04012模具设计（含精度设计）笔记
第一章 冷冲压成形工艺概论
1、冷冲压工艺是利用模具与冲压设备完成加工的过程。 2、冷冲压是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
3、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。 4、塑性成形工序是指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。
5、单工序模是指在冲压的一次行程过程中，只能完成一个冲压工序的模具
6、级进模是指冲压的一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。
7、复合模是指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
8、模具分类（按完成工序）：分为冲裁模、弯曲模、拉深模、成型模；（按导向形式）：分为无导向模具和导向模具；（按冲压工序内容）：分为单工序模、组合工序模。
9、模具结构特点：导柱与模座孔为H7/r6的过盈配合；导套与上模座孔为H7/r6的过盈配合，导柱与导套的为H7/h6的间隙配合。
导柱式冲模的缺点：冲模外形轮廓尺寸较大，结构较为复杂，制造成本高。 10、标称压力是指曲柄压力机的标称压力就是滑块所允许承受的最大作用力。
11、滑块行程是指它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，等于曲柄偏心量的2倍。
12、滑块行程次数是指它是指滑块每分钟往复运动的次数。形成次数越多，生产率越高。 13、装模高度是指装模高度是指滑块在下止点时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离。
14、冲压设备的选择：1）对于中小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的生产，应选用开式机械压力机；2）对于大中小型的冲裁件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机；3）在小批量生产中，尤其是大型厚板冲压件 的生产，多采用液压机。
15、确定压力机的规格时应遵循哪些原则：1）压力机的公称压力必须大于冲压工艺力。但对工作行程较长的工序，不仅仅是只要满足工艺力的大小就可以了，必须同时考虑满足其工作负荷曲线才行。2）压力机滑块行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压工序完成后能顺利地从模具上取出来。对于拉伸件，则行程应在制件高度两倍以上。
3）压力机的行程次数应符合生产率的要求。4）压力机的闭合高度、工作台面尺寸、滑块尺寸、模柄孔尺寸等都要能满足模具的正确安装要求，对于曲柄压力机，模具的闭合高度应在压力机的最大装模高度与最小装模高度之间。工作台尺寸一般应大于模具下模座50-70mm（单边），以便于安装，垫板孔径应大于制件或废料投影尺寸，以便于漏料模柄尺寸应与模柄孔尺寸相符。
第二章 冲压工艺与冲裁模具设计
1、冲裁是使材料的一部分相对另一部分发生分离。
2、板料的冲裁过程大致可分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、断裂分离阶段三个阶段。 3、冲裁件断面形状由圆角带﹑光亮带﹑断裂带﹑毛刺4个特征区组成。
4、尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与基本尺寸的差值，差值越小则精度越高 5、冲裁间隙是指冲裁的凸模与凹模刃口之间的间隙。
6、合理间隙是指采用这一间隙进行冲裁时，能够得到令人满意的冲裁件的断面质量、较高的尺寸精度和较小的冲压力，并使模具有较长的使用寿命
7、实际生产中如何选择合理的冲裁间隙？
1）当冲裁间尺寸精度要求不高，或对断面质量无特殊要求时，为了提高模具使用寿命和减小冲压力，从而获得较大的经济效益，一般采用较大的间隙值；2）当冲裁件尺寸精度要求较高时，应选用较小的间隙值；3）当模具在使用过程中的磨损，会使刃口间隙增大，应按最小间隙值来计算刃口尺寸。
8、间隙对冲裁件断面质量的影响：间隙过小时，光亮带增加，塌角、毛刺、断裂带均较小；间隙过大时，光亮带变小，毛刺和锥度较大；
9、较高质量的冲裁件断面应该是：光亮带较宽，约占整个断面的1/3以上，塌角、断裂带、毛刺和锥度都很小，整个冲裁零件平面无穹弯现象。 影响最大的是刃口间隙。
10、排样指冲压件在条料或板料上的布置方法。 11、冲裁排样分类方法（从废料角度）：分为有废料排样、少废料排样和无废料排样；（按制件在材料上）：分为直排法、斜排法、对排法、混合排法、多排法和冲裁搭边法。
12、冲裁件工艺性是指该工件在冲裁加工中的难易程度
13、搭边是指排样时零件之间及零件与条料侧边之间留下的工艺余料。
14、搭边的作用：补偿定位误差、保证冲出合格的制件；持条料具有一定的刚性、便于送料，避免冲裁时条料边缘毛刺被拉入模具间隙，从而保护模具，以免模具过早地磨损而报废。
15、侧刃是以切去条料旁侧少量材料来限定送料进距的，侧刃断面的长度等于步距。 16、冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称
17、采用弹性卸料和上出料方式时，总冲压力为P∑=P +P卸+P顶 采用弹性卸料和下出料方式时，总冲压力为P∑=P +P卸+P推 采用刚性卸料和下出料方式时，总冲压力为P∑=P +P推 18、模具的压力中心是指冲压力合力的作用点。
19、压力中心的目的是：1）使冲裁压力中心与冲床滑块中心相重合；2）保持冲裁工作间隙的稳定性；3）合理布置凹模型孔位置。
20、刚性卸料板适用于冲压厚度在0.5mm以上的条料，尤其适用于简单的弯曲模和拉深模。
21、弹性卸料板有敞开的工作空间，操作方便，生产效率高，冲压前对毛坯有压紧作用，冲压后有使冲压件平稳卸料，从而使冲裁件较为平整。
22、模柄的作用是将模具的上模座固定在冲床的滑块上。
23、在设计模柄时，模柄的长度不得大于冲床滑块内模柄孔德深度，模柄直径应与压力机滑快上的模柄孔径一致。
1、导柱导套式冲裁模的优缺点？ 答：（1）优点：由于导柱式冲裁模导向准确可靠，保证冲裁间隙均匀稳定，因此，冲裁件的精度比用导板模冲制的工件精度高，冲模使用寿命长，在冲床上安装使用方便
（2）缺点：冲模外形轮廓尺寸较大，结构较为复杂，制造成本高
2、冲裁是分离变形的冲压工序。当凸模、凹模之间的设计间隙合理时，工件受力后的分离变形要进过那几个阶段，分离前在那个阶段的何时将出现微裂纹。
答：三个阶段，即：从弹性变形开始，进入塑性变形后以断裂分离告终。在塑性变形阶段，随着凸模的不断压入，材料的变形程度不断增加，同时变形区硬化加剧，在凸模和凹模的刃口附近，材料就产生微小裂纹，这就意味着破坏开始，塑性变形结束。断裂分离阶段，当刃口附近应力达到材料破坏应力时，凸、凹模间的材料先后在靠近凸、凹模刃侧面产生裂纹，并沿最大切应力方向向材料内层扩展，使材料分离
3、普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征又是如何形成的？
答 普通冲裁件的断面一般可以分成四个区域，既圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个部分。（1）圆角带的形成发生在冲裁过程的第一阶段（即弹性变形阶段）主要是当凸模刃口刚压入板料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，使板料被带进模具间隙从而形成圆角带。（2）光亮带的形成发生在冲裁过程的第二阶段（即塑性变形阶段），当刃口切入板料后，板料与模具侧面发生挤压而形成光亮垂直的断面（冲裁件断面光亮带所占比例越大，冲裁件断面的质量越好）。（3）断裂带是由于在冲裁过程的第三阶段（即断裂阶段），刃口处产生的微裂纹在拉应力的作用下不断扩展而形成的撕裂面，这一区域断面粗糙并带有一定的斜度。（4）毛刺的形成是由于在塑性变形阶段的后期，凸模和凹模的刃口切入板料一定深度时，刃尖部分呈高静水压应力状态，使微裂纹的起点不会在刃尖处产生，而是在距刃尖不远的地方发生。随着冲压过程的深入，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而形成毛刺。对普通冲裁来说，毛刺是不可避免的，但我们可以通过控制冲裁间隙的大小使得毛刺的高度降低。
4、什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？
答：冲裁间隙是指冲裁凹模、凸模在横截面上相应尺寸之间的差值。该间隙的大小，直接影响着工件切断面的质量、冲裁力的大小及模具的使用寿命。
合理的冲裁间隙时，凸模与凹模刃口所产生的裂纹在扩展时能够互相重合，这时冲裁件切断面平整、光洁，没有粗糙的裂纹、撕裂、毛刺等缺陷。间隙过小，板料在凸、凹模刃口处的裂纹则不能重合。凸模继续压下时，使中间留下的环状搭边再次被剪切，这样，在冲裁件的断面出现二次光亮带，不平整，尺寸精度略差。
间隙过大时，板料在刃口处的裂纹同样也不重合，但与间隙过小时的裂纹方向相反，工件切断面上出现较高的毛刺和较大的锥度。
5、什么叫搭边？搭边有什么作用？ 答：排样时，工件与工件以及工件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。作用是：补偿送料误差，使条料对凹模型孔有可靠的定位，以保证工件外形完整，获得较好的加工质量。保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边太大，浪费材料；太小，会降低工件断面质量，影响工件的平整度，有时还会出现毛刺或搭边被拉进凸模与凹模的间隙里，造成冲模刃口严重磨损。影响模具寿命。
6、冲裁的变形过程是怎样的？ 答：冲裁的变形过程分为三个阶段：从凸模开始接触坯料下压到坯料内部应力数值小于屈服极限，这是称之为弹性变形阶段(第一阶段)；如果凸模继续下压，坯料内部的应力达到屈服极限，坯料开始产生塑性变形直至在刃口附近由于应力集中将要产生裂纹为止，这是称之为塑性变形阶段(第二阶段)；从在刃口附近产生裂纹直到坯料产生分离，这就是称之为断裂分离阶段(第三阶段)
7、什么是冲模的压力中心？确定模具的压力中心的目的？ 答：冲模的压力中心就是模具在冲压时，被冲压材料对冲模的各冲压力合力的作用点位置，也就是冲模在工作时所受合力的作用点位置。
目的：（1）使冲裁压力中心与冲床滑块中心相重合，避免产生偏弯矩，减少模具导向机构的不均匀磨损（2）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（3）合理布置凹模型孔位置
第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计
1、弯曲是使材料产生塑性变形，将平直板材或管材料等型材的毛坯或半成品，放到模具中进行弯曲，得到具有一定角度或形状的制件的加工方法。
2、弯曲分为自由弯曲和校正弯曲
3、弯曲变形分为弹性弯曲，弹性—塑性弯曲，纯塑性弯曲三个阶段 4、弯曲时：内层受压—变厚 外层受压—变薄
5、回弹的影响因素：①材料的力学性能 ②弯曲角θ ③相对弯曲半径R/t ④弯曲方式及模具结构 ⑤弯曲力 ⑥模具间隙
6、弯曲件要求材料应具有足够的塑性、较低的屈服点及较高的弹性模量。 7、弯曲件精度：IT12-16，板料比较薄的短边取小值，比较厚的长边取大值
8、最小弯曲半径：在保证坯料外表表面纤维不发生破坏的前提下，弯曲件能够弯曲成的内表面最小圆角半径。
9、最小相对弯曲半径的影响因素：①材料的力学性能 ②弯曲中心角α ③板料的纤维方向与弯曲线夹角的影响 ④弯曲件宽度 ⑤弯曲件板料厚度 ⑥板料表面与断面质量的影响
10、在弯曲直角时，若直立部分过小，弯曲稳定性就差
11、弯曲件的形状与尺寸应对称分布，防止弯曲时因圆角不同，摩擦阻力不同，而造成弯曲件尺寸精度不高，甚至弯曲失败。
12、防止交接处因受力不均或应力集中而造成开裂，圆角部位畸变等缺陷，应预先在弯曲件上设置工艺上必须的工艺孔，槽及缺口。
13、提高弯曲件质量的措施：①减少回弹的方法 ②防止弯曲件开裂 ③防止偏移 ④底部不平 ⑤表面擦伤
14、减少回弹的方法：①补偿法 ②校正法 ③拉弯工艺 ④正确选择弯曲件结构 15、防止弯曲件开裂：①选择塑性好的材料 ②毛坯的表面质量要好 ③弯曲时排样要注意板料或卷料的轧制方向
16、表面产生的划伤而留下的痕迹原因：①在工作表面附着较硬的颗粒 ②凹模的圆角半径太小 ③凸模与凹模的间隙太小
17、展开长度确定原则是毛坯长度应等于弯曲后弯曲零件中性层的长度
18、根据相对弯曲半径分为有圆角半径弯曲和无圆角半径弯曲 以0.5t来判断 19、弯曲力是指弯曲件完成预定弯曲时所需要的压力机施加压力
20、压力机标称压力总的原则是压力机吨位必须大于弯曲时所有工艺力之和 21、弹顶器的主要作用是将弯曲后的零件顶出凹模
22、模具圆角半径的确定：①凸模圆角半径 ②凹模深度 ③凹模圆角半径
23、模具间隙越小，弯曲力越大，使零件侧壁变薄，并降低凹模寿命。间隙越大，回弹越大，弯曲件精度降低
24、凸、凹模工作部位尺寸计算的基本原则：①零件标注外形尺寸时，模具是以凹模为基准件，间隙取在凸模上 ②零件标注内形尺寸时，模具以凸模为基准件，间隙取在凹模上
当零件标注外形尺寸时，先计算凹模尺寸，然后再减去间隙值来获得凸模尺寸 25、按弯曲件形状可分为V形件，U形件，Z形件，圆圈形状弯曲模; 26、按弯曲角度多少分为单角弯曲，双角弯曲，四角弯曲等 按结构形式分为单工序弯曲模，多工序弯曲模等 按结构复杂程度又分为简单弯曲模，复杂弯曲模等 27、凸模垫板的作用防止凸模尾部压伤模座表面
第四章 拉深工艺与拉深模具设计
1、拉深是指将一定形状的平板毛坯通过拉深模具设计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、按照拉深件的形状，拉深工艺可分为旋转体件拉深，盒形件拉深，复杂形状件拉深 旋转体件拉深又可分为无凸缘圆筒形件，带凸缘圆筒形件，半球形件，锥形件，抛物线形件，阶梯形件和复杂旋转体拉深件等
拉深工艺可分为不变薄拉深和变薄拉深
3、拉深区域分为平面凸缘部分，凸缘圆角部分，筒壁部分，底部圆角部分，筒低部分 4、拉深工序的主要工艺问题：①平面凸缘部分的起皱 ②筒壁危险断面的拉裂 常见的拉深工艺问题有：①平面凸缘的起皱 ②筒壁危险断面的拉裂 ③口部或凸缘边缘不整齐 ④筒壁表面的拉伤 ⑤拉深件存在较大的尺寸和形状误差
5、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 6、是否被拉裂取决于拉深力的大小和筒壁材料的强度
7、旋转体表面积的定理：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的乘积 F=2πRsL
8、拉深系数是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
m越小越好，不能无限的小是因为，对于一种材料，当拉深条件一定时，筒壁传力区中所产生的最大拉应力Pmax的数值，是由变形程度即拉深系数大小决定的。m值越小，则变形程度越大，Pmax值越大。当m值减小到一数值时，将使Pmax值达到危险断面的抗拉强度σb，从而导致危险断面拉裂
9、影响极限拉深系数的因素：①材料的力学性能 ②拉深条件 ③毛坯的相对厚度 ④拉深次数 ⑤拉深件的几何形状
10、拉深条件：①模具几何参数 ②压边条件 ③摩擦和润滑条件
11、极限拉深系数的确定是根据筒壁传力区的最大拉应力Pmax和危险断面的抗拉强度σb
12、宽凸缘无凸缘圆筒形拉深件首次拉深的拉深过程和工序尺寸计算区别：①凸缘直径应在首次拉深时确定，以后各次拉深只是将其次拉深入凹模的材料重新分配 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
13、压力机压力行程大于公称压力行程：所以应校核压力机的行程负荷曲线，即保证拉深工艺总力的变化曲线被包络在压力机的行程负荷曲线以下
14、整带料级进拉深时，相邻两个拉深件之间相互牵连，材料的纵向流动比较困难，变形程度大时容易拉破。为了避免拉破，每次拉深都应采用比单工序拉深大的拉深系数
15、带料切口级进拉深是在前后两个拉深件相邻处切口或切槽将材料切断，以减少相邻两个拉深件在拉深时的相互影响，纵向较容易，较小的拉深系数，工步数较少，但材料消耗较多
16、拉深模具按工序集中程度可分为单工序拉深模，复合拉深模和级进拉深模 按结构特点可分为带导柱，不带导柱和带压边圈，不带压边圈的拉深模
17、凸模上开设通气孔，目的是便于将拉深件从凸模上卸下，并防止卸件时拉深件变形 18、设计落料拉深复合模应注意：拉深凸模的工作端面一般应比凹模的工作端面低一个料厚，保证落料完成后再进行拉深；选用压力机时应校核压力机的行程负荷曲线;凸凹模应有足够的壁厚
19、弹性压边设置分为橡胶垫式、弹簧垫式、气垫式
20、凹模圆角半径过小，阻力和拉深力太大，表面产生划痕，危险断面破裂；凹模圆角
模具设计(含精度设计)读书笔记
