第一篇 沖壓工藝與模具設(shè)計

章節(jié)鏈接第1篇沖壓工藝概述

第1章沖壓工藝基礎(chǔ)知識

第2章沖壓工藝基礎(chǔ)理論第2篇沖壓工藝與模具設(shè)計

第3章沖裁工藝與模具設(shè)計

第4章彎曲工藝與模具設(shè)計

第5章拉深工藝與模具設(shè)計

第6章成形工藝與模具設(shè)計

第7章沖壓工藝設(shè)計方法及設(shè)計實例第3篇先進(jìn)沖壓工藝與模具

第8章多工位級進(jìn)沖壓工藝與模具設(shè)計

第9章汽車覆蓋件成型工藝與模具設(shè)計

第10章精密沖壓工藝與模具

第11章數(shù)控沖壓工藝與模具第1章沖壓工藝基礎(chǔ)知識第2章沖壓工藝基礎(chǔ)理論第1篇沖壓工藝概述1.1沖壓工藝特點及應(yīng)用1.2沖壓工藝分類1.3沖壓材料1.4沖壓設(shè)備1.5沖壓常用標(biāo)準(zhǔn)1.6沖壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展第1章沖壓工藝基礎(chǔ)知識能力要求

了解沖壓的應(yīng)用，能根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)特征初步判斷出該沖壓件所需的基本沖壓工序熟悉沖壓材料的種類及供應(yīng)規(guī)格熟悉常用沖壓設(shè)備的類型及適應(yīng)工藝沖壓過程現(xiàn)場錄像——普通沖壓沖壓過程現(xiàn)場錄像——普通沖壓沖壓過程現(xiàn)場錄像——自動沖壓沖壓過程現(xiàn)場錄像——自動高速沖壓1.1.1

沖壓的概念日常生活用品1.1沖壓工藝特點及應(yīng)用食品行業(yè)電機行業(yè)儀器、儀表行業(yè)家用電器、電腦行業(yè)空調(diào)背板洗衣機滾筒電子行業(yè)接插件端子電子行業(yè)汽車行業(yè)航空業(yè)及軍事蘇33艦載戰(zhàn)斗機美國F18戰(zhàn)斗機什么是沖壓？在常溫下，利用沖模在壓力機上對金屬（或非金屬）板料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而得到具有一定形狀、尺寸和性能的零件。分離塑性變形沖壓的概念⑴沖壓是在常溫下進(jìn)行的,即不需加熱,故又叫冷沖壓。⑵沖壓加工的對象都是板料，故又稱為板料沖壓。⑶沖壓是由設(shè)備和模具完成其加工過程的，需具備三個要素：沖床(設(shè)備）、模具、原材料。⑷沖壓是塑性變形的基本形式之一。由沖壓概念可知：⑴生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實現(xiàn)機械化和自動化。1.1.2沖壓的特點及應(yīng)用⑶材料利用率高，一般可達(dá)70%~85%，有的高達(dá)95%。⑷可得到其它加工方法難以加工或無法加工的形狀復(fù)雜的零件，如薄殼拉深件。⑸可得到重量輕，剛性好，強度大的零件。⑹不需要加熱，可以節(jié)省能源，且表面質(zhì)量好。(7)大量生產(chǎn)時，產(chǎn)品成本低。⑵尺寸精度高，互換性好。

由此可見，沖壓能集優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗、低成本于一身，這是其它加工方法無法與之相比擬的，因此沖壓的應(yīng)用十分廣泛，如汽車，拖拉機行業(yè)中，沖壓件占60%~70%，儀器儀表占到60~70%，還有日常生活中的各種不銹鋼餐具等等。從精細(xì)的電子元件，儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁以及飛機蒙皮等均需沖壓加工。沖壓加工的缺點傳統(tǒng)加工方法和手段及傳統(tǒng)模具材料自動疊鉚級進(jìn)模：98萬元模具制造周期長，成本高。車門板修邊沖孔模：98萬元

如采用低熔點合金材料制造模具采用快速原型制造技術(shù)制造模具采用經(jīng)濟模具。

但隨著先進(jìn)的模具加工技術(shù)及非傳統(tǒng)意義上的模具材料的出現(xiàn)，這種缺點也可逐漸被克服。缺點將不復(fù)存在

總之，模具工業(yè)是一個國家的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計與模具制造水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的高低。發(fā)達(dá)國家非常重視模具的發(fā)展，日本認(rèn)為：“模具就是進(jìn)入富裕社會的原動力”；德國：“金屬加工業(yè)中的帝王”；羅馬尼亞：“模具就是黃金”；模具在國際上被認(rèn)為是點石成金的行業(yè)。不過這里的模具還包括塑模、鍛模、壓鑄模、橡膠模、食品模、建材模等等，但目前以冷沖模和塑料模的應(yīng)用最廣，各占40%左右。1.2沖壓工藝分類1.按變形性質(zhì)分類分離工序成形工序（1）分離工序

沖壓成形時，被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)變形區(qū)材料受到的剪切應(yīng)力達(dá)到材料的抗剪強度，材料便產(chǎn)生剪切而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。分離工序主要有剪裁、沖孔、落料、切口、剖切等。DDDD落料剪切分離工序示意有分離現(xiàn)象發(fā)生，但不改變空間形狀表1-1分離工序表1-1分離工序（續(xù)）

沖壓成形時，被加工材料在外力作用下，變形區(qū)材料所受到的等效應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限σs，但未達(dá)到強度極限σb，使材料只產(chǎn)生塑性變形，從而得到一定形狀和尺寸的零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻孔、縮口、脹形等。（2）成形工序D只改變毛坯形狀，不發(fā)生分離成形工序示意表1-2成形工序表1-2成形工序（續(xù)）

伸長類成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力，其破壞形式為拉裂，特征是厚度減薄。壓縮類成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為壓應(yīng)力，其特征是厚度增厚，破壞形式為起皺。2.按變形區(qū)受力性質(zhì)分拉深——壓縮類成形脹形——伸長類成形3.按基本變形方式分沖裁彎曲拉深成形4.按工序組合形式分

單工序沖壓復(fù)合沖壓級進(jìn)沖壓1.3沖壓材料沖壓對板料的基本要求滿足使用性能要求滿足沖壓工藝的要求滿足使用性能要求是第一位的，在滿足使用性能要求的前提下盡可能地滿足沖壓工藝要求。1.3.1沖壓材料的工藝要求1.沖壓成形性能沖壓成形性能是指板料對沖壓工藝的適應(yīng)能力。兩種失穩(wěn)：拉伸失穩(wěn)—在拉應(yīng)力的作用下出現(xiàn)局部縮頸或斷裂；壓縮失穩(wěn)—在壓應(yīng)力的作用下失穩(wěn)起皺。前者如低碳鋼拉伸實驗中的縮頸現(xiàn)象，后者如壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象。這樣就有了成形極限，有總體成形極限和局部成形極限之分，成形極限愈高說明沖壓成形性能愈好。（1）抗破裂性是指板料在變形中抵抗破壞的能力。（2）貼模性是指板料在沖壓成形過程中取得與模具形狀一致的能力。（3）定形性是指零件脫模后保持其在模內(nèi)所得形狀的能力。如何衡量板料的沖壓成形性能？板料的沖壓成形性能可以通過板料的力學(xué)性能指標(biāo)來衡量。力學(xué)性能指標(biāo)可通過試驗獲得。板料沖壓成形性能試驗方法：直接試驗：采用專用設(shè)備直接模擬實際沖壓工藝過程進(jìn)行試驗。間接試驗：采用通用設(shè)備，通過拉伸、剪切、硬度測試、金相試驗等方法獲得材料的有關(guān)性能指標(biāo)。（1）直接試驗方法

如錐杯試驗（GB/T15825.6-2008)（2）間接試驗方法如低碳鋼的拉伸試驗等

（1）總延伸率δ與均勻延伸率δb

δ好

→允許產(chǎn)生較大的塑性變形

（2）屈強比σs

/σb

σs/σb

小

→抗破裂性、定形性、貼模性好

（3）彈性模量E

彈性模量E大

→定形性好

影響沖壓成形性能的力學(xué)指標(biāo)

（4）硬化指數(shù)nn大→不易產(chǎn)生裂紋（5）塑性應(yīng)變比γ

γ=εb

/εt大→抗破裂性好（6）塑性應(yīng)變比各向異性系數(shù)

Δγ=（γ0+γ90-2γ45

）/2大→各相異性愈嚴(yán)重2.對化學(xué)成分的要求鋼中一些元素的含量不同會導(dǎo)致材料的塑性、脆性不同。3.對金相組織的要求不同的金相組織會導(dǎo)致材料具有不同的強度，塑性等力學(xué)性能。4.對表面質(zhì)量的要求要求表面光滑、無氧化皮、裂紋、劃傷等缺陷。5.對材料厚度公差的要求一定的厚度對應(yīng)一定的模具間隙，材料厚度公差應(yīng)符合國標(biāo)。1．常用沖壓材料

金屬板料：黑色金屬；有色金屬非金屬板料：膠木板、橡膠板、塑料板等1.3.2

常用沖壓材料及下料方法金屬板料規(guī)格：鋼帶、鋼板、縱切鋼帶等

鋼板和鋼帶的尺寸范圍

（GB/T708-2006）1）鋼板和鋼帶（含縱切鋼帶）的公稱厚度為0.3mm~4.0mm

之間，公稱厚度在1mm以下的鋼板和鋼帶有按0.05mm倍數(shù)的任何尺寸；公稱厚度在1mm以上的鋼板和鋼帶有按

0.1mm倍數(shù)的任何尺寸。

2）鋼板和鋼帶的公稱寬度在600mm~2050mm之間，有按

10mm倍數(shù)的任何尺寸。

3）鋼板的公稱長度在1000mm~6000mm之間，按50倍數(shù)的任何尺寸。

4）根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可以供應(yīng)其他尺寸的鋼板和鋼帶。2.沖壓材料的下料方法

（1）剪板機下料（2）圓盤剪床下料（3）其他下料方法

激光切割機等離子切割機高壓水切割機電火花線切割機電沖剪等1.4沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備的選用原則：沖壓工序的性質(zhì)：分離或成型工序沖壓力的大?。洪_式、閉式模具結(jié)構(gòu)形式模具閉合高度、輪廓尺寸生產(chǎn)批量生產(chǎn)成本產(chǎn)品質(zhì)量結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè)備條件沖壓設(shè)備類型

按照滑塊驅(qū)動力不同有機械壓力機、液壓機和氣壓機等；按照床身的結(jié)構(gòu)不同有開式和閉式壓力機等；按照滑塊數(shù)量不同有單動（一個滑塊）、雙動（2個滑塊）壓力機等；按照連桿數(shù)量不同有單點（一個連桿）、雙點（2個連桿）、四點（四個連桿）壓力機等

……開式曲柄壓力機數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床多工位壓力機液壓機閉式單點曲柄壓力機閉式雙點曲柄壓力機1.曲柄壓力機工作原理及主要組成曲柄連桿機構(gòu)：由曲軸，連桿和滑塊一起組成曲柄連桿機構(gòu)，其中連桿長度可調(diào)節(jié)，適合不同尺寸的模具。（1）工作機構(gòu)（2）傳動系統(tǒng)電動機、皮帶、飛輪、齒輪等組合（3）操作系統(tǒng)空氣分配系統(tǒng)、離合器、制動器、電氣控制箱等（4）支承部件機身：開式、閉式（5）輔助系統(tǒng)氣路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)（6）附屬裝置（1）型號

1）鍛壓機床類別：

J--機械壓力機

D--鍛機

Y--液壓壓力機

A--剪切機

Z--自動壓力機

W--彎曲校壓機

C--錘

T--其它2）曲柄壓力機代號說明JB23-63A

J--壓力機類別

B--變型設(shè)計代碼

2--壓力機的列別

3--壓力機的級別

63--公稱壓力

A--改進(jìn)設(shè)計號2.壓力機的型號和技術(shù)參數(shù)63T開式雙柱可傾式第二種改進(jìn)型壓力機（2）技術(shù)參數(shù)

1）公稱壓力F

2）公稱壓力行程SF3）滑塊行程S

上死點→下死點

4）滑塊行程次數(shù)n

上死點→下死點→上死點

5）壓力機的閉合高度

6）工作臺板及滑塊底面尺寸

7）喉深C8）模柄孔尺寸指滑塊在下死點前某一位置滑塊所具有的壓力。1.5沖模常用標(biāo)準(zhǔn)1.國家標(biāo)準(zhǔn)（GB或GB/T，T為推薦標(biāo)準(zhǔn)）2.機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T）標(biāo)準(zhǔn)查詢網(wǎng)站：/（工標(biāo)網(wǎng)）沖模部分標(biāo)準(zhǔn)名稱及代號1.6沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展1.6.1沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀

1．沖壓模具市場情況

2．沖壓成形工藝與理論研究

3．沖壓模具設(shè)計與制造

4．沖壓技術(shù)的數(shù)字化與信息化

5．沖壓設(shè)備及自動化

6．沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化1.6.2沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢

1．產(chǎn)品發(fā)展重點

2．技術(shù)發(fā)展重點

3．其他發(fā)展重點2.1塑性成形基本概念2.2塑性成形力學(xué)基礎(chǔ)2.3塑性成形基本規(guī)律第2章沖壓工藝基礎(chǔ)理論能力要求

能利用沖壓基本理論解釋常見的沖壓現(xiàn)象。1.彈性與彈性變形

2.塑性與塑性成形

3.塑性指標(biāo)

4.變形抗力

5.內(nèi)力與應(yīng)力2.1塑性成形基本概念同一變形條件下不同的材料具有不同的塑性，同一種材料在不同的變形條件下又會出現(xiàn)不同的塑性。2.2塑性成形力學(xué)基礎(chǔ)1.應(yīng)力狀態(tài)