1、塑性成形工藝與模具設(shè)計(jì)第一篇 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)課程情況總體簡介授課學(xué)時(shí)：28學(xué)時(shí) 課程任務(wù)：1.了解常見沖壓工序的變形規(guī)律；2.認(rèn)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(jì)方法、沖壓模具制造工藝設(shè)計(jì)方法；4.具備進(jìn)行中等復(fù)雜沖壓零件的沖壓工藝編制、沖模設(shè)計(jì)、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(shí)踐性、綜合性很強(qiáng)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(jì)第三章 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì)第四章 拉深工藝與拉深模設(shè)計(jì)第五章 其它成形工藝與模具設(shè)計(jì)第六章 多工位級進(jìn)模的設(shè)計(jì)第七章 汽車覆蓋件

2、成形第八章 沖壓工藝設(shè)計(jì)及典型實(shí)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(diǎn)一、沖壓二、沖壓加工三要素三、沖壓工藝特點(diǎn)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(jī) 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(jī)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

3、備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。 三、沖壓成形特點(diǎn)1、無屑加工，材料利用率高；2、在壓力機(jī)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(qiáng)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成形工序：沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過屈服極限s，但未達(dá)到強(qiáng)度極限b，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(dòng)化與柔性化三、沖模CAD/

4、CAE/CAM 1.我國沖壓技術(shù)現(xiàn)狀 技術(shù)落后、經(jīng)濟(jì)效益低。 主要原因：沖壓基礎(chǔ)理論與成形工藝落后； 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低； 模具設(shè)計(jì)方法和手段、模具制造工藝及設(shè)備落后； 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(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。一、沖壓成形工藝與理論研究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(qiáng)度鋼成形；5）無模成形二、沖壓加工自動(dòng)化與柔性化數(shù)控化、高速化、復(fù)合化加工技術(shù)先進(jìn)特種加工技術(shù)精密磨削、微細(xì)加工技術(shù)先進(jìn)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(jì)技術(shù)與數(shù)字

5、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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過程中，人進(jìn)行創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)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(jì)結(jié)果作出評價(jià)；計(jì)算機(jī)則發(fā)揮其計(jì)算和存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)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(dòng)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(jì)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(shí)例1、模擬

6、實(shí)例2 模擬實(shí)例3CAM 計(jì)算機(jī)輔助制造。 是人和計(jì)算機(jī)、數(shù)控加工設(shè)備相結(jié)合的加工制造方法，是利用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)從圖樣到產(chǎn)品制造全過程的直接和間接的活動(dòng)。實(shí)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(biāo)很多，主要有：伸長率屈強(qiáng)比彈性模量E硬化指數(shù)n厚向異性指數(shù)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(huì)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：Z

7、F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：組高表面質(zhì)量；組（軟）高表面質(zhì)量；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(gè)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(yàn)方法間接試驗(yàn)

8、和直接試驗(yàn)3板料的機(jī)械性能與沖壓成形性能的關(guān)系板料的強(qiáng)度指標(biāo)越高，產(chǎn)生相同變形量的力就越大；塑性指標(biāo)越高，成形時(shí)所能承受的極限變形量就越大；剛度指標(biāo)越高，成形時(shí)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(jī)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(biāo)有：伸長率屈服強(qiáng)度硬化指數(shù)n厚向異性指數(shù)屈強(qiáng)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(jī)械壓力機(jī)（以Jxx表示其型號）一、常見沖壓設(shè)備液壓機(jī)（以Yxx表示其型號）摩擦壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)數(shù)控沖床油壓機(jī)水壓機(jī) 工作原理與特點(diǎn)：如表所示（一）壓力機(jī)類型的選擇二、沖壓設(shè)備的選用（二）壓力機(jī)

9、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.閉合高度7.電動(dòng)機(jī)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(jìn)行選擇。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(jī)滑塊的高度， 并分別固定上、下模部分。 3. 試沖。本章完公稱壓力：壓力機(jī)許用壓力曲線： 沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右。壓力機(jī)的許用壓力曲線1壓力機(jī)許用壓力曲線 2沖裁工藝沖裁力實(shí)際變化曲線 3拉深工藝?yán)盍?shí)際變化曲線 滑塊下滑到距下極點(diǎn)某一特定的距離Sp或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點(diǎn)某一特定角度時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機(jī)

10、的公稱壓力。 實(shí)際沖壓力曲線與與壓力機(jī)許用壓力曲線不同步。 拉深時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算出的拉深力大60%100%。 壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度：理論上為：實(shí)用上為：模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系 指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，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(jī)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(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。 Hmin-H1HHmaxH1 Hmin-H10HHmax-H5 曲柄壓力機(jī)數(shù)控沖床摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī) 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-

11、滑塊 13-手柄 偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-滑塊 2-連桿 3-制動(dòng)裝置 4-偏心軸 5-離合器6-皮帶輪 7-電機(jī) 8-操縱機(jī)構(gòu)曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī) 2-皮帶輪 3、4-齒輪 5-離合器 6-連桿 7-滑塊 油壓機(jī)類型設(shè)備名稱工作原理特點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)摩擦壓力機(jī) 利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動(dòng)力，借助螺桿與螺母相對運(yùn)動(dòng)原理而工作。其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.1 所示。結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會(huì)引起飛輪與摩擦盤之間的滑動(dòng)，而不致?lián)p壞機(jī)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(jī)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過皮帶輪及齒輪帶動(dòng)曲軸傳

12、動(dòng)，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，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(jī)一般是開式壓力機(jī)，而曲軸壓力機(jī)有開式和閉式之分。偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.2 和圖1.2.3所示。生產(chǎn)率高，適用于各類沖壓加工高速?zèng)_床工作原理與曲柄壓力機(jī)相同，但其剛度、精度、行程次數(shù)都比較高，一般帶有自動(dòng)送料裝置、安全檢測裝置等輔助裝置。生產(chǎn)率很高，適用于大批量生產(chǎn)，模具一般采用多工位級進(jìn)模。液壓機(jī)油壓機(jī)水壓機(jī)利用帕斯卡原理，以水或油為工作介質(zhì)，采用靜壓力傳遞進(jìn)行工作，使滑塊上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓力大，而且是靜壓力，但生產(chǎn)率低。適用于拉深、擠壓等