沖壓工藝基礎(chǔ)知識

1、1.1 沖壓工藝特點及應(yīng)用1.2 沖壓工藝分類1.3 沖壓材料1.4 沖壓設(shè)備1.5 沖壓常用標準1.6 沖壓技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展第1章 沖壓工藝基礎(chǔ)知識能力要求能力要求 了解沖壓的應(yīng)用，能根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)特征初步 判斷出該沖壓件所需的基本沖壓工序熟悉沖壓材料的種類及供應(yīng)規(guī)格熟悉常用沖壓設(shè)備的類型及適應(yīng)工藝 沖壓過程現(xiàn)場錄像沖壓過程現(xiàn)場錄像普通沖壓普通沖壓沖壓過程現(xiàn)場錄像普通沖壓沖壓過程現(xiàn)場錄像沖壓過程現(xiàn)場錄像自動沖壓自動沖壓沖壓過程現(xiàn)場錄像沖壓過程現(xiàn)場錄像自動高速沖壓自動高速沖壓1.1.1 沖壓的概念日常生活用品1.1 沖壓工藝特點及應(yīng)用食品行業(yè)食品行業(yè)電機行業(yè)電機行業(yè)儀器、儀表行業(yè)儀器、儀表行業(yè)

2、家用電器、電腦行業(yè)家用電器、電腦行業(yè)空調(diào)背板洗衣機滾筒電子行業(yè)電子行業(yè)接插件端子電子行業(yè)汽車行業(yè)汽車行業(yè)航空業(yè)及軍事航空業(yè)及軍事蘇蘇3333艦載戰(zhàn)斗機艦載戰(zhàn)斗機美國美國F18F18戰(zhàn)斗機戰(zhàn)斗機在下，利用在上對金屬（或非金屬）施加壓力，使其產(chǎn)生或，從而得到具有一定形狀、尺寸和性能的零件。分離塑性變形沖壓的概念 沖壓是在常溫下進行的,即不需加熱,故又叫冷沖壓。 沖壓加工的對象都是板料，故又稱為板料沖壓。 沖壓是由設(shè)備和模具完成其加工過程的，需具備三 個要素：沖床(設(shè)備）、模具、原材料。 沖壓是塑性變形的基本形式之一。由沖壓概念可知： 生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實現(xiàn)機械化和自動化。1.1.2 沖壓的特

3、點及應(yīng)用 材料利用率高，一般可達70%85%，有的高達95%。 可得到其它加工方法難以加工或無法加工的形狀復雜的零件，如 薄殼拉深件。 可得到重量輕，剛性好，強度大的零件。 不需要加熱，可以節(jié)省能源，且表面質(zhì)量好。(7)大量生產(chǎn)時，產(chǎn)品成本低。 尺寸精度高，互換性好。 由此可見，沖壓能集優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗、低成本于一身，這是其它加工方法無法與之相比擬的，因此沖壓的應(yīng)用十分廣泛，如汽車，拖拉機行業(yè)中，沖壓件占60%70%，儀器儀表占到6070%，還有日常生活中的各種不銹鋼餐具等等。從精細的電子元件，儀表指針到重型汽車的覆蓋件和大梁以及飛機蒙皮等均需沖壓加工。沖壓加工的缺點傳統(tǒng)加工方法和手段及傳統(tǒng)

4、模具材料自動疊鉚級進模：98萬元模具制造周期長，成本高。車門板修邊沖孔模：98萬元 如采用低熔點合金材料制造模具采用快速原型制造技術(shù)制造模具采用經(jīng)濟模具。 但隨著先進的模具加工技術(shù)及非傳統(tǒng)意義上的模具材料的出現(xiàn)，這種缺點也可逐漸被克服。缺點將不復存在 總之，模具工業(yè)是 一個國家的基礎(chǔ)工業(yè)，模具設(shè)計與模具制造水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的高低。 發(fā)達國家非常重視模具的發(fā)展，日本認為：“模具就是進入富裕社會的原動力”；德國：“金屬加工業(yè)中的帝王”；羅馬尼亞：“模具就是黃金”；模具在國際上被認為是點石成金的行業(yè)。不過這里的模具還包括塑模、鍛模、壓鑄模、橡膠模、食品模、建材模等等，但目前以

5、冷沖模和塑料模的應(yīng)用最廣，各占40%左右。1.2 沖壓工藝分類沖壓工藝分類1.按變形性質(zhì)分類分離工序成形工序（1）分離工序 沖壓成形時，被加工材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當變形區(qū)材料受到的剪切應(yīng)力達到材料的抗剪強度，材料便產(chǎn)生剪切而分離，從而形成一定形狀和尺寸的零件。分離工序主要有剪裁、沖孔、落料、切口、剖切等。 DDDD落料剪切分離工序示意有分離現(xiàn)象發(fā)生，但不改變空間形狀表1-1 分離工序表1-1 分離工序（續(xù)） 沖壓成形時，被加工材料在外力作用下，變形區(qū)材料所受到的等效應(yīng)力達到材料的屈服極限s，但未達到強度極限b，使材料只產(chǎn)生塑性變形，從而得到一定形狀和尺寸的零件。成形工序主要有彎曲、拉深、

6、翻孔、縮口、脹形等。 （2）成形工序D只改變毛坯形狀，不發(fā)生分離成形工序示意表1-2 成形工序表1-2 成形工序（續(xù)） 伸長類成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力，其破壞形式 為拉裂，特征是厚度減薄。 壓縮類成形：變形區(qū)的最大主應(yīng)力為壓應(yīng)力，其特征是厚 度增厚，破壞形式為起皺。2. 按變形區(qū)受力性質(zhì)分拉深壓縮類成形脹形伸長類成形3. 按基本變形方式分按基本變形方式分沖裁沖裁彎曲彎曲拉深拉深成形成形4. 按工序組合形式分按工序組合形式分 單工序沖壓單工序沖壓 復合沖壓復合沖壓 級進沖壓級進沖壓1.3 1.3 沖壓材料沖壓材料沖壓對板料的基本要求 滿足使用性能要求 滿足沖壓工藝的要求滿足使用性能要求是

7、第一位的，在滿足使用性能要求的前提下盡可能地滿足沖壓工藝要求。1.3.1 沖壓材料的工藝要求沖壓材料的工藝要求1.沖壓成形性能沖壓成形性能是指板料對沖壓工藝的適應(yīng)能力。兩種失穩(wěn)： 拉伸失穩(wěn) 在拉應(yīng)力的作用下出現(xiàn)局部縮頸或斷裂； 壓縮失穩(wěn) 在壓應(yīng)力的作用下失穩(wěn)起皺。前者如低碳鋼拉伸實驗中的縮頸現(xiàn)象，后者如壓桿失穩(wěn)現(xiàn)象。 這樣就有了成形極限，有總體成形極限和局部成形極限之分，成形極限愈高說明沖壓成形性能愈好。（1）抗破裂性是指板料在變形中抵抗破壞的能力。（2） 貼模性 是指板料在沖壓成形過程中取得與模具形狀一 致的能力。（3）定形性是指零件脫模后保持其在模內(nèi)所得形狀的能力。如何衡量板料的沖壓成形性

8、能？板料的沖壓成形性能可以通過板料的力學性能指標來衡量。力學性能指標可通過試驗獲得。 板料沖壓成形性能試驗方法：直接試驗：采用專用設(shè)備直接模擬實際沖壓工藝過程進行試驗。間接試驗：采用通用設(shè)備，通過拉伸、剪切、 硬度測試、金相試驗等方法獲得材料的有關(guān)性能指標。（1 1）直接試驗方法）直接試驗方法 如錐杯試驗（GB/T 15825.6-2008)（2 2）間接試驗方法）間接試驗方法如低碳鋼的拉伸試驗等 （ 1）總延伸率與均勻延伸率b 好 允許產(chǎn)生較大的塑性變形 （2）屈強比s /b s/b 小 抗破裂性、定形性、貼模性好 （3）彈性模量E 彈性模量E大 定形性好 影響沖壓成形性能的力學指標影響沖壓

9、成形性能的力學指標 （4）硬化指數(shù)n n大 不易產(chǎn)生裂紋 （5）塑性應(yīng)變比 = b /t大 抗破裂性好 （6）塑性應(yīng)變比各向異性系數(shù) =（0 +90 - 245 ）/2 大各相異性愈嚴重2.對化學成分的要求 鋼中一些元素的含量不同會導致材料的塑性、脆性不同。3.對金相組織的要求 不同的金相組織會導致材料具有不同的強度，塑性等力學性 能。4.對表面質(zhì)量的要求 要求表面光滑、無氧化皮、裂紋、劃傷等缺陷。5.對材料厚度公差的要求 一定的厚度對應(yīng)一定的模具間隙，材料厚度公差應(yīng)符合國標。1常用沖壓材料 金屬板料：黑色金屬；有色金屬 非金屬板料：膠木板、橡膠板、塑料板等1.3.2 常用沖壓材料及下料方法

10、金屬板料規(guī)格：鋼帶、鋼板、縱切鋼帶等 鋼板和鋼帶的尺寸范圍鋼板和鋼帶的尺寸范圍（GB/T708-2006GB/T708-2006） 1）鋼板和鋼帶（含縱切鋼帶）的公稱厚度為）鋼板和鋼帶（含縱切鋼帶）的公稱厚度為 0.3mm4.0mm 之間，公稱厚度在之間，公稱厚度在1mm以下的鋼板和鋼帶有按以下的鋼板和鋼帶有按0.05mm倍倍 數(shù)的任何尺寸；公稱厚度在數(shù)的任何尺寸；公稱厚度在1mm以上的鋼板和鋼帶有按以上的鋼板和鋼帶有按 0.1mm倍數(shù)的任何尺寸。倍數(shù)的任何尺寸。 2）鋼板和鋼帶的公稱寬度在）鋼板和鋼帶的公稱寬度在600mm2050mm之間，有按之間，有按 10mm倍數(shù)的任何尺寸。倍數(shù)的任何尺

11、寸。 3）鋼板的公稱長度在）鋼板的公稱長度在1000mm6000mm之間，按之間，按50倍數(shù)的任倍數(shù)的任 何尺寸。何尺寸。 4）根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可以供應(yīng)其他尺寸的鋼板）根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可以供應(yīng)其他尺寸的鋼板 和鋼帶。和鋼帶。2.沖壓材料的下料方法沖壓材料的下料方法 （1 1）剪板機下料）剪板機下料 （2 2）圓盤剪床下料）圓盤剪床下料（3 3）其他下料方法）其他下料方法 激光切割機等離子切割機高壓水切割機電火花線切割機電沖剪等 1.4 1.4 沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備的選用原則： 沖壓工序的性質(zhì)：分離或成型工序 沖壓力的大?。洪_式、閉式 模具結(jié)構(gòu)形式 模具閉合高度、

12、輪廓尺寸 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)成本 產(chǎn)品質(zhì)量 結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè)備條件沖壓設(shè)備類型沖壓設(shè)備類型 按照滑塊驅(qū)動力不同有機械壓力機、液壓機和氣壓機等；按照滑塊驅(qū)動力不同有機械壓力機、液壓機和氣壓機等； 按照床身的結(jié)構(gòu)不同有開式和閉式壓力機等；按照床身的結(jié)構(gòu)不同有開式和閉式壓力機等； 按照滑塊數(shù)量不同有單動（一個滑塊）、雙動（按照滑塊數(shù)量不同有單動（一個滑塊）、雙動（2 2個滑個滑 塊）壓力機等；塊）壓力機等； 按照連桿數(shù)量不同有單點（一個連桿）、雙點（按照連桿數(shù)量不同有單點（一個連桿）、雙點（2 2個連個連 桿）、四點（四個連桿）壓力機等桿）、四點（四個連桿）壓力機等 開式曲柄壓力機數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床多工位壓力機

13、液壓機閉式單點曲柄壓力機閉式雙點曲柄壓力機1.曲柄壓力機工作原理及主要組成曲柄連桿機構(gòu)：由曲軸，連桿和滑塊一起組成曲柄連桿機構(gòu)，其中連桿長度可調(diào)節(jié)，適合不同尺寸的模具。（1）工作機構(gòu)（2）傳動系統(tǒng) 電動機、皮帶、飛輪、齒輪等組合（3）操作系統(tǒng) 空氣分配系統(tǒng)、離合器、制動器、 電氣控制箱等（4）支承部件 機身：開式、閉式（5）輔助系統(tǒng) 氣路系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)（6）附屬裝置（1）型號 1）鍛壓機床類別： J-機械壓力機 D-鍛機 Y-液壓壓力機 A-剪切機 Z-自動壓力機 W-彎曲校壓機 C-錘 T-其它2）曲柄壓力機代號說明 JB23-63A J-壓力機類別 B-變型設(shè)計代碼 2-壓力機的列別 3-

14、壓力機的級別 63-公稱壓力 A-改進設(shè)計號 2.壓力機的型號和技術(shù)參數(shù)63T開式雙柱可傾式第二種改進型壓力機（2）技術(shù)參數(shù) 1）公稱壓力 F 2）公稱壓力行程 S F 3） 滑塊行程S 上死點下死點 4）滑塊行程次數(shù)n 上死點下死點 上死點 5）壓力機的閉合高度 6）工作臺板及滑塊底面尺寸 7）喉深C 8）模柄孔尺寸指滑塊在下死點前某一位置滑塊所具有的壓力。公稱壓力公稱壓力：壓力機許用壓力曲線：壓力機許用壓力曲線： 沖裁、彎曲時壓力機的噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30%左右。壓力機的許用壓力曲線1壓力機許用壓力曲線 2沖裁工藝沖裁力實際變化曲線 3拉深工藝拉深力實際變化曲線 滑塊下滑到距下極點某一

15、特定的距離Sp或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點某一特定角度時，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機的公稱壓力。 實際沖壓力曲線與與壓力機許用壓力曲線不同步。 拉深時壓力機噸位應(yīng)比計算出的拉深力大60%100%。 壓力機的閉合高度壓力機的閉合高度：壓力機的裝模高度壓力機的裝模高度：模具的閉合高度模具的閉合高度：理論上為理論上為：實用上為實用上為：模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系模具閉合高度與裝模高度的關(guān)系 指滑塊在下止點時，滑塊底面到工作臺上平面（即墊板下平面）之間的距離。 指壓力機的閉合高度減去墊板厚度的差值。 指沖模在最低工作位置時，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。 Hmin-H1HHmaxH1 Hmin-H10

16、HHmax-H5 1.5 1.5 沖模常用標準沖模常用標準1.1.國家標準（國家標準（GBGB或或GB/TGB/T，T T為推薦標準）為推薦標準）2.2.機械行業(yè)標準（機械行業(yè)標準（JB/TJB/T）標準查詢網(wǎng)站：http:/ 1.6 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展1.6.1 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀 1沖壓模具市場情況沖壓模具市場情況 2沖壓成形工藝與理論研究沖壓成形工藝與理論研究 3沖壓模具設(shè)計與制造沖壓模具設(shè)計與制造 4沖壓技術(shù)的數(shù)字化與信息化沖壓技術(shù)的數(shù)字化與信息化 5沖壓設(shè)備及自動化沖壓設(shè)備及自動化 6沖壓模具標準化及專業(yè)化沖壓模具標準化及專業(yè)化1.6.2 沖壓技術(shù)的發(fā)

17、展趨勢沖壓技術(shù)的發(fā)展趨勢 1產(chǎn)品發(fā)展重點產(chǎn)品發(fā)展重點 2技術(shù)發(fā)展重點技術(shù)發(fā)展重點 3其他發(fā)展重點其他發(fā)展重點 1.我國沖壓技術(shù)現(xiàn)狀 技術(shù)落后、經(jīng)濟效益低。 主要原因：沖壓基礎(chǔ)理論與成形工藝落后； 模具標準化程度低； 模具設(shè)計方法和手段、模具制造工藝及設(shè)備落后； 模具專業(yè)化水平低。 所以，結(jié)果導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。 五、沖壓技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向第一章 沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)1.6 沖壓成形與模具技術(shù)概述第一章 沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向產(chǎn)品市

18、場變化：技術(shù)發(fā)展：牽引推動沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向以計算機輔助設(shè)計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。五、沖壓技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向（續(xù)）多品種、少批量，更新?lián)Q代速度快計算機技術(shù)、制造新技術(shù)(1)沖壓成形理論及沖壓工藝 加強理論研究，開展CAE技術(shù)應(yīng)用。 開發(fā)和應(yīng)用沖壓新工藝。第一章 沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)五、沖壓技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向（續(xù)）2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向第一章 沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)沖壓模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)(2)模具先進制造工藝及設(shè)備五、沖壓技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向（續(xù)）2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向（續(xù)）數(shù)控化、高速化、復合化加工技術(shù)先進特種加