沖壓工藝與模具設(shè)計第一章

塑性成形工藝與模具設(shè)計第一篇沖壓工藝與模具設(shè)計課程情況總體簡介授課學(xué)時：28學(xué)時

課程任務(wù)：1.了解常見沖壓工序的變形規(guī)律；2.認識沖壓成形工藝方法、沖壓模具典型結(jié)構(gòu)、沖壓模具加工方法與手段；3.掌握沖壓工藝與模具設(shè)計方法、沖壓模具制造工藝設(shè)計方法；4.具備進行中等復(fù)雜沖壓零件的沖壓工藝編制、沖模設(shè)計、沖模制造工藝編制的能力。課程性質(zhì)：材料成形與控制專業(yè)的一門主干專業(yè)技術(shù)課，是一門實踐性、綜合性很強的課程。主要章節(jié)第一章沖壓工藝概述第二章沖裁工藝與沖裁模設(shè)計第三章彎曲工藝與彎曲模設(shè)計第四章拉深工藝與拉深模設(shè)計第五章其它成形工藝與模具設(shè)計第六章多工位級進模的設(shè)計第七章汽車覆蓋件成形第八章沖壓工藝設(shè)計及典型實例第一章

沖壓工藝概述第一章

沖壓工藝概述第一節(jié)沖壓工藝特點第二節(jié)沖壓工藝分類第三節(jié)沖壓技術(shù)的發(fā)展第四節(jié)沖壓工藝用料第五節(jié)沖壓設(shè)備第一節(jié)沖壓工藝特點一、沖壓二、沖壓加工三要素三、沖壓工藝特點沖壓：利用模具在壓床上對金屬（或非金屬）板料施加壓力使其分離或變形，從而得到一定形狀，并滿足一定使用要求的加工方法。沖壓——是金屬塑性成形的基本方法之一沖壓——又稱冷沖壓或板料沖壓沖壓產(chǎn)品示例一沖壓產(chǎn)品示例二沖壓：二、沖壓三要素1.沖壓關(guān)鍵詞室溫下壓力機模具材料分離或塑性變形。加工對象：主要金屬板材加工依據(jù)：板材沖壓成形性能（主要是塑性）加工設(shè)備：主要是壓力機加工工藝裝備：沖壓模具二、沖壓三要素沖壓模具：在沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。合理的沖壓工藝先進的模具高效的沖壓設(shè)備沖壓生產(chǎn)的三要素二、沖壓三要素三、沖壓成形特點1、無屑加工，材料利用率高；2、在壓力機簡單沖壓下，能得到形狀復(fù)雜的且特殊的零件。如薄殼件；3、直接形成產(chǎn)品；4、零件強度高，重量輕，外表美觀；5、生產(chǎn)率高；6、質(zhì)量穩(wěn)定；7、大批量生產(chǎn)成本低。第二節(jié)沖壓工藝分類一、按變形性質(zhì)分類二、按基本變形方式分類三、按工序組合形式分類一、按變形性質(zhì)分類分離工序：分離工序、成形工序沖壓成形時，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過強度極限σb，使材料發(fā)生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件。分離工序主要有剪裁和沖裁等。成形工序：沖壓成形時，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過屈服極限σs，但未達到強度極限σb，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。沖裁、彎曲、拉深、成形等。二、按工藝性質(zhì)分類三、按工序組合形式分類1.簡單工序單工序模2.組合工序復(fù)合模、級進模第三節(jié)沖壓技術(shù)發(fā)展一、沖壓成形工藝與理論研究二、沖壓加工自動化與柔性化三、沖模CAD/CAE/CAM1.我國沖壓技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)落后、經(jīng)濟效益低。主要原因：①沖壓基礎(chǔ)理論與成形工藝落后；

②模具標準化程度低；

③模具設(shè)計方法和手段、模具制造工藝及設(shè)備落后；

④模具專業(yè)化水平低。所以，結(jié)果導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。一、沖壓成形工藝與理論研究2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向產(chǎn)品市場變化：技術(shù)發(fā)展：牽引推動沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向以計算機輔助設(shè)計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。多品種、少批量，更新?lián)Q代速度快計算機技術(shù)、制造新技術(shù)2.沖壓成形工藝與理論1）精密沖裁；2）復(fù)合材料成形；3）超塑性成形；4）超強度鋼成形；5）無模成形二、沖壓加工自動化與柔性化數(shù)控化、高速化、復(fù)合化加工技術(shù)先進特種加工技術(shù)精密磨削、微細加工技術(shù)先進工藝裝備技術(shù)數(shù)控測量效率和質(zhì)量是制造業(yè)的永恒主題。二、三維相結(jié)合的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)與數(shù)字化制造技術(shù)。模具行業(yè)是最早應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)的行業(yè)之一。三、模具CAD/CAE/CAM技術(shù)CAD——計算機輔助設(shè)計

在設(shè)計過程中，人進行創(chuàng)造性的思維活動，將實際問題轉(zhuǎn)換成計算機能處理的數(shù)學(xué)模型和解析這些模型的程序，并控制其執(zhí)行過程，對設(shè)計結(jié)果作出評價；計算機則發(fā)揮其計算和存儲信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其它數(shù)值分析任務(wù)。CAE——成形過程的計算機模擬1、模擬的目的和方法：模擬的主要目的是：揭示金屬的塑性流動規(guī)律；分析各種因素對變形行為的影響及成形過程中變形體和模具的各種力學(xué)場（應(yīng)變場、應(yīng)力場等）；計算變形所需載荷和能量；預(yù)測缺陷的產(chǎn)生、控制產(chǎn)品質(zhì)量。

模擬實例1、模擬實例2模擬實例3CAM——計算機輔助制造。

是人和計算機、數(shù)控加工設(shè)備相結(jié)合的加工制造方法，是利用計算機輔助實現(xiàn)從圖樣到產(chǎn)品制造全過程的直接和間接的活動。實例第四節(jié)沖壓工藝材料一、沖壓對板料的基本要求二、板料力學(xué)性能與沖壓成形性能的關(guān)系三、常用沖壓材料及其力學(xué)性能（一）對力學(xué)性能的要求一、沖壓對板料的基本要求力學(xué)性能的指標很多，主要有：伸長率δ屈強比彈性模量E硬化指數(shù)n厚向異性指數(shù)γ有利于各種沖壓成形工序（二）對化學(xué)成分的要求板料的化學(xué)成分對沖壓成形性能影響很大，如在鋼中的碳、硅、錳磷硫等元素的含量增加，會降低材料的力學(xué)性能。（三）對金相組織的要求如鋁鎮(zhèn)靜鋼08Al按其拉深質(zhì)量分為三級：ZF——最復(fù)雜；HF——很復(fù)雜；F——復(fù)雜其他深拉深薄鋼板按沖壓性能分：Z——最深拉深；S——深拉深；P——普通拉深。鋼板處于退火（或軟態(tài)）；鋼板處于淬火（或硬態(tài)）（四）對表面質(zhì)量的要求板料表面應(yīng)光滑，無氧化皮、裂紋、劃痕等缺陷。（五）對材料厚度公差的要求優(yōu)質(zhì)鋼板表面分3級：Ⅰ組——高表面質(zhì)量；Ⅱ組——（軟）高表面質(zhì)量；Ⅲ組——一般表面質(zhì)量。厚度公差分:A——高級；B——較高級；C——普通級。

1．沖壓成形性能二、板料力學(xué)性能與沖壓成形性能的關(guān)系材料的沖壓成形性能：材料的沖壓性能好成形極限高成形質(zhì)量好便于沖壓加工沖壓成形性能是一個綜合性的概念成形極限高成形質(zhì)量好材料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力。沖壓加工的依據(jù)。

2．沖壓成形性能的試驗方法間接試驗和直接試驗3．板料的機械性能與沖壓成形性能的關(guān)系板料的強度指標越高，產(chǎn)生相同變形量的力就越大；塑性指標越高，成形時所能承受的極限變形量就越大；剛度指標越高，成形時抵抗失穩(wěn)起皺的能力就越大。

不同沖壓工序?qū)Π辶系臋C械性能的具體要求有所不同。對板料沖壓性能影響較大的力學(xué)性能指標有：伸長率屈服強度δ硬化指數(shù)n厚向異性指數(shù)屈強比平板面各向向異性指數(shù)第五節(jié)沖壓設(shè)備及選用一、沖壓設(shè)備類型二、沖壓設(shè)備選用三、模具的安裝機械壓力機（以Jxx表示其型號）一、常見沖壓設(shè)備液壓機（以Yxx表示其型號）摩擦壓力機曲柄壓力機數(shù)控沖床油壓機水壓機

工作原理與特點：如表所示（一）壓力機類型的選擇二、沖壓設(shè)備的選用（二）壓力機規(guī)格的選擇1.公稱壓力2.滑塊行程長