五金模具专题知识课件

2 冲裁零件的断面形状及分析：如下图所示，由于冲裁变形的特点， 使冲出的工件断明显地分成三特征区，即圆角带、光亮带与断裂带。 圆角带、光亮带与断裂带三部分在冲裁件断面上所占的比例随材料 的机械性能、凸与凹模间隙、模具结构等不同而变化。要想提高冲 裁件切面的光洁程度与尺寸精度，可通过增加光亮带的高度或采用 整修工序来实现。
M1·M2·M3··Mn≤M 其中：M1、M2、M3、··Mn为材料每次极限拉深系数
M为工件总拉深系数 d为工件直径 D为坯料尺寸 为了每次拉深顺利进行，实际每次拉深系数应比 极限拉深系数小。
五、 圆筒件拉深过程中出现的问题
•起皱及其防止措施：拉深过程中，毛坯法兰在切向压应 力作用下，可能产生塑性失稳而起皱，甚至使毛坯料不能 通过凸、凹模间隙而被拉断，轻微起皱的毛坯虽可通过间 隙，但会在筒壁上留下皱痕，影响的表面质量。
✓弯曲线最好与材料扎纹方向垂直，特别对弹性夹类零件。
四、影响回弹的因素
❖R材料的力学性能。 ❖T材料的相对弯曲半径 越小，相对回弹力越小。 ❖弯曲工件的形状，一般说来，U形工件的回弹比V形工 件的回弹要小。
❖模具间隙，U形弯曲模的凹凸模每侧间隙，Z/2越大， 则回弹越大；Z/2<T时可发生负回弹。 ❖校正力，增加校正力可减少回弹量。
5、反拉深防止起皱，采用拉深筋或拉深槛，也是防起 皱的有效措施。
胀形和翻边
胀形是利用模具强迫板料厚 度减薄和表面积增大,以获取领件 几何形状的冲压加工方法。
T=1~3mm Z=（10~15%）T T=3~5mm Z=（15~25%）T 硬材料：T<1mm Z=（8~10%）T
T=1~3mm Z=（11~17%）T T=3~5mm Z=（17~25%）T
5 、冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则： 冲孔件以凸模为准，在凹模 放冲裁间隔，而凸模以工件尺寸和公差要求计算。落料以凹模为准， 在凸模放冲裁间隔，而凹模以工件尺寸和公差要求计算。（如下图 所示）
• 圆筒件拉深时产生破裂的原因，可能是由于法兰起皱， 坯料不能通过凸、凹模间隙，由于压边力过大，变形程度 太大。
•凸耳的出现：拉深后的圆筒端部出现凸耳，产生凸耳的 原因是毛坯的各向异性。会使筒壁由于应力腐蚀而开裂。
•残余应力：拉深后的圆筒中留有大量残余力。这种周向 拉伸应力的存在，会使筒壁由于应力腐蚀而开裂。可增加 中间退火工序消除残余应力。
• 四． 按凸、凹模材料分，可分为硬质合金模、钢质硬质合金模、 钢皮冲模、橡胶冲模。
冲裁模
• 冲裁模是利用模具使板材分离的冲压工序，包括落料、 冲孔、切口、修边等工序。（图1）
冲孔 图1
落料
1、冲裁过程：冲裁即是分离工序，工件受力时必然从 弹、塑性变形开始，以断裂告终。当凸模下降接触板料， 板料即受到凸、凹模压力而产生弹性变形，随着凸模下 压，模具刃口压入材料，内应力状态满足塑性变形条件 时，产生塑性变形，冲件塑性变形从刃口开始，随着切 刃的深入，变形区向板料的深度方向发展、扩大，直到 在板料的整个厚度方向上产生塑性变形，板料的一部分 相对于另一部分移动。
凸模 板材
凹模
6、冲裁件排样：冲裁件在条料或板料上的布置方法叫 排样。合理的排样能提高材料的利用率。下面两种排 样比较：
不合理 条料
合理
7 、 冲裁件工艺性：（如下图表所示）
R1 R2
D1或 D2
D3
D4或 D5
推荐4mm或2t
2t（min）
t
有色金属
黑色金属
1.59以下
3
3
1.6~9.7
3或1.5t，用大数
❖冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离受模具 强度和冲裁质量的限制，其值不能过小。
❖在弯曲件或拉深件上冲孔时，其孔壁与工件直壁之 间的距离不能过小。
8 、 冲裁件常见问题及解决方案：
冲裁件毛刺出现及解决方法，在冲裁过程中，由于凸凹 模之间间隙的不合理性会出现毛刺或凸凹模在冲压过程 中有磨损现象，其间隙会增大，从而出现毛刺，所以在 设计冲裁模时根据材料厚度、性能合理选取凸凹模间隙。
一、拉深件的分类 1、直壁拉深件 ➢对称拉深件：圆筒件、带法兰边圆筒件、阶梯形 ➢非轴对称拉深件：盒形件、带法兰盒形件等。
2、曲面拉深件 ➢轴对称拉深件：球面类零件、锥形件等。 ➢非轴对称拉深件
二、拉深件结构工艺性：
✓拉深件侧壁与底面或凸缘连接处的圆角应尽量放大，放 大这些圆角半径，能够减少拉深次数或使零件容易拉深成 形。
圆角带
Fra Baidu bibliotek
光亮带
断裂带
断裂带 光亮带
圆角带
3 冲裁间隔：模具间隙系指凸、凹模刃口间缝隙的距离， 间隙对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命的影响很大。影 响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙大小及分布的均 匀性，模具刃口状态、模具结构与制造精度，材料性质 等，其中间隙值大小与均匀程度是主要因素。
1）冲裁间隔值对冲裁质量的影响 间隙过小时，将产生 二次剪切，制件断面的中部留下撕裂面。而两头为光亮 带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽有所增长，但易去 除，且制件穹弯小，断面垂直。间隙过大时，材料的弯 曲与拉伸增大，材料易被撕裂，致使制件光亮带减小， 毛刺大而厚，难以去除。间隙在一定范围内[z=（14~24%） t]变化时，毛刺高度小，且变化不大，这称为毛刺稳定区， 可供选择合理间隙值时参考。
弯曲模
弯曲是将板料、棒料、管料或型材 等弯成一定的形状和角度零件的成 形方法，是板料冲压中常见的加工 工序之一。
一、板料的弯曲现象及原因
1、 弯曲件的回弹：回弹是弯曲成形时常见的现象，弯 曲件弹性回跳的结果，其弯曲半径r和弯曲角与模具发 生差异，与弯曲件要求的形状和角度不一致。这种差异， 将影响板料的弯曲质量。弯曲件回弹值，与板料性质、 相对弯曲半径r/t（t--板厚）和模具结构等因素有关。变 形物体在外力去除后，弹性变形部分会立即消失，产生 弹性回复。
3、上口或凸缘单面起皱，是压料力单面的结果，造 成压料力单面的原因有：A。压料圈与凹模不平行；B。 坯料毛刺；C。坯料表面有微粒杂物，应调整压料圈和 凹模的平行底，去除毛刺，消除坯料表面杂物。
4、锥形或半球形件等腰部起皱，是因压料力太小， 拉深开始时大部分材料处于悬空状态，应加大压料力， 采用压料筋或更改工艺，以液压拉深替代。
3）间隔对冲裁力的影响 间隙Z减小，则Fmax增大。其 原因是间隙小，材料所受拉应力减小，压应力增大，材 料不易产生撕裂，故使冲裁力Fmax增大。
4）间隔对模具寿命的影响 冲裁凸、凹模的损坏有磨损、 崩刃和折断等形式。间隔减少，模具磨损加快，容易崩 刃和折断，减短模具寿命。
4、 冲裁件间隔的确定： ➢理论计算法 由裂纹重合形成几何三角形计算。 ➢经验确定法 软材料： T<1mm Z=（6~8%）T
✓弯曲部位不应位于零件宽度突变处，避免撕裂。如必须在宽 度突变处，弯曲应事先冲工艺孔或工艺槽。
✓有孔的毛坯弯曲时，如果孔槽位于弯曲附近，弯曲时孔会变 形，为了避免这种现象，必须使这些孔分布在变形区域之外。
✓对称弯曲件，左右弯曲半径应一致，以保证弯曲过程中受力 平衡，防止产生滑力。
✓工艺孔有利于弯曲件毛坯的精确定位。
五金工模分类
• 冲模结构型式很多，可以根据以下特点分类：
• 一． 按冲压工序性质分，落料模、冲孔模、切边模、拉深模、弯 曲模、胀形模、成形模、翻边模等。
• 二． 按冲压工序组合方式分，单工序模、复合模、连续模、连续 复合模等。
• 三． 按模具结构型式分，根据上、下模的导向方式，有无导向模、 导向模；根据卸料装置，可分为带有弹性卸料板和刚性卸料板模； 根据挡料形式，可分为固定挡料钉、活动挡料销、导正销和侧刃定 距冲模。
2）间隙对尺寸精度的影响 当凸、凹模间隙较大时，材 料所受拉伸作用增大，冲裁完后因材料的弹性恢复使落 料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。在间隙 较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后， 材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径变小，此 外，尺寸变化量的大小还与材料性质、厚度、轧制方向 等因素有关。软钢的弹性变形量较小，冲裁后的弹性恢 复量也就小，硬钢的弹性恢复量较大。
2t
除合金钢用3min以外,其余用1.0t或2min
t
宽
0.8以下
1.53
0.85~3.18
2t
3.2~9.7
2.5
接上
❖冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废料。
❖冲裁件各直线或曲线连接处宜有适当的圆角。
❖冲裁件凸出或凹入部分宽部不宜太小，并应避免过 长的悬臂与狭槽。
❖冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜 过小，其数值与孔的形状、材料的机械性能，材料的 厚度有关。
• 冲压加工的优点是生产率高、质量稳定、耗费低，特别适宜于大批 量生产，易于机械化和自动化。为了充分发挥冲压加工的优越性，扩 大其应用范围，近年来，国内外都在研究如何把冲压加工用于的品种， 小批量生产，比如简易模具的采用、生产线的合理化、以及数控冲床 和冲压中心等，就是这方面的具体运用。
• 目前亿龙公司的产品主要由塑胶件、五金件两大部分组成。几年前， 公司着手开发不锈钢产品，并取得迅速发展，公司将继续扩大不锈钢 产品的生产规模，亿龙公司几乎所有五金件都是通过冲模冲压成形， 例如：不锈水壶壶身、发热盘、不锈钢外壳装饰片、保温板主其它五 金配件。可以说公司的发展有赖于塑胶件、五金件两大部分的发展。
五金模具专题知识
五金工模与产品开发的关系
• 五金工模与产品开发是紧密相关的，随着冲压技术的广泛应有和发展， 各个工业部门几乎都离不开冲模，尤其是汽车、电器、电机、仪表和 日用品工业，其产品质量、生产效率、生产成本及产品更新换代快慢， 都在很大程度上取决于模具，因此，模具工业是带动各项工业产品发 展的先行工业。
8） 压料力过大，要进行调整； 9） 拉深系数过小，可增加工序，放大拉深系数； 10） 滑润不足或不合适，应合适润滑剂并充分润滑。
缩径(破裂位置)
七、起皱的原因及解决：
1、凸缘起皱，主要因压料力太小，应增加压料力使 皱纹消失；
2、上口起皱（无凸缘）是因凹模圆角过大，间隙也 过大，最后变形的材料未被压住，形成的少量皱纹因间 隙过大不能整平，应减小凹模圆角和间隙，也可采用弧 形压料圈，压住凹模圆角处材料；
✓矩形拉深件四周的圆角也应放大。
✓除非结构上有特殊需要，必须尽量避免异常复杂及非对 称形状的拉深件。
三、拉深零件的毛坯尺寸：
旋转体零件系采用圆形毛坯，其直径按面积相等的 原则计算（不考虑板料的厚度变化）。对于异形件，先进 行试片再定毛坯尺寸。
四、拉深系数和次数的决定
圆筒件的拉深系数为M=d/D。当M≥M1时，则可一 次拉成，若M＜M1时，要n次拉深。
五、减少回弹的措施
❖改进弯曲件局部结构和选用合适材料
❖在弯曲件变形片压制加强筋，用以提高零件刚度减少回 弹。
角部有加强筋的弯曲
❖补偿法是消除弯曲件回弹最简单的方法。 ❖校正法，弯曲区金属的校正压缩量为料厚的2-5%时， 就可行到较好的效果。 ❖拉弯法，可取得明显的拉弯效果。
拉深模
拉深是将板料毛坯在具 有一定的圆角半径的凸、 凹模下加工成各种零件。
2、中性层位置的内移。
3、弯曲区板料厚度的变薄。
4、板料长度的增加。
5、板料横截面的畸变、翘曲和拉裂。
二、弯曲件展开长度计算：薄板90°弯曲两种尺寸标注 经验计算法：
1) 外侧标注（图1）展开 L=L1＋L2－C 当有多个弯角时 L=L1＋L2＋…＋Ln－(n－1)×C
系数C数值
材料厚度
mm
1
1.2
1.6
2
2.3
3.2
c
1.5
1.8
2.5
3
3.5
5
2) 内侧标注（图2）展开 L=L1＋L2＋a·T 当T=0.5~1 R=0.2~0.5时 a=0.45
3) 弯曲件展开长度用Pro/E扳金展开更准确和方便。
三、弯曲件的工艺性：
✓弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径。
✓弯曲件的弯边长度不宜过小，其值h>R+2t，当h较小时，弯 边在模具上支持的长度过小，不容易得到形状准确的零件。
六、开裂的可能原因及解决
1） 材料太薄，应选用合格厚度材料； 2） 材料硬度，金相组织或质量不符要求，要退火或更换材 料；
3） 材料表面不清洁，带铁屑等微粒或已受伤，应保持表面 完好清洁；
4） 凹模或压料圈工作表面不光滑，应磨光工作表面； 5） 凸模或凹模圆角太小，应加大； 6） 间隙太小，应放大间隙； 7） 间隙不均，要进行调整；