冲压工艺与模具设计第一章.ppt

材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程塑性成形工艺塑性成形工艺与模具设计与模具设计材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第一篇第一篇 冲压工艺冲压工艺与模具设计与模具设计材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程课程情况总体简介授课学时：28学时课程任务：1.了解了解常见冲压工序的变形规律；2.认识认识冲压成形工艺方法、冲压模具典型结构、冲压模具加工方法与手段；3.掌握掌握冲压工艺与模具设计方法、冲压模具制造工艺设计方法；4.具备具备进行中等复杂冲压零件的冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺编制的能力。课程性质：材料成形与控制专业的一门主干主干专业技术课，是一门实实践性、综合性践性、综合性很强的课程。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程主要章节第一章第一章 冲压工艺概述冲压工艺概述第二章第二章 冲裁工艺与冲裁模设计冲裁工艺与冲裁模设计第三章第三章 弯曲工艺与弯曲模设计弯曲工艺与弯曲模设计第四章第四章 拉深工艺与拉深模设计拉深工艺与拉深模设计第五章第五章 其它成形工艺与模具设计其它成形工艺与模具设计第六章第六章 多工位级进模的设计多工位级进模的设计第七章第七章 汽车覆盖件成形汽车覆盖件成形第八章第八章 冲压工艺设计及典型实例冲压工艺设计及典型实例材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第一章 冲压工艺概述第一章 冲压工艺概述材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第一节第一节 冲压工艺特点冲压工艺特点第二节第二节 冲压工艺分类冲压工艺分类第三节第三节 冲压技术的发展冲压技术的发展第四节第四节 冲压工艺用料冲压工艺用料第五节第五节 冲压设备冲压设备材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第一节第一节 冲压工艺特点冲压工艺特点一、冲压二、冲压加工三要素三、冲压工艺特点材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程冲压：利用模具在压床上对金属（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，并满足一定使用要求的加工方法。冲压是金属塑性成形的基本方法之一冲压又称冷冲压或板料冲压冲压产品示例一冲压产品示例二材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程冲压冲压：二、冲压三要素1.冲压关键词室温下 压力机 模具 材料分离或塑性变形。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程加工对象：主要金属板材加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）加工设备：主要是压力机加工工艺装备：冲压模具二、冲压三要素冲压模具：冲压模具：在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程合理的冲压工艺先进的模具高效的冲压设备冲压生产的三三要要素素二、冲压三要素材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程三、冲压成形特点1、无屑加工，材料利用率高；2、在压力机简单冲压下，能得到形状复杂的且特殊的零件。如薄壳件；3、直接形成产品；4、零件强度高，重量轻，外表美观；5、生产率高；6、质量稳定；7、大批量生产成本低。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第二节 冲压工艺分类一、按变形性质分类二、按基本变形方式分类三、按工序组合形式分类材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程一、按变形性质分类分离工序分离工序：分离工序、成形工序冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限b，使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程成形工序成形工序：冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限s，但未达到强度极限b，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程冲裁、弯曲、拉深、成形等。二、按工艺性质分类材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程三、按工序组合形式分类1.简单工序 单工序模2.组合工序 复合模、级进模材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第三节 冲压技术发展一、冲压成形工艺与理论研究二、冲压加工自动化与柔性化三、冲模CAD/CAE/CAM材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程 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。一、冲压成形工艺与理论研究材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程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。多品种、少批量，更新换代速度快计算机技术、制造新技术材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程2.冲压成形工艺与理论1）精密冲裁；2）复合材料成形；3）超塑性成形；4）超强度钢成形；5）无模成形材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程二、冲压加工自动化与柔性化数控化、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。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程 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/CAE/CAM技术的行业之一。三、模具三、模具CAD/CAE/CAM技术技术CAD 计算机辅助设计 在设计过程中，人进行创造性的思维活动，将实际问题转换成计算机能处理的数学模型和解析这些模型的程序，并控制其执行过程，对设计结果作出评价；计算机则发挥其计算和存储信息的能力，完成信息管理、绘图、模拟、优化和其它数值分析任务。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程CAECAE成形过程的计算机模拟成形过程的计算机模拟1、模拟的目的和方法：模拟的主要目的是：揭示金属的塑性流动规律；分析各种因素对变形行为的影响及成形过程中变形体和模具的各种力学场（应变场、应力场等）；计算变形所需载荷和能量；预测缺陷的产生、控制产品质量。模拟实例1、模拟实例2 模拟实例3材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程CAM 计算机辅助制造。计算机辅助制造。是人和计算机、数控加工设备相结合的加工制造方法，是利用计算机辅助实现从图样到产品制造全过程的直接和间接的活动。实例材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第四节 冲压工艺材料一、冲压对板料的基本要求二、板料力学性能与冲压成形性能的关系三、常用冲压材料及其力学性能材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程（一）对力学性能的要求一、冲压对板料的基本要求力学性能的指标很多，主要有：伸长率屈强比弹性模量E硬化指数n厚向异性指数有利于各种冲压成形工序材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程（二）对化学成分的要求板料的化学成分对冲压成形性能影响很大，如在钢中的碳、硅、锰磷硫等元素的含量增加，会降低材料的力学性能。（三）对金相组织的要求如铝镇静钢08Al按其拉深质量分为三级：ZF最复杂；HF很复杂；F复杂其他深拉深薄钢板按冲压性能分：Z最深拉深；S深拉深；P普通拉深。钢板处于退火（或软态）；钢板处于淬火（或硬态）材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程（四）对表面质量的要求板料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划痕等缺陷。（五）对材料厚度公差的要求优质钢板表面分3级：组高表面质量；组（软）高表面质量；组一般表面质量。厚度公差分:A高级；B较高级；C普通级。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程1冲压成形性能二、板料力学性能与冲压成形性能的关系材料的冲压成形性能：材料的冲压性能好成形极限高成形质量好便于冲压加工冲压成形性能是一个综合性的概念成形极限高成形质量好材料对各种冲压加工方法的适应能力。冲压加工的依据。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程2冲压成形性能的试验方法间接试验和直接试验3板料的机械性能与冲压成形性能的关系板料的强度强度指标越高，产生相同变形量的力力就越大；塑性塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量变形量就越大；刚度刚度指标越高，成形时抵抗抵抗失稳起皱的能力就越大。不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程对板料冲压性能影响较大的力学性能指标有：伸长率屈服强度硬化指数 n厚向异性指数屈强比平板面各向向异性指数材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程第五节 冲压设备及选用一、冲压设备类型二、冲压设备选用三、模具的安装材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程机械压力机（以Jxx表示其型号）一、常见冲压设备液压机（以Yxx表示其型号）摩擦压力机曲柄压力机数控冲床油压机水压机 工作原理与特点：如表所示材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程（一）压力机类型的选择二、冲压设备的选用（二）压力机规格的选择1.公称压力2.滑块行程长度3.行程次数4.工作台面尺寸5.滑块模柄孔尺寸6.闭合高度7.电动机功率的选择根据工序性质、生产批量、冲件质量等要求进行选择。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程三、模具的安装一般次序：1.检查台面、闭合高度、打料装置等。2.根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，并分别固定上、下模部分。3.试冲。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程本章完材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程公称压力公称压力：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%。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程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系模具闭合高度与装模高度的关系 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 材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程曲柄压力机材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程数控冲床材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程摩擦压力机传动系统1-电机2-传送带3、5-摩擦盘4-轴6-飞轮7、10-连杆8-螺母9-螺杆11-挡块12-滑块13-手柄材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程偏心压力机传动系统1-滑块2-连杆3-制动装置4-偏心轴5-离合器6-皮带轮7-电机8-操纵机构材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程曲轴压力机传动系统1-电机2-皮带轮3、4-齿轮5-离合器6-连杆7-滑块材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程油压机材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程类型设备名称工作原理特点机械压力机摩 擦 压力机利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传递动力，借助螺杆与螺母相对运动原理而工作。其传动系统如图1.2.1所示。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘磨损大，生产率低。适用于中小型件的冲压加工，对于校正、压印和成形等冲压工序尤为适宜。曲柄压力机利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。偏心压力机和曲轴压力机的传动系统如图1.2.2 和图1.2.3所示。生产率高，适用于各类冲压加工高速冲床工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工位级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压等成形工序。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程冲模设计与制造场景冲模设计冲模制造材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程多工位精密级进模材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程数控高速铣削加工高效、高精度、高的表面质量、可加工高硬材料材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程五轴车铣中心多轴联动、复合加工五轴加工中心材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程 慢走丝线切割技术加工精度可达到1.5m，加工表面粗糙度Ra0.10.2m。材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程精密坐标磨床成型磨床数控光学曲线磨床精密磨削、微细加工技术材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程3R装夹系统（统一工艺基准定位系统统一工艺基准定位系统）应用先进工艺装备技术材料科学与工程学院塑性成形工艺与模具设计塑性成形工艺与模具设计精品课程三坐标数控测量