单元一冲压成型基础(DOC)

1、单元一 冲压成型基础 任务一 冲压成形与冲压模具概述 一、冲压成形 1 1、冲压 冲压：在室温下，利用安装在压力机上的模具对被冲材料施加一定的压力，使 之产生分离和塑性变形，从而获得所需要形状和尺寸的零件（也称制件）的一种加 工方法。因为通常使用的材料为板料，故也常称为板料冲压。 冲压成形产品示例一日常用品：易拉罐、餐盘、垫圈等。 冲压成形产品示例二兵器产品：子弹壳等。 冲压成形产品示例三高科技产品：汽车覆盖件、飞机蒙皮等。 2 2、冲模 冲压模具：将材料加工成所需冲压件的一种工艺装备，称为冲压模具（俗称冲 模） 3 3、 冲压生产的三要素： 冲压生产的三要素：合理的冲压工艺、先进的模具、高效

2、的冲压设备 4 4、冲压模具分类 按照工艺性质分类：冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模 按照工序组合程度分：单工序模、复合模、级进模和传递模 根据产品加工方法分类：冲裁模具、弯曲模具、抽制模具、成型模具、压缩模 具。 二、冲压模具工作过程 1 1、 冲压加工的特点 （ 1 1）生产率高、操作简单。高速冲床每分钟可生产数百件、上千件。 （ 2 2）一般无需进行切削加工，节约原料、节省能源。 （ 3 3）冲压件的尺寸公差由冲模来保证， 产品尺寸稳定、 互换性好。“一模一样” （4 4）冲压产品壁薄、量轻、刚度好，可以加工形状复杂的小到钟表、大到汽 车纵梁、覆盖件等。 局限性：由于冲模制造是单件小批量生

3、产，精度高，是技术密集型产品，制造 成本高。因此，冲压生产只适应大批量生产。 据不完全统计， 冲压件在汽车、 拖拉机行业中约占 60%60%，在电子工业中约占 85%85%， 而在日用五金产品中占到约 90%90%。如一辆新型轿车投产需配套 2000 2000 副以上各类专 用模具；一台冰箱投产需配套 350 350 副以上各类专用模具 . . 2 2、 冲压技术的发展趋势 （1 1）冲压工艺方面 为了提高生产率和产品质量，降低成本和扩大冲压工艺的应用范围，研究 （2 2）冲模设计与制造方面 模具结构与精度正朝着两个方向发展 一方面为了适用高速、自动、精密、安全等大批量自动化生产的需要，冲模正

4、 向高效、精密、长寿命、多工位、多功能方向发展。 另一方面，为适用市场上产品更新换代迅速的要求、各种快速成形方法和简易 经济冲模的设计与制造也得到迅速发展。 模具设计与制造的现代化 目前，最为突出的是模具 CAD/CAE/CAMCAD/CAE/CAM。 3 3）冲压设备及冲压自动化方面 （4 4）冲压基本原理的研究 三、冲压加工基本工序 1 1、冷冲压概念 冷冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分 离或塑性变形，从而获得所需冲件的一种压力加工方法。 冷冲压加工实施条件：压力机、模具、材料性能。 冷冲压加工的性质：压力加工。 授课要点： 比较压力加工与切削加工； 举例

5、说明冷冲压加工的条件和性质 （例 子为脸盆的生产） 。 2 2、冷冲压加工的特点 优点： 1 1）冷冲压加工属于少、无废料加工，省能、低耗、高效所以冲件的成本 低。 2 2 ）质量稳定、互换性好。 3 3）适于加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件。 4 4）操作简单、生产效率高，对操作工人的技术要求低。 缺点： 1 1）生产环境差、噪音大、危险性高。 2 2 ）生产零件精度较低，经济精度等级为 IT11IT14 IT11IT14 。 冷冲压加工的应用：应用广泛，但要求有一定的批量性。 3 3、冲压工序的分类 分离工序：是指坯料在模具刃口作用下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加

6、工方法。主要包括落料、冲孔、分离等。 成形工序：是指坯料在模具压力作用下，使坯料产生塑性变形，但不产生分离 而获得的具有一定形状和尺寸的冲件的加工方法。主要有弯曲、拉深、翻边等。 4 4、模具的分类 简单模（单工序模） ：在压力机的一次行程中，只能完成一道冲压工序的模具。 单工序、单工位 级进模 （连续模）：在压力机的一次行程中， 在模具的不同工位上同时完成多道 工序的模具。多工序、多工位 复合模：在压力机的一次行程中，在模具的同一工位上同时完成多道工序的模 具。多工序、单工位 例：垫圈的生产 使用简单模生产，需要两套模具落料模、冲孔模。 使用级进模生产，需要一套模具在模具的第一个位置上冲孔，

7、第二个位置 上落料。 使用复合模生产，需要一套模具在模具的同一个位置上同时完成落料和冲 孔工序。任务二 冲压材料与冲压设备 材料首先应具备使用性能，以保证产品的功用。此外，材料还应具备适 宜的工艺性能。 一、冲压材料 1. 1. 材料的机械性能 从材料的工艺性能考虑，具有重要意义的是材料的塑性指标。对于变形 工序来说，塑性愈好，允许材料的变形程度愈大，材料的工艺性就愈好。对 于分离工序来说，材料应具有适当的塑性。塑性过高，材料太软，冲裁件的 边缘就易产生较多的毛刺，其尺寸也不易达到要求的精度，塑性过低，材料 太硬太脆，模具寿命会受影响。 2. 2. 材料的化学成分 一般来说，钢的含碳最愈低，杂

8、质含量愈少，其塑性愈好，硬度也愈低。 因此，冲压材料广泛采用低碳钢和低合金钢 ( ( 含碳量低 ) )。 3. 3. 材料的组织 金属材料的机械性能，不仅取决于其化学成分，而且取决于其组织结构。 一般来说，金属的组织细，则塑性大，冲压时对材料变形有利。但是，金属 的组织过细，又会使材料的强度和硬度增加。 4. 4. 材料的表面质量 材料的表面质量，包括以下几个方面 : : (1)(1) 材料的表面必须光洁平整，无划痕，无杂质，无气孔和缩孔。 (2)(2) 材料的断面没有分层现象，没有明显的机械性能损伤。 (3)(3) 材料表面无锈斑，无氧化皮及其他附着物。在冲压过程中，表面质最 好的材料，可获

9、得表面光洁、质盆较高的工件，并且在变形过程中不易破裂， 不易损伤模具。 5.5. 材料的厚度公差 一定的冲模间隙，适于冲压一定厚度的材料，如果用同一冲模间隙来冲 压厚度差异较大的材料，那么所得工件的质量和精度就会降低，冲模也易损 坏。尤其在拉延、翻边及弯曲工序中，由于材料厚度不均，可能会导致废品 的产生。在大型工件整形时，甚至可以损坏压力机。 二、冲压设备 冲压设备属锻压机械。常见冷冲压设备有机械压力机(以 JxxJxx 表示其型 号)和液压机(以 YxxYxx 表示其型号)。 1 、冲压设备分类： 1 1 ). .机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式 ； 2 2 ). .按滑块

10、个数可分为单动和双动 ； 3 3 ). .按床身结构形式可分为开式( C C 型床身)和闭式(n型床身) ； 4 4 ). .按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。 2 2、压力机简介 机械压力机：曲柄压力机、摩擦压力机等 压力机的分类 J J 液压机 专用设备：折弯机、弯管机等 3 3、压力机类型的选择 (1 (1 )中、小型冲压件 选用开式机械压力机； (2 (2 )大、中型冲压件 选用双柱闭式机械压力机； (3 (3 )导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机；形模等。 (4 (4 )大量生产的冲压件 选用高速压力机或多工位自动压力机； (5 (5 )校平、整形和温热挤压工

11、序 选用摩擦压力机； (6 (6 )薄板冲裁、精密冲裁 选用刚度高的精密压力机； (7 (7 )大型、形状复杂的拉深件 选用双动或三动压力机； (8 (8 )小批量生产中的大型厚板件的成形工序，多采用液压压力机 4 4、压力机规格的选择 (1 (1 )公称压力 压力机滑块下滑过程中的冲击力就是压力机的压力。压力的大小随滑块 下滑的位置不同，也就是随曲柄旋转的角度不同而不同。 压力机的公称压力 - 我国规定滑块下滑到距下极点某一特定的距离 Sp?Sp?(此距离称为公称压力行程，随压力机不同此距离也不同，如 JC23JC23- -4040 规 定为 7mm,JA317mm,JA31- -40040

12、0 规定为 13mm 13mm 一般约为(0.050.050.07?0.07?)滑块行程)或曲 柄旋转到距下极点某一特定角度 a (此角度称为公称压力角，随压力机不同 公称压力角也不相同)时，所产生的冲击力称为压力机的公称压力。公称压 力的大小，表示压力机本身能够承受冲击的大小。压力机的强度和刚性就是 按公称压力进行设计的。 小也是随凸模(或压力机滑块)的行程而变化的。从图中可以看出两种实际 冲压力曲线不同步，与压力机许用压力曲线也不同步。在冲压过程中，凸模 在任何位置所需的冲压力应小于压力机在该位置所发出的冲压力。图中，最 大拉深力虽然小于压力机的最大公称压力，但大于曲柄旋转到最大拉深力位

13、置时压力机所发出的冲压力，也就是拉深冲压力曲线不在压力机许用压力曲 线范围内。故应选用比图中曲线 1 1 所示压力更大吨位的压力机。因此为保证 冲压力足够，一般冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大 30%30%左右。 拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大 60% 100%60% 100% 滑块行程长度是指曲柄旋转一周滑块所移动的距离，其值为曲柄半径的 两倍。选择压力机时，滑块行程长度应保证毛坯能顺利地放入模具和冲压件 能顺利地从模具中取出。特别是成形拉深件和弯曲件应使滑块行程长度大于 制件高度的 2.52.53.03.0 倍。 (3)(3) 行程次数 行程次数即滑块每分钟冲击次数。应根据

14、材料的变形要求和生产率来考 虑。 (4)(4) 工作台面尺寸 工作台面长、 宽尺寸应大于模具下模座尺寸， 并每边留出 6060 100mm100mm， 以便于安装固定模具用的螺栓、垫铁和压板。当制件或废料需下落时，工作 台面孔尺寸必须大于下落件的尺寸。对有弹顶装置的模具，工作台面孔尺寸 还应大于下弹顶装置的外形尺寸。 （5 5 ）滑块模柄孔尺寸 模柄孔直径要与模柄直径相符，模柄孔的深度应大于模柄的长度。 （6 6 ）闭合高度 压力机的公称压力与实际所需冲压力的关系 冲压工序中冲压力的大 压力机的闭合高度 - 是指滑块在下止点时，滑块底面到工作台上 平面（即垫板下平面）之间的距离。 压力机的闭合

15、高度可通过调节连杆长度在一定范围内变化。当连杆调至 最短（对偏心压力机的行程应调到最小） ，滑块底面到工作台上平面之间的距 离，为压力机的最大闭合高度；当连杆调至最长（对偏心压力机的行程应调 到最大），滑块处于下止点，滑块底面到工作台上平面之间的距离，为压力机 的最小闭合高度。 压力机的装模高度 - - 指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。没有 垫板的压力机，其装模高度等于压力机的闭合高度。 模具的闭合高度是指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面 之间的距离。实验一：冲压设备与冲压模认知 实验目的与要求： 1、了解冲压设备，感受冲压生产 2、了解曲柄压力机的结构，工作原理，掌握冲

16、压生产安全知识及其 他。 3、了解冲压模具分类及结构特点。 实验用设备及其他： 1、实验设备 冷冲机、拉伸机及1mn厚的铝带。 2、实验工具 级进模、落料模各一套，压板、垫片一套。 实验内容及步骤： 1 、冲压设备认知 1 ）冷冲机结构 2） 拉伸机结构 3） 操作设备 2、 冲压模认知 认识冲裁模、拉伸模、弯曲模，观察其结构特点。 3、 教师评价总结 4、清扫实验室卫生 知识背景： 一、冲压加工安全操作规程 1一般冲压工安全操作规程 （ 1）工作前应穿戴好劳动护具。 （2）开车前应详细检查机床各转动部位安全装置是否良好。主 要紧固螺丝钉有无松动，模具有无裂纹，操作机构、自动停止装置、 离合器

17、、制动器是否正常，润滑系统有无堵塞或缺油，并进行空车 试验，如有迟滞、连冲现象或其他故障要及时排除，禁止带病作业。 （3）安装模具，必须将滑块开到下死点，闭合高度必须正常， 尽量避免偏心载荷，模具必须紧固，并通过试压检查。 （ 4）使用的工具零件要清理干净， 冲压引伸工具应按规定使用 （5）工作中注意力要集中，严禁将手和工具等物伸进危险区域 内，取放小工件要用专业的工具操作。 （6）工作中冲床的转动部位和模具不准用锤打或手去擦。工件 如沾在模具上及模具上有脏物及往冲具上注油时，必须用专业工具 进行。 （7）发现冲床运转或声响异常（如连击爆裂声）应停止送料， 检查原因，如系冲具有毛病或零件堵塞在

18、模具内需清理，或转动部 件松动，操纵装置失灵等均应停车检修。 （8） 每次冲完一个工件时， 手和脚必须离开按钮或踏板， 以防 失误操作，凡有脚踏板的冲床，须有脚踏板垫铁，不操作或工作完 毕时，一定要将垫铁垫在闸板上。 （9）如发现冲头有自动落下，或有连冲现象时，应立即停车检 查修理，决不准带病运行。 （10）机床在运转过程中，严禁到转动部位检查与修理，需到 机床顶部工作时，必须停车关闭电源，下边有人监护才可进行。 （11）两人以上操作时，应定人开车，要相互配合协调一致。 （12）油压冲床的各种仪表要保持正确灵敏。 （13）大型曲轴压力机和油压机等，上部安全栏杆和手扶梯子， 必须保持完整牢靠，如

19、有操作损坏及时修理。 （14）工作完毕滑块应在落下位置，将模具落靠断开电源（或 水源），并进行必要的清扫。 2、折弯机安全操作规程 1 工作时要穿好工作服，扎紧袖口，戴好工作帽；严禁嬉戏打 闹，保持场地干净整洁。 2. 折弯机需润滑部位要定期加油。 3. 折弯前空转运行检查设备无异常后 , 方可进行操作。 4. 安装折弯模具时禁止开车。 5. 正确选择弯模具，上、下模紧固位置要正确，安装上、下模 操作时防止外伤 6. 折弯时不准在上、下模之间堆放杂物和工量具。 7. 多人操作时，要确认主操作者，并由主操作者控制脚踏开关 的使用，其他人员不得使用。 8. 大型制件折弯时，要防止板料上扬面伤人。

20、9正确选择折弯压力，偏载时压力应小于最大压力的 1/2 。 10最大折弯压力折弯制件长度不得小于工作台长度的 1/3 11折弯机发生异常立即切断电源，停止操作，通知有关人员 及时排除故障。 12完工后，切断电源，清理工作场地。 3、剪板机安全操作培训 1、穿戴好安全防护用品，严禁戴手套，女工要戴工作帽。 2、使用前要检查机床各部是否正常，防护装置是否完整齐全， 刀刃是否爆裂，脚踏操作部分是否灵活，再开空车检验正常后才能 开始剪料，严禁突然起动。 3、禁止超长度和超厚度使用剪床，不得使用剪床剪切淬了火的 钢、高碳钢、合金工具钢、铸铁及脆性材料，以免损坏刀口及机件。 4、开始工作前，将台面的一切工

21、具清除，以防发生意外。 5、凡短于剪板上压具的材料，不准剪切。 6、送料时要注意手指安全，特别是一张板料剪到末了时，不要 将手指垫在板料下送料或将手指送入刃口。严禁两人在同一剪床上 同时剪两件材料。剪床后不准站人，接料。 7、校正材料时，不准将手放在材料下面，同时必须注意使脚离 开踏板开关，切勿误碰发生危险。 8、多人操作，应由一个指挥。 9、刀片的刃口必须保持锐利。切薄板时，刀片必须紧贴。上下 刀片需要保持平行，刀片间的间隙不得大于板料厚度的三分之一。 10、经常注意拉杆有无失灵现象，紧固螺钉有无松动。调整刀 片（对刀）后，需要做用手板车的试验和开空车检验，调整和清扫 必须停车进行。 11、

22、工作完毕要立即切断电源，擦拭机床，零件堆放整齐，工 作场地清理干净，认真做好交接班工作。 二、冲裁模的分类 简单模（单工序模）：在压力机的一次行程中，只能完成一道冲 压工序的模具。单工序、单工位 级进模（连续模）：在压力机的一次行程中，在模具的不同工位 上同时完成多道工序的模具。多工序、多工位 复合模：在压力机的一次行程中， 在模具的同一工位上同时完成 多道工序的模具。多工序、单工位 单元二冲裁工艺与模具设计 任务一 冲裁变形过程分析及冲裁间隙 一、冲裁变形过程 冲裁工艺是指利用模具在压力机上使板料产生分离的冲压工艺。冲裁可 直接冲出所需形状的工件，也可为其他工序制备毛坯。冲裁时所使用的模具

23、称为冲裁札 工艺的种类很多，常用的有落料、冲孔、切断、切边、切口等，其中落 料和冲孔应用最多。从板料上冲下所需形状的工件 （或毛坯）称为落料；在工 件（或毛坯）上冲出所需形状的孔（冲去部分为废料）称为冲孔。 冲裁的变形机理不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。 冲裁过程中，冲裁模的凸、凹模组成上、下刃口，在压力机的作用下， 凸模逐渐下降，接触被冲压材料并对其加压，使材料发生变形直至产生分离。 为了研究冲裁的变形机理，控制冲裁件的质量，就需要分析冲裁时板料分离 的实际过程。当模具凸、凹模间隙正常时，板料的变形过程可分为三个阶段 1 1） . .弹性变形阶段 当凸模开始接触板料并下压时，凸、凹模刃口压入材料中，刃口周围的 材料产生应力集中，从而产生弹性压缩、弯曲、拉伸等复杂变形。 2 2） . .塑性变形阶段 随着凸模继续压入，材料的内应力达