冲压工艺基础知识.ppt

1.1 冲压工艺特点及应用1.2 冲压工艺分类1.3 冲压材料1.4 冲压设备1.5 冲压常用标准1.6 冲压技术现状及发展第1章 冲压工艺基础知识能力要求能力要求 了解冲压的应用，能根据冲压件的结构特征初步 判断出该冲压件所需的基本冲压工序熟悉冲压材料的种类及供应规格熟悉常用冲压设备的类型及适应工艺 冲压过程现场录像冲压过程现场录像普通冲压普通冲压冲压过程现场录像普通冲压冲压过程现场录像冲压过程现场录像自动冲压自动冲压冲压过程现场录像冲压过程现场录像自动高速冲压自动高速冲压1.1.1 冲压的概念日常生活用品1.1 冲压工艺特点及应用食品行业食品行业电机行业电机行业仪器、仪表行业仪器、仪表行业家用电器、电脑行业家用电器、电脑行业空调背板洗衣机滚筒电子行业电子行业接插件端子电子行业汽车行业汽车行业航空业及军事航空业及军事苏苏3333舰载战斗机舰载战斗机美国美国F18F18战斗机战斗机什么是冲压？在常温常温下，利用冲模冲模在压力机压力机上对金属（或非金属）板料板料施加压力，使其产生分离分离或塑性变形塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的零件。分离塑性变形冲压的概念冲压是在常温下进行的,即不需加热,故又叫冷冲压。冲压加工的对象都是板料，故又称为板料冲压。冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三个要素：冲床(设备）、模具、原材料。冲压是塑性变形的基本形式之一。由冲压概念可知：生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化。1.1.2冲压的特点及应用 材料利用率高，一般可达70%85%，有的高达95%。可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如 薄壳拉深件。可得到重量轻，刚性好，强度大的零件。不需要加热，可以节省能源，且表面质量好。(7)大量生产时，产品成本低。尺寸精度高，互换性好。由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、低成本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压件占60%70%，仪器仪表占到6070%，还有日常生活中的各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。冲压加工的缺点传统加工方法和手段及传统模具材料自动叠铆级进模：98万元模具制造周期长，成本高。车门板修边冲孔模：98万元如采用低熔点合金材料制造模具采用快速原型制造技术制造模具采用经济模具。但随着先进的模具加工技术及非传统意义上的模具材料的出现，这种缺点也可逐渐被克服。缺点将不复存在 总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进入富裕社会的原动力”；德国：“金属加工业中的帝王”；罗马尼亚：“模具就是黄金”；模具在国际上被认为是点石成金的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模、食品模、建材模等等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占40%左右。1.2 冲压工艺分类冲压工艺分类1.按变形性质分类分离工序成形工序（1）分离工序 冲压成形时，被加工材料在外力作用下产生变形，当变形区材料受到的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。分离工序主要有剪裁、冲孔、落料、切口、剖切等。DDDD落料剪切分离工序示意有分离现象发生，但不改变空间形状表1-1 分离工序表1-1 分离工序（续）冲压成形时，被加工材料在外力作用下，变形区材料所受到的等效应力达到材料的屈服极限s，但未达到强度极限b，使材料只产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。（2）成形工序D只改变毛坯形状，不发生分离成形工序示意表1-2 成形工序表1-2 成形工序（续）伸长类成形：变形区的最大主应力为拉应力，其破坏形式 为拉裂，特征是厚度减薄。压缩类成形：变形区的最大主应力为压应力，其特征是厚 度增厚，破坏形式为起皱。2.按变形区受力性质分拉深压缩类成形胀形伸长类成形3.按基本变形方式分按基本变形方式分冲裁冲裁弯曲弯曲拉深拉深成形成形4.按工序组合形式分按工序组合形式分 单工序冲压单工序冲压 复合冲压复合冲压 级进冲压级进冲压1.3 1.3 冲压材料冲压材料冲压对板料的基本要求 满足使用性能要求 满足冲压工艺的要求满足使用性能要求是第一位的，在满足使用性能要求的前提下尽可能地满足冲压工艺要求。1.3.1 冲压材料的工艺要求冲压材料的工艺要求1.冲压成形性能冲压成形性能是指板料对冲压工艺的适应能力。两种失稳：拉伸失稳在拉应力的作用下出现局部缩颈或断裂；压缩失稳在压应力的作用下失稳起皱。前者如低碳钢拉伸实验中的缩颈现象，后者如压杆失稳现象。这样就有了成形极限，有总体成形极限和局部成形极限之分，成形极限愈高说明冲压成形性能愈好。（1）抗破裂性是指板料在变形中抵抗破坏的能力。（2）贴模性是指板料在冲压成形过程中取得与模具形状一致的能力。（3）定形性是指零件脱模后保持其在模内所得形状的能力。如何衡量板料的冲压成形性能？板料的冲压成形性能可以通过板料的力学性能指标来衡量。力学性能指标可通过试验获得。板料冲压成形性能试验方法：直接试验：采用专用设备直接模拟实际冲压工艺过程进行试验。间接试验：采用通用设备，通过拉伸、剪切、硬度测试、金相试验等方法获得材料的有关性能指标。（1 1）直接试验方法）直接试验方法 如锥杯试验（GB/T 15825.6-2008)（2 2）间接试验方法）间接试验方法如低碳钢的拉伸试验等（1）总延伸率与均匀延伸率b好 允许产生较大的塑性变形 （2）屈强比s/b s/b 小 抗破裂性、定形性、贴模性好 （3）弹性模量E 弹性模量E大定形性好影响冲压成形性能的力学指标影响冲压成形性能的力学指标（4）硬化指数n n大不易产生裂纹（5）塑性应变比 =b/t大抗破裂性好（6）塑性应变比各向异性系数=（0+90-245）/2大各相异性愈严重2.对化学成分的要求钢中一些元素的含量不同会导致材料的塑性、脆性不同。3.对金相组织的要求不同的金相组织会导致材料具有不同的强度，塑性等力学性能。4.对表面质量的要求要求表面光滑、无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。5.对材料厚度公差的要求一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差应符合国标。1常用冲压材料金属板料：黑色金属；有色金属 非金属板料：胶木板、橡胶板、塑料板等1.3.2 常用冲压材料及下料方法 金属板料规格：钢带、钢板、纵切钢带等 钢板和钢带的尺寸范围钢板和钢带的尺寸范围（GB/T708-2006GB/T708-2006）1）钢板和钢带（含纵切钢带）的公称厚度为）钢板和钢带（含纵切钢带）的公称厚度为 0.3mm4.0mm 之间，公称厚度在之间，公称厚度在1mm以下的钢板和钢带有按以下的钢板和钢带有按0.05mm倍倍 数的任何尺寸；公称厚度在数的任何尺寸；公称厚度在1mm以上的钢板和钢带有按以上的钢板和钢带有按 0.1mm倍数的任何尺寸。倍数的任何尺寸。2）钢板和钢带的公称宽度在）钢板和钢带的公称宽度在600mm2050mm之间，有按之间，有按 10mm倍数的任何尺寸。倍数的任何尺寸。3）钢板的公称长度在）钢板的公称长度在1000mm6000mm之间，按之间，按50倍数的任倍数的任 何尺寸。何尺寸。4）根据需方要求，经供需双方协商，可以供应其他尺寸的钢板）根据需方要求，经供需双方协商，可以供应其他尺寸的钢板 和钢带。和钢带。2.冲压材料的下料方法冲压材料的下料方法（1 1）剪板机下料）剪板机下料 （2 2）圆盘剪床下料）圆盘剪床下料（3 3）其他下料方法）其他下料方法 激光切割机等离子切割机高压水切割机电火花线切割机电冲剪等 1.4 1.4 冲压设备冲压设备冲压设备的选用原则：冲压工序的性质：分离或成型工序 冲压力的大小：开式、闭式 模具结构形式 模具闭合高度、轮廓尺寸 生产批量 生产成本 产品质量 结合单位现有设备条件冲压设备类型冲压设备类型 按照滑块驱动力不同有机械压力机、液压机和气压机等；按照滑块驱动力不同有机械压力机、液压机和气压机等；按照床身的结构不同有开式和闭式压力机等；按照床身的结构不同有开式和闭式压力机等；按照滑块数量不同有单动（一个滑块）、双动（按照滑块数量不同有单动（一个滑块）、双动（2 2个滑个滑 块）压力机等；块）压力机等；按照连杆数量不同有单点（一个连杆）、双点（按照连杆数量不同有单点（一个连杆）、双点（2 2个连个连 杆）、四点（四个连杆）压力机等杆）、四点（四个连杆）压力机等 开式曲柄压力机数控转塔冲床多工位压力机液压机闭式单点曲柄压力机闭式双点曲柄压力机1.曲柄压力机工作原理及主要组成曲柄连杆机构：由曲轴，连杆和滑块一起组成曲柄连杆机构，其中连杆长度可调节，适合不同尺寸的模具。（1）工作机构（2）传动系统 电动机、皮带、飞轮、齿轮等组合（3）操作系统 空气分配系统、离合器、制动器、电气控制箱等（4）支承部件 机身：开式、闭式（5）辅助系统 气路系统、润滑系统（6）附属装置（1）型号1）锻压机床类别：J-机械压力机D-锻机Y-液压压力机A-剪切机Z-自动压力机W-弯曲校压机C-锤T-其它2）曲柄压力机代号说明 JB23-63A J-压力机类别 B-变型设计代码 2-压力机的列别 3-压力机的级别 63-公称压力 A-改进设计号 2.压力机的型号和技术参数63T开式双柱可倾式第二种改进型压力机（2）技术参数1）公称压力F2）公称压力行程SF3）滑块行程S上死点下死点4）滑块行程次数n上死点下死点上死点5）压力机的闭合高度6）工作台板及滑块底面尺寸7）喉深C8）模柄孔尺寸指滑块在下死点前某一位置滑块所具有的压力。公称压力公称压力：压力机许用压力曲线：压力机许用压力曲线：冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%左右。压力机的许用压力曲线1压力机许用压力曲线 2冲裁工艺冲裁力实际变化曲线 3拉深工艺拉深力实际变化曲线 滑块下滑到距下极点某一特定的距离Sp或曲柄旋转到距下极点某一特定角度时，所产生的冲击力称为压力机的公称压力。实际冲压力曲线与与压力机许用压力曲线不同步。拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大60%100%。压力机的闭合高度压力机的闭合高度：压力机的装模高度压力机的装模高度：模具的闭合高度模具的闭合高度：理论上为理论上为：实用上为实用上为：模具闭合高度与装模高度的关模具闭合高度与装模高度的关系系 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。指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。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。Hmin-H1HHmaxH1 Hmin-H10HHmax-H5 1.5 1.5 冲模常用标准冲模常用标准1.1.国家标准（国家标准（GBGB或或GB/TGB/T，T T为推荐标准）为推荐标准）2.2.机械行业标准（机械行业标准（JB/TJB/T）标准查询网站：http:/ 1.6 冲压技术的现状与发展冲压技术的现状与发展1.6.1 冲压技术的现状冲压技术的现状 1冲压模具市场情况冲压模具市场情况 2冲压成形工艺与理论研究冲压成形工艺与理论研究 3冲压模具设计与制造冲压模具设计与制造 4冲压技术的数字化与信息化冲压技术的数字化与信息化 5冲压设备及自动化冲压设备及自动化 6冲压模具标准化及专业化冲压模具标准化及专业化1.6.2 冲压技术的发展趋势冲压技术的发展趋势 1产品发展重点产品发展重点 2技术发展重点技术发展重点 3其他发展重点其他发展重点 1.我国冲压技术现状技术落后、经济效益低。主要原因：冲压基础理论与成形工艺落后；模具标准化程度低；模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后；模具专业化水平低。所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。五、冲压技术现状与发展方向第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础1.6冲压成形与模具技术概述第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础2.冲压技术发展方向产品市场变化：技术发展：牵引推动冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。五、冲压技术现状与发展方向（续）多品种、少批量，更新换代速度快计算机技术、制造新技术(1)冲压成形理论及冲压工艺 加强理论研究，开展CAE技术应用。开发和应用冲压新工艺。第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础满足产品开发在满足产品开发在T(Time)T(Time)、Q(Quality)Q(Quality)、C(Cost)C(Cost)、S(Service)S(Service)、E(Environment)E(Environment)的要求。的要求。五、冲压技术现状与发展方向（续）2.冲压技术发展方向第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础(2)模具先进制造工艺及设备五、冲压技术现状与发展方向（续）2.冲压技术发展方向（续）数控化、高速化、复合化加工技术先进特种加工技术精密磨削、微细加工技术先进工艺装备技术数控测量效率和质量效率和质量是制造业的永恒主题。第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础(3)模具新材料及热、表处理 提高使用性能,改善加工性能，提高寿命。(4)模具CAD/CAM技术 二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。模具行业是最早应用CAD/CAM技术的行业之一。(5)快速经济制模技术加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批量试制。(6)先进生产管理模式 并行工程思想、标准化、专业化生产。五、冲压技术现状与发展方向（续）2.冲压技术发展方向（续）第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础模具工业是国民经济的基础工业基础工业，是高技术行业高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。模具在日本被誉为“进入富裕社会的原动力”、在德国被称为“金属加工业中的帝王”。模具设计与制造专业人才是制造业紧缺人才。五、冲压技术现状与发展方向（续）第一章冲压模具设计与制造基础冲压模具设计与制造基础我国模具工业发展十分迅速，19962002年间，模具产值年平均增速在14%左右。由上可见，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。五、冲压技术现状与发展方向（续）第一节冲压成形与模具技术概述