第一章冷沖壓概論

1、冷沖壓模具設(shè)計(jì)冷沖壓模具設(shè)計(jì) 授課教師：謝培慶授課教師：謝培慶1.11.1沖壓工藝特點(diǎn)沖壓工藝特點(diǎn)（1 1）. .沖壓沖壓 是金屬塑性成形的基本方法之一，它利是金屬塑性成形的基本方法之一，它利用用沖模沖模在在壓力機(jī)壓力機(jī)上對(duì)上對(duì)金屬板料金屬板料施加壓力，施加壓力，使其使其分離分離或或變形變形，從而得到一定形狀，并且滿，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求零件的加工方法。足一定使用要求零件的加工方法。 通常在常溫（冷態(tài)）下進(jìn)行，又稱通常在常溫（冷態(tài)）下進(jìn)行，又稱冷沖冷沖壓壓。 主要用于加工板料，又稱主要用于加工板料，又稱板料沖壓。板料沖壓。（2）.沖壓三要素沖壓三要素 1）壓力機(jī)壓力機(jī) 提供變

2、形力。提供變形力。 2）模具模具 裝在壓力機(jī)上的裝在壓力機(jī)上的專(zhuān)用工具（沖模），專(zhuān)用工具（沖模），對(duì)板料變形對(duì)板料變形 形施以約束。形施以約束。 3）原材料原材料 多為金屬板料，也可以是非金屬。多為金屬板料，也可以是非金屬。1.1.2 2 冷沖壓基本工序及模具冷沖壓基本工序及模具（1 1）. .沖壓工序沖壓工序分離工序分離工序：指沖壓過(guò)程中使沖壓件與板料沿一定：指沖壓過(guò)程中使沖壓件與板料沿一定 的輪廓相互分離的工序。的輪廓相互分離的工序?；竟ば颍夯竟ば颍簺_孔、落料、切斷、切口、切邊、剖沖孔、落料、切斷、切口、切邊、剖切、整修切、整修等。等。沖孔、落料沖孔、落料沖孔、剖切沖孔、剖切成形工序成

3、形工序：指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑：指材料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求的性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度要求的零件。零件。基本工序：基本工序：彎曲、拉深、成形、冷擠壓彎曲、拉深、成形、冷擠壓等。等。（2 2）. .模具模具1 1）單工序模單工序模：在沖壓的一次行程過(guò)程中，只能：在沖壓的一次行程過(guò)程中，只能 完成一個(gè)沖壓工序的模具。完成一個(gè)沖壓工序的模具。2 2）級(jí)進(jìn)模級(jí)進(jìn)模：在沖壓的一次行程過(guò)程中，在不同：在沖壓的一次行程過(guò)程中，在不同 的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上的工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上 沖壓工序的模具。沖壓工序的模具。電機(jī)轉(zhuǎn)子多工位級(jí)進(jìn)模電機(jī)

4、轉(zhuǎn)子多工位級(jí)進(jìn)模3 3）復(fù)合模復(fù)合模：在沖壓的一次行程過(guò)程中，在同一：在沖壓的一次行程過(guò)程中，在同一 工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖 壓工序的模具。壓工序的模具。電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子復(fù)合模電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子復(fù)合模 復(fù)合沖壓模有正裝式和倒裝式兩種結(jié)構(gòu)。其復(fù)合沖壓模有正裝式和倒裝式兩種結(jié)構(gòu)。其中正裝式是凸凹模置于上模部分，倒裝式則是凸中正裝式是凸凹模置于上模部分，倒裝式則是凸凹模置于下模部分。凹模置于下模部分。 點(diǎn)擊上圖觀察復(fù)合模結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程點(diǎn)擊上圖觀察復(fù)合模結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程正裝正裝復(fù)合模復(fù)合模倒裝倒裝復(fù)合模復(fù)合模3.3.常見(jiàn)沖壓工序及相應(yīng)模具常見(jiàn)沖壓工序及相應(yīng)模具1 1）分離

5、工序）分離工序 （1 1）沖孔沖孔：用沖孔模沿封閉輪廓沖裁工件或毛坯，用沖孔模沿封閉輪廓沖裁工件或毛坯，沖下部分為廢料。沖下部分為廢料。（2 2）落料落料：用落料模沿封閉輪廓沖裁板料或條用落料模沿封閉輪廓沖裁板料或條料，沖下部分為制件。料，沖下部分為制件。（3 3）切斷切斷：用剪刃或模具切斷板料或條料的部分用剪刃或模具切斷板料或條料的部分周邊，并使其分離。周邊，并使其分離。（4 4）切口切口：用切口模將部分材料切開(kāi)，但并不用切口模將部分材料切開(kāi)，但并不使它完全分離，切開(kāi)部分材料發(fā)生彎曲。使它完全分離，切開(kāi)部分材料發(fā)生彎曲。（5 5）切邊切邊：用切邊模將坯件邊緣的多余材料沖切用切邊模將坯件邊緣的

6、多余材料沖切下來(lái)。下來(lái)。（6 6）剖切剖切：用剖切模將坯件用剖切模將坯件( (彎曲件或拉深件彎曲件或拉深件) )剖成兩部分或幾部分。剖成兩部分或幾部分。（7 7）整修整修：用整修模去掉坯件外緣或內(nèi)孔的余：用整修模去掉坯件外緣或內(nèi)孔的余量，以得到光滑的斷面和精確的尺寸。量，以得到光滑的斷面和精確的尺寸。外緣整修外緣整修內(nèi)孔整修內(nèi)孔整修2）成形工序）成形工序（1 1）彎曲彎曲：把平面毛坯料制成具有一定角度和把平面毛坯料制成具有一定角度和尺寸要求的一種塑性成形工藝。尺寸要求的一種塑性成形工藝。壓彎：用彎曲模將平板壓彎：用彎曲模將平板( (或絲料、桿件或絲料、桿件) )毛坯壓彎毛坯壓彎成一定尺寸和角度

7、，或?qū)⒁褟澕鬟M(jìn)一步彎曲。成一定尺寸和角度，或?qū)⒁褟澕鬟M(jìn)一步彎曲。卷邊：用卷邊模將條料端部按一定半徑卷成圓形。卷邊：用卷邊模將條料端部按一定半徑卷成圓形。扭彎扭彎：用扭曲模將平板毛坯的一部分相對(duì)另一部：用扭曲模將平板毛坯的一部分相對(duì)另一部分扭轉(zhuǎn)成一定的角度。分扭轉(zhuǎn)成一定的角度。（2）拉深拉深：將一定形狀的平板毛坯通過(guò)拉深模將一定形狀的平板毛坯通過(guò)拉深模沖壓成各種形狀的開(kāi)口空心件；或以開(kāi)口空心件沖壓成各種形狀的開(kāi)口空心件；或以開(kāi)口空心件為毛坯通過(guò)拉深，進(jìn)一步使空心件改變形狀和尺為毛坯通過(guò)拉深，進(jìn)一步使空心件改變形狀和尺寸的冷沖壓加工方法。寸的冷沖壓加工方法。 變薄拉深變薄拉深：用變薄拉深模減小

8、空心件毛坯的直徑：用變薄拉深模減小空心件毛坯的直徑與壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。與壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。（3）成形成形：通過(guò)板料的局部變形來(lái)改變毛坯的形：通過(guò)板料的局部變形來(lái)改變毛坯的形狀和尺寸的工序的總稱。狀和尺寸的工序的總稱。脹形脹形：指從空心件內(nèi)部施加徑向壓力，強(qiáng)迫局部指從空心件內(nèi)部施加徑向壓力，強(qiáng)迫局部材料厚度減薄和表面積增大，獲得所需形狀和尺材料厚度減薄和表面積增大，獲得所需形狀和尺寸的冷沖壓工藝方法。寸的冷沖壓工藝方法。起伏成形起伏成形：平板毛坯或制件在模具的作用下，產(chǎn)平板毛坯或制件在模具的作用下，產(chǎn)生局部凸起（或凹下）的沖壓方法。生局部凸起（或凹下）的沖壓方法。

9、 翻邊翻邊：指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣指利用模具將工件上的孔邊緣或外緣邊緣翻成豎立的直邊的沖壓工序。翻成豎立的直邊的沖壓工序?？s口縮口：指將預(yù)先拉深好的圓筒或管狀坯料，通過(guò)指將預(yù)先拉深好的圓筒或管狀坯料，通過(guò)模具將其口部縮小的沖壓工序。模具將其口部縮小的沖壓工序。整形整形：利用模具將彎曲或拉深件局部或整體產(chǎn)生利用模具將彎曲或拉深件局部或整體產(chǎn)生不大的塑性變形的沖壓工序。不大的塑性變形的沖壓工序。校平校平：指利用模具將有拱彎、翹曲的平板制件壓指利用模具將有拱彎、翹曲的平板制件壓平的沖壓工序。平的沖壓工序。1. .2 沖壓模具的基本結(jié)構(gòu)組成沖壓模具的基本結(jié)構(gòu)組成 按模具零件的功能可分為按

10、模具零件的功能可分為工藝零件工藝零件和和結(jié)構(gòu)零結(jié)構(gòu)零件件兩部分。兩部分。1.3 1.3 沖壓模具的類(lèi)型沖壓模具的類(lèi)型1 1 . 3.1 3.1 簡(jiǎn)單沖壓模簡(jiǎn)單沖壓模落料模落料模彎曲模彎曲模拉深模拉深模1.3.2 1.3.2 級(jí)進(jìn)沖壓模級(jí)進(jìn)沖壓模（續(xù)）（續(xù)）1.3.3 1.3.3 復(fù)合沖壓模復(fù)合沖壓模（續(xù)）（續(xù)）單工序模、復(fù)合模和連續(xù)模的特點(diǎn)比較單工序模、復(fù)合模和連續(xù)模的特點(diǎn)比較 第二節(jié)第二節(jié) 沖壓設(shè)備及技術(shù)參數(shù)沖壓設(shè)備及技術(shù)參數(shù) 進(jìn)行沖壓加工的設(shè)備有很多，如液壓機(jī)，曲柄進(jìn)行沖壓加工的設(shè)備有很多，如液壓機(jī)，曲柄壓力機(jī)等。著重分析曲柄壓力機(jī)，曲柄壓力機(jī)是壓力機(jī)等。著重分析曲柄壓力機(jī)，曲柄壓力機(jī)是在

11、鍛壓生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的一種鍛壓設(shè)備，可在鍛壓生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的一種鍛壓設(shè)備，可以完成板料沖壓、模鍛、擠壓、精壓和粉末冶金以完成板料沖壓、模鍛、擠壓、精壓和粉末冶金等工藝。等工藝。 板料沖壓壓力機(jī)主要包括：板料沖壓壓力機(jī)主要包括：通用壓力機(jī)：用來(lái)進(jìn)行沖裁、彎曲、成形和淺拉深等。通用壓力機(jī)：用來(lái)進(jìn)行沖裁、彎曲、成形和淺拉深等。拉深壓力機(jī)：進(jìn)行拉深。拉深壓力機(jī)：進(jìn)行拉深。板沖高速自動(dòng)機(jī)：用于連續(xù)進(jìn)送料的自動(dòng)沖壓工藝。板沖高速自動(dòng)機(jī)：用于連續(xù)進(jìn)送料的自動(dòng)沖壓工藝。板沖多工位自動(dòng)機(jī)：用于連續(xù)傳送工件的自動(dòng)沖壓。板沖多工位自動(dòng)機(jī)：用于連續(xù)傳送工件的自動(dòng)沖壓。 一、曲柄壓力機(jī)的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型 按床身結(jié)構(gòu)按

12、床身結(jié)構(gòu) 開(kāi)式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī)開(kāi)式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī)JH21開(kāi)式固定臺(tái)壓力機(jī) J31閉式單點(diǎn)壓力機(jī) 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 第一章 沖壓加工概述 按連桿數(shù)目分：按連桿數(shù)目分： 單點(diǎn)、雙點(diǎn)和四點(diǎn)壓力機(jī)單點(diǎn)、雙點(diǎn)和四點(diǎn)壓力機(jī) 按滑塊行程是否可調(diào)分：偏心壓力機(jī)和曲軸壓力按滑塊行程是否可調(diào)分：偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)機(jī) 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 第一章 沖壓加工概述 二、曲柄壓力機(jī)的基本組成 支撐部件：床身支撐部件：床身 工作機(jī)構(gòu)：一般曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)：一般曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 操作系統(tǒng)：主要包括離合器、制動(dòng)器操作系統(tǒng)：主要包括離合器、制動(dòng)器 傳動(dòng)系統(tǒng)：將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量傳遞給工作機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)：將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量傳遞給工

13、作機(jī)構(gòu)構(gòu) 能源系統(tǒng)：飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用能源系統(tǒng)：飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用 輔助系統(tǒng)：包括潤(rùn)滑、保險(xiǎn)裝置等等輔助系統(tǒng)：包括潤(rùn)滑、保險(xiǎn)裝置等等 0.2 0.2 曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)圖圖0.10.1所示為曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。所示為曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。曲柄壓力機(jī)由下列幾部分組成。曲柄壓力機(jī)由下列幾部分組成。圖圖0.1 0.1 曲柄壓力曲柄壓力 機(jī)簡(jiǎn)圖機(jī)簡(jiǎn)圖11工作臺(tái)；工作臺(tái)；22床身；床身；33制動(dòng)器；制動(dòng)器；44帶輪；帶輪；55電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)；6 6、77齒輪；齒輪；88離合器；離合器；99曲軸；曲軸；1010連桿；連桿；1111滑塊滑塊 工作機(jī)構(gòu)：即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（或工作機(jī)構(gòu)：即曲柄滑

14、塊機(jī)構(gòu)（或稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)），它由曲軸稱曲柄連桿機(jī)構(gòu)），它由曲軸9 9、連桿、連桿1010、滑塊滑塊1111等零件組成。其作用是將曲柄的等零件組成。其作用是將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由滑塊帶動(dòng)模具工作。由滑塊帶動(dòng)模具工作。 傳動(dòng)系統(tǒng)：它包括齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)系統(tǒng)：它包括齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)換作用。換作用。 操縱系統(tǒng)：包括離合器操縱系統(tǒng)：包括離合器8 8、制動(dòng)、制動(dòng)器器3 3等部件，用以控制工作機(jī)構(gòu)的工作和等部件，用以控制工作機(jī)構(gòu)的工作和停止。停止。 能源系統(tǒng)：包括電動(dòng)機(jī)、飛輪能源系統(tǒng)：包括

15、電動(dòng)機(jī)、飛輪（帶輪）（帶輪）4 4。 床身：它把壓力機(jī)所有部分聯(lián)接床身：它把壓力機(jī)所有部分聯(lián)接成一個(gè)整體，承受全部沖壓力。床身上成一個(gè)整體，承受全部沖壓力。床身上固定有工作臺(tái)固定有工作臺(tái)1 1，用于安裝沖壓模具的下，用于安裝沖壓模具的下模。模。曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 標(biāo)稱壓力：曲柄壓力機(jī)的標(biāo)稱壓標(biāo)稱壓力：曲柄壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力是指壓力機(jī)曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前某力是指壓力機(jī)曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前某一特定角度（稱為標(biāo)稱壓力角，約等于一特定角度（稱為標(biāo)稱壓力角，約等于20203030）時(shí)，滑塊上所能容許承受）時(shí)，滑塊上所能容許承受的最大工作壓力，它是表示壓力機(jī)規(guī)格的最大工作壓力，

16、它是表示壓力機(jī)規(guī)格的主參數(shù)。的主參數(shù)。 滑塊行程：滑塊行程是指滑塊從滑塊行程：滑塊行程是指滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離。對(duì)于曲上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離。對(duì)于曲柄壓力機(jī)，滑塊行程為曲柄半徑的兩倍。柄壓力機(jī)，滑塊行程為曲柄半徑的兩倍。 行程次數(shù)：滑塊每分鐘行程次數(shù)行程次數(shù)：滑塊每分鐘行程次數(shù)是指滑塊每分鐘從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，是指滑塊每分鐘從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，然后再回到上止點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。顯然，然后再回到上止點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。顯然，行程次數(shù)越高，壓力機(jī)的生產(chǎn)率也越高。行程次數(shù)越高，壓力機(jī)的生產(chǎn)率也越高。 壓力機(jī)的裝模高度：壓力機(jī)的裝壓力機(jī)的裝模高度：壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底

17、平模高度是指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊底平面到工作臺(tái)上的墊板上平面之間的高度。面到工作臺(tái)上的墊板上平面之間的高度。通過(guò)調(diào)節(jié)壓力機(jī)連桿的長(zhǎng)度，可以改變通過(guò)調(diào)節(jié)壓力機(jī)連桿的長(zhǎng)度，可以改變裝模高度的大小。模具的閉合高度應(yīng)在裝模高度的大小。模具的閉合高度應(yīng)在壓力機(jī)的最大與最小裝模高度之間。壓力機(jī)的最大與最小裝模高度之間。 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 第一章 沖壓加工概述 最大裝模高度最大裝模高度HmaxHmax，是把滑塊調(diào)整到上死點(diǎn)位置，是把滑塊調(diào)整到上死點(diǎn)位置時(shí)的高度。時(shí)的高度。裝模高度與壓力機(jī)閉合高度關(guān)系HminH HmaxH指模具閉合高度Hmin壓力機(jī)最小裝模高度Hmax壓力機(jī)最大裝模高度 壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸：壓

18、力機(jī)工壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸：壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸應(yīng)大于沖模的最大平面尺寸。作臺(tái)面尺寸應(yīng)大于沖模的最大平面尺寸。一般工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模一般工作臺(tái)面尺寸每邊應(yīng)大于模具下模座尺寸座尺寸505070mm70mm，以便安裝固定模具用，以便安裝固定模具用的螺釘和壓板。的螺釘和壓板。 漏料孔尺寸：當(dāng)工件或廢料需要漏料孔尺寸：當(dāng)工件或廢料需要下落，或模具底部需要安裝彈頂裝置時(shí)，下落，或模具底部需要安裝彈頂裝置時(shí)，下落件或彈頂裝置的尺寸必須小于工作下落件或彈頂裝置的尺寸必須小于工作臺(tái)中間的漏料孔尺寸。臺(tái)中間的漏料孔尺寸。 模柄孔尺寸：滑塊內(nèi)模柄安裝孔模柄孔尺寸：滑塊內(nèi)模柄安裝孔直徑和模柄直徑二者的基本尺寸應(yīng)一致，直徑和模柄直徑二者的基本尺寸應(yīng)一致，模柄的高度應(yīng)小于模柄孔的高度。模柄的高度應(yīng)小于模柄孔的高度。 壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率：必須保證壓壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率：必須保證壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率大于沖壓時(shí)所需的功力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率大于沖壓時(shí)所需的功率。率。 冷沖壓模具設(shè)計(jì) 第一章 沖壓加工概述 （5 5）壓力機(jī)工