冲压工艺及模具设计八.pdf

第八章特种模具

内容简介:

掌握几种常见特种冲压模具的基本结构、设计要点以及相应的模具结构设计方法。

章节内容:

8.1低熔点合金冲模

8。2聚氨酯橡胶冲模

8.3薄板冲模

学习目的与要求:

1。了解低熔点合金冲模、聚氨酯橡胶模设计步骤;

2.了解薄板冲模设计方法。

重点内容：

低熔点合金冲模、聚氨酯橡胶模设计步骤。

难点内容：

低熔点合金冲模、聚氨酯橡胶模设计。

主要参考书：

[1］王同海。实用冲压设计技术。北京：机械工业出版社，2000

［2］冯炳尧。模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，2000

复习思考题：

8-1与钢质模具相比，锌基合金模具的制造和使用有什么特点?

8—2锌基合金冲模的冲裁机理与钢质模具有什么不同？

8—3什么是锌基合金冲模的动态平衡间隙？

8—4什么是聚氨脂橡胶冲模?这种冲模有何特点?

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8.1低熔点合金冲模

锌基合金冲模是利用锌基合金作为模具材料，运用铸造、挤切等方法制造的简易模

具。它的制造工艺简单、制模周期短、成本低，能在较短时间内制出样品,因此适合于新

产品的试制和中、小批量的生产，是一种快捷、经济的冷冲压模具。由于锌基合金材料

的硬度低于被冲压材料，而且在冲压过程中具有自润性，因而不易拉伤工件。对于锌基

合金冲裁模，因其具有自动调整和补偿凸、凹模合理间隙的功能，所以在正常使用期

间毛刺不会超过允许值。锌基合金可以用于制作各类工序的冷冲压模具,如冲裁模、弯曲

模、拉深模、成形模等的主要工作零件，以及卸料板、压边圈和上、下模板、导向板

等模具结构件.其中，锌基合金较多用于制造冲裁模，冲裁薄料最小厚度为0。06~0。1mm，

实验冲裁钢板最大厚度达8mm,通常建议冲裁厚度小于3～4mm，推荐冲裁厚度为2。5mm

以下的低碳钢板以及相当于这种性能的材料.与钢制冲模相比，锌基合金冲模虽然具有一

些优点，但也有某些不足之处。如：锌基合金冲模的耐磨性比钢制冲模差，模具寿命相

对较短。锌基合金材料有1％～2％的冷凝收缩率,不适合于制作精度要求高的弯曲、

成形模具。锌基合金的硬度较低，用于弯曲、拉深、成形时,不能承受过大的变形力或变

形时因坯料起皱增厚而产生的挤压变形力.由于材料强度的限制,锌基合金复合冲裁模的

搭边值应大于钢制冲模,材料利用率相对较低.因此在具体应用中，应注意扬长避短,充分

利用锌基合金冲模的优点，以解决生产中遇到的实际问题。

一.锌基合金冲裁模的冲裁机理

锌基合金冲裁模的结构型式与普通钢模基本相似,可以制作落料模、冲孔模、切边模，

也可以制成复合冲裁模.但它的主要工作部件凸模或凹模中，一个为锌基合金材料（在生

产中主要用于凹模），另一个为钢质材料。因此,锌基合金冲裁模的冲裁机理与普通钢模

并不相同.

如果凸模为淬火工具钢，其硬度在58～62HRC之间，锌基合金的凹模硬度则只有

120～130HB，两者之间存在着很大的硬度差.在冲裁过程中，质软的锌基合金刃口不可

能保持锋利,出现塌角，形成钝的小圆角刃口.冲裁开始阶段,钝的合金刃口与另一个锋利

的模具钢刃口作用于板料，仅在锋利的钢刃口处，板料因应力集中先产生裂纹。而板料

下表面凹模处的材料，由于处于三向压应力状态，裂纹出现很迟。随着凸模进一步下压，

裂纹扩展到材料内部直至合金凹模附近,与刚从凹模刃口竖壁处产生的裂纹相迎合，完成

了板料的分离。这种过程称之为“单向裂纹扩展机理”。所以，它可以在采用“一软一

硬”的锌基合金冲裁模实现板料的分，冲裁比锌基合金硬度高的材料.在此过程中，控

制裂纹的形成先后和裂纹的走向，是确保工件质量和模具寿命的关键。

冲裁时凸模与凹模的端面和侧面都要承受板料的反作用力，以及由反作用力引起的材

料与工作零件之间的摩擦力.由于凸模和板料的硬度高于锌基合金凹模,凸模以及落料件

进入凹模时,必然使凹模产生磨损。从实验和实际使用中可以发现，在落料件的剪切断面

上沾附着一层银白色的锌合金粉末颗粒，特别在试冲时十分明显。在冲裁过程中，冲裁

力在锌基合金凹模端面产生的作用力，迫使端面合金产生塑性变形，向刃口竖壁侧面

移动，不断补偿刃口竖壁与板料相对运动所造成的磨损和间隙,达到磨损和补偿的相对

平衡。这种补偿形式称为“自动补偿磨损机理”.而在冲裁过程中逐渐自动形成的合理间

隙称为“动态平衡间隙”。

自动获得动态平衡间隙的必要条件是锌基合金冲裁模的实际起始间隙必须小