模具设计与制造PPT课件

1、模具设计与制造先进制造技术工程中心3.2 冲裁间隙冲裁间隙n冲裁模凹模与凸模之间的间隙称为冲裁间隙，冲裁模凹模与凸模之间的间隙称为冲裁间隙，通常是指通常是指双边间隙，用，用z表示，单边间隙用表示，单边间隙用z/2表示。表示。3.2.1、冲裁间隙对冲裁质量的影响、冲裁间隙对冲裁质量的影响凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况a) 凹模磨钝 b) 凸模磨钝 c) 凸、凹模均磨钝 冲裁间隙的影响3.2.2 冲裁间隙对冲裁力的影响冲裁间隙对冲裁力的影响n1、间隙对冲裁力的影响n2、间隙对卸料力的影响3.2.3 对模具寿命的影响对模具寿命的影响 模具寿命分为刃磨寿命刃磨寿命和模具总寿命模具总寿命 模具失效的原

2、因一般有：磨损磨损、变形变形、崩刃崩刃、折断折断和涨裂涨裂。 小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象，并引起崩刃、凹模胀裂、小凸模折断、凸凹模相互啃刃等异常损坏。 所以，为了延长模具寿命，在保证冲裁件质量的前提下适当采用较大的间隙值较大的间隙值是十分必要的。3.2.4 冲裁模间隙值的确定 在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙 ZminZmin1.理论法确定法2.经验确定法较小间隙值（表2.3.2）较大间隙值（表2.3.3）tan12tan20

3、0ththtZ3.2.5 凸模与凹模刃口尺寸的计算n1. 凸.凹模刃口尺寸计算原则n1)设计落料模先确定凹模刃口尺寸 设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸n2)根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料 模,凹模基本尺寸接近或等于工件的最小极限尺寸,设计冲孔模,凸模基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸.n3)工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上应按入体原则标注为单向偏差.n2.尺寸计算方法n冲模加工方法基本上可分为两类：n1）凸模与凹模分别加工n2）凸模与凹模配合加工 冲制图示零件，材料为冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。计算冲裁凸、凹模

4、刃口尺寸及公差。 3.3 冲裁工艺中的力学计算n3.3.13.3.1 冲裁力的计算：冲裁力的计算：q选择压力机、模具设计、模具强度校核的依据。q对于平刃口模具冲裁，冲裁力可按下式计算： F=k A =k Lt （2.142.14） 式中 F 冲裁力，N； A 冲裁断面面积，mm2； L 冲裁断面周长，mm； 材料抗剪强度，MPa； t 冲裁件厚度，mm； k 系数 一般k=1.3。q为了简便，也可用材料的抗拉强度b按下式估算：F=Ltb 3.3.23.3.2 卸料力及推件力的计算卸料力及推件力的计算卸料力卸料力F F卸：从凸模上将零件或废料卸下来所卸：从凸模上将零件或废料卸下来所需的力需的力

5、推件力推件力F F推推：顺着冲裁方向将零件或废料从：顺着冲裁方向将零件或废料从凹模型腔推出的力凹模型腔推出的力 顶件力顶件力F F顶顶：逆着冲裁方向将零件或废料从凹模：逆着冲裁方向将零件或废料从凹模 腔顶出的力腔顶出的力n要准确计算很困难，实际生产中常用经验公式计算qF卸=K卸FqF推=K推FqF顶=K顶F式中：F 冲裁力，N；n冲裁总压力计算q刚性卸料和顶料 F总=K冲+ F推q弹性卸料和下出料 F总=K冲+ F卸+ F推q弹性卸料和上出料 F总=K冲+ F卸+ K顶3.3.3 压力中心的确定定义:冲裁力的合力作用点n要求:冲裁模具的压力中心与压力机滑块中心线重合n原因:否则在冲裁过程中，会

6、使滑块、模柄及导柱承受附加弯矩，使模具与压力机滑块产生偏斜，凸、凹模之间的间隙分布不均，从而造成导向零件加速磨损，模具刃口及其他零件损坏，甚至会引起压力机导轨磨损，影响压力机精度q形状对称的冲裁件，其冲裁压力中心位于冲裁轮廓的几何中心上。复杂形状工件或多凸模冲裁件的冲裁压力中心，可按力矩平衡原理进行解析计算。 n1.简单几何图形压力中心的位置n1）对称冲件的压力中心，位于图形的几何中心上n2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段中心n3）冲裁圆弧线段时 ，其压力中心的位置处于几何中心上bRsRy/sin180n2.确定多凸模模具的压力中心n确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再

7、计算模具的压力中心。n1）按比例画出每个模具刃口轮廓的位置n2）在任意位置画出X,Y坐标轴n3）分别计算凸模刃口轮廓的压力中心n4）分别计算刃口轮廓的冲裁力n5）根据力矩平衡原理求压力中心坐标n3.复杂形状零件模具压力中心的确定n1）按比例将冲裁工件的冲裁轮廓画出。n2）建立直角坐标系xoy。n3）将冲裁件的冲裁轮廓分解为若干直线段和圆弧段L1、L2、L3Ln等基本线段。因为冲裁力与轮廓线长度成正比关系，故可用线段长度代替冲裁力进行压力中心计算。n4）计算各基本线段的长度n及其重心到坐标轴x、yn的距离y1、y2、y3yn和nx1、x2、x3xn。n5）计算压力中心坐标xc、yc。n除上述的解

8、析法外，n还可以用作图法和悬挂法。3.5 冲裁模的典型结构n按不同工序组合方式，冲裁模可分为按不同工序组合方式，冲裁模可分为: :1.1.单工序冲裁模单工序冲裁模2.2.连续冲裁模连续冲裁模3.3.复合冲裁模复合冲裁模 1.单工序冲裁模： 在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。单工序冲裁模单工序冲裁模n指在压力机的一次行程中，只完成一道工序的冲裁模根据模具导向装置的不同，常用的单工序冲裁模又可分:n1.落料模落料模n（1）无导向单工序落料模无导向单工序落料模n（2）导板式单工序落料模导板式单工序落料模n（3）导柱式单工序落料模导柱式单工序落料模n2.冲孔模冲孔模n（1）导柱式冲孔模导柱

9、式冲孔模 n（2）导板式侧面冲孔模导板式侧面冲孔模n（3）斜楔式水平冲孔模斜楔式水平冲孔模n（4）小孔冲模）小孔冲模n 全长导向结构的小孔冲模全长导向结构的小孔冲模 n 超短凸模的小孔冲模超短凸模的小孔冲模无导向单工序落料模无导向单工序落料模1-上模座 2-凸模 3-卸料板 4-导料板 5-凹模 6-下模座 7-定位板 导柱单工序模1 1螺钉螺钉 2 2凹模凹模3 3 挡料销挡料销 4 4卸料板卸料板5 5固定板固定板 6 6垫板垫板7 7上模座上模座 8 8螺钉螺钉9 9模柄模柄 10 10圆柱销圆柱销1111螺钉螺钉 12 12凸模凸模1313导套导套 14 14导柱导柱15 15 导料板

10、导料板 16 16 下模座下模座导板式单工序冲裁模导板式单工序冲裁模1 1模柄模柄 2 2上模板上模板 3 3垫板垫板 4 4凸模固定板凸模固定板 5 5凸模凸模 6 6导板导板 7 7导导料板料板 8 8固定挡料销固定挡料销 9 9凹模凹模 1010下模板下模板 1111承料板承料板导柱式冲孔模1-上模座 2、18-圆柱销 3-导柱 4-凹模 5-定位圈 6、7、8、15-凸模 9-导套10-弹簧11-下模座 12-卸料螺钉 13-凸模固定板 14-垫板 16-模柄 17-止动销19、20-内六角螺钉 21-卸料板 导板式单工序冲裁模导板式单工序冲裁模n导板起导向作用、卸料作用。导板起导向作

11、用、卸料作用。 n导板与凸模的配合间隙必须小于凸、凹模间隙。导板与凸模的配合间隙必须小于凸、凹模间隙。q一般来说，对于薄料（一般来说，对于薄料（t t0.8mm3mm3mm），其配合为），其配合为H8/h7H8/h7。n特点特点q导板式冲裁模结构简单导板式冲裁模结构简单q导板与凸模的配合精度要求高，模具间隙小时，导导板与凸模的配合精度要求高，模具间隙小时，导板的加工非常困难，导向精度也不容易保证板的加工非常困难，导向精度也不容易保证q主要用于材料较厚，工件精度不太高的场合主要用于材料较厚，工件精度不太高的场合q冲裁时要求凸模与导板不脱开冲裁时要求凸模与导板不脱开导柱式单工序冲裁模导柱式单工序冲

12、裁模n1 1螺钉螺钉 2 2凹模凹模 3 3挡挡料销料销 4 4卸料板卸料板 5 5固定板固定板 6 6垫板垫板 7 7上模座上模座 8 8螺钉螺钉 9 9模柄模柄 1010圆柱销圆柱销 1111螺钉螺钉 1212凸模凸模 1313导套导套 1414导柱导柱 1515导料板导料板 1616下模下模座座导板式侧面冲孔模 1-摇臂2-定位销3-上模座4-螺钉5-凸模6-凹模7-凹模体8-支架9-底座10-螺钉11-导板12-销钉13-压缩弹簧 斜楔式水平冲孔模斜楔式水平冲孔模斜楔式水平冲孔模1-斜楔 2-座板 3-弹簧板 4-滑块 5-凸模 6-凹模 全长 导向的小孔凸模全长导向结构的小孔冲模1-

13、下模座 2、5-导套 3-凹模 4导柱 6-弹压卸料板 7-凸模 8托板 9-凸模护套 10-扇形块 11-扇形块固定板 12-凸模固定板 13-垫板 14-弹簧 15-阶梯螺钉 16-上模座 17-模柄 超短凸模的小孔冲模超超短短凸凸模模的的小小孔孔冲冲模模1、9-定位板 2、3、4-小凸模 5-冲击块 7-小压板 8-大压板 10-侧压块 导柱式单工序冲裁模导柱式单工序冲裁模n特点特点: :q导柱模导向精度高，凸模与凹模的间隙容易保证，导柱模导向精度高，凸模与凹模的间隙容易保证，模具磨损小、安装方便。大多数冲裁模都采用这种模具磨损小、安装方便。大多数冲裁模都采用这种形式形式级进模级进模级进

14、模是一种级进模是一种工位多、效率高的冲模。整个冲件的冲模。整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。的成形是在连续过程中逐步完成的。n可按一定的程序，在冲床的一个行程中，完成可按一定的程序，在冲床的一个行程中，完成两个或两个以上的冲压工序两个或两个以上的冲压工序1用导正销定位的级进模用导正销定位的级进模 2侧刃定距的级进模侧刃定距的级进模n 双侧刃定距的冲孔落料级进模双侧刃定距的冲孔落料级进模n 侧刃定距的弹压导板级进模侧刃定距的弹压导板级进模连续冲裁模连续冲裁模( (级进模级进模 ) )n1 1模柄模柄 2 2、2525、3030销钉销钉 3 3、2323、2929螺钉螺钉 4 4上模座上模座

15、 5 5、2727垫板垫板 6 6凸模固定凸模固定板板 7 7侧刃凸模侧刃凸模 815815、1717冲孔凸模冲孔凸模 1616落料凸模落料凸模 1818导导套套 2020卸料板卸料板 2121导料板导料板 2222承料板承料板 2424挡块挡块 2626凹模凹模 2828下模座下模座n动作过程动作过程用导正销定距的冲孔落料级进模用导正销定距的冲孔落料级进模用导正销定距的冲孔落料级进模 1-模柄 2-螺钉 3-冲孔凸模 4-落料凸模 5-导正销 6-固定导料销 7-始用导料销 双侧刃定距的冲孔落料级进模1-内六角螺钉 2-销钉 3-模柄 4-卸料螺钉 5-垫板 6-上模座 7-凸模固定板 8、

16、9、10-凸模 11-导料板 12-承料板 13-卸料板 14-凹模 15-下模座 16-侧刃 17-侧刃挡块 侧刃定距的弹压导板级进模1、10-导柱 2-弹压导板 3、11-导套 4-导板镶块 5-卸料螺钉 6-凸模固定板7-凸模 8-上模座 9-限位柱 12-导料板 13-凹模 14-下模座 15-侧刃挡块 连续冲裁模连续冲裁模( (级进模级进模 ) )n特点特点: :q生产效率较高，便于实现生产的自动化生产效率较高，便于实现生产的自动化q操作方便、安全操作方便、安全q适于零件大批量生产适于零件大批量生产q模具结构复杂，制造加工困难，模具成本较高。模具结构复杂，制造加工困难，模具成本较高。

17、 复合冲裁模复合冲裁模n压力机在一次行程中，板料同时完成落料与冲压力机在一次行程中，板料同时完成落料与冲孔等多个工序的冲裁孔等多个工序的冲裁n结构上有一个既为落料凸模又为冲孔凹模的结构上有一个既为落料凸模又为冲孔凹模的凸凸凹模凹模复合冲裁模复合冲裁模n1 1挡料销挡料销 2 2下模座下模座 3 3、1919、2121螺钉螺钉 4 4 凸凹模凸凹模 5 5凸凸凹模固定板凹模固定板 6 6、1212橡皮橡皮 7 7卸料卸料板板 8 8导柱导柱 9 9凹模凹模 1010导套导套 1111推件板推件板n动作过程动作过程复合冲裁模复合冲裁模n按照凹模位置的不同，复合模有倒装式与正装式两种按照凹模位置的不

18、同，复合模有倒装式与正装式两种 n正装式正装式: :q冲裁时冲孔的废料落在下模或条料上，不易清除，故一般很少冲裁时冲孔的废料落在下模或条料上，不易清除，故一般很少采用采用n倒装式倒装式: :q冲孔废料由凸凹模孔直接漏下，零件被凸凹模顶入凹模孔内，冲孔废料由凸凹模孔直接漏下，零件被凸凹模顶入凹模孔内，待冲压结束时由推件板推出待冲压结束时由推件板推出 n正装式和倒装式复合模的特点:n正装复合模卡在凸凹模内的废料由推件装置推出，凸凹模内不积存废料，胀力小，不易破裂，但冲裁时冲孔的废料落在下模或条料上，不易清除，适于冲裁孔边距较小的冲裁件；n倒装复合模凸凹模内废料直接推出，工件可用打杆或弹性推件装置推

19、出，结构简单，生产效率高，但废料卡在凸凹模内，容易胀裂，故不宜冲裁孔边距离较小的冲裁件。正装正装式复合模1-打杆 2-模柄 3-推板 4-推杆 5-卸料螺钉 6-凸凹模 7-卸料板 8-落料凹模 9-顶件块 10-带肩顶杆 11-冲孔凸模 12-挡料销 13-导料销 倒装倒装式复合模1-下模座 2-导柱 3、20-弹簧 4-卸料板 5-活动挡料销 6-导套 7-上模座 8-凸模固定板 9-推件块 10-连接推杆 11-推板 12-打杆 13-模柄 14、16-冲孔凸模 15-垫板 17-落料凹模 18-凸凹模 19-固定板 21-卸料螺钉 22-导料销 正正、倒倒装装复复合合模模的的特特点点比

20、比较较项项目目正正装装复复合合模模倒倒装装复复合合模模凸凹模的位置上模下模除料、除件装置的数量三套两套工件的平整性好较差较小较大结构复杂程度复杂较简单复合冲裁模复合冲裁模n特点特点: :q结构紧凑，生产效率高，工件精度高，特别是工件结构紧凑，生产效率高，工件精度高，特别是工件内孔对外形的位置精度容易保证内孔对外形的位置精度容易保证q对条料的要求低，边角余料也可进行冲压对条料的要求低，边角余料也可进行冲压q模具结构复杂，模具零件的精度要求高，模具制造模具结构复杂，模具零件的精度要求高，模具制造成本高、周期长成本高、周期长q适用于大批量生产。适用于大批量生产。 n设计难点：如何在同一工作位置上合理

21、地布置：如何在同一工作位置上合理地布置好几对凸、凹模好几对凸、凹模n结构上的结构上的主要特征：有一个既是落料凸模又是：有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模冲孔凹模的凸凹模单工序模、复合模和连续模的特点比较单工序模、复合模和连续模的特点比较项目单工序模复合模连续模冲压精度一般较低中、高级精度中、高级精度原材料要求不严格除条料外，小件也可用边角料条料或卷料冲压生产率低较高高实现操作机械化自动化的可能性较易，尤其适合于在多工位压力机上实现自动化难，只能在单机上实现部分机械操作容易，尤其适合于在单机上实现自动化生产通用性好，适合于中、小批量生产及大型件的大量生产较差，仅适合于大批量生产较差，仅适合于

22、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，价格低结构复杂，制造度大，价格高结构复杂，制造和调整难度大，价格与工位数成比例上升1.冲裁件工艺性分析。2.确定冲裁工艺方案。3.选择模具的结构形式。4.进行必要的工艺计算。5.选择与确定模具的主要零部件的结构与尺寸。6.校核模具闭合高度及压力机有关参数。7.绘制模具总装图及零件图。一、冲裁模设计的一般步骤 3.7 3.7 冲裁模设计程序 冲裁方案确定之后，模具类型模具类型（单工序模、复合模、级进模等）即选定。就可确定模具的各个部分的具体结构，包括模模架架及导向方式导向方式、毛坯定位方式毛坯定位方式、卸料卸料、压料压料、出件方

23、式出件方式等。 在进行模具结构设计时，还应考虑模具维修、保养和吊装的方便方便，同时要在各个细小的环节尽可能考虑到操作者的安全安全等。3、选择模具的结构形式3.7 3.7 冲裁模设计程序1.排样设计与计算2.计算冲压力，初步选取压力机的吨位3.计算模具压力中心4.计算凸、凹模工作部分尺寸并确定其制造公差5.弹性元件的选取与计算6.必要时，对模具的主要零件进行强度的验算第二章 冲裁工艺与冲裁模设计4、进行必要的工艺计算3.7 3.7 冲裁模设计程序 模具主要零件的结构设计，就是确定工作零件、定位零件、卸料和出件零件、导向零件以及连接与固定零件的结构结构形式形式和固定方法固定方法。 在设计时，要考虑

24、到零部件的加工工艺性加工工艺性和装配工艺性装配工艺性。第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 5、模具的主要零部件设计3.7 3.7 冲裁模设计程序冲裁模总体结构尺寸总体结构尺寸必须与所选用的压力机相适应: 模具的总体平面尺寸应与压力机工作台或垫板和滑块下平面尺寸相适应； 模具的封闭（闭合）高度应与压力机的装模高度或封闭高度相适应。 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计6、校核模具闭合高度及压力机有关参数模具的其它外形结构尺寸其它外形结构尺寸也必须与压力机相适应: 模具外形平面尺寸与压力机的滑块底面及工作台面尺寸； 模具的模柄与滑块的模柄孔尺寸； 模具下弹顶装置的平面尺寸与压力机工作台面孔的尺寸。3.7 3.7 冲裁模设计程序1绘制模具总装图 应清楚表达各零件之间的装配关系装配关系以及固定连接方式固定连接方式。1）主视图 剖剖视图，闭合闭合状态，闭合高度尺寸闭合高度尺寸，条料和工件剖切面涂红涂红/ /黑黑2）俯视图 俯视可见可