沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)

1、1煙臺大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院煙臺大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院熊曉萍熊曉萍2授課學(xué)時(shí)授課學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 課程任務(wù)課程任務(wù)：1.了解了解 沖壓成形的基本原理及變形規(guī)律；沖壓成形的基本原理及變形規(guī)律；2.掌握掌握 沖壓成形的基本工序、沖壓模具典型結(jié)構(gòu)；沖壓成形的基本工序、沖壓模具典型結(jié)構(gòu)；3.掌握掌握 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的基本方法；沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)的基本方法；4.具備具備 進(jìn)行中等復(fù)雜沖壓零件的沖壓工藝編制的能力。進(jìn)行中等復(fù)雜沖壓零件的沖壓工藝編制的能力。 課程情況總體簡介3第一章第一章 沖壓加工概述與沖壓設(shè)備沖壓加工概述與沖壓設(shè)備 第二章第二章 沖壓變形的基本概念沖壓變形的基本概念第三章第三章 沖裁工

2、藝沖裁工藝第四章第四章 沖裁模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)沖裁模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第五章第五章 彎曲工藝與彎曲模具彎曲工藝與彎曲模具第六章第六章 拉深工藝與拉深模具拉深工藝與拉深模具第七章第七章 其它沖壓方法與模具設(shè)計(jì)其它沖壓方法與模具設(shè)計(jì)第八章第八章 沖壓工藝規(guī)程的編制沖壓工藝規(guī)程的編制總目錄4第一節(jié) 沖壓加工概述與沖壓設(shè)備沖壓沖壓：一、概述沖壓生產(chǎn)場景沖壓生產(chǎn)場景在常溫下利用在常溫下利用模具模具在在壓力機(jī)壓力機(jī)上對上對板料板料施加壓力，使其產(chǎn)生施加壓力，使其產(chǎn)生分離或分離或塑性變形塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。5加工對象：加工對象：主要是

3、金屬板材主要是金屬板材加工依據(jù)：加工依據(jù)：板材沖壓成形性能（主要是塑性）板材沖壓成形性能（主要是塑性）加工設(shè)備：加工設(shè)備：主要是壓力機(jī)主要是壓力機(jī)加工加工工藝裝備工藝裝備：沖壓模具沖壓模具沖壓模具沖壓模具（簡稱沖模）：（簡稱沖模）：在沖壓加工中，將材料加工成零件在沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊（或半成品）的一種特殊工藝裝備工藝裝備，稱為沖壓模具。稱為沖壓模具。 沖壓生產(chǎn)的沖壓生產(chǎn)的三要素三要素合理的合理的沖壓工藝沖壓工藝先進(jìn)的先進(jìn)的模具模具高效的高效的沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備6二、沖壓加工的特點(diǎn)及其應(yīng)用優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)、高高效效、低低成本成本1.1.生產(chǎn)的制件精度高、復(fù)雜程度高、一致性好生

4、產(chǎn)的制件精度高、復(fù)雜程度高、一致性好; ; 2.2.沖壓生產(chǎn)率高和材料利用率高沖壓生產(chǎn)率高和材料利用率高; ;“一模一樣”、質(zhì)量穩(wěn)定、互換性好 可加工可加工薄壁、復(fù)雜零件零件 7沖壓成形適宜沖壓成形適宜批量批量生產(chǎn)生產(chǎn) 沖壓加工是制造業(yè)中沖壓加工是制造業(yè)中最常用最常用的一種材料成形加工方法。的一種材料成形加工方法。沖壓成形產(chǎn)品示例一沖壓成形產(chǎn)品示例一日常用品日常用品沖壓成形產(chǎn)品示例二沖壓成形產(chǎn)品示例二高科技產(chǎn)品高科技產(chǎn)品3.3.模具加工精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高。模具加工精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高。 8三、沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向1.1.沖壓成形理論及沖壓工藝沖壓成形理論及沖壓工藝 沖

5、壓變形基礎(chǔ)理論研究沖壓變形基礎(chǔ)理論研究新工藝的研究和推廣新工藝的研究和推廣2.2.模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備 模具設(shè)計(jì)與制造的現(xiàn)代化模具設(shè)計(jì)與制造的現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用. .高速銑削加工高速銑削加工 電火花銑削加工電火花銑削加工 慢走絲線切割技術(shù)慢走絲線切割技術(shù) 磨削及拋光加工技術(shù)磨削及拋光加工技術(shù) 數(shù)控測量數(shù)控測量 93.3.模具新材料及熱、表處理模具新材料及熱、表處理 模具新材料模具新材料 熱處理、表面處理新工藝熱處理、表面處理新工

6、藝 4.4.模具模具CAD/CAM技術(shù)技術(shù) 以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程 5.5.快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù) 6.6.先進(jìn)生產(chǎn)管理模式先進(jìn)生產(chǎn)管理模式 現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù) 10四、沖壓工序的分類 根據(jù)材料的變形特點(diǎn)分：根據(jù)材料的變形特點(diǎn)分：分離工序分離工序：分離工序、成形工序分離工序、成形工序沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b，使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件。分離分離工序主要有剪裁和沖裁等。工序主要有剪裁和沖裁等。 1112成形工序成形工序：沖壓

7、成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過屈服極限屈服極限s，但未達(dá)到強(qiáng)度極限但未達(dá)到強(qiáng)度極限b，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形零件。成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。 131415五、沖壓模具沖裁模、沖裁模、彎曲模、拉深模彎曲模、拉深模、局部成形模等。、局部成形模等。2. 2. 根據(jù)工序組合程度分類根據(jù)工序組合程度分類：單工序模、單工序模、復(fù)合模復(fù)合模、連續(xù)模連續(xù)模1. 1. 根據(jù)工藝性質(zhì)分類根據(jù)工藝性質(zhì)分類：16第二節(jié) 沖壓設(shè)備機(jī)械壓力機(jī)（以機(jī)械壓力機(jī)（以Jxx表示其型號）表示其型號）液壓壓力機(jī)（以液壓壓

8、力機(jī)（以Yxx表示其型號）表示其型號）摩擦壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)高速沖床高速沖床油壓機(jī)油壓機(jī)水壓機(jī)水壓機(jī) 一、沖壓設(shè)備分類17類型設(shè)備名稱工作原理特點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動力，借助螺桿與螺母相對運(yùn)動原理而工作。結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機(jī)件。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低，適用于中小型件的沖壓加工，對于校正、壓印和成形等沖壓工序尤為適宜。曲柄壓力機(jī)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者

9、主軸是曲軸。偏心壓力機(jī)一般是開式壓力機(jī)，而曲軸壓力機(jī)有開式和閉式之分。生產(chǎn)率高。適用于各類沖壓加工。高速沖床工作原理與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位連續(xù)模。液壓機(jī)油壓機(jī)水壓機(jī)利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動。壓力大，而且是靜壓力。但生產(chǎn)率低，適用于拉深、擠壓等成形工序。18二、壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)二、壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)1.1.標(biāo)稱壓力標(biāo)稱壓力2.2.滑塊行程：滑塊從上極點(diǎn)到下極點(diǎn)所經(jīng)過的距離?；瑝K行程：滑塊從上極點(diǎn)到下極點(diǎn)所經(jīng)過的距

10、離。3.3.行程次數(shù)：滑塊每分鐘往復(fù)的次數(shù)。行程次數(shù)：滑塊每分鐘往復(fù)的次數(shù)。4.4.閉合高度閉合高度5.5.工作臺面尺寸：應(yīng)大于沖模的最大平面尺寸。工作臺面尺寸：應(yīng)大于沖模的最大平面尺寸。6.6.漏料孔尺寸：漏料孔尺寸：7.7.模柄孔尺寸模柄孔尺寸8.8.電動機(jī)功率電動機(jī)功率19標(biāo)稱壓力標(biāo)稱壓力：壓力機(jī)許用壓力曲線：壓力機(jī)許用壓力曲線： 沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%30%左左右。右。壓力機(jī)的許用壓力曲線壓力機(jī)的許用壓力曲線1壓力機(jī)許用壓力曲線壓力機(jī)許用壓力曲線 2沖裁工藝沖裁力實(shí)沖裁工藝沖裁力實(shí)際變化曲線際變化曲線 3拉深工藝?yán)盍?/p>

11、實(shí)際變化曲線拉深工藝?yán)盍?shí)際變化曲線 滑塊下滑到距下極點(diǎn)滑塊下滑到距下極點(diǎn)某一特定的距離某一特定的距離h ha a或曲柄旋轉(zhuǎn)到或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點(diǎn)某一特定角度距下極點(diǎn)某一特定角度時(shí)，時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機(jī)的所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機(jī)的公稱壓力。公稱壓力。 實(shí)際沖壓力曲線與實(shí)際沖壓力曲線與壓力機(jī)壓力機(jī)許用壓力曲線不同步。許用壓力曲線不同步。 拉深時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)拉深時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算出的拉深力大算出的拉深力大60%60%100%100%。 20壓力機(jī)的閉合高度壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度模具的閉合高度：理論上為理論上為：實(shí)用上為實(shí)用上為：模具閉合高

12、度與裝模高度的關(guān)系模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系 指滑塊在下極點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作指滑塊在下極點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺上平面（即墊板下平面）之間的距離。臺上平面（即墊板下平面）之間的距離。 指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的指壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度的差值。差值。 指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平指沖模在最低工作位置時(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。面至下模座下平面之間的距離。 H Hminmin-H-H1 1HHHHmaxmaxH H1 1 H Hminmin-H-H10HH10HHmaxmax-H-H5 5 21沖壓成形產(chǎn)品示例一沖壓成形產(chǎn)品示例一日常用品日常用品22沖壓成形產(chǎn)品示

13、例二沖壓成形產(chǎn)品示例二高科技產(chǎn)品高科技產(chǎn)品汽車覆蓋件飛機(jī)蒙皮2324252627高速沖床高速沖床工作原理：工作原理：與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動送行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。特點(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位連續(xù)模。具一般采用多工位連續(xù)模。28摩擦壓力機(jī)傳動系統(tǒng)摩擦壓力機(jī)傳動系統(tǒng)1-電機(jī)電機(jī) 2-傳送帶傳送帶 3、5-摩擦盤摩擦盤 4-軸軸 6-飛輪飛輪 7、10-連桿連桿 8-螺母螺母 9-螺桿螺桿

14、 11-擋塊擋塊 12-滑塊滑塊 13-手柄手柄 工作原理：工作原理：利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動力，借助螺桿與螺母相對運(yùn)傳遞動力，借助螺桿與螺母相對運(yùn)動原理而工作。動原理而工作。特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會引起結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機(jī)件。損壞機(jī)件。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低。適用于中小型件的沖壓加工，對于適用于中小型件的沖壓加工，對于校正、壓印和成形等沖壓工序尤為校正、壓印和成形等沖壓工序尤為適宜。適宜。29曲軸壓力機(jī)傳動系統(tǒng)曲軸壓力機(jī)傳動系統(tǒng)1-電機(jī)電機(jī) 2-皮帶輪皮帶輪 3、4-齒輪齒輪 5-離合器離合器 6-連桿連桿 7-滑塊滑塊 工作原理：工作原理：利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經(jīng)連桿使皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動?；瑝K作直線往復(fù)運(yùn)動。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機(jī)一般是開式壓力機(jī)，而曲軸偏心壓力機(jī)一般是開式壓