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文檔簡介

1、 課 程: 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 講 授: 紀(jì) 晶 電 話: 郵 箱: 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)Stamping Technology and Mould Design Stamping Technology and Mould Design 緒緒 論論3 主要內(nèi)容:主要內(nèi)容:板料沖壓的概念板料沖壓的概念沖壓加工的特點(diǎn)沖壓加工的特點(diǎn)沖壓加工的分類沖壓加工的分類沖壓技術(shù)的發(fā)展方向沖壓技術(shù)的發(fā)展方向本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容本課程的學(xué)習(xí)要求本課程的學(xué)習(xí)要求參考資料參考資料緒論緒論 4緒論緒論一、板料沖壓的概念一、板料沖壓的概念屬于壓力加工方法屬于壓力加工方法利用沖模在壓床上對金屬利

2、用沖模在壓床上對金屬( (或非金屬或非金屬) )板板料施加壓力使其分離或變形料施加壓力使其分離或變形而獲得零件。而獲得零件。是建立在金屬材料塑性變形是建立在金屬材料塑性變形基礎(chǔ)上的一種加工工藝?;A(chǔ)上的一種加工工藝。5緒論緒論二、沖壓加工的特點(diǎn)二、沖壓加工的特點(diǎn)1 1優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 生產(chǎn)率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件:生產(chǎn)率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可生產(chǎn)復(fù)雜形狀零件: 屬于無屑加工屬于無屑加工 成形容易成形容易 沖壓件的質(zhì)量主要靠沖模保證沖壓件的質(zhì)量主要靠沖模保證 沖壓加工具有很高的生產(chǎn)率沖壓加工具有很高的生產(chǎn)率 在大量生產(chǎn)的條件下,加工成本低在大量生產(chǎn)的條件下,加工成本低 模具壽命:

3、模具壽命:6緒論緒論2.2.缺點(diǎn)缺點(diǎn) 應(yīng)用受限應(yīng)用受限 兩方面:兩方面: 生產(chǎn)類型的限制生產(chǎn)類型的限制 模具的要求高、制造復(fù)雜、制造費(fèi)用高,因而在小批量生產(chǎn)模具的要求高、制造復(fù)雜、制造費(fèi)用高,因而在小批量生產(chǎn) 中受到限制。中受到限制。 精度的限制精度的限制 沖壓件的精度取決于模具的精度。受模具精度的限制,當(dāng)零沖壓件的精度取決于模具的精度。受模具精度的限制,當(dāng)零 件的精度要求過高時(shí),用沖壓加工就難以達(dá)到。件的精度要求過高時(shí),用沖壓加工就難以達(dá)到。 7緒論緒論三、沖壓加工的分類三、沖壓加工的分類兩大類:分離工序和成形工序兩大類:分離工序和成形工序1.1.分離工序分離工序 使板料沿一定使板料沿一定的

4、輪廓線分離而的輪廓線分離而制得零件。包括制得零件。包括落料、沖孔、切落料、沖孔、切邊等。邊等。特點(diǎn):沿一定邊界的材料被破壞而使板料的兩部分分開。特點(diǎn):沿一定邊界的材料被破壞而使板料的兩部分分開。8緒論緒論92.2.成形工序成形工序使板料在不破壞的條件下產(chǎn)生塑性變形而得到所需的零件。如使板料在不破壞的條件下產(chǎn)生塑性變形而得到所需的零件。如: :彎曲(彎曲(bendbend)、拉深()、拉深(drawdraw)、脹形)、脹形(bulge)(bulge)、翻邊、翻邊(flange)(flange)等。等。特點(diǎn):通過塑性變形實(shí)現(xiàn)加工,且在變形中不發(fā)生破壞。特點(diǎn):通過塑性變形實(shí)現(xiàn)加工,且在變形中不發(fā)生破

5、壞。 緒論緒論10緒論緒論11緒論緒論12 在兩大類沖壓工序中,基本的工序是沖裁、彎曲、拉深、脹在兩大類沖壓工序中,基本的工序是沖裁、彎曲、拉深、脹形和翻邊幾種:形和翻邊幾種: 落料落料 彎曲彎曲 拉深拉深 脹形脹形 翻邊翻邊 起伏起伏: :這些工序都有其自身的變形特點(diǎn),是沖壓生產(chǎn)中最典型、最常這些工序都有其自身的變形特點(diǎn),是沖壓生產(chǎn)中最典型、最常用的加工方法。一些較復(fù)雜的零件的沖壓可視為它們當(dāng)中的兩用的加工方法。一些較復(fù)雜的零件的沖壓可視為它們當(dāng)中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的復(fù)合。個(gè)或兩個(gè)以上的復(fù)合。 緒論緒論13緒論緒論四、沖壓技術(shù)的發(fā)展方向四、沖壓技術(shù)的發(fā)展方向沖壓工藝分析計(jì)算方法研究沖壓工藝分析

6、計(jì)算方法研究2 2模具模具CADCADCAM CAM 技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用3 3沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化研究沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化研究4 4快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)5. 5. 改進(jìn)沖壓板料性能改進(jìn)沖壓板料性能提高板料的沖壓成形性能提高板料的沖壓成形性能6.6.模具新材料的研究模具新材料的研究7.7.模具加工新方法的研究模具加工新方法的研究14緒論緒論四、沖壓技術(shù)的發(fā)展方向四、沖壓技術(shù)的發(fā)展方向1. 1. 沖壓工藝分析計(jì)算方法研究沖壓工藝分析計(jì)算方法研究冷沖壓變形基礎(chǔ)理論的研究冷沖壓變形基礎(chǔ)理論的研究提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便 的計(jì)算方法,正確地確定沖壓工

7、藝參數(shù)和模具工作部分的幾的計(jì)算方法,正確地確定沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾 何形狀與尺寸,解決冷沖壓變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題,進(jìn)何形狀與尺寸,解決冷沖壓變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題,進(jìn) 一步提高沖壓件的質(zhì)量。一步提高沖壓件的質(zhì)量。塑性成形過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)塑性成形過程的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)利用有限元等數(shù)值分析利用有限元等數(shù)值分析 方法模擬金屬的塑性成形過程,通過分析數(shù)值技術(shù)結(jié)果,幫方法模擬金屬的塑性成形過程,通過分析數(shù)值技術(shù)結(jié)果,幫 助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。沖壓成形分析軟件沖壓成形分析軟件 FASTFORM Advanced FASTFORM Advanced (加拿大)(加

8、拿大) FASTAMP( FASTAMP(方盒拉深成形模擬方盒拉深成形模擬) ) (華中科大(華中科大 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室) KMAS( KMAS(汽車覆蓋件成形分析汽車覆蓋件成形分析) )(吉林大學(xué))(吉林大學(xué))15 2模具CADCAM 技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用 CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù),使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程(CE)的模具CAD/CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向,它能實(shí)現(xiàn)面向制造和裝配的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工的仿真,從而實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)、制造一體化。傳統(tǒng)的模具加工方法是:

9、備料鍛退火銑、車外形磨外形、垂直度、磨外圓鉗劃線、鉆孔、攻絲、鉸孔淬火、調(diào)質(zhì)磨外形線切割、電火花加工型腔、銑工銑型腔鉗工打磨型腔、型芯、組裝、試模。 緒論緒論16應(yīng)用較多的應(yīng)用較多的CAD/CAM系統(tǒng):系統(tǒng):國外:國外:Solidworks 法國達(dá)索(法國達(dá)索(Dassault Systemes)旗下的)旗下的Solidworks公司公司Pro/Engineering 美國參數(shù)技術(shù)公司(美國參數(shù)技術(shù)公司(PTC) MasterCAM 美國美國CNCSoftware Corp.UG 美國電子資訊系統(tǒng)公司美國電子資訊系統(tǒng)公司(Electronic Data Systems Corp.) Cimat

10、ron CAD/CAM 以色列以色列Cimatron Corp.Delcam CAD/CAM 英國英國Delcam Corp.SolidCAM 以色列以色列SolidCAM公司公司 國內(nèi):國內(nèi):GEMS系統(tǒng)系統(tǒng) 清華大學(xué)(清華大學(xué)( GEMS(GEometric Modeling System)是清華大)是清華大學(xué)自主研發(fā)的工業(yè)級幾何建模核心系統(tǒng)。目前是國內(nèi)最先進(jìn)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)學(xué)自主研發(fā)的工業(yè)級幾何建模核心系統(tǒng)。目前是國內(nèi)最先進(jìn)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)。)系統(tǒng)。)DSM-3系統(tǒng)系統(tǒng) 大連理工大學(xué)大連理工大學(xué)CAXA系統(tǒng)系統(tǒng) 北航海爾軟件公司

11、北航海爾軟件公司冷沖模冷沖模CAD系統(tǒng)系統(tǒng) 上海交大模具上海交大模具CAD國家工程中心國家工程中心緒論緒論17 3沖壓生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化研究在高速壓力機(jī)上采用多工位級進(jìn)模生產(chǎn)自動上、下料簡單的沖壓自動化:自動送料矯正機(jī) + 沖床 單機(jī)自動沖壓 多機(jī)自動沖壓 緒論緒論18緒論緒論數(shù)控沖床數(shù)控沖床:多工位轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床多工位轉(zhuǎn)塔數(shù)控沖床數(shù)控沖床數(shù)控沖床(制罐制罐)194 4快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù) 低熔點(diǎn)合金制模技術(shù)低熔點(diǎn)合金制模技術(shù)鋅基合金制模技術(shù)鋅基合金制模技術(shù)環(huán)氧樹脂制模(橡膠模)技術(shù)環(huán)氧樹脂制模(橡膠模)技術(shù)噴涂成形制模技術(shù)噴涂成形制模技術(shù)疊層鋼板制模技術(shù)等疊層鋼板制模技術(shù)等 另外

12、另外, ,還應(yīng)加強(qiáng)沖模標(biāo)準(zhǔn)化的研究以及通用組合模、數(shù)控沖床還應(yīng)加強(qiáng)沖模標(biāo)準(zhǔn)化的研究以及通用組合模、數(shù)控沖床等的研究和應(yīng)用。等的研究和應(yīng)用。5. 5. 改進(jìn)沖壓板料性能改進(jìn)沖壓板料性能提高板料的沖壓成形性能提高板料的沖壓成形性能 緒論緒論206.6.模具新材料的研究模具新材料的研究 提高模具質(zhì)量和壽命最有效的辦法就是開發(fā)和應(yīng)用模具新材提高模具質(zhì)量和壽命最有效的辦法就是開發(fā)和應(yīng)用模具新材料及熱、表處理新工藝,從而提高使用性能、改善加工性能。料及熱、表處理新工藝,從而提高使用性能、改善加工性能。(1 1)模具新材料)模具新材料 沖壓模具使用的材料主要性能要求為強(qiáng)度、韌性、耐磨性。沖壓模具使用的材料主

13、要性能要求為強(qiáng)度、韌性、耐磨性。 目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2D2(美國芬可樂產(chǎn)品,(美國芬可樂產(chǎn)品,相當(dāng)于我國的相當(dāng)于我國的Cr12MoVCr12MoV)性能基礎(chǔ)上分為兩大分支:)性能基礎(chǔ)上分為兩大分支:以提高韌性為主要目的以提高韌性為主要目的通過降低含碳量和合金元素量,提高通過降低含碳量和合金元素量,提高鋼中碳化物分布均勻度。如美國釩合金鋼公司的鋼中碳化物分布均勻度。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)DC53(Cr8Mo2SiV)。 緒論緒論21

14、緒論緒論v 以提高耐磨性為主要目的以提高耐磨性為主要目的適應(yīng)高速、自動化、大批量生適應(yīng)高速、自動化、大批量生產(chǎn)需要。粉末高速鋼,如德國的產(chǎn)需要。粉末高速鋼,如德國的320CrVMo13.5320CrVMo13.5等。等。v (2 2)熱處理、表面處理新工藝)熱處理、表面處理新工藝v 除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外,近年除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外,近年來模具表面性能強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展很快,實(shí)際應(yīng)用效果很好。如:來模具表面性能強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展很快,實(shí)際應(yīng)用效果很好。如:v 化學(xué)氣相沉積(化學(xué)氣相沉積(CVD - Chemical Vapor DepositionCVD - C

15、hemical Vapor Deposition)v 物理氣相沉積(物理氣相沉積(PVD - Physical Vapor DepositionPVD - Physical Vapor Deposition)v 鹽浴滲金屬(鹽浴滲金屬(TD TD Thermal Diffusion Thermal Diffusion)v 在金屬表面滲在金屬表面滲V V、CrCr、NbNb,形成具有超高硬度、高耐,形成具有超高硬度、高耐磨性的金屬碳化物覆層。磨性的金屬碳化物覆層。 227.7.模具加工新方法的研究模具加工新方法的研究(1 1)電火花銑削加工(電火花創(chuàng)成加工)電火花銑削加工(電火花創(chuàng)成加工) 采用

16、高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進(jìn)行二維或三維輪廓加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進(jìn)行二維或三維輪廓加工 (類似于數(shù)控銑),無需制造復(fù)雜、昂貴的成型電極。(類似于數(shù)控銑),無需制造復(fù)雜、昂貴的成型電極。 日本三菱公司的日本三菱公司的EDSCAN8EEDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機(jī)床,配置有電極電火花創(chuàng)成加工機(jī)床,配置有電極損耗自動補(bǔ)償系統(tǒng)、損耗自動補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAMCAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)及動態(tài)仿真系統(tǒng),體現(xiàn)了當(dāng)今電火花創(chuàng)成加工機(jī)床的水平及動態(tài)仿真系統(tǒng),體現(xiàn)了當(dāng)今電火花創(chuàng)成加工機(jī)床的水平。 緒論緒論23(2 2)慢走絲線切割技術(shù))慢走絲線切割技術(shù)數(shù)控慢走

17、絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高,功能相當(dāng)完善。加工數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高,功能相當(dāng)完善。加工精度可達(dá)到精度可達(dá)到1.5m1.5m,加工表面粗糙度,加工表面粗糙度Ra0.1Ra0.10.2m0.2m。直徑直徑0.030.030.1mm0.1mm細(xì)絲線切割技術(shù)的開發(fā),可實(shí)現(xiàn)凹凸模的一次細(xì)絲線切割技術(shù)的開發(fā),可實(shí)現(xiàn)凹凸模的一次切割完成(即一坯兩件工藝),并可進(jìn)行切割完成(即一坯兩件工藝),并可進(jìn)行0.04mm0.04mm的窄槽及半徑的窄槽及半徑0.02mm0.02mm內(nèi)圓角的切割加工。內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術(shù)已能進(jìn)行錐度切割技術(shù)已能進(jìn)行3030以上錐度的精密加工。以上錐度的精密加工

18、。 緒論緒論24(3 3)磨削及拋光加工技術(shù))磨削及拋光加工技術(shù) 使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡座使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡座標(biāo)磨床及自動拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)完成精密模具的制標(biāo)磨床及自動拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)完成精密模具的制造。造。 (4 4)數(shù)控測量)數(shù)控測量 使用三坐標(biāo)數(shù)控測量機(jī)進(jìn)行模具零件幾何量的測量,模具使用三坐標(biāo)數(shù)控測量機(jī)進(jìn)行模具零件幾何量的測量,模具加工過程的檢測手段也取得了很大進(jìn)展。加工過程的檢測手段也取得了很大進(jìn)展。緒論緒論25五、本課程的主要內(nèi)容五、本課程的主要內(nèi)容 1. 1. 沖壓成形的基本理論沖壓成形的基本理論2. 2. 典型沖壓

19、工序,介紹三種:沖裁、彎曲和拉深典型沖壓工序,介紹三種:沖裁、彎曲和拉深3. 3. 沖模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)沖模的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)4. 4. 沖壓工藝設(shè)計(jì)沖壓工藝設(shè)計(jì)六、本課程的學(xué)習(xí)要求六、本課程的學(xué)習(xí)要求1. 1. 掌握沖壓成形的基本理論掌握沖壓成形的基本理論2. 2. 掌握沖裁、彎曲和拉深三種沖壓工序的變形機(jī)理和變形特點(diǎn)掌握沖裁、彎曲和拉深三種沖壓工序的變形機(jī)理和變形特點(diǎn)3. 3. 熟悉沖模的基本結(jié)構(gòu)及各部分的作用熟悉沖模的基本結(jié)構(gòu)及各部分的作用4. 4. 掌握沖模的設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法掌握沖模的設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法緒論緒論26七、參考資料七、參考資料 參考書:參考書:1. 1. 馬正元,韓啟馬正元,韓啟. .沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). . 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社2. 2. 劉心治劉心治. .冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì). . 重慶大學(xué)出版社重慶大學(xué)出版社3. 3. 黨根茂等黨根茂等. .模具設(shè)計(jì)與制造模具設(shè)計(jì)與制造. . 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社4. 4. 王孝培王孝

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