冲压模具基础培训课件

1.3冲压模具按其用途可将模具分为：冷冲压模、塑料模、压铸模、锻模、粉末冶金模、橡胶模、陶瓷模、玻璃模、铸造用金属模等。按成形原理又可分为冲裁模和型腔模两大类。冲裁模的分类按工序性质分有落料模、冲孔模、切边模、切断模、剖切模、整修模、精冲模、拉深模、弯曲模、翻边模等等。

1冲压工艺基础a)落料模b)冲孔模c)剪切模d)修边模e)切口模

f)剖切模图1-1冲裁模常见结构

1冲压工艺基础（2）弯曲模

将坯料弯曲成一定形状的模具。1—上模板；2—凸模；3—压边圈；4—定位板；5—凹模；6—凹模固定板；7—下模板图1-2弯曲模1冲压工艺基础（3）拉深模将平板料变成一定形状的空心件的模具（如图1-3）。图1-3拉深模1冲压工艺基础按导向装置分有无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模、导筒模等。按卸料装置分:刚性卸料板和弹性卸料板冲模。按挡料或定位方式分:固定挡料销、活动挡料销、导正销和侧刃冲模。按制造凸、凹模的材料分：钢质冲模、硬质合金冲模、橡皮冲模、锌基合金冲模等。按工序的组合分有单工序模和多工序模。多工序模又分为连续模和复合模等。

1冲压工艺基础按送料、出件等方法分：手动模、半自动模、自动模等。按轮廓尺寸分：大型模、中型模、小型模。

1冲压工艺基础1.4冲压模具常用材料1.4.1模具材料在模具工业中的地位模具材料是模具制造的基础，模具材料和热处理技术对模具的使用寿命、精度和表面粗糙度起着重要的甚至决定性的作用。因此，根据模具的使用条件合理选用材料，采用适当的热处理和表面工程技术以便充分发挥模具材料的潜力．

1冲压工艺基础模具材料使用性能的好坏直接影响模具的质量和使用寿命；模具材料的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模具加工的质量和加工成本。因此，在模具设计时，除设计出合理的模具结构外，还应选用合适的模具材料及热处理工艺，才能使模具获得良好的工作性能和较长的使用寿命。1.4.2冲模材料的要求和选用原则1、冲压对模具材料的要求(1)冲裁模具具有高的耐磨性、冲击韧性以及耐疲劳断裂性能。(2)弯曲模具具有高的耐磨性和断裂抗力(3)拉深模具具有高的硬度和耐磨性，凹模工作表面粗糙度比较低。2、模具用材料冲模所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。冲模中凸、凹模等工作零件主要为模具钢。3、模具材料选用时还应考虑以下因素：(1)模具的工作条件(2)模具结构因素(3)模具的工作性质(4)模具的加工手段(5)热处理要求4、冲冲模模材材料料的的选选用用原原则则(1)根据据模模具具种种类类及及其其工工作作条条件件，，选选用用的的材材料料要要满满足足使使用用要要求求，，应应具具有有较较高高的的强强度度、、硬硬度度、、耐耐磨磨性性、、耐耐冲冲击击性性、、耐耐疲疲劳劳性性。。(2)根据据冲冲压压材材料料和和冲冲压压件件生生产产批批量量选选用用材材料料。。(3)满足足加加工工要要求求，，应应具具有有良良好好的的加加工工工工艺艺性性能能，，淬淬透透性性好好、、热热处处理理变变形形小小。。(4)满足足经经济济性性要要求求1冲压压工工艺艺基基础础1.4.3冲压压模模具具常常用用材材料料及及热热处处理理要要求求1.4.3.1凸、、凹凹模模常常用用材材料料及及热热处处理理要要求求。。零件名称选用材料牌号热处理硬度/HRC模具类型凸、凹模工作情况凸模凹模冲裁模Ⅰ形状简单、冲裁材料厚度t<3毫米的凸模、凹模及凸凹模T8A、T10A淬火58～6260～64带台肩的、快换式的凸模、凹模和形状简单的镶块9Mn2V、Cr6WVⅡ形状复杂的凸模、凹模及凸凹模9CrSi、CrWMn淬火58～6260～64冲裁材料厚度t>3毫米的凸模、凹模及凸凹模9Mn2V、Cr12、Cr12MoV形状复杂的镶块120Cr4W2MoV淬火60～6262～64Ⅲ要求耐磨的凸、凹模Cr12MoV、120Cr4W2MoV、GCr15、YG15———Ⅳ冲裁薄材料用的凹模T8A———表1-5凸凸、、凹凹模模常常用用材材料料及及热热处处理理（（一一））1冲压压工工艺艺基基础础表1-5凸、、凹模常常用材料料及热处处理（二二）零件名称选用材料牌号热处理硬度/HRC模具类型凸、凹模工作情况凸模凹模弯曲模Ⅰ一般弯曲的凸、凹模及镶块T8AT10A淬火56～60Ⅱ要求高度耐磨的凸、凹模及镶块CrWMn、Cr12、Cr12MoV淬火60～64形状复杂的凸、凹模及镶块。生产批量特别大的凸、凹模及镶块Ⅲ热弯曲的凸、凹模5CrNiMo、5CrNiTi5CrMnMo淬火52～56拉深模Ⅰ一般拉延的凸、凹模T8A、T10A淬火58～6260～64Ⅱ连续拉深的凸、凹模T10A、CrWMnⅢ要求耐磨的凹模Cr12、YG15、Cr12MoV、YG8淬火－62～64Ⅳ不锈钢拉深用凸、凹模W18Cr4V62～64－ⅤYG15、YG8－－－热拉深用凸、凹模5CrNiMo、5CrNiTi淬火52～5652～561冲压工艺艺基础1.4.3.2冲模一般般零件的的材料和和热处理理：零件名称选用材料热处理硬度要求上、下模板HT200、HT250——ZG270-500、ZG310-570——厚钢板加工而成Q235Q255——模柄45、Q255——导柱20、T10A20钢渗碳淬硬60～62导套20、T10A20钢渗碳淬硬57～60凸、凹模固定Q235、Q255—43～48板托料板Q235——导尺Q255或45淬硬—挡料销45、T7A淬硬43～48（45钢）52～57（T7A）导正销、定位销T7、T8淬硬52～56垫板45、T8A淬硬43～48（45钢）54～58（T8A）表1-6冲模模常用一一般零件件的材料料及热处处理要求求（一））1冲压工艺基基础零件名称选用材料热处理硬度要求螺钉45头部淬硬43～48

60～62销钉45、T7淬硬43～48（45钢）52～54（T7）推杆、顶杆45淬硬43～48顶板45、Q255—拉深模压边圈T8A淬硬54～58定距侧刃、废料切刀T8A淬硬58～62侧刃挡板T8A淬硬54～58定位板45、T7淬硬43～48（45钢）52～54（T7）斜楔与滑块T8A、T10A淬硬60～62弹簧65Mn、60SiMnA淬硬40～45表1-6冲冲模常用用一般零件件的材料及及热处理要要求1冲压工艺基基础表1-7常常用冷变变形模具钢钢的预热和和加热规范范1冲压工艺基基础1.5冲压常用材材料1.5.1冲压工艺对对材料的要要求选择冲压用用材料时，，首先应满满足冲压件件的使用要要求。一般般来说，对对于机器上上的主要冲冲压件，要要求材料具具有较高的的强度和刚刚度；电机机电器上的的某些冲压压件，要求求有较好的的导电性和和导磁性；；汽车、飞飞机上的冲冲压件。要要求有足够够的强度，，并尽可能能减轻重量量；化工容容器要求耐耐腐蚀等等等。所以不不同的使用用要求就决决定了应选选用不同的的材料。但但从冲压工工艺考虑，，材料还应应满足冲压压工艺要求求，以保证证冲压过程程顺利完成成。(1)冲压件件的功功能要要求对于分分离工工序，，要求求板料料具有有一定定的塑塑性。。对于于成形形工序序，要要求板板料应应具有有良好好的抗抗破裂裂性、、贴模模性和和定形形性(2)冲压工工艺的的要求求良好的塑塑性要求求良好的表表面状态态材料的厚厚度应符符合国家家标准材料化学学成分的的要求1冲压工艺艺基础对冲压所所用材料料的要求求有：（a）良好的的塑性要要求冲压性能能是指板板料对各各种冲压压加工方方法的适适应能力力。冲压压加工方方法是以以金属为为塑性的的加工方方法，因因此，要要求材料料具有良良好的塑塑性。对变形工工序，塑塑性好，，要求材材料允许许的变形形程度大大，则可可以减少少冲压工工序次数数及中间间退火次次数。对对于分离离工序，，也要求求一定的的塑性，，同时要要求材料料的屈服服极限稍稍高一些些，以利利于冲裁裁后获得得较高的的断面质质量。材料塑性的的高低，常常用延伸率率(δ)、屈服强度常常用σs来表示。强强度极限常常用σb来表示。（b）良好的表表面质量表面质量好好的材料，，冲压时工工件不易破破裂，废品品减少；模模具不易擦擦伤．寿命命提高，而而且制件的的表面质量量好。所以以一般要求求冲压材料料表面光洁洁、平整，，无氧化皮皮、裂纹、、锈斑、划划痕等缺陷陷。（c）符合国标标规定的厚厚度公差模具间隙是是按材料厚厚度来确定定的，所以以材料厚度度公差应符符合国家规规定的标准准。否则厚厚度公差太太大，将影影响工件质质量，并可可能导致损损坏模具和和设备。(d)材料化学成成分的要求求根据零件的的使用要求求进行选择择1.5.2冲压变形的的理论基础础一、金属塑塑性变形的的概念冲压件的成成形过程是是板料发生生塑性变形形的过程。。塑性变形：：变形力去去除后，不不能恢复原原状的变形形金属的塑性性变形：当金属体受受力较大，，迫使原子子偏离原来来的稳定平平衡位置，，而达到邻邻近的稳定定平衡位置置，变形力力去除后，，原子就不不再回到其其原来位置置，而是停停留在邻近近的稳定平平衡位置上上，因而变变形就成为为不可恢复复的永久变变形。二、、影影响响塑塑性性及及变变形形抗抗力力的的主主要要因因素素（1）塑塑性性：：固体体材材料料在在外外力力作作用用下下发发生生永永久久变变形形而而不不破破坏坏其其完完整整性性的的能能力力。。影响响金金属属塑塑性性的的因因素素包包括括两两个个方方面面：：金属属本本身身的的晶晶格格类类型型、、化化学学成成分分和和金金相相组组织织等等；；变形时的外部部条件，如变形温度、、变形速度以及变形方式等1.影响塑性及变变形抗力的主主要因素反映了金属在在外力作用下下抵抗塑性变变形的能力。。（2）变形抗力：：影响变形抗力力的因素：金属的内部性性质变形条件(即变形温度、、变形速度和和变形程度)塑性和变形抗抗力是两个不不同的概念。。通常说某种种材料的塑性性好坏是指受受力以后临近近破坏时的变形程度的大小，而不不是指变形抗抗力的大小。。变形抗力是从从力的角度反反映塑性变形形的难易程度度。塑性和变形抗抗力的区别：：2.对金属塑性变变形的影响因因素a）化学成分的影响b）组织状态的影响成分和组织变形温度（随随着温度的升升高，塑性增增加，变形抗抗力降低）a）随着温度的的升高，发生生了回复与再再结晶b）温度升高高，临界剪应应力降低，滑滑移系增加c）新的塑性性变形方式—热塑性的产生生。d）温度升高高导致晶界的的切变抗力显显著降低，晶界易于滑动动主要原因变形速度（单单位时间内的的变化量）a）高速时，位位错更快的运运动，金属晶晶体的临界剪剪应力升高，，塑性降低b）变形速度低低，变形体吸吸收的变形能能可转化为热热能，使变形形体温度升高高，使金属软软化。应力应变状态态3、点的应力状状态(1)应力状态图在变形物体中中取出一个微微小正六面体体，用该单元元体上相互垂垂直的三个面面上的九个应应力分量来表表示其所受的的应力，这种种图称为应力力状态图。(2)主应力图单元体上只有有正应力而无无切应力，则则此应力状态态图称为主应应力图。主应力图（九九种）2种单向的，3种双向的，4种三向的(3)球应力状态若三个主应力力的大小都相相等（）），，即称为球应应力状态。(4)静水压力三向等压应力力称为静水压压力。在静水压力作作用下的金属属塑性将提高高，静水压力力越大，塑性性提高越多，，这种现象称称为静水压效效应。(5)平均应力单元体上3个正应力的平平均值。即(5)等效应力（（应力强度度）4.点的应变状态态点的应变状态态也是通过单单元体的变形形来表示的。。点的应变状状态也是一个个张量。当采采用主轴坐标标系时，单元元体就只有3个主应变分量量和和，，而没没有剪应变分分量。用主轴轴坐标系表示示的应变状态态简图称为主主应变图图。拉深变变形——主要表表现为为压缩缩类成成形特特点。。如圆筒筒形工工件拉拉深时时的变变形区区或非非轴对对称制制件拉拉深时时的变变形区区内局局部应力简简图：：胀形变变形——属伸长长类成成形。。如平板板毛坯坯或中中空毛毛坯胀胀形时时的变变形区区、翻翻边成成形时时的变变形区区应力简简图：：缩口变变形——属压缩缩类成成形。。如空心心毛坯坯缩口口时的的变形形区应力力简简图图：：剪切切变变形形———接近近与与压压缩缩类类成成形形。。如非非轴轴对对称称制制件件成成形形时时变变形形区区内内某某局局部部应力力简简图图：：弯曲曲变变形形———应力力与与变变形形在在厚厚度度方方向向上上分分布布不不均均。。如各各种种弯弯曲曲工工序序和和各各种种成成形形工工序序中中毛毛坯坯与与模模具具曲曲面面或或圆圆角角接接触触的的部部位位。。应力力简简图图：：三、、应应力力－－应应变变曲曲线线（（硬硬化化曲曲线线））加工工硬硬化化———金属属在在变变形形过过程程中中随随着着变变形形程程度度的的增增加加，，变变形形抗抗力力增增加加，，硬硬度度提提高高，，塑塑性性降降低低的的现现象象称称为为加工工硬硬化化。1、应应力力－－应应变变曲曲线线（（硬硬化化曲曲线线））用载载荷荷与与试试棒棒初初始始截截面面的的比比值值来来表表示示塑性性变变形形弹性性变变形形回回复复低碳碳铡铡拉拉伸伸应应力力应应变变曲曲线线真实实应应力力———材料料开开始始塑塑性性变变形形时时的的应应力力称称为为屈屈服服应应力力。。一一般般金金属属材材料料在在塑塑性性变变形形过过程程中中产产生生硬硬化化，，屈屈服服应应力力不不断断变变化化，，这这种种变变化化着着的的实实际际屈屈服服应应力力就就是是真真实实应应力力（（亦亦称称变变形形抗抗力力））。。2、真真实实应应力力－－应应变变曲曲线线（（加加工工硬硬化化曲曲线线））用应应变变和和真真实实应应力力制制成成的的真真实实应应力力－－应应变变曲曲线线又又称称为为加加工工硬硬化化曲曲线线，，表表示示材材料料变变形形抗抗力力与与变变形形程程序序的的关关系系曲曲线线。。2、真真实实应应力力－－应应变变曲曲线线（（加加工工硬硬化化曲曲线线））在冲冲压压生生产产中中硬硬化化曲曲线线常常用用指指数数曲曲线线表表示示，，其其数数学学表表达达式式为为：：与材材料料性性能能有有关关的的系系数数硬化化指指数数2、真真实实应应力力－－应应变变曲曲线线（（加加工工硬硬化化曲曲线线））n越大大，，表表示示变变形形过过程程中中，，材材料料变变形形抗抗力力随随变变形形程程度度的的增增加加而而迅迅速速增增长长，，同同时时不不易易出出现现局局部部的的集集中中变变形形和和破破坏坏，，有有利利于于增增大大伸伸长长类类零零件件成成形形时时的的变变形形极极限限。。不同C和n值的硬化曲曲线：四、金属塑塑性变形的的基本规律律1、金属屈服服条件材料受单向向拉伸时，，单向拉伸伸应力达到到材料的屈屈服极限该该质点即屈屈服；多向向应力状态态时，当各各应力分量量之间符合合一定的关关系时，质质点进入塑塑性状态，，这种关系系称为屈服服条件或屈屈服准则，，也称为塑塑性条件或或塑性方程程。工程中常用用的屈服条条件为：——最大主应力力、最小主主应力和和屈服应力力——应力状态系系数，其值值在1~1.155之间。屈雷斯加（（H.Tresca）屈服准则则:米塞斯（Miss）屈服准则则:2、应力应变变关系(1)增量理论认为应力状状态确定的的不是塑性性应变分量量的全量而而是它的瞬瞬时增量。。(2)全量理论认为在简单单加载条件件下，塑性性变形的每每一瞬间，，主应变差差与主应力力差成比例例。为非负比例例系数，是是一个与材材料性质和和变形程度度有关的函函数，而与与变形体所所处的应力力状态无关关。通过对塑性性变形时应应力应变关关系的分析析，可得出出以下结论论：应力分量与与应变分量量符号不一一定一致某方向应力力为零其应应变不一定定为零在任何一种种应力状态态下，应力力分量的大大小次序与与应变分量量的大小次次序是相对对应的，即即，，则有有若有两个应应力分量相相等，则对对应的应变变分量也相相等，即，，则有3、反载软化现现象反向加载时时，由拉伸伸改为压缩缩，材料的的屈服应力力较拉伸时时的屈服应应力有所降降低。反载软化曲曲线4、最小阻力定定律当金属质点点有向几个个方向移动动的可能时时，它向阻阻力最小的的方向移动动。在冲压加工工中，板料料在变形过过程中总是是沿着阻力力最小的方方向发展。。方板拉深试试验－最小小阻力定律律试验冲压成形形正确控控制金属属流动的的方法：：在需要金金属流动动的地方方减少阻阻力，使使其顺利利流动，，达到成成形目的的。5、体积不不变定律律金属塑性性变形时时，发生生形状变变化，而而体积变变化很小小，一般般可忽略略不计。。限流开流在成形过过程中，，变形区区和传力力区或者者说弱区区和强区区在一定定条件下下可以互互相转化化，改变变某些条条件就可可以实现现对变形形趋向性性的控制制，其措措施如下下：改变毛坯坯各部分分的相对对尺寸改变模具具工作部部分的几几何形状状和尺寸寸。如下图，，增大凸凸模的圆圆角半径径R凸，减小凹凹模的圆圆角半径径R凹，翻边阻力力减小，，拉深阻阻力增大大，改变毛坯坯和模具具之间的的摩擦阻阻力。（（增大压压边力FQ）改变毛坯坯局部区区域的温温度。局部加热热，使变变形区得得到软化化，利于于变形的的进行。。局部冷冷却，增增大变形形区的承承受能力力，防止止拉裂。。1.5.3板料的冲冲压成形形性能和和评定方方法1、板料的的冲压成成形性能能的定义义：是指其对对各种冲冲压成形形方法的的适应能能力。是是一个综综合性概概念，包包括抗破破裂性、、贴模性性、定形形性(冻结性)。板料便于于冲压加加工，单单个冲压压工序的的极限变变形程度度和总极极限变形形程度大大，容易易得到高高质量的的冲压件件，就是是成形性性能好。。2、评定方方法1.5.4常用冲压压材料常用冲压压材料金属材料料非金属材材料黑色金属属有色金属属胶木板橡胶胶塑料板1、常用金金属材料料的规