模具设计与制造重点难点

间隙主要对模具的磨损和胀裂有影响
间隙过小，落料件或废料往往梗塞在凹模洞口，易导致凹模胀裂
间隙过大，零件毛刺增大，卸料力增大，反而使刃口磨损加大
在合理间隙时，模具磨损最小，模具寿命最高
二、间隙的确定
合理的间隙可以通过下列方式得到：
理论计算
经验公式计算
实用间隙表（P21表2.12）
确定凸、凹模合理间隙常用经验确定法
采用合理模具间隙，改善润滑条件。
制件尽量采用大弯曲半径，否则实行多次弯曲。
塑性差或加工硬化严重的毛坯应先退火。
脆材或厚板可用加热弯曲。
毛坯有毛刺的一面应置于变形区的内侧
二、弯曲件的滑移
制件结构不对称、两边弯曲角不同；凹模两边半径不等、间隙不同、润滑情况不同。
旋转体类件：如搪瓷杯、车灯罩等。
盒形类件：如饭盒、电容器外壳等。
复杂形状件：如汽车覆盖件等。
§3-2拉深件的工艺性
拉深件的形状应简单、对称，并尽量避免急剧的轮廓变化。
拉深件直径尺寸应明确标注，不得同时标注内、外部直径。
拉深件的圆角半径
底部
凸缘处
对于盒形件
并尽可能
§3-3圆筒形拉深件毛坯尺寸计算
根据面积相等的原则，筒形拉深件的毛坯尺寸为：
板料的力学特性
冲裁件的形状：简单，精度高。
影响毛刺大小的因素：刃口的锋利程度，凸凹模间隙的合理与否及均匀程度。
影响冲裁件断面质量的因素：
影响冲裁件断面质量的主要因素是凸凹模间隙
§2-2排样设计
一、材料的合理利用
材料利用率：冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比，它是衡量合理利用材料的经济性指标。
：一个步距内的材料利用率
压边力大。
润滑不良。
拉深系数小。
模具结构：凸模圆角大，凹模圆角小。
毛坯力学性能
防止措施：选择合适的润滑剂；利用网格技术防止拉深件破裂。
§3-7常用拉深模的结构设计
一、结构设计要点
拉深工艺计算要有很高的精确性。
压力机行程S>=2H。
拉深模必须有通气孔。
凸凹模、压边圈要有足够的硬度、耐磨性，低的表面粗糙度。
第一次
第二次
第n次
总拉深次数为
即
§3-6拉深件的起皱与破裂1、起皱
拉深件的起皱：受切向压应力失稳而起皱。
影响因素：
毛坯相对厚度
拉深系数
凹模工作部分几何形状
防止起皱的措施：
采用压边圈
防止起皱的措施
采用锥形凹模
防止起皱的措施
采用反拉深
防止起皱的措施
采用软模拉深
2、破裂
原因：危险断面变薄并被拉断。
影响因素
机动车辆平均车型和车龄愈来愈大，对汽车售后市场的手工具销售起到了一定的促进作用...
其中：凸模制造公差；
：凹模制造公差。
:选择系数。
凸凹模分别加工
冲孔件（基准件为凸模，间隙取在凹模上）：工件尺寸为。
其中：凸模制造公差；
：凹模制造公差。
：选择系数。
凸凹模配合加工
凸凹模配合加工，就是先加工作为基准件的凸模或凹模，然后配做凹模或凸模，保证它们之间有足够的间隙值。
材料热处理状态：退火材料，塑性好。
板料宽度：窄板弯曲，材料可自由流动，最小弯曲半径小。
二、弯曲件的形状
弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径。
弯曲件边长不能过小：h>r+2t。
弯曲件的形状力求对称，避免弯曲过程发生窜动。
弯曲件中孔的位置：孔应处于弯曲变形区外。
T<2mm, l>=t;
t>=2mm, l>=2t.
多次拉深的凸模稳定性、垂直度要求高。
有凸缘拉深模应设有限位器。
多次拉深件最后设计落料模。
二、常用拉深模
无压边圈拉深模
二、常用拉深模
带压边圈拉深模
二、常用拉深模
双动压力机使用的拉深模
三、凸凹模刃口尺寸及公差
当工件要求外形尺寸时：
凹模尺寸：
凸模尺寸：
当工件要求内形尺寸时：
凸模尺寸：
凹模尺寸：
当工件内外形均有要求时：凹模内径按工件外径的下偏差，凸模外径按工件内径的上偏差进行设计。
§3-4圆筒形拉深件拉深工序计算
拉深系数：即拉深后圆筒形件的直径与拉深前毛坯（或半成品）直径的比值。
§3-4圆筒形拉深件拉深工序计算
影响拉深系数的因素
板料的力学性能
板料的相对厚度：T/D
模具结构及其参数：有无压边圈、凹模圆角半径、凸模圆角半径。
拉深工艺条件：拉深次数、压边条件、润滑条件、拉深速度。
拉深次数
一张板料(或带料、条料)上总的材料利用率
板料的裁剪方法
二、提高材料利用率的方法
冲裁所产生的废料：一类是结构废料；另一类是工艺废料。
工艺废料与结构废料
结构废料是由制件本身的形状决定，一般是固定不变的；工艺废料取决于搭边和余量的大小，也取决于排样方式和冲压方式。因此，要提高材料的利用率，就要合理排样，减少工艺废料。
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对凸凹模配合加工，只需计算和标注基准件的尺寸及公差，并注明相应的凹模或凸模按基准件配制，以及所须保证的间隙值。
凸凹模配合加工
落料件（基准件为凹模，间隙取在凸模上）：
凹模磨损后尺寸增加
凹模磨损后尺寸减小
凹模磨损后尺寸不变
凸凹模配合加工
冲孔件（基准件为凸模，间隙取在凹模上）：
凸模磨损后尺寸增加
凸模磨损后尺寸减小
凸模磨损后尺寸不变
刃口尺寸的计算小结
对于落料件，基准件是凹模，间隙选在凸模上。
对于冲孔件，基准件是凸模，间隙选在凹模上。
对于模具磨损后尺寸增加的尺寸，其模具刃口尺寸尽量接近工件的最小值（-）。
对于模具磨损后尺寸减小的尺寸，其模具刃口尺寸尽量接近工件的最大值（+）。
例一
工件如图所示
通过查表知
例一
根据已知条件，求得凸凹模尺寸如下
2、导板式冲模
在冲裁过程中，导板与凸模始终保持良好的配合，一般两者保持间隙配合。
导板除具有导向作用外，还具有卸料作用。
导向性好，精度高、结构简单、寿命长。
3、导柱式冲裁模（模架导向冲裁模）
模架的主要作用是对凸凹模进行导向，其次是对各零部件组合装配，构成整体，使模具精度、寿命提高，安装简便生产周期缩短。
第四章弯曲模设计
把平板毛坯、管材、型材弯曲成一定角度、形成一定形状的零件的冲压工序叫弯曲。如图所示。
§4-1弯曲变形过程分析一、弯曲变形过程
二、弯曲变形的特点
弯曲变形主要在弯曲件的圆角部分。
变形区内，板料外侧受拉，内侧受压，中间有一应变中性层。
弯曲变形区板厚变薄。
二、弯曲变形的特点
窄板弯曲时，宽度方向可以自由弯曲，故宽度方向应力为零，应变则相反。
压力机的行程应满足制件高度尺寸。
压力机冲压次数应符合生产率和材料变形速度的要求。
压力机的闭合高度与模具闭合高度的关系
第二章冲裁模设计
所谓冲裁，就是利用冲模将板料（以封闭的轮廓）与坯料分离的一种冲压方法。
冲裁主要指：冲孔、落料和切口。
冲孔：所冲的孔为要得到的形状和尺寸，即带孔部分为制件，冲落部分为废料。
例二ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
已知
例二
由于是落料件，其基准件为凹模，相应的凸凹模尺寸为：
查表得
凸模以0.10~0.40的间隙与；落料凹模配制
§2-6压力中心的计算(p15)
压力中心：冲裁力合力的作用点。
压力中心的求法：
按比例绘出冲裁轮廓线。
任意选定坐标轴X-Y，坐标轴的选定应使计算简便。
把图形轮廓分成几个部分，计算各部分的长度、…，并求各部分重心位置的坐标值、…。
设计合理的排样方案；
选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料）；
利用废料作小零件（如混合排样）等。
三、排样方法
1.有废料排样（）
2.少废料排样（b）
3.无废料排样（c、d）
排样设计
搭边：排样时，制件和制件之间，制件与条料（板料）边缘之间的余料。
搭边的作用是补偿定位误差；保持条料刚度，以利送进。
其主要途径就是减小间隙
2、间隙对冲裁力的影响
Z大，材料所受的拉应力增大，冲裁力有一定程度的降低
且落料件小于凹模尺寸，冲孔件大于凸模尺寸，因此，卸料力、推件力及顶件力均小
但继续增大Z值，由于刃口处上、下裂纹不重合的影响，冲裁力的下降变缓
并且由于毛刺增大，间隙减小，冲裁力增大。
3、间隙对模具寿命的影响
模具寿命通常以保证获得合格产品时的冲压次数来表示
合理间隙的选择原则
当对制件精度和断面均有较高的要求时，应考虑选择较小的冲裁间隙，以满足冲裁件的精度要求和较为光洁、平直的断面。
当冲裁件对断面及精度均无较高要求时，在间隙允许的条件下，可选用偏大的间隙，以提高模具的寿命，减小冲裁力。
在通常情况下取中间值。
本节总结
提高断面质量的主要途径是减小间隙
间隙大，则冲裁力小、模具寿命长；间隙小时则相反
宽板弯曲时，宽度方向不可自由弯曲，故宽度方向应力不为零，而应为零。
§4-2弯曲件的工艺性一、最小弯曲半径
最小弯曲半径:弯曲时最外层金属不发生破坏时，弯曲件内侧半径称为最小弯曲半径。
影响最小弯曲半径的因素
材料的性能：塑性好，最小弯曲半径小。