冷冲压工艺与模具设计经典课件-第1章

总学时：48学时课程性质：

本课程是模具类专业的主干专业课，是一门理论和实践经验紧密接合的课程。课程任务：1.了解常见冲压工序。2.认识、了解冲压模具典型结构。3.掌握冲压工艺与模具设计方法、步骤，具备进行简单冲压零件冲模设计的能力。课程情况简介1.冷冲压术语冷冲压：在常温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离、成形或者接合，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。板料冲压：坯料为板料的冷冲压。冲模：加压将金属或非金属板料或型材分离、成形或接合而得到制件的工艺装备。2.冷冲压特点•

少、无切屑的高效加工方法

•

零件在形状和尺寸精度方面互换性较好•

零件机械强度有所提高•

易于实现机械化和自动化3.冷冲压应用示例(冲压件)3.冷冲压应用示例(汽车中冲压件)3.冷冲压应用示例(模具)螺栓成形弯曲过程拉深过程3.冷冲压应用示例——工艺过程4.冷冲压发展趋势

（1）冷冲压成形理论和冲压工艺:（2）提高模具的使用寿命（3）推广应用CAD/CAM/CAE（4）快速、经济制模（5）模具“三化”5.用于模具加工的主要设备第1章冷冲压基础本章内容：冲压基本工序、冲压术语、冲模标准和塑性变形基本知识；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；常见冲压材料等。第1章冷冲压基础学习目的与要求：

1.掌握冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；

2.了解常用冲模术语以及冲模标准；

3.了解冲压成形性能与机械性能关系，认识常见冲压材料；

4.认识常见冲压设备，掌握选用原则等。第1章冷冲压基础重点：

冲压成形基本概念、冲压设备及选用、冲压成形基本规律及应用、冲压成形性能与机械性能关系、冲模术语和标准。难点：

冲压成形基本规律、冲压成形性能与机械性能关系。第1章冷冲压基础

1.1冷冲压基本工序与冷冲模

1.1.1冷冲压基本工序

根据材料的变形特点分：分离工序、成形工序。

分离工序：指该道冲压工序完成后，材料变形部分的应力达到了该材料破坏应力σb的

数值，造成材料断裂而分离。如冲孔、落料、切断、切边等工序。第1章冷冲压基础变形工序：指该道冲压工序完成后，材料变形部分的应力超过了该材料屈服应力σs的数值但未达到破坏应力σb的数值，从而使材料产生塑性变形，并且改变了材料原有的形状和尺寸。如弯曲、拉深、翻边、胀形等工序。

第1章冷冲压基础1.1.2冷冲模

1.冲模术语：重点介绍常用术语。2.冲模分类：（1）根据工艺性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深摸、成形模等。（2）根据工序组合程度分类：单工序模、复合模、级进模单工序模；复合模；级进模；自动模；精冲模；模架；工作零件；凸模；凹模；凸凹模镶件；拼块；定位零件；定位销；定位板；挡料销；导正销；导料板；定距侧刃；侧刃挡块；止退键；始用挡料销；打杆；废料切断刀；弹顶器；导向零件；导柱；导套；上模座；下模座；垫板；模柄；浮动模柄；斜楔；滑块；冲模寿命；送料方向等。第1章冷冲压基础3.冲模术语第1章冷冲压基础1.1.3

.冲模零件分类工艺零件：该类零件直接参与完成冲压工艺过程并和坯料直接发生作用。包括工作零件(凸模、凹

模、凸凹模)，定位零件(挡料销和导正销、导料板、定位销和定位板、侧压板、侧刃)，压料、卸

料及出件零部件(卸料板、压边圈、顶件器、推件器)。结构零件：该类零件不直接参与完成冲压工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只是对模具完成工

艺过程起保证作用和对模具的功能起完善作用。包括导向零件(导柱、导套、导板、导筒)，固

定零件(上模座、下模座、模柄、凸模固定板、凹模固定板、垫板、限位固定装置)，紧固件以及其他零件(螺钉、销钉、键、斜楔、滑块等)。冲压技术工作包括冲压工艺设计、模具设计及冲模制造三方面内容，尽管三者的内容不同，但三者之间都存在着相互关联、相互影响和相互依存的联系。1.1.4冲模设计与制造要求1.1.5冲压现状与发展方向(一)冲压成形理论及冲压工艺研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等，进一步提高冷冲压技术水平。(二)模具先进制造工艺及设备1．高速铣削加工2．电火花铣削加工3．慢走丝线切割技术4．磨削及抛光加工技术5．数控测量(三)模具新材料及热、表处理1．模具新材料2．热处理、表处理新工艺(四)模具CAD/CAM技术(五)快速经济制模技术(六)先进生产管理模式1.2.1冷冲压材料的基本要求

对冲压成形性能的要求对表面质量的要求对材料厚度公差的要求1.2.2常用冲压材料

黑色金属、有色金属、非金属材料第1章冷冲压基础1.2冷冲压材料1.2.3板料冲压成形性能指标1均匀伸长率

与总伸长率2屈强比3硬化指数4板厚方向性系数5板平面方向性

1.2.4板料冲压成形性能试验方法和指标1胀形成形性能试验(又称杯突试验、爱利克辛试验)2.拉深-胀形成形性能试验(又称福井试验、锥杯试验)第1章冷冲压基础拉伸试验用试样

拉伸曲线

第1章冷冲压基础第1章冷冲压基础1.3模具材料的选用1.3.1冲压对模具材料的要求1.3.1冲模材料的选用原则模具材料的选用，不仅关系到模具的使用寿命，而且也直接影响到模具的制造成本，因此是模具设计中的一项重要工作。在冲压过程中，模具承受冲击负荷且连续工作,使凸、凹模受到强大压力和剧烈磨擦，工作条件极其恶劣。因此选择模具材料应遵循如下原则：(1）根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击、耐疲劳性等；(2）根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料；(3）满足加工要求，应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小；(4）满足经济性要求。1.3.1冲模常见材料及热处理模具材料的种类很多，应用也极为广泛。冲压模具所用材料主要有碳钢、合金钢、铸铁、铸钢、硬质合金、钢结硬质合金以及锌基合金、低熔点合金、环氧树脂、聚氨酯橡胶等。冲压模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具钢，常用的模具钢包括碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、高速工具钢、基体钢、硬质合金和钢结硬质合金等。1.4.1曲柄压力机1.分类2.原理和特点第1章冷冲压基础1.4.冲压设备及选用冲压设备分类：

1.机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式;2.按滑块个数可分为单动和双动;3.按床身结构形式可分为开式（C型床身）和闭式（Ⅱ型床身）;4.按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械压力机摩擦压力机

利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传递动力，借助螺杆与螺母相对运动原理而工作。其传动系统如图1.2.1

所示。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘磨损大，生产率低。适用于中小型件的冲压加工，对于校正、压印和成形等冲压工序尤为适宜。曲柄压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。偏心压力机和曲轴压力机的传动系统如图1.2.2和图1.2.3所示。生产率高，适用于各类冲压加工高速冲床工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工位级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压等成形工序。曲柄压力机第1章冷冲压基础曲柄压力机第1章冷冲压基础1.4.2摩擦压力机第1章冷冲压基础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

第1章冷冲压基础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-操纵机构第1章冷冲压基础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

第1章冷冲压基础1.4.3油压机第1章冷冲压基础1.4.4压力机的选用(一)压力机类型的选择根据工序性质、生产批量、冲件质量等要求进行选择。第1章冷冲压基础(1）中、小型冲压件选用开式机械压力机；(2）大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机；(3）导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机；形模等。(4）大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机；(5）校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机；(6）薄板冲裁、精密冲裁选用刚度高的精密压力机；(7）大型、形状复杂的拉深件选用双动或三动压力机；(8）小批量生产中的大型厚板件的成形工序，多采用液压压力机。(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α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%。公称压力：第1章冷冲压基础

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。