模具设计与制造第一章教案.ppt

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1、模具设计与制造模具设计与制造主讲人：唐文斌主讲人：唐文斌 模具工业是国民经济的基础工业基础工业，是高技术行业高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。模具在日本被誉为“进入富裕社会的原动力”、在德国被称为“金属加工业中的帝王”。模具设计与制造专业人才是制造业紧缺人才。我国模具工业发展十分迅速（沪宁杭），19962002年间，模具产值年平均增速在14%左右。06年产值720亿，2008年中国模具销售额达到950亿元人民币，近几年呈快速增长之势。由上可见，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产

2、业化的重要领域。授课学时：42学时（7X4+7X2)，其中实验4学时 课程任务：冲压模具设计基础，冲裁及冲裁模设计；塑料模具设计基础，热塑性塑料注射模设计 课程性质：模具设计与制造是机制类专业方向的一门主干主干课，是一门实践性、理论性、综合性实践性、理论性、综合性很强的课程。课程情况总体简介考试。（总评期末70平时（包括实验、纪律、考勤、作业）30）考核方式：第1章 冲压模具设计基础 第2章 冲裁及冲裁模设计第3章 弯曲工艺及弯曲模第4章 拉深工艺及拉伸模第5章 其它冲压工艺和模具第6章 冲压工艺规程的编制第一篇 冲压模具设计 概述 冲压模具设计与制造技术是一项技术性技术性和经验性经验性都很强

3、的工作，包括：冲压工艺设计、模具设计、模具制造。三者关系：相互关联、相互影响。相互关联、相互影响。冲压工艺设计是冲模设 计的基础和依据；冲模设计的目的是保证实现冲压工艺；冲模制造则是模具设计过程的延续，目的是使设计图样，通过原材料的加工和装配，转变为具有使用功能和使用价值的模具实体。第1章 冲压模具设计基础冲压模具设计基础1.1冲压与冲模概念冲压冲压：第1章 冲压模具设计基础冲压模具设计基础1.1.1基本概念冲压生产场景用压力机和模具对金属板材加工，使其分离或产生塑性变形，以达到所需要的形状和尺寸。第1章 绪论绪论加工对象：主要金属板材加工依据：板材冲压成形性能（塑性变形规律）加工设备：压力机

4、、冲床等加工工艺装备：冲压模具1.1.1基本概念（续）冲压模具：冲压模具：在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。1.1冲压与冲模概念1.1.1基本概念（续）合理的冲压工艺先进的模具高效的冲压设备冲压生产的三三要要素素第1章 绪论绪论1.1冲压与冲模概念冲压模具重要性冲压模具重要性 冲模一种特殊特殊工艺装备。冲模与冲压件有“一模一样一模一样”的关系，冲模没有通用性。冲模是冲压生产必不可少必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。冲模的功能和作用、冲模设计与制造冲模设计与制造方法和手段，决定了冲模是技术密集、高附加值技术密集、高

5、附加值型产品。1.1.1基本概念（续）第1章 绪论绪论1.1冲压与冲模概念1.1.2冲压成形加工特点优点：优点：低耗、高效、低成本；精度高、质量稳定、高一致性；可加工薄壁、复杂零件；高材料利用率、便于组织生产；易机械化和自动化。缺点：缺点：模具设计制造周期长，费用高。所以，冲压成形适宜批量批量生产生产。第1章 绪论绪论1.1冲压与冲模概念冲压加工是制造业中最常用最常用的一种材料成形加工方法。冲压成形产品示例一日常用品1.1.2冲压成形加工特点（续）冲压成形产品示例二高科技产品第1章 绪论绪论1.1冲压与冲模概念根据材料的变形特点分：分离工序分离工序：分离工序、成形工序。冲压成形时，将冲压件或毛

6、料沿一定轮廓相互分离，其特点是使材料发生剪切而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有冲裁冲裁和剪裁剪裁等。第1章 绪论绪论1.2冲压工序的分类 成形工序成形工序：冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限s，但未达到强度极限b，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。第1章 绪论绪论1.2冲压工序的分类 复习思考题1.什么是板料冲压？它有哪些特点？2.冲压加工的基本工序有哪几种类型？各有什么特点？3.什么是弹性变形？什么是塑性变形？4.冲压模具设计包括哪三部分？5.什么是冲压模具？第二节 板料塑性变形及其基本规律塑性塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用

7、下发生永久变形而不破坏其完整性能力。一、塑性变形的基本概念塑性指标塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率和断面收缩率。延伸率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。（越大越好)变形变形：弹性变形、塑性变形。1金属塑性变形时的应力应变关系 弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性线性的、可逆可逆的，与加载历史无关无关；塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性非线性的、不可逆不可逆的，与加载历史有关有关。应力状态：应力状态：通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所谓单元体），用该单元体上三个相互

8、垂直面上的九个应力分量来表示。已知该九个应力分量，则过此点任意切面上的应力都可求得。二、二、塑性力学基础图1、应力-应变曲线C点：开始塑性变形（屈服），应力等于初始屈服极限。CGb段：屈服平台，应变增大，应力上升。G点（卸载）：应力GH返回，应变HJ（弹性变形）到OH（塑性变形)Gb:屈服应力由于变形的增大而提高，也即材料在硬化。2金属的屈服条件金属的屈服条件二、塑性力学基础（续）屈服塑性状态，主要取决于两方面的因素：（1）屈雷斯加条件：最大剪应力达某一定值 P6(五）（2）密席斯条件：等效应力达某一定值。3应力应变关系应力应变关系（1）增量理论：加载瞬间 应力状态确定瞬时增量（2）全量理论：

9、小弹塑性变形 应力状态确定塑性变形应变分量的全量 1塑性变形体积不变定律三、金属塑性变形的一些基本规律金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：1+2+3=0 2最小阻力定律 在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发展。这就是塑性变形中的最小阻力定律最小阻力定律。第三节 冲压所用材料及常用设备一板料的机械性能与冲压成形性能的关系板料的强度强度指标越高，产生相同变形量的力力就越大；塑性塑性指标越高，成形时所能承受的极

10、限变形量变形量就越大；刚度刚度指标越高，成形时抵抗抵抗失稳起皱的能力就越大。不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。二冲压材料（1）对冲压材料的要求：b对材料厚度公差的要求c对表面质量的要求a对冲压成形性能的要求 （2）常用冲压材料黑色金属板料：黑色金属板料：（优质）碳素钢钢板（Q235、Q215等）。有色金属板料：有色金属板料：黄铜板（带）、铝板（带）。非金属材料：非金属材料：纸板、胶木板、橡胶、塑料板、纤维板。三冲压常用设备（1）摩擦压力机：主要校正模、压印模、挤压模。（2）液压机：主要校正模、压印模、挤压模。（3）曲柄压力机：适用于各类冲模，应用最普遍。适用于各类冲模，应用最普遍

11、。包括包括偏心冲床和曲柄冲床。偏心冲床和曲柄冲床。一.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。主要原因：冲压基础理论与成形工艺落后；模具标准化程度低；模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后；模具专业化水平低。所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期寿命、效率、加工精度、生产周期 等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。第四节 冲压技术现状与发展方向二.冲压技术发展方向产品市场变化：技术发展：牵引推动冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变

12、。多品种、少批量，更新换代速度快计算机技术、制造新技术(1)冲压成形理论研究及冲压新工艺的开发加强理论研究，开发新的冲压工艺。满足产品开发在满足产品开发在T(Time)T(Time)、Q(Quality)Q(Quality)、C(Cost)C(Cost)、S(Service)S(Service)、E(Environment)E(Environment)的要求。的要求。(2)模具CAD/CAM先进制造技术及装备(3)新材料的开发利用提高使用性能,改善加工性能，提高寿命。(4)冲压生产过程的自动化和智能化 (5)快速经济制模技术，加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批 量试制。(6)先进生产管理模式，并行工程思想、标准化、专业化生产。冲模设计与制造场景冲模设计冲模制造第1章 绪论绪论冲压成形产品示例一日常用品第1章 绪论绪论冲压成形产品示例二高科技产品汽车覆盖件飞机蒙皮第1章 绪论绪论第1章 绪论绪论第1章 绪论绪论第1章 绪论绪论