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1、冲压工艺与模具结构冲压工艺与模具结构 目录 一. 冲压的基本概念 二. 应用领域 三. 冲压材料 四.冲压设备 五. 冲压工艺和模具结构 一. 冲压的基本概念： 2. 研究对象：主要是板料零件，主要是金属板料零件的成型，也可以是非金属板料零件。 1. 基本原理：塑性加工的基本方法之一，靠模具和设备使毛坯发生变形，完成加工过程。 一. 冲压的基本概念： 4. 工艺方法： 工艺方法多种多样，概括起来分为两大类，分离工序和成型工序。 3. 基本特点： (1) 质量高；效率高；成本低； (2) 劳动强度大； (3) 工作环境差：噪音、脏、乱。 (4) 危险性：天车、叉车、冲压操作 落料 冲孔 修边 切
2、开 压弯 翻边 拉延 成型 分离工序 成型工序 二. 应用领域： 日常用品、家电、汽车、仪表、工程机械、航空航天等领域应用广泛。 三. 冲压材料 冲压材料的性能对成型影响很大： 延伸率: 拉延和成型影响极大； 抗拉强度: 决定成型力的大小。 板材：热轧钢板、冷轧钢板、不锈钢、有色金属板材 简易开卷设备 卷料 四. 冲压设备： 1. 压力机：按驱动滑块力的作用方式不同，分为机械压力机、液压机。 160吨机械压力机 400吨机械压力机 1).工作台 2).上滑块 连杆 滑块 工作台 行程不可调 闭合高度可调 四. 冲压设备： 500吨油压机 小型油压机 活塞 行程可调 闭合高度可调 滑块 工作台
3、四. 冲压设备： 2. 手工生产线：由46台压力机组成生产线，手工送料。生产效率低， 工人劳动强度大，对外表面零件质量难以保证。 四. 冲压设备： 3. 自动化生产线：由46台压力机组成生产线，带机械化送料装置。生产 效率高，降低了人员数量和劳动强度，有效的提高了冲压 件的表面质量。 4. 多工位压力机：拆垛系统、清洗喷油、坯料对中、多工位各加工工序组成 五. 冲压工艺和模具结构： 1. 模具的共同特点： （1）上模、下模 （2）导向 （3） 起吊装置 （4）安装：模柄、压板槽、托杆、闭合高度、台面尺寸、压床行程 （5）放件 (6) 定位（7）取件 （8）送料方向 拉延模 上模 下模 导向腿
4、起重柄 压板槽 托杆 闭合高度 定位板 五. 冲压工艺和模具结构： 2. 操作方式： (1). 手工操作 ： 模具结构简单，需要人操作，放件、定位、取件、控制开关，工 人的劳动强度大，生产效率低，安全性差。 (2). 自动化操作：有自动化送料装置，模具结构复杂，人员数量少 生产效率高，劳动强度低，冲压件表面质量高，安全性好。 模具闭合高度：滑块运动到下死点时，上底板底面与下底板底面的距离，必 须符合压床的要求。 定 位 方 式：工件必须可靠定位，才能获得稳定合格的批量零件，孔、边、状 导 向 方 式：具有相对运动关系的零件之间要导向，导柱、导板 送料方向：考虑放件、取件时操作方便，行李箱内外板
5、的送料方向 五. 冲压工艺和模具结构： 工艺：op10. 落料冲孔 op20. 翻边 op30. 压弯 3. 以一个简单零件为例，说明冲压工艺的制定方法，模具的基本结构原理。 3.1 冲压工艺的制定 产品三要素：形状、孔、边 op10 op30 Op20 （1）基准点：假想的空间一点为基准，坐标为10的倍数 （2）冲压方向：压力机滑块运动方向，成型区域不能有负角 五. 冲压工艺和模具结构： 落料冲孔：（1）毛坯展开：中性层；（2）排样图（材料利用率）; (3)毛刺 压弯、翻边：（1）行程；（2）回弹（冲压方向）； （3）起皱、破裂 排样图 毛刺 塌角 斜度 光亮带 五. 冲压工艺和模具结构：
6、3.2 落料冲孔模 模柄 打料杆 导柱、导套 限制器 上底板 下底板 退料板 废料盖板 五. 冲压工艺和模具结构： 3.2 落料冲孔模 凸凹模 退料板 定位销 导柱 限制器 下底板 废料盖板 冲孔示意图 五. 冲压工艺和模具结构： 3.2 落料冲孔模 凹模 凸模 顶出器 导套 上底板 五. 冲压工艺和模具结构： 3.3 翻边模 模柄 上底板 下地板 导柱、导套 限制器 起重孔 托杆 五. 冲压工艺和模具结构： 3.3 翻边模 制件图 凹模镶块 顶出器 导向块 下底板 定位销 导柱 限制器 五. 冲压工艺和模具结构： 3.3 翻边模 上底板 凸模 导套 五. 冲压工艺和模具结构： 3.4 压弯模
7、 模柄 上底板 下底板 导柱、导套 限制器 起重孔 五. 冲压工艺和模具结构： 3.4压弯模 凹模镶块 顶出器 导向块 下底板 定位销 导柱 限制器 五. 冲压工艺和模具结构： 3.4压弯模 上底板 凸模 导套 模柄 64秒下线一台车 探秘一汽大众生产线 一汽大众冲压车间一汽大众冲压车间 拥有拥有4条具有世界先进水平的德国条具有世界先进水平的德国Mller Weingarten高速机高速机 械臂全自动生产线；械臂全自动生产线；（前两条生产线在前两条生产线在2005年投产，另两条在年投产，另两条在2009 年投产。年投产。 ） 4台液压多重曲线调试压力机、台液压多重曲线调试压力机、 8台台DEM
8、AG天车、自动地下废料输送带。天车、自动地下废料输送带。 “ 亚 洲 最 先 进 的 冲 压 车 间 ”亚 洲 最 先 进 的 冲 压 车 间 ”4条 全 自 动 生 产 线条 全 自 动 生 产 线4台 调 试 压 力 机台 调 试 压 力 机生产车型包括速腾、迈腾、宝来、高尔夫、生产车型包括速腾、迈腾、宝来、高尔夫、CC等。等。 亮点亮点1 “KUKA 四轴拆垛机器人四轴拆垛机器人”是通过程序控是通过程序控 制，将板料由料垛小车拾取并放置在节制，将板料由料垛小车拾取并放置在节 拍皮带上。机器人可在左右两处料垛之拍皮带上。机器人可在左右两处料垛之 间移动，上料时不会造成停台，确保整间移动，上
9、料时不会造成停台，确保整 线自动化生产的连续性；线自动化生产的连续性； 钢材板料由一部料垛小车自动运送进入生产线，上图状态为冲压线的钢材板料由一部料垛小车自动运送进入生产线，上图状态为冲压线的 一个大门已经开启，料垛小车正在往里“送货”。这部小车承担的任务一个大门已经开启，料垛小车正在往里“送货”。这部小车承担的任务 不止是运送板料，当不止是运送板料，当KUKA机器手在一叠板料里抓取板料时，还需要由机器手在一叠板料里抓取板料时，还需要由 它来保证机器手所抓取的板料只是一片，所以内里精度也不可小觑。它来保证机器手所抓取的板料只是一片，所以内里精度也不可小觑。 液压多重曲线调试压力机液压多重曲线调
10、试压力机”则是由则是由4个高速蓄个高速蓄 能器驱动，利用多点可调节结构的拉深垫技能器驱动，利用多点可调节结构的拉深垫技 术，实现机械大型压力机运动过程的精确仿术，实现机械大型压力机运动过程的精确仿 制，主要用于新车型模具调试、模具日常维制，主要用于新车型模具调试、模具日常维 修检修，降低生产线压机负荷压力。修检修，降低生产线压机负荷压力。 亮点亮点2 单独设立的调试线，用单独设立的调试线，用 于模具与冲压设备事先于模具与冲压设备事先 进行“磨合”，在不影进行“磨合”，在不影 响生产的情况下进行模响生产的情况下进行模 具准备和维护工作。在具准备和维护工作。在 这里我们看到了不少来这里我们看到了不
11、少来 自德国、意大利的外籍自德国、意大利的外籍 技术人员，他们主要负技术人员，他们主要负 责调试工作。责调试工作。 钢材板料被送去冲压之前，还需要做一次清洁，因为细钢材板料被送去冲压之前，还需要做一次清洁，因为细 微的杂质也可能影响冲压质量，这个工作由这套清洗机微的杂质也可能影响冲压质量，这个工作由这套清洗机 来完成。每一条冲压线有左右两套清洗机器轮流工作，来完成。每一条冲压线有左右两套清洗机器轮流工作， 所以清洗机器也需要被自动控制切换。所以清洗机器也需要被自动控制切换。 用于冲压的模具全都自德国进口，价格昂贵。国产模具对于用于冲压的模具全都自德国进口，价格昂贵。国产模具对于 一些高精度部件
12、的冲压效果并不好，而日本进口的模具虽一些高精度部件的冲压效果并不好，而日本进口的模具虽 然使用和德国的区别不大，但是耐用性是个问题，因此才然使用和德国的区别不大，但是耐用性是个问题，因此才 会花大价钱采购德国模具。在车间内随时都能见到来自德会花大价钱采购德国模具。在车间内随时都能见到来自德 国的工程师，他们主要工作就是调试和修理模具。国的工程师，他们主要工作就是调试和修理模具。 上图这一列排开的是模具。当要更换冲压产品时，新的上图这一列排开的是模具。当要更换冲压产品时，新的 模具就会被这样放在小车上，从冲压线的一侧沿各自的轨模具就会被这样放在小车上，从冲压线的一侧沿各自的轨 道自动进入冲压线，
13、切换过程约为道自动进入冲压线，切换过程约为10分钟。分钟。 这条冲压线的自动化程度非常高，无论上料、清洗、模具这些切换这条冲压线的自动化程度非常高，无论上料、清洗、模具这些切换 过程，都在没有任何可见的防护装置（如护栏）的情况下进行。原过程，都在没有任何可见的防护装置（如护栏）的情况下进行。原 来所有自动化设备工作区都设有感应式的“电子墙”（上图右下角来所有自动化设备工作区都设有感应式的“电子墙”（上图右下角 黄色圆灯即是），围绕设备切换区域，一旦感应到有人在工作区域黄色圆灯即是），围绕设备切换区域，一旦感应到有人在工作区域 内，就会立即停止机械操作。内，就会立即停止机械操作。 这是业界用于检
14、查冲压件这是业界用于检查冲压件 表面是否平整的常用工具表面是否平整的常用工具 “油石”，用于检查冲油石”，用于检查冲 压件的外表面瑕疵，板件压件的外表面瑕疵，板件 表面的高度差有表面的高度差有2m-3m 都可被检查出来。业内常都可被检查出来。业内常 用的是前方这种大的油石用的是前方这种大的油石 ，而一汽大众还引入了后，而一汽大众还引入了后 方这种小油石，它能监测方这种小油石，它能监测 出更小的瑕疵，虽然监测出更小的瑕疵，虽然监测 工具的成本没有增加，但工具的成本没有增加，但 对生产精度实际上是提出对生产精度实际上是提出 了更高的标准要求了更高的标准要求。 德国大众最早推行的奥迪特（德国大众最早
15、推行的奥迪特（AUDIT）评审方法，目前已经）评审方法，目前已经 被国内很多汽车厂广泛采用。一汽大众的冲压车间更有一个超大被国内很多汽车厂广泛采用。一汽大众的冲压车间更有一个超大 面积的评审室，抽查评审成品，用于控制生产质量。面积的评审室，抽查评审成品，用于控制生产质量。 前期加工好的钢材前期加工好的钢材 冲压好的配件输送带冲压好的配件输送带 冲压好了的尾箱盖冲压好了的尾箱盖 侧门框架侧门框架 解剖车身上的黄色部分采用的是高强度钢板，红色部分则 采用了超高强度的热成型钢板。热成型钢板采用的是欧洲 钢铁巨头帝森-克虏伯的最先进的技术，通过将特定材质 的钢板通过950高温约4分钟的加热后由模具成形，再由 激光切割设备加工所需的孔与外形尺寸。通常情况下，不 少汽车品牌所宣传的在车身上使用的高强度钢板的抗拉强 度一般在400-450MPa左右，而热成形钢材加热前抗拉强 度就已达到500-800MPa，加热成形后则提高至1300- 1600MPa，是普通钢材的3-4倍，极大的提高了车身的抭 碰撞能力和整体安全性，在碰撞中
