教学材料《JSP设计与 开发》-项目1

任务1.1冲压的认知1.1.1冲压的概念、特点及应用１．冲压的概念冷冲压是在室温情况下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。因为通常使用的材料为板料，故也常称为板料冲压。冷冲压生产场景如图1-1所示。完成冷冲压工艺的三要素为：冲压模具、冲压设备、冲压材料。本课程主要包括冷冲压工艺及冷冲压模具设计两个方面。下一页返回任务1.1冲压的认知２．冲压的特点（１）冷冲压生产依靠冲模和冲压设备来完成加工，便于实现自动化，生产率高，操作简便。对于普通压力机，每分钟可生产几件到几十件制件，而高速压力机每分钟可生产数百件甚至上千件制件。大批量生产时，成本较低。（２）冷冲压生产加工出来的制件尺寸稳定、精度较高、互换性好，用一句通俗的话来讲便是“一模一样”。（３）金属材料在压力机和模具的共同作用下，能获得其他加工方法难以加工或无法加工的、形状复杂的零件。（４）冷冲压是一种少无切削的加工方法，可以获得合理的金属流线分布，材料利用率较高，零件强度、刚度好。上一页下一页返回任务1.1冲压的认知３．冲压的应用由于冷冲压在技术上和经济上的特别之处，因而在现代工业生产中占有重要的地位。在汽车、拖拉机、电器、电子、仪表、国防、航空航天以及日用品中随处可见到冷冲压产品。可以这么说，一个国家模具工业发展的水平能反映出这个国家现代化、工业化发展的程度。对于一个地区来说也是如此。目前世界各主要工业国，其锻压机床的产量和拥有量都已超过机床总数的50％以上，美国、日本等国的模具产值也已超过机床工业的产值，在我国，近年来锻压机床的增长速度已超过了金属切削机床的增长速度，板带材的需求也逐年增长，据专家预测，今后各种机器零件中粗加工的75％，精加工有50％以上要采用压力加工，其中冷冲压占有相当的比例。上一页下一页返回任务1.1冲压的认知1.1.2冲压的现状与发展１．冷冲压的现状冷冲压技术从最初的作坊式生产到现在的专业化模具工业生产，从无到有发展迅速。而我国模具工业在近二十年来发展更是迅速，模具及模具加工设备市场需求潜力巨大，发展前景广阔。改革开放20多年以来，我国已成为使用各类模具的大国，其中，汽车、摩托车与家电产品生产用的各类模具的年需求量已占全国模具需求总量的60％以上，但是，我国模具生产能力和水平，与国外相比则差距颇大，造成20世纪90年代模具进口量占全国模具销售总额的1/3以上，达6亿～10亿美元。上一页下一页返回任务1.1冲压的认知２．冲压的发展模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”“精度高”“质量好”“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：（１）全面推广ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术（２）模具扫描及数字化系统（３）模具制造方面（４）提高模具标准化程度（５）优质材料及先进表面处理技术（６）开发和引进高速压力机和多工位自动压力机、数控压力机，冲压柔性制造系统及各种专用压力机（７）冷冲压基本原理的研究上一页下一页返回任务1.1冲压的认知1.1.3冷冲压基本工序分类冷冲压加工的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量、原材料性能等各不相同，因此生产中所采用的冷冲压工艺方法也是多种多样，概括起来分为两大类，即分离工序和成形工序。分离工序的目的，是在冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量，也要满足一定的要求。成形工序的目的，是使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，成为所要求的成品形状，同时也达到尺寸精度方面的要求。在实际生产中，一个零件的最终成形，往往可能有几个不同工序的组合。常见的冷冲压基本工序见表1-1。上一页返回任务1.2冲压模具冷冲压模具是用于实现冲压工艺的一种工艺装备，简称工装。1.2.1冲压模具类型冲压件品种繁多，导致冲模结构类型多种多样。冲模一般有下列几种分类方式。（１）按工序性质来分可分为冲裁模、弯曲模、拉深模、翻孔模等。（２）按工序的组合程度来分可分为单工序模、复合模和级进模（连续模或跳步模）。（３）按有无导向方式来分可分为无导向的开式模和有导向的导板模、导柱模。（４）按自动化程度来分可分为手动模、半自动模、自动模。下一页返回任务1.2冲压模具除此之外，还有按其他形式进行分类的。如按凸模与凹模的材质不同而进行分类的有普通钢模、硬质合金模、锌基合金模、软模等。而在汽车制造业中，为了便于组织管理、配置设备和生产准备等，将冲模按冲模的下模座的长度与宽度之和分为大型、中型和小型冲模。对于同一副冲模，可能既是级进模又是导柱导套模，这是由于按不同的分类而有不同的称谓。上一页下一页返回任务1.2冲压模具1.2.2冲压模具零件种类及作用典型的冲模结构及组成零件如图1-2所示。模具分为上模及下模两大部分。从冲模的典型结构分析中可以看出，组成冲模的零件虽然多种多样，但根据其作用可以分为两大类：工艺零件与结构零件。前者直接参与完成工艺过程并决定着制件的形状与尺寸及其精度，后者只对模具完成工艺过程起保证或完善作用。其分类如表1-2所示。上一页返回任务1.3冲压材料冷冲压所用的材料是冷冲压生产的三要素之一。事实上，先进的冷冲压工艺与模具技术，只有采用冲压性能良好的材料，才能成形出高质量的冲压件。因此，在冷冲压工艺及模具设计中，懂得合理选用材料，并进一步了解材料的冲压成形性能，是非常必要的。1.3.1冲压对材料的基本要求冲压所用的材料，不仅要满足冲压件的使用要求，还应满足冲压工艺的要求和后续加工（如切削加工、电镀、焊接等）的要求。冲压工艺对材料的基本要求主要是：１．具有良好的冲压成形性能２．具有较高的表面质量３．材料的厚度公差应符合国家标准下一页返回任务1.3冲压材料1.3.2冲压常用材料及选用１．冲压常用材料种类冲压生产中最常用的材料是金属材料（包括黑色金属和有色金属），但有时也用非金属材料。其中:黑色金属主要有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等；有色金属主要有纯铜、黄铜、青铜、铝等；非金属材料有纸板、层压板、橡胶板、塑料板、纤维板和云母等。上一页下一页返回任务1.3冲压材料２．冲压用材料的规格冲压用金属材料的供应状态一般是各种规格的板料和带料。板料的尺寸较大，可用于大型零件的冲压，也可将板料按排样尺寸剪裁成条料后用于中小型零件的冲压；带料（又称卷料）有各种规格的宽度，展开长度可达几十米，成卷状供应，适应于大批量生产的自动送料。材料厚度很小时也是做成带料供应。上一页下一页返回任务1.3冲压材料３．冲压材料在图纸上的表示对于厚度在４ｍｍ以下的轧制钢板，根据国家标准GB/T708-1991规定，钢板厚度的精度分为A（高级精度）、B（较高级精度）、C（普通精度）三级。对优质碳素结构冷轧薄钢板，根据国家标准GB/T708-1991规定，钢板的表面质量可分为Ⅰ（特别高级的精整表面）、Ⅱ（高级的精整表面）、Ⅲ（较高级的精整表面）、Ⅳ（普通的精整表面）四组，每组按拉深级别又分为Z（最深拉深）、S（深拉深）、P（普通拉深）三级。在冲压工艺资料和图样上，对材料的表示方法有特殊的规定。上一页下一页返回任务1.3冲压材料4.冲压材料的合理选用冲压材料的选用要考虑冲压件的使用要求、冲压工艺要求及经济性等。

(1)按冲压件的使用要求合理选材所选材料应能使冲压件在机器或部件中正常工作，并具有一定的使用寿命。为此，应根据冲压件的使用条件，使所选材料满足相应强度、刚度、韧性及耐蚀性和耐热性等方面的要求。

(2)按冲压工艺要求合理选材对于任何一种冲压件，所选的材料应能按照其冲压工艺的要求，稳定地成形出不致于开裂或起皱的合格产品，这是最基本也是最重要的选材要求。为此可用以下方法合理选材:①试冲②分析与对比上一页下一页返回任务1.3冲压材料另外，同一种牌号或同一厚度的板材，还有冷轧和热轧之分，我国国产板材中，厚板(t>4mm)为热轧板，薄板(t>4mm)为冷轧板(也有热轧板)。与热轧相比，冷轧板尺寸精确，偏差小，表面缺陷少，光亮，内部组织致密，冲压性能更优。冷轧和热轧根据轧制方法不同又分为连轧与往复轧，一般来说，连轧钢板的纵向和横向性能差别较大，纤维的方向性比较明显，各向异性大;单张往复轧制时，钢板的各向均有相近程度的变形，故钢板的纵向和横向性能差别较小，冲压性能更好。此外，板料出厂或供货的性能状态也有不同，一般分为软(M)、半硬(Y)、硬(Y)和特硬(T)四种状态，性能状态不同，其力学性能是有差别的。上一页下一页返回任务1.3冲压材料５．按经济性要求合理选材所选材料应在满足使用性能及冲压工艺要求的前提下，尽量使材料的价格低廉，来源便，经济性好，以降低冲压件的成本。上一页返回任务1.4冲压设备1.4.1冲压常用设备及特点冷冲压最常用的冲压设备有曲柄压力机、液压机、摩擦压力机、剪板机、数控冲床等。如图1-3、图1-4、图1-5，压力机作为冲压生产的三要素之一，它的合理选用关系到设备的使用安全、产品质量、生产效率和成本等一系列重要的问题。冲压最常用的压力机分为曲柄压力机和液压机两种。曲柄压力机工作机构为曲柄连杆滑块机构，曲柄压力机又称冲床。液压机根据帕斯卡原理制成，是一种利用液体压力能来传递能量的设备，液体介质为乳化液的称为水压机，采用油的称为油压机。剪板机是用来将板料或卷料剪切成条料、带料或块料的冲压设备。通常这一工序在冲压工艺中称下料工序。机械式剪切机实际上是一种特殊的曲柄压力机。下一页返回任务1.4冲压设备１．曲柄式压力机的特点及应用曲柄压力机分为曲轴压力机、双动压力机、三动压力机、多工位压力机等。Ｃ形床身的开式曲轴压力机，具有操作方便及容易安装机械化附属装置等优点，适合于中小型冲模，闭式机身的曲轴压力机刚度较好、精度较高，适用于大中型或精度要求较高的冲模。双动和三动压力机因为有二个或三个滑块，增加了使用的灵活性，适用于生产大型、较复杂拉深件的拉深模，模具结构可以变得简单，压料可靠，容易调节。多工位压力机适用于同时安装落料、冲孔、压筋、弯曲、拉深、切边等多副模具，用于不宜于用级进模生产的大批量成形冲压生产。上一页下一页返回任务1.4冲压设备２．液压机的特点与机械压力机相比，液压机有如下特点：（１）容易获得很大压力。（２）容易获得很大的工作行程，并能在行程的任意位置发挥全压。（３）容易获得大的工作空间。（４）压力与速度可以在较大范围内方便地进行无级调节，而且可按工艺要求在某一行程作长时间的保压。（５）液压元件已通用化、标准化、系列化，给液压机设计、制造和维修带来方便，并且液压机操作方便，便于实现遥控与自动化。液压机的不足之处：高压液体对液压元件精度要求较高；调整维修比较困难；液体流动时存在压力损失，因而效率较低。上一页下一页返回任务1.4冲压设备1.4.2压力机的型号及技术参数１．压力机型号的表示方法如下：上一页下一页返回任务1.4冲压设备型号的第一个字母表示类别，即机械式压力机类，由于曲柄压力机属锻压机械的机械类别，所以采用“机”字的汉语拼音第一个大写字母“Ｊ”表示。型号的第二个字母表示压力机经过变型设计的代号，如Ａ，Ｂ，Ｃ…分别表示第一次、第二次、第三次…变型设计。字母后面的第一个数字表示压力机的列别，第二个数字表示压力机的组别，如“３１”表示闭式曲轴压力机系列中的闭式压力机组。组别与列别所代表的含义可查阅压力机相关手册。“－”后面的数字表示压力机的标称压力（常称吨位），也就是压力机的规格，转化为法定单位的“ｋＮ”时，应把此数字乘以１０，如150表示标称压力1600ｋＮ。上一页下一页返回任务1.4冲压设备型号最末端的字母表示压力机经过改进设计的代号，如Ａ，Ｂ，Ｃ，…分别表示第一次、第二次、第三次，…改进设计。压力机的规格除了在型号上已表示出来的标称压力外，还有滑块行程、每分钟行程次数、最大闭合高度、工作台尺寸、电机功率等。这些具体的技术规格是压力机选用、安装调整及工艺设计、模具设计等的必要数据。液压机型号的表示和曲柄压力机形式一致，只是第一个字母用液压机的“液”字的汉语拼音第一个大写字母“Ｙ”来表示剪切机型号表示为：Q11-1×1000A，字母“Ｑ”是“切”的第一个汉语拼音字母。后面的数字表示它的主参数，即剪板尺寸（厚×宽）1×1000（ｍｍ）。上一页下一页返回任务1.4冲压设备２．压力机的选用冲压工艺设备的选用包括类型的选择及压力机规格的选择两个方面。１）类型选择对于中小型落料模、冲孔模、弯曲模和拉深冲模常选择开式曲轴压力机，大中型或精度要求较高的冲模宜选择闭式曲柄压力机；大型、较复杂拉深件的拉深模和汽车覆盖件的冲压成形宜采用液压机。冲压剪板下料用剪切机。２）压力机规格的选择压力机必须提供完成冲压工艺所需的压力，因此，选择压力机的第一要素是压力机的主要参数标称压力必须大于冲压工艺力的总和。除此之外，压力机的其他参数还必须满足冲压生产率、模具安装尺寸等方面的要求。上一页下一页返回任务1.4冲压设备（１）标称压力必须大于冲压工艺总力。压力机许用负荷是随滑块行程位置而变化的。如图1-6。（２）滑块行程满足冲压件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压工序完成后能顺利地从模具上取出冲压件。（３）行程次数符合生产率、材料允许变形速度和操作可能性等要求。（４）工作台面尺寸与滑块模柄孔尺寸工作台尺寸一般应大于模具下模座50~70mm（单边），以便于安装。垫板孔径应大于冲压件（或废料）投影尺寸或弹顶器径向尺寸，以便于漏料或安装弹顶器。模柄尺寸与模柄孔尺寸相符。如图1-7所示。上一页下一页返回任务1.4冲压设备（５）闭合高度压力机的闭合高度与模具闭合高度之间应符合以下关系式：如图1-8所示。式中Hｍ———模具的闭合高度；Hｍａｘ———压力机的最大闭合高度；Hｍｉ