模具工程技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)

模具工程技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)主題：沖壓工藝課題：1-1-1 1-1-2教學(xué)對象：11模具1教學(xué)日期：2012-3-13 2012-3-16 課時(shí)：4課時(shí)一、 教材分析本課主要講述了主要的沖壓工藝及沖壓件的表面質(zhì)量分析二、 學(xué)情分析本班同學(xué)都是第一次接觸模具課程三、 教學(xué)目標(biāo)1、了解沖壓工藝及材料的變形情況2、沖裁件質(zhì)量分析四、重、難點(diǎn)的確定重點(diǎn)：材料的變形階段及沖裁件質(zhì)量分析五、方法：講授六、教學(xué)環(huán)境、資源準(zhǔn)備多媒體環(huán)境七、教學(xué)內(nèi)容1、復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容2、導(dǎo)入新課3、講述新課（一）、沖裁工藝：概念：使板料產(chǎn)生分離的工序叫做沖裁工藝。（1）、沖裁過程分析圖3-1所示是無壓邊裝置的模具對板料進(jìn)行沖裁時(shí)的情形。凸模與凹模都具有與制件輪廓一樣形狀的鋒利刃口，凸凹模之間存在一定間隙。當(dāng)凸模下降至與板料接觸時(shí)，板料就受到凸、凹模的作用力，其中：F1、F2 凸、凹模對板料的垂直作用力；F3、F4凸、凹模對板料的側(cè)壓力；F1、F2凸、凹模端面與板料間的摩擦力，其方向與間隙大小有關(guān)，一般從模具刃口指向外； F3、F4凸、凹模側(cè)面與板料間的摩擦力。（2）、板料變形過程：圖3-2所示沖裁變形過程。如果模具間隙正常，沖裁變形過程大致可分為如下三個階段。1彈性變形階段(圖3-2)在凸模壓力下，材料產(chǎn)生彈性壓縮、拉伸和彎曲變形，凹模上的板料則向上翹曲，間隙越大，彎曲和上翹越嚴(yán)重。 2塑性變形階段(圖3-2)因板料發(fā)生彎曲，凸模沿寬度為b的環(huán)形帶繼續(xù)加壓，當(dāng)材料內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)便開始進(jìn)入塑性變形階段。3斷裂分離階段(圖3-2、)材料內(nèi)裂紋首先在凹模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生，緊接著才在凸模刃口附近的側(cè)面產(chǎn)生。已形成的上下微裂紋隨凸模繼續(xù)壓入沿最大切應(yīng)力方向不斷向材料內(nèi)部擴(kuò)展，當(dāng)上下裂紋重合時(shí)，板料便被剪斷分離。（3）、沖裁件質(zhì)量分析由于沖裁變形的特點(diǎn)，沖裁件的斷面明顯地分成四個特征區(qū)，即圓角帶a、光亮帶b、斷裂帶c與毛刺區(qū)d，如圖3-3所示。圓角帶a ：該區(qū)域的形成是當(dāng)凸模刃口壓入材料時(shí)，刃口附近的材料產(chǎn)生彎曲和伸長變形，材料被拉入間隙的結(jié)果； 光亮帶b ：該區(qū)域發(fā)生在塑形變形階段，當(dāng)刃口切入材料后，材料與凸、凹模切刃的側(cè)表面擠壓而形成的光亮垂直的斷面。通常占全斷面的1/2-1/3；斷裂帶c ：該區(qū)域是在斷裂階段形成。是由刃口附近的微裂紋在拉應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展而形成的撕裂面，其斷面粗糙，具有金屬本色，且略帶有斜度。毛刺區(qū)d ：毛刺的形成是由于在塑性變形階段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度時(shí)，刃口正面材料被壓縮，刃尖部分是高靜水壓應(yīng)力狀態(tài)，使裂紋的起點(diǎn)不會在刃尖處發(fā)生，而是在模具側(cè)面距刃尖不遠(yuǎn)的地方發(fā)生，在拉應(yīng)力的作用下，裂紋加長，材料斷裂而產(chǎn)生毛刺，裂紋的產(chǎn)生點(diǎn)和刃口尖的距離成為毛刺的高度。（4）、沖裁件的工藝性 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工的工藝要求，難易程度如何。工藝性是否合理，對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響。 沖裁件形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、排樣廢料少。在滿足質(zhì)量要求的條件下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無廢料的排樣形狀。如圖2.6.1a所示零件，若外形無要求，只要滿足三孔位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可改為圖b)所示形狀，采用無廢料排樣，材料利用率提高40%。 圖 2.6.1 沖裁件形狀對工藝性的影響示例 除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)時(shí)，允許工件有尖銳的清角外，沖裁件的外形或內(nèi)孔交角處應(yīng)采用圓角過渡，避免清角。其圓角值見表 2.6.1。表 2.6.1 沖裁件最小圓角半徑R 盡量避免沖裁件上過長的懸臂與窄槽（如圖2.6.2），它們的最小寬度b1.5t。圖 2.6.2 沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性圖 沖裁件孔與孔之間、孔與零件邊緣之間的壁厚(圖2.6.2)，因受模具強(qiáng)度和零件質(zhì)量的限制，其值不能太小。一般要求c1.5t，ct。若在彎曲或拉深件上沖孔，沖孔位置與件壁間距應(yīng)滿足圖示尺寸（圖 2.6.3）。 2.6.3 彎曲件的沖孔位置 沖裁件的孔徑因受沖孔凸模強(qiáng)度和剛度的限制，不宜太小，否則容易折斷和壓彎?？椎淖钚〕叽缛Q于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。用自由凸模和帶護(hù)套的凸模所能沖制的最小孔徑分別見表2.6.2和表2.6.3，孔距的最小尺寸可見表2.6.4。 表 2.6.2自由凸模沖孔的最小尺寸(mm)表2.6.3 帶護(hù)套的凸模的最小尺寸(二) 沖裁件的尺寸精度和表面粗糙度要求 沖裁件的尺寸精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)精度范圍以內(nèi)，對于普通沖裁件，其經(jīng)濟(jì)精度不高于IT11級，沖孔件比落料件高一級。沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差可見表2.6.5。如果工件精度高于上述要求，則需在沖裁后整修或采用精密沖裁工藝。沖裁件兩孔孔心距所能達(dá)到的公差見表 2.6.6；沖裁件斷面的表面粗糙度和允許的毛刺高度可見表2.6.7和表2.6.8。表 2.6.5沖裁件外形與內(nèi)孔尺寸公差表2.6