模具复习纲要

1冲裁模的加工特点：

落料件的尺寸由凹模的刃口尺寸决定的 ； 冲孔件的尺寸由凸模决定的 在冲裁过程中凸模越磨越小，凹模越磨越大

2 落料时 首先确定凹模刃口公称尺寸可取其接近零件的最小极限公称尺寸 然后减小凸模的公称尺寸以保持合理的间隙

3 冲孔时 首先保证凸模的公称尺寸可取其接近零件的最大极限公称尺寸 然后增大凹模的公称尺寸 以保持合理的间隙 4 刃口尺寸的计算方法

凸凹模分别加工 在图纸上分别标注凸模和凹模的尺寸和公差 然后分别加工 这样的模具具有互换性

落料件 基准为凹模 间隙取在凸模上 工件尺寸为 D

0

Dd(Dx)Dp(Dd2C凹模制造公差

d0

0minp)d磨损系数。

p凸模制造公差

x

• x·――磨损量，磨损系数x是为了使零件的实际尺寸接近零件公差带的中间

尺寸，可查表（表2－17）亦可按如下方法选取：

– 零件精度在IT10以上，取x=1 – 零件精度在IT11~IT13，取x=0.75 – 零件精度在IT14以下，取x=0.5

模具制造公差的确定一般有四种方式

• 模具制造精度要比零件精度高2~3级；

若冲裁件没有标注公差，对于非圆形件按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度处理，冲模则按IT11精度制造。

• 凸、凹模制造公差（mm）分别按IT6、IT7制造； • 按经验表格直接取，表2.14和2.15；

1也可取 d411(~)p45

• 为了保证合理间隙，必须满足下列条件：

|δp|+ |δd|≤Zmax-Zmin

• 如果出现|δp|+ |δd|>Zmax-Zmin的情况，则凸、凹模的制造公差应按下

式选取：

δp＝0.4(Zmax-Zmin) δd=0.6(Zmax-Zmin)

• 如果出现|δp|+ |δd| >> Zmax-Zmin的情况，则应采用凸、凹模配作法。

冲孔件

基准件为凸模 间隙取在凹模上 工件尺寸为

d0

dp(dx)0p

d d(dp2C)d min 0

• 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。

• 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。

• 模具磨损后（虚线位置），其刃口尺寸分三类： • 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

A0

a Ad(Ax)0– 凹模磨损后尺寸减小

0Bd(Bx)b B0– 凹模磨损后尺寸不变

CdC8C2

冲孔件（基准件为凸模，间隙取在凹模上） 凸模磨损后尺寸减小

A

0 Ap(Ax)0p

– 凸模磨损后尺寸增加

B0

bBp(Bx)0

– 凸模磨损后尺寸不变

C2CpC8

• 刃口尺寸计算原则

• 分别加工法及配合加工法的特点 • 两种加工法的刃口尺寸计算方法

冲制图示零件，材料为Q235钢，料厚t=0.5mm。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公

差。

解：由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。 外形

3600.62mm由落料获得，

260.120mm和18±0.09由冲孔同时获得。

查表2.12得，

Zmin0.04mm，Zmax0.06mmZmaxZmin(0.060.04)mm0.02mm由公差表查得

260.120mm为IT12级，取x = 0.75

3600.62mm 为IT14级，取x = 0.5

设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则

冲孔

dpdminxdddTZ0p(60.750.12)0.012000.0086.0900.008dmin0(6.090.04)mm6.130.0120mm校核

0.008 + 0.012 ≤ 0.06 - 0.04 0.02 = 0.02（满足间隙公差条件） 孔距尺寸：

pd≤

ZmaxZmin

Ld

落料

=L±=18±0.125×2×0.09 = (18±0.023)mm

DdDmaxxd00(360.50.62)0.0250mm35.690.0250mm

0DpDpZminp(35.690.04)0mm35.650.0160.016mm

校核：0.016 + 0.025 = 0.04 > 0.02（不能满足间隙公差条件）因此，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，由此可取：

≤ 0.02=0.008mm

p0.4ZmaxZmin=0.4×

≤

0.02=0.012mm

d0.6ZmaxZmin

=0.6×

0.012Dd35.690mmDp35.6500.008mm如图所示的落料件，其中

板料厚度t=1mm，材料为10号钢。试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制

造公差。

解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。 由表2.3.3查得

Zmin0.10mm，Zmax0.14mm由公差表查得：

尺寸80mm，选x = 0.5；尺寸15 mm，选x = 1；其余尺寸均选x = 0.75。 落料凹模的基本尺寸计算如下： 第一类尺寸：磨损后增大的尺寸

a凹(800.50.42)10.424010.34400.105mm79.790mm0.085mm39.750mm

b凹(400.750.34)

c凹(350.750.34)第二类尺寸：磨损后减小的尺寸

10.34400.085mm34.750mm0d凹( 220.140.750.28)0mm22.070.070mm10.28 4第三类尺寸：磨损后基本不变的尺寸

1e凹(150.50.12)0.12mm14.940.015mm 8 落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79mm，39.75mm，34.75mm，22.07mm，14.94mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值查表2.12得

Zmin0.10mm

2.5 如图2.84所示零件，材料为08钢，板厚为2 mm。按分别加工的方法，试确定冲裁凸、凹模刃口尺寸，并计算冲裁力.

冲裁力=Pmax 它是选择压机的吨位及模具设计的依据。∴必须确定。

可按下式计算： Pmax=Sτ 其中：S——冲裁断面截面积 τ——被冲材料的抗剪强度

实际由于冲裁时并非纯剪切，根据经验往往取τ=0.8бb 降低冲裁力的方法： 阶梯凸模冲裁 斜刃模具冲裁 加热冲裁

2-6压力中心的计算(p15) (p220)

• 压力中心：冲裁力合力的作用点。 • 计算根据：力矩原理

各分力对某坐标的力矩之和等于其合力对该坐标的力矩 1）按比例绘出冲裁轮廓线。

2）任意选定坐标轴X-Y，坐标轴的选定应使计算简便。

3）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 、 … 。 4）计算中心坐标值。

• L中心坐标值： X1X1L2X2LnXn0L1L2LYL1Y1LN 2Y2LnY0nL1L2LN3）圆弧的重心

• 线段的重心是线段的中点，圆弧的重心可按下式求出：

Ysin

rRY/180r圆弧重心与中心的距离。

冲模的结构主要包括如下的零部件

一、某冲裁制件的要求如下图所示，（材料为Q235，板厚t=2mm，生产批量为大量生产）：

（1）确定该制件的刃口尺寸（模具公差取工件公差的1/4，X=0.75）（10分） （2）确定该制件的压力中心（10分）

一、 弯曲件的裂纹

产生裂纹的原因：

• 材料:板料塑性差；

• 折弯方向：弯曲线与板料轧纹方向不符合要求。 • 相对弯曲半径：过小。

• 毛坯断面质量：不好或有毛刺的一面在弯曲件的外侧。

• 间隙：弯曲间隙太小。润滑：润滑不良等

• 防止裂纹的措施用剪切面和表面质量都比较好的毛坯。

• 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 弯曲件的滑移

• 由于毛坯与模具之间磨擦的存在，当磨擦力不平衡时造成毛坯的移位，称作滑移

滑移原因: 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 克服滑移的措施(1)

• 采用对称工件、凹模结构，保证间隙均匀 • 采用有弹顶装置的弯曲模

采用挡料销

(P96)弯曲毛坯尺寸可以根据应变中性层在弯曲前后长度不变的特点确定。

•

弯曲时应变中性层的位置 –

算出

–

大圆角半径弯曲：根据弯曲前后体积不变的特点，可计

• §3-4弯曲件展开长度的计算

rt5rt2小圆角半径弯曲：变形中应变中性层内移，根据经验公式有

– K1查表3－2

rt5rK1t

弯曲件的展开长度

• 圆角弯曲

• 尖角弯曲

n1LL1Ln1180(rKt)Kt)(r11nn180r0.3t

X’=0.4-0.6

LL1L20.785tLL1L2xt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：

F1d(HR)F241F3(d2R)24D04Fi[2R（d2R)8R2]

2、极限拉深系数

• 凸模直径d固定后能拉出的最大坯料外径

D0max 的拉深系数——极限拉深系数（圆角部分不破裂，周边变形区坯料不失稳起皱

mcdD0max

4、拉深次数

• 一种材料，在一定的条件下，存在一个极限拉深系数，当拉深件的拉深系数小

于其极限拉深系数时，零件就很难由平板毛坯一次拉深成形，必须采用多次拉深，逐步成形。我们把材料逐步拉深的次数称为拉深次数。

拉深次数(1)

• 第一次

• 第二次 第n次 m1d1D0

m2d2d1mndndn1

• 拉深次数(2)总拉深系数为

即多次拉深的总拉深系数能小于一次拉深的极限拉深系数

m

dnD0mm1m2mnmmc(极限拉深系数）• 每次所取 m1,m2..........mn应符合以下原则：

m1,m2..........mn应大于各次的极限拉深系数。 1、

m 2、1m2......mn这是因为每次拉深后的材料，硬化不断有所增加，无中间退火时更

为严重。

（表4－7、8、9）（表2－1） 无凸缘筒形件拉深的工艺计算 1、 拉深次数的确定

1）求出工件的拉深系数：mz=d/D

2）如果mz > m1,则可一次拉深成形；如mz< m1，则需多次拉深（两次或两次以上） 3）求m 1, m 2, m 3……m n直到其乘积小于m z为止，n即是拉深的次数。（表4.8） 4）另一种方法是由工件的相对高度H/d和相对厚度t/D确定。（表4.10） 5）多次拉深的目的是防止拉裂。 2、工艺计算程序

1）确定切边余量δ。 （表4.3） 2）计算毛坯的直径Ｄ。 （表4.2） 3）确定是否用压边圈。 4）确定拉深系数与拉深次数。 5）确定各次拉深的直径。

6）确定各次拉深的凸凹模圆角半径：

• 凹模圆角：太小，毛坯拉入凹模的阻力增大，拉深件易产生裂纹和划痕；太大，

会使毛坯过早脱离压边圈，产生起皱。

一般情况首次拉深

rd0.8(Dd)t

d200时

以后各次拉伸

rd0.039d2rdn(0.6~0.8)rd(n1)

凸模圆角：一般凸模圆角比凹模圆角要小 rp(0.7~1.0)rd2Dr1）确定各次拉深半成品的高度：h170.25(d1)0.43 (d10.32r1)d1d1

D2r2h20.25(d2)0.43(d20.32r2) d2d2rnD2hn0.25(dn)0.43(dn0.32rn) dndn 、拉深次数与工序件尺寸计算举例

例 求图示筒形件的坯料尺寸及拉深各工序件尺寸。 材料为10钢，板料厚度ｔ＝2ｍｍ,r=4ｍｍ。

解：因ｔ＞1ｍｍ，故按板厚中径尺寸计算。

（１）计算坯料直径

根据零件尺寸，其相对高度为

H761752.7d30228查表4.3（P121）得切边量

h6mm

坯料直径为

Dd24d(Hh)1.72dr0.56r2代已知条件入上式得Ｄ＝98.2ｍｍ （２）确定拉深次数 坯料相对厚度为

按表4.7（P127）可不用压料圈，但为了保险，首次拉深仍采用压料圈。 m=d/D=28/98.2=0.285

根据ｔ/Ｄ＝2.03％，查表4.7得各次极限拉深系数ｍ1＝0.50，ｍ2＝0.75，ｍ3＝0.78，ｍ4＝0.80，…。

故 ｄ1＝ｍ1Ｄ＝0.50×98.2ｍｍ＝49.2ｍｍ ｄ2＝ｍ2ｄ1＝0.75×49.2ｍｍ＝36.9ｍｍ ｄ3＝ｍ3ｄ2＝0.78×36.9ｍｍ＝28.8ｍｍ ｄ4＝ｍ4ｄ3＝0.8×28.8ｍｍ＝23ｍｍ

此时ｄ4＝23ｍｍ＜28ｍｍ，所以应该用4次拉深成形 ３）各次拉深工序件尺寸的确定 经调整后的各次拉深系数为： ｍ1＝0.52，ｍ2＝0.78，ｍ3＝0.83， ｍ4=0.846 各次工序件直径为 ……

t2100%2.03%2%D98.2各次工序件底部圆角半径取以下数值： ｒ1＝8ｍｍ，ｒ2＝5ｍｍ，ｒ3＝4ｍｍ 各次工序件高度为 …… 拉深模与冲裁模的不同

1. 工作部分有较大的圆角，表面质量要求高，凸、凹模间隙略大于板料厚度。 2. 凸模上有排气孔。