冲压工艺基础知识课件.ppt

1.1 冲压工艺特点及应用 1.2 冲压工艺分类 1.3 冲压材料 1.4 冲压设备 1.5 冲压常用标准 1.6 冲压技术现状及发展,第1章 冲压工艺基础知识,能力要求,了解冲压的应用，能根据冲压件的结构特征初步 判断出该冲压件所需的基本冲压工序 熟悉冲压材料的种类及供应规格 熟悉常用冲压设备的类型及适应工艺,冲压过程现场录像普通冲压,冲压过程现场录像普通冲压,冲压过程现场录像自动冲压,冲压过程现场录像自动高速冲压,1.1.1 冲压的概念,日常生活用品,1.1 冲压工艺特点及应用,食品行业,电机行业,仪器、仪表行业,家用电器、电脑行业,空调背板,洗衣机滚筒,电子行业,接插件端子,电子行业,汽车行业,航空业及军事,苏33舰载战斗机,美国F18战斗机,什么是冲压？,在常温下，利用冲模在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的零件。,分离,塑性变形,冲压的概念,由冲压概念可知：, 生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化。,1.1.2 冲压的特点及应用, 材料利用率高，一般可达70%85%，有的高达95%。 可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如 薄壳拉深件。 可得到重量轻，刚性好，强度大的零件。 不需要加热，可以节省能源，且表面质量好。 (7)大量生产时，产品成本低。, 尺寸精度高，互换性好。,由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、低成本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压件占60%70%，仪器仪表占到6070%，还有日常生活中的各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。,冲压加工的缺点,传统加工方法和手段及传统模具材料,自动叠铆级进模：98万元,模具制造周期长，成本高。,车门板修边冲孔模：98万元,如采用低熔点合金材料制造模具 采用快速原型制造技术制造模具 采用经济模具。,但随着先进的模具加工技术及非传统意义上的模具材料的出现，这种缺点也可逐渐被克服。,缺点将不复存在,总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。 发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进入富裕社会的原动力”；德国：“金属加工业中的帝王”；罗马尼亚：“模具就是黄金”；模具在国际上被认为是点石成金的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模、食品模、建材模等等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占40%左右。,1.2 冲压工艺分类,1.按变形性质分类,分离工序 成形工序,（1）分离工序,冲压成形时，被加工材料在外力作用下产生变形，当变形区材料受到的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。分离工序主要有剪裁、冲孔、落料、切口、剖切等。,落料,剪切,分离工序示意,有分离现象发生，但不改变空间形状,表1-1 分离工序,表1-1 分离工序（续）,冲压成形时，被加工材料在外力作用下，变形区材料所受到的等效应力达到材料的屈服极限s，但未达到强度极限b，使材料只产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。,（2）成形工序,D,只改变毛坯形状，不发生分离,成形工序示意,表1-2 成形工序,表1-2 成形工序（续）,伸长类成形：变形区的最大主应力为拉应力，其破坏形式 为拉裂，特征是厚度减薄。 压缩类成形：变形区的最大主应力为压应力，其特征是厚 度增厚，破坏形式为起皱。,2. 按变形区受力性质分,拉深压缩类成形,胀形伸长类成形,3. 按基本变形方式分,冲裁 弯曲 拉深 成形,4. 按工序组合形式分,单工序冲压 复合冲压 级进冲压,2019/11/16,37,可编辑,1.3 冲压材料,冲压对板料的基本要求 满足使用性能要求 满足冲压工艺的要求,满足使用性能要求是第一位的，在满足使用性能 要求的前提下尽可能地满足冲压工艺要求。,1.3.1 冲压材料的工艺要求,1.冲压成形性能,冲压成形性能是指板料对冲压工艺的适应能力。,两种失稳： 拉伸失稳 在拉应力的作用下出现局部缩颈或断裂； 压缩失稳 在压应力的作用下失稳起皱。 前者如低碳钢拉伸实验中的缩颈现象，后者如压杆失稳现象。 这样就有了成形极限，有总体成形极限和局部成形极限之分，成形极限愈高说明冲压成形性能愈好。,（1）抗破裂性是指板料在变形中抵抗破坏的能力。 （2） 贴模性 是指板料在冲压成形过程中取得与模具形状一 致的能力。 （3）定形性是指零件脱模后保持其在模内所得形状的能力。,如何衡量板料的冲压成形性能？,板料的冲压成形性能可以通过板料的力学性能指标来衡量。力学性能指标可通过试验获得。,板料冲压成形性能试验方法： 直接试验：采用专用设备直接模拟实际冲压工艺过程进行试验。 间接试验：采用通用设备，通过拉伸、剪切、 硬度测试、金相试验等方法获得材料的有关性能指标。,（1）直接试验方法,如锥杯试验（GB/T 15825.6-2008),（2）间接试验方法,如低碳钢的拉伸试验等,（ 1）总延伸率与均匀延伸率b 好 允许产生较大的塑性变形 （2）屈强比s /b s/b 小 抗破裂性、定形性、贴模性好 （3）弹性模量E 弹性模量E大 定形性好,影响冲压成形性能的力学指标,（4）硬化指数n n大 不易产生裂纹 （5）塑性应变比 = b /t大 抗破裂性好 （6）塑性应变比各向异性系数 =（0 +90 - 245 ）/2 大各相异性愈严重,2.对化学成分的要求 钢中一些元素的含量不同会导致材料的塑性、脆性不同。 3.对金相组织的要求 不同的金相组织会导致材料具有不同的强度，塑性等力学性 能。,4.对表面质量的要求 要求表面光滑、无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。 5.对材料厚度公差的要求 一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差应符合国标。,1常用冲压材料 金属板料：黑色金属；有色金属 非金属板料：胶木板、橡胶板、塑料板等,1.3.2 常用冲压材料及下料方法,金属板料规格：钢带、钢板、纵切钢带等,钢板和钢带的尺寸范围 （GB/T708-2006）,1）钢板和钢带（含纵切钢带）的公称厚度为 0.3mm4.0mm 之间，公称厚度在1mm以下的钢板和钢带有按0.05mm倍 数的任何尺寸；公称厚度在1mm以上的钢板和钢带有按 0.1mm倍数的任何尺寸。 2）钢板和钢带的公称宽度在600mm2050mm之间，有按 10mm倍数的任何尺寸。 3）钢板的公称长度在1000mm6000mm之间，按50倍数的任 何尺寸。 4）根据需方要求，经供需双方协商，可以供应其他尺寸的钢板 和钢带。,2.冲压材料的下料方法,（1）剪板机下料,（2）圆盘剪床下料,（3）其他下料方法,激光切割机 等离子切割机 高压水切割机 电火花线切割机 电冲剪等,1.4 冲压设备,冲压设备的选用原则： 冲压工序的性质：分离或成型工序 冲压力的大小：开式、闭式 模具结构形式 模具闭合高度、轮廓尺寸 生产批量 生产成本 产品质量 结合单位现有设备条件,冲压设备类型,按照滑块驱动力不同有机械压力机、液压机和气压机等； 按照床身的结构不同有开式和闭式压力机等； 按照滑块数量不同有单动（一个滑块）、双动（2个滑 块）压力机等； 按照连杆数量不同有单点（一个连杆）、双点（2个连 杆）、四点（四个连杆）压力机等 ,开式曲柄压力机,数控转塔冲床,多工位压力机,液压机,闭式单点曲柄压力机,闭式双点曲柄压力机,1.曲柄压力机工作原理及主要组成,曲柄连杆机构：由曲轴，连杆和滑块一起组成曲柄连杆机构，其中连杆长度可调节，适合不同尺寸的模具。,（1）工作机构,（2）传动系统 电动机、皮带、飞轮、齿轮等组合 （3）操作系统 空气分配系统、离合器、制动器、 电气控制箱等 （4）支承部件 机身：开式、闭式 （5）辅助系统 气路系统、润滑系统 （6）附属装置,（1）型号 1）锻压机床类别： J-机械压力机 D-锻机 Y-液压压力机 A-剪切机,Z-自动压力机 W-弯曲校压机 C-锤 T-其它,2）曲柄压力机代号说明 JB23-63A J-压力机类别 B-变型设计代码 2-压力机的列别 3-压力机的级别 63-公称压力 A-改进设计号,2.压力机的型号和技术参数,63T开式双柱可倾式第二种改进型压力机,（2）技术参数 1）公称压力 F,2）公称压力行程 S F 3） 滑块行程S 上死点下死点 4）滑块行程次数n 上死点下死点 上死点 5）压力机的闭合高度 6）工作台板及滑块底面尺寸 7）喉深C 8）模柄孔尺寸,指滑块在下死点前某一位置滑块所具有的压力。,公称压力：,压力机许用压力曲线：,冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%左右。,压力机的许用压力曲线 1压力机许用压力曲线 2冲裁工艺冲裁力实际变化曲线 3拉深工艺拉深力实际变化曲线,滑块下滑到距下极点某一特定的距离Sp或曲柄旋转到距下极点某一特定角度时，所产生的冲击力称为压力机的公称压力。,实际冲压力曲线与与压力机许用压力曲线不同步。,拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大60%100%。,压力机的闭合高度：,压力机的装模高度：,模具的闭合高度：,理论上为：,实用上为：,模具闭合高度与装模高度的关系,指滑块在下止点时，滑块底面到工作台上平面（即垫板下平面）之间的距离。,指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。,指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。,Hmin-H1HHmaxH1,Hmin-H10HHmax-H5,1.5 冲模常用标准,1.国家标准（GB或GB/T，T为推荐标准） 2.机械行业标准（JB/T）,标准查询网站：,冲模部分标准名称及代号,1.6 冲压技术的现状与发展,1.6.1 冲压技术的现状 1冲压模具市场情况 2冲压成形工艺与理论研究 3冲压模具设计与制造 4冲压技术的数字化与信息化 5冲压设备及自动化 6冲压模具标准化及专业化 1.6.2 冲压技术的发展趋势 1产品发展重点 2技术发展重点 3其他发展重点,1.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。 主要原因：冲压基础理论与成形工艺落后； 模具标准化程度低； 模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后； 模具专业化水平低。 所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。,五、冲压技术现状与发展方向,第一章 冲压模具设计与制造基础,1.6 冲压成形与模具技术概述,第一章 冲压模具设计与制造基础,2.冲压技术发展方向,产品市场变化：,技术发展：,牵引,推动,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。,五、冲压技术现状与发展方向（续）,多品种、少批量，更新换代速度快,计算机技术、制造新技术,(1)冲压成形理论及冲压工艺 加强理论研究，开展CAE技术应用。 开发和应用冲压新工艺。,第一章 冲压模具设计与制造基础,满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。,五、冲压技术现状与发展方向（续）,2.冲压技术发展方向,第一章 冲压模具设计与制造基础,(2)模具先进制造工艺及设备,五、冲压技术现状与发展方向（续）,2.冲压技术发展方向（续）,数控化、高速化、复合化加工技术,先进特种加工技术,精密磨削、微细加工技术,先进工艺装备技术,数控测量,效率和质量是制造业的永恒主题。,第一章 冲压模具设计与制造基础,(3)模具新材料及热、表处理 提高使用性能,改善加工性能 ，提高寿命。,(4)模具CAD/CAM技术 二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。 模具行业是最早应用CAD/CAM技术的行业之一。,(5)快速经济制模技术 加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批 量试制。,(6)先进生产管理模式 并行工程思想、标准化、专业化生产。,五、冲压技术现状与发展方向（续）,2.冲压技术发展方向（续）,第一章 冲压模具设计与制造基础,模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个