面向模具设计过程的工艺仿真技术

从几何问题扩展为工艺问题

CAD / CAM 系统的开发均从计算机图形学开始，这在CAD 系统中是显然的。在CAM 系统中则是把本应属于工艺问题的过程简化为几何问题进行处理，即把刀具也作为一个几何体并用其几何特征与待加工体进行运算求解得出相应的刀位轨迹，实质上等同于CAD 系统。但是，实际生产过程是无法简化的，许多在CAD / CAM 系统中被忽略的问题终归要突显出来并哑待解决。例如，在冲压模具设计过程中冲压工序的制订及相应工序件的设计;在注射模具设计过程中浇注系统、热交换系统的设计;在模具制造中刀具及相应切削参数的选择等等，对这些问题处理得好坏将直接影响模具设计制造的成败。CAD / CAM 系统固然为我们设计制造复杂的模具提供了便利有效的工具，但如果无法利用一些比传统方法(如试模等)更有效更便捷的工具对这些设计制造方案进行工艺可行性评价，那么CAD / CAM 技术强大的功能将大打折扣。因此，计算机辅助工艺仿真系统的开发与应用无疑起到了锦上添花的功效。

工艺仿真系统可以让我们用较短的时间和较低的成本对模具设计制造方案的工艺性进行评价，如果不可行，则可以快速地在计算机中进行修正优化.例如，我们可以利用板料成形仿真软件对冲压模具工序件设计进行工艺性评价，可以利用加工仿真软件对数控加工工艺过程进行过切或碰撞检测等等。这样，我们不必一直等到试模或数控加工过程再来评判设计方案的好坏，可以大大地缩短开发周期和降低开发成本。从图6 一1 可以看出，仿真技术的应用已经贯穿整个产品生命周期的始终。

由于工艺仿真系统大多面向不同的应用领域，其理论基础也不仅仅是计算机图形学(计算几何学)，往往涉及标准化技术、计算机硬件技术、软件工程、数据库技术、多媒体技术、网络通信技术、智能化技术等等。因此，虽然有些商品化CAD / CAM 系统也集成了一定的仿真系统，但是大多数情况下，工艺仿真系统都是单独开发的。这种既成事实的优点是有利于深人研究开发某一领域的工艺仿真系统;其缺点是必须进行系统间的信息传递和数据交换，给系统集成带来很大的困难，下面将就这些问题分别展开讨论。

面向模具设计过程的工艺仿真技术

勿庸置疑，对于一个现代模具设计人员.专业知识、经验是核心，CAD / CAE 技术称得上是左膀右臂，有了它们完全可以使自己的智慧和能力及想像力一展无遗，这些东西缺了谁都会觉得不自在，是一种损失。模具设计工艺及其参数的选择靠的是专业知识经验，而CAD / CAE 技术可以有效地为这些想法提供最佳的实现、验证和优化的途径。

前面己经提到过，工艺仿真系统是面向应用领域的，这些系统理论基础不尽相同。就模具设计过程的工艺仿真系统而言，大多数是基于有限元(Finite Element Method , FEM )或有限差分(Finite Difference Method , FDM )理论的，我们通常把基于这些方法的软件称为CAE ( Computer Aided Engineering )软件。

1 .数值仿真技术概述

在科学技术领域内，对于许多力学问题和物理问题，人们已经得到了它们应遵循的基本方程(常微分方程或偏微分方程)和相应的定解条件。但能用解析方法精确求出的只是少数方程性质比

较简单、且几何形状相当规则的问题。对于大多数问题，由于方程的某些特征的非线性性质，或由于求解区域的几何形状比较复杂，则不能得到解析解.这类问题的解决通常有两种途径。一是引人简化假设，将方程和几何边界简化为能够处理的情况，从而得到问题在简化状态下的解答，但这种方法只是在有限的情况下是可行的，因为过多的简化可能导致误差很大甚至错误的解答。因此，人们多年来寻找和发展了另一种求解途径和方法一一数值解法。特别是近三十多年来，随着电子计算机的飞速发展和广泛应用，数值分析方法已成为求解科学技术问题的主要工具。

已经发展的数值分析方法可以分为二大类。一类以有限差分法为代表。其特点是直接求解基本方程和相应定解条件的近似解。一个问题的有限差分法求解步骤是：首先将求解域划分为网络，然后在网络的节点上用差分方程近似微分方程。当采用较多的节点时，近似解的精度可以得到改进。借助于有限差分法，能够求解某些相当复杂的问题求解建立于空间坐标系的流体流动问题，有限差分法有自己的优势，因此在流体力学领域内，它至今仍占支配地位。但用于几何形状复杂的问题时，它的精度将降低，甚至发生困难。

另一类数值分析方法是首先建立和原问题基本方程及相应定解条件相等效的积分提法，然后据之建立近似解法。例如配点法、最小二乘法、伽辽金( Galerkin )法、力矩法等都属于这一类数值方法。如果原问题的方程具有某些特定的性质，则它的等效积分提法可以归结为某个泛函的变分。相应的近似解法实际上是求解泛函的驻值问题。里兹(Rit : )法就是这一类近似方法。上述不同方法在不同的领域或类型的问题中得到成功的应用。但是也只能限于几何形状规则问题。其原因是它们都是在整个求解区域上假设的近似函数。对于几何形状复杂的

问题.不可能建立合乎要求的近似函数。而有限单元法的出现，是数值分析方法研究领域内的重大突破性的进展。

有限单元的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同的形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示全求领域上待求的未知场函数。单元内的近似函数通常由未知场函数或及其导数在单元的各个结点的数值和其插值函数来表示。这样一来，一个问题的有限元分析中，未知场函数或及其导数在各个结点上的数值就成为新的未知量(也即自由度)，从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。一经求解这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。显然随着单元数目的增加，也即单元尺寸的缩小，或者随着单元自由度的增加及插值函数精度提高，解的近似程度将不断改进。如果单元是满足收敛要求的，近似解最后将收敛于精确解。

问题，不可能建立合乎要求的近似函数。而有限单元法的出现，是数值分析方法研究领域内的重大突破性的进展。

有限单元的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。由于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同的形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示全求领域上待求的未知场函数。单元内的近似函数通常由未知场函数或及其导数在单元的各个结点的数值和其插值函数来表示。这样一来，一个问题的有限元分析中，未知场函数或及其导数在各个结点上的数值就成为新的未知量(也即自由度)，从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。一经求解这些未知量，就可以通过

插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。显然随着单元数目的增加，也即单元尺寸的缩小，或者随着单元自由度的增加及插值函数精度提高，解的近似程度将不断改进。如果单元是满足收敛要求的，近似解最后将收敛于精确解。

从应用数学角度看，有限单元法基本思想的提出，可以追溯到Courant 在1943 年的工作，他第一次尝试应用定义在三角形区域上的分片连续函数和最小位能原理相结合，来求解st . Venant 扭转问题。一些应用数学家、物理学家和工程师由于各种原因都涉足过有限单元的概念。但只是到1960 年以后，随着电子数值计算机的广泛应用和发展，有限单元法的发展速度才显著加快。

现代有限单元法第一个成功的尝试，是将刚架位移法推广应用于弹性力学平面问题，这是Turner 、Clough 等人在分析飞机结构时于1 956 年得到的成果。他们第一次给出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。三角形单元的单元特性是由弹性理论方程来确定的，采用的是直接刚度法。他们的研究工作打开了利用电子计算机求解复杂平面弹性问题的新局面。1960 年Clough 进一步处理了平面弹性问题，并第一次提出了“有限单元法”的名称，使人们开始认识了有限单元法的功效。

从确定单元特性和建立求解方程的理论基础和途径来说，正如上面所提到的，T 盯ner 、Clough 等人开始提出有限单元法时是利用直接刚度法。它来源于结构分析的刚度法，这对我们明确有限单元法的一些物理概念是很有帮助的，但是它只能处理一些比较简单的实际问题。1963 一1964 年，Besseling 、Melosh 和Jones 等人证明了有限单元法是基于变分原理的里兹法的另一种形式，从而使里兹法分析的所有理论基础都适用于有限单元法，确认了有限单元法是处理连续介质问题的一种普遍方法。利用变分原理建立有限元方程和经典里兹法的主要区别是有限单元法假设的近似函数不是在全求解域而是在单元上规定的，而且事先不要求满足任何边界条件，因此它可以用来处理很复杂的连续介质问题。从z0 世纪60 年代后期开始，进一步利用加权余量法来确定单元特性和建立有限元求解方程。有限单元法中所利用的主要是伽辽金法，它可以用于已经知道问题的微分方程和边界条件、但是变分的泛函尚未找到或者根本不存在的情况，因而进一步扩大了有限单元法的应用领域。

近年来，有限单元法的应用已由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题和波动问题。分析的对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料等，从固体力学扩展到流体力学、传热学等连续介质力学领域。在工程分析中作用已从分析和校核扩展到优化设计并和计算机辅助设计技术相结合。可以预计，随着现代力学、计算数学和计算机技术等学科的发展，有限单元法作为一个具有巩固理论基础和广泛应用效力的数值分析工具，必将在国民经济建设和科学技术发展中发挥更大的作用，其自身亦将得到进一步的发展和完善。

2 .模具设计过程数值仿真系统结构

模具设计过程数值仿真系统的建立就是将有限元理论、模具设计工艺学、计算机图形处理技术等相关理论和计算机有机结合的过程。仿真系统的功能大致可分为：前置处理(Pre 一processing )部分、有限元求解器和后置处理(Post - Processing )部分。其中，前置处理部分和后置处理部分又是建立在计算机图形处理系统(或平台)的基础上。该图

形平台可以是借助于一些商品化的图形软件，也可以是为仿真系统而专门开发的图形系统。系统结构框架如图6 一2 所示。

l )前置处理该部分是仿真系统的重要环节，前置处理的先进性直接关系到过程仿真的效率。因为，对于一个成形问题的仿真，约有60 %左右的时间被消耗在前置处理环节。该部分的基本构成应包括用户交互界面的设计、力学模型的建立与离散化(包括变形体与模具)、初边值条件的确定、材料模型的确定、数据交换接口的设计等。这时，力学模型的建立与离散化以及初边值条件的提法是前置处理的关键。图6 - 3 所示为汽车门槛结构件成形工序的离散化模型。用户交互界面的设计应考虑到其交互方式的友好性，以便于用户理解仿真过程并能实时地监控仿真过程。材料模型的确定方式主要包括：用户按照系统提供的弹塑性、弹粘塑性、刚塑性、刚枯塑性模型输人相应的热、物性参数以及根据用户提供的实验曲线与数据由系统自动进行拟合及转化成仿真系统所需的模型和参数。数据交换接口为用户提供与其图形系统的数据和几何信息的交流途径，目前主要以IGES 、DXF 和STI 曰文件格式进行交换。

2 )有限元求解器有限元求解器的功能是对力学模型进行相应单元分析与组集，通常经一系列的技术处理将求解问题转化成一线性方程组进行求解。对于用户来讲，可将有限元求解器视为“黑箱”。

3 )后置处理后置处理的作用是对有限元计算产生的大量的数据进行解释，以便形象地、直观地描述成形过程各个阶段的变形行为。后置处理的关键技术在于计算结果的可视化和计算结果的智能解释。可视化的计算结果既能直观地反映计算结果，又可以及时地发现和纠正计算中的错误，为修改设计提供指导意见。通常仿真系统经过后置处理以后能向用户提供应力场、应变场、温度场的分布情况及各种力能参数曲线。

3 .体积成形过程的工艺仿真

金属体积成形过程是一个复杂的几何非线性和物理非线性的大变形塑性问题.代表性工艺有锻造、挤压、轧制、摆碾等。对其进行分析的目的是确定工件在塑性成形的各变形阶段所需的变形功和变形力，内部的应力、应变、温度分布和金属流动规律，模具的应力、应变、温度分布、合理形状及材料，工件的尺寸精度、残余应力、缺陷、晶粒的大小和取向分布并为模具设计提供可靠的依据。

20 世纪70 年代初，5 . Kobayashi 等人提出了刚塑性有限元法和P . Perzan 。等人提出了刚粘塑性有限元用于求解金属在高温下的流动过程或某些对应变速率敏

感的材料在常温下的流动过程，由于把刚塑性和刚粘塑性有限元结合在一起，对体积成形过程进行分析可确定工件在塑性成形的各阶段详细的金属流动规律，并为模具设计提供可靠的依据。但由于计算机硬件限制和一些具体实施技术的不完普，直到20 世纪80 年代中期，刚塑性/刚粘塑性有限元法只能分析简单的二维问题。20 世纪80 年代末到90 年代初，随着二维四边形网格全自动生成算法的成熟，出现了法国的FORGEZ ，美国的DEFORM 、MARC / AutoForge 等商品化软件，这些软件已成功地用于实际生产中.近年来，随着计算机硬件技术的迅速发展以及计算机辅助几何造型技术的不断完善，金属体积成形三维刚塑性/刚粘塑性有限元仿真也日臻成熟，商品化的三维体积成形仿真软件有DEFORM3D 和FORGE3 等。图6 一4 所示为十字轴预成形(徽粗)过程等效应变分布情况，图6 一5 所示为十字轴终成形过程等效应变分布情况。

4 .板料成形过程角主艺仿真

板料成形技术被广泛用子创造压力容器、汽车、船舶、飞行器的外壳等大型金属薄壁结构件以及各种形状的日常用品，而产品的冲压工艺直接影响到最终成品的质量。例如，在汽车工业，大型筱盖件尤其是外彼盖件的质量决定着汽车外形美观与否。在汽车市场竞争日趋激烈的今天，如何快速响应市场的需求缩短新车型的开发周期对于每个汽车制造商来说都是至关重要的，而其中外覆盖件模具的开发周期是影响整个新车型开发周期的“瓶颈”。我们知道，在覆盖件生产中经常出现起皱、拉裂、回弹等成形缺陷，这一些缺陷与成形工序的工艺参数如冲压方向、工艺补充面、拉深肋、凹模圆角甚至坯料形状等的设计息息相关，传统的做法是在整个开发过程中通过试模方法来验证工艺可行性，不仅耗时费力，而且开发周期难以预测。而借助有限元数值仿真技术，我们可以在数小时或数十小时内就完成一种工况的计算，快速对成形工艺可行性进行评价，大大缩短了模具开发周期，有很大的实用价值。

1978 年，N . M . w : ng 和B . Budiansky 根据非线性薄膜理论采用弹塑性大变形T · L 法(Tatal Lagran 罗Formulation )分析T 平底冲头和半球形冲头下的拉深成形问题。在随后的近十年时间里，研究主要采用类似的方法分析不同的成形问题。1987 年，通用公司的N . M . wang 和福特公司的S . C . Tang 等人采用薄壳理论的T . L 法分析了轴对称板料胀形和拉深。20 世纪80 年代末，动态显式算法开始应用于准静态板料成形的求解。1989 年，A . Honecke ：采用DANA3D 程序分析了方盒件的成形，并首次获得与实验结果较吻合的起皱形状。近年来，大量的具有完善前、后置处理系统的成形分析软件，广泛应用于包括汽车覆盖件成形工艺仿真在内的许多领域中，其中具有代表性的是静态隐式程序MLTFRM 和AUTO FORM / I ：、cremental ，动态显式程序Pam 一stamping 和LS 一DYNA3D 等。图6 一6 所示为油底壳成形过程等效应力分布情况，图6 一7 所示为汽车门槛结构件成形过程改变坯料形状前后制件厚度分布情况。

5 .注射成型过程的工艺仿真

注射成型工艺仿真是指对熔料的流动状况、压力分布和冷却过程等进行模拟，以获得能实现最佳充填的模具结构。在注射成型中，如果模具设计不合理则可能在塑料表面出现熔接缝、充填不足、表面烧伤、翘曲、缩痕及残余应力等缺陷。一旦模具制造完成后再发现上述缺陷，对模具进行修整已非常麻烦，还要拖延模具的交货期，严重时甚至导致模具报废。而利用计算机模拟功能在设计过程就对其工艺性进行评价.发现问题可以及时进行修正优化，直到对整个成型过程满意后再进行详细设计与制造.其好处是显而易见的。

通常认为，注射材料的流动属于非弹性、非牛顿流体在非等温条件下的一般Hele 一Shaw 流动.现在大多采用有限元和有限差分混合法来模拟充填流动过程。通过对注射成型流动模拟，我们可以观察塑料熔体在模具型腔内的流动过程，获取改进流道系统设计的定量分析信息，图6 一8 展示了充填过程熔体的流动情况。

据统计，注射成型周期中的4 / 5 时间用于冷却。注射件的几何精度(尺寸与形状)和力学性能取决于模具刚度和冷却系统布置。冷却系统与注射件的残余应力密切相关，而热残余应力是引起注射件收缩不均和扭曲的主要原因.运用有限元分析技术可求出模具应力和温度分布及其变形状态，分析冷却管道形状和组合方式对模具冷却的影响。比较冷却管道各种组合方式的冷却效果，通过增量迭代计算，可以获得最优设计(变形最小、温度分布均匀、冷却循环时间最短)图6 一9 所示为注射件冷却过程温度和应力分布情况。

目前较流行的商品化软件有Mdd -flow 、C 一Mold 等。

6 .铸造成形过程的工艺仿真

铸造工艺仿真是指对铸件成形的全过程进行仿真，主要包括充型过程流场与温度场模拟、凝固过程流场与温度场模拟、凝固与冷却过程应力场模拟与组织模拟，用来预测缩孔、缩松等缺陷的形成位置以及铸件的显微组织、内应力分布、尺寸变形等。铸件充型凝固过程数值模拟及缺陷预报技术可在计算机屏幕上展示铸件充型凝固过程中液态金属自由表面、速度场和温度场的变化，结合判据函数预报常见铸造缺陷。在工艺实施前对铸件形成过程进行数值模拟试验，可优化或验证所采用的铸造工艺参数。在铸件产品开发上，数值模拟技术可缩短工艺设计和产品试制周期，显著降低能耗和材料消耗。

铸件充型凝固过程与液态金属的流图6 一9 注射件冷却过程的温度和应力分布动、传热和传质过程关系密切。充型过程是高温金属液在复杂几何型腔内的流动及向环境的传热过程，随后的凝固过程伴随着自然对流，多孔介质内流动，金属液内溶质的对流扩散，金属液体或固体向铸型和大气的传热，已凝固金属的收缩、变形、应力变化及金属相变等物理现象。描述如此复杂的物理过程所采用的数学模型是随着计算传热传质学、计算流体力学、计算机软件和硬件技术及铸件形成理论的不断进步而逐渐完善和发展的。20 世纪60 年代至80 年代初，只采用能量守恒方程描述铸件凝固过程;80 年代初开始用二维质量守恒方程和动量守恒方程模拟铸件二维充型过程，用粒子法跟踪液体自由表面，其实质是解决带自由表面的二维层流流动计算问题;80 年代中后期，开始将质量守恒方程、动量守恒方程、体积函数方程和能量守恒方程联立起来近似模拟铸件充型凝固过程，计算金属液三维速度场和温度场变化，并考虑了湍流对能量和动量传输的影响;90 年代后，为使该项技术实用化，专家们在数值算法和计算结果的前处理和后处理技术方面作了大量工作，开发了一些实用的商业化软件，第一个软件是由德国亚璨大学P . R .

Sal 、n 。教授主持开发的Magmasoft ，其他的如美国的ProCast 等。图6 一10 所示为汽车转向器壳体浇铸充型过程温度场的模拟情况，图6 一11 所示为发动机支承右托架凝固过程温度场的模拟情况。

作者：汽车模具https://www.wendangku.net/doc/af5700058.html, https://www.wendangku.net/doc/af5700058.html,

冲压工艺与模具设计课后习题教学资料

冲压工艺与模具设计 课后习题

第 2章冲裁 填空题 1.冲裁件的断面质量由塌角、光亮带、断裂带、毛刺 4部分组成。 2.冲裁件在板料或条料上的布置方法称为排样。 3.冲裁时冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和 侧搭边。 4.当间隙较小时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸大于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸小于凸模尺寸。 5.当间隙较大时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸小于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸大于凸模尺寸。 6.影响冲裁件尺寸精度的因素有间隙、材料性质、工件形状与尺寸、其中间隙起 主导作用。 7.凸模刃口磨钝时，在落料件的上端产生毛刺，而凹模刃口磨钝时，在冲孔件的 下端产生毛刺。 8.冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心，模具的压力中心必须通过模柄轴 线而与压力机滑块的中心线相重合。 9.复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模有是冲孔凹模的凸凹模。 10.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。 判断题 1.冲裁件的排样是否合理主要用材料利用率来衡量。（√）

2.常用的卸料装置可分为固定卸料装置和弹压卸料装置，固定卸料装置常用于冲裁 厚料和冲裁力较大的冲件，弹压卸料装置一般用于冲裁薄料及精度要求高的冲件。（√） 3.导料板的作用主要是保证凸模有正确的引导方向。（×） 4.冷冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。（√） 5.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。（√） 6.上、下模座、导柱、导套的组合体叫冲模。（×） 7.凸凹模就是落料、冲孔复合模中把凸模和落料凹模做成一体的工作零件。（×） 8.取合理小间隙时有利于提高制件质量，取合理大间隙时有利于延长模具寿命。 （√） 9.垫板的主要作用是把凸模连接到模座上。（×） 10.影响冲裁件尺寸精度有两大方面因素，一是冲模凸、凹模本身制造偏差，二是冲裁 结束后冲裁件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。（√） 简答题 1.何谓冲模？ 加压将金属或非金属板料分离、成型或结合而得到制件的工艺装备叫冲模。 2.何谓复合模？ 只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模叫复合模。 3.确定冲裁间隙的主要根据是什么？

模具设计与制造专业简介范文

关于对UG学院教学计划编制的思考和说明 三维产品设计专业方向 培养目标： 本专业培养德、智、体、美全面发展，掌握三维产品设计及工艺、企业管理等方面的专业知识，能熟练运用UG软件进行产品设计、分析和制造，有较强的专业知识和实践技能，能适应现代企业需要的机械与计算机结合的高级应用型技术和管理人才。 毕业生任职岗位： 1、在设计部门从事新产品研发工作， 2、在制造部门从事工艺规程制定及工装设计工作， 3、机电产品的生产工艺与实施及现场管理。 4、机电产品设计与制造技术管理工作。 5、在产品销售部门从事销售工程师工作 应具备的专业能力要求： （1）掌握机械制造的基本知识，具备机械制造的工艺分析与实施能力，掌握机械加工及装配的常规工艺技术知识，了解本专业的先进技术及其发展动向。 （2）掌握UG三维产品设计和工程图生成技术，能阅读和草绘机械加工零件图和产品装配图，正确标注尺寸等技术要求。 （3）掌握本专业所必需的机械设计基础理论知识，初步掌握机械工程材料及成型技术的基本知识。 （4）能熟练使用UG软件完成对机电产品的设计、分析、制造、装配。 （5）掌握机、电、液技术在设备及装备中的应用技术知识。 （6）掌握计算机在专业应用方面的基本知识。 （7）了解企业管理及技术经济分析的基本知识。 主干课程： 1、三维设计及工程图技术 2、工程力学 3、机械原理 4、机械设计 5、电工与电子技术 6、工程材料与成型技术 7、机械制造技术 8、现代设计方法 9、机械系统设计 10、数控加工技术 11、UG高级设计应用 12、液压与气动技术 模具设计与制造专业方向 培养目标：

本专业培养德、智、体、美全面发展，掌握模具设计与制造技术及工艺、企业管理等方面的专业知识，能熟练运用UG软件进行模具设计、分析和制造，有较强的专业知识和实践技能，能适应现代企业需要的高级应用型技术和管理人才。 毕业生任职岗位： 1、从事冷冲压及塑料制品的生产工艺规程制定与实施及现场管理。 2、从事冷冲模、塑料模等模具的设计、制造、安装、调试、维修工作。 3、能熟练使用UG软件完成模具的CAD/CAM工作。 4、从事冲压及塑料新产品的开发工作。 5、从事模具设计与制造技术管理工作。 应具备的专业能力要求： （1）掌握机械加工及装配的常规工艺技术知识，了解本专业的先进技术及其发展动向。 （2）掌握UG三维产品设计和工程图生成技术，能阅读和草绘机械加工零件图和产品装配图，正确标注尺寸等技术要求。 （3）掌握本专业所必需的机械设计基础理论知识，初步掌握机械工程材料及成型技术的基本知识。 （4）能用UG软件完成对模具的设计、分析、制造、装配。 （5）掌握机、电、液技术在设备及装备中的应用技术知识。 （6）掌握计算机在专业应用方面的基本知识。 （7）了解企业管理及技术经济分析的基本知识。 主干课程： 1、三维设计及工程图技术 2、机械原理 3、机械设计 4、电工与电子技术 5、工程材料与成型技术 6、机械制造技术 7、冷冲模设计与KDA技术 8、注塑模设计与CAD技术 9、数控编程及应用 10、冲压模设计与KDA技术 11、特种加工 12、液压与气动技术

拉伸工艺与拉深模具设计

拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它是冲压基本工序之一，广泛应用于汽车、电子、日用品、仪表、航空和航天等各种工业部门的产品生产中，不仅可以加工旋转体零件，还可加工盒形零件及其它形状复杂的薄壁零件，如图4.1.1所示。 a)轴对称旋转体拉深件b)盒形件c)不对称拉深件 图4.1.1拉深件类型 拉深可分为不变薄拉深和变薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚与拉深前的坯料相比基本不变；后者拉深成形后的零件，其壁厚与拉深前的坯料相比有明显的变薄，这种变薄是产品要求的，零件呈现是底厚、壁薄的特点。在实际生产中，应用较多的是不变薄拉深。本章重点介绍不变薄拉深工艺与模具设计。 拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模结构相对较简单，与冲裁模比较，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。图4.1.2为有压边圈的首次拉深模的结构图，平板坯料放入定位板6内，当上模下行时，首先由压边圈5和凹模7将平板坯料压住，随后凸模10将坯料逐渐拉入凹模孔内形成直壁圆筒。成形后，当上模回升时，弹簧4恢复，利用压边圈5将拉深件从凸模10上卸下，为了便于成形和卸料，在凸模10上开设有通气孔。压边圈在这副模具中，既起压边作用，又起卸载作用。

图4.1.2拉深模结构图 １－模柄２－上模座３－凸模固定板４－弹簧５－压边圈 ６－定位板７－凹模８－下模座９－卸料螺钉10－凸模 圆筒形件是最典型的拉深件。平板圆形坯料拉深成为圆筒形件的变形过程如图

图4.2.1拉深变形过程图4.2.2 拉深的网格试验

拉深过程中出现质量问题主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。凸缘区起皱是由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。同时，拉深变形区板料有所增厚，而传力区板料有所变薄。这些现象表明，在拉深过程中，坯料内各区的应力、应变状态是不同的，因而出现的问题也不同。为了更好地解决上述问题，有必要研究拉深过程中坯料内各区的应力与应变状态。 图4.2.3是拉深过程中某一瞬间坯料所处的状态。根据应力与应变状态不同，可将坯料划分为五个部分。

模具设计与制造重点知识

模具考试试题复习题 1.冲压工序主要有哪几类？其特点是什么？ 分离工序和成形工序 分离工序的特点是沿着一定边界的材料被破坏而使板料的一部分与另一部分相互分开，如冲孔，落料，切边等。成形工序是指在板材不被坏的前提下，使毛坯发生塑性变形使其形成所需要形状和尺寸的工件，其特点是通过塑性变形得到所需零件，如弯曲，拉伸等。 2.凹凸模之间的间隙对冲压的影响？ 间隙对尺寸精度的影响：间隙越大，板材所受的拉伸作用增强，使落料件的尺寸小于凹模尺寸，冲空间尺寸大于凸模尺寸。 间隙对冲裁力的影响：间隙越小，冲裁件所受的切向压力越大，使冲裁力增加。 间隙对模具寿命的影响：间隙越小，磨损越大，模具的使用寿命减短。 3.分析简单模复合模级进模的特点及作用 简单模：每次行程只能完成单一的冲裁工序，应用于单件生产。 复合模：压力机在一次行程中在一个工位能完成两次或两次以上的冲裁工序，其结构紧凑加工精度高，生产率高适用于批量生产，尤其是能够保证内孔与外轮廓的同心度。 级进模：又称连续模，其特点是压力机在一次冲裁行程中，能够完成两次或两次以上的多工位冲裁工序，适用于结构复杂了零件批量生产。 4.什么是相对弯曲半径，影响最小弯曲半径的因素？ 毛坯的外层材料受切向压力作用，其塑性变形程度取决于r/t的比值，这个比值称为相对弯曲半径，影响最小弯曲半径的因素主要有板材的厚度宽度，板材的表面质量，板材的纤维方向，板材的机械性能等。 5.拉伸过程存在哪些问题？ 起皱和破裂。 起皱的应对措施：采用压边圈防止毛坯拱起，此外增加板材的厚度，减小拉伸力也能减缓起皱的倾向。破裂的应对措施：采用增大圆角和在凹模表面涂抹润滑剂的措施。 6.基准的选择原则： 粗基准的选择原则：选择与加工位置保障精度的面，不重复使用原则，余量均匀原则，选择大而平整的表面原则，便于装夹原则。 精基准的选择原则：基准重合，基准统一，互为基准原则，自为基准原则。 7孔加工刀具有哪些？分别用于什么场合？ 麻花钻：用于孔的粗加工 扩孔钻：用于已加工孔的进一步扩大加工。 铰刀：用于孔的半精加工和精加工。 镗刀：和扩孔钻一样，用于孔的扩大加工，精加工。 8.电火花成形加工有哪些？分别用于什么场合？ 单电级加工：广泛应用于型腔电火花加工。 多电极更换法：适用于尖角，窄缝多的型腔加工。 分电极加工法：适用于自动化程度较高的复杂零件加工。 9.什么是电规准？它对型腔加工的意义？ 脉冲电源发送提供电火花加工的脉冲宽度，脉冲间隔，峰值电流的一组参数，这组参数称为电规准。粗规准：用于电火花精加工；中规准用于精加工与粗加工之间的过渡加工。精加工用于电火花的精加工。 10.模具间隙的调整方法有哪些？哪些用于间隙大小，哪些用于调整均匀？ 垫片法，镀铜法，透光法，涂层法，工艺尺寸法，工艺定位器法，工艺定位孔法，试切法

冲压工艺与模具设计课后习题

第 2章冲裁 填空题 1.冲裁件的断面质量由塌角、光亮带、断裂带、毛刺4部分组成。 2.冲裁件在板料或条料上的布置方法称为排样。 3.冲裁时冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和 侧搭边。 4.当间隙较小时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸大于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸小于凸模尺寸。 5.当间隙较大时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸小于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸大于凸模尺寸。 6.影响冲裁件尺寸精度的因素有间隙、材料性质、工件形状与尺寸、其中间隙起 主导作用。 7.凸模刃口磨钝时，在落料件的上端产生毛刺，而凹模刃口磨钝时，在冲孔件的 下端产生毛刺。 8.冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心，模具的压力中心必须通过模柄轴 线而与压力机滑块的中心线相重合。 9.复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模有是冲孔凹模的凸凹模。 10.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。 判断题 1.冲裁件的排样是否合理主要用材料利用率来衡量。（√） 2.常用的卸料装置可分为固定卸料装置和弹压卸料装置，固定卸料装置常用于冲 裁厚料和冲裁力较大的冲件，弹压卸料装置一般用于冲裁薄料及精度要求高的

冲件。（√） 3.导料板的作用主要是保证凸模有正确的引导方向。（×） 4.冷冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。（√） 5.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。（√） 6.上、下模座、导柱、导套的组合体叫冲模。（×） 7.凸凹模就是落料、冲孔复合模中把凸模和落料凹模做成一体的工作零件。（×） 8.取合理小间隙时有利于提高制件质量，取合理大间隙时有利于延长模具寿命。（√） 9.垫板的主要作用是把凸模连接到模座上。（×） 10.影响冲裁件尺寸精度有两大方面因素，一是冲模凸、凹模本身制造偏差，二是冲裁 结束后冲裁件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。（√） 简答题 1.何谓冲模？ 加压将金属或非金属板料分离、成型或结合而得到制件的工艺装备叫冲模。 2.何谓复合模？ 只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模叫复合模。 3.确定冲裁间隙的主要根据是什么？ 主要根据冲件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一个范围值。 4.试述落料模由哪些零件组成。 主要由工作零件：凸模、凹模； 定位零件：到料板（倒料销）、承料板、挡料销； 卸料零件：弹压（固定）卸料板； 导向零件：导柱、导套； 固定零件：上、下模座、模柄、凸模固定板、垫板；

模具设计与制造专业介绍

材料学院专业介绍 金属材料工程专业（本科） 专业适用范围：本专业培养的学生具有系统的材料学和材料加工工艺的基础理论知识及工程技术知识；具有新材料、新产品、新工艺开发研制能力和创新精神，以及成为相关行业与部门业务骨干和领导者所需要基本素质的德、智、体全面发展、基础扎实、知识面宽、素质高的高级工程技术人才。 专业主干课程：材料学、物理化学、材料科学基础、材料物理性能、理论力学、材料研究方法、制造技术、材料表面技术、材料力学性能、材料失效分析、粉末冶金原理、热处理原理及工艺、计算机在材料学中的应用等。 材料成型及控制工程专业（本科） 专业适用范围：本专业培养材料成型及控制工程的科研、生产及管理方面的高级工程技术人才。学习和掌握材料科学及其成型工艺和技术，掌握材料加工成型的基础理论知识，具备材料成型形状控制、材料组织、结构性能控制和生产过程控制和新材料、新产品、新工艺的开发能力以及机械与自动化等领域内的设计制造、科技开发的能力。 专业主干课程：数学、理论力学、材料力学、机械设计基础、金属学及热处理、工程材料、电工与电子技术、材料成型基础、金属塑性成型原理、计算机辅助设计与制造、材料成型机械设备与模具设计、微机原理与计算机应用等。 模具设计与制造专业（专科） 专业适用范围：模具设计与制造专业是我院示范性教学专业。本专业培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美全面发展的，具有冲压模具和塑料模具的设计和制造能力，并特别具有计算机辅助设计能力的高等技术应用型专门人才。突出职业技能型、应用型人才的培养特色，提高实践教学与理论教学的比例，强化基础技能训练，重点学习先进的AutoCAD、Pro/E、UG NX等现代设计软件及数控编程技术。本专业毕业生能在家电、机械、汽车、电子、塑料等行业的生产第一线从事模具钳工、模具修理技师、机械制图技术员、产品设计员、工艺造型设计员、各种模具设计、模具制造及新技术的应用和管理等工作。能运用Pro/E、UG NX、AutoCAD等先进软件进行制品设计和模具设计及数控编程加工制造。

模具设计与制造方案.doc

模具设计与制造方案 材料：Q235钢 一、冲压件工艺性分析 工件有冲孔、内孔翻边、落料三个工序。材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通总裁即可满足要求。 二、冲压工序方案的确定 工件包括三个基本工序，这里采用级进模生产。级进模生产只需 一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 三、主要设计计算 1.排样方式的确定及其计算. 因工件的形状较为复杂，排样采用直 排。搭边值取1.5和1.8，送料采用导轨形式 得料宽为: B＝（L max+2a+2b）=110mm+3.6mm+4mm=117.6mm 注：b—板料进入导轨宽度。A—搭边余量。L max—条料宽度方向(

冲裁件的最大尺寸。)步距27.9mm，一个步距的材料利用率＝ A/B S?100%＝（1020.5/3375）%＝30.4%（A一个冲裁伯的面积；B—条料宽度；S—步距。） 2.冲压力的计算 模具采用级进模，选择弹性卸料、下出件。 冲裁力：F＝F落+F冲＝KL tτ（L－零件总的周长，包括零件外轮廓和内孔。）F＝KL tτ＝1.3?350.25?1?380＝173023.5N 卸料力：F X＝K X F=0.04?173023.5=6921N 冲压工艺总力：F Z＝F+F X＝173023.5N+6921N＝179944.5N 落料所需冲裁力：F落＝KL落tτ＝271.2?1?380＝133972.8N 落料部分所需卸料力：F X 落＝K X F落＝0.04?133972.8N＝5359N 冲孔所需冲裁力：F孔＝KL孔tτ＝79.05?1?380＝39050.7N 冲孔部分所需卸料力：F X 孔＝K X F孔＝0.04?39050.7N＝1562N 3.翻边工艺的分析及翻边力的计算 由零件图可以反应出内孔的翻边为变薄翻边，且是在平板料上的翻边。由图上给出的尺寸可知预冲孔的大小未知，因而要判断预冲孔的大小。 4.工作零件刃口尺寸计算 零件采用自由公差因而可取公差值为IT14根据材料及板厚查得冲裁间隙Z min=0.100mm,Zmax=0.140mm.各工作零件的刃口尺寸计算如下： 冲孔凸模与凹模尺寸的计算

四角件弯曲模具设计

武汉理工大学华夏学院 课程设计说明书 题目四角弯曲零件冲压工艺与模具设计学院名称机电工程学院 班级机制1071班 学号 10110107115 学生姓名肖一民 指导教师欧阳伟 2010年 12月 29日

目录 1．设计课题1 2．课程设计的目的及要求 2 1.工艺过程的制定 3 1.1 制件的工艺性分析 3 1.1.1冲压件的形状和尺寸应满足的要求 3 1.1.2冲压件的精度与断面粗糙度 3 1.2冲压工艺方案的分析与制定 4-5 2 设计工艺计算 6 2.1弯曲件展开尺寸的计算 6 2.2冲压力的计算及冲压设备的选择 7 2.2.1冲压力的计算 8 2.2.2初选冲压设备 8 2.3材料利用率及弯曲回弹值的计算 8 3.模具工作零件设计 9 3.1 弯曲模具工作零件尺寸的计算 9 3.1.1凸模与凹模的圆角半径 9 3.1.2凹模深度 9 3.1.3弯曲模凸模和凹模的间隙 10 3.2模具工作零件结构的确定 10-12 4. 模具其他零件的设计 13-14 5.设计心得体会15 6.参考文献16

序言 模具做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。 设计出正确合理的模具不仅能够提高产品质量、生产率、具使用寿命，还可以提高产品经济效益。在进行模具设计时，必须清楚零件的加工工艺，设计出的零件要能加工、易加工。充分了解模具各部件作用是设计者进行模具设计的前提，新的设计思路必然带来新的模具结构。 本次设计了一套弯曲模具。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲压力、顶件力、卸料力和弯曲力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。在设计说明书的第一部分，说明了冲压模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对零件排样图的设计，完成了材料利用率的计算。再进行弯曲工艺力的计算和弯曲模工作部分的设计计算，对选择

冲压工艺与模具设计实例分解

第一节冲压工艺与模具设计的内容 及步骤 冲压工艺与模具设计是进行冲压生产的重要技术准备工作。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员 等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳 动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考 虑，选择和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可 靠的工艺方案和模具结构，以使冲压件的生产在保证达 到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能 降低冲压的工艺成本和保证安全生产。一般来讲，设计 的主要内容及步骤包括： ⒈工艺设计 (1) 零件及其冲压工艺性分析根据冲压件产品 图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原 材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备 规格以及模具制造条件、生产批量等因素，分析零件的 冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工 序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、 产品质量稳定、操作简单。 (2) 确定工艺方案，主要工艺参数计算在冲压工 艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括 工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同 一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通 常每种方案各有优缺点，应从产品质量、生产效率、设 备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成 本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，

确定出适合于现有生产条件的最佳方案。 此外，了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。 工艺参数指制定工艺方案所依据的数据，如各种成形系数（拉深系数、胀形系数等）、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况，第一种是工艺参数可以计算得比较准确，如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二种是工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等，确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算，有些需通过试验调整；有时甚至没有经验公式可以应用，或者因计算太繁杂以致于无法进行，如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等，这种情况下一般只能凭经验进行估计。 (3) 选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。 常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等，其中曲柄压力机应用最广。冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行，一般不用液压机；而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。 ⒉模具设计 模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘制等内容。

球形件拉深模具设计说明书

目录 序言 .................................................. - 1 - 第一章零件结构及工艺性分析 .......................... - 2 - 1.1 零件结构 ..................................................................................................................................... - 2 - 1.2零件工艺性分析........................................................................................................................... - 2 - 第二章零件工艺方案的确定 ............................ - 4 - 工艺方案的确定 ................................................................................................................................ - 4 - 第三章模具设计 ...................................... - 5 - 3.1模具类型及结构形式的确定....................................................................................................... - 5 - 3.2 模具工作过程.............................................................................................................................. - 6 - 3.3拉深模工作部分的结构和尺寸确定........................................................................................... - 7 - 3.4 模具主要零件的设计与选用...................................................................................................... - 7 - 3.4.1工作零件的选择................................................................................................................ - 7 - 3.4.2凹模 ................................................................................................................................... - 8 - 3.4.3凸凹模................................................................................................................................ - 9 - 3.4.4其他支撑零件.................................................................................................................. - 10 - 3.4.5 拉伸力的计算................................................................................................................. - 11 - 第四章压力机的选用 ................................. - 12 - 第五章产品的技术与设计总结 ......................... - 13 - 结语致谢 ............................................ - 14 - 参考文献 ............................................. - 15 -

冲压工艺及模具设计

冲压模具成型工艺及模具设计 设计课题：工件如下图所示，材料Q235，板料厚度1mm，年产量8万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型零件的模具。 技术要求：未注圆角为R1；未注公差为IT14级；材料厚度t=1mm 一、冲压工艺分析 1、该零件的材料是Q235，是普通的碳素工具钢，板厚为1mm，具有良好 的可冲压性能。 2、该零件结构简单，并在转角处有R1的圆角，所冲的三个孔都是Φ5的 尺寸，工艺性比较好，整个工件的结构工艺性好。 3、尺寸精度，零件上的三个孔的尺寸精度为IT12～13级，三个孔的位置 精度是IT11～12级，其余尺寸的公差为IT12～14，精度比较低。 结论：适合冲压生产。 二、工艺方案确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下3种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。 方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压，采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产需求。

方案二只需一副模具，工件精度及生产效率都较高。 方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。 通过对上述三种方案的分析比较，成型该零件应该采用方案二复合模具成型。 三、确定模具类型及结构形式 1、该零件质量要求不高，板的厚度有1mm, 孔边距有6mm，所以可以选用 倒装复合模。 2、定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的 送进步距采用挡料销。 3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。 4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。 冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。 四、工艺计算 1、确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料规格。 该零件为近似矩形零件，设计排样1、排样2三种排样方式，如图：排样1： 排样2：

第四章 拉深工艺及拉深模具设计 复习题答案分析

第四章拉深工艺及拉深模具设计复习题答案 一、填空题 1.拉深是是利用拉深模将平板毛坯压制成开口空心件或将开口空心件进一步变 形的冲压工艺。 2.拉深凸模和凹模与冲裁模不同之处在于，拉深凸、凹模都有一定的圆角而不 是锋利的刃口，其间隙一般稍大于板料的厚度。 3.拉深系数m是拉深后的工件直径和拉深前的毛坯直径的比值，m越小，则变 形程度越大。 4.拉深过程中，变形区是坯料的凸缘部分。坯料变形区在切向压应力和径向拉 应力的作用下，产生切向压缩和径向伸长的变形。 5.对于直壁类轴对称的拉深件，其主要变形特点有：（１）变形区为凸缘部分； （２）坯料变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生切向压缩与径向的伸长，即一向受压、一向收拉的变形；（３）极限变形程度主要受传力区承载能力的限制。 6.拉深时，凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂是拉深工艺能否顺利进行的 主要障碍。 7.拉深中，产生起皱的现象是因为该区域内受较大的压应力的作用，导致材料 失稳_而引起。 8.拉深件的毛坯尺寸确定依据是面积相等的原则。 9.拉深件的壁厚不均匀。下部壁厚略有减薄，上部却有所增厚。 10.在拉深过程中，坯料各区的应力与应变是不均匀的。即使在凸缘变形区也是 这样，愈靠近外缘，变形程度愈大，板料增厚也愈大。 11.板料的相对厚度t/D越小，则抵抗失稳能力越愈弱，越容易起皱。

12.因材料性能和模具几何形状等因素的影响，会造成拉深件口部不齐，尤其是 经过多次拉深的拉深件，起口部质量更差。因此在多数情况下采用加大加大工序件高度或凸缘直径的方法，拉深后再经过切边工序以保证零件质量。13.拉深工艺顺利进行的必要条件是筒壁传力区最大拉应力小于危险断面的抗拉 强度。 14.正方形盒形件的坯料形状是圆形；矩形盒形件的坯料形状为长圆形或椭圆形。 15.用理论计算方法确定坯料尺寸不是绝对准确，因此对于形状复杂的拉深件， 通常是先做好拉深模，以理论分析方法初步确定的坯料进行试模，经反复试模，直到得到符合要求的冲件时，在将符合要求的坯料形状和尺寸作为制造落料模的依据。 16.影响极限拉深系数的因素有：材料的力学性能、板料的相对厚度、拉深条件 等。 17.一般地说，材料组织均匀、屈强比小、塑性好、板平面方向性小、板厚方向 系数大、硬化指数大的板料，极限拉深系数较小。 18.拉深凸模圆角半径太小，会增大拉应力，降低危险断面的抗拉强度，因而会 引起拉深件拉裂，降低极限变形。 19.拉深凹模圆角半径大，允许的极限拉深系数可减小，但过大的圆角半径会使 板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。 20.拉深凸模、凹模的间隙应适当，太小会不利于坯料在拉深时的塑性流动，增 大拉深力，而间隙太大，则会影响拉深件的精度，回弹也大。 21.确定拉深次数的方法通常是：根据工件的相对高度查表而得，或者采用推算 法，根据表格查出各次极限拉深系数，然后依次推算出各次拉深直径。 22.有凸缘圆筒件的总拉深系数m大于极限拉深系数时，或零件的相对高度h/d 小于极限相对高度时，则凸缘圆筒件可以一次拉深成形。 23.多次拉深宽凸缘件必须遵循一个原则，即第一次拉深成有凸缘的工序件时， 其凸缘的外径应等于工件的凸缘直径，在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成

模具设计与制造工艺卡片

工艺过程卡 零件名称大 孔 凸 模 零 件 编 号 2 材 料Cr12MoV 件 数 1 序号工序 名称 加工简要说明工时设备 1 锻造按Φ20×95mm备料； 2 热处理退火；热处理炉 3 车 削 在车床上装夹校正，打中心孔，车外圆尺寸到 Φ20mm，精车外圆到图纸要求，掉头平端面，车削 Φ14mm外圆到Φ14.25mm，Φ15mm外圆到 Φ15.4mm； 车床 4 热处理按照热处理工艺，对刃口工作部分局部淬火达 到58~62HRC； 热处理炉 5 外圆 磨削 磨削Φ14和Φ15mm外圆到图纸要求的尺寸和粗糙 度； 万能外 圆磨床 6 钳工修整； 7 检验根据图纸对尺寸和形状位置精度检验零件精度

工艺过程卡 零件名称小 孔 凸 模 零 件 编 号 3 材 料Cr12MoV 件 数 4 序号工序 名称 加工简要说明工时设备 1 锻造按Φ15×95mm备料； 2 热处理退火；热处理炉 3 车 削 粗车外圆至Φ12.26mm，精车Φ12mm至尺寸要 求。两端允许打中心孔。车削Φ6mm到尺寸Φ 6.1mm，车削Φ8mm外圆，留有单边0.2mm余量， 车削端面，到尺寸要求； 车床 4 热处理按照热处理工艺，对刃口工作部分局部淬火达 到58~62HRC； 热处理炉 5 外圆 磨削 磨削Φ6mm和Φ8mm外圆到图纸要求的尺寸和粗糙 度； 万能外 圆磨床 6 钳工修整； 7 检验根据图纸对尺寸和形状位置精度检验

工艺过程卡零 件名称挡 料 销 零 件 编 号 4 材 料T8A 件 数 2 序号工序 名称 加工简要说明工时设备 1 锻造按Φ16×20mm备料； 2 热处理退火；热处理炉 3 车 削 在车床上装夹校正，打中心孔，车削端面，车Φ12mm 和Φ6mm外圆，留单边0.2mm余量并倒角，车削2 ×0.2mm的槽至尺寸要求； 车床 4 热处理按热处理工艺，局部淬火达到43~48HRC；热处理炉 5 外圆 磨削 磨削Φ12mm、Φ6mm和Φ12mm下端面，到图纸要 求的尺寸和表面粗糙度； 万能外 圆磨床 6 钳工修整

弯板冲压成型工艺与模具的设计

1 绪论 目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计快速化等程度不高的原因。 1.1国内外发展概况 改革开放20多年来，我国的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、都有一了很大的提高。据中国模具工业协会统计，1995年中国模具总产值为145亿元，而2003年已达450亿元左了，年均增长14%。另据统计2004年中国（不包括台湾、香港、澳门地区）共有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车问（分厂）近20000家，约60万从业人员，年模具总产值达1亿元人民币以上的有十多家。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求最的60%左右，还不能适应国民经济发展的需要。据有关部门统计，1997年进口模具价值6-3亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997年出口模具仅为7800万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。国内已经认识到了模具在制造业中的重要基础地位，许多模具企业十分重视技术发展，增大了用于模具技术进步的投资。 1.2我国未来模具的研发探讨 ——模具设计的标准化、网络化、智能化、三维化、集成化1、标准化 标准化是实现模具专业化生产的基本前提，是系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。国际上工业发达的国家和公司都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥。 CAD/CAM系统可建立标准零件数据库，非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用，并采用GT（成组技术）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系

弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案

第三章 1 、将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。 2 、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。 3 、窄板弯曲后起横截面呈扇形状。窄板弯曲时的应变状态是立体的，而应力状态是平面。 4 、弯曲终了时，变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角。 5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。 6 、弯曲时，用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径。 7、最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角。 8 、材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就越小。 9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早破坏。对于冲裁或剪 切坯料，未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料塑性降低，上述情况下均应选用较大的弯曲半径。轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。 10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用热处理以恢复塑性。 11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去毛刺；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一 面处于弯曲受压的内缘（或朝向弯曲凸模），以免产生应力集中而开裂。 12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用先在弯角内侧开槽后，再弯曲的工艺， 如果结构不允许，则采用加热弯曲或拉弯的工艺。 13 、弯曲变形区内，内层纤维切向受压而缩短应变，外层纤维切向受受拉而伸长应变，而中性层保持不变 14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ）中性层内移（ 2 ）变形区板料的厚度变薄（ 3 ）变形区板料长 度增加（ 4 ）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变。 15 、弯曲时，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变 化而与模具尺才不一致，这种现象叫回弹。其表现形式有 _ 曲率减小、弯曲中心角减小两个方面。 16 、相对弯曲半径r ╱ t 越大，则回弹量越大。 17 、影响回弹的因素有：（ 1）材料的力学性能（ 2）变形程度（ 3）弯曲中心角（ 4）弯曲方式及弯曲 模（ 5）冲件的形状。 18 、弯曲变形程度用 r ／ t来表示。弯曲变形程度越大，回弹愈小，弯曲变形程度越小，回弹愈大。 19 、在实际生产中，要完全消除弯曲件的回弹是不可能的，常采取改进弯曲件的设计，采取适当的弯曲工艺

冲压工艺与模具设计的内容及步骤

冲压工艺与模具设计的内容及步骤 冲压工艺与模具设计是进行冲压生产的重要技术准备工作。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员等实际情况, 从零件的质量、生产效率、生产成本、劳动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考虑,选择和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可靠的工艺方案和模具结构, 以使冲压件的生产在保证达到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上,尽可能降低冲压的工艺成本和保证安全生产。 一般来讲,设计的主要内容及步骤包括: 1?工艺设计 (1零件及其冲压工艺性分析 根据冲压件产品图,分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能,并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件、生产批量等因素,分析零件的冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单。(2 确定工艺方案,主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上,找出工艺与模具设计的特点与难点,根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案,内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同一 种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案,通常每种方案各有优缺点, 应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较,确定出适合于现有生产条件的最佳方案。此外,了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的 工艺参数指制定工艺方案所依据的数据,如各种成形系数(拉深系数、胀形系数等、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况 第一种是工艺参数可以计算得比较准确,如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等;

模具设计与制造

第二章模具设计与制造 在大型工业生产中，人们为了提高生产力，使工业用零件生产快捷、批量生产、外形美观、简洁、品质稳定及零件有预定的功用和使用寿命，故人们为此而设计了该零件外形可开合、多次重复使用的模腔，称之为模具. 第一节常用设备及工具 一、常用设备： CNC加工中心、计算机铣床、计算机3D抄数机、车床、铣床、磨床、钻床、镗床、手提打磨机、砂轮机、磨刀机、手提砂轮机、吊钻机、电葫芦、线切割机、攻牙机、电焊机、氧焊机、氩焊机、手动压力泵、空气压缩机、锯床、雕刻机、灯箱、粹火炉、无心研磨床、拋光机等等二、常用工具： 钳子、虎口钳、铁钻、扳手、六角匙、起子、铁锤、研磨石、手锯、锉刀、卡尺、千分尺、高度尺、分度尺、直尺、直角尺、角度尺、厚薄规、塞规、塞尺、外圆规、内圆规、R规、硬度测试仪、光洁度测试仪. 第二节合金模和塑料模的主要区别： 一、模具主要区别: 二、适用啤注材料的区别: 第三节工模的基本结构及各部分的常用材料 一、模具常用部件名称及定义: １、上哥\下哥： 上哥为嵌入上内模的镶件，下哥为嵌入下内模的镶件． ２、上/下模镶针： 嵌入上/下内模的销子叫上/下模镶针，用来制作工件上的盲孔或通孔等． ３、行位/斜鸡/行位油板/斜鸡油板/斜边/压条： 行位即滑块，行位的工作面为工件料位，有两面为滑动面，一面贴斜鸡(又名压座、压块)滑动，中间穿有斜边(又名斜导边、斜导销)，起推动行位的作用．另外在行位的工作面和斜鸡的滑动面都嵌有油板(即耐磨块)． ４、方铁(垫脚)/底板： 方铁在底板(又名底部固定板，下模板、Ｃ板)与下模框之间用来固定间隔距离，提供顶出啤件的行程，为弹簧提供行程范围．

弯曲工艺及弯曲模具设计-复习题答案

第三章弯曲工艺及弯曲模具设计复习题答案 一、填空题 1 、将板料、型材、管材或棒料等弯成一定角度、一定曲率，形成一定形状的零件的冲压方法称为弯曲。 2 、弯曲变形区内应变等于零的金属层称为应变中性层。 3 、窄板弯曲后起横截面呈扇形状。窄板弯曲时的应变状态是立体的，而应力状态是平面。 4 、弯曲终了时，变形区内圆弧部分所对的圆心角称为弯曲中心角。 5 、弯曲时，板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径。 6 、弯曲时，用相对弯曲半径表示板料弯曲变形程度，不致使材料破坏的弯曲极限半径称最小弯曲半径。 7、最小弯曲半径的影响因素有材料的力学性能、弯曲线方向、材料的热处理状况、弯曲中心角。 8 、材料的塑性越好，塑性变形的稳定性越强，许可的最小弯曲半径就越小。 9 、板料表面和侧面的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早破坏。对于冲裁或剪切坯料，若未经退火，由于切断面存在冷变形硬化层，就会使材料塑性降低，在上述情况下均应选用较大的弯曲半径。轧制钢板具有纤维组织，顺纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。 10 、为了提高弯曲极限变形程度，对于经冷变形硬化的材料，可采用热处理以恢复塑性。 11 、为了提高弯曲极限变形程度，对于侧面毛刺大的工件，应先去毛刺；当毛刺较小时，也可以使有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘（或朝向弯曲凸模），以免产生应力集中而开裂。 12 、为了提高弯曲极限变形程度，对于厚料，如果结构允许，可以采用先在弯角内侧开槽后，再弯曲的工艺，如果结构不允许，则采用加热弯曲或拉弯的工艺。 13 、在弯曲变形区内，内层纤维切向受压而缩短应变，外层纤维切向受受拉而伸长应变，而中性层则保持不变。 14 、板料塑性弯曲的变形特点是：（ 1 ）中性层内移（ 2 ）变形区板料的厚度变薄（ 3 ）变形区板料长度增加（ 4 ）对于细长的板料，纵向产生翘曲，对于窄板，剖面产生畸变。 15 、弯曲时，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变