冷沖壓工藝與模具設(shè)計PPT課件

1、第1章 冷沖壓基礎(chǔ)學(xué)習目的與要求： 1.掌握沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類； 2 .了解常用沖模術(shù)語以及沖模標準； 3.掌握屈服準則、塑性變形時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、體積不變條件、硬化規(guī)律、卸載彈性恢復(fù)規(guī)律和反載軟化現(xiàn)象、最小阻力定律等沖壓成形基本規(guī)律； 4.了解沖壓成形性能與機械性能關(guān)系，認識常見沖壓材料； 5.認識常見沖壓設(shè)備，掌握選用原則等。1第1頁/共44頁第1章 冷沖壓基礎(chǔ)重點： 沖壓成形基本概念、沖壓設(shè)備及選用、沖壓成形基本規(guī)律及應(yīng)用、沖壓成形性能與機械性能關(guān)系、 沖模術(shù)語和標準。難點： 沖壓成形基本規(guī)律、沖壓成形性能與機械性能關(guān)系。2第2頁/共44頁第1章 冷沖壓基礎(chǔ)1.1 冷沖壓基

2、本工序與冷沖模冷沖壓基本工序與冷沖模 1.1.1 冷沖壓基本工序冷沖壓基本工序 根據(jù)材料的變形特點分：分離工序、成形工序。 分離工序分離工序：指該道沖壓工序完成后，材料變形部分的應(yīng)力達到了該材料破壞應(yīng)力b的 數(shù)值，造成材料斷裂而分離。如沖孔、落料、切斷、切邊等工序。 3第3頁/共44頁第1章 冷沖壓基礎(chǔ)變形工序： 指該道沖壓工序完成后，材料變形部分的應(yīng)力超過了該材料屈服應(yīng)力s的數(shù)值但未達到破壞應(yīng)力b的數(shù)值，從而使材料產(chǎn)生塑性變形，并且改變了材料原有的形狀和尺寸。如彎曲、拉深、翻邊、脹形等工序。 4第4頁/共44頁第1章 冷沖壓基礎(chǔ)1.1.2 冷沖模冷沖模 1 .沖模術(shù)語：沖模術(shù)語：重點介紹常用

3、術(shù)語。2 .沖模分類：沖模分類：（1）根據(jù)工藝性質(zhì)分類：沖裁模、沖裁模、彎曲模、拉深摸、成形模彎曲模、拉深摸、成形模等。（2）根據(jù)工序組合程度分類：單工序模、復(fù)合模單工序模、復(fù)合模、級進模、級進模5第5頁/共44頁單工序模；復(fù)合模；級進模 ；自動模 ；精沖模 ；模架；工作零件 ；凸模 ；凹模 ；凸凹模鑲件 ；拼塊 ；定位零件；定位銷；定位板；擋料銷； 導(dǎo)正銷；導(dǎo)料板；定距側(cè)刃；側(cè)刃擋塊；止退鍵；始用擋料銷；打桿；廢料切斷刀； 彈頂器；導(dǎo)向零件；導(dǎo)柱；導(dǎo)套；上模座；下模座；墊板；模柄；浮動模柄；斜楔；滑塊；沖模壽命；送料方向等。第1章 冷沖壓基礎(chǔ)1 .沖模術(shù)語6第6頁/共44頁第1章 冷沖壓基礎(chǔ)

4、 2 .沖模零件分類沖模零件分類工藝零件：該類零件直接參與完成沖壓工藝過程并和坯料直接發(fā)生作用。包括工作零件(凸模、凹 模、凸凹模)，定位零件(擋料銷和導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定位銷和定位板、側(cè)壓板、側(cè)刃)，壓料、卸 料及出件零部件(卸料板、壓邊圈、頂件器、推件器)。 結(jié)構(gòu)零件：該類零件不直接參與完成沖壓工藝過程，也不和坯料直接發(fā)生作用，只是對模具完成工 藝過程起保證作用和對模具的功能起完善作用。包括導(dǎo)向零件(導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒)，固 定零件(上模座、下模座、模柄、凸模固定板、凹模固定板、墊板、限位固定裝置)，緊固件以及其他零件(螺釘、銷釘、鍵、斜楔、滑塊等)。 7第7頁/共44頁第1章 冷沖壓基

5、礎(chǔ)1.1.3 模具標準化模具標準化 1 .意義意義2 .體系體系3 .沖模標準沖模標準8第8頁/共44頁1 . 2 金屬塑性變形基本知識1.2.1 1.2.1 主應(yīng)力與主應(yīng)變主應(yīng)力與主應(yīng)變 應(yīng)力：內(nèi)力在物體截面上分布的密集程度即稱為應(yīng)力，應(yīng)力又可分為正應(yīng)力和切 應(yīng)力，分別用和來表示。應(yīng)變：物體內(nèi)部微小平行六面體的變形稱為應(yīng)變。點的應(yīng)力狀態(tài)：是指坯料內(nèi)每一點的應(yīng)力狀況，即該點上所作用的應(yīng)力的大小、數(shù)目與方向 。點的應(yīng)變狀態(tài)：點的應(yīng)變狀態(tài)通過單元體的變形來表示；應(yīng)變是變形體由應(yīng)力引起的。 9第9頁/共44頁點的主應(yīng)力狀態(tài) 主應(yīng)力圖主應(yīng)變圖 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)10第10頁/共44頁1.2.2 1.2

6、.2 塑性與變形抗力塑性與變形抗力 塑性：塑性： 表示材料塑性變形能力。它是指固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性能力。 塑性指標：塑性指標： 衡量金屬塑性高低的參數(shù)。常用塑性指標為延伸率和斷面收縮率。 %100%1000000FFFLLLkk第1章 冷沖壓基礎(chǔ)11第11頁/共44頁1.2.2 1.2.2 塑性變形的影響因素塑性變形的影響因素 1.1.變形溫度對塑性變形的影響變形溫度對塑性變形的影響 2.2.變形速度對金屬塑性的影響變形速度對金屬塑性的影響3.3.應(yīng)力狀態(tài)對塑性變形的影響應(yīng)力狀態(tài)對塑性變形的影響 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)12第12頁/共44頁主應(yīng)力對金屬塑性影響排序 第1

7、章 冷沖壓基礎(chǔ)13第13頁/共44頁1.2.3 超塑性成形 超塑性：在特定的條件下，拉伸金屬試樣時，其變形抗力大大地降低，而伸長率超過100%。 方式：1.細晶超塑性 2.相變超塑性 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)14第14頁/共44頁1.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律彈塑性變形共存規(guī)律 ： 金屬塑性變形階段必然同時伴隨有彈性變形 。真實應(yīng)力 -應(yīng)變曲線（硬化曲線）：表示硬化規(guī)律。這種變化規(guī)律可近似用指數(shù)曲線表示。 =An 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)15第15頁/共44頁真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線 室溫下幾種金屬的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)16第16頁/共44頁1.2.4 1.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律金屬塑

8、性變形基本規(guī)律兩個屈服準則兩個屈服準則： 1.屈雷斯加屈服準則 2.密席斯屈服準則 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)17第17頁/共44頁1.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系： 1.塑性變形時體積不變規(guī)律 1+2+3 = 0 2.反載軟化現(xiàn)象：卸載后反向加載(比如先拉伸后壓縮)，彈性模數(shù)E沒有變化;但反向加載時，材料的屈服點有所降低，我們稱這種現(xiàn)象為反載軟化現(xiàn)象。 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)18第18頁/共44頁1.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律 塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系： 3.塑性變形全量理論及應(yīng)用 131332322121伸長類變形及破壞形式壓縮類變形及破壞

9、形式第1章 冷沖壓基礎(chǔ)19第19頁/共44頁1.2.5 變形趨向性及控制 最小阻力定律：變形體的各質(zhì)點總是沿著其最小的阻力方向移動，稱此為最小阻力定律。 弱區(qū)先變形，變形區(qū)為弱區(qū)第1章 冷沖壓基礎(chǔ)20第20頁/共44頁1.2.5 變形趨向性及控制第1章 冷沖壓基礎(chǔ)21第21頁/共44頁鋼球活座套的沖壓工藝實例 第1章 冷沖壓基礎(chǔ)22第22頁/共44頁1.3.1 1.3.1 冷沖壓材料的基本要求 對沖壓成形性能的要求 對表面質(zhì)量的要求 對材料厚度公差的要求 1.3.2 1.3.2 常用沖壓材料 黑色金屬、有色金屬、非金屬材料23第23頁/共44頁1.3.3 板料沖壓成形性能指標1 均勻伸長率 與

10、總伸長率2 屈強比 3 硬化指數(shù) 4 板厚方向性系數(shù) 5 板平面方向性 1.3.4 板料沖壓成形性能試驗方法和指標1 脹形成形性能試驗(又稱杯突試驗、愛利克辛試驗)2.拉深 -脹形成形性能試驗(又稱福井試驗、錐杯試驗)24第24頁/共44頁拉伸試驗用試樣 拉伸曲線 25第25頁/共44頁26第26頁/共44頁拉深件的凸耳 27第27頁/共44頁 本節(jié)內(nèi)容最好結(jié)合生產(chǎn)及教學(xué)設(shè)備，進行現(xiàn)場教學(xué)。28第28頁/共44頁1.4.1 1.4.1 剪板機剪板機( (剪床剪床) ) 平刃剪床 1上刀片;2板材;3下刀片;4工作臺;5滑塊 29第29頁/共44頁1.4.2 1.4.2 曲柄壓力機曲柄壓力機1.

11、組成組成2.分類分類3.規(guī)格型號及主參數(shù)規(guī)格型號及主參數(shù)30第30頁/共44頁曲柄壓力機31第31頁/共44頁曲柄壓力機32第32頁/共44頁1.4.3 1.4.3 摩擦壓力機摩擦壓力機33第33頁/共44頁摩擦壓力機傳動系統(tǒng)1-電機;2-傳送帶;3、5-摩擦盤;4-軸; 6-飛輪;7、10-連桿;8-螺母;9-螺桿; 11-擋塊;12-滑塊;13-手柄 34第34頁/共44頁1.4.4 1.4.4 油壓機35第35頁/共44頁1.4.5 1.4.5 壓力機的選用壓力機的選用(一)壓力機類型的選擇(二)壓力機規(guī)格的選擇1.公稱壓力2.滑塊行程長度3.行程次數(shù)4.工作臺面尺寸5.滑塊模柄孔尺寸6

12、.閉合高度7.電動機功率的選擇根據(jù)工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖件質(zhì)量等要求進行選擇。36第36頁/共44頁(三)模具的安裝一般次序：1.檢查臺面、閉合高度、打料裝置等。 2.根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機滑塊的高度， 并分別固定上、下模部分。3. 試沖。37第37頁/共44頁壓力機許用壓力曲線：壓力機許用壓力曲線： 沖裁、彎曲時壓力機的噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30%左右。壓力機的許用壓力曲線1壓力機許用壓力曲線;2沖裁工藝沖裁力實際變化曲線;3拉深工藝拉深力實際變化曲線 滑塊下滑到距下極點某一特定的距離Sp或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點某一特定角度時，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機的公稱壓力。 實際沖壓力曲線與與壓力機

13、許用壓力曲線不同步。 拉深時壓力機噸位應(yīng)比計算出的拉深力大60%100%。 公稱壓力公稱壓力：38第38頁/共44頁模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系 指滑塊在下止點時，滑塊底面到工作臺上平面（即墊板下平面）之間的距離。 指壓力機的閉合高度減去墊板厚度的差值。 指沖模在最低工作位置時，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。 Hmin-H+10HHmax-H-5 壓力機的閉合高度壓力機的閉合高度：壓力機的裝模高度壓力機的裝模高度：模具的閉合高度模具的閉合高度：39第39頁/共44頁數(shù)控沖床40第40頁/共44頁偏心壓力機傳動系統(tǒng)1-滑塊;2-連桿;3-制動裝置; 4-偏心軸

14、;5-離合器;6-皮帶輪;7-電機;8-操縱機構(gòu)41第41頁/共44頁曲軸壓力機傳動系統(tǒng)1-電機;2-皮帶輪;3、4-齒輪;5-離合器;6-連桿 7-滑塊 42第42頁/共44頁常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點類型設(shè)備名稱工作原理特點機械壓力機摩擦壓力機 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動原理而工作。其傳動系統(tǒng)如圖1.2.1 所示。結(jié)構(gòu)簡單，當超負荷時，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機件。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 壓力機利用曲柄連桿機構(gòu)進行工作，電機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)運動。曲柄壓力機分為偏心壓力機和曲軸壓力機，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。偏心壓力機一般是開式壓力機，而曲軸壓力機有開式和閉式之分。偏心壓力機和曲軸壓力機的傳動系統(tǒng)如圖1