冲压理论知识5.ppt

1、2020/6/17,版權所有不得復制,1,模具設計講義,講師：张秀义,2020/6/17,版權所有不得復制,2,目錄,2020/6/17,版權所有不得復制,3,模具穩定性,導正銷與材料間的間隙和其長度按相關標准設計設計沖頭時應注意其不要料帶干涉下模頂料銷和浮升塊浮升高度不應太低設計時要模擬其干涉情況排配浮升塊的位置應盡量和向下折彎的地方避開適當加大避位。,送料不順,送料不順的解決措施有,2020/6/17,版權所有不得復制,4,復合模結構,復合模是指在壓力機（沖床）的一個工作行程中，在模具的同一工步同時完成數道沖壓工序的模具。在完在這些工序時工件無需進給移動。它們可能是沖孔、落料、拉深或整形等

2、不同工序的組合。,定義,2020/6/17,版權所有不得復制,5,復合模結構,生產效率高節省人力、電力和工序間搬運工作。沖裁精度高因幾道工序在同一工位上完成，定位基準一致。制造成本較高模具的制造精度要求較高，周期較長。,特點,2020/6/17,版權所有不得復制,6,復合模結構,特點對比,2020/6/17,版權所有不得復制,7,復合模結構,選擇原則,生產批量復合模的生產效率高，故對大量生產有很重要的作用。沖裁精度當沖件的尺寸精度或對稱度、同軸度要求較高時，可考慮採用復合模。復合工序的數量一般復合工序應在四個以下，否則模具結構復雜，強度也不好，並且不易制造和維修。,2020/6/17,版權所有

3、不得復制,8,沖裁類復合模：如落料沖復合模。成形類復合模：如復合擠壓模。沖裁與成形復合模：如落料拉深復合模。,復合模結構,分類（一）,依復合工序性質分為：,2020/6/17,版權所有不得復制,9,順裝復合模：凹模裝置在下模中的復合模。倒裝復合模：凹模裝置在上模中的復合模。,復合模結構,分類（二）,依其結構形式分為：,2020/6/17,版權所有不得復制,10,漏料：從下模漏料孔出回到模具工作面出件：從上模出從下模出操作：安全方便操作不利工件：平整度較差平整度較好受力：受力差，強度不好受力好磨損：相對較小相對較大工作面：易清理不易清理,復合模結構,對比(一),倒裝復合模,順裝復合模,2020/

4、6/17,版權所有不得復制,11,倒裝復合模適用於沖件平整度要求不高，凸凹模強度足夠的沖裁；順裝復合模適用於薄材沖件或沖件平整度要求高，凸凹模強度不足或是無沖孔廢料的復合模沖裁。,復合模結構,對比(二),通過以上對比，可見它們的適用范圍為：,2020/6/17,版權所有不得復制,12,復合模結構,最小壁厚,沖孔落料復合模的凸凹模其刃口平面與沖件尺寸相同這就產生了復合模的最小壁厚問題其值見下表。可用下圖所示方法增加凸凹模強度A為有效刃口下增加壁厚B則為廢料反向頂出。表中較小的數值用于凸圓弧與凸圓弧之間或凸圓弧與直線之間的最小距離大值用于凸圓弧與凹圓弧之間或平行直線間的最小距離。,2020/6/1

5、7,版權所有不得復制,13,復合模結構,設計要點,曲柄壓力機的許用壓力曲線和復合模的壓力曲線的關系（對於成形類復合模尤為重要）。復合模中凸凹模的設計。復合模的卸料推件裝置。復合模模架的選用。復合模工作部分零件的材料選用。,2020/6/17,版權所有不得復制,14,復合模結構,典型復合模結構（一）,2020/6/17,版權所有不得復制,15,復合模結構,典型復合模結構（二）,上圖所示復合模為公司中最為常用的沖孔、落料工序復合的倒裝復合模。因為有沖孔形成的廢料，根據前面的對比和其適用范圍，我們採用了倒裝復合模的方式。,2020/6/17,版權所有不得復制,16,復合模結構,典型復合模結構（三）,

6、下表所示為圖示模具在設計時所用的各模板的編號，材質，板厚以及熱處理。,2020/6/17,版權所有不得復制,17,復合模結構,設計重點,由於公司常用的復合模均為倒裝復合模，因此以下所談到的設計重點及注意事項均適用於倒裝復合模；對於順裝復合模，可依實際情況作相應變更。,2020/6/17,版權所有不得復制,18,復合模結構,設計重點（一）,共用,為了減少模具的加工費用和材料費用，復合模公母模與母模板（即凸凹模與凹模）為共用件,其共用件的註解為:UDSHAREDWITHDB,GAP0.07BASEDONUD(UD板與DB板共用,保証沖裁間隙0.07,以UD板為准).復合模的內、外打板為共用件,其共

7、用件的註解為:SPSHAREDWITHOP,BASEDONSPC-0.03(SP板和OP板共用,尺寸要求:SP板准,SP板放間隙-0.03),2020/6/17,版權所有不得復制,19,復合模結構,設計重點（一）,共用,上面所示僅為一實例，沖裁間隙0.07在具體的模具中因料厚,材質不同而不一樣。另外，由於線割絲的直徑加上放電間隙往往大於此沖裁間隙，故線割模板時要割斜度，且應畫出線割斜度示意圖。復合模的內、外打板共用時，不用割斜度。,2020/6/17,版權所有不得復制,20,復合模結構,設計重點（二）,凸凹模壁厚,凸凹模上的最小實壁厚度：對於黑色金屬，最小壁厚為料厚的2.5倍，但不應小於1.8

8、MM；凸凹模上的最小實壁厚度：對於有色金屬，最小壁厚為料厚的2.0倍，但不應小於1.4MM。,2020/6/17,版權所有不得復制,21,復合模結構,設計重點（三）,定位,一般采用活動定位銷來定位。定位銷一般采用LA型6浮升銷,下面用10的黃色彈簧,M12的止付螺絲。如果復合模下料不在第一工步，還應考慮採用內定位以保証下料精度，外形用已切準的邊定位。,2020/6/17,版權所有不得復制,22,復合模結構,設計重點（四）,上模沖子,復合模模板板厚的選取要注意配合標准沖子的長度。如果在復合模中有抽凸，半剪等成形工藝有話，要注意計算沖子的長度。如果在上打板上裝有壓印，壓線等沖子的話，模具要求閉死。

9、,2020/6/17,版權所有不得復制,23,復合模結構,設計重點（五）,補強,倒裝復合模的上模板四周及薄弱環節應考慮多用幾個固定銷來補強，以避免沖裁中模板變形或開裂。如果下模板上有長條形的沖孔或者強度不好時，也應考慮用銷釘補強。如果上下模刃口部位有強度難以保証的地方時，應考慮做入子。,2020/6/17,版權所有不得復制,24,復合模結構,設計重點（五）,拆裝,復合模下模座與下夾板之間的螺絲要倒裝,以方便拆模。上模座與上夾板之間的固定銷應開在上模板的導柱孔處，以減少固定銷逃孔的加工並方便拆裝。在選擇上模等高套筒時，一般以上模彈簧不預壓為原則。,2020/6/17,版權所有不得復制,25,成形

10、模結構,定義（一）,成形是指用各種局部變形的方式來改變工件或毛坯形狀的各種加工方法。成形工藝包括拉延、脹形、起伏成形、翻邊翻孔、縮口、旋壓、擠壓、校平等工藝。專用以上工藝成形的模具則稱之為成形模。但需特別說明的是，我們這裡的成形模指的是用於彎曲的折彎模。,2020/6/17,版權所有不得復制,26,成形模結構,定義（二）,彎曲是使材料產生塑性變形、形成一定角度形狀零件的沖壓工序。彎曲分為自由彎曲和校正彎曲。自由彎曲是指當彎曲終了時，凸模、工件和凹模三者吻合後凸模不再下壓。校正彎曲則是在上述基礎上凸模繼續下壓，對工件起校正作用，使其產生一定的塑性變形。在折彎中會產生回彈，一般來講回有正回彈和負回

11、彈兩種。,2020/6/17,版權所有不得復制,27,成形模結構,回彈,彎曲件從模具中取出后由于彎曲時存在彈性變形結果使工件的角度和圓角半徑發生變化與模具相應形狀不一致這種現象稱為回彈。,2020/6/17,版權所有不得復制,28,成形模結構,回彈,材料的力學性能材料的屈服點越高彈性模量越小回彈越大材料的相對彎曲半徑r/tr/t越小/越小彎曲工件形狀:一般來說U形彎曲比V形彎曲的回彈要小模具尺寸凹模開口越深回彈越小模具間隙凸凹模側間隙越小回彈小校正力增加校正力可以減小回彈量校正力過大可能出現負回彈。消除回彈的方法有補償法和校正法。,2020/6/17,版權所有不得復制,29,成形模結構,回彈,

12、補償法要預先估算或試出工件彎曲后的回彈量在計模具時使工件的變形超出原計的變形。沖壓回彈后得到所需要的形狀常用方法凸模負角補償法如下圖(a)(b)頂料板端面成弧面或斜面補償如下圖(c)。,2020/6/17,版權所有不得復制,30,成形模結構,回彈,擺塊凹模補償法(如下圖左)和軟凹模補償法(如下圖右)。在用補償法降低回彈的設計中還有凹模下部做斜面的辦法。另外如果產品允許可以在折彎部分壓加強筋防止回彈。,2020/6/17,版權所有不得復制,31,成形模結構,回彈,校正法是在模具結構上采取措施讓校正壓力集中在彎角處使其產生一定塑性變形克服回彈如下圖。校正彎曲時所需的壓力比自由彎曲大得多。在校正法中

13、還有側向推力彎曲法和拉彎法。,2020/6/17,版權所有不得復制,32,成形模結構,彎曲件的工藝性,彎曲件的圓角半徑不宜過小，過小工件外層材料可能會發生斷裂；如要求彎曲很小，可以採用壓線和折彎時壓筋的方式改善變形狀況。,2020/6/17,版權所有不得復制,33,成形模結構,彎曲件的工藝性,最小彎曲半徑,2020/6/17,版權所有不得復制,34,成形模結構,彎曲件的工藝性,折彎線最好與板材軋制纖維方向垂直；如有困難，但其與纖維方向的角度不要小於30度。,2020/6/17,版權所有不得復制,35,成形模結構,彎曲件的工藝性,最小彎曲高度不宜太小，否則折彎件的穩定性不好；當H2.5t時，應先

14、壓線處理或是加大高度，折彎後再切除。,2020/6/17,版權所有不得復制,36,成形模結構,彎曲件的工藝性,工藝孔、槽及缺口。在彎曲工件的工藝設計中，為了防止在彎曲處產生裂紋和角部畸變，應加工藝孔、槽和缺口。,2020/6/17,版權所有不得復制,37,成形模結構,彎曲件的工藝性,孔與彎曲處的最小距離。一般情況下，應將孔設計在彎曲變形區以外，如在變形區以內的話，應加工藝孔或是加壓線；也可以在排配工程時考慮先折彎後沖孔。,此孔會變形,2020/6/17,版權所有不得復制,38,成形模結構,彎曲件的工藝性,沖裁毛刺與彎曲方向。彎曲件應盡量使毛刺面作為折彎的內側，以減小開裂的可能；同時，從安全的角

15、度來講，也是應該的。,2020/6/17,版權所有不得復制,39,成形模結構,彎曲變形分析,彎曲變形僅發生在圓角部分直線部分不發生變形。在彎曲過程中，材料外側受拉變長，內側受壓變短，內外表層變形最大但其中有一個既不拉長又不縮短的層，我們稱其為中性層。彎曲圓角部分材料有變薄現象r/t越小變薄量越大。,2020/6/17,版權所有不得復制,40,成形模結構,彎曲件的中性層,在折彎時，中性層往往向彎曲內側偏移。而且一般來講，圓角半徑與料厚的比值越小，偏移也就越大，中性層系數就越小；比值越大，中性層系數越接近0.5。中性層半徑為=(r+t/2)可簡化為=r+xt其中r為彎曲內半徑為變薄系數x為中性層系

16、數取值見下表。,2020/6/17,版權所有不得復制,41,成形模結構,彎曲件的中性層,但對於鉸鏈彎曲和對圓棒形零件進行彎曲時，其中性層向外偏移，中性層數大於0.5，而其彎曲半徑越大時，中性層系數越接近0.5。其值可參考下表(表1為鉸鏈彎曲表2棒形件彎曲,表1,表2,2020/6/17,版權所有不得復制,42,成形模結構,彎曲件常見缺陷及處理,回彈在產品設計時可以在彎曲部位設計加強肋在模具設計時可參照回彈部分講義。彎裂在材料方面選用塑性好的材料且板料表面不得有划傷裂紋側面不得有大的毛刺開裂和冷作硬化另外彎曲前應注意材料的纖維方向在工藝方面毛刺面應向彎曲內側模具方面可采用附加反壓彎曲或適當增加凸

17、模圓角半徑。偏移模具上用壓料裝置使毛坯在壓緊狀態下彎曲還應設計合理的定位裝置在工藝上可以將尺寸不大的不對稱彎曲件組合成對稱形狀彎曲后再切開有利于防止偏移。,2020/6/17,版權所有不得復制,43,成形模結構,彎曲件常見缺陷及處理,底部不平壓彎時凸模底部與材料未帖緊彎曲后底部會出現不平的現象。可用壓料頂板(即下打板)的模式在彎曲開始時就對材料產生足夠的壓力。表面擦傷對于這種缺陷可以適當加大凹模圓角半徑降低凹模的表面粗糙度調整凸凹模間的合理間隙保持模具和工件表面清潔。另外我們還可以在凹模圓角處改用滾針改滑動摩擦為滾動摩擦對于較軟的材料則可用鐵芙龍做凹模可以改善材料表面狀況。,2020/6/17

18、,版權所有不得復制,44,成形模結構,分類,V折模翻板模側推模N折模標準結構折彎模（以此種最為多見）,依其結構形式分為：,2020/6/17,版權所有不得復制,45,成形模結構,標準結構開模狀態,2020/6/17,版權所有不得復制,46,成形模結構,標準結構閉模狀態,2020/6/17,版權所有不得復制,47,成形模結構,標準結構,以上模具結構為公司最常用的折彎模具結構，它已被認定為標準彎曲模具結構。這種結構上模通常用折刀（有時用滑塊代替折刀）加中間板，下模用滾輪折刀加下打板的方式。,2020/6/17,版權所有不得復制,48,成形模結構,標準結構,以下為上圖模具在中所採用的模板厚度：,20

19、20/6/17,版權所有不得復制,49,成形模結構,局部結構（一）,上模脫料,上模采用頂料銷脫料,閉模時,頂料銷被壓入上模板內;開模時,頂料銷被彈簧頂出上模面,將包在上模板上的工件頂落。上模采用滑塊脫料,閉模時,滑塊被壓回到折彎的位置;開模時,滑塊在自重和頂料銷作用下下行,工件從滑塊上鬆落。,2020/6/17,版權所有不得復制,50,成形模結構,局部結構（二）,折刀局部,折刀(下模)采用鑲嵌凹模結構,即在下夾板加工折刀槽,槽的位置要准,將折刀鑲入后,正面用螺絲固定在下夾板上。為了減小折彎過程中的摩擦，我們採用了在折刀上裝入滾輪的作法。,2020/6/17,版權所有不得復制,51,成形模結構,

20、局部結構（三）,下模脫料,下模采用內打板脫料,註意下打板上表面應高出折刀上模面13MM作為預壓量,也就是說在合模過程中折刀還沒有折彎前下模彈簧已被壓縮了13MM,材料壓緊后再開始折彎。為了增大壓料脫料力，下模可以用彈簧箱或是氣墊結構。,2020/6/17,版權所有不得復制,52,成形模結構,局部結構（四）,內定位,下模有內鉤孔定位時,下面用彈簧將定位銷頂住。定位銷要在上模板開避位孔。下打板有定位銷或定位孔來定位時,必須在下打板上做內導柱導向。,2020/6/17,版權所有不得復制,53,成形模結構,局部結構（五）,上模折刀,上模折刀在必要時可用滑塊。上模折刀或是滑塊上應加工壓筋，以避免折彎過程中的拉料並可以通過修壓筋來調整折彎角度。常用的壓筋有兩種形式，可以根據壓筋的作用選擇壓筋的形式下頁右圖所示壓筋形式在防拉料時常用。,2020/6/17,版權所有不得復制,54,