五金模具知識培訓(xùn)教材

1、五金工模與產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)系,五金工模與產(chǎn)品開發(fā)是緊密相關(guān)的，隨著沖壓技術(shù)的廣泛應(yīng)有和發(fā)展，各個工業(yè)部門幾乎都離不開沖模，尤其是汽車、電器、電機(jī)、儀表和日用品工業(yè)，其產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本及產(chǎn)品更新?lián)Q代快慢，都在很大程度上取決于模具，因此，模具工業(yè)是帶動各項工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的先行工業(yè)。 沖壓加工的優(yōu)點是生產(chǎn)率高、質(zhì)量穩(wěn)定、耗費(fèi)低，特別適宜于大批量生產(chǎn)，易于機(jī)械化和自動化。為了充分發(fā)揮沖壓加工的優(yōu)越性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，近年來，國內(nèi)外都在

2、研究如何把沖壓加工用于的品種，小批量生產(chǎn)，比如簡易模具的采用、生產(chǎn)線的合理化、以及數(shù)控沖床和沖壓中心等，就是這方面的具體運(yùn)用。目前億龍公司的產(chǎn)品主要由塑膠件、五金件兩大部分組成。幾年前，公司著手開發(fā)不銹鋼產(chǎn)品，并取得迅速發(fā)展，公司將繼續(xù)擴(kuò)大不銹鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模，億龍公司幾乎所有五金件都是通過沖模沖壓成形，例如：不銹水壺壺身、發(fā)熱盤、不銹鋼外殼裝飾片、保溫板主其它五金配件?？梢哉f公司的發(fā)展有賴于塑膠件、五金件兩大部分的發(fā)展。,五金工模

3、分類,沖模結(jié)構(gòu)型式很多，可以根據(jù)以下特點分類：一．     按沖壓工序性質(zhì)分，落料模、沖孔模、切邊模、拉深模、彎曲模、脹形模、成形模、翻邊模等。二．     按沖壓工序組合方式分，單工序模、復(fù)合模、連續(xù)模、連續(xù)復(fù)合模等。三．     按模具結(jié)構(gòu)型式分，根據(jù)上、下模的導(dǎo)向方式，有無導(dǎo)向模、導(dǎo)向模；根據(jù)卸料裝置

4、，可分為帶有彈性卸料板和剛性卸料板模；根據(jù)擋料形式，可分為固定擋料釘、活動擋料銷、導(dǎo)正銷和側(cè)刃定距沖模。四．     按凸、凹模材料分，可分為硬質(zhì)合金模、鋼質(zhì)硬質(zhì)合金模、鋼皮沖模、橡膠沖模。,沖裁模,沖裁模是利用模具使板材分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、修邊等工序。（圖1）,,1、沖裁過程：沖裁即是分離工序，工件受力時必然從彈、塑性變形開始，以斷裂告終。當(dāng)凸模下降接觸板料，板料即受到凸、

5、凹模壓力而產(chǎn)生彈性變形，隨著凸模下壓，模具刃口壓入材料，內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性變形條件時，產(chǎn)生塑性變形，沖件塑性變形從刃口開始，隨著切刃的深入，變形區(qū)向板料的深度方向發(fā)展、擴(kuò)大，直到在板料的整個厚度方向上產(chǎn)生塑性變形，板料的一部分相對于另一部分移動。,2 沖裁零件的斷面形狀及分析：如下圖所示，由于沖裁變形的特點，使沖出的工件斷明顯地分成三特征區(qū)，即圓角帶、光亮帶與斷裂帶。圓角帶、光亮帶與斷裂帶三部分在沖裁件斷面上所占的比例隨材料的機(jī)械性能

6、、凸與凹模間隙、模具結(jié)構(gòu)等不同而變化。要想提高沖裁件切面的光潔程度與尺寸精度，可通過增加光亮帶的高度或采用整修工序來實現(xiàn)。,,3 沖裁間隔：模具間隙系指凸、凹模刃口間縫隙的距離，間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命的影響很大。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙大小及分布的均勻性，模具刃口狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性質(zhì)等，其中間隙值大小與均勻程度是主要因素。1）沖裁間隔值對沖裁質(zhì)量的影響 間隙過小時，將產(chǎn)生二次剪切，制件斷面的

7、中部留下撕裂面。而兩頭為光亮帶，在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖有所增長，但易去除，且制件穹彎小，斷面垂直。間隙過大時，材料的彎曲與拉伸增大，材料易被撕裂，致使制件光亮帶減小，毛刺大而厚，難以去除。間隙在一定范圍內(nèi)[z=（14~24%）t]變化時，毛刺高度小，且變化不大，這稱為毛刺穩(wěn)定區(qū)，可供選擇合理間隙值時參考。,2）間隙對尺寸精度的影響 當(dāng)凸、凹模間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完后因材料的彈性恢復(fù)使落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔

8、徑大于凸模直徑。在間隙較小時，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大，沖孔孔徑變小，此外，尺寸變化量的大小還與材料性質(zhì)、厚度、軋制方向等因素有關(guān)。軟鋼的彈性變形量較小，沖裁后的彈性恢復(fù)量也就小，硬鋼的彈性恢復(fù)量較大。3）間隔對沖裁力的影響 間隙Z減小，則Fmax增大。其原因是間隙小，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，材料不易產(chǎn)生撕裂，故使沖裁力Fmax增大。4）間隔對模具壽命的影響 沖裁凸、凹模的損

9、壞有磨損、崩刃和折斷等形式。間隔減少，模具磨損加快，容易崩刃和折斷，減短模具壽命。,4、 沖裁件間隔的確定：理論計算法 由裂紋重合形成幾何三角形計算。經(jīng)驗確定法 軟材料： T<1mm Z=（6~8%）T T=1~3mm Z=（10~15%）T T=3~5mm Z=（15~25%）T硬材料：T<1mm Z=

10、（8~10%）T T=1~3mm Z=（11~17%）T T=3~5mm Z=（17~25%）T,5 、沖裁凸、凹模刃口尺寸計算原則： 沖孔件以凸模為準(zhǔn)，在凹模放沖裁間隔，而凸模以工件尺寸和公差要求計算。落料以凹模為準(zhǔn)，在凸模放沖裁間隔，而凹模以工件尺寸和公差要求計算。（如下圖所示）,,6、沖

11、裁件排樣：沖裁件在條料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣能提高材料的利用率。下面兩種排樣比較：,,7 、 沖裁件工藝性：（如下圖表所示）,,接上沖裁件的形狀應(yīng)能符合材料合理排樣，減少廢料。沖裁件各直線或曲線連接處宜有適當(dāng)?shù)膱A角。沖裁件凸出或凹入部分寬部不宜太小，并應(yīng)避免過長的懸臂與狹槽。沖孔時，由于受到凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不宜過小，其數(shù)值與孔的形狀、材料的機(jī)械性能，材料的厚度有關(guān)。沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離受

12、模具強(qiáng)度和沖裁質(zhì)量的限制，其值不能過小。在彎曲件或拉深件上沖孔時，其孔壁與工件直壁之間的距離不能過小。,8 、 沖裁件常見問題及解決方案：沖裁件毛刺出現(xiàn)及解決方法，在沖裁過程中，由于凸凹模之間間隙的不合理性會出現(xiàn)毛刺或凸凹模在沖壓過程中有磨損現(xiàn)象，其間隙會增大，從而出現(xiàn)毛刺，所以在設(shè)計沖裁模時根據(jù)材料厚度、性能合理選取凸凹模間隙。,彎曲模彎曲是將板料、棒料、管料或型材等彎成一定的形狀和角度零件的成形方法，是板料沖壓中常見的加工工序

13、之一。,一、板料的彎曲現(xiàn)象及原因1、 彎曲件的回彈：回彈是彎曲成形時常見的現(xiàn)象，彎曲件彈性回跳的結(jié)果，其彎曲半徑r和彎曲角與模具發(fā)生差異，與彎曲件要求的形狀和角度不一致。這種差異，將影響板料的彎曲質(zhì)量。彎曲件回彈值，與板料性質(zhì)、相對彎曲半徑r/t（t--板厚）和模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。變形物體在外力去除后，彈性變形部分會立即消失，產(chǎn)生彈性回復(fù)。2、中性層位置的內(nèi)移。3、彎曲區(qū)板料厚度的變薄。4、板料長度的增加。5、板料橫截面的畸變

14、、翹曲和拉裂。,二、彎曲件展開長度計算：薄板90°彎曲兩種尺寸標(biāo)注經(jīng)驗計算法：,,1) 外側(cè)標(biāo)注（圖1）展開 L=L1＋L2－C當(dāng)有多個彎角時 L=L1＋L2＋…＋Ln－(n－1)×C,,系數(shù)C數(shù)值,2) 內(nèi)側(cè)標(biāo)注（圖2）展開 L=L1＋L2＋a·T 當(dāng)T=0.5~1 R=0.2~0.5時

15、 a=0.453) 彎曲件展開長度用Pro/E扳金展開更準(zhǔn)確和方便。,三、彎曲件的工藝性：彎曲件的圓角半徑不宜小于最小彎曲半徑。彎曲件的彎邊長度不宜過小，其值h>R+2t，當(dāng)h較小時，彎邊在模具上支持的長度過小，不容易得到形狀準(zhǔn)確的零件。彎曲部位不應(yīng)位于零件寬度突變處，避免撕裂。如必須在寬度突變處，彎曲應(yīng)事先沖工藝孔或工藝槽。有孔的毛坯彎曲時，如果孔槽位于彎曲附近，彎曲時孔會變形，為了避免這種現(xiàn)象，必須使這些孔分布在變

16、形區(qū)域之外。對稱彎曲件，左右彎曲半徑應(yīng)一致，以保證彎曲過程中受力平衡，防止產(chǎn)生滑力。工藝孔有利于彎曲件毛坯的精確定位。彎曲線最好與材料扎紋方向垂直，特別對彈性夾類零件。,四、影響回彈的因素R材料的力學(xué)性能。T材料的相對彎曲半徑 越小，相對回彈力越小。彎曲工件的形狀，一般說來，U形工件的回彈比V形工件的回彈要小。模具間隙，U形彎曲模的凹凸模每側(cè)間隙，Z/2越大，則回彈越大；Z/2<T時可發(fā)生負(fù)回彈。校正力，增

17、加校正力可減少回彈量。 五、減少回彈的措施改進(jìn)彎曲件局部結(jié)構(gòu)和選用合適材料在彎曲件變形片壓制加強(qiáng)筋，用以提高零件剛度減少回 彈。,,補(bǔ)償法是消除彎曲件回彈最簡單的方法。校正法，彎曲區(qū)金屬的校正壓縮量為料厚的2-5%時，就可行到較好的效果。拉彎法，可取得明顯的拉彎效果。,拉深模 拉深是將板料毛坯在具有一定的圓角半徑的凸、凹模下加工成各種零件。,一、拉深件的分類1、直壁拉深件 對稱拉深件：圓筒件、帶法蘭邊

18、圓筒件、階梯形非軸對稱拉深件：盒形件、帶法蘭盒形件等。 2、曲面拉深件軸對稱拉深件：球面類零件、錐形件等。非軸對稱拉深件,二、拉深件結(jié)構(gòu)工藝性：拉深件側(cè)壁與底面或凸緣連接處的圓角應(yīng)盡量放大，放大這些圓角半徑，能夠減少拉深次數(shù)或使零件容易拉深成形。矩形拉深件四周的圓角也應(yīng)放大。除非結(jié)構(gòu)上有特殊需要，必須盡量避免異常復(fù)雜及非對稱形狀的拉深件。 三、拉深零件的毛坯尺寸： 旋轉(zhuǎn)體零件系采

19、用圓形毛坯，其直徑按面積相等的原則計算（不考慮板料的厚度變化）。對于異形件，先進(jìn)行試片再定毛坯尺寸。,四、拉深系數(shù)和次數(shù)的決定 圓筒件的拉深系數(shù)為M=d/D。當(dāng)M≥M1時，則可一次拉成，若M＜M1時，要n次拉深。 M1·M2·M3··Mn≤M 其中：M1、M2、M3、·

20、;·Mn為材料每次極限拉深系數(shù) M為工件總拉深系數(shù) d為工件直徑 D為坯料尺寸 為了每次拉深順利進(jìn)行，實際每次拉深系數(shù)應(yīng)比極限拉深系數(shù)小。,五、 圓筒件拉深過程中出現(xiàn)的問題起皺及其防止措施：拉深過程中，毛坯法蘭在切向壓應(yīng)力作用下，可能產(chǎn)生塑性失穩(wěn)而起皺，甚至使毛坯料不能通過

21、凸、凹模間隙而被拉斷，輕微起皺的毛坯雖可通過間隙，但會在筒壁上留下皺痕，影響的表面質(zhì)量。 圓筒件拉深時產(chǎn)生破裂的原因，可能是由于法蘭起皺，坯料不能通過凸、凹模間隙，由于壓邊力過大，變形程度太大。凸耳的出現(xiàn)：拉深后的圓筒端部出現(xiàn)凸耳，產(chǎn)生凸耳的原因是毛坯的各向異性。會使筒壁由于應(yīng)力腐蝕而開裂。殘余應(yīng)力：拉深后的圓筒中留有大量殘余力。這種周向拉伸應(yīng)力的存在，會使筒壁由于應(yīng)力腐蝕而開裂?？稍黾又虚g退火工序消除殘余應(yīng)力。,六、開裂的可能原

22、因及解決1） 材料太薄，應(yīng)選用合格厚度材料；2） 材料硬度，金相組織或質(zhì)量不符要求，要退火或更換材料；3） 材料表面不清潔，帶鐵屑等微?；蛞咽軅?，應(yīng)保持表面完好清潔；4） 凹模或壓料圈工作表面不光滑，應(yīng)磨光工作表面；5） 凸?；虬寄A角太小，應(yīng)加大；6） 間隙太小，應(yīng)放大間隙；7） 間隙不均，要進(jìn)行調(diào)整；,8） 壓料力過大，要進(jìn)行調(diào)整；9） 拉深系數(shù)過小，可增加工序，放大拉深系數(shù)；10） 滑潤不足或不合適，應(yīng)合適潤滑劑

23、并充分潤滑。,,七、起皺的原因及解決： 1、凸緣起皺，主要因壓料力太小，應(yīng)增加壓料力使皺紋消失； 2、上口起皺（無凸緣）是因凹模圓角過大，間隙也過大，最后變形的材料未被壓住，形成的少量皺紋因間隙過大不能整平，應(yīng)減小凹模圓角和間隙，也可采用弧形壓料圈，壓住凹模圓角處材料； 3、上口或凸緣單面起皺，是壓料力單面的結(jié)果，造成壓料力單面的原因有：A。壓料圈與凹模不平行；B。坯料毛刺；C。坯料表面有微粒雜物，應(yīng)調(diào)整壓

24、料圈和凹模的平行底，去除毛刺，消除坯料表面雜物。 4、錐形或半球形件等腰部起皺，是因壓料力太小，拉深開始時大部分材料處于懸空狀態(tài)，應(yīng)加大壓料力，采用壓料筋或更改工藝，以液壓拉深替代。5、反拉深防止起皺，采用拉深筋或拉深檻，也是防起皺的有效措施。,脹形和翻邊 脹形是利用模具強(qiáng)迫板料厚度減薄和表面積增大,以獲取領(lǐng)件幾何形狀的沖壓加工方法。,脹形方法 1、起伏成形，包括壓加強(qiáng)筋、壓凸包、壓字、印花。2、加強(qiáng)筋

25、能否一次沖成形，與筋的形狀和材料性質(zhì)有關(guān)，若不能一次成形，應(yīng)菜用多次沖壓。加強(qiáng)筋能提高工件的鋼性,比增加板料厚度來提高工件節(jié)省。 3、圓柱形空心毛坯脹形。我廠較多采用。如果空心毛坯口部參加變形，應(yīng)打掉批鋒，避免高度突變和缺口！,,圓孔翻邊時(上圖)，帶有圓孔的坯料被壓邊圈壓死，變形區(qū)基本上限制在圓角以內(nèi)，隨著凸模下行，毛坯中心圓孔不段擴(kuò)大，凸模下面的材料向側(cè)面移動，直到完全凹模壁，形成直立的豎邊。在此過程中材料變薄，固模具設(shè)

26、計時凸、凹模間隔應(yīng)適當(dāng)小于料厚才能得到高質(zhì)量的翻孔。,沖壓模具的一般設(shè)計過程,一、分析沖壓件工藝性 根據(jù)設(shè)計內(nèi)容，要求來分析沖壓成型的結(jié)構(gòu)工藝性，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求。如果發(fā)現(xiàn)沖壓工藝性差，則需要對沖壓件產(chǎn)品提出修改意見，經(jīng)產(chǎn)品設(shè)計者同意后才可以修改。 二、制定沖壓工藝方案 在分析沖壓件的工藝性后，通?？梢粤谐鰩追N不同的沖壓工藝方案（包括工序性質(zhì)、工序

27、數(shù)目、工序順序及組合方式），從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況，模具制造容易程度和模具壽命高低、工藝成本、操作方便和安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，然后確定適合工廠生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。,三、確定毛坯形狀，尺寸及下料方式 在最經(jīng)濟(jì)的原則下，決定毛坯形狀、尺寸和下料方式并確定材料的消耗量。 四、確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形狀根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓的形狀特點、精度要求、生產(chǎn)批量、模具制造條件、操作方便及安全的要求，

28、以及利用現(xiàn)有通用機(jī)械化，自動化裝置的可能，選定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。,五、進(jìn)行必要的工藝計算1）計算毛坯尺寸以便在最經(jīng)濟(jì)的原則下進(jìn)行排樣和合理使用材料。2）計算沖壓力。3）計算或估算各主要零件的外形尺寸及卸料橡膠或彈簧的自由高度。4）確定凸凹模間隙，計算凸凹模工作部分尺寸。5）對于拉深模，需要計算是否采用壓邊圈，計算拉深次數(shù)，半成品的尺寸和各中間工序模具的尺寸分配等。,,六、繪制模具圖 在設(shè)計中要經(jīng)一系列

29、計算、繪圖、修改等必要步驟，合理選擇模具的結(jié)構(gòu)。盡量采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，充分考慮導(dǎo)向、定位、卸料、推件等問題，并盡可能方便操作。在經(jīng)濟(jì)問題上，既要保證產(chǎn)品質(zhì)量，完成所需要的產(chǎn)品數(shù)量，又要降低模具的費(fèi)用。使整個沖壓的成本得到降低，在工序分散和集中問題上，要考慮其可行性。,沖 壓 設(shè) 備,1、曲柄壓力機(jī)優(yōu)點：速度快，容易保養(yǎng)和維修，操作簡單方便，成本底。缺點：噪音大，拉深時壓邊力隨滑塊而變化，不利于拉深，2、四柱油壓機(jī)：優(yōu)點