模具设计串讲讲义全

模具设计串讲课程介绍一、课程的设置、性质及特点模具设计（含精度设计）是高等教育自学考试模具设计与制造（本）和机械制造专业（模具方向）的 一门专业课，是在完成机械制造工艺学、机械制造基础、材料加工和成型工艺等课程后开设的专业课程，本 课程的学习对学生掌握模具设计（冷冲压模具、注塑模具、其他模具）的基础知识，模具设计的基本技能起 重要的作用，是相关知识运用能力的综合体现。本课程较全面、系统地详尽的叙述了常用模具的典型知识、设计方法及成形设备的选用等容。通过学习 可以使考生掌握典型模具设计的基本容，了解成形设备原理以及选用，提高对相关机械知识的运用能力。考试中的题型规，试题不难，少量跨章节的考题，学员在学习的过程中要熟练掌握各种典型的例题。 本课程的性质及特点：1 模具设计与制造（本）和机械制造专业（模具方向）的一门专业课，以先修课程机械制造工艺学、机 械制造基础、材料加工和成型工艺等为基础；2.本课程主要介绍冲压产品的成形方法、注塑成型工艺与设备的一般知识和相关事宜、基础模具结构及通用模具结构的部件分解设计。二、教材的选用本课程所选用教材是全国高等教育自学考试指定教材，该书由剑鹤主编，机械工业出版（2008版）。三、章节体系1 本串讲对冲裁工艺及模具、弯曲工艺、拉深工艺及模具，塑料注射成型工艺进行了详细的介绍。2 章节安排第一章冷冲压成形工艺概论第二章冲裁工艺及冲裁模具的设计第三章弯曲第四章拉深第五章其他冷冲压成形工艺与模具设计第八早塑料与塑料成型工艺第七章塑料注射模设计第八章其他塑料成型模具考情分析、模具设计基础试题题型、题量模具设计基础考试的题型、题量和分值如下：考题类型题目数量每题分数总分值（分）1.单项选择题201202.多项选择题52103.填空题1010103.名词解释53154.简答题36185.简单应用题26126.计算题11515合计46100（一）知识点分布历来自考课程试题都要求覆盖教材的全部容。从试题角度来看，单选题、填空题覆盖面最广，基本上每 章都能涉及，其实填空题就是单选题的另一个形式，往往比单选题要难。多选题则主要依据知识点的可考性 而定，即全是适合出多选题形式的考点，其实有些多选题就是简答题的翻版。名词解释题主要是考查学生掌 握基本概念的能力。可以把名词解释题看成是单选的翻版，只不过是换了一个形式考查。名词解释的分布基 本上能够覆盖8章的容，都是一些很重要的概念和定义。简答题主要是覆盖重点章节的容，分布所处的章节 很广。简单应用题主要围绕模具结构图而出题，主要考查考生对典型冲裁模、拉深模、注射模结构的理解， 能说出模具结构图中各零件的名称和作用，能写出所给模具图的特点，并能对模具工作过程进行描述。计算 题知识点考查一般是模具工作或成型零件的尺寸计算、冲裁力和压力中心、拉深模具拉深工序尺寸的计算。从教材所包含的容来看，由于教材主要包含冲压工艺及模具设计和塑料成型工艺及模具设计这二部分容。相当于二门教材的容合在一门教材中，所以本教材中所涉及的容可以说都是精华，教材中的一句话可能就是一个考点。在复习的时候一定要全面，千万不要以押题的方式去复习。从容的重要性来看，整体而言教材8个章节容知识点分布不均匀，重点章节主要是第2章、第4章、第7章。第1章、第5章、第8章是知识点考查偏少的章节，往往以选择题、填空题的形式出现。结论：在全面阅读教材的基础上，掌握重点章节容，着重掌握冲裁工艺及模具设计、弯曲工艺、拉深工艺及其模具设计、注射成型工艺及其模具设计等，对模具工作或成型零件的尺寸计算、拉深模具拉深工序尺 寸的计算，对典型的冲压或塑料注射模具结构图一定要掌握，这样就比较容易通过考试并能取得高分。（二）试题难度从试题难度来看，试题绝大部分属于基本知识。对于重点知识每年都会重复出现，只是以不同的形式，或者考查不同的容。这一点大家要特别注意，不要以为以前考过的知识点就不会再考。虽然每年均有偏题出现，一般是属于课程涉及的较细的容，往往从第1章、第5章、第8章这些我们认为不是重点的章节中中出题居多，但所占比例较低，属于正常情况。总体而言，试题并不难。二、历年真题结构分析及答题技巧以2009年的题型为例。（一）单选题（20题X1分=20分） 4 题：基础（2009 : 3. 4. 6. 11）例：3.模具热处理中冷却速度过快，会产生（）A.过冷和过热 B .脱碳和腐蚀 C .淬火裂纹 D .回火不足11需采用加热弯曲的材料是（）A.软钢 B .弹簧钢 C .黄铜 D .铝合金 4 题：基本概念（2009: 8. 15. 17. 20）例：&冲床滑块的一次形行程中，在冲模的同一工位上能完成两种以上的冲压工序的冲裁 模称作（）A.单工序冲裁模 B 级进冲裁模 C 复合冲裁模 D 连续冲裁模15.金属流动方向与凸模运动方向相同的冷挤压方法称为（）A.正挤压 B 反挤压 C 复合挤压 D 径向挤压 3题：模具结构及设计（1 7 10）例：1 导柱导套式冲裁模中，导柱与模座孔的配合一般采用（B）A.过渡配合B.过盈配合C.间隙配合 D.间隔配合7侧刃的作用是（）A.侧面压紧条料 B 对卸料板导向 C 控制条料送进时的导向D 限定送料进距 7题：成型（形）工艺及参数题（2009: 5 12. 13. 14. 16. 18. 19）例：12.拉裂的危险断面是在（）A.平面凸缘部分与凸缘圆角部分交界面附近B 凸缘圆角部分与筒壁部分交界面附近C.筒壁部分与底部圆角部分交界面附近D 底部圆角部分与筒底部分交界面附近13.坯料在拉深时，润滑剂涂在（）A.工件毛坯与凹模接触的一侧B .工件毛坯凸模接触的一侧C.工件毛坯的两面D.压边圈上18. 注射模侧向分型与抽芯时，抽芯距一般应大于塑料件侧孔深度或凸台高度的（）A. 12mm B . 23mm C . 34mm D . 45mm19. 在实际生产设计中斜导柱的倾斜角最大不超过（）A. 100 B . 150 C . 200 D . 250结论：此类题型的目的是测试考生分辨正确和错误的能力，检查考生对课程基本容，特别是基本概念掌 握的程度和准确性。选择题实际也是判断题，只有经过判断择正确，关键还是要掌握教材中的基本概念和知 识点，以及教师提醒的易考点解决此部分考题的问题。单选题的解题技巧： 在解答选择题时，以下是可供参考的步骤。（1）审题。审题是正确作答的前提，要审题干、审选项及其二者的关系。选择题大致可分为两类：对基本概念和基本理论的测试；对基本知识的综合分析和灵活运用。通过审题，首先要明确该题目是考”哪一类”;然后判断”考什么”，即搞清楚所测试的是什么概念或知识；（2）选答。通过审题，有些题目的答案往往已经是一目了然的了，这时只需直接选择正确答案即可，也 就是所谓的直接判断法。如果对答案仍没有把握，就要进入下一个步骤。一般适用于基本不需要“转变”或 推理简单的题目。这些题目主要考查考生对识记容的记忆和理解程度，一般属常识性知识题目。（3） 排错。有的题目尽管一眼看不出正确的答案，但往往能够看出哪些答案是错误的，这时可以先把错误的答案划掉。有时经过分析，可以判断出四个答案中的三个是错误的，则可以选择剩下的惟一个作为正确答案。如果只能排除掉一个或两个错误的答案，则进入最后一步。（4）择优。在剩下的答案中，挑选一个比较而言最接近题意的答案。在解题过程中，一般是根据该题的特点综合运用各种方法进行解答。不必要千篇一律，要多练习，灵活 使用这个步骤。（二）多项选择题（5题X2分=10分） 例：22.下列冲模零件中属于定位零件的有（）A、导柱B、定位板C挡料销D、侧刃E、垫板25.注射模的排气方式有（）A、开设排气槽B、开设排气孔C 、利用模具零件配合间隙排气D、利用推出机构排气E、利用温度调节排气结论：多项选择题的难度大于单项选择题，难就难在在备选答案中到底有几个是符合题意的正确答案， 稍有疏忽就会选择失误，回答错误。这种题型增加了选项的迷惑性，减少了考生猜题的可能性，能测试出考 生的水平。为了提高选择正确答案的可能性，除了掌握一定的解题技巧，例如采用排除法、比较法或推理法 对备选答案进行比较、分析、判断外，关键还在于全面、系统地学习课程容，扎实地掌握课程中的基本概念， 正确界定问题的界限，理解问题的精神实质。适宜出成多项选择题的知识点不多，只要对教材中基本知识点 把握，将教师提示的易考点掌握即可解决此难点。多项选择题的解题技巧：多选题中最常用的方法有直选和排除法。一般而言，多项选择题中题干和选项的关系有以下几种情形：（1）选项本身不正确，但与题干没关系，这种情况下该选项不选（2）选项本身正确，且与题干有关系，但选项与题干之间是并列关系，或选项包含题干，或题干与选 项的因果关系颠倒，这种情况下该选项不选。（3）选项并不是教材的原文，但意思与教材中的知识点相同或相近，或是题干所含的深层次表达和解 析，或是对某一正确选项的进一步解释和说明，这种情况下的选项可选。（4）单个选项只是教材中知识点的一部分，并不完整，但几个选项组在一起即表达了一个完整的知识 点，这种情况下的选项一般可选。（三）填空题（10题X1分=10分）例：30.材料的拉深变形程度用拉深系数（m）表示。32.脱模斜度的取向原则是：孔 以小端为准，符合图纸要求，斜度由扩大方向达到。结论：填空题的一个根本要求就是准确，结果正确就给分。因此填空题有时表现出一定的难度，得分率 往往不高。答题能否正确，关键还是对课程容和基本概念的把握程度。对教材中基本知识点把握，尤其是教 材中一些定义和结论型的句子记忆时一定要仔细。填空题的解题技巧： 专业课程 考试的填空题一般都是教材中的一句原话，属于直接型类，答题时，只要 对教材中的一些概念、知识点熟悉，一般都能轻易解答出来。（四）名词解释题（5题X3分=15分）例：36.分离工序：40.主流道结论：名词解释题主要是对教材中的一些基本概念、专业术语进行解释，目的在于考核考生对这些名词 概念的理解程度和掌握的准确性。这些名词在教材中都有明确的定义或简明的概括。这种题型的难度在于要 点的把握，而且容广泛，覆盖面大。只要对教材中重要概念和专业术语在理解的基础上进行记忆即可解决此 难点。名词解释的解题技巧：答题时要正确、简明扼要、精练，切忌当做简答题来做，点到为止，一般不要求展开或由考生自由发挥。如果考试时实在不能按照教材中的原文作答，可用自己理解的含义作答，千万不要 空题。（五）简答题（3题怡分=18分）简答题：更多的是来自于大纲第2章第4章和第7章中的领会、识记、简单应用和综合应用的容；例：41.影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？43.试说明选择浇口位置应考虑的问题。结论：简答题是一种常见的主观性试题，题目可大可小，容可深可浅，伸缩性较大。简答题也是以结果 给分，基本上也是结果对就给分。但与填空题不一样，可用自已的语言组织作答，只要能答到要点，答到关键词，就有可能得分，并且对顺序没有严格要求。答题能否正确，关键还是对课程容的把握程度，对教材中 领会和应用知识点的把握，在复习阶段，在理解的基础上尽量背记一些简答题，将教师提示的易考点掌握即 可解决此难点。简答题的解题技巧： 简答题的关键在于一个“简”字，答题应做到全面、准确、简练。作答前一定要审 题，要看清试题的要求，再回想一下相关的知识容进行作答，答案尽量完整和规，一般只需考生列出要点， 进行简单的总结、归纳即可，不要求展开作答，千万不能答非所问。其实只要对教材中的一些带有序号的知 识要点，诸如影响因素、设计原则等进行熟练掌握，一般都能轻易解答出来。10、7、6和5的名称，并简要说明工作过程。（六）简单应用题（2题乂6分=12分） 例：44.如图为首次拉深模，写出零件结论：熟练掌握教师要求的一些典型的冲裁模、注射模，要求多练习，清楚应用题所要回答问题的形式。应用题的解题技巧：对模具结构识图题，要从被成型的零件着手，一般与成型零件接触的就是工作零件或成型零件，对成型零件起固定作用的是固定零件，起导向作用的是合模导向零件，成型完后的推出机构或卸料 装置，尺寸面积最大的一定是模座，还有冲模中对板料的定准、导向零件，塑料模中的与浇注系统相关的零 件等。只要对模具结构及各组成零件的作用理解，就一定能解决此类问题。（七）计算题（本大题共 1小题，15分）例：46如题46图所示，冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。凸模与凹模采用分别加工的方法，凸模按IT6级加工制造，凹模按IT7级加工制造。试确定冲裁件凸、凹模刃口的基本尺寸及其上、下 极限偏差以及孔距尺寸，并分析冲裁间隙是否在合理围。已知相关数据：对应的落料、冲孔模刃口始用间隙：Zmin=0.04 Zmax=0.06磨损系数： 6取x=0.7536取x=0.5公差数值：基本尺寸：6的IT6=0.008 IT7=0.012 36结论：熟练掌握冲裁模中凸模与凹模刃口尺寸的计算方法、圆筒形件的拉深工艺计算、注射模成型零件 工作尺寸的计算。一定领会计算原则，计算公式是如何推导出来，尤其是模具工作零件或成型零件的工作尺寸计算时，公差是如何确定。计算题的解题技巧： 首先是要分析题目的要求和条件， 把所给的已知条件列出来， 然后把相应的公式写出来， 把已知条件或由已知条件推导出的条件代入公式进行求解就可。为防公式记不住，考试之前一定要强化记忆。复习阶段时，一定要多做相关类型的试题。三、学习方法（一）本课程的学习方法1. 本课程是一门实践性、综合性、实用性、针对性和先进性很强的课程，理论与实践结合十分紧密。本 课程学习应理论联系实际，要多看、多想、多练、多记；要善于分析归纳总结，融会贯通，掌握规律和方法。2. 必须保证已经全部学习完教材容。考生要以考试大纲和教材作为学习的依据，掌握教材的知识点，从 历年命题特点看，抓住教材是根本。3. 考生手中最好有一本与教材相配套的辅导练习，每学完一章容后，做辅导书的本章的练习题；学完全 部容后再做模拟题。做题是为了有助于理解和记忆教材的知识点，检查自己对知识的掌握情况，同时分析出 题的思路，所以做完题要注意分析总结，自我评价是否达到了做题的目的。4将做错的试题重点划出来，认真查找错误原因所在。5.认真钻研解题技巧，要认真领会，揣摩并加以熟练掌握。（二）总复习技巧学完本课程后，进入复习阶段，一般说来至少要留出一个月的总复习时间。在总复习期间，考生应注意:1. 树立考试成功的信心，不打“退堂鼓”。每年都会有一部分考生在听完辅导或自学完教材后，进入复习阶段时感到心中没底，加之时间紧，就放弃了，很可惜。所以，进入复习阶段，考生应多给自己鼓鼓劲，树立“我能行”的信心。2. 制定详细的复习计划，按部就班地复习，提高效率。在复习时更应注意经常翻阅和回忆教材容，对课程容有一个整体的概念，在理解的基础上进行熟记，部 分考点容进行强化记忆；分析整理知识点、出题点、出题角度、解题方法等；做模拟题和考试真题，熟悉考 点以及出题思路，熟练、巩固和检验所学知识，把握教材中的要点。3.注意概括总结，浓缩所学知识在复习阶段，要善于概括总结，提炼要点，以便记忆。（三）考试过程中的注意事项1. 排除一切思想杂念，一心一意答题。2. 拿到试卷后，迅速浏览试卷。同时要快速浏览考题和相应的分值，按难易程度确定做题的顺序，首先做最熟悉的题目和容； 主观题中如有得心应手题， 应先做，然后再按顺序答题， 遇到一时难答的题果断跳过， 答后面的题，以防在某道题上耽搁时间，影响后面的答题。3. 答完卷后别忘记重新考虑最初没确定答案的那些题，另外要至少全部检查一遍看有没有因疏忽而出错 的地方。最好不要空题。对于一些实在不会答的题目，如计算题，尽量把一些公式、解题步骤写出来，对简 答题尽量把相关的知识点写出来，那怕用自己的语言写出来也行。4. 不要盲目提前交卷，在确保没有漏题的情况下经过两遍检查方可交卷。容串讲第一部分 （chs1-2 ）第一章冷冲压成形工艺概论一、冷冲压工艺的概念1、 冷冲压的定义：冷冲压是建立在金属塑性变形的基础上，在常温下利用冲模和冲压设备对材料施加压 力，使其产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的工件。2、冷冲模的定义：冷冲模是冲压加工中将材料（金属或非金属）加工成工件或半成品的一种工艺装备。3、冷冲压工艺的特点： 靠模具与冲压设备完成加工的过程，生产率高，操作简单，便于实现机械化与自动化； .冲压产品的尺寸精度由模具保证，质量稳定，一般不需再经机械加工即可使用； .冷冲压加工不需加热，是一种节能的加工方法； .在冲压过程中材料表面不受破坏； .冷冲压是集表面质量好、重量轻、成本低于一身的加工方法，在现代工业生产中应用广泛。二、冲压工序分类1、冲压工序的分类：分离工序、塑性成形工序 分离工序：是使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离的工序。例如：落料、冲孔、切口、切边、剖切、整修等。 塑性成形工序：是材料在不破裂的条件下产生塑性变形的工序，从而获得一定形状、 尺寸和精度要求的零件。例如：弯曲、卷边、拉深、起伏成形、翻边、胀形、缩口、整形等。2、 模具的分类：单工序模、级进模（连续模）、复合模 单工序模：在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序的模具。 级进模（连续模）：在冲压的一次行程过程中，在不同的工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的 模具。 复合模：在冲压的一次行程过程中，在同一工位上完成两道或两道以上冲压工序的模具。三、冲压模具分类1、根据模具完成的冲压工序容不同，结构和类型不同，模具的分类方法有三种： 按完成工序特征分，模具可分为：冲裁模；弯曲模；拉深模；成形模等。 按模具的导向形式分，模具可分为：无导向模具；导板、导柱、导套导向模具。 按模具完成的冲压工序容分，模具可分为：单工序模具；组合工序模具。其中组合工序模具又可分为复合模和级进模。四、典型模具的组成1、不同的冲压零件、 不同的冲压工序所使用的模具也不一样，但模具的基本结构组成，按其功能用途大致由六部分组成。 工作零件一一直接对坏料、板料进行冲压加工的冲模零件。如凸模、凹模、凸凹模。 定位零件确定条料或坯料在冲模中正确位置的零件。如定位板、定位销、挡料销、导正销、导料板、侧刃。 卸料及压料零件（压料、卸料及出件零部件）一一将冲切后的零件或废料从模具中卸下来的零件。如卸料板、推件装置、顶件装置、压边圈。 导向零件一一用以确定上下模的相对位置，保证运动导向精度的零件。如导柱、导套、导板、导筒。 支撑零件一一将凸模、凹模固定于上、下模上，以及将上下模固定在压力机上的零件。如上、下模座、 模柄、凸、凹模固定板、垫板。 .连接零件（紧固及其他零件）一一把模具上所有零件连接成一个整体的零件。如螺钉、销钉、限位器 弹簧、橡胶垫、其他。五、常用冲压材料1、常用冲压材料一般有两种：（1） 金属材料一一适合于成形工序和分离工序。如钢、铜、铝、镁、镍、钛、各种贵重金属及各种合金。（2）非金属材料一一适合于分离工序。如各种纸板、纤维板、塑料板、皮革、胶合板等。二、冲压材料的规格及发展P7-101、常用金属冲压材料：板料、带料。特点：足够的长度，可以提高材料利用率；带料开卷后需要整平。适用：大批量生产的自动送料。2、新型冲压材料：高强度钢板、耐腐蚀钢板、双相钢板、涂层板及复合板材。六、模具材料的选用原则及考虑因素1、模具材料的选用原则：（1 ）要有足够的使用性能。（2）良好的工艺性能。（3）合理的经济性能。2、选择模具材料应考虑的因素 ：（1 ）模具的工作条件：如模具的受力状态，工作温度，腐蚀性等。（2）模具的工作性质。（3）模具结构因素：如模具的大小，形状，各部件的作用，使用性质等。（4）模具的加工手段。（5）热处理要求。七、压力机的分类、型号及典型结构1、压力机的分类：机械压力机（J）、液压压力机（Y）、自动压力机（Z）、锤（C）、锻压机（D）、剪切机 （Q）、弯曲校正机（W、其它（T）。2、 压力机的型号：机械压力机按其结构形式和使用条件不同，分了若干系列，每个系列中又分若干组别。 例如：JA31 16A曲轴压力机的型号意义是：J机械压力机；A 参数与基本型号不同的第一种变型；3第三列；1第一组；16标称压力为 160KN;A 结构和性能比原形作了第一次改进。第二章冲裁工艺及冲裁模具的设计一、冲裁基本概念1、定义：（1、冲裁一一是使材料一部分相对另一部分发生分离，是冲压加工方法中的基础工序。（2） 落料一一若冲裁的目的是为获取有一定形状轮廓和尺寸的冲落部分，剩余的带孔部分为废料， 称为 落料工序。（3） 冲孔一一若冲裁的目的是为获取一定形状和尺寸的孔，冲落部分为废料，带孔部分为工件，称为冲 孔工序。2、冲裁变形过程：（1 ）弹性变形阶段。（2 ）塑性变形阶段。（3 ）断裂分离阶段。3、断面分析：（1）塌角带（圆角带）：其大小与材料塑性和模具间隙有关。（2） 光亮带（剪切带）：光亮且垂直端面，普通冲裁约占整个断面的1/3 1/2以上。（3）断裂带：粗糙且有锥度。（4）毛刺：成竖直环状，是模具拉挤的结果。4、间隙对断面质量的影响：（1）选用中等间隙（普通冲裁合理间隙）：材料在凸、凹模刃口处产生的上下裂纹相互重合于同一位置， 冲裁件断面光亮带区域较大，而塌角和毛刺区较小，断裂锥度适中，零件表面较平整。冲裁件断面质量好。（2）选用较小的间隙：冲裁件断面光亮带增加，塌角、毛刺、断裂带均减小；如果间隙过小，会使上、 下两裂纹不重合，形成第二条光亮带，毛刺拉长。冲裁件断面质量较差。（3 ）选用较大间隙：冲裁件断面上出现较大的断裂带，使光亮带变小，毛刺和锥度较大，塌角有所增加,断面质量更差。二、冲裁模设计与有关工艺计算1、有关概念：（1）冲裁件工艺：指工件在冲裁加工中的难易程度。（2 ）排样：冲裁件在板料或条料上的布置方法。（3）搭边：指冲裁时制件与制件之间、制件与条（板）料边缘之间的余料。（4 ）压力中心：指冲压力合力的作用点。（5）冲压力：是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。 冲裁力：是冲裁过程中凸模对板料的压力，随凸模行程而变化。 .卸料力：是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力。 .推料力：是将落料件顺着冲裁方向从凹模洞口推出时所需的力。 .顶料力：是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力。2、排样方法：（1 ）从废料角度来分：有废料排样、少废料排样、无废料排样。（2）按制件在材料上的排列形式来分：直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭边法等。3. 搭边值的确定：搭边值的大小决定于制件的形状、材质、料厚及板料的下料方法，其大小影响材料的利用率，一般由经 验确定或查表。4. 条料宽度的确定：(1)有侧压装置的条料宽度BB(L2a)0(2)无侧压装置的条料宽度BB(L2aC)0(3)采用侧刃时的条料宽度BB(L1.5anF)0式中L制件垂直于送料方向的基本尺寸(mm；n 侧刃数;条料的宽度公差; a 侧面搭边值；侧刃裁切条料的切口宽，一般F取F=1.52t ;B100mm C=1.0 1.5mm送料保证间隙：B100mm C=0.51.0mm；5、凸、凹模刃口尺寸的计算方法：（1 ）凸模与凹模分别加工时，凸、凹模刃口尺寸的计算1)落料Dd ( Dmaxdx)0DP(Dd Zmin )(D max x Z冲孔d p (dmin)0Pdd(dp Zmin)0(dmin X Zmin)0孔心距Ld(Lmin0.5 )0.125为了保证冲裁间隙在合理围，需满足下列关系式:Zmax Zmin或取d06(ZmaxZmin )p 0.4（ Zmax Z min ）（2 ）凸模与凹模配合加工时，凸凹模刃口尺寸的计算1）落料时：以凹模为基准件，分析凹模各尺寸磨损变化情况。磨损后增大的尺寸称A类尺寸。凹模尺寸A(Amaxx )0磨损后减小的尺寸称B类尺寸。凹模尺寸Bd(Bminx)0 d磨损后不变的尺寸称C类尺寸。CdC p(Cmax/2)d/22）冲孔时：以凸模为基准件，分析凸模的刃口尺寸磨损变化情况。磨损后增大的尺寸称A类尺寸。凸模尺寸a(Amaxx )0磨损后减小的尺寸称B类尺寸。凸模尺寸Bp(Bminx )0 p磨损后不变的尺寸称C类尺寸。C pCd(Cmax/2)p/2（3）冲裁力的计算1）冲裁力P冲 KLt式中P中冲裁力（N）;材料抗剪强度（Mpa）;L冲裁件周边长度（mr）t材料厚度（mr）;K 系数，取 K=1.3。2）卸料力。卸料力是将箍在凸模上的材料卸下时所需的力。P卸卩K卸P冲3）推料力。推料力是将落料件顺着冲裁方向从凹模洞口推出时所需的力。 pt n K推巳中n h/t h 8mm4）顶料力。顶料力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力。A K 顶 p冲（4）冲压力的计算1 ）采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为：P总.P冲 +P卸+P顶2）采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为：P、 P冲 +P推3）采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为：P、P冲+P推+P卸（5）冲模压力中心的计算1）计算压力中心的目的 使冲裁压力中心与冲床滑块中心相重合，避免会产生偏弯矩，减小模具导向机构的不均匀磨损。 保持冲裁工作间隙的稳定性，防止刃口局部迅速变钝，提高冲裁件的质量和模具的使用寿命。 合理布置凹模型孔位置。2）简单形状工件压力中心的计算 对称形状的零件，其压力中心位于刃口轮廓图形的几何中心上。 等半径的圆弧段的压力中心，位于任意角2角平分线上，且距离圆心为 x0的点上。x0 r sin /2式中一一弧度。3）复杂工件或多凸模冲裁件的压力中心计算步骤 根据排样方案，按比例画出排样图（或工件的轮廓图）。 根据排样图，选取特征点为原点建立坐标系x、y。（或任选坐标系x、y，选取坐标轴不同，则压力中心位置也不同。） 将工件分解成若干基本线段 h、I2、In，并确定各线段长度（因冲裁力与轮廓线长度成正比关 系，故用轮廓线长度代替 P）。 确定各线段长度几何中心的坐标（ x、y）。yn，则根据 计算各基本线段的重心到 y轴的距离、x2、xn和到x轴的距离、y2、 力矩原理可得压力中心的计算公式为：y。l*2ln%ll l2 ln三、模具主要零部件的结构1、凸模结构（1 ）台肩式凸模(2) 直通式凸模2、凹模洞孔形式(1) 圆柱形孔口(2 )锥形孔口(3) 具有过渡圆柱形孔口3、凹模结构(1 )外形为矩形结构(2 )外形为圆形结构(3 )外形为柱形结构1、冲裁模分类(1 )单工序模，如落料模、冲孔模、切断模、切边模等。(2) 复合模，如落料冲孔复合模、落料拉深复合模等。(3) 级进模，如落料冲孔级进模、落料弯曲级进模等。2、正装复合模：落料凹模安装在冲模的下模部分，凸凹模安装在上模部分的复合模。3、倒装复合模：落料凹模安装在冲模的上模部分，凸凹模安装在下模部分的复合模。4、典型冲模的结构特点及其应用理解各典型冲模的结构特点和应用、零部件名称和作用等。五、冲模的设计步聚及实例1、冲模的设计步聚(1) 分析产品的制件的工艺性，拟定工艺方案。(2 )冲压工艺计算及设计。(3 )冲模结构设计。第二部分(chs3-4 )第三章弯曲一、弯曲模基础1、弯曲：是使材料产生塑性变形，将平直板材或管材等型材的毛坯或半成品，放到模具中进行弯曲，得 到一定角度或形状的加工方法。2、回弹：弯曲变形后，弯曲件的形状与大小均不一样，这种现象称为回弹。3、回弹的影响因素：(1 )材料的力学性能。屈服强度越大，弹性模量越小，回弹量越大。即与屈服强度s成正比，与弹性模量E成反比。(2) 弯曲角 。弯曲角 越大，回弹角越大，但弯曲角对曲率半径的回弹没有影响。(3) 相对弯曲半径 R/t。相对弯曲半径越小，回弹值越小。(4) 弯曲方式及模具结构。校正弯曲比自由弯曲回弹量小；弯曲件的形状对回弹影响很大，如U形件回弹量要比V形件回弹量小。(5) 弯曲力。弯曲力大，回弹值小。(6 )模具间隙。间隙值越大，回弹值越大。4、 回弹的表现形式：回弹的大小一般是用角度回弹量与曲率回弹量来表示。(1) 角度回弹量0式中模具的角度；弯曲后的实际角度。（2）曲率回弹量式中 一一凸模的半径；0弯曲后的实际曲率半径。5、 最小弯曲半径：在保证坯料外表面纤维不发生破坏的前提下，弯曲件能够弯曲成的表面最小的圆角半 径，称为最小弯曲半径。6、最小弯曲半径的影响因素：（1 ）材料的力学性能。材料的塑性越好，最小弯曲半径越小。（2）弯曲中心角（）。弯曲中心角越大，最小弯曲半径越小。（3） 板料的纤维方向与弯曲线夹角的影响。弯曲时弯曲线垂直于纤维方向比平行时效果要好，即垂直时弯曲不易开裂。（4）弯曲件宽度。相对宽度越大其应变强度越大，反之越小。（5）弯曲件板料厚度。一般板厚越大，最小弯曲半径越大。（6）板料表面与断面质量的影响。板料表面和断面质量较差时，其最小弯曲半径值较大。7、提高弯曲件质量的措施：（1 ）减小回弹的方法。补偿法；校正法；拉弯工艺；正确选择弯曲件结构。（2）弯曲件开裂。选择塑性好的材料；毛坯的表面质量要好； 弯曲时排样要注意板料或卷料的轧制方向。（3）偏移。模具结构上采用压料装置；采用定位板、定位销；工艺方案要合理。（4 ）底部不平。采用顶料板，在弯曲时加大合理的顶料力。（5）表面擦伤。清洁工作表面；采用合理的表面粗糙度值；采用合理的圆角半径及凸模与凹模的间隙。8、保证弯曲件质量的基本原则：（1）正确制定冲压工艺方案。1 ）选择合理的下料和制坯方式。2 ）注意板料（卷料、条料）的轧制方向和毛刺的正、反面。3）正确确定毛坯展开尺寸。4）弯曲工艺方案的制定应充分考虑弯曲件尺寸标注方式，注意带孔弯曲件的冲压工序的安排。5）尽量减小弯曲次数，提高弯曲件精度。6）增加整形与校平工序。（2 ）模具设计、制造与日常维护。1）定位装置必须准确、可靠。2）合理安排与设置强力压料装置。3）合理设计模具的结构、减小回弹。4）合理确定凸、凹模间隙，凹模圆角半径及深度之间的关系。二、弯曲模实例分析一一多部位弯曲模1、弯曲应变中性层位置的确定（1）中性层是确定弯曲件毛坯长度的依据：在变形程度较小时， 一般是位于板厚的中间， 当变形量增大时塑性变形成分增至很多，则中性层位置移，使外层拉伸区大于层压缩区。板料厚度变薄，毛坯的总长度增大。相对变曲半径越小，中性层移越大，板料 变薄越严重。（2 ）中性层位置确定的计算公式：R Kt式中 中性层半径（mr）R弯曲件弯半径（mr）K 中性层系数，查教材 P78表3-8 ;t板料厚度（mr）2、弯曲件毛坯尺寸计算(1)有圆角半径弯曲（R 0.5的弯曲）L2(R Kt)式中(2)L弯曲件展开长度（mm；A圆角区的展开长度（mm）；弯曲圆角区的中心角度（弧度）K中性层系数；t板料厚度（mm。无圆角半径弯曲（R 0.5的弯曲）12 （0刚0.6）L 113、弯曲力计算(1) V形弯曲件:匚 0.6KBt2 bF1R t(2) U形弯曲件:0.7KBt2 bR tFi式中F1自由弯曲力（N）；B弯曲件宽度（mr）t板料厚度（mm；R弯曲件半径（mm；b 材料抗拉强度（Mpa）;K 安全系数，一般取 K=1.3。（3）校正弯曲力：F2 qA式中 F2校正弯曲力（N）；q单位校正力（Mpa （可查教材A弯曲件校正部分的投影面积（4、弯曲模工作部分尺寸计算（1）凸模圆角半径一般凸模圆角半径等于或小于弯曲线弯曲半径； 应考虑回弹的影响，将凸模圆角半径F凸适当修正。P80表3-9得到）； mm）；当零件圆角半径较大（R/t 10），且精度有较高要求时,（2）凹模圆角半径凹模圆角半径 R凹不能过小，以免擦伤工件表面，影响冲模寿命。凹模圆角半径大小与板料进入凹模的 深度、弯边高度和板料厚度有关，一般根据板厚选取：t4(mm)Rw = (3R 6) tR凹 = (2R3 tR凹=2t（3 ）凹模深度凹模深度过小，弯曲毛坯的两边自由长度太长，弯曲件弹复太大、不平直；凹模深度过大，凹模增大, 成本增加，且压力机行程也要加大。故凹模深度选择要合理，具体可查教材P82表3-10。（4 ）模具间隙V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压力机的闭合高度业控制的，设计时可以不考虑。U形弯曲模应选择合适的间隙，间隙过小，会使工件弯边厚度变薄，降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙 过大，则回弹大，降低工件的精度。U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按下式计算：弯曲有色金属：Z/2=tmin nt弯曲黑色金属：Z/2=t（1 n）式中 Z/2 凸凹模单面间隙（mm ；tmin板料最小厚度（mg ；t板料厚度（mr）n间隙系数，具体可查教材P83表3-11。（5）凸、凹模横向尺寸计算凸、凹模工作部位尺寸计算基本原则： 零件标注外形尺寸时，则模具是以凹模为基准件，间隙取在凸模上; 零件标注形尺寸时，则模具是以凸模为基准件，间隙取在凹模上。1）零件标注外形尺寸当零件标注双向偏差时，凹模尺寸计算公式:当零件标注单向偏差时，凹模尺寸计算公式:凸模尺寸计算公式：L凸 =（L凹-Z）凸2）零件标注形尺寸当零件标注双向偏差时，凸模尺寸计算尺寸:当零件标注单向偏差时，凸模尺寸计算尺寸: 凹模尺寸计算公式：L凹=（L凸 +Z）；凹式中 L凹一一凹模工作部位尺寸（mr）L凹=（L-二）凹23L凹=（L-）凹43L凸 =(L+-4L凸凸模工作部分尺寸（mr）L 弯曲件外形或形基本尺寸（mr）凸、凹凸模、凹模的制造偏差（mr）弯曲件尺寸公差（mm；Z 凸模与凹模的双面间隙。第四章拉深一、拉深工艺概述1、 拉深：是指将一定形状的平板毛坯通过拉深模具冲压成各种开口空心件，或以开口空心件为毛坯， 通 过拉深进一步改变其形状和尺寸的一种冷冲压工艺方法。2、起皱：在拉深过程中，平面凸缘部分的材料沿切向产生波浪形的拱起的现象。3、 拉裂：筒壁部分在拉深过程中受单向拉应力作用，当拉深力过大，筒壁材料的应力达到抗拉强度极限 时，筒壁即被拉裂。4、拉深坯料区域划分：平面凸缘部分、凸缘圆角部分、筒壁部分、底部圆角部分、筒底部分。（1 ）平面凸缘部分为主要变形区；（2）凸缘圆角部分为平面凸缘部分与筒壁部分之间的过渡区，也称第一过渡区；（3）筒壁部分为已变形区，也称传递区；（4 ）底部圆角部分为筒壁部分与筒底部分之间的过渡区，也称第二过渡区；（5 ）筒底部分为非变形区。5、起趋的原因：（1）切向压应力的大小，此力越大越易失稳起皱；（2 ）是凸缘区板料本身的抵抗失稳的能力，凸缘宽度越大，厚度越薄，材料弹性模量越小，抵抗失稳能 力越小，越容易起皱。6、拉裂的主要因素：（1 ）拉深力的大小。（2）筒壁材料的强度。凡有利于减小拉深力，提高筒壁材料强度的措施，都是有利于防止拉裂的发生。7、起皱和拉裂的危险区域：（1 ）起皱危险区：平面凸缘部分。起皱是平面凸缘部分材料受切向压应力作用而失去稳定性的结果。拉深件的起皱一般都发生在平面凸缘 部分。（2）拉裂危险区：筒壁部分。筒壁部分在拉深过程中起到传递拉深力的作用，可近似认为受单向拉应力作用。当拉深力过大，筒壁材 料的应力达到抗拉强度极限时，筒壁将被拉裂。由于在筒壁部分与底部圆角部分的交界附近材料的厚度最薄，硬度最低，因而该处是发生拉裂的危险断面，拉深件的拉裂一般都发生在危险断面。二、圆筒形拉深件拉深工艺1、 筒形件毛坯尺寸计算原则：不变薄拉深件的平均壁厚与毛坯的厚度相差不大，用等面积条件，即毛坯 的表面积和拉深件的表面积相等的条件计算毛坯的尺寸。2、拉深系数：指拉深前后拉深件筒部直径（或半成品筒部直径）与毛坯直径（或半成品直径）的比值。3、极限拉深系数：某种材料在拉深时危险断面濒于拉裂的极限条件所对应的拉深系数称为这种材料的极 限拉深系数（或称最小拉深系数），记为mmin。4、影响极限拉深系数的因素：（1） 材料的力学性能：材料的屈强比b s/ d b值越小、硬化指数n值越大、厚向异性指数 r值越大，极 限拉深系数越小。（2） 拉深条件：凹模圆角半径大，有利于减小极限拉深系数；有压边装置比无压边装置的极限拉深系数 要小。(3) 毛坯的相对厚度(t/D)100：毛坯的相对厚度(t/D) 100的值越大，极限拉深系数越小。(4) 拉深次数：首次拉深比以后各次拉深的拉深系数要小。(5) 拉深件的几何形状：带凸缘拉深件首次拉深的极限拉深系数比无凸缘拉深件首次拉深的极限拉深系 数小。5、极限拉深系数的确定由于影响极限拉深系数的因素很多，目前仍难采用理论计算方法准确确定极限拉深系数。在实际生产中，极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验方法得出，具体可查教材P101-102表4-5、表4-6、表4-7。在实际生产中，并不是在所有情况下都采用极限拉深系数，为了提高工艺稳定性和零件质量，适宜采用 稍大于极限拉深拉深系数的值。6、拉深次数的确定当m总 mmin时，拉深件可一次拉深成形，否则需要多次拉深，其拉深次数的确定有以下两种方法：(1) 试算法先根据教材P101-102表4-5或表4-6选取拉深系数，然后根据拉深系数的定义试算各次拉深后的半成品 筒部直径，即：a mD ； d2；dn-1 gidni ； * gcL逐次计算各次拉深后的筒部直径，直到dn d为止，计算的次数 n即为所需的拉深次数。(2) 查表法拉深次数可根据拉深件的相对高度H/d值由教材P103表4-8查得。7、圆筒形拉深件毛坯尺寸计算(1 )计算准则对于不变薄拉深，拉深件的平均壁厚与毛坯的厚度相差不大，因此可用等面积条件，即毛坯的表面积和 拉深件的表面积相等的条件计算毛坯的尺寸。(2 )计算方法旋转体拉深件的毛坯尺寸，可根据计算旋转体表面积的定理求得：任何形状的母线，绕轴线旋转一周得 到的旋转体的表面积，等于该母线的长度与其重心绕该轴旋转轨迹的长度(即母线重心绕该轴所画出的圆周 长)的乘积。计算公式详见教材 P96-97表4-4。8、带凸缘与无凸缘筒形件拉深过程的区别：(1) 凸缘直径在首次拉深时确定，以后各次拉深只是将首次拉深拉入凹模的材料作重新分配。(2) 带凸缘拉深件首次拉深的变形程度比拉深系数相同的无凸缘件的拉深小，因而允许取更小的拉深系 数。(3 )首次拉深拉入凹模的材料应比实际需要量多5% 10%，多拉入的材料在以后各次拉深中逐次返回到凸缘上。(4 )宽凸缘圆筒形拉深件以后各次拉深的工序计算方法与无凸缘圆筒形拉深件基本相同。9、拉深力计算圆筒形拉深件的拉深力常用经以下经验公式计算：首次拉深P K1 d1t b以后各次拉深P K2 dit b式中P拉深力(N)；dr di第一次、以后各次拉深后的筒部直径(mr)t材料厚度(mr);材料的强度极限（Mpa ；KK2修正系数，查教材 P109表4-11。三、拉深模典型结构1、拉深模具分类（1）按工序集中程度分：单工序拉深模、复合拉深模、级进拉深模；（2）按工艺顺序分：首次拉深模、以后各次拉深模；（3）按模具结构特点分：带导柱拉深模、不带导柱拉深模、带压边圈拉深模、不带压边圈拉深模；（4 ）按使用压力机分：单动压力机（通用曲柄压力机）用拉深模、双动拉深模压力机用拉深模。2、拉深模具结构特点及工作原理分析掌握拉深模典型结构及其特点和工作原理。四、压边装置1、压边装置的类型及特点：在单动压力机上一般采用弹性压边圈。（1 ）橡胶垫式（2 ）弹簧垫式（3）气垫式气垫式压边装置在拉深过程中能使压边力保持不变，压边效果最好，但其结构复杂，需要压缩空气，一 般仅在压力机带有气垫附件时才采用；弹簧垫式和橡胶垫式压边装置的压边力随拉深行程的增加而升高，压 边效果受到影响，但它们的结构简单，使用方便，在生产中有广泛应用。2、压边装置中限位钉的作用：调整压边力的大小，使压边力在拉深过程中保持不变。3、压边力对拉深件质量的影响（1）压边力过大，将导致拉深力过大而使危险断面拉裂；（2）压边力过小，则不能有效防止起皱。在设计压边装置时， 应考虑便于调节压边力，以便在保证材料不起皱的前提下，采用尽可能小的压边力。五、拉深模工作部分设计1、凹模圆角半径首次拉深的凹模圆角半径 ，可根据材料种类和毛坯相对厚度按教材P115表4-13选用。以后各次拉深的凹模圆角半径可按下式取值：rdi （0.6何0.8忌1（i 2,3,，n）2、凸模圆角半径凸模圆角半径过小，拉深过程中危险断面容易产生局部变薄，甚至被拉裂；凸模圆角半径过大，拉深时 底部材料的承压面积小，容易变薄。首次拉深的凸模圆角半径可等于或略小于首次拉深凹模圆角半径，即：rp1 （0.7# 1.0九末次拉深的凸模圆角半径一般按拉深件底部圆角半径确定，但应满足拉深工艺性要求。当拉深件底部圆 角半径过小时，应按拉深工艺性要求确定凸模圆角半径，拉深后通过增加整形工序缩小拉深件底部圆角半径，使之符合图纸要求。中间各次拉深的凸模圆角半径可从首次到末次拉深的凸模圆角半径值之间逐次递减，或按下式计算：rpi 10.5di 1 di 2t）式中ch、di 各工序件的外径。3、间隙值对拉深件质量的影响（1）间隙值取值较小时，拉深件的回弹较小，尺寸精度较高，但拉深力较大，凸、凹模磨损较快，模具 寿命较低。（2）间隙值过小时，拉深件筒壁将严重变薄，危险断面容易破裂。（3）间隙值取大时，拉深件筒壁的锥度大，尺寸精度低。（4 ）间隙值的确定：1 ）无压边装置的拉深模的间隙可按下式取值：= （11.1 tmax式中 Z 拉深模的凸、凹模间隙（ mm ；tmax毛坯厚度的最大极限尺寸（ mm ；（11.1）系数，对于末次拉深或尺寸精度要求较高的拉深件取较小值，对于首次和中间各次拉深，或 尺寸精度要求不高的拉深件取较大值。2）有压边装置的拉深模的间隙可按教材P116表4-14取值。4、凸模和凹模工作部分尺寸计算（1）末次拉深的凸、凹模工作尺寸，应保证拉深件的尺寸精度符合图纸要求，并且保证模具有足够的磨损寿命。1）对于标注外形尺寸的拉深件，如下图所示，应当以凹模为基准，先计算确定凹模的工作尺寸，然后通 过减小凸模尺寸保证凸、凹模间隙，计算公式如下：Dd （Dmax 0.75 ）o dDp （Dmax 0.75 Z）0 p2）对于标注形尺寸的拉深件，如下图所示，应当以凸模为基准，先计算确定凸模的工作尺寸，然后通过 增大凹模尺寸保证凸、凹模间隙，计算公式如下：dp （dmin 0.4 ）0 pdd （dmin 04 Z）0（2）对于首次和中间各次拉深，半成品的尺寸无须严格要求，凸、凹模工作尺寸可按下列公式计算:Ddi Di0dDpi （D Z）0 p式中Dd、dd凹模的基本尺寸（mr）Dp、dp凸模的基本尺寸（mr）Dmax 拉深件外径的最大极限尺寸（mm；dmin拉深件径的最小极限尺寸（mr）D首次和中间各次拉深半成品的外径的基本尺寸（mr）;拉深件的制造公差（mr）凹模和凸模的制造公差（mr）可按教材P117表4-15取值;96Z拉深模间隙（mr）第三部分（chs5-6 ）第五章其他冷冲压成形工艺与模具设计一、成形工艺与模具设计1、成型工序：指用各种局部变形的方式来改变零件或坯料形状的各种加工工艺方法。2、成形工序按塑性变形特点分为：压缩类成形和拉伸类成形。（1 ）压缩类成形主要有缩口、外翻边。特点：在变形区的主应力为压应力，材料变薄，易起皱。此类工序的极限变形程度不受材料塑性的限制，而受失稳的限制。（2）拉伸类成形工艺主要有翻孔、翻边、起伏