段c）翻边成形阶段d)切断翻边阶段第一节冷冲模设计实例（1）起伏成形阶段（图5⁃6a）凸模顶端接触坯料起至坯料内应力达到强度极限时将出现“缩颈”，此为起伏成形阶段。（2）穿刺阶段(图5⁃6b)。（3）翻边成形阶段(图5⁃6c)凸模上行使孔不断扩大，其顶端逐渐穿过该孔，直到凸模锥

4、面推挤坯料接触切断刃口。（4）切断翻边阶段(图5⁃6d)凸模继续下行，坯料在切断刃口处分流。第一节冷冲模设计实例2．穿刺翻边模的结构如图5⁃7所示是穿刺翻边模的结构。（1）上模采用了模柄、上模座、凸模垫板、凸模固定板、凸模、卸料橡皮、卸料板的组合结构。（2）下模采用了凹模、凹模固定板、下模座的组合结构。3．穿刺翻边模具应用中存在的问题及处理办法应用穿刺翻边模具，优点为翻边孔光洁，且口部平齐；缺点为竖边变薄，口部开裂，口部内缘有毛刺，主要是由翻边应力(径向拉应力和切向拉应力)引起的，另外也与翻边间隙太小有关，当翻边间隙小于坯料厚度

5、时，凸模会对竖边挤压刮切。第一节冷冲模设计实例4．总结穿刺翻边是冲孔翻边的一个特例。两者相比,穿刺翻边中坯料的应力应变过程（起伏成形→穿刺→翻边→切断翻边）比冲孔翻边中坯料的应力应变过程（冲孔→翻边）复杂。三、冲裁件的工艺分析四、确定合理的冲压方案第一节冷冲模设计实例五、主要工艺参数计算1．计算毛坯尺寸（1）毛坯尺寸毛坯尺寸如图5⁃10所示。图5⁃10工件尺寸图第一节冷冲模设计实例（2）排样排样是指制件在板料上的布置方法，它是制定冲压工艺不可缺少的内容，直接影响材料的利用率、冲模结构、制件质量和生产率等。1）工艺废料：包括工件之

6、间和工件与条料边缘之间存在的搭边；定位需要切去的料边；与定位孔不可避免的料头和料尾废料。2）结构废料：由于工件结构的需要（如工件内孔的存在）而产生的废料。排样方法主要有三种：有搭边排样；无搭边排样；少搭边排样。（3）搭边排样时，制件之间以及制件与条料侧边之间多余的料称为搭边。第一节冷冲模设计实例（4）条料宽度其计算公式为：式中B——条料宽度（mm）；b——制件垂直于送料方向的宽度（mm）；a1——制件与材料侧边和搭边的宽度（mm）。第一节冷冲模设计实例（5）排样图如图5⁃12所示。图5⁃12排样图第一节冷冲模设计实例（6）材料利

7、用率通常用制件的实际面积与所用板料面积的百分比作为衡量排样合理性的指标，这个百分比叫做材料利用率，用公式表示为：式中η——材料利用率；A0——制件面积（mm2）；A——板料面积（mm2）。第一节冷冲模设计实例2．各部分工艺中力的计（1）落料力计算计算公式为：式中F落——落料力(N)；L——工件外轮廓周长(mm)；t——材料厚度(mm)，t＝0．5mm；τ——材料的抗剪强度(MPa)。由表5⁃2查得τ=240MPa。第一节冷冲模设计实例（2）卸料力计算计算公式为：式中K卸——卸料力因数，由表5⁃3查得K卸为0．02～0．06，取K

8、卸=0．03。第一节冷冲模设计实例（4）切边力计算计算公式为：式中F切——切边力（N）；L——工件轮廓周长(mm)；t——材料厚度（mm）；τ——材料的抗剪强度(MPa)，由表5⁃2查得τ=240MPa。第一节冷冲模设计实例（5）卸料力计算计算公式为：式中K卸—