模具设计与制造(第二版)复习资料

1.1.1加工冲压的特点

优点：

1. 能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件

2. 所加工的零件精度较高、尺寸稳定，具有良好的互换性 3. 无屑加工，材料利用率高

4. 生产率高，生产过程容易实现机械化、自动化 5. 操作简单，容易组织生产

缺点：模具的设计制造周期长，费用高

1.1.2冲压加工基本工序

概括起来，可以分为分离工序和成形工序。

分离工序：冲压成形时，将冲压件或毛料沿一定轮廓相互分离，其特点是使材料发生剪切而分离。

成型工序：在不造成破坏的条件下使板料产生塑性变形，形成所需要形状和尺寸的零件。

1.2.4应力状态对金属塑形的影响：

在主应力状态中，压应力个数越多，数值越大（即静水压力越大），则金属的塑性越高；反之，拉应力个数越多，数值越大，则金属的塑性越低；

1.3.1对冲压所用材料的要求：

1. 应具有良好的塑性

2. 应具有光洁平整且无缺陷损伤的表面状态 3. 材料的厚度公差应符合国家标准

1.3.2金属板料的分类

1. 黑色金属 2. 有色金属

1.4冲压常用设备

目前应用较多的有曲柄压力机、磨差压力机和液压机 曲柄压力机包括各种结构的偏心冲床和曲轴冲床

1.4.3曲柄压力机的主要技术参数

1. 公称压力：曲柄旋转到下死点前某一特定角度（此特定角度称为公称压力角，约为30度）时，滑块上所能容许承受的最大作用力。它反映压力机工作能力的重要指标，生产中不允许冲压力大于公称压力。

2. 滑块行程：滑块从上死点到下死点所走的距离，它为曲柄半径的两倍 3. 闭合高度（装模高度）：滑块在下死点位置时，滑块下表面到工作台垫板上表面的距离

4. 滑块行程次数：滑块每分钟从上死点到下死点，然后再回到上死点所往复的次数。

1.4.4曲柄压力机的选用原则

1. 压力机的公称压力不小于冲压工序所需的压力

2. 压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具上取出工件

3. 压力机的闭合高度、工作台尺寸和滑块尺寸等应能满足模具的正确安装 4. 压力机的滑块行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求

冲孔：在工件上冲出所需形状的孔 落料：从板料上冲下所需形状的零件

2.1.1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

2.1.2冲裁件的断面特征

1）圆角带 2）光亮带 3）断裂带 4）毛刺

2.2冲裁间隙

冲裁间隙：冲裁模凸、凹模之间的间隙 单边间隙：凸模与凹模间每侧的间隙 双边间隙：两侧间隙之和

2.2.1间隙对冲裁件质量的影响

1.间隙对冲裁件断面质量的影响 2.间隙对尺寸精度的影响

2.2.3 间隙对模具寿命的影响

模具的破坏形式有：磨钝、崩刃、折断。

附着磨损：由于高压，使材料与模具之间产生局部附着现象，当接触面相

对滑动时，附着部分产生剪切，而引起磨损

间隙过小：加剧磨损，对模具寿命极为不利。

间隙过大：由于弯矩及拉应力的增大而导致刃口损坏。 故间隙的大小应取合理值。

2.3.1尺寸计算原则

实践证明，落料件尺寸和冲孔时孔的尺寸都是以光亮带尺寸为准的，而落料件上光亮带的尺寸等于凹模刃口尺寸，冲孔时孔的光亮带尺寸等于凸模刃口尺寸。 设计落料模时，因落料件尺寸等于凹模刃口尺寸，故应先确定凹模刃口尺寸 设计冲孔时，因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，故应先确定凸模刃口尺寸 凸模和凹模的制造公差，应考虑工件的公差要求

间隙的选用应主要考虑冲裁件断面质量和模具寿命这两个主要因素

2.4冲裁力

冲裁力是指冲裁时，材料对凸模的最大抵抗力，它是选择冲压设备和校核模具强度的重要依据。

推件力：沿着冲裁方向，把卡住的板料（工件或废料）从凹模内推出所需要的力； 卸料力：从凸模上将紧箍板料卸下所需要的力。

顶件力：与冲裁方向相反，把卡住的板料从凹模内顶出所需要的力；

2.5排样的概念、方法和特点

排样：冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法 排样的方法：

1)有废料排样 2）少废料排样 3)无废料排样

名词解释

搭边：排样时冲裁件（工件）之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的余料。 冲裁的工艺性：冲裁件对冲裁工艺的适应性

整修：利用整修模沿着冲裁件外缘或内孔刮削去一层薄薄的切屑，以除去普通冲裁时在断面上留下的塌角、毛刺和剪裂带等，从而提高了冲裁件的加工精度，降低了表面粗糙度。整修时应合理确定整修余量，而整修余量又决定于整修次数。

2.8冲裁模按工序的组合可分

1)简单模2)级进模3)复合模

2.9条料的挡料方式与零件

常见的限定条料送进距离的方式有挡料销挡料和侧刃定距

条料的送进导向方式有导销式和导尺式

卸料装置分为刚性卸料装置和弹性卸料装置两种方式。出件装置有刚性和弹性两种。弹性卸料与弹性出件装置中的弹性元件常使用弹簧。冲模使用的弹性已形成标准（JB425-62）。选用弹簧时必须满足冲压工艺的要求和冲模结构的要求。

模架：模柄及上、下模板中间联以导向装置的总体。

（填空/简答）

冲模的压力中心：冲裁力合力的作用点。为保证冲模正确和平衡的工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而和压力机滑块的中心线相重合，以免滑块受偏心载荷，从而减少冲模和压力机导轨的不正常磨损，提高模具寿命，避免冲压事故。

模具闭合高度：压力机滑块处于下死点位置时，上模板上平面与下模板下平面之间的距离H.Hmin+10mm

塑料的组成：合成树脂和添加剂

塑料按合成树脂受热时的行为分类可分热塑性塑料和热固性塑料 按应用范围可分通用塑料、工程塑料和特种塑料

热塑性塑料成型的工艺性能 1. 结晶性

2. 流动性：塑料熔体在一定温度与压力作用下充填模腔的能力 3. 收缩性 4. 热稳定性 5. 吸湿性 6. 相容性

嵌件（金属嵌件）：模塑在塑件中的金属零件

金属嵌件的作用：提高塑件的力学迁都和使用寿命，构成导电、导磁通路满足其它特殊技术要求

塑件的尺寸精度是指所得塑件的尺寸与图纸尺寸的符合程度

按注塑机的注塑方向和模具的开合方向分类 1) 卧式注塑机 2) 立式注塑机 3) 角式注塑机

锁模力：在成型时锁紧模具的最大力

分型面：模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，也叫合模面。

分型面的选择原则：1）分型面的选择应有利于顺利脱模2）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求3）分型面的选择要有利于模具成型零件的加工制造4）分型面的位置要有利于模具的排气5）尽量减少塑件在分型面上的投影面积6）分型面的选择要有利于简化模具结构

确定型腔壁厚的方法有计算法和经验法

对于大尺寸型腔来说，按刚度计算；对于大尺寸型腔来说，按强度计算

注射压力：成型时柱塞或螺杆施加于料筒内熔融塑料上的压力。通常取70~150Mpa，注塑机的最大注塑压力要大于成型塑件所需要的注塑压力

注射速率：注射过程中每秒钟通过喷嘴的塑料容量

浇注系统：熔融塑料从注射机喷嘴到型腔的必经通道

浇注系统通常分为普通流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两大类。浇注系统按工艺用途可分为冷流道浇注系统和热流道浇注系统

分流道：主流道与浇口之间的通道

适用于无流道凝料浇注系统的塑料应具有的性能：

1. 成型温度范围宽、粘度变化小，即使在较低温度下也易成型 2. 对压力敏感。不加注射压力不流动，一旦加压力熔体就流动

3. 导热性能良好，能把塑料所带的热量快递传给模具，以加快凝固 4. 比热小，有利于塑料的溶化和凝固

5. 热变形温度高，在高温具有充分凝固的性能

无流道凝料浇注系统按加热方式可分为绝热流道和热流道两类

脱模机构（推出机构、顶出机构）：从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构

顶出机构的设计原则

1.尽量使塑件留于动模一侧

2.保证塑件在顶出过程中不发生变形和损坏 3.顶出机构应动作可靠，有合适的顶出距离

4.顶出位置尽量选在塑件内侧,保证塑件外观良好 5.合模时顶出机构应能正确复位

二次脱模机构（二次顶出机构、二级脱模机构）：在一次脱模动作以后，塑件还难以从型腔中取出或不能自动脱落所增加的脱模动作

侧向分型与抽芯机构按动力来源可分为： 1. 手动抽芯机构

2. 液压或气动抽芯机构 3. 机动抽芯机构

水冷：在模具型腔周围和型芯内开设冷却水通道，使水在其中循环，带走热量，维持所需的模温。

冷却时间：塑料熔体充满型腔到开模取出塑件所需的时间

加热装置：

1. 电热丝直接加热 2. 电热棒加热 3. 电热圈加热

衡量塑件充分固化的标准：

1. 塑件最大壁厚中心的温度已冷却到该塑料的热变形温度以下 2. 塑件截面内的平均温度已达到所规定的出模温度

3. 对于结晶型塑料，最大壁厚的中心层温度达到固熔点，或者结晶度达到某一

百分比

例1：如图所示垫圈，材Q235，板料厚度2mm，试确定冲裁凸、凹模的刃口尺寸及公差。

查表（无特殊要求的一般冲孔，落料，工件精度取IT14） Zmax＝0.24 Zmin＝0.20

冲孔 δp=-0.02, δd =0.02 ,x=0.5 落料 δp=-0.02, δ

d =0.03 ,x=0.5

练习

如图所示垫圈，材料08钢，板料厚度2mm，试确定凸凹模刃口尺寸及公

差。

Zmax＝0.18 Zmin＝0.13

落料 δp=-0.02, δd =0.03 ,x=0.5 冲孔δp=-0.02, δ

d =0.02 ,x=0.5

落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.80mm、39.75mm、 34.75mm、22.07mm、 14.90mm，保证双边间隙值为0.13～0.18mm。