第二章沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)課件

第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo學(xué)習(xí)內(nèi)容

1、了解沖壓工藝常用的基本設(shè)備。

2、掌握沖壓設(shè)備相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。

3、了解塑性成型的基本理論。

4、了解常用的沖壓材料和模具材料。第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2.1冷沖壓設(shè)備一、沖壓設(shè)備分類機(jī)械壓力機(jī)：曲柄壓力機(jī)、偏心壓力機(jī)、拉深壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、粉末制品壓力機(jī)、模鍛精壓機(jī)、擠壓用壓力機(jī)、專用壓力機(jī)液壓壓力機(jī)：沖壓液壓機(jī)、一般用途液壓機(jī)、彎曲校正壓緊用液壓機(jī)、打包壓塊用液壓機(jī)、專門化液壓機(jī)第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo1、曲柄壓力機(jī)圖2-1曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—電動(dòng)機(jī)；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(dòng)器；14—導(dǎo)塊；15—床身

第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo（1）基本結(jié)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)（由皮帶輪、皮帶、齒輪、離合器、制動(dòng)器及傳動(dòng)軸組成）工作機(jī)構(gòu)（由曲軸、連桿和滑塊組成）床身（2）工作過程（3）分類[1]根據(jù)其床身結(jié)構(gòu)不同，可分為開式?jīng)_床和閉式?jīng)_床。[2]按照滑塊數(shù)目，可分為單動(dòng)、雙動(dòng)、三動(dòng)三種。[3]按照連桿數(shù)量，可分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)和四點(diǎn)。第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo閉式單點(diǎn)閉式雙點(diǎn)第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2、摩擦壓力機(jī)圖2-2摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖1—電動(dòng)機(jī)；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CompanyLogo3、偏心壓力機(jī)（1）結(jié)構(gòu)圖2-3偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖1—腳踏板；2—工作臺；3—滑塊；4—連桿；5—制動(dòng)器；6—偏心軸；7—離合器；8—帶輪；9—電動(dòng)機(jī)；10—床身；11—操縱機(jī)構(gòu)；12—工作臺墊板第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo（2）行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)第二章板材沖壓成型的基本知識圖2-4偏心壓力機(jī)行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1—螺母；2—接合套；3—偏心套；4—連桿；5—偏心主軸；O—偏心主軸中心；A—偏心主軸偏心部分中心；M—偏心套3的中心CompanyLogo第二章板材沖壓成型的基本知識a）最小行程狀態(tài)b）最大行程狀態(tài)c）任意位置行程狀態(tài)圖2-5偏心壓力機(jī)行程調(diào)節(jié)狀態(tài)圖CompanyLogo4、液壓機(jī)（1）結(jié)構(gòu)組成各種液壓機(jī)都由三部分組成本體部分：包括立柱，上、下橫梁、活動(dòng)橫梁、工作缸、頂出器。動(dòng)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CompanyLogo

圖2-6Y32-300型液壓機(jī)外形圖1—工作缸；2—上橫梁；3—立柱；4—活動(dòng)橫梁；5—頂出缸；6—下橫梁a—本體部分b—操作控制系統(tǒng)

c——?jiǎng)恿Σ糠值诙掳宀臎_壓成型的基本知識CompanyLogo二、沖壓設(shè)備的選用1、沖壓設(shè)備類型第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2、沖壓設(shè)備參數(shù)（1）標(biāo)稱壓力第二章板材沖壓成型的基本知識圖2-7曲柄壓力機(jī)的許用壓力曲線

H-滑塊行程ha-滑塊離下止點(diǎn)的距離аa(bǔ)-曲柄離下止點(diǎn)的夾角F-滑塊在某位置時(shí)所允許的最大工作壓力Fmax-壓力機(jī)的最大許用壓力標(biāo)稱壓力是指滑塊離下止點(diǎn)前某一特定距離（此距離稱為標(biāo)稱壓力行程或額定壓力行程）或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前某一特定角度（此角度稱為標(biāo)稱壓力角或額定壓力角）時(shí)，滑塊上所允許承受的最大工作壓力。施力行程小的沖壓工序（沖孔、落料等）沖壓工藝所需沖壓力小于標(biāo)稱壓力即可。施力行程較大的沖壓工序（深拉深、深彎曲等）沖壓所需的力的總和小于標(biāo)稱壓力的50%~60%。在選擇壓力機(jī)時(shí)，必須使沖壓力曲線不超過壓力機(jī)的許用壓力曲線。第二章板材沖壓成型的基本知識（2）滑塊行程

滑塊行程是指滑塊從上止點(diǎn)至下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離。對于曲柄壓力機(jī)，其值等于曲柄半徑的兩倍。（3）滑塊每分鐘行程次數(shù)

行程次數(shù)是指滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。（4）工作臺面尺寸和漏料孔尺寸

工作臺面（或工作墊板）尺寸一般應(yīng)大于模具底座50-70mm，以便安裝模具。漏料孔尺寸應(yīng)大于工件或廢料尺寸，以便漏料。對于有彈頂裝置的模具，下彈頂器的外形尺寸還應(yīng)小于漏料孔尺寸。第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo（5）裝模高度

壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺上的墊板上平面之間的距離。調(diào)節(jié)壓力機(jī)連桿的長度，可以調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度。*模具的閉合高度應(yīng)在壓力機(jī)的最大與最小裝模高度之間。（6）電動(dòng)機(jī)功率

所選擇的電機(jī)功率應(yīng)大于沖壓所需功率。第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo3、高速壓力機(jī)第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo圖2-8高速壓力機(jī)及其附屬機(jī)構(gòu)1—開卷機(jī)；2—校平機(jī)構(gòu)；3—供料緩沖裝置；4—送料機(jī)構(gòu)；5—高速自動(dòng)壓力機(jī)；6—彈性支承第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo4、數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī)第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo

圖2-9數(shù)控沖模回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)工作原理示意圖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(jī)構(gòu)第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2.2板材沖壓成型的基本理論2.2.1板料沖壓成型中的力學(xué)基礎(chǔ)1、點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)第二章板材沖壓成型的基本知識

圖2-10點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)（a）任意坐標(biāo)系統(tǒng)（b）主軸坐標(biāo)系統(tǒng)CompanyLogo板料成型時(shí)，大多數(shù)情況下板厚方向的應(yīng)力很小，可以忽略不計(jì)。所以一般可按平面應(yīng)力狀態(tài)處理板料成型過程。板料沖壓時(shí)，毛坯的內(nèi)孔和外邊緣處通常處于直線應(yīng)力狀態(tài)。

第二章板材沖壓成型的基本知識圖2-11主應(yīng)力圖CompanyLogo主應(yīng)力圖中，壓應(yīng)力分量越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性越高。單元體上三個(gè)正應(yīng)力的平均值稱為平均應(yīng)力，用σm表示，即

σm=（σ1+σ2+σ3）/3任何一種應(yīng)力狀態(tài)都可以看成是由兩種應(yīng)力狀態(tài)疊加而成的。

球應(yīng)力狀態(tài)（靜水壓力）：各應(yīng)力分量大小等于平均應(yīng)力。

改變物體的體積，而不能改變物體的形狀。

偏應(yīng)力狀態(tài)：減去了球應(yīng)力狀態(tài)以后得到的應(yīng)力狀態(tài)。

能使物體產(chǎn)生形狀變化，不會引起物體體積的變化。

第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2、點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)設(shè)有邊長分別為b0、l0和t0的立方形物體，均勻變形后尺寸變?yōu)閎、l、t，根據(jù)體積不變條件：l0b0t0=lbt等式兩邊取對數(shù)可得：1n（b/b0

）+1n（l/l0

）+1n（t/t0

）=0以應(yīng)變的形式表示：

ε1+ε2+ε3=0（2-2）第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo第二章板材沖壓成型的基本知識圖2-12主應(yīng)變圖CompanyLogo第二章板材沖壓成型的基本知識2.2.2屈服準(zhǔn)則各個(gè)應(yīng)力分量之間的關(guān)系稱為屈服準(zhǔn)則（塑性條件）。屈服準(zhǔn)則是金屬進(jìn)入塑性狀態(tài)的力學(xué)條件。1、Tresca

塑性條件：材料塑性變形的開始與最大切應(yīng)力有關(guān)。無論是何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力達(dá)到某一定值時(shí)材料就開始屈服。其表達(dá)式如下：（2-3）

σ1-σ3=σs

（σ1≥σ2≥σ3

）（2-4）CompanyLogo第二章板材沖壓成型的基本知識2、Mises塑性條件：當(dāng)變形金屬中某點(diǎn)的三個(gè)主應(yīng)力的組合滿足以下關(guān)系時(shí)，材料即開始屈服，進(jìn)入塑性狀態(tài)。即：

（2-5）

式中σ1、σ2

、σ3—三個(gè)主應(yīng)力，σ1≥σ2≥σ3

σ—材料在單向應(yīng)力狀態(tài)下的真實(shí)應(yīng)力。

也可寫成統(tǒng)一的形式：σ1-σ3=βσ（2-8）當(dāng)中間主應(yīng)力σ2=σ1或σ2=σ3時(shí)，β=1；當(dāng)中間主應(yīng)力σ2=（σ1+σ3

）/2時(shí)，β=1.155。

CompanyLogo2.2.3沖壓變形趨向性及其控制變形區(qū)非變形區(qū)弱區(qū)必先變形，變形區(qū)應(yīng)為弱區(qū)第二章板材沖壓成型的基本知識（a）拉深（b）翻邊（c）縮口CompanyLogo改變變形趨勢的措施：1、改變毛坯各部分的相對尺寸第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2、改變模具工作部分的幾何形狀和尺寸。改變凸模和凹模的圓角半徑3、改變毛坯與模具接觸表面之間的摩擦阻力?？刹捎脻櫥透淖兙植渴芰?、改變毛坯局部溫度。主要采用局部加熱或深冷的辦法第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2.3常用冷沖壓材料及其成型性能2.3.1沖壓材料的基本要求和實(shí)驗(yàn)方法1、影響板材沖壓成型性能的原因

[1]板材的化學(xué)成分[2]板材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)[3]材料的表面質(zhì)量

[4]板材的尺寸精度

第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo2、板材沖壓成型性能可分為剪切性能和成型性能兩大類。

[1]剪切性能是指板料對分離加工的適應(yīng)能力；

[2]成型性能是指板料對沖壓成型加工的適應(yīng)能力。成型性能包括有抗破裂性、貼模性和定形性。第二章板材沖壓成型的基本知識CompanyLogo3、板材成型性能的試驗(yàn)方法常用的試驗(yàn)方法有間接試驗(yàn)和直接試驗(yàn)兩大類。[1]間接試驗(yàn)主要的方法有：拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、金相微觀檢查等。其中拉伸試驗(yàn)是測定板材的力學(xué)性能簡單而最常用的方法。

第二章板材沖壓成型的基本知識

（a）拉伸實(shí)驗(yàn)用試樣（b）拉伸曲線圖2-15拉伸實(shí)驗(yàn)試樣及拉伸曲線CompanyLogo第二章板材沖壓成型的基本知識由拉伸試驗(yàn)得到的各種力學(xué)性能指標(biāo)有屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，伸長率e（％），彈性模量E，加工硬化指數(shù)