沖壓工藝及模具設(shè)計銑削

1、沖壓工藝與模具設(shè)計1第一章 緒論沖壓歷史 據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領(lǐng)先。 1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。 2第一章 緒論沖壓模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右的多

2、工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 3第一章 緒論沖壓產(chǎn)品汽車零件：4五金零件：第一章 緒論5軍工產(chǎn)品：第一章 緒論6家居用品：第一章 緒論7沖壓工藝的定義及分類 1、沖壓工藝定義 沖壓是是利用安裝在壓力機上的模具，在常溫下對毛坯施加外力，使其產(chǎn)生變形或分離，從而獲得具有一定尺寸、形狀和性能的零件的一種塑性加工方法。 2、沖壓工藝分類 分離工藝 成形工藝第一章 緒論8分離工藝第一章 緒論9成形工藝第一章 緒論10第一章 緒論11第一章 緒論12第一章 緒論13沖壓方法的優(yōu)點1、與鑄造和鍛造方

3、法相比，沖壓制品具有表面光潔，精度較高，尺寸穩(wěn)定，互換性好的特點，采用精密模具制成的工件精度可達(dá)微米級，沖壓還可制出其他方法難于制造的帶有翻邊、起伏、加強筋或肋的工件。2、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，操作簡單，容易實現(xiàn)自動化和機械化，特別適合于大批量生產(chǎn)，可實現(xiàn)由帶材開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)，一臺沖壓設(shè)備每分鐘可生產(chǎn)幾十件到幾百件零件。3、沖壓制品一般不需要再進(jìn)行切削加工，或僅需要少量的切削加工，節(jié)約金屬材料。4、沖壓加工一般不需加熱，可節(jié)省能源。第一章 緒論14沖壓工藝與模具設(shè)計的新發(fā)展 1、目前現(xiàn)狀（1）沖壓行業(yè)的機械化、自動化程度較低，生產(chǎn)集中度低。（2）沖壓板材自給率不足，

4、品種規(guī)格不配套。（3）大、精模具依賴進(jìn)口，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低。（4）科技成果轉(zhuǎn)化慢，先進(jìn)工藝應(yīng)用緩慢。（5）專業(yè)人才缺乏。第一章 緒論152.1 冷沖壓設(shè)備一、沖壓設(shè)備分類 機械壓力機：曲柄壓力機、偏心壓力機、拉深壓 力機、摩擦壓力機、粉末制品壓力 機、模鍛精壓機、擠壓用壓力機、 專用壓力機 液壓壓力機：沖壓液壓機、一般用途液壓機、彎 曲校正壓緊用液壓機、打包壓塊用 液壓機、專門化液壓機 第二章 板材沖壓成型的基本知識161、曲柄壓力機 圖2-1 曲柄壓力機結(jié)構(gòu)示意圖1電動機；2皮帶輪；3皮帶；4飛輪；5離合器；6軸承；7曲軸；8連桿；9滑塊；10上模；11下模；12工作臺；13制動器；14導(dǎo)塊

5、；15床身 第二章 板材沖壓成型的基本知識17 閉式單點 閉式雙點第二章 板材沖壓成型的基本知識182、摩擦壓力機 圖2-2 摩擦壓力機傳動系統(tǒng)示意圖1電動機；2皮帶；3、5摩擦盤；4軸；6飛輪；7撥桿；8螺母；9螺桿；10連桿；11擋塊；12滑塊；13手柄第二章 板材沖壓成型的基本知識193、偏心壓力機（1）結(jié)構(gòu) 圖2-3 偏心壓力機傳動系統(tǒng)示意圖1腳踏板；2工作臺；3滑塊；4連桿；5制動器；6偏心軸；7離合器；8帶輪；9電動機；10床身；11操縱機構(gòu)；12工作臺墊板第二章 板材沖壓成型的基本知識204、液壓機 （1）結(jié)構(gòu)組成 各種液壓機都由三部分組成本體部分：包括立柱，上、下橫梁、活動橫梁

6、、工作缸、頂出器。動力部分：為工作缸和頂出缸提供高壓油的高壓泵。操縱部分：包括操縱箱和一些操縱閥。 第二章 板材沖壓成型的基本知識21 圖2-6 Y32-300型液壓機外形圖 1工作缸；2上橫梁；3立柱； 4活動橫梁；5頂出缸；6下橫梁 a本體部分 b操作控制系統(tǒng) c動力部分 第二章 板材沖壓成型的基本知識223、高速壓力機第二章 板材沖壓成型的基本知識23圖2-8 高速壓力機及其附屬機構(gòu)1開卷機；2校平機構(gòu)；3供料緩沖裝置；4送料機構(gòu)；5高速自動壓力機；6彈性支承第二章 板材沖壓成型的基本知識244、數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機 第二章 板材沖壓成型的基本知識25 圖2-9數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機工作原

7、理示意圖1蝸桿副；2定位銷；3回轉(zhuǎn)頭；4離合器；5、8滾珠絲杠；6液壓馬達(dá)；7工作臺；9上滑塊；10夾鉗；11滑塊；12肘桿機構(gòu)第二章 板材沖壓成型的基本知識263. 沖裁模工作原理（如圖3-14）第三章 沖裁工藝及沖裁模具273.8 單工序模的典型結(jié)構(gòu) 單工序模又稱簡單模，是指壓力機在一次行程中只能完成一種沖裁工序的沖模。3.8.1 無導(dǎo)向模（如圖3-15） 特點：結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，尺寸較小，模具制造容易，成本低廉。但沖裁模使用時安裝麻煩，模具壽命低，沖裁件精度差，操作也不安全。 應(yīng)用：適用于精度要求不高，形狀簡單，批量小或試制的沖裁件。第三章 沖裁工藝及沖裁模具28第三章 沖裁工藝及沖裁模

8、具圖3-15 無導(dǎo)向模1-模柄 2-凸模 3-卸料板 4-導(dǎo)料板5-凹模 6-下模座 7-定位板293.8.2 導(dǎo)板沖模（如圖3-16） 特點：比無導(dǎo)向模精度高，壽命長，使用安裝容易，操作安全，但制造比較復(fù)雜。 應(yīng)用：一般適用于形狀較簡單，尺寸不大的制件。第三章 沖裁工藝及沖裁模具30第三章 沖裁工藝及沖裁模具圖3-16 導(dǎo)板沖模1-模柄 2-上模座 3-墊板 4-凸模固定板 5-凸模 6-導(dǎo)板7-導(dǎo)料板 8-固定擋料銷 9-凹模 10-下模座 11-承料板313.8.3 導(dǎo)柱式簡單模（如圖3-17） 特點：導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，能保證沖裁間隙的均勻，沖裁的制件精度較高，模具使用壽命長，而且在壓力機上

9、安裝使用方便。 應(yīng)用：最廣泛的一種沖裁模，適合大批量生產(chǎn)。第三章 沖裁工藝及沖裁模具32第三章 沖裁工藝及沖裁模具圖3-17 導(dǎo)柱式簡單模1-擋料銷 2-導(dǎo)套 3-導(dǎo)柱 4-凸模 5-剛性卸料板 6-導(dǎo)料板 7-凹模333.9 連續(xù)沖裁模的典型結(jié)構(gòu) 連續(xù)模又稱級進(jìn)模或跳步模，是指壓力機在一次行程中，依次在幾個不同的位置上，同時完成多道工序的沖模。3.9.1 用導(dǎo)正銷定距的連續(xù)模（如圖3-18） 特點：結(jié)構(gòu)簡單。 應(yīng)用：只適用于厚度較大的材料。第三章 沖裁工藝及沖裁模具34第三章 沖裁工藝及沖裁模具圖3-18 導(dǎo)正銷定距連續(xù)沖裁模1-模柄 2-螺釘 3-沖孔凸模 4-落料凸模 5-導(dǎo)正銷 6-固

10、定檔料銷 7-始用檔料銷353.9.2 用側(cè)刃定距的連續(xù)模（如圖3-19） 特點：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，材料利用率下降。 應(yīng)用：適用于材料厚度為0.10.5mm的制件。 連續(xù)模特點：是目前應(yīng)用比較多的沖模結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)率高，送料方便，安全可靠，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。但連續(xù)模的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，制造困難，成本較高。 應(yīng)用：適于批量大的沖壓件生產(chǎn)。第三章 沖裁工藝及沖裁模具36第三章 沖裁工藝及沖裁模具圖3-19 側(cè)刃定距連續(xù)沖裁模1-下模座 2-凹模 3-卸料板 4、13、17、19-螺釘 5-卸料螺釘 6-卸料彈簧7-凸模固定板 8-墊板 9-側(cè)刃 10-防轉(zhuǎn)銷導(dǎo) 11-模柄 12、18-圓柱銷 14、15-

11、沖孔凸模 16-落料凹模 20-承料板 21-側(cè)刃擋塊 22、23-導(dǎo)料板373.10 復(fù)合沖裁模的典型結(jié)構(gòu) 復(fù)合模與連續(xù)模一樣，也是一種多工序模，是指壓力機在一次行程中,在模具同一位置上，同時完成幾道工序的沖模。 基本結(jié)構(gòu)(如圖3-20）第三章 沖裁工藝及沖裁模具38第三章 沖裁工藝及沖裁模具圖3-20 沖孔落料復(fù)合模的基本結(jié)構(gòu)1-凸凹模 2-落料凹模 3-沖孔凸模 39常見的彎曲零件之一40常見的彎曲零件之二41第五章 彎曲工藝及彎曲模具彎曲件的彎曲方法 42 拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件加工成其他形狀空心件的一種加工方法。拉深也稱為拉

12、延。圖 61 圓筒件的拉深1凸模；2壓邊圈；3凹模；4坯料；5拉深件第六章 拉深工藝及拉深模具 43圖62 拉深模結(jié)構(gòu)圖1模柄；2上模座；3凸模固定板；4彈簧；5壓邊圈；6定位板；7凹模；8下模座；9卸料螺釘；10凸模第六章 拉深工藝及拉深模具 44a) 軸對稱旋轉(zhuǎn)體零件；b) 軸對稱盒形件；c) 不對稱復(fù)雜件圖 63拉深件示意圖 第六章 拉深工藝及拉深模具 456.2 拉深件質(zhì)量分析 拉深過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題主要是凸緣變形區(qū)的起皺和筒壁傳力區(qū)的拉裂。 6.2.1 起皺 圖 69 毛坯凸緣的起皺情況 第六章 拉深工藝及拉深模具466.2.2 拉裂 筒壁是否拉裂取決于兩個方面：1、筒壁傳力區(qū)中的拉

13、應(yīng)力；2、筒壁傳力區(qū)的抗拉強度。防止筒壁拉裂的措施：1、改善材料的力學(xué)性能，提高筒壁抗拉強度；2、正確制定拉深工藝和設(shè)計模具，合理確定拉深變形程度、凹模圓角 (a)半徑、合理改善條件潤滑等，以降低筒壁傳力區(qū)中的拉應(yīng)力。 （b) 圖610 筒壁的拉裂 第六章 拉深工藝及拉深模具47 6.2.3 硬化 拉深時產(chǎn)生的加工硬化使工件的強度和剛度高于毛坯材料，但塑性降低又使材料進(jìn)一步拉深時變形困難。在工藝設(shè)計時，特別是多次拉深時，應(yīng)正確選擇各次的變形量，并考慮半成品件是否需要退火以恢復(fù)其塑性。 圖611拉深件厚度和硬度的分布 第六章 拉深工藝及拉深模具48第六章 拉深工藝及拉深模具6.4.2 拉深系數(shù)及

14、其影響因素 1、拉深系數(shù)的概念和意義 拉深系數(shù)是指拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比。圖 616 拉深工序示意圖 49第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計7.1脹形 常用的脹形方法有剛模脹形和以液體、氣體、橡膠等為施力介質(zhì)的軟模脹形。 一、漲形成形的特點及成形極限圖7-1 脹形成形 a）脹形示意圖 b）脹形的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)1凸模 2拉深肋 3壓邊圈 4一毛坯 5凹模50二、漲形工藝 （一）平板毛坯的局部脹形（起伏）第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計51（二）圓柱形空心毛坯脹形圖7-4 圓柱形空心毛坯脹形a)波紋管 b）凸肚件第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計527.2 翻邊 按其工藝特點

15、可分為內(nèi)孔翻邊、外緣翻邊和變薄翻邊等。 一、內(nèi)孔翻邊 （一）內(nèi)孔翻邊的變形特點和變形程度 變形程度用翻邊前孔 徑與翻邊后的平均直 徑的比值表示 第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計53（二）翻邊的工藝計算1.毛坯翻邊時預(yù)沖孔直徑及翻邊高度 a) b)圖7-10 內(nèi)孔翻邊尺寸的計算a）平板毛坯翻邊 b）在拉深件底部翻邊 第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計547.3 縮口 一、縮口變形特點及變形程度圖7-16 縮口的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計55校平和整形工序的共同特點：只在工序件局部位置使其產(chǎn)生不大的塑性變形，以達(dá)到提高零件的形狀和尺寸精度的目的；由于校形后工件的精度比較高，因而模具的精度

16、相應(yīng)地也要求比較高；校形時需要在壓力機下止點對工序件施加校正力，因此所用設(shè)備最好為精壓機。若用機械壓力機時，機床應(yīng)有較好的剛度，并需要裝有過載保護(hù)裝置，以防材料厚度波動等原因損壞設(shè)備。第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計56一、平板零件的校平 校平通常是校正沖裁件的穹彎。校平的方式通常有三種：模具校平、手工校平和在專門校平設(shè)備上校平。平板零件的校平模有光面校平模和齒形校平模兩種形式。光面校平模適用于軟材料、薄料或表面不允許有壓痕的制件。光面模改變材料的內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)的作用不大，仍有較大回彈，特別是對于高強度材料的零件校平效果比較差。 第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計57圖7-18 光面校平模a)上模浮動式

17、 b)下模浮動試 第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計58圖7-21 旋壓原理及旋壓件舉例a)旋壓原理 b)旋壓件舉例1-頂板 2-毛坯 3-滾輪 4-模具 5-加工中的毛坯 第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計7.5 旋壓59 7.6 冷擠壓 冷擠壓是將冷擠壓模具裝在壓力機上，利用壓力機簡單的往復(fù)運動，使金屬在模腔內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需要的尺寸、形狀及一定性能的機械零件。冷擠壓是在室溫條件下進(jìn)行的，不需要對毛坯進(jìn)行加熱。 冷擠壓加工可以在冷擠壓壓力機上進(jìn)行，也可以在普通機械壓力機(沖床)、液壓機、摩擦壓力機或高速錘上進(jìn)行。第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計60一、概述 （一）冷擠壓方法 1.正擠壓 金

18、屬的流動方向與凸模的運動方向相同。 圖7-26 正擠壓實心件 圖7-27 正擠壓空心件 a)擠壓示意圖 b)毛坯與擠壓零件 a)擠壓示意圖 b)毛坯與擠壓零件第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計61 2.反擠壓 反擠壓時，金屬的流動方向與凸模的運動方向相反。 圖7-28 反擠壓 a)擠壓 b)毛坯與擠壓零件 第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計62 3.復(fù)合擠壓 復(fù)合擠壓時，毛坯上一部分金屬的流動方向與凸模的運動方向相同，而另一部分金屬的流動方向則相反。 圖7-29 復(fù)合擠壓 a)擠壓 b)毛坯與擠壓零件第七章 其他沖壓方法及模具設(shè)計637.7 鋅基合金模 鋅基合金是一種以鋅為基體的鋅、鋁、銅、鎂四元素合金材料，它具有熔點低及鑄造性好等特點，因此可以通過鑄