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冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,冷冲压模具设计,教师：张雯娟,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,授课学时：,30,课程性质：本课程是模具设计与制造专业的一门主干,课程，,实践性和综合性,很强。,课程任务：,1.,了解,常见冲压工序的变形规律；,2.,熟悉,冲压材料，冲压设备以及冲压模具,典型结构；,3.,掌握,各种冲压工艺的成形方法；,4.,掌握,各种冲压模具的设计方法，并具有,设计中等复杂程度模具的能力。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,内容简介：,本章是冷冲压模具设计的,基础知识,。,涉及冷冲压概念、冲压工序分类及特点；常见的,冲压设备以及其基本组成、工作原理、主要的技术参,数；冲压材料以及冲压时金属材料的性能、力学特点,等。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,重点：,冷冲压的基本概念，冷冲压工序分类和特点，曲柄压力机的主要技术参数，冲压时金属材料的性能及力学特点，以及对冲压金属材料趋向性的控制措施。,难点：,冲压金属材料的性能及力学特点，金属材料的变形趋向。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,第一节 冷冲压加工及冲压分类,一、冷冲压概念,常温,下，利用,冲模,在,压力机,上对,材,料,施加压力，使其产生,分离或塑性变形,，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的,加工方法,。,加工对象：主要是金属板材,加工设备：压力机,加工依据：冲压成形性能,加工工艺装备：冲模,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,二、冷冲压加工的特点,冲压,生产操作简便,，易实现机械化和自动化，生,效率高。,冲压产品的,精度,是由,模具,来保证的。,冲压过程,耗能少,，材料,利用率高,，一般可达,70%,85%,以上。,可以加工制造,复杂形状,的零件。,模具结构一般比较复杂，,生产周期长,，成本高。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,日常生活用品,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,汽车覆盖件,航空航天,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,三、冷冲压工序分类,以材料冲压后的变化为依据。总体可分为：,分离工序,和,变形工序。,分离工序：将冲压件或毛坯沿一定的轮廓互相分离。主要包括：落料、冲孔、切断、切边、剖切等,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,变形工序：在材料不产生破坏的前提下，使毛坯,发生塑性变形，成为所需要形状及尺寸的制件。主要,包括：弯曲、拉深、胀形、翻边、缩口、校形等。,冷冲压工序可分为五个基本工序。,冲裁：使板料实现分离的冲压工序。,弯曲：将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。,拉深：将平面板料变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲压工序。,成形：用各种不同性质的局部变形来改变毛坯或冲压件形状的冲压工序。,立体压制（体积冲压）：将金属材料体积重新分布的冲压工序。,每一种基本工序包括多种不同的加工方法，以满足各种冲压加工的要求（表,0.1,）。,表,0.1,冷冲压工序的分类,类别,组别,工序名称,工 序 简 图,特 点,分离工序,冲裁,落 料,将板料沿封闭轮廓分离，切下部分是工件,冲 孔,将毛坯沿封闭轮廓分离，切下部分是废料,续表,类别,组别,工序名称,工 序 简 图,特 点,分离工序,冲裁,切 断,将板料沿不封闭的轮廓分离,切 边,将工件边缘的多余材料冲切下来,类别,组别,工序名称,工 序 简 图,特 点,分离,工序,冲裁,剖 切,将已冲压成形的半成品切开成为两个或数个工件,切 舌,沿不封闭轮廓，将部分板料切开并使其下弯,续表,变形工序,弯曲,压 弯,将材料沿弯曲线弯成各种角度和形状,卷 边,将毛坯端部弯曲成接近封闭的圆筒形,类别,组别,工序名称,工 序 简 图,特 点,续表,变形工序,拉深,拉 深,将板料毛坯冲制成各种开口的空心件,成形,翻 边,将工件的孔边缘或工件的外缘翻成竖立的边,缩 口,使空心件或管状毛坯的径向尺寸缩小,类别,组别,工序名称,工 序 简 图,特 点,续表,变形工序,成形,胀,形,使空心件或管状毛坯向外扩张，胀出所需的凸起曲面,起伏成形,在板料或工件的表面上制成各种形状的凸筋或凹窝,校,形,将翘曲的平板件压平或将成形件不准确的地方压成准确形状,类别,组别,工序名称,工 序 简 图,特 点,续表,类别,组别工序名称,工 序 简 图,特 点,变形工序,立体,压制,冷挤压,对模腔内的毛坯加压使金属沿凹模模口或凸、凹模间隙流动，转变为实心杆件或薄壁空心件,顶 镦,将杆状坯料局部镦粗,续表,冷冲压工艺与其他加工方法相比，有以下特点。,用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，如薄板薄壳零件等。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好。,材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少，因此，工件的成本较低。,操作简单、劳动强度低、生产率高、易于实现机械化和自动化。,冷冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,第二节 冲压设备及技术参数,进行冲压加工的设备有很多，如液压机，曲柄压力机等。着重分析曲柄压力机，曲柄压力机是在锻压生产中得到广泛应用的一种锻压设备，可以完成板料冲压、模锻、挤压、精压和粉末冶金等工艺。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,板料冲压压力机主要包括：,通用压力机：用来进行冲裁、弯曲、成形和浅拉深等。,拉深压力机：进行拉深。,板冲高速自动机：用于连续进送料的自动冲压工艺。,板冲多工位自动机：用于连续传送工件的自动冲压。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,一、曲柄压力机的主要结构类型,按床身结构 开式压力机和闭式压力机,JH,21,开式固定台压力机,J,31,闭式单点压力机,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,按连杆数目分：单点、双点和四点压力机,按滑块行程是否可调分：偏心压力机和曲轴压力机,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,二、曲柄压力机的基本组成,支撑部件：床身,工作机构：一般曲柄滑块机构,操作系统：主要包括离合器、制动器,传动系统：将电动机的运动和能量传递给工作机构,能源系统：飞轮起着储存和释放能量的作用,辅助系统：包括润滑、保险装置等等,0.2,曲柄压力机,图,0.1,所示为曲柄压力机结构简图。曲柄压力机由下列几部分组成。,图,0.1,曲柄压力,机简图,1,工作台；,2,床身；,3,制动器；,4,带轮；,5,电动机；,6,、,7,齿轮；,8,离合器；,9,曲轴；,10,连杆；,11,滑块,工作机构：即曲柄滑块机构（或称曲柄连杆机构），它由曲轴,9,、连杆,10,、滑块,11,等零件组成。其作用是将曲柄的旋转运动转变为滑块的直线往复运动，由滑块带动模具工作。,传动系统：它包括齿轮传动、带传动等机构，起能量传递作用和速度转换作用。,操纵系统：包括离合器,8,、制动器,3,等部件，用以控制工作机构的工作和停止。,能源系统：包括电动机、飞轮（带轮）,4,。,床身：它把压力机所有部分联接成一个整体，承受全部冲压力。床身上固定有工作台,1,，用于安装冲压模具的下模。,曲柄压力机的主要技术参数,标称压力：曲柄压力机的标称压力是指压力机曲柄旋转到离下止点前某一特定角度（称为标称压力角，约等于,20,30,）时，滑块上所能容许承受的最大工作压力，它是表示压力机规格的主参数。,滑块行程：滑块行程是指滑块从上止点到下止点所经过的距离。对于曲柄压力机，滑块行程为曲柄半径的两倍。,行程次数：滑块每分钟行程次数是指滑块每分钟从上止点运动到下止点，然后再回到上止点所往复的次数。显然，行程次数越高，压力机的生产率也越高。,压力机的装模高度：压力机的装模高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台上的垫板上平面之间的高度。通过调节压力机连杆的长度，可以改变装模高度的大小。模具的闭合高度应在压力机的最大与最小装模高度之间。,压力机工作台面尺寸：压力机工作台面尺寸应大于冲模的最大平面尺寸。一般工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸,50,70mm,，以便安装固定模具用的螺钉和压板。,漏料孔尺寸：当工件或废料需要下落，或模具底部需要安装弹顶装置时，下落件或弹顶装置的尺寸必须小于工作台中间的漏料孔尺寸。,模柄孔尺寸：滑块内模柄安装孔直径和模柄直径二者的基本尺寸应一致，模柄的高度应小于模柄孔的高度。,压力机电动机功率：必须保证压力机的电动机功率大于冲压时所需的功率。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,三、通用压力机主要技术参数,（,1,）,公称压力,Fg,指压力机曲柄旋转到离下死点前某一特定角度时，滑块上所能承受的最大作用力。这时滑块离下死点还有一定距离，则称此距离为,公称压力行程,Sg,。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,1-,压力机许用压力曲线,2-,冲裁工艺实际冲裁曲线,3-,拉深工艺拉深力实际曲线,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,（,2,）,滑块行程,S,指滑块从上死点到下死点所经过的距离。它的大小反映了压力机的工艺用途范围。,（,3,）,滑块行程次数,n,指滑块每分钟往复的次数。,（,4,）,装模高度,H,指滑块在下死点时，滑块底平面到工作台上垫板上平面的高度。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,最大装模高度,Hmax,，是把滑块调整到上死点位置,时的高度。,装模高度与压力机闭合高度关系,HminH HmaxH,指模具闭合高度,Hmin,压力机最小装模高度,Hmax,压力机最大装模高度,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,（,5,）压力机工作台面尺寸,（,6,）漏料孔尺寸,（,7,）模柄孔尺寸,（,8,）压力机电动机功率,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,第三节 冲压材料,一、冲压材料种类,冲压材料最常用的是金属材料，有时也用非金属,材料。,金属材料又分为黑色金属和有色金属两种。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,二、冲压成形时金属材料的性能及力学特点,1.,金属材料的冲压性能,抗剪强度（,）,是分离工序的重要工艺参数之一。,屈服强度,（,s,）,抗拉强度,（,b,）,屈强比（,s,/b,）,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,均匀伸长率（,）,指试样拉伸变形开始产生缩颈时的伸长率。,10,指标准试样的长度是其试样直径的,10,倍。,硬化指数（,n,）,加工硬化,：随着塑性变形程度的增加，材料的塑性指标降低，强度指标上升，这种现象成为加工硬化。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,冷变形时，材料的硬化规律可以通过硬化曲线和,函数进行表示。,n,值增大，能够提高材料的局部应变能力，使变,形均匀化，增大材料极限变形。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,各向异性指数（厚向异性指数）,r,值越大，表明材料在厚度方向上的变形比较困,难，要比板平面上的变形小。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,2.,冲压成形的力学特点,在成形工序中，毛坯可分为,变形区,和,不变形区,。不,变形区又有传力区、已变形区和待变形区三中状况。,对于各种冲压成形的变形性质主要是以毛坯,变形区,的受力情况和变形特点为依据的。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,中国学者李硕本教授提出：可以将冲压成形分为,伸长类变形,和,压缩类变形,。,伸长类变形：包括胀形、翻孔、扩口等。,压缩类变形：包括拉深、缩口等。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,3.,提高成形极限的措施,提高伸长类变形成形极限的措施,a.,减少变形的不均匀程度,b.,提高材料的塑性,c.,修整毛坯边缘,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,提高压缩类变形成形极限的措施,a.,提高传力区的承载能力、降低变形区的变形抗力,b.,防止失稳起皱,c.,退火,注意：伸长类中的退火是为了提高材料的塑性，而压缩类,中的退火措施是为了提高传力区承载能力与变形区变形抗力的,比值，作用是不同的。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,四、金属材料冲压成形中的变形趋向性控制,最小阻力定律：,在塑性变形中，破坏了金属的整,体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移,动的可能时，它向阻力最小的方向移动,。,在冲压加工中，,板料在变形过程,中总是沿着阻力,最小的方向发展。这就是塑性变形中的,最小阻力定律,。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,重要结论：弱区先变形，变形区是弱区。,在冲压过程中，变形区和传力区在一定条件下可,以互相转化。,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,对变形趋向性的控制措施：,1.,改变毛坯各部分相对尺寸,环形毛坯的变形趋向,（）,变形前的模具与毛坯,（）,拉深,（）,翻边,（）,胀形,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,2.,改变模具工作部分几何形状和尺寸,3.,改变毛坯和模具之间的摩擦阻力,4.,改变毛坯局部区域的温度,冷冲压模具设计 第一章 冲压加工概述,思考练习题：,冲压的基本概念，以及冷冲压加工的特点。,简述曲柄压力机的基本组成及工作原理。,利用应力应变曲线说明冲压时，金属力学性能对成形的影响。,