冲压成形概述

1、.1冲压工艺与模具设计.2第一章 冲压工艺概述冲压工艺概述第一节第一节 冲压工艺特点冲压工艺特点第二节第二节 冲压工艺分类冲压工艺分类第三节第三节 冲压技术的发展冲压技术的发展第四节第四节 冲压工艺用材料冲压工艺用材料第五节第五节 冲压设备冲压设备第一节 冲压工艺特点一、冲压的概念二、冲压的特点一、冲压的概念DtDDDD条料条料tt板料板料下刀下刀板料压力机压力机剪板机 由此可看出，要制造一个看似简单的饭盆，需经历：由此可看出，要制造一个看似简单的饭盆，需经历：矿石冶炼矿石冶炼 钢锭钢锭板料板料 条料条料 单个毛坯单个毛坯 饭盆等饭盆等多个工序，由板料到条料，由条料到单个毛坯，由单个多个工序，

2、由板料到条料，由条料到单个毛坯，由单个毛坯到饭盆均是一个冲压过程。毛坯到饭盆均是一个冲压过程。圆形平板毛坯圆形平板毛坯 空心件空心件 (一次冲压一次冲压拉深拉深） 产生变形产生变形 条料条料 圆形毛坯圆形毛坯(一次冲压一次冲压冲裁冲裁） 产生分离产生分离 板料板料 条料条料(一次冲压一次冲压冲裁冲裁） 产生分离产生分离 之所以产生了变形和分离是因为受到了力，而之所以产生了变形和分离是因为受到了力，而只有当内力只有当内力b 时才会分离，当时才会分离，当 s b时只会变形，并且整个过程均在常温下进行，由此时只会变形，并且整个过程均在常温下进行，由此可得出可得出冲压的概念冲压的概念： 在常温下，利用

3、压力机传外力给模具，模具将在常温下，利用压力机传外力给模具，模具将受到的力传给板料，板料的内部产生内力，当内力受到的力传给板料，板料的内部产生内力，当内力的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作用性质相适应的变形，从而得到具有一定形状、尺用性质相适应的变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的零件。寸和性能的零件。简单的说，即是：常温下简单的说，即是：常温下 压压 力力 机机（设备）（设备） 模模 具具（工艺装备）（工艺装备） 板板 料料（对象）（对象）零件零件传外力传外力传传 力力变形变形分离分离由此概念可知：由此概念可知： 冲压是在常温下进行的

4、冲压是在常温下进行的,即不需加热即不需加热,故又叫故又叫冷加工冷加工。 冲压加工的对象都是板料，故又称为冲压加工的对象都是板料，故又称为板料冲压板料冲压。 冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三 个要素：个要素：冲床冲床(设备）设备）、模具模具、原材料原材料。 冲压是冲压是塑性变形塑性变形的基本形式之一。的基本形式之一。15. 生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化。生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化。二、二、冲压的特点冲压的特点 材料利用率高，一般可达材料利用率高，一般可达70%85%，有的高达，有的高达95%，不需加热，可以节约

5、能，不需加热，可以节约能 源，且表面质量好。源，且表面质量好。 可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如薄壳拉深件。可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如薄壳拉深件。 可得到重量轻，刚性好，强度大的零件。可得到重量轻，刚性好，强度大的零件。 不需要加热，可以节省能源，且表面质量好不需要加热，可以节省能源，且表面质量好(7)大量生产时，产品成本低。大量生产时，产品成本低。 由此可见，冲压能集由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、低成本优质、高效、低能耗、低成本于一身，这于一身，这是其它加工方法无法能与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉是其它加工方法

6、无法能与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压件占机行业中，冲压件占60%70%，电子仪表占到，电子仪表占到35%，还有日常生活中的各种不，还有日常生活中的各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁以及飞锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。机蒙皮等均需冲压加工。冲模与冲压件有“一模一样”的关系一般冲床每分钟的行程次数是一般冲床每分钟的行程次数是几次到几十次，而高速冲床每几次到几十次，而高速冲床每分钟可达几百次，目前最高速分钟可达几百次，目前最高速度已经达到度已经达到3000次次/分，送料

7、分，送料速度速度100m/min，最快可达，最快可达300m/min 尺寸精度高，互换性好。尺寸精度高，互换性好。16.17.冲压加工的缺点：冲压加工的缺点：模具制造周期长，成本高。模具制造周期长，成本高。 如采用快速原型制造技术制造模具，采用低熔如采用快速原型制造技术制造模具，采用低熔点合金材料制造模具。点合金材料制造模具。 但随着先进的模具加工技术及新型模具材料的出但随着先进的模具加工技术及新型模具材料的出现，这种缺点也可逐渐被克服。现，这种缺点也可逐渐被克服。传统加工方法和手段及传统模具材料4033504.74万元自动叠铆级进模：98万元车门板修边冲孔模：98万元18. 总之，模具工业是

8、总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模一个国家的基础工业，模具设计与模具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。具制造水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的高低。据统计，到据统计，到2000年，粗加工的年，粗加工的75%，精加工的，精加工的50%是由模具完是由模具完成成 。 发达国家非常重视模具的发展，日本认为：发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进模具就是进入富裕社会的原动力入富裕社会的原动力”，德国：，德国：“金属加工业中的帝王金属加工业中的帝王”，罗，罗马尼亚：马尼亚：“模具就是黄金模具就是黄金”，模具在国际上被认为是，模具在国际上被认为是点石成金

9、点石成金的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占40%左右。左右。19.一、按变形性质分类： 分离工序、成形工序分离工序分离工序 冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限b，使材料的一部分与另一部分发生断裂而产生分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。分离工序主要有剪裁、冲孔、落料、切口等。 20.DDDD21.表1.2 分离工序22.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，从而得到一

10、定形状和尺寸的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。 23.D24.25.二、二、按变形区受力性质分按变形区受力性质分 伸长类成形伸长类成形：变形区的最大主应力为拉应：变形区的最大主应力为拉应 力，其破坏形式为拉裂，特征是厚度减薄。力，其破坏形式为拉裂，特征是厚度减薄。 压缩类成形压缩类成形：变形区的最大主应力为压应力，：变形区的最大主应力为压应力， 其特征是厚度增厚，破坏形式为起皱。其特征是厚度增厚，破坏形式为起皱。26.27.D28. 1.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

11、具专业化水平低。 所以，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。29.国外水平国内水平塑料模型腔精度0.005-0.01mm；Ra0.10-0.05m0.02-0.05mm Ra0.20m2.压铸模型腔精度0.01-0.03mm；Ra0.20-0.10m0.02-0.05mmRa0.40m3.冷冲模尺寸精度0.003-0.005mm；Ra0.20m以下0. 01-0.02mmRa1.600.08m4.锻模0.01-0.03mm；Ra0.40m以下0.05-0.10mmRa1.60m5.级进模步距精度0.002-0.00

12、5mm0.003-0.01 mm30.国外水平国内水平1、中型压铸模 1-2个月3-6个月2、中型塑料模 1个月左右2-4个月3、高精度级进模（较复杂）3-4个月4-5个月4、汽车覆盖件模具6-7个月1年左右31.国外水平国内水平1.压铸模：锌锡压铸模100-300万次 铝压铸模100万次以上 铜压铸模10万次以上 黑色金属压铸模1-2万次20-30万次20万次1万次1500万次2.塑料模：非淬火钢模10-60万次 淬火钢模200-500万次10-30万次50-100万次3.冷冲模：合金钢制冲模总寿命500-1000万次 硬质合金制冲模总寿命2-4亿次 500-1000万次/刃磨一次100-4

13、00万次1-2亿次100-300万次/刃磨一次4.锻模：普通锻模2.5万次 精锻模1-1.5万次1万次左右0.5-1万次5.玻璃模：寿命30-60万次10-30万次32.33.34. 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技

14、术集成化、设备模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。 35. 汽车覆盖件模具汽车覆盖件模具 精密冲压模具精密冲压模具 大型及精密塑料模具大型及精密塑料模具 主要模具标准件主要模具标准件 其他高技术含量的模具其他高技术含量的模具 先进生产管理模式先进生产管理模式36.1) 塑性：固体材料在外力的作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。注：A.塑性和柔软性的比较：B.同一变形条件下不同的材料具有不同的塑性，同种材料在不同的变形条件下具有不同的塑性。2）影响塑性变形的主要因素：内因：金属材料本身的结构

15、和组成外因：变形温度、变形速度和应力状态 3）塑性条件： 在变形金属中某点处于单向应力状态时，只要该点达到材料的屈服强度，该点就处于塑性状态，即开始产生塑性变形。注：当材料处于两向或三向应力状态，材料产生塑性变形主要取决于最大主应力和最小主应力之差，中间主应力对塑性影响不大。 37.2、真实应力-应变曲线1）加工硬化 金属变形过程中随着塑性变形程度的增加，其变形抗力增加，硬度提高，而塑性和塑性指标降低2）真实应力、真实应变的概念 真实应力：材料上某点的瞬时载荷与试棒初始截面积之比。 真实应变：每一瞬间的长度增量与变形后总试棒长度的比值。3、板料力学性能与冲压成形性能的关系、板料力学性能与冲压成

16、形性能的关系 板料对冲压工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。板料对冲压工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。 两种失稳：两种失稳：拉伸失稳拉伸失稳 在拉应力的作用下出现局部缩颈或断裂；在拉应力的作用下出现局部缩颈或断裂；压缩失稳压缩失稳 在压应力的作用下失稳起皱。前者如低碳钢拉伸实验中的缩颈现象，后者如压杆失在压应力的作用下失稳起皱。前者如低碳钢拉伸实验中的缩颈现象，后者如压杆失稳现象。稳现象。 这样就有了成形极限，有总体成形极限和局部成形极限之分，成形极限愈高说这样就有了成形极限，有总体成形极限和局部成形极限之分，成形极限愈高说明冲压成形性能愈好。明冲压成形性能愈好。38.（一）（一）屈服

17、强度屈服强度s s 定形性、贴模性好定形性、贴模性好 ( (二二) )s /b s/b 抗破裂性好抗破裂性好 ( (三三) )伸长率伸长率 允许产生较大的塑性变形允许产生较大的塑性变形( (四四) )硬化指数硬化指数n n n n 不易产生裂纹不易产生裂纹( (五五) )厚向异性指数厚向异性指数 = b / /t 抗破裂性好抗破裂性好（六）（六）板平面各向异性指数板平面各向异性指数 =（0 +90 - 245 ）/2 各相异性愈严重各相异性愈严重39.一、冲压对板料的基本要求一、冲压对板料的基本要求 使用性能要求使用性能要求 冲压工艺的要求冲压工艺的要求（一）（一）对力学性能的要求对力学性能的

18、要求 要求板料在力学性能上比较容易冲压成形，即要求板料在力学性能上比较容易冲压成形，即可用比较少的工序，比较简单的模具就能制出合格可用比较少的工序，比较简单的模具就能制出合格产品。产品。 ，s/b,E，n，r 有利于各种冲压成有利于各种冲压成形工序。形工序。40.（二）（二）对化学成分的要求对化学成分的要求 钢中一些元素的含量不同会导致材料钢中一些元素的含量不同会导致材料的塑性、脆性不同。的塑性、脆性不同。（三）（三）对金相组织的要求对金相组织的要求 不同的金相组织会导致材料具有不同的强度，不同的金相组织会导致材料具有不同的强度，塑性等力学性能的不同。塑性等力学性能的不同。（四）（四）对表面质

19、量的要求对表面质量的要求要求表面光滑、无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。要求表面光滑、无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。（五）（五）对材料厚度公差的要求对材料厚度公差的要求一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差应符合国标。应符合国标。41.三、常用冲压材料及其力学性能三、常用冲压材料及其力学性能 GB 中的规格：中的规格：钢板钢板：710 X 1420，1000 X 2000等，适用于大批等，适用于大批 量生产量生产钢带（卷料）：钢带（卷料）：适用于大批量生产适用于大批量生产块料块料：单件小批量生产或贵重金属：单件小批量生产或贵重金属42.冲压设备的选用原则：

20、冲压设备的选用原则：l 冲压工序的性质：冲裁或成型冲压工序的性质：冲裁或成型l 冲压力的大小：开式、闭式冲压力的大小：开式、闭式l 模具结构形式模具结构形式l 模具闭合高度、轮廓尺寸模具闭合高度、轮廓尺寸l 生产批量生产批量l 生产成本生产成本l 产品质量产品质量l 结合单位现有设备条件结合单位现有设备条件43. 液压机：液压机： 小批量，大型厚板冲压小批量，大型厚板冲压 曲柄压力机曲柄压力机： 开式，适用于中小型冲压件开式，适用于中小型冲压件 闭式，适用大型冲压件闭式，适用大型冲压件 双动压力机双动压力机 高速压力机高速压力机 多工位自动压力机多工位自动压力机一、冲压设备类型的选择一、冲压设

21、备类型的选择44.（一）工作机构（一）工作机构曲柄连杆机构：由曲轴，曲柄连杆机构：由曲轴，连杆和滑块一起组成曲柄连杆和滑块一起组成曲柄连杆机构，其中连杆连杆机构，其中连杆长度可调节，适合不同长度可调节，适合不同装模高度。装模高度。 45.（二）传动系统（二）传动系统 电动机、皮带、飞轮、齿轮等组合电动机、皮带、飞轮、齿轮等组合（三）操作系统（三）操作系统 空气分配系统、离合器、制动器空气分配系统、离合器、制动器 电气控制箱等电气控制箱等（四）支承部件（四）支承部件 机身：开式、闭式机身：开式、闭式（五）辅助系统（五）辅助系统 气路系统、润滑系统气路系统、润滑系统（六）附属装置（六）附属装置46.三、压力机的型号和技术