模具设计基础及模具CAD 教学课件 作者 李建军 1_ 第二章.ppt

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1、第二章　冲模设计概述第一节　冲压工艺类型及变形特点第二节　冲模分类及其典型结构第三节　冲模设计要点第一节　冲压工艺类型及变形特点一、常用冲压工序二、冲压工序的变形特点三、冲压件的冲压工艺性表2-1　常用冲压工序及模具简图(图例１)类别工序名称工序简图工序特征模具简图分离工序切断用剪刀或模具切断板料，切断线不是封闭的冲裁落料用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件冲孔用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为废料B20106.tifB20107.tifB20108.tifB20109.tifB201010.tifB201011.tifB201012.t

2、ifB201013.tifB201014.tifB201015.tifB201016.tifB201017.tifB201018.tifB201019.tifB201020.tifB201021.tifB201022.tif二、冲压工序的变形特点１.冲裁变形特征２.弯曲变形特征３.拉深变形特征４.翻边变形特征１.冲裁变形特征(1)弹性变形阶段　由于凸模施加的压力尚小，材料产生弹性压缩和弯曲，部分材料被挤入凹模洞口，见图2-2a。(2)塑性变形阶段　凸模压力继续增加，当材料内的应力超过屈服点时便进入塑性变形阶段。(３)剪裂分离阶段　随着凸模切入材

3、料深度增加，抗剪面积相应地逐渐变小，先后在凹模与凸模刃口侧面产生的裂纹沿着最大切应力方向向材料内层扩展，在间隙合理的情况下，上、下裂纹相互重合，材料随即分离，形成粗糙的锥形剪裂带和毛刺，见图2-2c、d、e。图２-１　冲裁过程中变形区的受力状况图２-２　冲裁变形过程ａ)弹性变形　ｂ)塑性变形　ｃ)出现裂纹ｄ)裂纹贯通　ｅ)板料完全断裂分离１—凸模　２—板料　３—凹模２.弯曲变形特征(1)弹性弯曲阶段　当弯曲力矩的数值不大时，在毛坯变形区的内、外二表面引起的应力小于材料的屈服极限，仅在毛坯内部引起弹性变形。(2)弹-塑性弯曲阶段　当弯曲力矩的数值

4、继续增大时，毛坯的曲率半径随着变小，毛坯变形区的内、外表面首先由弹性变形状态过渡到塑性变形状态，然后逐步由内、外表面向材料中心扩展，其切向应力分布如图2-5b所示。(3)塑性弯曲阶段　当弯曲力矩继续增大时，毛坯变形区的材料完全处于塑性变形状态，其应力分布如图2-5c所示。图２-３　弯曲成形过程示例图２-４　弯曲变形的网格示意图图２-５　弯曲变形区的切向应力分布ａ)弹性变形阶段　ｂ)弹-塑性变形阶段　ｃ)塑性变形阶段３.拉深变形特征(1)平面凸缘部分(A区)　由于凸模向下运动，迫使该部分的材料进入凹模，使扇形小单元体逐渐变为矩形单元体，因此，该区

5、域的材料径向受拉、切向受压。(2)凸缘圆角部分(B区)这部分的材料受到径向拉应力、切向压应力以及凹模圆角压力和弯曲作用所产生的法向压应力，此处的径向拉应力σ1的绝对值最大，材料会在径向发生拉伸变形，材料有变薄的倾向。(3)筒壁部分(C区)该部分主要受到凸模传来的轴向拉力作用而产生轴向拉应力，由于轴向是拉伸变形，故筒壁可能产生上厚下薄的现象。(４)底部圆角部分(D区)　该部分受到径向拉应力和切向拉应力的作用，厚度方向受到凸模的弯曲作用而产生压应力。(5)圆筒底部(E区)　这部分材料一开始就被拉入凹模中，始终保持平面形状，它受两向拉应力σ1和σ3的

6、作用，有变薄的趋势。图２-６　圆筒形零件的拉深207.tif图２-８　拉深过程中受力情况４.翻边变形特征(1)内缘翻边的变形特点　如图2-10所示，翻边前毛坯孔径为d0，翻边变形区是内径为d0、外径为D的环形部分。(2)外凸的外缘翻边　如图2-11a所示，该类翻边的变形情况类似于浅拉深，变形区主要受切向压应力，变形过程中，材料易起皱。(3)内凹的外缘翻边　如图2-11b,该类翻边的变形特点近似于内孔翻边，变形区主要是切向伸长变形，易于边缘开裂。图２-９　翻边成形图２-１０　内缘翻边的受力分析图２-１１　外缘翻边ａ)外凸的外边翻边　ｂ)内凹的外缘

7、翻边三、冲压件的冲压工艺性１.冲裁工艺性２.弯曲工艺性３.拉深工艺性图２-１２　冲压件工艺性改进示例１.冲裁工艺性1)形状应尽量简单，以便于凸模的制造。2)轮廓连接处应圆滑，如果有尖角则凸模和凹模上亦会有尖角，在热处理过程中该尖角处易产生应力集中，在工作过程中则易磨损，从而导致模具损坏。3)避免过长的悬臂和窄槽，如图2-13所示。4)孔径尺寸不能太小，否则凸模强度不够。5)孔间距、孔边距不能太小，如图2-14所示。图２-１３　冲裁件的窄槽与悬臂图２-１４　冲裁件的孔间距与孔边距２.弯曲工艺性(1)最小弯曲半径　板料弯曲的最小半径是有限制的，如果

8、弯曲半径过小，弯曲时外层材料拉伸变形量过大，导致拉应力达到或超过抗拉强度，板料外层将出现断裂，致使工件报废。(2)最小弯曲高度　在进行直角弯曲时，如果