第二讲、冲床与模具.ppt

第二讲、冲床与模具l1.冲床的分类（补充机械原理方面的知识）l2.冲床的基本工作原理l3.冷冲模的工作原理l4.模具的设计与使用l5.模具的维护与修复l6.生产过程中关于冲床、冷冲模使用中过程 中应注意的几个事项l7. 轧制工艺及其对轧钢的性能影响冲床的分类 按能源传动的类型分：机动、液动、气动l两个指标：吨位与类型l吨位：（美国Clearing公司的60000kN闭 式双点压力机，液压机很多100000 kN以 上）l发展趋势：高速化、数控化（CNC）、精 密化和宜人化（低噪声）等方向发展l类型：（应用最广泛的是曲柄压力机、摩 擦压力机和液压机）（补充）平面机构，机构运动简图，机构自 由度，曲柄滑块机构冲床的基本工作原理l曲柄压力机 l摩擦压力机 l液压机——压力大时 压力机是用来实现对模具中的材料实现 压力加工提供动力和运动的设备，曲柄压 力机属机械压力机，主要是利用曲柄滑块 的原理C型单曲轴钢架冲床、开式双 曲轴钢架冲床等）摩擦压力机 l属于螺旋压力机，利用杆与螺母相对运动 的原理，将飞轮的旋转运动转变为冲床滑 块的上下运动，按传动机构的类型可分为 ：摩擦式、电动式、液压式和离合器式四 类液压机——压力大时 l基本工作原理是静压传递原理（即帕斯卡 原理），它是利用液体的压力能，靠静压 作用使工件变形，达到成形要求的压力机 械，因其传递能量的介质为液体，故称为 液压机。

分为水压机（工作介质为乳化液 ）和油压机Y32系列四柱式液压机冷冲压定义、特点及优缺点l是一种金属压力加工方法，它是在常温（冷态 ）下，利用冲模在压床上对金属（或非金属） 板料施加压力使其分离或变形，从而得到一定 形状零件的加工方法l冲压所用的材料主要是金属材料：普通碳素钢 、不锈钢和黄铜板、铝板有时也用非金属材 料，如胶木板、纤维板等l冲压模具是冲压生产的主要工艺设备冲压件 的冲压质量、生产效率以及生产成本等都与模 具类型及其结构设计有直接关系冲压生产对 模具结构的基本要求是：在保证冲出合格压件 前提下，不仅应与生产批量相适应，而且还要 具有结构简单，操作简单、安全，使用寿命长 ，易于制造、维修，成本低廉等选特点工作原理 l冷冲压工艺有两大类：分离工序及成形工序1、分离工序：被加工的材料在外力作用下，使 材料（板料）沿一定的轮廓线剪切破裂而分离 ，从而制得零件的冲压工序，通常称为冲裁 冲裁是利用模具使板料沿一定的轮廓形状产生 分离的一种冲压工序冲裁包括落料、冲孔、 尺寸、精度等工序 2、成形工序：指毛坯在受外力作用下，在破坏 的条件下发生塑性变形而得到所需的零件，这 时应力超过材料的屈服极限。

特点1 它是无屑加工：被加工的金属在再结晶 温度以下产生塑性变形，不产生切屑，变 形中金属产生加工硬化 2 所用的工具是各种形式的冲模：冲模对 材料塑性变形加以约束，并直接使材料变 成所需的零件 3 所用的原材料多为金属和非金属的板料 优、缺点1）优点：1在压床简单冲压下，能得到形状复杂的零 件，而这些零件用其它的方法是不可能或者 很难得到的2制得的零件一般不进一步加工，可直接用 来装配，而且有一定精度，具有互换性3在耗料不大的情况下，能得到强度高、足 够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件4材料利用率高，一般为70-85%l5生产率高，冲床冲一次一般可得一个零 件，而冲床一分钟的行程少则几次，多则 几百次（安全操作）同时，毛坯和零件 形状规则，便于实现机械化和自动化l6冲压零件的质量主要靠冲模保证，所以 操作方便，要求的工人技术等级不高，便 于组织生产l7在大量生产的条件下，产品的成本低缺 点对模具本身要求高、制造复杂、周期长、 制造费昂贵，因而在小批量生产中受到限 制另外，冲压件的精度取决于模具精度 ，如零件的精度要求过高，用冷冲压生产 就难以达到冲裁力的计算l冲床的吨位取决于冲床每一冲程必须冲制的工 作量。

压板的供应商可以给出用户所采用板材 的抗剪强度通常，纸基层压板约为12000磅/ 平方英寸，而环氧-玻璃布层压板材为20000磅/ 平方英寸冲掉部分的总周长乘以板材厚度就 可得出模具冲剪面积如果所有尺寸均用英寸 表示，则冲剪面积为平方英寸冲裁力的计算 ：P冲=1.3STτ0l式中：S—冲裁周长 T—板材厚度lτ0—板材的抗剪强度1 英 寸 ＝2.5400 厘 米 1 英 尺 ＝12 英 寸 ＝0.3048 米 1 码 ＝3 英 尺 ＝0.9144 米 1 英 里 ＝1760 码 ＝1.6093 千 米1磅=0.453592公斤模具的设计与使用 冲压模具零件的分类可按照它们在模具中 的作用，分为工艺性零件和结构性零件两 大类工艺性零件包括成形零件（凸、凹 、凸凹模）、定位零件、和压料、卸料零 件结构性零件包括导向零件、固定零件 及其它紧固件凸模、凹模、凸凹模凸模l按凸模工作性质分，有冲裁凸模、弯曲凸模、拉 深凸模、冷挤凸模等l按工作断面形状分，有圆形、方形、矩形、异形 凸模等l按凸模的结构分，有整体凸模和拼镶凸模l按固定方式分，有背台式、叠装式、压块式、插 入式、铆接式、护套式、组合式等。

l凸模本身按其作用可分为工作部分（刃口）和固 定部分l凸模结构形式主要分为有固定台阶式和无固定台 阶式两种 l凸模的长度一般为40～60mm，尺寸设计（1）压应力校核（最小工作部位直径）对于圆形凸模：mm、Mpa、 Mpa对于其它断面：N（2）弯曲应力校核l 对于圆形凸模：l凸模允许的最大自由长度、凸模最小直径、冲 压力、无导向（K0=30），有导向（K0=85）对于其它断面：最小断面的轴惯性矩无导向（K0=30），有导向（K0=85）凹 模l按刃口孔形区分有以下几种：圆柱形孔口凹模 ，锥形孔口凹模l按结构分：整体式凹模和拼镶式凹模l卸料（弹簧、像胶）l导向、模架l冲裁力的计算、弯曲模尺寸计算、拉深模工作 部分尺寸计算l根据工艺性分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、 复合模l根据工序组合程度分类l单工序模、复合模、级进模l压力机的规格：公称压力下滑过程中的 冲击力为压力机的压力随滑块下滑的位 置不同而不同l对冲压材料的基本要求：l对冲压性能的要求冲裁性能好，板料的 塑性变形好，硬度不高，冲裁后易获得断 面光滑和倾斜很小的工件弯曲性能好， 拉深性能好（含碳量<0.14%，软钢、软黄 铜、纯铝和铝合金等）l冲压生产最常用的材料是金属材料，非金属材 料只用冲裁l黑色金属：碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳 素工具钢、合金结构钢等l有色金属：纯铜、黄铜、表铜、铝等。

l非金属材料：约板、校木板、橡胶板、塑料板 等l冲裁过程三阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶 段、断裂分离阶段l生产方法：一般机械加工、数控机床加工、精 密机械加工、钳工加工、电火花加工、电火花 线切割加工模具的维护与修复 l加工顺序一般遵循先粗后精，先基准后其他，先面 （平面）后孔，先切后特，且工序要适当集中的原 则l合理的使用并正确维护、保养工作善恶劣的冲压模 具，是保证冲压生产正常进行、提高模具耐用度、 延长模具使用寿命的必要措施冲模的维护、保养 工作始终贯穿在模具的使用、维护和保养工作的各 个环节冲模在使用一段时间后会出现各种故障和 问题，从而影响冲压生产的正常进行，甚至造成冲 模的破坏或发生安全事帮，为保证冲模安全、可靠 地工作，必须十分重视模具的维护工作l开机使用前的检查l1.检查模具钢各主要零部件是否完好无损 ，凸、凹模有无裂纹、压（碰）伤情况l2.检查所用模具和设备是否符合工艺文件 的要求，将设备的打料暂时调整到最高位 置，待装上模具后再调整至最佳位置；装 模具时应将上、下模板、设备的滑块底面 及工作台面擦拭干净l3.模具装好后再仔细检查模具内、外在无 异物，安装是否坚固无误。

l使用过程中维护与检查l1.会同质量人员及现场工人员对产品的产 件质量和安全可靠性认可后，方能正式投 入生产l2.应定时对模具的型腔、凹模刃口、导向 零部件和各活动配合表面等加油润滑注 意此项工作必须停机进行l3.一旦发现毛坯有硬折、严重氧化皮及厚 薄差别太大和翘曲现象时，应立即停止工 作l4.操作时严禁多片重叠冲压l5.随时注意工装、设备有无异常现象，工 件质量是否良好，如有问题要及停机处理 后方能继续生产要注意清理工作台面及 冲模上的于废料、残余冲压件及其他杂物 对坯料要预先失措干净并涂少量润滑油 l6.质检人员要进行巡检，随时注意产品质 量的变化并做好记录，旗工人员（调整工 ）亦应经常到现场观察工装、设备的使用 情况，对声音万人坑委托人现象要立即制 止，对严重违规者应勒令其停止作业，并 认真处理l使用完毕后的保管l模具使用完毕后应及时拆卸入库，拆卸时 应注意有关事项并确保安全入库模具应 擦拭干净并涂防锈油后，随同尾件及质检 人员、施工人员关于产品质量情况、模具 技术状态的反映及产量记录一同入库，这 些材料缺一不可，以保证历史卡片记录的 可靠性冲模的维护工作l更换易损件原因：1.定位零件磨损，造成定位不准2.级进模导板、挡耦合块磨损，行成 精度降低3.复合模推杆弯曲（1更换新定位件 2.调整到合适位置或更新零件3.校正原推杆或换新推杆）l刃磨凸、凹模刃口l原因：冲裁械使用中凸、凹模刃吕逐渐钙 化，冲裁件有明显的行刺及撕裂。

用油 石在刃口上轻轻修订或卸下凸、凹模在平 面磨床上刃磨后再继续使用）l调整卸料距离l原因：由于凸、凹模刃口多次修订，合凑 合高度不同瓦，致使复合时卸耦合器与凸 模不在同一平面上继续使用则出现上厝 压卸耦合板的情况，合卸耦合弹簧变形 （应在凸、凹模底部加垫板，保持原来的 位置高度）l修磨与抛光l原因：1.拉深模与弯曲模因长期使用后磨 损，模具型面质量不同降低，产生划痕 （用油石、细砂将型面轻轻打光，然后用 氧化铬抛光）l模具的紧固l原因：1.模具在使用一段时间后，由于振 动与冲击，使紧固螺钉松动，失去紧固作 用在模具使用一段时间后，应对螺钉 进行紧固）l调整定位器：由于长期使用及冲击振动， 使定位器位置发生变化（随时检查，调到 合适位置）模具使用注意事项l1）根据设计冲模所需的冲裁力及冲模大小与闭 合高度，选取合适的冲床型号 2）首先应启动冲床，认真检查刹车，及保护装 置应完好，离合器以及冲床操作机构的运行是 否正常，滑块是否有连冲现象如发现有不正 常现象时，应排除故障后再进行冲模安装 3）检查调整冲床闭合高度与代装模等高（实际 上应高于一高度以免装模时碰击，代安装完成 后再调节冲孔深度）；检查模柄直径是否与冲 头滑空相符，如模柄小，需在模柄上加适当的 开口套筒。

l4）冲模下面的垫块必须平直，等高、合 理安放原则上是在不阻塞落料的性况下 ，尽量把垫块向冲模中心靠扰 5）压板、压板螺丝、垫铁等必须根据冲 模大小、冲模吨位来选取螺丝必须拧紧， 防止冲模在工作时滑动造成意外事故 6）安装压板时，螺帽、螺栓头部应与导 套下口保持一定距离，以免上模下降时碰 击而损坏冲床或冲模 轧制工艺及其对轧钢的性能影响l轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件之间形成 的摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并使之受 到压压缩产生塑性变形的过程轧制过程 除使轧件获得一定形状和尺寸外，还必须 使组织和性能得到一定程度的改善l轧钢工序的两大任务是精确的成型及改善 组织和性能，因此轧制是保证产品质量的 一个中心环节决定性作用是热动力因素 ，变形温度，速度与变形程度 l变形程度愈大，三向压力状态愈强，对于 热轧钢材的组织性能愈有利于改变其铸组 织再结晶过程，珠光体、铁素体转换成 马氏体、奥氏体高合金钢l开轧温度与终轧温度，开轧温度在不影响 产品质量的前提下要求尽量高些，改变钢 结构的组织性能l速度越高生产率越高。