《沖壓加工基礎(chǔ)知識》課件

《沖壓加工基礎(chǔ)知識》課程目標認識沖壓加工的原理掌握沖壓加工的基本概念、原理、工藝流程和技術(shù)要點。了解沖壓模具設(shè)計掌握沖壓模具的分類、結(jié)構(gòu)、材料選擇和設(shè)計要點。學(xué)習沖壓工藝質(zhì)量控制沖壓工藝概述1概念沖壓加工是指利用沖壓模具和沖壓設(shè)備，在壓力作用下，將板料或帶料進行裁剪、彎曲、拉伸、成形等工藝加工的一種方法。2應(yīng)用領(lǐng)域沖壓加工廣泛應(yīng)用于汽車、電子、電器、航空航天、輕工等領(lǐng)域，生產(chǎn)各種形狀的金屬零件，如車身覆蓋件、手機外殼、電子元件、航空零件等。3發(fā)展趨勢沖壓工藝特點1生產(chǎn)效率高，可實現(xiàn)自動化、高速化生產(chǎn)。2產(chǎn)品精度高，尺寸一致性好，可重復(fù)性強。材料利用率高，可有效減少材料浪費。沖壓成型原理壓力作用利用沖壓模具和沖壓設(shè)備，在壓力作用下，將板料或帶料塑性變形。模具形狀模具的形狀決定了最終產(chǎn)品的形狀，不同的模具可生產(chǎn)出不同形狀的沖壓件。變形機制板料在壓力作用下，發(fā)生塑性變形，形狀發(fā)生改變，同時伴隨材料的流動和應(yīng)力分布變化。沖壓工藝流程模具設(shè)計根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求，設(shè)計制作沖壓模具，確保生產(chǎn)出合格的沖壓件。材料準備選擇合適的板料或帶料，根據(jù)加工要求進行切割、校平等處理。沖壓成型將板料放置在沖壓模具中，通過沖壓設(shè)備施加壓力進行成型。質(zhì)量檢驗對沖壓件進行尺寸、形狀、表面質(zhì)量等檢驗，確保產(chǎn)品符合要求。沖壓工序介紹沖切將板料切割成所需形狀，是沖壓加工中最常用的工序。沖孔在板料上打出孔洞，常用于制造螺孔、鍵槽等結(jié)構(gòu)。彎曲使板料發(fā)生彎折，改變其形狀，常用于制造彎折零件。拉伸將板料拉伸成所需的形狀，常用于制造薄壁零件，如汽車車門。沖切工序定義沖切是利用沖壓模具在壓力作用下，將板料切割成所需形狀的工序。特點沖切工序效率高，加工精度高，適用于大批量生產(chǎn)。應(yīng)用沖切工序廣泛應(yīng)用于制造各種形狀的沖壓件，如汽車外殼、電子元件、手機外殼等。沖孔工序定義沖孔是指利用沖壓模具，在板料上打出孔洞的一種工序。分類沖孔工序可分為普通沖孔、擠壓沖孔、精沖等。應(yīng)用沖孔工序常用于制造螺孔、鍵槽、定位孔等結(jié)構(gòu)。沖孔尺寸公差及質(zhì)量要求尺寸公差根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求，對沖孔尺寸進行公差控制，確?？锥闯叽绶弦?。孔洞形狀要求孔洞形狀規(guī)則，無毛刺、變形等缺陷，確保孔洞的幾何精度。表面質(zhì)量要求孔洞表面光滑，無劃痕、凹坑等缺陷，確保孔洞的表面質(zhì)量。展開件設(shè)計1目標將沖壓件的形狀展開成平面圖形，以便進行模具設(shè)計和材料切割。2方法利用幾何學(xué)原理，將沖壓件的曲面展開成平面圖形，并計算展開尺寸。3軟件可利用CAD軟件進行展開件設(shè)計，提高效率和精度。展開尺寸計算1彎曲變形考慮彎曲變形的影響，計算展開尺寸。2拉伸變形考慮拉伸變形的影響，計算展開尺寸。3公差預(yù)留預(yù)留公差，確保沖壓件尺寸符合要求。廢料率計算定義廢料率是指沖壓加工過程中產(chǎn)生的廢料占材料總量的比例。1計算通過計算材料總量和廢料量，計算出廢料率。2控制通過優(yōu)化模具設(shè)計、調(diào)整材料尺寸等方式，降低廢料率，提高材料利用率。3模具分類簡單模具結(jié)構(gòu)簡單，加工難度低，主要用于簡單形狀的沖壓件生產(chǎn)。組合模具由多個部件組成，可實現(xiàn)多個工序的加工，提高生產(chǎn)效率。多工序模具用于完成多個工序的加工，生產(chǎn)效率更高，適合大批量生產(chǎn)。模具結(jié)構(gòu)上模安裝在沖壓機上模座上的部分，通常包括沖頭、導(dǎo)向裝置、固定裝置等。下模安裝在沖壓機下模座上的部分，通常包括模芯、凹模、導(dǎo)向裝置、固定裝置等。輔助部件包括彈簧、導(dǎo)柱、定位裝置等，用于輔助沖壓加工過程。模具材料選擇強度模具材料需要具有足夠的強度，能夠承受沖壓加工過程中的壓力。硬度模具材料需要具有較高的硬度，以保證加工精度和模具壽命。耐磨性模具材料需要具有良好的耐磨性，以減少模具磨損，延長模具壽命。韌性模具材料需要具有良好的韌性，以防止模具因沖擊或振動而斷裂。沖壓模具設(shè)計要素1產(chǎn)品形狀根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求，確定模具的形狀和尺寸。2加工工藝根據(jù)沖壓加工工藝要求，確定模具結(jié)構(gòu)和材料選擇。3模具精度根據(jù)產(chǎn)品精度要求，確定模具的精度等級。4模具壽命根據(jù)生產(chǎn)需求，考慮模具的耐用性，選擇合適的材料和設(shè)計結(jié)構(gòu)。彈簧及其作用1定義彈簧是一種彈性元件，在受力時發(fā)生彈性變形，卸力后恢復(fù)原狀。2作用在沖壓模具中，彈簧主要用于沖頭復(fù)位、輔助定位、緩沖減震等。3類型常見的彈簧類型有螺旋彈簧、板彈簧、扭簧等，不同的彈簧類型具有不同的性能特點。板料性能指標抗拉強度指板料在斷裂前所能承受的最大拉伸應(yīng)力。屈服強度指板料開始發(fā)生永久性變形時的應(yīng)力。伸長率指板料斷裂時，其長度增加的百分比。板料選材原則工藝要求根據(jù)沖壓加工工藝的要求，選擇合適的板料材質(zhì)，如強度、硬度、韌性等。產(chǎn)品性能根據(jù)產(chǎn)品性能要求，選擇合適的板料材質(zhì)，如耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫等。成本控制綜合考慮材料成本、加工成本等因素，選擇經(jīng)濟合理的板料材質(zhì)。坯料供給方式卷料供給適用于大批量生產(chǎn)，效率高，但材料浪費相對較高。板料供給適用于中小批量生產(chǎn)，材料浪費較低，但效率相對較低。自動送料利用機械裝置自動送料，提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。定位方式機械定位利用定位銷、定位塊等機械裝置進行定位，精度高，但成本較高。氣動定位利用氣動裝置進行定位，速度快，但精度相對較低。真空定位利用真空裝置進行定位，適用于表面光滑的板料，精度較高。沖壓潤滑劑種類及作用1油性潤滑劑主要成分為礦物油，具有良好的潤滑性能，但容易污染環(huán)境。2水性潤滑劑主要成分為水和乳化劑，環(huán)保性能好，但潤滑性能相對較差。3固體潤滑劑主要成分為石墨、二硫化鉬等，具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能。潤滑劑選用要點材料根據(jù)板料材質(zhì)選擇合適的潤滑劑。1工藝根據(jù)沖壓加工工藝選擇合適的潤滑劑。2環(huán)境根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境選擇合適的潤滑劑，如環(huán)保要求、溫度要求等。3成本綜合考慮潤滑劑的性能和成本，選擇經(jīng)濟合理的潤滑劑。4沖壓力計算公式公式F=k*σ*A參數(shù)解釋F：沖壓力，σ：板料的抗拉強度，A：沖壓件的截面積，k：沖壓系數(shù)。應(yīng)用利用該公式可以計算出所需的沖壓力，為沖壓設(shè)備的選擇提供參考。極限極限應(yīng)力判斷1極限應(yīng)力指板料在拉伸試驗中，斷裂前的最大應(yīng)力值。2極限應(yīng)力指板料在拉伸試驗中，發(fā)生永久性變形前的最大應(yīng)力值。3判斷方法通過拉伸試驗，測量板料的極限應(yīng)力值和極限應(yīng)力值，根據(jù)兩者之間的關(guān)系判斷板料的塑性變形能力。塑性變形理論1定義指金屬材料在受到外力作用后，發(fā)生永久性形狀改變而不發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。2機制金屬材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生滑移、孿生等變形機制，導(dǎo)致金屬材料發(fā)生塑性變形。3應(yīng)用塑性變形理論是沖壓加工工藝的基礎(chǔ)，通過了解塑性變形規(guī)律，可以優(yōu)化沖壓工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量。沖壓變形規(guī)律1應(yīng)力分布沖壓加工過程中，板料內(nèi)部的應(yīng)力分布不均勻，最大應(yīng)力集中在沖壓件的邊緣和角部。2變形程度沖壓件的變形程度與沖壓壓力、模具形狀、板料材質(zhì)等因素有關(guān)。3變形方向沖壓件的變形方向與沖壓力的方向一致，板料沿力的方向發(fā)生流動。板料損傷分析裂紋板料在沖壓過程中，由于應(yīng)力集中或材料缺陷，可能出現(xiàn)裂紋。變形板料在沖壓過程中，由于應(yīng)力分布不均勻，可能出現(xiàn)變形，如凹陷、鼓包等。毛刺板料在沖壓過程中，由于切割或沖孔，可能出現(xiàn)毛刺，影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能。沖壓件質(zhì)量檢查1尺寸檢驗檢查沖壓件的尺寸是否符合設(shè)計要求，包括長度、寬度、厚度、孔徑等。2形狀檢驗檢查沖壓件的形狀是否符合設(shè)計要求，包括彎曲角度、曲率、直線度等。3表面質(zhì)量檢驗檢查沖壓件的表面質(zhì)量，包括光潔度、平整度、無毛刺、無劃痕等。4性能檢驗根據(jù)產(chǎn)品的功能要求，進行性能檢驗，如強度、硬度、耐腐蝕性等。常見沖壓缺陷及原因裂紋原因：板料材質(zhì)缺陷、沖壓壓力過大、模具設(shè)計不合理等。變形原因：板料厚度不均勻、沖壓模具精度不足、沖壓速度過快等。毛刺原因：沖切刀具磨損、沖壓間隙過大、板料表面粗糙等。皺紋原因：沖壓壓力過大、板料厚度不均勻、模具設(shè)計不合理等。數(shù)值模擬在沖壓中的應(yīng)用1模具設(shè)計優(yōu)化通過數(shù)值模擬，可以優(yōu)化模具設(shè)計，提高模具效率，降低生產(chǎn)成本。2工藝參數(shù)優(yōu)化通過數(shù)值模擬，可以優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢料率。3缺陷預(yù)測分析通過數(shù)值模擬，可以預(yù)測沖壓加工過程中的潛在缺陷，提前采取措施預(yù)防缺陷發(fā)生。自動化沖壓生產(chǎn)線沖壓機自動化沖壓生產(chǎn)線的主要設(shè)備，負責進行沖壓加工。送料機負責將板料自動送入沖壓機，提高生產(chǎn)效率。機器人負責搬運沖壓件、更換模具等工作，提高生產(chǎn)效率和自動化程度。沖壓設(shè)備機械沖床結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適用于中小批量生產(chǎn)，加工精度相對較低。液壓沖床壓力穩(wěn)定、精度高，適用于大批量生產(chǎn)，但成本較高。高速沖床生產(chǎn)效率高，適用于高精度、薄板材沖壓加工，但成本較高。沖壓工藝改進措施1模具設(shè)計優(yōu)化通過優(yōu)化模具設(shè)計，提高模具效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。2工藝參數(shù)優(yōu)化通過優(yōu)化沖壓工藝參數(shù)，如沖壓壓力、沖壓速度、潤滑劑選擇等，提高產(chǎn)品質(zhì)量。3設(shè)備改進對沖壓設(shè)備進行改進，提高設(shè)備效率、穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本。沖壓工藝質(zhì)量控制過程控制對沖壓加工過程中的各個環(huán)節(jié)進行嚴格控制，確保生產(chǎn)出合格的沖壓件。1檢驗控制對沖壓件進行嚴格檢驗