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  1、冲压模具设计,电子工业出版社,第1章 冲压模具设计基础,冲压：是利用安装在压力机上的模具，对板料施加变形力，使板料在模具中发生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在材料的冷状态（室温）下进行，因此也称冷冲压。冲压不但可以加工金属材料，而且还可以加工非金属材料。冲压工艺及冲模设计与制造就是根据冲压零件的形状、尺寸精度及技术方面的要求，制订冲压加工方案，设计冲压模具，并对模具来加工、装配、试模和检验的全部过程。,第1章 冲压模具设计基础,1.1冲压加工的特点与应用1.2冲压工序与冲模分类1.2.1 冲压工序1.2.2 冲模分类1.3 冲压设备及其选用1.3.1 常用

  2、冲压设备1.3.2 冲压设备的选择,第1章 冲压模具设计基础,1.1冲压加工的特点与应用 1. 冲压加工的特点（1）冲压产品壁薄、重量轻、刚性好，可以成形形状复杂的零件，小到钟表的秒针、大到汽车纵梁等。（2）冲压产品精度高，尺寸稳定，拥有非常良好的互换性。（3）冲压加工是少、无切屑加工的一种，零件冲压直接成形，大部分无需任何再加工，材料利用率高，达85%以上。（4）生产效率高，生产的全部过程易实现机械化和自动化，适合于大批大量生产。（5）简单易操作，对工人技术等级要求不高，便于组织生产和管理。 冲压加工的缺点是噪声和振动大；在采用机械压力机的场合，由于滑块往复运动快，大量手工操作，劳动强度大，易发生事故，

  3、安全生产与管理要求高，需采用必要的安全措施来保证。,第1章 冲压模具设计基础,2. 冲压加工的应用 冲压加工的应用十分广泛，冲压加工不但可以加工金属材料，而且也可以加工非金属材料，在现代制造业如汽车、农业机械、电工电器、仪器仪表、化工容器、玩具以及日用品的生产方面，都占有十分重要的地位。据统计，全世界钢材品种中带材占50%，板材占17%，棒材占15%，型材占9%，线%。由此看出，大部分材料用于冷冲压加工。在汽车、农机产品中，冲压件约占75%80%；在电子科技类产品中冲压件约占80%85%，在轻工产品中，冲压件约占90%以上。 另外，在现代国防工业生产中，如飞机、导弹、各种枪弹与炮弹

  4、的生产，冲压加工也占很大比例。,第1章 冲压模具设计基础,1.2冲压工序与冲模分类1.2.1 冲压工序 1.分离工序 分离工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力超过强度极限，使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，最重要的包含落料、冲孔、切断、切边、冲槽和剖切等。 2成形工序 成形工序是指坯料在冲压力作用下，变形部分的应力超过屈服极限，小于强度极限，使其产生塑性变形而得到一定形状和尺寸的冲压件，最重要的包含弯曲、拉深、翻边、胀形、缩口、挤压、卷圆、扩口和校形等工序，如表1-2所示。 此外，为提高生产效率，常将两个或两个以上的基本工序合并成一个工序，如落料拉延、切断弯曲、冲孔翻边等，称为复合工序。,第

  5、1章 冲压模具设计基础,1.2.2 冲模分类 1. 根据工序性质分类（1）冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模和剖切模等。（2）弯曲模 使板料或其他形态坯料沿着直线（曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。（3）拉深模 是把板料制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。（4）成形模 是将毛坯或半成品工件按照凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模和整形模等。,第1章 冲压模具设计基础,2. 根据工序组合方式分类（1）单工序模 在压力机的一次冲程中

  6、只完成一道冲压工序的模具。（2）复合模 在压力机的一次冲程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。（3）级进模 又称连续模，在板料的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次冲程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 对于一般冲裁件可达IT10IT11级，精冲件可达IT6IT9级。一般弯曲、拉深件精度可达IT13IT14级。普通冲裁其粗糙度能达到Ra12.53.2m，精冲工艺其产品粗糙度可达到Ra2.53.2m.。,第1章 冲压模具设计基础,1.3 冲压设备及其选用 1.3.1 常用冲压设备 冷冲压生产所用设备主要有剪床和压力机两大类。1. 剪床 冲压

  7、所用原材料多为板料。在冲压加工前，需将其裁成具有一定形状尺寸要求的板坯，因此应配备相应的剪床，也称剪板机。 一般地，剪切板厚度小于10mm的剪床多为物理运动，剪切板厚度大于10mm的剪床一般会用液压传动。2. 压力机 冲压用压力机种类很多，根据驱动方法不一样，主要可分为机械压力机（以Jxx表示其型号）和液压压力机（以Yxx表示其型号）两大类。,第1章 冲压模具设计基础,摩擦压力机传动系统 1-电机；2-传送带；3、5-摩擦盘；4-轴； 6-飞轮；7、10-连杆；8-螺母；9-螺杆；11-挡块；12-滑块；13-手柄,第1章 冲压模具设计基础,曲轴压力机传动系统 1-电机；2-皮带轮；3、4-齿轮

  8、5-离合器； 6-连杆；7-滑块,第1章 冲压模具设计基础,2. 冲压设备规格的选择（1）公称压力（吨位） （2）滑块行程 （3）行程次数 （4）工作台面尺寸 （5）模柄孔尺寸 （6）闭合高度 （7）电动机功率,第1章 冲压模具设计基础,(HmaxH1)5H (HminH1)+10,第1章 冲压模具设计基础,复习思考题1. 冲压加工的特点有哪些？2. 冲压基本工序大体上分为两大类，这两大类各包含哪些工序？3. 常用的冲压设备有哪几种？4. 列举一些日常用的冲压制品。,第2章 冲裁模设计,2.1 冲裁变形过程分析2.2 冲裁件的工艺性2.3 冲裁间隙2.4 凸、凹模刃口尺寸的确定2.5 排样设计

  9、2.6 冲压力与压力中心的计算2.7 冲裁模的典型结构2.8 冲裁模零部件设计,第2章 冲裁模设计,冲裁是利用模具使板料产生相互分离的冲压工序。冲裁工序的种类很多，常用的有切断、落料、冲孔、切边、切口和剖切等。但一般来说，冲裁主要是指落料和冲孔。从板料上沿封闭轮廓冲下所需形状的冲裁件或工序件叫落料；从工序件上冲出所需形状的孔(冲去部分为废料)叫冲孔。,第2章 冲裁模设计,2.1 冲裁变形过程分析2.1.1 冲裁变形过程1弹性变形阶段2塑性变形阶段3分离阶段,第2章 冲裁模设计,2.1.2 冲裁变形时的受力与应力分析,第2章 冲裁模设计,2.1.3 冲裁件的质量及其影响因素1冲裁件的断面质量及其

  10、影响因素,第2章 冲裁模设计,(1) 材料力学性能的影响(2) 冲裁间隙的影响,第2章 冲裁模设计,(3) 模具刃口状态的影响,第2章 冲裁模设计,2冲裁件尺寸精度及其影响因素 (1) 冲模的结构与制造精度 (2) 冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差 3冲裁件形状误差及其影响因素,第2章 冲裁模设计,2.2 冲裁件的工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适用性，即冲裁加工的难易程度。良好的冲裁工艺性，是指在满足冲裁件使用上的要求的前提下，能以最简单、最经济的冲裁方式加工出来。因此，在编制冲压PROC和设计模具之前，应从工艺角度分析冲裁件设计得是不是合理，是不是满足冲裁的工艺技术要求。冲裁件的工艺性主要包

  11、括冲裁件的结构与尺寸、精度与断面粗糙度、材料等三个方面。,第2章 冲裁模设计,2.2.1 冲裁件的结构与尺寸 冲裁件的形状应力求简单、规则，有利于材料的合理利用，以便节约材料，减少工序数目，提高模具寿命，降低冲裁件成本。 冲裁件的内、外形转角处要尽可能的避免尖角，应以圆弧过渡，以便于模具加工，避免热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。,第2章 冲裁模设计,尽可能的避免冲裁件上过于窄长的突出悬臂和凹槽，否则会降低模具寿命和冲裁件质量。,第2章 冲裁模设计,冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小。冲孔的最小尺寸取决于材料性能、凸模强度和模具结构等。冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离，受模

  12、具强度和冲裁件质量的制约，其值不应过小，一般要求c(11.5)t，c(1.52)t。在弯曲件或拉伸件上冲孔时，为避免冲孔时凸模受水平推力而折断，孔边与直壁之间应保持一定的距离，一般要求LR+0.5t。,第2章 冲裁模设计,2.2.2 冲裁件的精度与断面粗糙度冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般落料件公差等级最好低于IT10级，冲孔件公差等级最好低于IT9级。 冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与材料塑性、材料厚度、冲裁间隙、刃口锋利程度、冲模结构及凸、凹模工作部分表面粗糙度等因素相关。用普通冲裁方式冲裁厚度为2 mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.53.2m。,第2章 冲裁模设

  13、计,2.3 冲裁间隙2.3.1 冲裁间隙1. 冲裁间隙 冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙称为单面间隙，用Z2表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用Z表示。如无特殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。 Z=D dd p,第2章 冲裁模设计,2. 间隙对冲压力的影响 间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙的增大，材料所受的拉应力增大，容易断裂分离，因此冲裁力减小。但试验表明，当单面间隙介于材料厚度的520范围内时，冲裁力降低不多，不超过510。因此，在一般的情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。 间隙对卸料力、顶件力、推件力的影响比较显著。由于间隙的增大

  14、使冲裁件的光亮带变窄，材料弹性回复使落料件尺寸小于凹模尺寸，冲孔件尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力随之减小。一般当单面间隙增大到材料厚度的1525左右时，卸料力几乎降为零。,第2章 冲裁模设计,3. 间隙对模具寿命的影响 模具寿命通常是用模具失效前所冲得的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹模的胀裂产生较大影响。 在冲裁过程中，由于材料的弯曲变形，材料对模具的反作用力大多分布在在凸、凹模刃口部分。如果间隙小，垂直冲裁力和侧向挤压力将增大，摩擦力也增大，且间隙小时，光面变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使凸

  15、凹模刃口磨损加剧，甚至使模具与材料之间产生黏结现象，严重的还会产生崩刃。另外，小间隙因落料件堵塞在凹模洞口的胀力也大，易产生凹模胀裂。小间隙还易产生小凸模折断，凸、凹模相互啃刃等非正常现象。,第2章 冲裁模设计,2.3.2 冲裁间隙值的确定在冲压实际生产中，为了获得合格的冲裁件、较小的冲压力和保证模具有一定的寿命，给间隙值规定一个范围，这个间隙值范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙(Z min)，最大值称为最大合理间隙(Z max)。考虑到冲模在使用的过程中会逐渐磨损，间隙会增大，故在设计和制造新模具时，应采用最小合理间隙。 确定合理间隙的方法有理论确定法和经验确定法两种。,第

  16、2章 冲裁模设计,理论确定法 Z=2t(1-h0t)tan,第2章 冲裁模设计,经验确定法 根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。 对于尺寸精度、断面质量发展要求高的冲裁件应选用较小间隙值，这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。 对于尺寸精度、断面质量发展要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，选用较大的间隙值。,第2章 冲裁模设计,2.4 凸、凹模刃口尺寸的确定 2.4.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则落料时，因落料件光面尺寸与凹模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸为基准。又因落料件尺寸会随凹模刃口的磨损而增大，为保证凹模磨损到某些特定的程度仍能冲出合格零件，故凹模基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸。落料凸模的基本尺寸则是在凹模基本尺寸上减去最小合理间隙。冲孔时，因孔的光面尺寸与凸模刃口尺寸相等或基本一致，应先确定凸模刃口尺寸，即以凸模刃口尺寸为基准。又因冲孔的尺寸会随凸模刃口的磨损而减小，故凸模基本尺寸应取冲裁件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。冲孔凹模的基本尺寸则是在凸模基本尺寸上加上最小合理间隙。,第2章 冲裁模

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