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冲压冲压(Metal Stamping Tooling)第一章第一章 冲压概述冲压概述一、冲压定义一、冲压定义 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件冲压件)的成的成形加工方法。形加工方法。又名又名 板金冲压加工板金冲压加工 定义为定义为 Sheet metal Sheet metal stampingstamping 。冲压和锻造同属塑性加工冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。钢板和钢带。二、冲压的分类二、冲压的分类 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。矫正是几种主要的冲压工艺。三、冲压的用途三、冲压的用途 全世界的钢材中，有全世界的钢材中，有606070%70%是板材，其中大是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。也有大量冲压件。有些东西会然您感到惊讶有些东西会然您感到惊讶 。四、冲压的特点四、冲压的特点 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。一般每分钟可生产数百件。五、材料性能五、材料性能 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。低；加工硬化性低。第二章第二章 冲压机械冲压机械 一、冲压机械概述一、冲压机械概述 冲压机械有很多种类。在机械式冲压机中有曲柄冲压机械有很多种类。在机械式冲压机中有曲柄冲压机、连动冲压机、凸轮冲压机、螺纹冲压机等。冲压机、连动冲压机、凸轮冲压机、螺纹冲压机等。使用油压的为油压冲压机、使用空气压力的为空使用油压的为油压冲压机、使用空气压力的为空压冲压机。压冲压机。利用人力完成的有脚踏冲压机利用人力完成的有脚踏冲压机(俗称俗称:一脚踹一脚踹)、手动冲压机等种类。手动冲压机等种类。在这里我主要讲一下常用的曲柄冲压机，以下我在这里我主要讲一下常用的曲柄冲压机，以下我统称为冲压机械。统称为冲压机械。冲压机械是将马达的转动传给曲柄轴，再通过冲压机械是将马达的转动传给曲柄轴，再通过连杆将被防滑部连杆将被防滑部(通称通称:刮刀刮刀)控制的冲头上下移动。控制的冲头上下移动。您可以想像，当一辆汽车的引擎将汽油燃烧后会产您可以想像，当一辆汽车的引擎将汽油燃烧后会产生压力，用这个压力把气缸压下，从曲柄轴得到旋生压力，用这个压力把气缸压下，从曲柄轴得到旋转力的过程，冲压机的工作过程是与这一过程正好转力的过程，冲压机的工作过程是与这一过程正好相反。这样会更好理解。相反。这样会更好理解。冲压机械有反复冲压机械有反复(上下上下)运动的冲头和被固定的垫运动的冲头和被固定的垫枕部。枕部。冲压机的工作原理是，冲头反复运动冲压机的工作原理是，冲头反复运动冲压机的工作原理是，冲头反复运动冲压机的工作原理是，冲头反复运动(一般为上下一般为上下一般为上下一般为上下运动运动运动运动)，与之相反垫枕部是被固定的。垫枕部被固定，与之相反垫枕部是被固定的。垫枕部被固定，与之相反垫枕部是被固定的。垫枕部被固定，与之相反垫枕部是被固定的。垫枕部被固定在底座上，通过框架及连杆等与冲头驱动部在底座上，通过框架及连杆等与冲头驱动部在底座上，通过框架及连杆等与冲头驱动部在底座上，通过框架及连杆等与冲头驱动部(驱动部驱动部驱动部驱动部一般装在被称为冠冕的上部一般装在被称为冠冕的上部一般装在被称为冠冕的上部一般装在被称为冠冕的上部)联接，接受施加压力。联接，接受施加压力。联接，接受施加压力。联接，接受施加压力。二、上模具与下模具共同组成一套模具二、上模具与下模具共同组成一套模具 冲压机械是通过装载冲压模具冲压机械是通过装载冲压模具(以下称模具以下称模具)后进行冲压加工的。后进行冲压加工的。模具由一对刀具模具由一对刀具(工具工具)组成。如果您联想一组成。如果您联想一下剪刀就不难理解了。下剪刀就不难理解了。首先将一片刀具装在冲头上，另一片刀具固首先将一片刀具装在冲头上，另一片刀具固定在垫枕部上。定在垫枕部上。将铁板放在刀具与刀具之间，冲头下降时铁将铁板放在刀具与刀具之间，冲头下降时铁板就会被切断。这一对刀具就是模具。板就会被切断。这一对刀具就是模具。示意图如下：示意图如下：被装在冲头上的模具，理所当然就被称被装在冲头上的模具，理所当然就被称为上方模具，即上模具。为上方模具，即上模具。垫枕部的模具就称为下模具。垫枕部的模具就称为下模具。上模上模具与具与下模下模具共同构成模具。具共同构成模具。模具除可以切断钢板模具除可以切断钢板(剪断剪断)以外，还可以弯、拧以外，还可以弯、拧铁板，使之发生永久的变形，得到想要得到的形状。铁板，使之发生永久的变形，得到想要得到的形状。直接使材料发生变形的东西就是模具。没有模直接使材料发生变形的东西就是模具。没有模具就不能进行冲压加工。具就不能进行冲压加工。模具的质量、性能直接影响到冲压加工的生模具的质量、性能直接影响到冲压加工的生模具的质量、性能直接影响到冲压加工的生模具的质量、性能直接影响到冲压加工的生产性和冲压加工的质量，具有极为重要的作用，可产性和冲压加工的质量，具有极为重要的作用，可产性和冲压加工的质量，具有极为重要的作用，可产性和冲压加工的质量，具有极为重要的作用，可以说是冲压加工的生命。以说是冲压加工的生命。以说是冲压加工的生命。以说是冲压加工的生命。第三章第三章 冲压模具冲压模具一、前提介绍一、前提介绍 冲压加工也有很多类型冲压加工也有很多类型(锻造、轧花、接合等锻造、轧花、接合等)、在这里我们将对铁板在这里我们将对铁板(主要为软钢板主要为软钢板)的加工称为的加工称为冲压加工。铁板冲压加工。铁板(钢板钢板)的形态各异，薄板有的比的形态各异，薄板有的比纸还薄，而厚板有的与其说是板，倒不如说纸还薄，而厚板有的与其说是板，倒不如说是铁块更贴切。这里我们所考虑的是厚度在是铁块更贴切。这里我们所考虑的是厚度在0.50.5mmmm4mm4mm左右的钢板。左右的钢板。冲压加工也有很多种。剪断、弯曲、拧绞、成冲压加工也有很多种。剪断、弯曲、拧绞、成型、锻造、接合等都是冲压加工。在这里我们之型、锻造、接合等都是冲压加工。在这里我们之论述其中的剪断、弯曲、拧绞几项。剪断、弯曲、论述其中的剪断、弯曲、拧绞几项。剪断、弯曲、拧绞是最常见的冲压加工方法。拧绞是最常见的冲压加工方法。一般的冲压机械一般的冲压机械(通用机通用机)只单纯地进行冲头的反只单纯地进行冲头的反复运动，因此做功的模具也当然只是上模具的直线复运动，因此做功的模具也当然只是上模具的直线往返运动。往返运动。二、冲压模具的基本分类二、冲压模具的基本分类 说起模具，也有很多种。塑料模具、橡胶模具、说起模具，也有很多种。塑料模具、橡胶模具、玻璃模具等五花八门。其中用于冲压加工的称为冲玻璃模具等五花八门。其中用于冲压加工的称为冲压模具。在这里我们将冲压模具称为模具。压模具。在这里我们将冲压模具称为模具。包括普通冲裁模包括普通冲裁模 、级、级 进进 模模 、复、复 合合 模模 、精、精 冲冲 模模 、拉、拉 深深 模、弯模、弯 曲曲 模模 、成、成 形形 模模 、切、切 断断 模模 、其它冲压模、其它冲压模.三、冲压模具的用途三、冲压模具的用途 1 1、冲压模具、冲压模具(冲压加工冲压加工)所能作到的所能作到的-之之1 1 剪断加工剪断加工剪断加工剪断加工(切断铁板切断铁板切断铁板切断铁板 完全分离完全分离完全分离完全分离)穿切穿切(冲切冲切)呈封闭曲线的完全分离呈封闭曲线的完全分离 外形切割外形切割(外切割外切割)、侧面切割、侧面切割 呈开放型曲线的完全分离呈开放型曲线的完全分离 打眼儿打眼儿(穿孔穿孔)打洞打洞 切断切断(剪切剪切)完全分离完全分离 切开切开切开切开(冲口冲口冲口冲口)部分性分离部分性分离部分性分离部分性分离 此外还有各种各样的分类，这里只举出了剪断此外还有各种各样的分类，这里只举出了剪断加工的具有代表性的几种。加工的具有代表性的几种。2 2、冲压模具、冲压模具(冲压加工冲压加工)可以作到的可以作到的-之之2 2 弯曲弯曲弯曲弯曲(弯曲弯曲弯曲弯曲)除弯成除弯成V V字型的字型的V V弯曲之外，还有弯曲之外，还有L L字弯曲、字弯曲、台阶状的台阶状的Z Z字弯曲、字弯曲、NN字弯曲、帽型弯曲等。字弯曲、帽型弯曲等。弯成筒型的卷边加工弯成筒型的卷边加工(蝶板弯曲蝶板弯曲)、圆型弯曲、圆型弯曲 扭转弯曲扭转弯曲3 3、冲压模具、冲压模具(冲压加工冲压加工)所能作到的所能作到的-之之3 3 拧弯拧弯拧弯拧弯 加工成有底的容器状加工成有底的容器状 一边抻拉素材一边施加力量，制成符合穿孔一边抻拉素材一边施加力量，制成符合穿孔器和冲模形状的产品。器和冲模形状的产品。冲绞产品冲绞产品:干电池套干电池套(碱性电池、锂电池碱性电池、锂电池(锰钢电锰钢电池罐的小型化处理池罐的小型化处理)、电容器盒、洗碗池、汽车的、电容器盒、洗碗池、汽车的引擎罩、引擎罩、V V型皮带轮罩、一拉罐的拉手和盖子之间型皮带轮罩、一拉罐的拉手和盖子之间的接合等。的接合等。4 4、冲压模具、冲压模具(冲压加工冲压加工)所能作到的所能作到的-其他其他 冲压模具还能进行许多种加工、这里只介绍上述冲压模具还能进行许多种加工、这里只介绍上述加工的几种应用及组合。加工的几种应用及组合。半穿孔、凸出、打通、切弯、压瘪、打钢印、修半穿孔、凸出、打通、切弯、压瘪、打钢印、修边、细冲切等。边、细冲切等。剪断、弯曲、拧绞为最基本的形式。剪断、弯曲、拧绞为最基本的形式。5 5、有关以下几点，我不具备从理论上进行剖析的知、有关以下几点，我不具备从理论上进行剖析的知 识，大致归纳如下识，大致归纳如下 铁板是可以被切割的。铁板是可以被切割的。切断切断切断切断 铁板在被拉抻的时候可以变长，在被压缩的时候铁板在被拉抻的时候可以变长，在被压缩的时候 有可以变短。有可以变短。抻长铁板的外侧，压缩铁板的内侧。抻长铁板的外侧，压缩铁板的内侧。弯曲弯曲弯曲弯曲 往一方抻长的同时往另一方向压缩。往一方抻长的同时往另一方向压缩。拧绞拧绞拧绞拧绞四、冲压模具的构造四、冲压模具的构造 冲压模具的构造大体上可分为刀具部、保持部和冲压模具的构造大体上可分为刀具部、保持部和辅助部。辅助部。刀具部刀具部(打孔机、冲模打孔机、冲模)直接作用于材料的部分直接作用于材料的部分 保持部保持部(打孔机盘、冲模盘、外套、挡板等打孔机盘、冲模盘、外套、挡板等)固定刀具固定刀具 辅助部辅助部(脱模器、量计、衬垫、压力等脱模器、量计、衬垫、压力等)为是刀具发挥作用的辅助部分为是刀具发挥作用的辅助部分五、冲压模具的机型分类五、冲压模具的机型分类 虽然写上了冲压模具的分类，但我所指的是，虽然写上了冲压模具的分类，但我所指的是，根据冲压机械、模具、搬运设备、外围设备等进行根据冲压机械、模具、搬运设备、外围设备等进行什么形式的加工。也许说加工体系更为妥当。什么形式的加工。也许说加工体系更为妥当。请理解为在这一体系中所使用的模具的形式。请理解为在这一体系中所使用的模具的形式。前提前提:冲压加工的产品一般都是要经过复数的工冲压加工的产品一般都是要经过复数的工序完成的。序完成的。1 1、单发型、单发型 每道工序都有独立的模具，模具是被单独使用的。每道工序都有独立的模具，模具是被单独使用的。由操作人员将材料装入、取出，一台冲压机上只装由操作人员将材料装入、取出，一台冲压机上只装一个模具，由人来操作完成作业。一个模具，由人来操作完成作业。编进配套冲模的形式为最基本的形式，此外还有通编进配套冲模的形式为最基本的形式，此外还有通过盒卡式快速交换模具等系统。过盒卡式快速交换模具等系统。有关材料的装入与取出，通用机使用多间接的教学有关材料的装入与取出，通用机使用多间接的教学用机器手，专用机使用固定的程序机器手，以此达用机器手，专用机使用固定的程序机器手，以此达到节省人力、节省能源的目的。到节省人力、节省能源的目的。单发型模具单发型模具(QDC)QDC)单发工序的实例单发工序的实例 2 2、依次传送型、依次传送型 将复数的工序等距离地排放在单一的模具内部。将复数的工序等距离地排放在单一的模具内部。通过传送装置冲压机每旋转一次向前推进一定的距离，并通过传送装置冲压机每旋转一次向前推进一定的距离，并将工件依次送至下一道工序。将工件依次送至下一道工序。材料采取连续供应的方式，机器的运转也是连续且自动的，材料采取连续供应的方式，机器的运转也是连续且自动的，因此多数情况下但加工工件下线时已是完成了全部加工的完因此多数情况下但加工工件下线时已是完成了全部加工的完成品了。成品了。材料采用卷材，通过展卷机、校平器、供卷机等设备连续材料采用卷材，通过展卷机、校平器、供卷机等设备连续供应。供应。依次传送型模具依次传送型模具 依次传送型的实例依次传送型的实例3 3、转移型、转移型将每一道工序的独立的模具排列在一台冲压机内部，将每一道工序的独立的模具排列在一台冲压机内部，通常是通过曲柄轴进行驱动，拥有与冲压机本身同通常是通过曲柄轴进行驱动，拥有与冲压机本身同步运行的搬运机构，进行连续性的自动加工。步运行的搬运机构，进行连续性的自动加工。一维移动一维移动一维移动一维移动 只有在传送方向上的往返运动只有在传送方向上的往返运动(前进回前进回 车车)。没有功的保持及释放系统，需要另。没有功的保持及释放系统，需要另 行配置。行配置。二维移动二维移动二维移动二维移动 前进回车前进回车前进回车前进回车 功的保持及释放功的保持及释放功的保持及释放功的保持及释放 (夹紧放开夹紧放开夹紧放开夹紧放开)夹紧夹紧夹紧夹紧前进前进前进前进放开放开放开放开回车回车回车回车 三维移动三维移动三维移动三维移动 前进回车前进回车 功的保持及释放功的保持及释放(夹紧放开夹紧放开)功的上升功的上升 下降下降(升降升降)夹紧夹紧上升上升前进前进下降下降放开放开回车回车材料、半成品的供应方法材料、半成品的供应方法 n n材料为卷材，通过抓钳供应器材料为卷材，通过抓钳供应器(空压供应器空压供应器)连续供连续供应应 n n半成品转入货架，通过推送器供应。半成品转入货架，通过推送器供应。n n将半成品架将半成品架(半成品冲压半成品冲压)移到冲压机主机的旁边，移到冲压机主机的旁边，供应半成品。供应半成品。与依次传送式相比产品的成品率高。与依次传送式相比产品的成品率高。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。转移型生产工序实例转移型生产工序实例4 4、多功能机器人型、多功能机器人型 每一道工序都并排配置独立的模具，用独立的搬每一道工序都并排配置独立的模具，用独立的搬运设备与冲压机同步搬运工件，进行自动化加工。运设备与冲压机同步搬运工件，进行自动化加工。做功的保持采取真空式和磁性式。做功的保持采取真空式和磁性式。材料、半成品的供应方法材料、半成品的供应方法 n n材料为卷材，通过抓钳供应器材料为卷材，通过抓钳供应器(空压供应器空压供应器)连续供连续供应应 n n半成品转入货架，通过推送器供应。半成品转入货架，通过推送器供应。n n将半成品架将半成品架(半成品冲压半成品冲压)移到冲压机主机的旁边，移到冲压机主机的旁边，供应半成品。供应半成品。与依次传送式相比产品的成品率高。与依次传送式相比产品的成品率高。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。由于搬运设备的惯量与刚性，不易实现高速化生产。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。通用型机器的生产程序改变起来较为困难。