冲压工艺与模具设计(绪论).ppt

冲冲 压压 工工 艺艺 学学Stamping Stamping TechnologyTechnology材料成型系材料成型系白凤梅：白凤梅：1303311568213033115682Email:Email:Email:Email:教学参考书：教学参考书：肖景容、江奎华主编冲压工艺学机械工业出版社肖景容、江奎华主编冲压工艺学机械工业出版社在开始本门课程时让我们来看看如下零件是如何加工的？汽车发动机用垫圈：汽车发动机支架：普通垫片：常用五金件：例子第一章第一章 绪论绪论一、冲压工艺的特点及其优越性一、冲压工艺的特点及其优越性二、冲压工艺在工业生产中的地位和作用二、冲压工艺在工业生产中的地位和作用三、冲压工艺的工序和分类三、冲压工艺的工序和分类四、冲压技术的发展方向四、冲压技术的发展方向五、课程的特点及其学习的方法五、课程的特点及其学习的方法一、冲压工艺的特点及其优越性一、冲压工艺的特点及其优越性 冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。冲压工艺是塑性加工的基本方法之一。它主要用于加工板料零件，所以有时也称它主要用于加工板料零件，所以有时也称之为板料冲压。之为板料冲压。冲压不仅可以加工金属板料，而且也可冲压不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属板料。以加工非金属板料。1 1、什么是冷冲压、什么是冷冲压 冷冲压是将各种不同规格的板料或坯冷冲压是将各种不同规格的板料或坯料（金属或非金属），在室温下对其施加料（金属或非金属），在室温下对其施加压力（如通过压力机及模具等），使之变压力（如通过压力机及模具等），使之变形或分离，以获得各种形状零件的一种加形或分离，以获得各种形状零件的一种加工工艺。工工艺。2 2、冲压加工的优点、冲压加工的优点经济方面经济方面 原材料省，且利用率高原材料省，且利用率高 (一般可达一般可达70-90%)70-90%)操作工艺方便操作工艺方便 生产效率高，便于机械化与自动化生产效率高，便于机械化与自动化 成本低成本低2 2、冲压加工的优点、冲压加工的优点技术方面技术方面 可以获得用其他加工工艺难以加工可以获得用其他加工工艺难以加工 的各种形状复杂的零件与制品；的各种形状复杂的零件与制品；尺寸精度较高，质量稳定，互换性尺寸精度较高，质量稳定，互换性 良好（一般良好（一般IT8IT810,10,最高达最高达IT7IT7）；）；在材料消耗不大的情况下，可获得在材料消耗不大的情况下，可获得 强度高、刚度大、重量轻的零件；强度高、刚度大、重量轻的零件；3 3、冲压生产的局限性、冲压生产的局限性 制模成本高；制模成本高；技术要求高；技术要求高；不适用于单件及小批量生产；不适用于单件及小批量生产；二、冲压工艺在工业生产中的地位二、冲压工艺在工业生产中的地位 和作用和作用 在在机械制造业中，冷冲压是一种生产机械制造业中，冷冲压是一种生产效率很高的加工工艺，它给生产提供了效率很高的加工工艺，它给生产提供了及其方便及最有利的条件。冲压工艺的及其方便及最有利的条件。冲压工艺的应用范围很广，大到汽车的覆盖件，小应用范围很广，大到汽车的覆盖件，小至钟表及仪器仪表的元件，大多是冷冲至钟表及仪器仪表的元件，大多是冷冲压制成的。统计表明：压制成的。统计表明：汽车制造业中，汽车制造业中，60607575冲压件冲压件 电机仪器仪表业中，电机仪器仪表业中，60607070 国防工业中，冲压件的比重也相当大国防工业中，冲压件的比重也相当大冲压应用领域冲压应用领域 汽车行业的冲压汽车行业的冲压 汽车等行业零部件类冲压汽车等行业零部件类冲压 电器件冲压电器件冲压 生活日用品冲压生活日用品冲压 家用电器部件冲压家用电器部件冲压 航空航天工业、国防工业航空航天工业、国防工业 航空航天制造业：汽车制造业：汽车覆盖件数码产品三、冲压工艺的工序和分类三、冲压工艺的工序和分类(the stamping working procedure and its the stamping working procedure and its classificationclassification)由于冲压加工的零件形状、尺寸、精由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等地不度要求、批量大小、原材料性能等地不同，当前在生产中所采用的冲压工艺方同，当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来可法也是多种多样的。但是，概括起来可以分为两大类：以分为两大类：分离工序分离工序 (shearingshearing)成形工序成形工序 (forming forming)冷冲压基本工序分类图冷冲压基本工序分类图冲压工序冲压工序变形工序变形工序分离工序分离工序切断切断冲孔冲孔冲裁冲裁拉深拉深胀形胀形弯曲弯曲翻边翻边落料落料修边修边1 1、分离工序、分离工序(shearingshearing)是指板料受力后，应力超过材料的强度是指板料受力后，应力超过材料的强度极限极限b b ，而使板料产生剪裂或局部剪裂。而使板料产生剪裂或局部剪裂。其目的是在冲压过程中，使冲压件与板其目的是在冲压过程中，使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压料沿一定的轮廓线相互分离，同时，冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求。件分离断面的质量也要满足一定的要求。普通冲普通冲裁裁*落料落料 用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是零件。用于制造各种形状的平板零件下部分是零件。用于制造各种形状的平板零件*冲孔冲孔 用冲模按封闭轮廓曲线冲切，冲用冲模按封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是废料下部分是废料*切断切断 用剪刀或冲模沿不封闭轮廓曲线用剪刀或冲模沿不封闭轮廓曲线切断，多用于加工形状简单的平板零件切断，多用于加工形状简单的平板零件*切边切边 将成形零件的边缘修切整齐或切将成形零件的边缘修切整齐或切成一定的形状成一定的形状*剖切剖切 把冲压加工成的半成品切开成为把冲压加工成的半成品切开成为二个或多个零件，多用于不对称零件的成双或二个或多个零件，多用于不对称零件的成双或成组成压成形之后成组成压成形之后 精密冲裁精密冲裁 普通冲裁所得工件尺寸精度在普通冲裁所得工件尺寸精度在IT11IT11以下，以下，切断面表面粗糙度值切断面表面粗糙度值RaRa为为12.512.56.3,6.3,且有且有锥度。对于一些要求光洁和尺寸精度较高锥度。对于一些要求光洁和尺寸精度较高的零件或要求剪切断面与工件表面垂直的的零件或要求剪切断面与工件表面垂直的零件，一般的冲裁方法达不到要求，这样零件，一般的冲裁方法达不到要求，这样就发展了精密冲裁工艺。就发展了精密冲裁工艺。2 2、成形工序、成形工序 是指板料受力后，应力超过了材料的屈是指板料受力后，应力超过了材料的屈服极限服极限s s（但小于材料的拉伸强度极限但小于材料的拉伸强度极限b b ），），经过塑性变形后，成为一定形状的零经过塑性变形后，成为一定形状的零件的加工工序。件的加工工序。其目的是使冲压坯料在不破坏的前提下，其目的是使冲压坯料在不破坏的前提下，发生塑性变形并化成所需要的成品形状。发生塑性变形并化成所需要的成品形状。2 2、成形工序、成形工序*弯曲弯曲 把板料沿直线弯成各种形状，可把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件以加工形状极为复杂的零件*拉深拉深 把平板毛坯冲制成各种空心的零把平板毛坯冲制成各种空心的零件，也有称之为件，也有称之为拉延拉延、压延压延、引伸引伸*变薄拉深变薄拉深 把拉深加工后的空心半成品把拉深加工后的空心半成品进一步加工成底部厚度大于侧壁厚度的零件进一步加工成底部厚度大于侧壁厚度的零件*翻边翻边、局部成形局部成形、胀形胀形、扩口扩口、缩口缩口、旋压旋压、强力旋压强力旋压、校平与整形校平与整形等。等。*翻边翻边 把板料的边缘按曲线翻成竖立的把板料的边缘按曲线翻成竖立的边缘，可分为边缘，可分为内孔翻边内孔翻边和和外缘翻边外缘翻边 内孔翻边内孔翻边 圆孔翻边圆孔翻边、异形孔翻边异形孔翻边 外缘翻边外缘翻边 凸曲线翻边凸曲线翻边、凹曲线翻边凹曲线翻边*局部成形局部成形 在板料或零件表面上制成各在板料或零件表面上制成各种形状的凸起或凹陷，以提高零件的刚性，种形状的凸起或凹陷，以提高零件的刚性，也可称之为也可称之为起伏起伏、压梗压梗、压筋压筋*胀形胀形 将空心件或管状毛坯向外扩张将空心件或管状毛坯向外扩张*扩口扩口 将空心件口部直径扩大将空心件口部直径扩大*缩口缩口 将空心件口部直径缩小将空心件口部直径缩小*旋压旋压 毛料随旋压机主轴旋转，赶棒加毛料随旋压机主轴旋转，赶棒加压于毛坯，使毛坯逐渐紧贴模具以获得所需压于毛坯，使毛坯逐渐紧贴模具以获得所需形状和尺寸的制件，有时也称为形状和尺寸的制件，有时也称为赶形赶形*强力旋压强力旋压 在旋转状态下，用辊轮使毛在旋转状态下，用辊轮使毛坯逐步成形的方法，有时也称为坯逐步成形的方法，有时也称为旋薄旋薄*校平与整形校平与整形 为了提高成形零件的平整为了提高成形零件的平整度、尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的度、尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法成形方法3 3、复合工序、复合工序 把两个或两个以上的基本工序合并成一把两个或两个以上的基本工序合并成一个工序，可以提高冲压生产的效率，降低工个工序，可以提高冲压生产的效率，降低工件的成本，便于实现自动化生产。件的成本，便于实现自动化生产。如：如：冲孔冲孔 落料落料 落料落料 拉深拉深 切边切边 落料落料 冲孔冲孔 弯曲弯曲 四、冲压技术的发展方向四、冲压技术的发展方向1 1、工艺分析计算方法的现代化、工艺分析计算方法的现代化2 2、模具设计制造技术现代化、模具设计制造技术现代化3 3、冲压生产的机械化与自动化、冲压生产的机械化与自动化4 4、适应产品更新换代快和生产批量小的特点、适应产品更新换代快和生产批量小的特点5 5、改进板料性能，以提高其成形能力和使用、改进板料性能，以提高其成形能力和使用 效果效果1 1、工艺分析计算方法的现代化、工艺分析计算方法的现代化 近几年来国内外开始采用有限元法，对近几年来国内外开始采用有限元法，对复杂成形件（如汽车覆盖件）的成形过程进复杂成形件（如汽车覆盖件）的成形过程进行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和会发生的问工艺方案对零件成形的可能性和会发生的问题，将结果显示出来，供设计人员进行修改题，将结果显示出来，供设计人员进行修改和选择。这样，不但可以节省模具试制费用，和选择。这样，不但可以节省模具试制费用，缩短新产品的试制周期，还可以逐步建立一缩短新产品的试制周期，还可以逐步建立一套能结合生产实际的先进设计方法，既促进套能结合生产实际的先进设计方法，既促进了冲压工艺的发展，也将使塑性成形理论逐了冲压工艺的发展，也将使塑性成形理论逐步完善到对生产实际的指导作用。步完善到对生产实际的指导作用。2 2、模具设计制造技术现代化、模具设计制造技术现代化 为了加快产品的更新换代，缩短模具设为了加快产品的更新换代，缩短模具设计、制造周期，工业先进国家正在大力开展计、制造周期，工业先进国家正在大力开展模具计算机辅助设计和制造（模具计算机辅助设计和制造（CAD/CAMCAD/CAM）的的研究，并在生产中应用。采用这一技术，一研究，并在生产中应用。采用这一技术，一般可以提高模具设计制造效率般可以提高模具设计制造效率2 23 3倍。发展倍。发展这一技术，最终是实现模具这一技术，最终是实现模具CAD/CAMCAD/CAM一体化。一体化。应用这一技术，不仅可以缩短模具设计制造应用这一技术，不仅可以缩短模具设计制造周期，还可以提高模具质量，减少设计和制周期，还可以提高模具质量，减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新开发上。用在创新开发上。3 3、冲压生产的机械化与自动化、冲压生产的机械化与自动化 为了满足大批量生产的需要，冲压设备为了满足大批量生产的需要，冲压设备由低速压力机发展到高速自动压力机。国外由低速压力机发展到高速自动压力机。国外还加强了由计算机控制的现代化全自动冲压还加强了由计算机控制的现代化全自动冲压加工系统的研究与应用，使冲压生产达到高加工系统的研究与应用，使冲压生产达到高度自动化，从而减轻劳动强度和提高生产效度自动化，从而减轻劳动强度和提高生产效率。率。4 4、适应产品更新换代快和生产批、适应产品更新换代快和生产批 量小的特点量小的特点 为了满足产品更新换代和小批量生产的为了满足产品更新换代和小批量生产的需要，发展了一些新的成形工艺（如高能成需要，发展了一些新的成形工艺（如高能成形等）、简易模具（如软模和低熔点合金模形等）、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、数控冲压设备和冲压柔性制造系统等）、数控冲压设备和冲压柔性制造系统（FMSFMS）等。这样，就使冲压生产既适合大等。这样，就使冲压生产既适合大批量生产，也适合小批量生产。批量生产，也适合小批量生产。5 5、改进板料性能，以提高其成形、改进板料性能，以提高其成形 能力和使用效果能力和使用效果 目前世界各先进工业国不断研制出冲压目前世界各先进工业国不断研制出冲压性能良好的板材，以提高冲压成形能力和使性能良好的板材，以提高冲压成形能力和使用效果。例如，研制高强度钢板，用来生产用效果。例如，研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构汽车覆盖件，以减轻零件重量和提高其结构强度。强度。五、课程的特点及其学习的方法五、课程的特点及其学习的方法 本门课程与前面所学课程的关联本门课程与前面所学课程的关联：1.1.塑性力学；塑性力学；2.2.材料力学；材料力学；3.3.材料学与热处理；材料学与热处理；4.4.机械制造技术基础；机械制造技术基础；总而言之，总而言之，冲压工艺学冲压工艺学是一是一门实践性很强的课程，经验多于门实践性很强的课程，经验多于科学，系统性较差，要抓住三基科学，系统性较差，要抓住三基本：本：基本概念、基本方法、基本概念、基本方法、基本技能基本技能 关键是要学会分析问题和解决关键是要学会分析问题和解决问题的思路和方法。问题的思路和方法。落料 冲冲孔孔修边剖切冲冲槽槽