第1章冲压模具设计与制造

教学提示本章讲述冲压工艺与模具设计的基础知识。涉及:冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理；常见冲压材料。第1章冷冲压概论学习目的与要求掌握冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；认识常见冲压设备；认识常见冲压材料；第1章冷冲压概论重点冲压成形基本概念、曲柄压力机的主要技术参数。难点无。1.1冷冲压加工概述冲压是利用模具在冲压设备上对板料施加压力(或拉力)，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的制件的加工方法，这类模具统称为冲模。冲压加工的对象一般为金属板料(或带料)、薄壁管、薄型材等，板厚方向的变形一般不侧重考虑，因此也称为板料冲压，且通常是在室温状态下进行，故也称为冷冲压。第1章冷冲压概论1.1冷冲压加工概述（续）冲压加工的三要素：冲床、模具、材料。冲压的基本工序分为：分离工序与成型工序。复合工序：为了提高生产效率，常见两个以上的基本工序合并成一个工序，称为复合工序。第1章冷冲压概论1.1冷冲压加工概述第1章冷冲压概论1.1.1分离工序分离工序：使冲压件与板料沿要求的轮廓线相互分离，并获得一定断面质量的冲压加工方法。1.1冷冲压加工概述第1章冷冲压概论1.1.1分离工序（续）分离工序及相应模具工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构剪裁用剪刀或模具切断板材，切断线不封闭落料用模具沿封闭线冲切板料，冲下的部分为工件，其余部分为废料冲孔用模具沿封闭线冲切板材，冲下的部分是废料1.1冷冲压加工概述第1章冷冲压概论1.1.1分离工序（续）分离工序及相应模具工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构切口在坯料上将板材部分切开，切口部分发生弯曲剖切将半成品切开成两个或几个工件，常用于成双冲压切边将拉深或成形后的半成品边缘部分的多余材料切掉1.1冷冲压加工概述第1章冷冲压概论1.1.2成形工序成型工序：使冲压毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形，以获得所要求的形状、尺寸和精度的冲压加工方法。1.1冷冲压加工概述第1章冷冲压概论1.1.2成形工序（续）工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构弯曲用模具使材料弯曲成一定形状卷圆将板料端部卷圆扭曲将平板毛坯的一部分相对于另一部分扭转一个角度1.1冷冲压加工概述1.1.2成形工序（续）工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构拉深将板料毛坯压制成空心工件，壁厚基本不变变薄拉深用减小壁厚，增加工件高度的方法来改变空心件的尺寸，得到要求的底厚、壁薄的工件翻边孔的翻边将板料或工件上有孔的边缘翻成竖立边缘第1章冷冲压概论1.1冷冲压加工概述1.1.2成形工序（续）工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构外缘翻边将板料毛坯压制成空心工件，壁厚基本不变缩口将空心件的口部缩小扩口将空心件的口部扩大，常用于管子第1章冷冲压概论1.1冷冲压加工概述1.1.2成形工序（续）工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构起伏在板料或工件上压出肋条、花纹或文字，在起伏处的整个厚度上都有变薄卷边将空心件的边缘卷成一定的形状胀形使空心件（或管料）的一部分沿径向扩张，呈凸肚形第1章冷冲压概论1.1冷冲压加工概述1.1.2成形工序（续）工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构旋压利用擀棒或滚轮将板料毛坯擀压成一定形状（分变薄与不变薄两种）整形把形状不太准确的工件校正成形校平将毛坯或工件不平的面或弯曲予以压平第1章冷冲压概论1.1冷冲压加工概述1.1.2成形工序（续）工序名称工序简图工序性质及特征使用冲模结构压印改变工件厚度，在表面上压出文字或花纹第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理冲压加工的设备特点：工作机构只需作简单的往复运动，复杂的冲压工序主要靠模具完成；传动系统灵敏可靠，规律性强，易实现机械化和自动化。冲压设备一般分为：机械(曲柄)压力机、电磁压力机、气动压力机和液压机。常用机械压力机和液压机两大类。冲压设备的型号是按照机械标准的类、列、组编制的。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理（续）以机械(曲柄)压力机为例做如下说明：按照《锻压机械型号编制方法--JB/GQ2003-84》的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音字母、英文字母和数字表示。例如JC23-63A型号的意义是：第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成(1)机身机身11是压力机的骨架，承受全部冲压力，并将压力机所有的零部件联结起来，保证全机所要求的精度、强度和刚度。1—电动机；2—皮带；3—飞轮；4—离合器；5—曲轴；6—连杆；7—滑块；8—工作台垫板；9—工作台；10—制动器；11—机身；12—机座第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成（续）(2)工作机构即为曲柄连杆机构。由曲轴5、连杆6、滑块7等组成。1—电动机；2—皮带；3—飞轮；4—离合器；5—曲轴；6—连杆；7—滑块；8—工作台垫板；9—工作台；10—制动器；11—机身；12—机座第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成（续）(3)操纵系统由离合器4、制动器10、电子电器检测控制装置等组成，现代化设备上还装备了工业控制计算机。1—电动机；2—皮带；3—飞轮；4—离合器；5—曲轴；6—连杆；7—滑块；8—工作台垫板；9—工作台；10—制动器；11—机身；12—机座第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成（续）(4)传动系统包括由大、小皮带轮及皮带组成的带轮传动机构(大中型压力机还设有传动轴和大、小齿轮组成的齿轮传动机构)等。1—电动机；2—皮带；3—飞轮；4—离合器；5—曲轴；6—连杆；7—滑块；8—工作台垫板；9—工作台；10—制动器；11—机身；12—机座第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成（续）(5)能源系统指电动机与飞轮(带轮)。1—电动机；2—皮带；3—飞轮；4—离合器；5—曲轴；6—连杆；7—滑块；8—工作台垫板；9—工作台；10—制动器；11—机身；12—机座第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成（续）除上述基本部分外，还有一些辅助装置，如：气路系统、润滑系统、保险装置、快速换模装置、气垫及计数装置等。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机1.机械(曲柄)压力机的基本组成（续）除上述基本部分外，还有一些辅助装置，如：气路系统、润滑系统、保险装置、快速换模装置、气垫及计数装置等。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机2.压力机连杆与滑块的结构及其调整为了适应模具高度的少量变化，压力机的装模高度应能在一定范围内调节，调节连杆长度是一种常用的方法。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机2.压力机连杆与滑块的结构及其调整（续）1—连杆体；2—调节螺杆；3—锁紧螺钉；4—支承座；5—保险块；6—曲轴；7—滑块；8—横杆；9—模柄夹持块JB23-63压力机的连杆与滑块第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机2.压力机连杆与滑块的结构及其调整（续）1—止动螺钉；2—横杆；3—推杆；4—制件或废料；5—上模打料装置及其动作第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数压力机的主要技术参数反映压力机的工艺能力，包括制件的大小及生产率等。同时，也是作为在模具设计中，选择所使用的冲压设备、确定模具结构尺寸的重要依据。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）(1)公称压力压力机滑块通过模具在冲压过程中产生的压力就是压力机工作压力。由曲柄连杆机构的工作原理可知，压力机滑块的静力学压力随曲柄转角的变化而变化。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）压力机的许用压力曲线第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）(2)滑块行程滑块行程是指滑块从上止点移动到下止点的距离。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）(2)滑块行程滑块行程是指滑块从上止点移动到下止点的距离。(3)滑块每分冲压次数反映了曲柄压力机的工作频率。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）(4)压力机装模高度压力机的装模高度是指滑块移动到下死点时，滑块底平面到工作台垫板上平面的高度。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）(4)压力机装模高度压力机的装模高度是指滑块移动到下死点时，滑块底平面到工作台垫板上平面的高度。(5)压力机工作台面尺寸压力机工作台面尺寸应大于冲模的相应尺寸。(6)落料孔尺寸设置落料孔是为了冲件下落或在下模底部安装弹顶装置。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.1机械(曲柄)压力机3.曲柄压力机的主要技术参数（续）(7)模柄孔尺寸模柄直径应略小于滑块内模柄安装孔的直径。(8)压力机电动机功率压力机电动机功率应大于冲压时所需要的功率。曲柄压力机的主要技术参数见表。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备1.偏心压力机偏心压力机的主轴为偏心轴。其工作原理如图所示。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备(续）2.摩擦压力机摩擦压力机是利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动力，并根据螺杆与螺母相对运动，使滑块产生上下往复运动的锻压机械。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备(续）3.数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机是由计算机控制并带有模具库的数控冲切及步冲压力机。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备(续）3.数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机是由计算机控制并带有模具库的数控冲切及步冲压力机。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备(续）4.薄板拉深液压机右图所示为双动薄板拉深液压机外观，其结构特征是含有分别驱动的内外两个动梁。第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备(续）4.薄板拉深液压机第1章冷冲压概论1.2常见冲压设备及工作原理1.2.2其他常用冲压设备(续）4.薄板拉深液压机JB/T8493规定了双动薄板拉深液压机基本参数，见表。第1章冷冲压概论1.3常见冲压材料冲压件所用的材料是多种多样的，材料类别包括黑色金属、有色金属和非金属三大类。本节主要介绍冲压生产中较常用的各种金属材料和非金属材料的品种与规格及其冲压性能。1.3.1对冲压用板料的基本要求冲压用板料不仅要满足使用要求，还应能适应冲压工艺要求。第1章冷冲压概论1.3常见冲压材料1.3.1对冲压用板料的基本要求（续）(1)冲压成形性能方面对于分离工序，要求板料具有一定的塑性。对于成形工序，为了有利于加工成形和保证制件质量，板料应具有良好的抗破裂性、贴模性和定形性。(2)表面质量方面为了保证制件质量和模具使用寿命，板料的表面应光洁平整、无损伤缺陷。第1章冷冲压概论1.3常见冲压材料1.3.1对冲压用板料的基本要求（续）(3)厚度公差在校正弯曲、整形等工序中，板料厚度的正偏差过大，有可能引起模具或设备过载而损坏。所以，板料的厚度公差应符合有关标准。第1章冷冲压概论1.3常见冲压材料1.3.2板料的种类冲压用板料主要是金属材料，有时也用非金属材料。常用的