沖壓模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)課件

第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.1沖壓成形與模具技術(shù)概述一、基本概念沖壓成形——在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具——在沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。二、沖壓工序的分類1.分離工序2.成形工序第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.1沖壓成形與模具1MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)分離工序——沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限σb，使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件。分離工序主要有剪裁和沖裁等。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)分離工序——沖2MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)成形工序——沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)屈服極限σs，但未達(dá)到強(qiáng)度極限σb，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)成形工序——沖3MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)三、沖模1.沖模的分類按工藝性質(zhì)分——沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等。按工序組合分——單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模2.沖模零件工藝零件——直接參與工藝過(guò)程的完成并和坯料有直接接觸，包括：凸模、凹模、定位零件、卸料與壓料零件等結(jié)構(gòu)零件——不直接參與完成工藝過(guò)程，也不和坯料有直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括：?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)三、沖模4MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)5MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)6MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)7MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)四、沖模設(shè)計(jì)與制造的主要內(nèi)容1.沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程（沖壓）產(chǎn)品設(shè)計(jì)沖壓成形工藝設(shè)計(jì)沖壓模具設(shè)計(jì)沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)沖模制造MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)四、沖模設(shè)計(jì)與8MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)2.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的內(nèi)容沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與模具制造。沖壓工藝設(shè)計(jì)——沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。沖模設(shè)計(jì)——實(shí)現(xiàn)沖壓工藝。沖模制造則是模具設(shè)計(jì)過(guò)程的延續(xù)，目的是使設(shè)計(jì)圖樣，通過(guò)原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r(jià)值的模具實(shí)體。

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)2.沖壓模具設(shè)9MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.2沖壓設(shè)備及選用（工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容之一）一、常見(jiàn)沖壓設(shè)備機(jī)械壓力機(jī)（以Jxx表示其型號(hào)）液壓機(jī)（以Yxx表示其型號(hào)）摩擦壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)數(shù)控沖床油壓機(jī)水壓機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.2沖壓設(shè)10曲柄壓力機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)曲柄壓力機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)11數(shù)控沖床MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)數(shù)控沖床MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)12摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī)2-傳送帶3、5-摩擦盤4-軸6-飛輪7、10-連桿

8-螺母9-螺桿11-擋塊12-滑塊13-手柄

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造13偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-滑塊2-連桿3-制動(dòng)裝置4-偏心軸5-離合器6-皮帶輪7-電機(jī)8-操縱機(jī)構(gòu)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造14曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī)2-皮帶輪3、4-齒輪5-離合器6-連桿7-滑塊

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造15油壓機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)油壓機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)16MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)類型設(shè)備名稱工作原理特點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)

利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動(dòng)力，借助螺桿與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理而工作。其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.1

所示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會(huì)引起飛輪與摩擦盤之間的滑動(dòng)，而不致?lián)p壞機(jī)件。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低。適用于中小型件的沖壓加工，對(duì)于校正、壓印和成形等沖壓工序尤為適宜。曲柄壓力機(jī)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過(guò)皮帶輪及齒輪帶動(dòng)曲軸傳動(dòng)，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機(jī)一般是開(kāi)式壓力機(jī)，而曲軸壓力機(jī)有開(kāi)式和閉式之分。偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.2和圖1.2.3所示。生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工高速?zèng)_床工作原理與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動(dòng)送料裝置、安全檢測(cè)裝置等輔助裝置。生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級(jí)進(jìn)模。液壓機(jī)油壓機(jī)水壓機(jī)利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓等成形工序。工作原理與特點(diǎn)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)類型設(shè)備名稱工17MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇1.公稱壓力2.滑塊行程3.行程次數(shù)4.工作臺(tái)面尺寸5.滑塊模柄孔尺寸6.閉合高度MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、沖壓設(shè)備規(guī)18公稱壓力：壓力機(jī)許用壓力曲線：

沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右。壓力機(jī)的許用壓力曲線1─壓力機(jī)許用壓力曲線2─沖裁工藝沖裁力實(shí)際變化曲線3─拉深工藝?yán)盍?shí)際變化曲線

滑塊下滑到距下極點(diǎn)某一特定的距離Sp(0.05～0.07滑塊行程)或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點(diǎn)某一特定角度α?xí)r，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機(jī)的公稱壓力。

實(shí)際沖壓力曲線與與壓力機(jī)許用壓力曲線不同。

拉深時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算出的拉深力大60%～100%。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)公稱壓力：壓力機(jī)許用壓力曲線：沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸19壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度：理論上為：實(shí)際上為：模具與壓力機(jī)的關(guān)系

指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面（即墊板下平面）之間的距離。

指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的差值。

指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。Hmin-H1≤H≤Hmax－H1Hmin-H１＋10≤H≤Hmax-H１－5MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)H——模具閉合高度；Hmin——壓力機(jī)的最小閉合高度；Hmax——壓力機(jī)的最大閉合高度；H１——墊板厚度；M——連桿調(diào)節(jié)量；Hmin－H１——壓力機(jī)的最小裝模高度；Hmax-H１——壓力機(jī)的最大裝模高度。壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度：理論上為20MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.3板料成形理論簡(jiǎn)介——塑性成形平面應(yīng)力問(wèn)題及其解法（應(yīng)力、應(yīng)變及其分布、成形載荷）平面應(yīng)力狀態(tài)屈服準(zhǔn)則（屈服條件）主應(yīng)力法(切塊法)有限元法σ1-σ3=(1～1.155)σSMD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.3板料成21MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)a）任意坐標(biāo)系

b）主軸坐標(biāo)系

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)22MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)9種主應(yīng)力狀態(tài)圖平面應(yīng)力狀態(tài)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)9種主應(yīng)力狀態(tài)23MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.4板料及其成形性能硬化模型硬化指數(shù)各向異性與塑性應(yīng)變比延伸率屈強(qiáng)比（σs／σb）彈性模量E成形極限圖(FLD)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.4板料及24MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)25MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)261.5模具材料選用

不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對(duì)模具材料的要求也有所不同。沖模工作零件主要長(zhǎng)期承受沖擊和摩擦等。表1.4.1是不同模具工作條件及對(duì)模具工作零件材料的性能要求。

一、沖壓對(duì)模具材料的要求MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.5模具材料選用不同沖壓方法，其模具類型不同，模27二、沖模材料的選用原則1.根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；2.根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；3.滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形?。?.滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、沖模材料的選用原則1.根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料28

沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等（可參見(jiàn)GB/T699—1999、GB/T1298—1986、GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981、JB/T5827—1991等）。三、沖模常見(jiàn)材料及熱處理要求MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、29

常用模具鋼的性能比較見(jiàn)表1.4.2。常用冷作模具鋼國(guó)內(nèi)、外牌號(hào)對(duì)照見(jiàn)表1.4.3。模具工作零件的常用材料及熱處理要求見(jiàn)表1.4.4。模具一般零件的常用材料及熱處理要求見(jiàn)表1.4.5。

模具零件加工常見(jiàn)熱處理方法有退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。根據(jù)零件及要求不同，熱處理工序安排也不同。見(jiàn)表1.4.6、表1.4.7。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)常用模具鋼的性能比較見(jiàn)表1.4.2。MD&M第一章30MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)31MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)32MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)33MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)34MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)35MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)361.6模具加工MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)模具制造主要有三項(xiàng)工作：

（1）模具工作零件的制造

（2）配購(gòu)?fù)ㄓ谩?biāo)準(zhǔn)件及進(jìn)行補(bǔ)充加工

（3）進(jìn)行模具裝配和試模

其中，模具工作零件的制造和模具裝配是重點(diǎn)。二類工具：模具加工、裝配中需要的專用工具，如非標(biāo)準(zhǔn)鉸刀、量規(guī)，靠模，檢驗(yàn)樣板。。。1.6模具加工MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基371.6模具加工1.形狀復(fù)雜，加工精度高；2.模具材料性能優(yōu)異，硬度高，難加工；3.模具生產(chǎn)批量小，大多具有單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用專用工具加工；4.模具制造完成后均需調(diào)整和試模。一、模具制造特點(diǎn)沖模是專用的工藝裝備，沖模制造屬于單件生產(chǎn)。制造特點(diǎn)：MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.6模具加工1.形狀復(fù)雜，加工精度高；一、模具制造特點(diǎn)沖38模具制造正由勞動(dòng)密集技術(shù)密集依靠手工技巧依靠高效、高精度的數(shù)控切削機(jī)床、電加工機(jī)床機(jī)械加工時(shí)代機(jī)、電結(jié)合加工以及其它特殊加工時(shí)代

現(xiàn)代模具制造集中了制造技術(shù)的精華,體現(xiàn)了先進(jìn)制造技術(shù)，已成為技術(shù)密集型的綜合加工技術(shù)。一、模具制造特點(diǎn)（續(xù)）MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)模具制造正由勞動(dòng)密集技術(shù)密集依靠手工技巧依靠高效、高精度的數(shù)39包括：二、模具零件加工方法其中：2.特種加工是對(duì)機(jī)械加工的重要補(bǔ)充，但也需要用機(jī)械加工的方法進(jìn)行預(yù)加工。機(jī)械加工、特種加工1.機(jī)械加工是主要加工方法，配以鉗工操作，可實(shí)現(xiàn)整套模具的制造。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)包括：二、模具零件加工方法其中：2.特種加工是對(duì)機(jī)械加工的重40（一）模具零件的毛坯選擇凸、凹模等工作零件：二、模具零件加工方法（續(xù)）模座、大型模具零件：墊板、固定板等零件：不同方法得到的毛坯，其加工余量不同。鍛件鑄件型材上的切割件MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)（一）模具零件的毛坯選擇凸、凹模等工作零件：二、模具零件加工41二、模具零件加工方法（續(xù)）（二）模具零件的機(jī)械加工常用機(jī)械加工方法在模具零件加工中的應(yīng)用如表1.5.1所示。

主要有車、刨、銑、鏜、磨等?，F(xiàn)在數(shù)控技術(shù)都應(yīng)用在這些加工方法中，甚至有多軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工。

常用機(jī)械加工方法可能到的尺寸精度和表面粗糙度如表1.5.2～表1.5.3所示。

常見(jiàn)外圓表面、平面和孔的加工方案見(jiàn)表1.5.1～1.5.6所示。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、模具零件加工方法（續(xù)）（二）模具零件的機(jī)械加工常用機(jī)械加42MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)43MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)44MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)45二、模具零件加工方法（續(xù)）（三）模具零件的電加工電火花加工、電火花線切割加工

在一定的介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件電極之間脈沖放電的電腐蝕作用，對(duì)工件進(jìn)行加工的一種工藝方法，它是不斷放電蝕除金屬的過(guò)程。1.電火花加工MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、模具零件加工方法（續(xù)）（三）模具零件的電加工電火花加工、46MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)47MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)48局限性：（三）模具零件的電加工(續(xù)）1.電火花加工(續(xù)）②只能用于加工金屬等導(dǎo)電材料；①需要制作成形電極；③加工速度一般較慢，為了提高加工速度，一般要事先用機(jī)械加工方法對(duì)零件進(jìn)行預(yù)加工；④存在電極損耗，影響加工精度；⑤最小角部半徑有限制，一般電火花加工加工能得到的最小角部半徑等于放電間隙。二、模具零件加工方法（續(xù)）MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)局限性：（三）模具零件的電加工(續(xù)）1.電火花加工(續(xù)）②只49二、模具零件加工方法（續(xù)）2.電火花線切割加工

電火花線切割加工和電火花成形加工的原理相同。線切割加工時(shí)，是用連續(xù)移動(dòng)的電極絲作為工具電極代替電火花加工中的成形電極，其加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用如表1.5.11所示。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)（三）模具零件的電加工(續(xù)）二、模具零件加工方法（續(xù)）2.電火花線切割加工50MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)51模具零件常用精加工方法比較如表1.5.13所示。二、模具零件加工方法（續(xù)）（四）模具零件常用精加工方法比較MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)模具零件常用精加工方法比較如表1.5.13所示。二、模具零件52MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)53MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)54技術(shù)上要先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上要合理三、模具零件加工工藝規(guī)程的編制

模具零件加工工藝規(guī)程制定的一般步驟和所包含的基本內(nèi)容見(jiàn)表1.5.14所示。

由于模具零件的加工多屬于單件生產(chǎn)，一般都制定以工序?yàn)閱挝?，?jiǎn)單明了的工藝規(guī)程。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)技術(shù)上要先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上要合理三、模具零件加工工藝規(guī)程的編制55MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)56MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)本章思考題沖壓工序和沖模分類壓力機(jī)規(guī)格參數(shù)壓力機(jī)的許用壓力曲線與沖壓（沖裁、拉深等）工藝力曲線的關(guān)系板料成形性能指標(biāo)、方法及其作用MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)本章思考題57第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.1沖壓成形與模具技術(shù)概述一、基本概念沖壓成形——在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具——在沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。二、沖壓工序的分類1.分離工序2.成形工序第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.1沖壓成形與模具58MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)分離工序——沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限σb，使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件。分離工序主要有剪裁和沖裁等。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)分離工序——沖59MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)成形工序——沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)屈服極限σs，但未達(dá)到強(qiáng)度極限σb，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)成形工序——沖60MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)三、沖模1.沖模的分類按工藝性質(zhì)分——沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等。按工序組合分——單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模2.沖模零件工藝零件——直接參與工藝過(guò)程的完成并和坯料有直接接觸，包括：凸模、凹模、定位零件、卸料與壓料零件等結(jié)構(gòu)零件——不直接參與完成工藝過(guò)程，也不和坯料有直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括：?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)三、沖模61MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)62MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)63MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)64MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)四、沖模設(shè)計(jì)與制造的主要內(nèi)容1.沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程（沖壓）產(chǎn)品設(shè)計(jì)沖壓成形工藝設(shè)計(jì)沖壓模具設(shè)計(jì)沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)沖模制造MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)四、沖模設(shè)計(jì)與65MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)2.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的內(nèi)容沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與模具制造。沖壓工藝設(shè)計(jì)——沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。沖模設(shè)計(jì)——實(shí)現(xiàn)沖壓工藝。沖模制造則是模具設(shè)計(jì)過(guò)程的延續(xù)，目的是使設(shè)計(jì)圖樣，通過(guò)原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r(jià)值的模具實(shí)體。

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)2.沖壓模具設(shè)66MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.2沖壓設(shè)備及選用（工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容之一）一、常見(jiàn)沖壓設(shè)備機(jī)械壓力機(jī)（以Jxx表示其型號(hào)）液壓機(jī)（以Yxx表示其型號(hào)）摩擦壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)數(shù)控沖床油壓機(jī)水壓機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.2沖壓設(shè)67曲柄壓力機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)曲柄壓力機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)68數(shù)控沖床MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)數(shù)控沖床MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)69摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī)2-傳送帶3、5-摩擦盤4-軸6-飛輪7、10-連桿

8-螺母9-螺桿11-擋塊12-滑塊13-手柄

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造70偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-滑塊2-連桿3-制動(dòng)裝置4-偏心軸5-離合器6-皮帶輪7-電機(jī)8-操縱機(jī)構(gòu)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造71曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī)2-皮帶輪3、4-齒輪5-離合器6-連桿7-滑塊

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造72油壓機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)油壓機(jī)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)73MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)類型設(shè)備名稱工作原理特點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)

利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動(dòng)力，借助螺桿與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理而工作。其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.1

所示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會(huì)引起飛輪與摩擦盤之間的滑動(dòng)，而不致?lián)p壞機(jī)件。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低。適用于中小型件的沖壓加工，對(duì)于校正、壓印和成形等沖壓工序尤為適宜。曲柄壓力機(jī)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過(guò)皮帶輪及齒輪帶動(dòng)曲軸傳動(dòng)，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機(jī)一般是開(kāi)式壓力機(jī)，而曲軸壓力機(jī)有開(kāi)式和閉式之分。偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.2和圖1.2.3所示。生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工高速?zèng)_床工作原理與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動(dòng)送料裝置、安全檢測(cè)裝置等輔助裝置。生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級(jí)進(jìn)模。液壓機(jī)油壓機(jī)水壓機(jī)利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓等成形工序。工作原理與特點(diǎn)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)類型設(shè)備名稱工74MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇1.公稱壓力2.滑塊行程3.行程次數(shù)4.工作臺(tái)面尺寸5.滑塊模柄孔尺寸6.閉合高度MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、沖壓設(shè)備規(guī)75公稱壓力：壓力機(jī)許用壓力曲線：

沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右。壓力機(jī)的許用壓力曲線1─壓力機(jī)許用壓力曲線2─沖裁工藝沖裁力實(shí)際變化曲線3─拉深工藝?yán)盍?shí)際變化曲線

滑塊下滑到距下極點(diǎn)某一特定的距離Sp(0.05～0.07滑塊行程)或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點(diǎn)某一特定角度α?xí)r，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機(jī)的公稱壓力。

實(shí)際沖壓力曲線與與壓力機(jī)許用壓力曲線不同。

拉深時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算出的拉深力大60%～100%。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)公稱壓力：壓力機(jī)許用壓力曲線：沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸76壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度：理論上為：實(shí)際上為：模具與壓力機(jī)的關(guān)系

指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面（即墊板下平面）之間的距離。

指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的差值。

指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。Hmin-H1≤H≤Hmax－H1Hmin-H１＋10≤H≤Hmax-H１－5MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)H——模具閉合高度；Hmin——壓力機(jī)的最小閉合高度；Hmax——壓力機(jī)的最大閉合高度；H１——墊板厚度；M——連桿調(diào)節(jié)量；Hmin－H１——壓力機(jī)的最小裝模高度；Hmax-H１——壓力機(jī)的最大裝模高度。壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度：理論上為77MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.3板料成形理論簡(jiǎn)介——塑性成形平面應(yīng)力問(wèn)題及其解法（應(yīng)力、應(yīng)變及其分布、成形載荷）平面應(yīng)力狀態(tài)屈服準(zhǔn)則（屈服條件）主應(yīng)力法(切塊法)有限元法σ1-σ3=(1～1.155)σSMD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.3板料成78MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)a）任意坐標(biāo)系

b）主軸坐標(biāo)系

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)79MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)9種主應(yīng)力狀態(tài)圖平面應(yīng)力狀態(tài)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)9種主應(yīng)力狀態(tài)80MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.4板料及其成形性能硬化模型硬化指數(shù)各向異性與塑性應(yīng)變比延伸率屈強(qiáng)比（σs／σb）彈性模量E成形極限圖(FLD)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.4板料及81MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)82MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)831.5模具材料選用

不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對(duì)模具材料的要求也有所不同。沖模工作零件主要長(zhǎng)期承受沖擊和摩擦等。表1.4.1是不同模具工作條件及對(duì)模具工作零件材料的性能要求。

一、沖壓對(duì)模具材料的要求MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.5模具材料選用不同沖壓方法，其模具類型不同，模84二、沖模材料的選用原則1.根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖擊、耐疲勞性等；2.根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料；3.滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形??；4.滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)二、沖模材料的選用原則1.根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料85

沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金以及鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯橡膠等。沖壓模具中凸、凹模等工作零件所用的材料主要是模具鋼，常用的模具鋼包括碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼、高速工具鋼、基體鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金等（可參見(jiàn)GB/T699—1999、GB/T1298—1986、GB/T1299—2000、JB/T5826—1991、JB/T5825—1981、JB/T5827—1991等）。三、沖模常見(jiàn)材料及熱處理要求MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)沖壓模具所用材料主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、86

常用模具鋼的性能比較見(jiàn)表1.4.2。常用冷作模具鋼國(guó)內(nèi)、外牌號(hào)對(duì)照見(jiàn)表1.4.3。模具工作零件的常用材料及熱處理要求見(jiàn)表1.4.4。模具一般零件的常用材料及熱處理要求見(jiàn)表1.4.5。

模具零件加工常見(jiàn)熱處理方法有退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳、氮化等。根據(jù)零件及要求不同，熱處理工序安排也不同。見(jiàn)表1.4.6、表1.4.7。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)常用模具鋼的性能比較見(jiàn)表1.4.2。MD&M第一章87MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)88MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)89MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)90MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)91MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)92MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)931.6模具加工MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)模具制造主要有三項(xiàng)工作：

（1）模具工作零件的制造

（2）配購(gòu)?fù)ㄓ?、?biāo)準(zhǔn)件及進(jìn)行補(bǔ)充加工

（3）進(jìn)行模具裝配和試模

其中，模具工作零件的制造和模具裝配是重點(diǎn)。二類工具：模具加工、裝配中需要的專用工具，如非標(biāo)準(zhǔn)鉸刀、量規(guī)，靠模，檢驗(yàn)樣板。。。1.6模具加工MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基941.6模具加工1.形狀復(fù)雜，加工精度高；2.模具材料性能優(yōu)異，硬度高，難加工；3.模具生產(chǎn)批量小，大多具有單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用專用工具加工；4.模具制造完成后均需調(diào)整和試模。一、模具制造特點(diǎn)沖模是專用的工藝裝備，沖模制造屬于單件生產(chǎn)。制造特點(diǎn)：MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)1.6模具加工1.形狀復(fù)雜，加工精度高；一、模具制造特點(diǎn)沖95模具制造正由勞動(dòng)密集技術(shù)密集依靠手工技巧依靠高效、高精度的數(shù)控切削機(jī)床、電加工機(jī)床機(jī)械加工時(shí)代機(jī)、電結(jié)合加工以及其它特殊加工時(shí)代

現(xiàn)代模具制造集中了制造技術(shù)的精華,體現(xiàn)了先進(jìn)制造技術(shù)，已成為技術(shù)密集型的綜合加工技術(shù)。一、模具制造特點(diǎn)（續(xù)）MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)模具制造正由勞動(dòng)密集技術(shù)密集依靠手工技巧依靠高效、高精度的數(shù)96包括：二、模具零件加工方法其中：2.特種加工是對(duì)機(jī)械加工的重要補(bǔ)充，但也需要用機(jī)械加工的方法進(jìn)行預(yù)加工。機(jī)械加工、特種加工1.機(jī)械加工是主要加工方法，配以鉗工操作，可實(shí)現(xiàn)整套模具的制造。MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)包括：二、模具零件加工方法其中：2.特種加工是對(duì)機(jī)械加工的重97（一）模具零件的毛坯選擇凸、凹模等工作零件：二、模具零件加工方法（續(xù)）模座、大型模具零件：墊板、固定板等零件：不同方法得到的毛坯，其加工余量不同。鍛件鑄件型材上的切割件MD&M第一章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)（一）模具零件的毛坯選擇凸、凹模等工作零件：二、模具零件加工98二、模具零件加工方法（續(xù)）（二）模具零件的機(jī)械加工常用機(jī)械加工方法在模具零件加工中的應(yīng)用如表1.5.1所示。

主要有車、刨、銑、鏜、磨等。現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)都應(yīng)用在這些加工方法中，甚至有多軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工。

常用機(jī)械加工方法可能到的尺寸精度和表面粗糙度如表1.5.2～表1.5.3所示。

常見(jiàn)外圓表面