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1、第一章 冷冲压的基本知识 模具设计专业主干专业课程主讲人： 郭军伟冷冲模具设计塑料模具设计第一章 冷冲压的基本知识 模具设计专业主干专业课程授课学时：54学时 课程任务：1.了解常见冲压工序的变形规律； 2.认识模具成形工艺方法、冷冲模的典型结构、及其加工方法与手段； 3.掌握常用冷冲模的设计方法； 4.具备进行常用零件的相应模具设计的能力。 课程性质：模具设计专业的一门主干专业技术课，是一门 实践性、综合性很强的课程。课程情况总体简介第一章 冷冲压的基本知识 目 录冷冲模具第一章 冲压工艺及冲压模 第二章 冲裁工艺及冲裁模 第三章 弯曲工艺及弯曲模 第四章 拉深工艺及拉深模具 第五章 典型冲
2、压模具结构图例 第一章 冷冲压的基本知识 第一章 冲压工艺及冲压模 第一节 冲压模具概述 第二节 板材塑性变形及其基本规律第三节 冲压工艺对材料的要求第四节 常用冲压设备复习思考题第一章 冷冲压的基本知识 第一节 冲压模具概述 冷冲压的概念冷冲压是在室温下, 利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力, 使其产生分离或塑性变形, 从而获得所需零件的一种压力加工方法。 冲压： 室温下 压力机 模具 材料 分离或塑性变形。冲压生产场景第一章 冷冲压的基本知识 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：冲压模具冷冲压的概念第一章 冷冲压的基本知识
3、 图 1-1 冷冲压加工的三要素 冲压工艺与模具冲压材料冲压设备冲压生产的三要素冷冲压的概念第一章 冷冲压的基本知识 一、冲压加工的特点冷冲压加工与其它加工方法相比, 无论在技术方面, 还是在经济方面, 都具有许多独特的优势, 优点主要有: (1) 冷冲压是由模具保证冲压件的尺寸公差与形状精度的, 且所用的原材料多是表面质量好的板料或带料, 所以产品尺寸稳定, 互换性好。 (2) 冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工, 因而 是一种节省能源、 节省原材料的少、 无切削加工方法。 第一章 冷冲压的基本知识 (3) 冷冲压产品壁薄、质量好、刚度好, 可以加工尺寸范围较大、 形状较复杂的零件, 如
4、小到钟表的秒针,大到汽车的覆盖件等。 (4) 冷冲压生产依靠冲模和冲压设备完成加工,其生产率高、操作方便, 易于实现机械化、自动化。对于普通压力机,每台每分钟可生产几件到几十件冲压件, 而高速冲床每分钟可生产数百件甚至千件以上冲压件。 由于冷冲压生产具有上述优点, 因此在批量生产中应用十 分广泛。一、冲压加工的特点第一章 冷冲压的基本知识 冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法。冲压成形产品示例一日常用品冲压成形产品示例二高科技产品冲压模具的应用第一章 冷冲压的基本知识 冲压成形产品示例一日常用品第一章 冷冲压的基本知识 冲压成形产品示例二 高科技产品汽车覆盖件飞机蒙皮第一章 冷冲压的
5、基本知识 冲压模具也有缺点：冲模与冲压件有“一模一样”的关系，冲模没有通用性 。产品性能受制于模具：冲模是冲压生产必不可少的工艺 装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。适用于批量生产：冲模的功能和作用、冲模设计与制造 方法和手段，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品。冲压模具的应用第一章 冷冲压的基本知识 冲模设计与制造场景冲模设计冲模制造第一章 冷冲压的基本知识 多工位精密级进模第一章 冷冲压的基本知识 二、冲压模具的类型1. 根据工艺性质分类(1) 冲裁模: 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模等。 (2) 弯曲模: 使平板坯料沿着直
6、线(或弯曲线)产生弯曲变形,从而获得一定角度和形状的工件的模具。 (3) 拉深模:把平板料制成开口空心件, 或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 (4) 成型模: 把坯料或工序件按凸、凹模的形状直接复制成型, 而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、 缩口模、扩口模、翻边模和整形模等。 第一章 冷冲压的基本知识 图 1-2 几种常见 冲模的结构简图 (a) 冲裁模; (b) 弯曲模; (c) 拉深模; (d) 成型模 第一章 冷冲压的基本知识 2. 根据工序组合程度分类(1) 单工序模: 一般只有一对凸、凹模,在压力机的一次行程中, 只完成一道冲压工序的模具。 (2) 复合模1；（2）
7、: 只有一个工位, 在压力机的一次行程中, 在同一工位上同时完成两道或两道以上工序的模具。 (3) 级进模:在毛坯的送进方向上, 具有两个或更多的工位, 在压力机的一次行程中, 在不同的工位上逐次完成两道或两道以上工序的模具。 第一章 冷冲压的基本知识 冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类：结结构零件：工艺艺零件：直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括：导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等. 第一章 冷冲压的基本知识 根据
8、材料的变形特点分：分离工序：分离工序、成形工序使板料按一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的冲压件(俗称冲裁件)的工序, 主要包括冲孔、落料、切断等三、冲压加工的基本工序第一章 冷冲压的基本知识 成形工序：坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序, 主要包括弯曲、拉深、翻边、胀形等。冲压工序的具体分类及特点见表1-1和表1-2。 第一章 冷冲压的基本知识 表1-1 分离工序 第一章 冷冲压的基本知识 表1-2 成 型工 序 第一章 冷冲压的基本知识 表1-2 成 型工 序 第一章 冷冲压的基本知识 复习思考题：课本第10页，第1题第一章 冷冲压的基本知识
9、模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。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”。第一章 冷冲压的基本知识 我国模具工业发展十分迅速，19962007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。 模具设计与制造专业人才 是制造业紧缺人才。第一章 冷冲压的基本知识 本次课结束第一章 冷冲压的基本知识 第一章 冷冲压的基本知识 第一章 冷冲压的基本知识 第
10、一章 冷冲压的基本知识 第二节 板材塑性变形及其基本规律 一、应力-应变曲线第一章 冷冲压的基本知识 万 能 材 料 试 验 机第一章 冷冲压的基本知识 图 1-3 拉伸试验用的试样 第一章 冷冲压的基本知识 二、塑性变形体积不变定律第一章 冷冲压的基本知识 一、工艺对材料的要求 冲压所用的材料, 不仅要满足使用要求,还应满足冲压工艺要求和后续加工要求(如切削加工、电镀、焊接等)。 冲压工艺对材料的基本要求主要是: (1) 对冲压成型性能的要求。对于成型工序,为了有利于冲压变形和制件质量的提高, 材料应具有塑性好、屈强比小、弹性模量高、板厚方向性系数大、板平面方向性系数小 等性能。 第三节 冲
11、压工艺对材料的要求 第一章 冷冲压的基本知识 (2) 对材料公差的要求。材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料, 所以材料厚度公差太大,不仅直接影响制件的质量, 还可能导致模具和冲床的损坏。 (3) 对表面质量的要求。材料的表面应光洁平整, 无分层和机械性质的损伤、无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料, 冲压时不易破裂, 不易擦伤模具,工件表面质 量也好。 第一章 冷冲压的基本知识 二、材料的规格和种类 冲压生产中最常用的材料是金属材料, 分黑色金属和有色 金属两种。有时也用非金属材料。黑色金属主要有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金 结构钢、 碳素
12、工具钢、 不锈钢、电工硅钢等有色金属有纯铜、 黄铜、 青铜、 铝等非金属材料有纸板、 胶木板、 橡胶板、 塑料板、 纤维 板和云母等。 第一章 冷冲压的基本知识 冲压用金属材料的供应状态一般是各种规格的板料 或带料。板料的尺寸较大, 可用于大型零件的冲压, 也可将板 料按排样尺寸剪裁成条料后用于中、小型零件的冲压; 带料有各种规格的宽度, 展开长度可达几十米, 成卷 状供应, 适用于大批量生产的自动送料。 材料厚度很小 时也是做成带料供应。 第一章 冷冲压的基本知识 表1-3冲压常用金属材料的力学性能 第一章 冷冲压的基本知识 表1-3冲压常用金属材料的力学性能 第一章 冷冲压的基本知识 第四
13、节 常用冲压设备 一、压力机的分类及代号锻压机械基本型号是由一个汉语拼音字母和几个阿拉伯数字组成的。字母代表锻压机械的大类,称为类别。同一类锻压机械中分为若干列,称为列别,由第一个数字之后的数字代表锻压机械的主要规格。第二位数字与规格部分的数字以一短横线“-”隔开。 第一章 冷冲压的基本知识 在类、列、组和主要规格完全相同,只是次要参数不同的锻压 机械,按变型处理,即在原型号的字母后加一个字母A、B、 C等,依次表示为第一、第二、第三次变型。例如 JA31-160A曲柄压力机的型号意义是 第一章 冷冲压的基本知识 型号表示方法说明如下:第一个字母J为类代号,用汉语拼音字母表示。在锻压设备中,与
14、曲柄压力机有关的有5类:机械压力机、线材成型自动机、锻机、剪切机和弯曲校正机,见表1-5。 第一章 冷冲压的基本知识 表1-5锻压机械类别代号 第一章 冷冲压的基本知识 第二个字母代表同一型号产品的变型顺序号。凡主参数与基本型号相同,但其它某些基本参数与基本型号不同的,称为变型,用字母A、B、C表示。第一章 冷冲压的基本知识 第三、第四个数字代表主参数。前面一个数字代表“列”,后一个数字代表“级”。每类锻压设备分为10列,每列分为10组。第一章 冷冲压的基本知识 横线后面的数字代表主参数。一般用压力机的标称压力作为主参数。型号中的标称压力用工程单位制的“tf”表示,转化为法定单位制的“kN”时
15、,应把此数乘以10。 第一章 冷冲压的基本知识 最后一个字母代表产品的重大改进顺序号,凡型号已确定 的锻压机械,若结构和性能上与原产品有显著不同,则称为改 进,用字母A、B、C表示。有些锻压设备紧接列、级代号后面还有一个字母,代表设 备的通用特性,例如J21G-20中的“G”代表“高速”;J92K- 250中的“K”代表“数控”。 第一章 冷冲压的基本知识 二、偏心冲床 第一章 冷冲压的基本知识 图1-12 J31-315型压力机工作原理图 第一章 冷冲压的基本知识 三、曲轴冲床 第一章 冷冲压的基本知识 图1-9JB23-63型压力机结构图 第一章 冷冲压的基本知识 图1-10JB23-63
16、型压力机运动原理图 第一章 冷冲压的基本知识 四、曲柄压力机的主要技术参数 公称压力：指滑块离下止点前某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度，滑块上所允许的最大作用力。例如J35315型压力机的公称压力为3450kN，它是指滑块离下止点前10.5mm或者曲柄旋转到离下止点前20时，滑块上所允许的最大作用力公称压力是压力机的主要参数，我国压力机的公称压力已经系列化 第一章 冷冲压的基本知识 滑块行程:指滑块从上止点到下止点所经过的距离,其大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。例如,冲裁用的曲柄压力机行程较小,拉深用的压力机行程较大。行程次数:指滑块每分钟从上止点到下止点,然后再回到上止点所往复的次数。一般小型压力机和用于冲裁的压力机行程次数较多,大型压力机和用于拉深的压力机行程次数较少。 第一章 冷冲压的基本知识 闭合高度:指滑块在下止点时,滑块
