第一篇 冲压工艺与模具设计

章节链接第1篇冲压工艺概述

第1章冲压工艺基础知识

第2章冲压工艺基础理论第2篇冲压工艺与模具设计

第3章冲裁工艺与模具设计

第4章弯曲工艺与模具设计

第5章拉深工艺与模具设计

第6章成形工艺与模具设计

第7章冲压工艺设计方法及设计实例第3篇先进冲压工艺与模具

第8章多工位级进冲压工艺与模具设计

第9章汽车覆盖件成型工艺与模具设计

第10章精密冲压工艺与模具

第11章数控冲压工艺与模具第1章冲压工艺基础知识第2章冲压工艺基础理论第1篇冲压工艺概述1.1冲压工艺特点及应用1.2冲压工艺分类1.3冲压材料1.4冲压设备1.5冲压常用标准1.6冲压技术现状及发展第1章冲压工艺基础知识能力要求

了解冲压的应用，能根据冲压件的结构特征初步判断出该冲压件所需的基本冲压工序熟悉冲压材料的种类及供应规格熟悉常用冲压设备的类型及适应工艺冲压过程现场录像——普通冲压冲压过程现场录像——普通冲压冲压过程现场录像——自动冲压冲压过程现场录像——自动高速冲压1.1.1

冲压的概念日常生活用品1.1冲压工艺特点及应用食品行业电机行业仪器、仪表行业家用电器、电脑行业空调背板洗衣机滚筒电子行业接插件端子电子行业汽车行业航空业及军事苏33舰载战斗机美国F18战斗机什么是冲压？在常温下，利用冲模在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的零件。分离塑性变形冲压的概念⑴冲压是在常温下进行的,即不需加热,故又叫冷冲压。⑵冲压加工的对象都是板料，故又称为板料冲压。⑶冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三个要素：冲床(设备）、模具、原材料。⑷冲压是塑性变形的基本形式之一。由冲压概念可知：⑴生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化。1.1.2冲压的特点及应用⑶材料利用率高，一般可达70%~85%，有的高达95%。⑷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。⑸可得到重量轻，刚性好，强度大的零件。⑹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。⑵尺寸精度高，互换性好。

由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、低成本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，如汽车，拖拉机行业中，冲压件占60%~70%，仪器仪表占到60~70%，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机蒙皮等均需冲压加工。冲压加工的缺点传统加工方法和手段及传统模具材料自动叠铆级进模：98万元模具制造周期长，成本高。车门板修边冲孔模：98万元

如采用低熔点合金材料制造模具采用快速原型制造技术制造模具采用经济模具。

但随着先进的模具加工技术及非传统意义上的模具材料的出现，这种缺点也可逐渐被克服。缺点将不复存在

总之，模具工业是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。发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进入富裕社会的原动力”；德国：“金属加工业中的帝王”；罗马尼亚：“模具就是黄金”；模具在国际上被认为是点石成金的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶模、食品模、建材模等等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占40%左右。1.2冲压工艺分类1.按变形性质分类分离工序成形工序（1）分离工序

冲压成形时，被加工材料在外力作用下产生变形，当变形区材料受到的剪切应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离，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、剖切等。DDDD落料剪切分离工序示意有分离现象发生，但不改变空间形状表1-1分离工序表1-1分离工序（续）

冲压成形时，被加工材料在外力作用下，变形区材料所受到的等效应力达到材料的屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使材料只产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。（2）成形工序D只改变毛坯形状，不发生分离成形工序示意表1-2成形工序表1-2成形工序（续）

伸长类成形：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。压缩类成形：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。2.按变形区受力性质分拉深——压缩类成形胀形——伸长类成形3.按基本变形方式分冲裁弯曲拉深成形4.按工序组合形式分

单工序冲压复合冲压级进冲压1.3冲压材料冲压对板料的基本要求满足使用性能要求满足冲压工艺的要求满足使用性能要求是第一位的，在满足使用性能要求的前提下尽可能地满足冲压工艺要求。1.3.1冲压材料的工艺要求1.冲压成形性能冲压成形性能是指板料对冲压工艺的适应能力。两种失稳：拉伸失稳—在拉应力的作用下出现局部缩颈或断裂；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，成形极限愈高说明冲压成形性能愈好。（1）抗破裂性是指板料在变形中抵抗破坏的能力。（2）贴模性是指板料在冲压成形过程中取得与模具形状一致的能力。（3）定形性是指零件脱模后保持其在模内所得形状的能力。如何衡量板料的冲压成形性能？板料的冲压成形性能可以通过板料的力学性能指标来衡量。力学性能指标可通过试验获得。板料冲压成形性能试验方法：直接试验：采用专用设备直接模拟实际冲压工艺过程进行试验。间接试验：采用通用设备，通过拉伸、剪切、硬度测试、金相试验等方法获得材料的有关性能指标。（1）直接试验方法

如锥杯试验（GB/T15825.6-2008)（2）间接试验方法如低碳钢的拉伸试验等

（1）总延伸率δ与均匀延伸率δb

δ好

→允许产生较大的塑性变形

（2）屈强比σs

/σb

σs/σb

小

→抗破裂性、定形性、贴模性好

（3）弹性模量E

弹性模量E大

→定形性好

影响冲压成形性能的力学指标

（4）硬化指数nn大→不易产生裂纹（5）塑性应变比γ

γ=εb

/εt大→抗破裂性好（6）塑性应变比各向异性系数

Δγ=（γ0+γ90-2γ45

）/2大→各相异性愈严重2.对化学成分的要求钢中一些元素的含量不同会导致材料的塑性、脆性不同。3.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，塑性等力学性能。4.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。5.对材料厚度公差的要求一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差应符合国标。1．常用冲压材料

金属板料：黑色金属；有色金属非金属板料：胶木板、橡胶板、塑料板等1.3.2

常用冲压材料及下料方法金属板料规格：钢带、钢板、纵切钢带等

钢板和钢带的尺寸范围

（GB/T708-2006）1）钢板和钢带（含纵切钢带）的公称厚度为0.3mm~4.0mm

之间，公称厚度在1mm以下的钢板和钢带有按0.05mm倍数的任何尺寸；公称厚度在1mm以上的钢板和钢带有按

0.1mm倍数的任何尺寸。

2）钢板和钢带的公称宽度在600mm~2050mm之间，有按

10mm倍数的任何尺寸。

3）钢板的公称长度在1000mm~6000mm之间，按50倍数的任何尺寸。

4）根据需方要求，经供需双方协商，可以供应其他尺寸的钢板和钢带。2.冲压材料的下料方法

（1）剪板机下料（2）圆盘剪床下料（3）其他下料方法

激光切割机等离子切割机高压水切割机电火花线切割机电冲剪等1.4冲压设备冲压设备的选用原则：冲压工序的性质：分离或成型工序冲压力的大小：开式、闭式模具结构形式模具闭合高度、轮廓尺寸生产批量生产成本产品质量结合单位现有设备条件冲压设备类型

按照滑块驱动力不同有机械压力机、液压机和气压机等；按照床身的结构不同有开式和闭式压力机等；按照滑块数量不同有单动（一个滑块）、双动（2个滑块）压力机等；按照连杆数量不同有单点（一个连杆）、双点（2个连杆）、四点（四个连杆）压力机等

……开式曲柄压力机数控转塔冲床多工位压力机液压机闭式单点曲柄压力机闭式双点曲柄压力机1.曲柄压力机工作原理及主要组成曲柄连杆机构：由曲轴，连杆和滑块一起组成曲柄连杆机构，其中连杆长度可调节，适合不同尺寸的模具。（1）工作机构（2）传动系统电动机、皮带、飞轮、齿轮等组合（3）操作系统空气分配系统、离合器、制动器、电气控制箱等（4）支承部件机身：开式、闭式（5）辅助系统气路系统、润滑系统（6）附属装置（1）型号

1）锻压机床类别：

J--机械压力机

D--锻机

Y--液压压力机

A--剪切机

Z--自动压力机

W--弯曲校压机

C--锤

T--其它2）曲柄压力机代号说明JB23-63A

J--压力机类别

B--变型设计代码

2--压力机的列别

3--压力机的级别

63--公称压力

A--改进设计号2.压力机的型号和技术参数63T开式双柱可倾式第二种改进型压力机（2）技术参数

1）公称压力F

2）公称压力行程SF3）滑块行程S

上死点→下死点

4）滑块行程次数n

上死点→下死点→上死点

5）压力机的闭合高度

6）工作台板及滑块底面尺寸

7）喉深C8）模柄孔尺寸指滑块在下死点前某一位置滑块所具有的压力。1.5冲模常用标准1.国家标准（GB或GB/T，T为推荐标准）2.机械行业标准（JB/T）标准查询网站：/（工标网）冲模部分标准名称及代号1.6冲压技术的现状与发展1.6.1冲压技术的现状

1．冲压模具市场情况

2．冲压成形工艺与理论研究

3．冲压模具设计与制造

4．冲压技术的数字化与信息化

5．冲压设备及自动化

6．冲压模具标准化及专业化1.6.2冲压技术的发展趋势

1．产品发展重点

2．技术发展重点

3．其他发展重点2.1塑性成形基本概念2.2塑性成形力学基础2.3塑性成形基本规律第2章冲压工艺基础理论能力要求

能利用冲压基本理论解释常见的冲压现象。1.弹性与弹性变形

2.塑性与塑性成形

3.塑性指标

4.变形抗力

5.内力与应力2.1塑性成形基本概念同一变形条件下不同的材料具有不同的塑性，同一种材料在不同的变形条件下又会出现不同的塑性。2.2塑性成形力学基础1.应力状态