第一章與沖壓設備

1、沖壓模具設計安徽農(nóng)業(yè)大學工學院第一章 概述n沖壓：利用模具在壓力機上對板料施壓使之分離或成形，以獲得所需零件形狀和尺寸。n沖壓特點：無屑加工、模具加工。n沖壓工藝：分離工序、成形工序。n分離工序：指沖壓過程中使沖壓件與板料沿一定的輪廓相互分離的工序。n基本工序：沖孔、落料、切斷、切口、切邊、剖切、整修等。沖孔、沖孔、落料沖孔、沖孔、剖切l(wèi)成形工序：指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求的零件。l基本工序：彎曲、卷圓、扭曲、拉深、翻孔、翻邊、拉彎、脹形、起伏、擴口、縮口、旋壓、校形。 汽車發(fā)動機用墊圈：汽車發(fā)動機支架： 普通墊片：常用五金件：汽車用墊圈：沖壓加工的優(yōu)

2、點沖壓加工的優(yōu)點n經(jīng)濟方面經(jīng)濟方面 原材料省，且利用率高原材料省，且利用率高 ( (一般可達一般可達70-90%)70-90%) 操作工藝方便操作工藝方便 生產(chǎn)效率高，便于機械化與自動化生產(chǎn)效率高，便于機械化與自動化 成本低成本低汽車覆蓋件沖壓加工的優(yōu)點沖壓加工的優(yōu)點n技術方面技術方面 可以獲得用其他加工工藝難以加工可以獲得用其他加工工藝難以加工 的各種形狀復雜的零件與制品；的各種形狀復雜的零件與制品； 尺寸精度較高，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性尺寸精度較高，質(zhì)量穩(wěn)定，互換性 良好（一般良好（一般IT8IT810,10,最高達最高達IT7IT7）；）； 在材料消耗不大的情況下，可獲得在材料消耗不大的情況下

3、，可獲得 強度高、剛度大、重量輕的零件；強度高、剛度大、重量輕的零件；沖壓生產(chǎn)的局限性沖壓生產(chǎn)的局限性 制模成本高；制模成本高； 技術要求高；技術要求高； 不適用于單件及小批量生產(chǎn)；不適用于單件及小批量生產(chǎn)；沖壓工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用沖壓工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用 在機械制造業(yè)中，冷沖壓是一種生產(chǎn)效率很在機械制造業(yè)中，冷沖壓是一種生產(chǎn)效率很高的加工工藝，它給生產(chǎn)提供了及其方便及最高的加工工藝，它給生產(chǎn)提供了及其方便及最有利的條件。沖壓工藝的應用范圍很廣，大到有利的條件。沖壓工藝的應用范圍很廣，大到汽車的覆蓋件，小至鐘表及儀器儀表的元件，汽車的覆蓋件，小至鐘表及儀器儀表的元件，大多是冷沖

4、壓制成的。統(tǒng)計表明：大多是冷沖壓制成的。統(tǒng)計表明： 汽車制造業(yè)中，汽車制造業(yè)中，60607575沖壓件沖壓件 電機儀器儀表業(yè)中，電機儀器儀表業(yè)中，60607070 國防工業(yè)中，沖壓件的比重也相當大國防工業(yè)中，沖壓件的比重也相當大沖壓應用領域沖壓應用領域 汽車行業(yè)的沖壓汽車行業(yè)的沖壓 汽車等行業(yè)零部件類沖壓汽車等行業(yè)零部件類沖壓 電器件沖壓電器件沖壓 生活日用品沖壓生活日用品沖壓 家用電器部件沖壓家用電器部件沖壓 航空航天工業(yè)、國防工業(yè)航空航天工業(yè)、國防工業(yè) 航空航天制造業(yè)：n汽車制造業(yè)：沖壓工藝的工序和分類沖壓工藝的工序和分類 由于沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、由于沖壓加工的零件形狀、尺

5、寸、精度要求、批量大小、原材料性能等地不同，當前在生產(chǎn)批量大小、原材料性能等地不同，當前在生產(chǎn)中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。但中所采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。但是，概括起來可以分為兩大類：是，概括起來可以分為兩大類： 分離工序分離工序 ( (shearingshearing) ) 成形工序成形工序 ( (forming forming ) )冷沖壓基本工序分類圖冷沖壓基本工序分類圖冷沖壓工序冷沖壓工序分離工序分離工序 變形工序變形工序 復合工序復合工序 裝配工序裝配工序 沖裁沖裁 彎曲彎曲 拉延拉延 成形成形 體積沖壓體積沖壓剪裁落料沖孔切口切邊彎曲扭曲拉延起伏成形壓印沖眼分離工

6、序分離工序( (shearingshearing) ) 是指板料受力后，應力超過材料的強度極限是指板料受力后，應力超過材料的強度極限b b ，而使板料產(chǎn)生剪裂或局部剪裂。，而使板料產(chǎn)生剪裂或局部剪裂。 其目的是在沖壓過程中，使沖壓件與板料沿其目的是在沖壓過程中，使沖壓件與板料沿一定的輪廓線相互分離，同時，沖壓件分離斷一定的輪廓線相互分離，同時，沖壓件分離斷面的質(zhì)量也要滿足一定的要求。面的質(zhì)量也要滿足一定的要求。 普通沖裁普通沖裁* * 落料落料 用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分用沖模沿封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是零件。用于制造各種形狀的平板零件是零件。用于制造各種形狀的平板零件* * 沖孔沖

7、孔 用沖模按封閉輪廓曲線沖切，沖下部分用沖模按封閉輪廓曲線沖切，沖下部分是廢料是廢料* * 切斷切斷 用剪刀或沖模沿不封閉輪廓曲線切斷，用剪刀或沖模沿不封閉輪廓曲線切斷，多用于加工形狀簡單的平板零件多用于加工形狀簡單的平板零件* * 切邊切邊 將成形零件的邊緣修切整齊或切成一定將成形零件的邊緣修切整齊或切成一定的形狀的形狀* * 剖切剖切 把沖壓加工成的半成品切開成為二個或把沖壓加工成的半成品切開成為二個或多個零件，多用于不對稱零件的成雙或成組成壓成多個零件，多用于不對稱零件的成雙或成組成壓成形之后形之后精密沖裁精密沖裁 普通沖裁所得工件尺寸精度在普通沖裁所得工件尺寸精度在IT11IT11以下

8、，切斷以下，切斷面表面粗糙度值面表面粗糙度值RaRa為為12.512.56.3,6.3,且有錐度。對且有錐度。對于一些要求光潔和尺寸精度較高的零件或要求于一些要求光潔和尺寸精度較高的零件或要求剪切斷面與工件表面垂直的零件，一般的沖裁剪切斷面與工件表面垂直的零件，一般的沖裁方法達不到要求，這樣就發(fā)展了精密沖裁工藝。方法達不到要求，這樣就發(fā)展了精密沖裁工藝。成形工序成形工序* * 彎曲彎曲 把板料沿直線彎成各種形狀，可以加把板料沿直線彎成各種形狀，可以加工形狀極為復雜的零件工形狀極為復雜的零件* * 拉深拉深 把平板毛坯沖制成各種空心的零件，把平板毛坯沖制成各種空心的零件，也有稱之為也有稱之為拉延

9、拉延、壓延壓延、引伸引伸* * 變薄拉深變薄拉深 把拉深加工后的空心半成品進一把拉深加工后的空心半成品進一步加工成底部厚度大于側壁厚度的零件步加工成底部厚度大于側壁厚度的零件* * 成形成形 把彎曲和拉深以外的許多變形類工序把彎曲和拉深以外的許多變形類工序統(tǒng)稱為成形。包括：統(tǒng)稱為成形。包括：翻邊翻邊、局部成形局部成形、脹形脹形、擴擴口口、縮口縮口、旋壓旋壓、強力旋壓強力旋壓、校平與整形校平與整形等。等。* * 翻邊翻邊 把板料的邊緣按曲線翻成豎立的邊緣，把板料的邊緣按曲線翻成豎立的邊緣，可分為可分為內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊和和外緣翻邊外緣翻邊 內(nèi)孔翻邊內(nèi)孔翻邊 圓孔翻邊圓孔翻邊、異形孔翻邊異形孔翻邊

10、外緣翻邊外緣翻邊 凸曲線翻邊凸曲線翻邊、凹曲線翻邊凹曲線翻邊* * 局部成形局部成形 在板料或零件表面上制成各種形在板料或零件表面上制成各種形狀的凸起或凹陷，以提高零件的剛性，也可稱之狀的凸起或凹陷，以提高零件的剛性，也可稱之為為起伏起伏、壓梗壓梗、壓筋壓筋* * 脹形脹形 將空心件或管狀毛坯向外擴張將空心件或管狀毛坯向外擴張* * 擴口擴口 將空心件口部直徑擴大將空心件口部直徑擴大* * 縮口縮口 將空心件口部直徑縮小將空心件口部直徑縮小* * 旋壓旋壓 毛料隨旋壓機主軸旋轉，趕棒加壓于毛料隨旋壓機主軸旋轉，趕棒加壓于毛坯，使毛坯逐漸緊貼模具以獲得所需形狀和尺毛坯，使毛坯逐漸緊貼模具以獲得所

11、需形狀和尺寸的制件，有時也稱為寸的制件，有時也稱為趕形趕形* * 強力旋壓強力旋壓 在旋轉狀態(tài)下，用輥輪使毛坯逐在旋轉狀態(tài)下，用輥輪使毛坯逐步成形的方法，有時也稱為步成形的方法，有時也稱為旋薄旋薄* * 校平與整形校平與整形 為了提高成形零件的平整度、為了提高成形零件的平整度、尺寸精度或獲得小的圓角半徑而采用的成形方法尺寸精度或獲得小的圓角半徑而采用的成形方法復合工序復合工序 把兩個或兩個以上的基本工序合并成一個工把兩個或兩個以上的基本工序合并成一個工序，可以提高沖壓生產(chǎn)的效率，降低工件的成本，序，可以提高沖壓生產(chǎn)的效率，降低工件的成本，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 如：如： 沖孔

12、沖孔 落料落料 落料落料 拉深拉深 切邊切邊 落料落料 沖孔沖孔 彎曲彎曲 實現(xiàn)沖壓的基本條件： 要實現(xiàn)沖壓必須對材料施加作用力，使得材料產(chǎn)生分離或塑性變形。所以要具備以下兩個條件：（一）沖壓模具 沖壓模具是實現(xiàn)沖壓工藝的工具（二）沖壓設備 沖壓設備是實現(xiàn)沖壓時提供外力的裝置。沖壓技術的發(fā)展方向沖壓技術的發(fā)展方向1 1、工藝分析計算方法的現(xiàn)代化、工藝分析計算方法的現(xiàn)代化2 2、模具設計制造技術現(xiàn)代化、模具設計制造技術現(xiàn)代化3 3、沖壓生產(chǎn)的機械化與自動化、沖壓生產(chǎn)的機械化與自動化4 4、適應產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的特點、適應產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批量小的特點5 5、改進板料性能，以提高其成形

13、能力和使用、改進板料性能，以提高其成形能力和使用 效果效果1 1、工藝分析計算方法的現(xiàn)代化、工藝分析計算方法的現(xiàn)代化 近幾年來國內(nèi)外開始采用有限元法，對復雜近幾年來國內(nèi)外開始采用有限元法，對復雜成形件（如汽車覆蓋件）的成形過程進行應力應成形件（如汽車覆蓋件）的成形過程進行應力應變分析和計算機模擬，以預測某一工藝方案對零變分析和計算機模擬，以預測某一工藝方案對零件成形的可能性和會發(fā)生的問題，將結果顯示出件成形的可能性和會發(fā)生的問題，將結果顯示出來，供設計人員進行修改和選擇。這樣，不但可來，供設計人員進行修改和選擇。這樣，不但可以節(jié)省模具試制費用，縮短新產(chǎn)品的試制周期，以節(jié)省模具試制費用，縮短新產(chǎn)

14、品的試制周期，還可以逐步建立一套能結合生產(chǎn)實際的先進設計還可以逐步建立一套能結合生產(chǎn)實際的先進設計方法，既促進了沖壓工藝的發(fā)展，也將使塑性成方法，既促進了沖壓工藝的發(fā)展，也將使塑性成形理論逐步完善到對生產(chǎn)實際的指導作用。形理論逐步完善到對生產(chǎn)實際的指導作用。 2 2、模具設計制造技術現(xiàn)代化、模具設計制造技術現(xiàn)代化 為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短模具設計、為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，縮短模具設計、制造周期，工業(yè)先進國家正在大力開展模具計算制造周期，工業(yè)先進國家正在大力開展模具計算機輔助設計和制造（機輔助設計和制造（CAD/CAMCAD/CAM）的研究，并在生產(chǎn)）的研究，并在生產(chǎn)中應用。采用這一技術，一

15、般可以提高模具設計中應用。采用這一技術，一般可以提高模具設計制造效率制造效率2 23 3倍。發(fā)展這一技術，最終是實現(xiàn)模倍。發(fā)展這一技術，最終是實現(xiàn)模具具CAD/CAMCAD/CAM一體化。應用這一技術，不僅可以縮短一體化。應用這一技術，不僅可以縮短模具設計制造周期，還可以提高模具質(zhì)量，減少模具設計制造周期，還可以提高模具質(zhì)量，減少設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把設計和制造人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創(chuàng)新開發(fā)上。精力用在創(chuàng)新開發(fā)上。 3 3、沖壓生產(chǎn)的機械化與自動化、沖壓生產(chǎn)的機械化與自動化 為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設備由低為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設備由低速壓力

16、機發(fā)展到高速自動壓力機。國外還加強了速壓力機發(fā)展到高速自動壓力機。國外還加強了由計算機控制的現(xiàn)代化全自動沖壓加工系統(tǒng)的研由計算機控制的現(xiàn)代化全自動沖壓加工系統(tǒng)的研究與應用，使沖壓生產(chǎn)達到高度自動化，從而減究與應用，使沖壓生產(chǎn)達到高度自動化，從而減輕勞動強度和提高生產(chǎn)效率。輕勞動強度和提高生產(chǎn)效率。4 4、適應產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批、適應產(chǎn)品更新?lián)Q代快和生產(chǎn)批 量小的特點量小的特點 為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代和小批量生產(chǎn)的需要，為了滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代和小批量生產(chǎn)的需要，發(fā)展了一些新的成形工藝（如高能成形等）、簡發(fā)展了一些新的成形工藝（如高能成形等）、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等）、數(shù)控沖壓易模具（如

17、軟模和低熔點合金模等）、數(shù)控沖壓設備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（設備和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMSFMS）等。這樣，就使）等。這樣，就使沖壓生產(chǎn)既適合大批量生產(chǎn)，也適合小批量生產(chǎn)。沖壓生產(chǎn)既適合大批量生產(chǎn)，也適合小批量生產(chǎn)。 5 5、改進板料性能，以提高其成形、改進板料性能，以提高其成形 能力和使用效果能力和使用效果 目前世界各先進工業(yè)國不斷研制出沖壓性能目前世界各先進工業(yè)國不斷研制出沖壓性能良好的板材，以提高沖壓成形能力和使用效果。良好的板材，以提高沖壓成形能力和使用效果。例如，研制高強度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，例如，研制高強度鋼板，用來生產(chǎn)汽車覆蓋件，以減輕零件重量和提高其結構強度。以減輕零件重量和

18、提高其結構強度。 模具1）單工序模：在沖壓的一次行程過程中，只能 完成一個沖壓工序的模具。2）級進模：在沖壓的一次行程過程中，在不同 的工位上同時完成兩道或兩道以上 沖壓工序的模具。電機轉子多工位級進模3）復合模：在沖壓的一次行程過程中，在同一 工位上同時完成兩道或兩道以上沖 壓工序的模具。電機定子、轉子復合模 復合沖壓模有正裝式和倒裝式兩種結構。其中正裝式是凸模置于上模部分，倒裝式則是凸模置于下模部分。正裝復合模正裝復合模倒裝復合模倒裝復合模3.常見沖壓工序及相應模具沖壓加工設備n沖壓設備按傳動分為機械壓力機和液壓機。n機械壓力機又分曲柄壓力機和摩擦壓力機。n1.曲柄壓力機的組成及應用n按床

19、身結構形式的不同，曲柄壓力機可分為開式曲柄壓力機或閉式曲柄壓力機；n按驅(qū)動連桿數(shù)的不同可分為單點壓力機或多點壓力機；n按滑塊數(shù)是一個還是兩個可分為單動壓力機或雙動壓力機。曲柄壓力機結構 n曲柄壓力機組成部分n (1)床身 (2)運動系統(tǒng) (3)離合器 (4)制動器(5)上模緊固裝置(6)滑塊位置調(diào)節(jié)裝置 (7)打料裝置 (8)曲柄壓力機其他部分 導軌、安全塊、漏料孔。運動系統(tǒng)n運動的傳遞路線為：電動機小帶輪傳動帶大帶輪傳動軸小齒輪大齒輪離合器曲軸連桿滑塊。離合器 制動器上模緊固裝置打料裝置曲柄壓力機的主要技術參數(shù)（1）公稱壓力 壓力機曲柄轉到離下止點一定角度(稱為公稱壓力角，等于30時），滑塊上所容許的最大工作壓力。 n(2)滑塊行程 滑塊行程是指滑塊從上止點移動到下止點的距離。 n(3)滑塊每分鐘沖壓次數(shù) n(4)壓力機裝模高度 壓力機的裝模高度是指滑塊移動到下止點時，滑塊底平面到工作臺墊板上平面的高度。 n(5)壓力機工作臺面尺寸n(6)落料孔尺寸n (7)模柄孔尺寸 模柄直徑應略小于滑塊內(nèi)模柄安裝孔的直徑。模柄的長度應小于模柄孔的深度。n(8)壓力機電動機功率 其他常用壓力機簡介n (1)偏心壓力機 n偏心壓力機的主軸為偏心軸。n 偏心壓力機的主要特點是行程不大，但可少量調(diào)節(jié)