模具设计基础(复习总结)

1、模具设计基础1、常用的冲压工序：落料冲孔 弯曲 拉深2、塑性：指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力3、冲压性能好的含义 :1、成形极限高 可成型的限度大2、成形质量好 制品缺陷少，制件性能好3、便于冲压加工 工序简，成本低，效率高4、冲压对板料的要求主要有两方面：1、冲压件的功能要求2、冲压工艺要求1、符合要求的力学性能（如，强度、刚度等）2、物理化学性能（如，抗腐蚀、导电等）3、良好的冲压工艺性能； 其次，也提出了：对材料厚度公差的要求；对表面质量的要求。5、常用冲压材料黑色金属材料普通碳素钢： Q192、 Q235优质碳素结构钢 :08、 10、20 低合金结构钢： 1

2、6Mn 、Q295 不锈钢钢板： 1Cr18Ni9Ti 、1Cr13 电工硅钢板： DT1 、DT2有色金属材料铜及铜合金，黄铜 T1,H62铝及铝合金 ,1060,3A21非金属材料 ：塑料、橡胶、胶木6、冲压工艺的工序和分类 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等地不同，当前在生产 中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来可以分为两大类： 分离工序 （shearing） 成形工序 （forming ）7、一般落料精度最好低于 IT10 级，冲孔精度最好低于 IT9 级（经济精度）8、冲裁件质量：指断面状况、尺寸精度和形状误差。9、冲裁件断面特征（冲孔落料）：1

3、、圆角（塌角）带：冲孔工序中，圆角位于孔断面的小端；落料工序中，圆角位于工件断 面的大端2、光亮带：冲孔工序中，光亮带位于孔断面的小端；落料工序中，光亮带位于零件断面的 大端3、断裂带：冲孔工序中，断裂带位于孔断面的大端；落料工序中，断裂带位于零件断面的小端4 毛刺区10、断面质量影响因素：1. 材料性能2. 模具间隙（合理，过大，过小）3. 模具刃口锋利程度（钝模口易产生毛刺）4. 模具和设备的导向精度11、排样的分类： （三种）有废料排样少废料排样无废料排样12、废料：指冲裁中除零件以外的其它板料，包括 工艺废料 和结构废料13、排样设计：选择适当的 排样方法 和确定 搭边值 的大小14、

4、搭边（两类） ： 冲裁件与冲裁件之间 冲裁件与条料侧边之间留下的工艺余料15、刃口尺寸的计算（计算题） ：计算依据：1. 落料模以凹模为准，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。 冲孔模以凸模为准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。2 .根据冲模在使用过程中的磨损规律，尺寸分为三类：磨损厚增大、磨损后减小和磨损后 不变。三类磨损情况分别计算。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； 凹模则相反。3. 模具磨损预留量与工件制造精度有关。 （查表）16、凸、凹模刃口尺寸设计步骤：1尺寸分类及规范化，得到各基准尺寸和相应公差范围；2 选用冲裁

5、(设计)间隙 Zmin、 Zmax ; (P32)3 确定模具精度等级，根据基本尺寸，得到制造公差，验算制造公差；(P36)4 确定磨损系数，计算基准凹、凸模尺寸；(P35)5 根据相应公式，确定另一相配刃口尺寸。其中凹凸模分开加工需校核初始间隙，而配合加工则无需校核初始间隙。校核初始间隙：为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即选取必须满足以下条件:校核公式：(满足间隙公差条件)Zmax Zmin公式(1)落料- XA先确定凹模(2)冲孔召=(心+也爲先确定凸模dA =站+=% +也+ 2通说17、冲裁力的计算:冲裁力的计算r冲载力;冲载过程中凸模对粗料施加的压力。用普通平刃口模具冲裁时，沖

6、裁力F般按下式计算：F = KLtrb 或F = %注；F冲裁力；耳-材料抗剪强度；L零件剪切周长；%材料抗拉强度；t材料厚度；K系数。一般取K=L3即冲裁力的计算：F= is滋厂18、降低冲裁力的方法降低冲裁力从公式可知，应从降低Z和L着手，常用下列方法：1. 阶梯凸模冲裁在多凸模的冲模中，将凸模设计成不同长度，使工作端面呈阶梯式布置，这样，各凸 模冲裁力的最大峰值不同时出现，从而达到降低冲裁力的目的。在几个凸模直径相差较大， 相距又很近的情况下，为能避免小直径凸模由于承受材料流动的侧压力而产生折断或倾斜现象，应该采用阶梯布置，即将小凸模做短一些。凸模间的高度差 H与板料厚度t有关，即tv

7、3mm H = t; t3mm H = 0.5t阶梯凸模冲裁力，一般只按产生最大冲裁力的那一个阶梯进行计算。布置各层凸模时， 应保证位置对称，使合力位于模具中心，以免工作时模具偏斜。但阶梯凸模的修模比较困难，不便于修模，只是在小批量下使用2. 斜刃冲裁原理：用平刃口模具冲裁时，沿刃口整个周边同时冲切材料，故冲裁力较大。若将凸 模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度的斜刃，则冲裁时刃口就不是全部同时切人，而是逐步地将材料切离，这样就相当于把冲裁件整个周边长分成若干小段进行剪切分离， 因而能显著降低冲裁力。分类：斜刃冲裁时，会使板料产生弯曲。故斜刃配置的原则：必须保证工件平整，只 允许废料发

8、生弯曲变形。落料时凸模应为平刃，将凹模作成斜刃；冲孔时则凹模应为平刃， 凸模为斜刃。斜刃还应当对称布置， 以免冲裁时模具承受单向侧压力而发生偏移，啃伤刃口。向一边斜的斜刃，只能用于切舌或切开。一般把斜刃布置成多个波峰的形式。优缺点和适用范围：斜刃冲模虽有降低冲裁力使冲裁过程平稳的优点，但模具制造复杂，刃口易磨损，修磨困难，冲件不够平整， 且不适于冲裁外形复杂的冲件，因此在一般情况下尽量不用，只用于大型冲件或厚板的冲裁。最后应当指出，采用斜刃冲裁或阶梯凸模冲裁时，虽然减低了冲裁力，但凸模进入凹 模较深，冲裁行程增加，因此这些模具省力而不省功。3）.加热冲裁（红冲）当板料加热后，其抗剪强度显著降低

9、，可以降低冲裁力。一般把板料加热到一定温度（避开板料脆性温度）使抗剪能力降低，降低冲裁力但加热冲裁易破坏工件表面质量，同时会产生热变形，精度低，因此应用比较少，一般只适用于厚板或表面质量及精度要求不高的零件。对于大型和形状复杂的零件，还可以采用分部冲裁来降低冲裁力，精度低。19、单工序模冲裁模：在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。主要零部件：r工作零件工艺零件定位零件I压料、出件、卸料零部件冲裁模零部件f导向零件L结构零件1固定零件紧固及其它零件20、复合膜：（正装式、反装式）结构图1. 可装式豆合模又称顺装式复台模）结揭時点壬三套除料、除件装置优点 冲出的冲件平直度较高魏点 結构复

10、杂，冲件容易被嵌入边料中影响操作. 适用、冲制材质较软或扳料较薄的平直度要求较高的 冲裁件.可以冲制孔边距离较小的冲裁件。N倒装式复合模结构峙点；两套除料、除件装賈优点、结构简单斛点；邓宜冲制孔边距离较小的冲裁件冲孔凸模落料凹模倒装复合模（落料凹模在上模） 正装复合模（落料凹模在下模）21、 凹模固定方法（4种）：台阶式固定法铆接式固定法螺钉及销钉固定法固定法22、冲裁模凹模刃口形式（4钟）及相应优缺点：刃口形式：直筒式 锥形 凸台式 （相应优缺点见书 P49-50）浇注粘接23、精密冲裁的工艺方法:1 整修2 光洁冲裁3 往复冲裁24、简易冲模：一般的，具有结构简单、成本低、制备周期短的特点

11、。特别适用于 新产品试制 和 多品种、小批量生产。简易冲模分类（形式） ：1 聚氨酯橡胶模2 铋锡低熔点合金模具3 锌基合金模具4 通用冲模与组合冲模5 钢带冲模25、弯曲的三种形式：折弯、滚弯、拉弯分类：自由弯曲 校正弯曲26、应变中性层：据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。（作用：计算坯料长度的依据）27、影响回弹的主要因素：材料的力学性能相对弯曲半径 r/t弯曲工件的形状模具间隙弯曲方式28、减小回弹量的措施：补偿法校正法塑料模具：7 个优点 1 个缺点）1、塑料的物理化学性能特点（1、加工性能好2、制件质量轻3、比强度高4、绝缘性能好5、光学性能好6、化学稳定性好7

12、、耐磨、减摩性好8、刚性低，耐热性差2、塑料的三态：玻璃态 高弹态 黏流态五性：塑料具有可挤压性、可延性、可纺性、可模塑性、可机加等特性3、常见的通用塑料 工程塑料（每类掌握四种 中文及英文缩写）通用塑料包括：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛塑 料（PF）和氨基塑料（如聚氨酯PU）工程塑料主要有：聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚碳酸脂（PC）、丙烯腈一丁二烯苯乙烯共聚物（ ABS ）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚砜和聚 苯醚（ PPO）4、塑料成型方法（五种）根据不同状态的加工性能，塑料可进行熔融纺线、注射、薄膜吹塑、挤出、压延、中空吹塑成型 真空压

13、力成型 薄膜和纤维热拉伸 薄膜和纤维冷拉伸等1）注射成型（又称作注射模塑或注塑）2）挤出成型（又称作挤出或挤出模塑）3）压缩成型（又称作压制成型、压缩模塑、模压成型）4）吹塑成型5）压注成型（热固性塑料成型方式）等 另外，还有固相成型、压延、发泡、滚塑等成型方式。其中，注射成型应用最多。5、 塑料成型工艺特性主要包括收缩性、流动性、热敏性及水敏性、吸湿性6、 塑件材料需满足的要求：1、力学性能 2、物理性能 3、化学性能 4、尺寸、精度 5、 成型工艺性7、塑件结构设计：（塑件结构工艺性）1、脱模斜度6、侧孔及侧凹2、塑件壁厚7、圆角3、加强筋8、螺纹、齿轮4、支撑面9、嵌件5、孔的设计10、

14、装饰与符号8、脱模斜度（拔模斜度或出模斜度）（塑件设计中脱模斜度及相关问题）塑件由于黏附作用， 会紧贴在凹模型腔内； 制件冷却收缩会包紧在凸模上； 为了使塑件内表 面、外表面均应有脱模斜度；一般的， 除图上注明的以外， 脱模斜度不包含在公差范围之内。 在满足塑料制品力学性能和 尺寸公差要求的前提下，脱模斜度尽可能取大值。热固性塑料的脱模斜度小于热塑性塑料 取斜度方法：外形以大端为准：内腔以小端为准。（ 1 ）厚壁制品斜度应较大，复杂及不规则形状制品的斜度应大些 ;（ 2 ）高度较大的斜度取小值，深孔斜度取小值；（ 3）有时为了使塑件留在模具的一侧，可调整斜度值9、塑料按使用量 前三位：聚乙烯（

15、PE）聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）三大透明塑料：聚碳酸酯（PC）聚苯乙烯（PS）有机玻璃（PMMA ） 三大自润滑塑料：聚甲醛（ POM） 尼龙 聚四氟乙烯（ PTFE）10、聚甲醛（ POM ）： POM 性能优良，价格便宜，属自润滑材料 。机械性能在工程塑料 中最接近金属，尺寸稳定性好，耐水、油、耐化学试剂，具有优良的耐磨性能，是较理想的 代替铜、锡等有色金属的工程塑料11、脱模斜度 壁厚 支承 加强筋 侧向结构（侧孔及侧凹）嵌件与螺纹12、塑料成型过程的物理化学变化主要变化有结晶、取向与降解（概念 类型 参数 影响）1 结晶 熔体按结晶性分为结晶性聚合物和非结晶性聚合物。结晶性聚合

16、物熔体在冷却至低温时其分子结构能得到稳定规整的排列 通常，分子结构简单，对称性高的聚合物具有结晶性，如PE、 PTFE分子结构虽然较复杂，但分子间作用力大的聚合物可以结晶，如PA、 POM分子链有很大侧基的聚合物很难结晶，如PS、 PMMA结晶指热塑性塑料的结晶； 聚合物的结晶不同于无机物，具有晶体的不完整性、结晶不完全性特点。 研究结晶现象的目的：考虑结晶对成型的影响，控制塑件质量 结晶对成型过程和塑件质量的影响（1）结晶性塑料达到成型温度比非结晶型塑料需要更多的热量；冷凝时需要较长的冷凝时间（2）成型收缩率大，易发生缩孔、气孔Qn=0.5%3.0%（3）由于分子的空间作用和收缩的方向性，易

17、变形翘曲（4）缓冷可以提高结晶度 ,急冷则降低结晶度； 由于结晶的不完全性， 结晶的后期会发生缓慢 的二次结晶现象， 导致塑件尺寸变化； 对策是采用退火热处理以确保制件的尺寸精度与性能 结晶对塑件力学性能的影响结晶程度用结晶度来衡量； 结晶度 聚合物中结晶区域所占的比例 。 结晶的速度用半结晶周期 t0.5 或结晶常数来衡量；结晶度提高使制件 密度增大，拉伸强度提高； 冲击韧度下降， 弹性模量下降； 提高塑件 的软化点和热变形温度、塑件脆性增加；翘曲增大、透明性降低影响聚合物结晶的因素形核条件 加热条件影响均匀形核和异质形核 冷却速度成本原因，一般很少采用缓冷切应力（注射压力） 压力增大，结晶

18、度提高 分子结构 简单的线性结构容易结晶 冷却速度随冷却速度增加，聚合物结晶温度降低、密度也降低。压 力 压力降低时，聚合物结晶密度减小2 取向 聚合物的大分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力的作用下形成某一（或某些）方向的有序排列叫取向。熔体中的高分子链的取向方向通常与流线保持一致 熔体中的固体填充剂在注射过程中也会取向，其分布与流线的方向总是保持一致取向对聚合物性能的影响 取向后， 聚合物会出现明显的各向异性， 在取向方向力学性能显著提高， 垂直于取向方向力 学性能显著下降；如流动方向上的拉伸强度和冲击韧度分别是垂直方向的12.9倍和110倍。取向分单轴取向和多轴取向，后者有可能减少宏

19、观的各向异性； 影响取向的因素 通过对取向的调整，可以调节塑件的力学性能，取向的影响因素有：1 温度 温度高，解取向作用强2 注射压力和保压力 压力大，取向更严重3 浇口冻结时间冻结晚，增加取向4 模具温度温度高，减小取向5 充模速度剪切速度快，增加取向；同时，冷却充分，减小取向3 降解 降解包括热降解、光降解、氧化降解、水降解和其它成分引起的降解；成型过程 中主要是热降解作用。注射成型过程中，聚合物在高温、应力、 氧气和水分的共同作用下发生化学分解反应， 导致 分子键破坏，分子链断裂，分子数量增多，相对分子质量下降等一系列变化。降解会引起塑料强度、弹性下降、使用寿命减短；会引起成型性能变化，导致成型缺陷。 成型过程中要避免降解，可以采取如下措施：1 避免原材料不纯导致催化降解。 2 严格干燥，避免水降解。 3 确定合理工艺温度