沖壓工藝與模具設計

1、1煙臺大學機電汽車工程學院煙臺大學機電汽車工程學院熊曉萍熊曉萍2授課學時授課學時：32學時學時 課程任務課程任務：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、沖壓模具典型結構；沖壓成形的基本工序、沖壓模具典型結構；3.掌握掌握 沖壓工藝與模具設計的基本方法；沖壓工藝與模具設計的基本方法；4.具備具備 進行中等復雜沖壓零件的沖壓工藝編制的能力。進行中等復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備沖壓加工概述與沖壓設備 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 沖裁模的結構與設計沖裁模的結構與設計第五章第五章 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計其它沖壓方法與模具設計第八章第八章 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備沖壓沖壓：一、概述沖壓生產場景沖壓生產場景在常溫下利用在常溫下利用模具模具在在壓力機壓力機上對上對板料板料施加壓力，使其產生施加壓力，使其產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：加工依據：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）加工設備：加工設備：主要是壓力機主要是壓力機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。 沖壓生產的沖壓生產的三要素三要素合理的合理的沖壓工藝沖壓工藝先進的先進的模具模具高效的高效的沖壓設備沖壓設備6二、沖壓加工的特點及其應用優(yōu)優(yōu)質質、高高效效、低低成本成本1.1.生產的制件精度高、復雜程度高、一致性好生

4、產的制件精度高、復雜程度高、一致性好; ; 2.2.沖壓生產率高和材料利用率高沖壓生產率高和材料利用率高; ;“一模一樣”、質量穩(wěn)定、互換性好 可加工可加工薄壁、復雜零件零件 7沖壓成形適宜沖壓成形適宜批量批量生產生產 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。沖壓成形產品示例一沖壓成形產品示例一日常用品日常用品沖壓成形產品示例二沖壓成形產品示例二高科技產品高科技產品3.3.模具加工精度高、技術要求高、生產成本高。模具加工精度高、技術要求高、生產成本高。 8三、沖壓技術的現狀和發(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、壓變形基礎理論研究沖壓變形基礎理論研究新工藝的研究和推廣新工藝的研究和推廣2.2.模具先進制造工藝及設備模具先進制造工藝及設備 模具設計與制造的現代化模具設計與制造的現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術等先進技術在模具技術中得到廣泛的應用計算機技術、信息技術等先進技術在模具技術中得到廣泛的應用. .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 慢走絲線切割技術慢走絲線切割技術 磨削及拋光加工技術磨削及拋光加工技術 數控測量數控測量 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技術技術 以三維造型為基礎、基于并行工程以三維造型為基礎、基于并行工程 5.5.快速經濟制模技術快速經濟制模技術 6.6.先進生產管理模式先進生產管理模式 現代系統(tǒng)管理技術現代系統(tǒng)管理技術 10四、沖壓工序的分類 根據材料的變形特點分：根據材料的變形特點分：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，變形材料內部的應力超過沖壓成形時，變形材料內部的應力超過強度極限強度極限b，使材料發(fā)生斷裂而產生分離，從而成形零件使材料發(fā)生斷裂而產生分離，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，變形材料內部應力超過沖壓成形時，變形材料內部應力超過屈服極限屈服極限s，但未達到強度極限但未達到強度極限b，使材料產生塑性變形，從而，使材料產生塑性變形，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. 根據工序組合程度分類根據工序組合程度分類：單工序模、單工序模、復合模復合模、連續(xù)模連續(xù)模1. 1. 根據工藝性質分類根據工藝性質分類：16第二節(jié) 沖壓設備機械壓力機（以機械壓力機（以Jxx表示其型號）表示其型號）液壓壓力機（以液壓壓

8、力機（以Yxx表示其型號）表示其型號）摩擦壓力機摩擦壓力機曲柄壓力機曲柄壓力機高速沖床高速沖床油壓機油壓機水壓機水壓機 一、沖壓設備分類17類型設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。結構簡單，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進行工作，電機通過皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經連桿使滑塊作直線往復運動。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

9、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。生產率高。適用于各類沖壓加工。高速沖床工作原理與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、行程次數都比較高，一般帶有自動送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。生產率很高，適用于大批量生產，模具一般采用多工位連續(xù)模。液壓機油壓機水壓機利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質，采用靜壓力傳遞進行工作，使滑塊上、下往復運動。壓力大，而且是靜壓力。但生產率低，適用于拉深、擠壓等成形工序。18二、壓力機的主要技術參數二、壓力機的主要技術參數1.1.標稱壓力標稱壓力2.2.滑塊行程：滑塊從上極點到下極點所經過的距離。滑塊行程：滑塊從上極點到下極點所經過的距

10、離。3.3.行程次數：滑塊每分鐘往復的次數。行程次數：滑塊每分鐘往復的次數。4.4.閉合高度閉合高度5.5.工作臺面尺寸：應大于沖模的最大平面尺寸。工作臺面尺寸：應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.電動機功率電動機功率19標稱壓力標稱壓力：壓力機許用壓力曲線：壓力機許用壓力曲線： 沖裁、彎曲時壓力機的噸沖裁、彎曲時壓力機的噸位應比計算的沖壓力大位應比計算的沖壓力大30%30%左左右。右。壓力機的許用壓力曲線壓力機的許用壓力曲線1壓力機許用壓力曲線壓力機許用壓力曲線 2沖裁工藝沖裁力實沖裁工藝沖裁力實際變化曲線際變化曲線 3拉深工藝拉深力

11、實際變化曲線拉深工藝拉深力實際變化曲線 滑塊下滑到距下極點滑塊下滑到距下極點某一特定的距離某一特定的距離h ha a或曲柄旋轉到或曲柄旋轉到距下極點某一特定角度距下極點某一特定角度時，時，所產生的沖擊力稱為壓力機的所產生的沖擊力稱為壓力機的公稱壓力。公稱壓力。 實際沖壓力曲線與實際沖壓力曲線與壓力機壓力機許用壓力曲線不同步。許用壓力曲線不同步。 拉深時壓力機噸位應比計拉深時壓力機噸位應比計算出的拉深力大算出的拉深力大60%60%100%100%。 20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：理論上為理論上為：實用上為實用上為：模具閉合高

12、度與裝模高度的關系模具閉合高度與裝模高度的關系 指滑塊在下極點時，滑塊底面到工作指滑塊在下極點時，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。 指壓力機的閉合高度減去墊板厚度的指壓力機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，上模座上平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。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沖壓成形產品示例一沖壓成形產品示例一日常用品日常用品22沖壓成形產品示

13、例二沖壓成形產品示例二高科技產品高科技產品汽車覆蓋件飛機蒙皮2324252627高速沖床高速沖床工作原理：工作原理：與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、與曲柄壓力機相同，但其剛度、精度、行程次數都比較高，一般帶有自動送行程次數都比較高，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：特點：生產率很高，適用于大批量生產，模生產率很高，適用于大批量生產，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摩擦壓力機傳動系統(tǒng)摩擦壓力機傳動系統(tǒng)1-電機電機 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傳遞動力，借助螺桿與螺母相對運動原理而工作。動原理而工作。特點：特點：結構簡單，當超負荷時，只會引起結構簡單，當超負荷時，只會引起飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致飛輪與摩擦盤之間的滑動，而不致?lián)p壞機件。損壞機件。但飛輪輪緣磨損大，生產率低。但飛輪輪緣磨損大，生產率低。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曲軸壓力機傳動系統(tǒng)曲軸壓力機傳動系統(tǒng)1-電機電機 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：利用曲柄連桿機構進行工作，電機通過利用曲柄連桿機構進行工作，電機通過皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經連桿使皮帶輪及齒輪帶動曲軸傳動，經連桿使滑塊作直線往復運動。滑塊作直線往復運動。曲柄壓力機分為偏心壓力機和曲軸壓力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。偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機一般是開式壓力機，而曲軸偏心壓力機一般是開式壓