第一章与冲压设备

1、冲压模具设计安徽农业大学工学院第一章 概述n冲压：利用模具在压力机上对板料施压使之分离或成形，以获得所需零件形状和尺寸。n冲压特点：无屑加工、模具加工。n冲压工艺：分离工序、成形工序。n分离工序：指冲压过程中使冲压件与板料沿一定的轮廓相互分离的工序。n基本工序：冲孔、落料、切断、切口、切边、剖切、整修等。冲孔、冲孔、落料冲孔、冲孔、剖切l成形工序：指材料在不破裂的条件下产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和精度要求的零件。l基本工序：弯曲、卷圆、扭曲、拉深、翻孔、翻边、拉弯、胀形、起伏、扩口、缩口、旋压、校形。 汽车发动机用垫圈：汽车发动机支架： 普通垫片：常用五金件：汽车用垫圈：冲压加工的优

2、点冲压加工的优点n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 成本低成本低汽车覆盖件冲压加工的优点冲压加工的优点n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

3、，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；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；冲压工艺在工业生产中的地位和作用冲压工艺在工业生产中的地位和作用 在机械制造业中，冷冲压是一种生产效率很在机械制造业中，冷冲压是一种生产效率很高的加工工艺，它给生产提供了及其方便及最高的加工工艺，它给生产提供了及其方便及最有利的条件。冲压工艺的应用范围很广，大到有利的条件。冲压工艺的应用范围很广，大到汽车的覆盖件，小至钟表及仪器仪表的元件，汽车的覆盖件，小至钟表及仪器仪表的元件，大多是冷冲

4、压制成的。统计表明：大多是冷冲压制成的。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：n汽车制造业：冲压工艺的工序和分类冲压工艺的工序和分类 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、由于冲压加工的零件形状、尺

5、寸、精度要求、批量大小、原材料性能等地不同，当前在生产批量大小、原材料性能等地不同，当前在生产中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但中所采用的冲压工艺方法也是多种多样的。但是，概括起来可以分为两大类：是，概括起来可以分为两大类： 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冷冲压工序冷冲压工序分离工序分离工序 变形工序变形工序 复合工序复合工序 装配工序装配工序 冲裁冲裁 弯曲弯曲 拉延拉延 成形成形 体积冲压体积冲压剪裁落料冲孔切口切边弯曲扭曲拉延起伏成形压印冲眼分离工

6、序分离工序( (shearingshearing) ) 是指板料受力后，应力超过材料的强度极限是指板料受力后，应力超过材料的强度极限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，使冲压件与板料沿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，冲压件分离断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。面的质量也要满足一定的要求。 普通冲裁普通冲裁* * 落料落料 用冲模沿封闭轮廓曲线冲切，冲下部分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是零件。用于制造各种形状的平板零件* * 冲孔冲

7、孔 用冲模按封闭轮廓曲线冲切，冲下部分用冲模按封闭轮廓曲线冲切，冲下部分是废料是废料* * 切断切断 用剪刀或冲模沿不封闭轮廓曲线切断，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成一定将成形零件的边缘修切整齐或切成一定的形状的形状* * 剖切剖切 把冲压加工成的半成品切开成为二个或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成组成压成多个零件，多用于不对称零件的成双或成组成压成形之后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

8、，切断以下，切断面表面粗糙度值面表面粗糙度值RaRa为为12.512.56.3,6.3,且有锥度。对且有锥度。对于一些要求光洁和尺寸精度较高的零件或要求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零件，一般的冲裁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，这样就发展了精密冲裁工艺。方法达不到要求，这样就发展了精密冲裁工艺。成形工序成形工序* * 弯曲弯曲 把板料沿直线弯成各种形状，可以加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件，把平板毛坯冲制成各种空心的零件，也有称之为也有称之为拉延

9、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进一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步加工成底部厚度大于侧壁厚度的零件* * 成形成形 把弯曲和拉深以外的许多变形类工序把弯曲和拉深以外的许多变形类工序统称为成形。包括：统称为成形。包括：翻边翻边、局部成形局部成形、胀形胀形、扩扩口口、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边缘，把板料的边缘按曲线翻成竖立的边缘，可分为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

10、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种形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，也可称之状的凸起或凹陷，以提高零件的刚性，也可称之为为起伏起伏、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，赶棒加压于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形状和尺毛坯，使毛坯逐渐紧贴模具以获得所

11、需形状和尺寸的制件，有时也称为寸的制件，有时也称为赶形赶形* * 强力旋压强力旋压 在旋转状态下，用辊轮使毛坯逐在旋转状态下，用辊轮使毛坯逐步成形的方法，有时也称为步成形的方法，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度、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成形方法尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法复合工序复合工序 把两个或两个以上的基本工序合并成一个工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，降低工件的成本，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。便于实现自动化生产。 如：如： 冲孔

12、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 实现冲压的基本条件： 要实现冲压必须对材料施加作用力，使得材料产生分离或塑性变形。所以要具备以下两个条件：（一）冲压模具 冲压模具是实现冲压工艺的工具（二）冲压设备 冲压设备是实现冲压时提供外力的装置。冲压技术的发展方向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

13、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，对复杂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）的成形过程进行应力应成形件（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，以预测某一工艺方案对零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题，将结果显示出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和选择。这样，不但可来，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，缩短新产品的试制周期，以节省模具试制费用，缩短新产

14、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，既促进了冲压工艺的发展，也将使塑性成方法，既促进了冲压工艺的发展，也将使塑性成形理论逐步完善到对生产实际的指导作用。形理论逐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，缩短模具设计、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模具计算制造周期，工业先进国家正在大力开展模具计算机辅助设计和制造（机辅助设计和制造（CAD/CAMCAD/CAM）的研究，并在生产）的研究，并在生产中应用。采用这一技术，一

15、般可以提高模具设计中应用。采用这一技术，一般可以提高模具设计制造效率制造效率2 23 3倍。发展这一技术，最终是实现模倍。发展这一技术，最终是实现模具具CAD/CAMCAD/CAM一体化。应用这一技术，不仅可以缩短一体化。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，减少模具设计制造周期，还可以提高模具质量，减少设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把设计和制造人员的重复劳动，使设计者有可能把精力用在创新开发上。精力用在创新开发上。 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，冲压设备由低为了满足大批量生产的需要，冲压设备由低速压力

16、机发展到高速自动压力机。国外还加强了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加工系统的研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，使冲压生产达到高度自动化，从而减究与应用，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率。轻劳动强度和提高生产效率。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需要，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（如高能成形等）、简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等）、数控冲压易模具（如

17、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（设备和冲压柔性制造系统（FMSFMS）等。这样，就使）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。冲压生产既适合大批量生产，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性能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用效果。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，用来生产汽车覆盖件，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强度。以减轻零件重量和

18、提高其结构强度。 模具1）单工序模：在冲压的一次行程过程中，只能 完成一个冲压工序的模具。2）级进模：在冲压的一次行程过程中，在不同 的工位上同时完成两道或两道以上 冲压工序的模具。电机转子多工位级进模3）复合模：在冲压的一次行程过程中，在同一 工位上同时完成两道或两道以上冲 压工序的模具。电机定子、转子复合模 复合冲压模有正装式和倒装式两种结构。其中正装式是凸模置于上模部分，倒装式则是凸模置于下模部分。正装复合模正装复合模倒装复合模倒装复合模3.常见冲压工序及相应模具冲压加工设备n冲压设备按传动分为机械压力机和液压机。n机械压力机又分曲柄压力机和摩擦压力机。n1.曲柄压力机的组成及应用n按床

19、身结构形式的不同，曲柄压力机可分为开式曲柄压力机或闭式曲柄压力机；n按驱动连杆数的不同可分为单点压力机或多点压力机；n按滑块数是一个还是两个可分为单动压力机或双动压力机。曲柄压力机结构 n曲柄压力机组成部分n (1)床身 (2)运动系统 (3)离合器 (4)制动器(5)上模紧固装置(6)滑块位置调节装置 (7)打料装置 (8)曲柄压力机其他部分 导轨、安全块、漏料孔。运动系统n运动的传递路线为：电动机小带轮传动带大带轮传动轴小齿轮大齿轮离合器曲轴连杆滑块。离合器 制动器上模紧固装置打料装置曲柄压力机的主要技术参数（1）公称压力 压力机曲柄转到离下止点一定角度(称为公称压力角，等于30时），滑块上所容许的最大工作压力。 n(2)滑块行程 滑块行程是指滑块从上止点移动到下止点的距离。 n(3)滑块每分钟冲压次数 n(4)压力机装模高度 压力机的装模高度是指滑块移动到下止点时，滑块底平面到工作台垫板上平面的高度。 n(5)压力机工作台面尺寸n(6)落料孔尺寸n (7)模柄孔尺寸 模柄直径应略小于滑块内模柄安装孔的直径。模柄的长度应小于模柄孔的深度。n(8)压力机电动机功率 其他常用压力机简介n (1)偏心压力机 n偏心压力机的主轴为偏心轴。n 偏心压力机的主要特点是行程不大，但可少量调节