冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)經(jīng)典課件第1章

1、本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：沖壓基本工序、沖壓術(shù)語(yǔ)、沖模標(biāo)準(zhǔn)和塑性變形基本知識(shí)；常見沖壓設(shè)備及工作原理、選用原則；沖壓成形基本原理和規(guī)律；常見沖壓材料等 。1學(xué)習(xí)目的與要求： 1.掌握沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類； 2 .了解常用沖模術(shù)語(yǔ)以及沖模標(biāo)準(zhǔn)； 3.掌握屈服準(zhǔn)則、塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、體積不變條件、硬化規(guī)律、卸載彈性恢復(fù)規(guī)律和反載軟化現(xiàn)象、最小阻力定律等沖壓成形基本規(guī)律； 4.了解沖壓成形性能與機(jī)械性能關(guān)系，認(rèn)識(shí)常見沖壓材料； 5.認(rèn)識(shí)常見沖壓設(shè)備，掌握選用原則等。2重點(diǎn)： 沖壓成形基本概念、沖壓設(shè)備及選用、沖壓成形基本規(guī)律及應(yīng)用、沖壓成形性能與機(jī)械性能關(guān)系、 沖模術(shù)語(yǔ)和標(biāo)準(zhǔn)。難點(diǎn)：

2、沖壓成形基本規(guī)律、沖壓成形性能與機(jī)械性能關(guān)系。31.1 冷沖壓基本工序與冷沖模冷沖壓基本工序與冷沖模 1.1.1 冷沖壓基本工序冷沖壓基本工序 根據(jù)材料的變形特點(diǎn)分：分離工序、成形工序。 分離工序分離工序：指該道沖壓工序完成后，材料變形部分的應(yīng)力達(dá)到了該材料破壞應(yīng)力b的 數(shù)值，造成材料斷裂而分離。如沖孔、落料、切斷、切邊等工序。 4變形工序：變形工序： 指該道沖壓工序完成后，材料變形部分的應(yīng)力超過了該材料屈服應(yīng)力s的數(shù)值但未達(dá)到破壞應(yīng)力b的數(shù)值，從而使材料產(chǎn)生塑性變形，并且改變了材料原有的形狀和尺寸。如彎曲、拉深、翻邊、脹形等工序。 51.1.2 冷沖模冷沖模 1 .沖模術(shù)語(yǔ)：沖模術(shù)語(yǔ)：重點(diǎn)介

3、紹常用術(shù)語(yǔ)。2 .沖模分類：沖模分類：（1）根據(jù)工藝性質(zhì)分類：沖裁模、沖裁模、彎曲模、拉深摸、成形模彎曲模、拉深摸、成形模等。（2）根據(jù)工序組合程度分類：?jiǎn)喂ば蚰?、?fù)合模單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模、級(jí)進(jìn)模6單工序模；復(fù)合模；級(jí)進(jìn)模 ；自動(dòng)模 ；精沖模 ；模架；工作零件 ；凸模 ；凹模 ；凸凹模鑲件 ；拼塊 ；定位零件；定位銷；定位板；擋料銷； 導(dǎo)正銷；導(dǎo)料板；定距側(cè)刃；側(cè)刃擋塊；止退鍵；始用擋料銷；打桿；廢料切斷刀； 彈頂器；導(dǎo)向零件；導(dǎo)柱；導(dǎo)套；上模座；下模座；墊板；模柄；浮動(dòng)模柄；斜楔；滑塊；沖模壽命；送料方向等。1 .沖模術(shù)語(yǔ)沖模術(shù)語(yǔ)7 2 .沖模零件分類沖模零件分類工藝零件工藝零件：該類

4、零件直接參與完成沖壓工藝過程并和坯料直接發(fā)生作用。包括工作零件(凸模、凹 模、凸凹模)，定位零件(擋料銷和導(dǎo)正銷、導(dǎo)料板、定位銷和定位板、側(cè)壓板、側(cè)刃)，壓料、卸 料及出件零部件(卸料板、壓邊圈、頂件器、推件器)。 結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)零件：該類零件不直接參與完成沖壓工藝過程，也不和坯料直接發(fā)生作用，只是對(duì)模具完成工 藝過程起保證作用和對(duì)模具的功能起完善作用。包括導(dǎo)向零件(導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)板、導(dǎo)筒)，固 定零件(上模座、下模座、模柄、凸模固定板、凹模固定板、墊板、限位固定裝置)，緊固件以及其他零件(螺釘、銷釘、鍵、斜楔、滑塊等)。 81.1.3 模具標(biāo)準(zhǔn)化模具標(biāo)準(zhǔn)化 1 .意義意義2 .體系體系3 .沖

5、模標(biāo)準(zhǔn)沖模標(biāo)準(zhǔn)91.2.1 1.2.1 主應(yīng)力與主應(yīng)變主應(yīng)力與主應(yīng)變 應(yīng)力：內(nèi)力在物體截面上分布的密集程度即稱為應(yīng)力，應(yīng)力又可分為正應(yīng)力和切 應(yīng)力，分別用和來表示。應(yīng)變：物體內(nèi)部微小平行六面體的變形稱為應(yīng)變。點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)：是指坯料內(nèi)每一點(diǎn)的應(yīng)力狀況，即該點(diǎn)上所作用的應(yīng)力的大小、數(shù)目與方向 。點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)：點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)通過單元體的變形來表示；應(yīng)變是變形體由應(yīng)力引起的。 10點(diǎn)的主應(yīng)力狀態(tài) 主應(yīng)力圖主應(yīng)變圖 111.2.2 1.2.2 塑性與變形抗力塑性與變形抗力 塑性：塑性： 表示材料塑性變形能力。它是指固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性能力。 塑性指標(biāo)：塑性指標(biāo)： 衡量金屬塑性高

6、低的參數(shù)。常用塑性指標(biāo)為延伸率和斷面收縮率。 %100%1000000FFFLLLkk121.2.2 1.2.2 塑性變形的影響因素塑性變形的影響因素 1.1.變形溫度對(duì)塑性變形的影響變形溫度對(duì)塑性變形的影響 2.2.變形速度對(duì)金屬塑性的影響變形速度對(duì)金屬塑性的影響3.3.應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性變形的影響應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性變形的影響 13主應(yīng)力對(duì)金屬塑性影響排序 141.2.3 超超塑性成形塑性成形 超超塑性：塑性：在特定的條件下，拉伸金屬試樣時(shí)，其變形抗力大大地降低，而伸長(zhǎng)率超過100%。 方式：方式：1.細(xì)晶超塑性 2.相變超塑性 151.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律金屬塑性變形基本規(guī)律彈塑性變形共存

7、規(guī)律 ： 金屬塑性變形階段必然同時(shí)伴隨有彈性變形 。真實(shí)應(yīng)力 -應(yīng)變曲線（硬化曲線）：表示硬化規(guī)律。這種變化規(guī)律可近似用指數(shù)曲線表示。 =An 16真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線 室溫下幾種金屬的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線 171.2.4 1.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律金屬塑性變形基本規(guī)律兩個(gè)屈服準(zhǔn)則兩個(gè)屈服準(zhǔn)則： 1.屈雷斯加屈服準(zhǔn)則 2.密席斯屈服準(zhǔn)則 181.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系： 1.塑性變形時(shí)體積不變規(guī)律 1+2+3 = 0 2.反載軟化現(xiàn)象：卸載后反向加載(比如先拉伸后壓縮)，彈性模數(shù)E沒有變化;但反向加載時(shí)，材料的屈服點(diǎn)有所降低，我們稱這種現(xiàn)象為反

8、載軟化現(xiàn)象。 191.2.4 金屬塑性變形基本規(guī)律 塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：塑性變形應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系： 3.塑性變形全量理論及應(yīng)用 131332322121伸長(zhǎng)類變形及破壞形式壓縮類變形及破壞形式201.2.5 變形趨向性及控制變形趨向性及控制 最小阻力定律：變形體的各質(zhì)點(diǎn)總是沿著其最小的阻力方向移動(dòng)，稱此為最小阻力定律。 弱區(qū)先變形，變形區(qū)為弱區(qū)211.2.5 變形趨向性及控制變形趨向性及控制22鋼球活座套的沖壓工藝實(shí)例 231.3.1 1.3.1 冷沖壓材料的基本要求冷沖壓材料的基本要求 對(duì)沖壓成形性能的要求 對(duì)表面質(zhì)量的要求 對(duì)材料厚度公差的要求 1.3.2 1.3.2 常用沖壓材料常用沖壓材

9、料 黑色金屬、有色金屬、非金屬材料241.3.3 板料沖壓成形性能指標(biāo)板料沖壓成形性能指標(biāo)1 均勻伸長(zhǎng)率 與總伸長(zhǎng)率2 屈強(qiáng)比 3 硬化指數(shù) 4 板厚方向性系數(shù) 5 板平面方向性 1.3.4 板料沖壓成形性能試驗(yàn)方法和指標(biāo)板料沖壓成形性能試驗(yàn)方法和指標(biāo)1 脹形成形性能試驗(yàn)(又稱杯突試驗(yàn)、愛利克辛試驗(yàn))2.拉深 -脹形成形性能試驗(yàn)(又稱福井試驗(yàn)、錐杯試驗(yàn))25拉伸試驗(yàn)用試樣 拉伸曲線 2627拉深件的凸耳 28 本節(jié)內(nèi)容最好結(jié)合生產(chǎn)及教學(xué)設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。291.4.1 1.4.1 剪板機(jī)剪板機(jī)( (剪床剪床) ) 平刃剪床 1上刀片;2板材;3下刀片;4工作臺(tái);5滑塊 301.4.2 1.4

10、.2 曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)1.組成組成2.分類分類3.規(guī)格型號(hào)及主參數(shù)規(guī)格型號(hào)及主參數(shù)31曲柄壓力機(jī)32曲柄壓力機(jī)331.4.3 1.4.3 摩擦壓力機(jī)摩擦壓力機(jī)34摩擦壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī);2-傳送帶;3、5-摩擦盤;4-軸; 6-飛輪;7、10-連桿;8-螺母;9-螺桿; 11-擋塊;12-滑塊;13-手柄 351.4.4 1.4.4 油壓機(jī)油壓機(jī)361.4.5 1.4.5 壓力機(jī)的選用壓力機(jī)的選用(一)壓力機(jī)類型的選擇(二)壓力機(jī)規(guī)格的選擇1.公稱壓力2.滑塊行程長(zhǎng)度3.行程次數(shù)4.工作臺(tái)面尺寸5.滑塊模柄孔尺寸6.閉合高度7.電動(dòng)機(jī)功率的選擇根據(jù)工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖件質(zhì)量等要求進(jìn)行

11、選擇。37(三)模具的安裝一般次序：1.檢查臺(tái)面、閉合高度、打料裝置等。 2.根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機(jī)滑塊的高度， 并分別固定上、下模部分。3. 試沖。38壓力機(jī)許用壓力曲線：壓力機(jī)許用壓力曲線： 沖裁、彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大30%左右。壓力機(jī)的許用壓力曲線1壓力機(jī)許用壓力曲線;2沖裁工藝沖裁力實(shí)際變化曲線;3拉深工藝?yán)盍?shí)際變化曲線 滑塊下滑到距下極點(diǎn)某一特定的距離Sp或曲柄旋轉(zhuǎn)到距下極點(diǎn)某一特定角度時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊力稱為壓力機(jī)的公稱壓力。 實(shí)際沖壓力曲線與與壓力機(jī)許用壓力曲線不同步。 拉深時(shí)壓力機(jī)噸位應(yīng)比計(jì)算出的拉深力大60%100%。 公稱壓力公稱壓力：39模具閉合高

12、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(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面（即墊板下平面）之間的距離。 指壓力機(jī)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(shí)，上模座上平面至下模座下平面之間的距離。 Hmin-H+10HHmax-H-5 壓力機(jī)的閉合高度壓力機(jī)的閉合高度：壓力機(jī)的裝模高度壓力機(jī)的裝模高度：模具的閉合高度模具的閉合高度：40數(shù)控沖床41偏心壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-滑塊;2-連桿;3-制動(dòng)裝置; 4-偏心軸;5-離合器;6-皮帶輪;7-電機(jī);8-操縱機(jī)構(gòu)42曲軸壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電機(jī);2-皮帶輪;3、4-齒輪;5-離合器;6-連桿 7-滑塊 43常用冷沖壓設(shè)備的工作

13、原理和特點(diǎn)常用冷沖壓設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)類型設(shè)備名稱工作原理特點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)摩擦壓力機(jī) 利用摩擦盤與飛輪之間相互接觸并傳遞動(dòng)力，借助螺桿與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理而工作。其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖1.2.1 所示。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)超負(fù)荷時(shí)，只會(huì)引起飛輪與摩擦盤之間的滑動(dòng)，而不致?lián)p壞機(jī)件。但飛輪輪緣磨損大，生產(chǎn)率低。適用于中小型件的沖壓加工，對(duì)于校正、壓印和成形等沖壓工序尤為適宜。曲 柄 壓力機(jī)利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作，電機(jī)通過皮帶輪及齒輪帶動(dòng)曲軸傳動(dòng)，經(jīng)連桿使滑塊作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄壓力機(jī)分為偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)，二者區(qū)別主要在主軸，前者主軸是偏心軸，后者主軸是曲軸。偏心壓力機(jī)一般是開式壓力機(jī)，而曲軸壓力機(jī)有開式和閉式之分。偏心壓力機(jī)和曲軸壓力機(jī)的