【2017年整理】冲压模具教案(冲压模具概述)

1、1绪论一、 冲压的概念1、冲压冲压 ：在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加工方法。因为通常使用的材料为板料，故也常称为板料冲压。冲压成形产品示例一日常用品：易拉罐、餐盘、垫圈等。冲压成形产品示例二兵器产品：子弹壳等。冲压成形产品示例三高科技产品：汽车覆盖件、飞机蒙皮等。2、冲模冲压模具： 将材料加工成所需冲压件的一种工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）3、 冲压生产的三要素：冲压生产的三要素： 合理的冲压工艺、先进的模具、高效的冲压设备1.2 冲压加工特点与应用4、 冲压加工的特点（1）生产率高、操作简单。高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。 （2）一般无需进行切削加工，节约原料、节省能源。（3）冲压件的尺寸公差由冲模来保证，产品尺寸稳定、互换性好。“一模一样”（4）冲压产品壁薄、量轻、刚度好，可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽车纵梁、覆盖件等。局限性：由于冲模制造是单件小批量生产，精度高，是技术密集型产品，制造成本高。因此，冲压生产只适应大批量生产。据不完全统计，冲压件在汽车、拖拉机行业中

2、约占 60%，在电子工业中约占85%，而在日用五金产品中占到约 90%。如一辆新型轿车投产需配套 2000 副以上各类专用模具；一台冰箱投产需配套 350 副以上各类专用模具.三、 冲压技术的现状与发展趋势1、 我国冲压技术的历史与现状2、 冲压技术的发展趋势（1）冲压工艺方面为了提高生产率和产品质量，降低成本和扩大冲压工艺的应用范围，研究 （2）冲模设计与制造方面在冲模设计与制造上，有两种趋向应给予足够的重视。模具结构与精度正朝着两个方向发展 一方面为了适用高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展。另一方面，为适用市场上产品更新换代迅速的要求、各种快速成形方法和简易经济冲模的设计与制造也得到迅速发展。 模具设计与制造的现代化 目前，最为突出的是模具 CAD/CAE/CAM。在这个方面，国际上已有许多应用成熟的计算机软件。我国不但能消化、应用国外的软件，不少单位还自行（3）冲压设备及冲压自动化方面（4）冲压基本原理的研究2第一章 冷冲压加工概述与冲压设备第一节 冷冲压加工概述一、 冲压加工概况1. 冷冲压概念冷冲压是在室温下，利

3、用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需冲件的一种压力加工方法。冷冲压加工实施条件：压力机、模具、材料性能冷冲压加工的性质：压力加工授课要点：比较压力加工与切削加工；举例说明冷冲压加工的条件和性质（例子为脸盆的生产）2. 冷冲压加工的特点优点：1）冷冲压加工属于少、无废料加工，省能、低耗、高效所以冲件的成本低。2）质量稳定、互换性好。3）适于加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件。4）操作简单、生产效率高，对操作工人的技术要求低。缺点：1）生产环境差、噪音大、危险性高。2）生产零件精度较低，经济精度等级为 IT11IT14。3. 冷冲压加工的应用：应用广泛，但要求有一定的批量性。二、冲压工序的分类1.分离工序分离工序是指坯料在模具刃口作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法。主要包括落料、冲孔、分离等。2.成形工序成形工序是指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离而获得的具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法。主要有弯曲、拉深、翻边等。三、冲模简介1.模具的分类简单模（单工序模）：在压力机的一次行程中，只能完成一道冲压工

4、序的模具。单工序、单工位级进模（连续模）：在压力机的一次行程中，在模具的不同工位上同时完成多道工序的模具。多工序、多工位复合模：在压力机的一次行程中，在模具的同一工位上同时完成多道工序的模具。多工序、单工位例：垫圈的生产使用简单模生产，需要两套模具落料模、冲孔模。使用级进模生产，需要一套模具在模具的第一个位置上冲孔，第二个位置上落料。3使用复合模生产，需要一套模具在模具的同一个位置上同时完成落料和冲孔工序。2.模具组成零件简介工作零件：对材料直接施加压力，完成冲压工作的零件。主要包括凸模、凹模和凸凹模。定位零件：用以确定坯料在模具中的正确位置。卸料与出件零件：用于保障模具的连续动作所需的辅助装置。导向零件：保证上模与下模之间的相对位置。支撑、紧固与连接零件：完成模具个零件的相互连接与稳固定位用5垫片落料模1-下模座 2-螺钉 3-凹模 4-导料销 5-橡胶 6-导套 7-凸模固定板 8-上模座 9-卸料螺钉10-模柄 11-横销 12-防转销 13-螺钉 14-垫板 15-凸模 16-导柱 17-卸料版 18-螺钉6第二节 冲压设备 冲压设备属锻压机械。常见冷冲压设备有机械压力机（以

5、Jxx 表示其型号）和液压机（以 Yxx 表示其型号） 。冲压设备分类： 1.机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式;2.按滑块个数可分为单动和双动;3.按床身结构形式可分为开式（C 型床身）和闭式（型床身）;4.按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。一、压力机简介机械压力机：曲柄压力机、摩擦压力机等1.压力机的分类 液压机专用设备：折弯机、弯管机等2.曲柄压力机基本原理7第三节 冲压设备的选用一、压力机类型的选择 (1）中、小型冲压件 选用开式机械压力机；(2）大、中型冲压件 选用双柱闭式机械压力机；(3）导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机；形模等。(4）大量生产的冲压件 选用高速压力机或多工位自动压力机；(5）校平、整形和温热挤压工序 选用摩擦压力机；(6）薄板冲裁、精密冲裁 选用刚度高的精密压力机；(7）大型、形状复杂的拉深件 选用双动或三动压力机；(8）小批量生产中的大型厚板件的成形工序，多采用液压压力机二、压力机规格的选择(1）公称压力压力机滑块下滑过程中的冲击力就是压力机的压力。压力的大小随滑块下滑的位置不同，也就是随曲柄旋转的角度不同而不同

6、，如图 1.2.4 中曲线所示。 压力机的公称压力-我国规定滑块下滑到距下极点某一特定的距离Sp（此距离称为公称压力行程，随压力机不同此距离也不同，如 JC23-40 规定为7mm,JA31-400 规定为 13mm，一般约为（0.050.07 ）滑块行程）或曲柄旋转到距下极点某一特定角度 （此角度称为公称压力角，随压力机不同公称压力角也不相同）时，所产生的冲击力称为压力机的公称压力。公称压力的大小，表示压力机本身能够承受冲击的大小。压力机的强度和刚性就是按公称压力进行设计的。压力机的公称压力与实际所需冲压力的关系-冲压工序中冲压力的大小也是随凸模（或压力机滑块）的行程而变化的。在图 1.2.4 中曲线 2、3 分别表示冲裁、拉深的实际冲压力曲线。从图中可以看出两种实际冲压力曲线不同步，与压力机许用压力曲线也不同步。在冲压过程中，凸模在任何位置所需的冲压力应小于压力机在该位置所发出的冲压力。图中，最大拉深力虽然小于压力机的最大公称压力，但大于曲柄旋转到最大拉深力位置时压力机所发出的冲压力，也就是拉深冲压力曲线不在压力机许用压力曲线范围内。故应选用比图中曲线 1 所示压力更大吨位的压力8

7、机。因此为保证冲压力足够，一般冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%左右。拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大 60%100%。(2）滑块行程长度9滑块行程长度是指曲柄旋转一周滑块所移动的距离，其值为曲柄半径的两倍。选择压力机时，滑块行程长度应保证毛坯能顺利地放入模具和冲压件能顺利地从模具中取出。特别是成形拉深件和弯曲件应使滑块行程长度大于制件高度的 2.53.0 倍。(3）行程次数行程次数即滑块每分钟冲击次数。应根据材料的变形要求和生产率来考虑。(4）工作台面尺寸工作台面长、宽尺寸应大于模具下模座尺寸，并每边留出 60100mm，以便于安装固定模具用的螺栓、垫铁和压板。当制件或废料需下落时，工作台面孔尺寸必须大于下落件的尺寸。对有弹顶装置的模具，工作台面孔尺寸还应大于下弹顶装置的外形尺寸。(5）滑块模柄孔尺寸模柄孔直径要与模柄直径相符，模柄孔的深度应大于模柄的长度。(6）闭合高度压力机的闭合高度-是指滑块在下止点时，滑块底面到工作台上平面（即垫板下平面）之间的距离。压力机的闭合高度可通过调节连杆长度在一定范围内变化。当连杆调至最短（对偏心压力机的行程应调到最小） ，滑块底面

8、到工作台上平面之间的距离，为压力机的最大闭合高度；当连杆调至最长（对偏心压力机的行程应调到最大） ，滑块处于下止点，滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机的最小闭合高度。压力机的装模高度- 指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。没有垫板的压力机，其装模高度等于压力机的闭合高度。模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。模具闭合高度与压力机装模高度的关系，见图 1.2.5。10第一节 塑性变形理论基础一、 影响金属塑性和变形抗力的因素1、塑性变形、塑性与变形抗力的概念塑性变形： 物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸；塑性： 物体具有塑性变形的能力称为塑性，塑性的好坏用塑性指标来评定。塑性指标是以材料开始破坏时的变形量表示，它可借助于各种试验方法测定。变形抗力： 在一定的变形条件（加载状况、变形温度及速度）下，引起物体塑性变形的单位变形力。变形抗力反映了物体在外力作用下抵抗塑性变形的能力。塑性和变形抗力是两个不同的概念。通常说某种材料的塑性好坏是指受力后临近破坏时的变形程度的大小，而变形抗力是从力的角度反

9、映塑性变形的难易程度。如奥氏体不锈钢允许的塑性变形程度大，说明它的塑性好，但其变形抗力也大，说明它需要较大的外力才能产生塑性变形。2、塑性变形对金属组织和性能的影响金属受外力作用产生塑性变形后，不仅形状和尺寸发生变化，而且其内部组织和性能也将发生变化，这些变化可以归纳为以下四个方面：(1) 形成了纤维组织 (2) 形成了亚组织 (3) 产生了内应力 (4) 产生了加工硬化 3、影响金属塑性及变形抗力的因素金属的塑性不是固定不变的，影响因素很多，主要有以下几个方面：(1) 金属的成分和组织结构 一般来说，组成金属的元素越少(如纯金属和固熔体)、晶粒愈细小、组织分布愈均匀，则金属的塑性愈好。(2) 变形时的应力状态 金属变形时，压应力的成分愈多，金属愈不易破坏，其可塑性也就愈好。与此相反，拉应力则易于扩展材料的裂纹与缺陷，所以拉应力的成分愈大，愈不利于金属可塑性的发挥。(3) 变形温度 变形温度对金属的塑性有重大影响。就大多数金属而言，其总的趋势是：随着温度的升高，塑性增加，变形抗力降低（金属的软化）。11(4) 变形速度 变形速度是指单位时间内应变的变化量，但在冲压生产中不便控制和计量，故以压力机滑块的移动速度来近似反映金属的变形速度。一般情况下：对于小型件的冲压，一般可以不考虑速度因素，只需考虑设备的类型、标称压力和功率等；对于大型复杂件，宜采用低速成形（如采用液压机或低速压力机冲压）。另外，对于加热成形工序，变形速度比较敏感的材料（如不锈钢、耐热合金、钛合金等），也宜低速成形。(5) 尺寸因素 同一种材料，在其他条件相同的情况下，尺寸越大，塑性越差。这是因为材料尺寸越大，组织和化学成分越不一致，杂质分布越不均匀，应力分布也不均匀。例如厚板冲裁时，产生剪裂纹时凸模挤入板料的深度与板料厚度的比值(称为相对挤入深度)比薄板冲裁时小。二、 塑性变形时的体积不变定律在冲压过程中，材料的塑性变形都是模具对材料施加的外力所引起的内力或内力直接作用的结果。一定的力的作用方式和大小都对应着一定的变形，所以为了研究和分析金属材料的变形性质和变形规律，控制变形的发展

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