冲压工艺与模具设计第一章PPT课件.ppt

塑性成形工艺与模具设计 第一篇冲压工艺与模具设计 课程情况总体简介 授课学时 28学时 课程任务 1 了解常见冲压工序的变形规律 2 认识冲压成形工艺方法 冲压模具典型结构 冲压模具加工方法与手段 3 掌握冲压工艺与模具设计方法 冲压模具制造工艺设计方法 4 具备进行中等复杂冲压零件的冲压工艺编制 冲模设计 冲模制造工艺编制的能力 课程性质 材料成形与控制专业的一门主干专业技术课 是一门实践性 综合性很强的课程 主要章节第一章冲压工艺概述第二章冲裁工艺与冲裁模设计第三章弯曲工艺与弯曲模设计第四章拉深工艺与拉深模设计第五章其它成形工艺与模具设计第六章多工位级进模的设计第七章汽车覆盖件成形第八章冲压工艺设计及典型实例 第一章冲压工艺概述 第一章冲压工艺概述 第一节冲压工艺特点第二节冲压工艺分类第三节冲压技术的发展第四节冲压工艺用料第五节冲压设备 第一节冲压工艺特点 一 冲压二 冲压加工三要素三 冲压工艺特点 冲压 利用模具在压床上对金属 或非金属 板料施加压力使其分离或变形 从而得到一定形状 并满足一定使用要求的加工方法 冲压 是金属塑性成形的基本方法之一冲压 又称冷冲压或板料冲压 冲压产品示例一 冲压产品示例二 冲压 二 冲压三要素 1 冲压关键词 室温下压力机模具材料分离或塑性变形 加工对象 主要金属板材 加工依据 板材冲压成形性能 主要是塑性 加工设备 主要是压力机 加工工艺装备 冲压模具 二 冲压三要素 冲压模具 在冲压加工中 将材料加工成零件 或半成品 的一种特殊工艺装备 称为冲压模具 俗称冲模 合理的冲压工艺 先进的模具 高效的冲压设备 冲压生产的三要素 二 冲压三要素 三 冲压成形特点 1 无屑加工 材料利用率高 2 在压力机简单冲压下 能得到形状复杂的且特殊的零件 如薄壳件 3 直接形成产品 4 零件强度高 重量轻 外表美观 5 生产率高 6 质量稳定 7 大批量生产成本低 第二节冲压工艺分类 一 按变形性质分类二 按基本变形方式分类三 按工序组合形式分类 一 按变形性质分类 分离工序 分离工序 成形工序 冲压成形时 变形材料内部的应力超过强度极限 b 使材料发生断裂而产生分离 从而成形零件 分离工序主要有剪裁和冲裁等 成形工序 冲压成形时 变形材料内部应力超过屈服极限 s 但未达到强度极限 b 使材料产生塑性变形 从而成形零件 成形工序主要有弯曲 拉深 翻边等 冲裁 弯曲 拉深 成形等 二 按工艺性质分类 三 按工序组合形式分类 1 简单工序单工序模2 组合工序复合模 级进模 第三节冲压技术发展 一 冲压成形工艺与理论研究二 冲压加工自动化与柔性化三 冲模CAD CAE CAM 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 一 冲压成形工艺与理论研究 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 多品种 少批量 更新换代速度快 计算机技术 制造新技术 2 冲压成形工艺与理论 1 精密冲裁 2 复合材料成形 3 超塑性成形 4 超强度钢成形 5 无模成形 二 冲压加工自动化与柔性化 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 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 CAE CAM技术的行业之一 三 模具CAD CAE CAM技术 CAD 计算机辅助设计在设计过程中 人进行创造性的思维活动 将实际问题转换成计算机能处理的数学模型和解析这些模型的程序 并控制其执行过程 对设计结果作出评价 计算机则发挥其计算和存储信息的能力 完成信息管理 绘图 模拟 优化和其它数值分析任务 CAE 成形过程的计算机模拟 1 模拟的目的和方法 模拟的主要目的是 揭示金属的塑性流动规律 分析各种因素对变形行为的影响及成形过程中变形体和模具的各种力学场 应变场 应力场等 计算变形所需载荷和能量 预测缺陷的产生 控制产品质量 模拟实例1 模拟实例2模拟实例3 CAM 计算机辅助制造 是人和计算机 数控加工设备相结合的加工制造方法 是利用计算机辅助实现从图样到产品制造全过程的直接和间接的活动 实例 第四节冲压工艺材料 一 冲压对板料的基本要求二 板料力学性能与冲压成形性能的关系三 常用冲压材料及其力学性能 一 对力学性能的要求 一 冲压对板料的基本要求 力学性能的指标很多 主要有 伸长率 屈强比 弹性模量E 硬化指数n 厚向异性指数 有利于各种冲压成形工序 二 对化学成分的要求 板料的化学成分对冲压成形性能影响很大 如在钢中的碳 硅 锰磷硫等元素的含量增加 会降低材料的力学性能 三 对金相组织的要求 如铝镇静钢08Al按其拉深质量分为三级 ZF 最复杂 HF 很复杂 F 复杂 其他深拉深薄钢板按冲压性能分 Z 最深拉深 S 深拉深 P 普通拉深 钢板处于退火 或软态 钢板处于淬火 或硬态 四 对表面质量的要求 板料表面应光滑 无氧化皮 裂纹 划痕等缺陷 五 对材料厚度公差的要求 优质钢板表面分3级 组 高表面质量 组 软 高表面质量 组 一般表面质量 厚度公差分 A 高级 B 较高级 C 普通级 1 冲压成形性能 二 板料力学性能与冲压成形性能的关系 材料的冲压成形性能 材料对各种冲压加工方法的适应能力 冲压加工的依据 2 冲压成形性能的试验方法 间接试验和直接试验 3 板料的机械性能与冲压成形性能的关系 板料的强度指标越高 产生相同变形量的力就越大 塑性指标越高 成形时所能承受的极限变形量就越大 刚度指标越高 成形时抵抗失稳起皱的能力就越大 不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同 对板料冲压性能影响较大的力学性能指标有 伸长率 屈服强度 硬化指数 n 厚向异性指数 屈强比 平板面各向向异性指数 第五节冲压设备及选用 一 冲压设备类型二 冲压设备选用三 模具的安装 机械压力机 以Jxx表示其型号 一 常见冲压设备 液压机 以Yxx表示其型号 摩擦压力机 曲柄压力机 数控冲床 油压机 水压机 工作原理与特点 如表所示 一 压力机类型的选择 二 冲压设备的选用 二 压力机规格的选择 1 公称压力 2 滑块行程长度 3 行程次数 4 工作台面尺寸 5 滑块模柄孔尺寸 6 闭合高度 7 电动机功率的选择 根据工序性质 生产批量 冲件质量等要求进行选择 三 模具的安装 一般次序 1 检查台面 闭合高度 打料装置等 2 根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度 并分别固定上 下模部分 3 试冲 本章完 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 H1 H Hmax H1 Hmin H 10 H Hmax H 5 曲柄压力机 数控冲床 摩擦压力机传动系统1 电机2 传送带3 5 摩擦盘4 轴6 飞轮7 10 连杆8 螺母9 螺杆11 挡块12 滑块13 手柄 偏心压力机传动系统1 滑块2 连杆3 制动装置4 偏心轴5 离合器6 皮带轮7 电机8 操纵机构 曲轴压力机传动系统1 电机2 皮带轮3 4 齿轮5 离合器6 连杆7 滑块 油压机 冲模设计与制造场景 冲模设