1、第一章第一章 冲压加工基础知识冲压加工基础知识第一节第一节 冲压工艺的分类和特点冲压工艺的分类和特点第二节第二节 冲压加工技术的应用及其发展冲压加工技术的应用及其发展第三节第三节 冲压件常用材料冲压件常用材料第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备第一节第一节 冲压工艺的分类和特点冲压工艺的分类和特点一、冲压工艺的分类一、冲压工艺的分类1.分离工序分离工序 分离工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力达到分离工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力达到强度极限强度极限(b)以后，使板料发生断裂而产生分离，分离出的以后，使板料发生断裂而产生分离，分离出的部分即为需要的冲压件。分离工
2、序主要有落料、冲孔和切断部分即为需要的冲压件。分离工序主要有落料、冲孔和切断等。典型分离工序的分类说明如等。典型分离工序的分类说明如表表1-1所示。所示。2.成型工序成型工序 成型工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力达到成型工序是指板料在冲压力作用下，变形部分的应力达到屈服极限屈服极限(b)，但未达到强度极限，但未达到强度极限(b)，使板料产生塑性变，使板料产生塑性变形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成型形，成为具有一定形状、尺寸与精度制件的加工工序。成型工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。典型的成型工序的工序主要有弯曲、拉深、翻边、旋压等。典型的成型工序的分类说明如分类说
3、明如表表1-2所示。所示。下一页下一页第一节第一节 冲压工艺的分类和特点冲压工艺的分类和特点二、冲压工艺的特点二、冲压工艺的特点冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化动化冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压破坏冲压件的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压的质量稳定，互换性好，具有的质量稳定，互换性好，具有“一模一样一模一样”的特征。的特征。冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件。冲压可加工出尺寸范围
4、较大、形状较复杂的零件。冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其他冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其他加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低本较低冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，为冲压可以加工壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，为其他加工方法所不能替代。其他加工方法所不能替代。冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高。成本较高。上一页上一页返返 回回第二节第二节 冲压加工技术的应用及其发冲压加工技术的应用及
5、其发展展一、冲压成型理论及冲压工艺方面的发展一、冲压成型理论及冲压工艺方面的发展加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量进一步提高冲压件的质量;研究和推广采用新工艺，如精冲工研究和推广采用新工艺，如精冲工艺、软模成型工艺、高能高速成型工艺、超塑性成型工艺以艺、软模成型工艺、高能高速成型工艺、超塑性成型
6、工艺以及其他高效率、经济成型工艺等，进一步提高冷冲压技术水及其他高效率、经济成型工艺等，进一步提高冷冲压技术水平平;值得特别指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变值得特别指出的是，随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成型过形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成型过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成型过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员属的塑性成型过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员实现优化设计。实现优化设计。下一页下一页第二节第二节 冲压加工技术的应用
7、及其发冲压加工技术的应用及其发展展二、模具先进制造工艺及设备方面的主要二、模具先进制造工艺及设备方面的主要发展发展1.电火花铣削加工电火花铣削加工电火花铣削加工电火花铣削加工(又称为电火花创成加工又称为电火花创成加工)是电火花加工技术是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。新技术。2.慢走丝线切割技术慢走丝线切割技术目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。下一页
8、下一页上一页上一页第二节第二节 冲压加工技术的应用及其发冲压加工技术的应用及其发展展二、模具先进制造工艺及设备方面的主要二、模具先进制造工艺及设备方面的主要发展发展3.高速铣削加工高速铣削加工 普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点相对于普通铣削加工具有如下特点:高效、高精度、高的表面高效、高精度、高的表面质量、可加工高硬材料等。质量、可加工高硬材料等。4.磨削及抛光加工技术磨削及抛光加工技术 磨
9、削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。等特点，在精密模具加工中广泛应用。下一页下一页上一页上一页第二节第二节 冲压加工技术的应用及其发冲压加工技术的应用及其发展展三、模具三、模具CAD/CAM技术技术计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成厂计算机辅助设计与计算机辅助制造成厂计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD/CAM)这一新型技这一新型技术。术。CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科是改造传统模具生产方式
10、的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程造型为基础、基于并行工程(CE)的模具的模具CAD/CAM技术正成技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成型过程为
11、发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成型过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。下一页下一页上一页上一页第二节第二节 冲压加工技术的应用及其发冲压加工技术的应用及其发展展四、模具新材料及热、表处理的发展四、模具新材料及热、表处理的发展1.模具新材料模具新材料冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨广、种类最多的模具钢。主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。性。2.热处理、表处理新工艺热处理、表处理新工艺 为了提高模具
12、工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。下一页下一页上一页上一页第二节第二节 冲压加工技术的应用及其发冲压加工技术的应用及其发展展五、快速经济制模技术五、快速经济制模技术 为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。目前，快速经济制模技术主要技术越来越受到人们的重视。目前，快速
13、经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成型制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速技术、喷涂成型制模技术、叠层钢板制模技术等。应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周期期(比普通钢模制造周期缩短比普通钢模制造周期缩短70%一一90%、降低模具生产成本、降低模具生产成本(比普通钢模制造成本降低比普通钢模制造成本降低60%-80%，在工业生产中取得厂，在工业生产中取得厂显著的经济效益。对提高新产品的开发速度，促进生产的发显著的经济效益。对
14、提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。展有着非常重要的作用。上一页上一页返返 回回第三节第三节 冲压件常用材料冲压件常用材料一、冲压常用的材料种类一、冲压常用的材料种类冷冲压常用材料有冷冲压常用材料有:1.黑色金属黑色金属普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、不锈钢、电工硅钢等。钢、不锈钢、电工硅钢等。2.有色金属有色金属纯铜、黄铜、青铜、铝等。纯铜、黄铜、青铜、铝等。3.非金属材料非金属材料纸板、胶术板、橡胶板、塑料板、纤维板和石母等。纸板、胶术板、橡胶板、塑料板、纤维板和石母等。下一页下一页第三节第三节
15、 冲压件常用材料冲压件常用材料二、冲压常用材料的形状二、冲压常用材料的形状冲压件形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较冲压件形状有各种规格的板料、带料和块料。板料的尺寸较大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将大，一般用于大型零件的冲压，对于中小型零件，多数是将板料剪裁成条料后使用。带料板料剪裁成条料后使用。带料(又称卷料又称卷料)有各种规格的宽度，有各种规格的宽度，展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料展开长度可达几千米，适用于大批量生产的自动送料，材料厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱厚度很小时也是做成带料供应。块料只用于少数钢号和价钱昂
16、贵的有色金属的冲压。昂贵的有色金属的冲压。上一页上一页返返 回回第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备一、冲压模具一、冲压模具在冷冲压加工中，将材料在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属金属或非金属)加工成零件加工成零件(或半成或半成品品)的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具(俗称冷冲模俗称冷冲模)。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。品。1.冲压模具的分类冲压模具的分类(1)根据工艺性质分类根据工艺性质分类冲裁模。冲裁模。弯曲模。弯曲模。拉深模。拉深模。成型模。成型模。下一页下一
17、页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备一、冲压模具一、冲压模具(2)根据工序组合程度分类根据工序组合程度分类单工序模单工序模复合模复合模级进模级进模(3)根据材料的变形特点分类根据材料的变形特点分类通常模具是由两类零件组成通常模具是由两类零件组成:一类是工艺零件，这类零件直接一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等定位零件、卸料与压料零件等;一类是结构零件，这类零件不一类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具直接参与完成工艺
18、过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其他零件等。有导向零件、紧固零件、标准件及其他零件等。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备一、冲压模具一、冲压模具2.冲压模具常用材料冲压模具常用材料模具材料使用性能的好坏直接影响模具的质量和使用寿命模具材料使用性能的好坏直接影响模具的质量和使用寿命;模模具材料的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模具加工的具材料的工艺性能将影响模具加工的难易程度、模具加工的质量和加工成本。因此，在模具设计
19、时，除设计出合理的模质量和加工成本。因此，在模具设计时，除设计出合理的模具结构外，还应选用合适的模具材料及热处理工艺，才能使具结构外，还应选用合适的模具材料及热处理工艺，才能使模具获得良好的工作性能和较长的使用寿命。模具获得良好的工作性能和较长的使用寿命。制造冲压模具用的材料有灰铸铁、铸钢、钢、钢结硬质合金、制造冲压模具用的材料有灰铸铁、铸钢、钢、钢结硬质合金、硬质合金、低熔点合金、塑料、聚氨酯橡胶等。硬质合金、低熔点合金、塑料、聚氨酯橡胶等。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备二、冲压设备与选用二、冲压设备与选用1.常见冷冲压设备常见冷冲压设备(1)机械
20、压力机机械压力机按驭动滑块机构的种类可分为曲柄机械压力机机械压力机按驭动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式；滑块个数可分为单动和双动；按床身结构形式式和摩擦式；滑块个数可分为单动和双动；按床身结构形式可分为开式可分为开式(C型床身型床身)和闭式和闭式(且型床身且型床身)；按自动化程度可分；按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。为普通压力机和高速压力机等。摩擦压力机工作原理图如摩擦压力机工作原理图如图图1-1所示。所示。曲柄压力机的工作原理是利用曲柄连杆机构进行工作，电机曲柄压力机的工作原理是利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块做直线往复通过皮带轮及齿轮
21、带动曲轴传动，经连杆使滑块做直线往复运动。运动。偏心压力机的工作原理如偏心压力机的工作原理如图图1-2所示。所示。曲轴压力机的工作原理如曲轴压力机的工作原理如图图1-3所示。所示。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备二、冲压设备与选用二、冲压设备与选用(2)液压机液压机按工作介质可分为油压机和水压机两种。其液压机液压机按工作介质可分为油压机和水压机两种。其工作原理是利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用液工作原理是利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用液压传动进行工作，使滑动上下往复运动。其工作特点是压力压传动进行工作，使滑动上下往复运动。其工作特点是
22、压力大，适用于拉深、挤压等成型工序，但生产效率低。大，适用于拉深、挤压等成型工序，但生产效率低。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备二、冲压设备与选用二、冲压设备与选用2.冲压设备的选用冲压设备的选用(1)压力机类型的选择原则压力机类型的选择原则中、小型冲压件选用开式机械压力机中、小型冲压件选用开式机械压力机;大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机;导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机;大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机大量生产的冲压件选用高速压力机
23、或多工位自动压力机;校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机;薄板冲裁、精密冲裁选用刚度高的精密压力机薄板冲裁、精密冲裁选用刚度高的精密压力机;大型、形状复杂的拉深件选用双动或三动压力机大型、形状复杂的拉深件选用双动或三动压力机;小批量生产中的大型厚板件的成型工序，多采用液压压力机小批量生产中的大型厚板件的成型工序，多采用液压压力机下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备二、冲压设备与选用二、冲压设备与选用(2)压力机规格的选择压力机规格的选择公称压力公称压力滑块行程长度滑块行程长度行程次数行程次数工作台面尺寸工作台面尺寸滑
24、块模柄孔尺寸滑块模柄孔尺寸闭合高度闭合高度下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备三、模具的安装三、模具的安装模具安装的一般注意事项模具安装的一般注意事项:检查压力机上的打料装置，将其暂检查压力机上的打料装置，将其暂时调整到最高位置，以免在调整压力机闭合高度时被折弯时调整到最高位置，以免在调整压力机闭合高度时被折弯;检检查模具闭合高度与压力机闭合高度之间的关系是否合理查模具闭合高度与压力机闭合高度之间的关系是否合理;检查检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的除料装置的要求下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的除料装置的要求(大大型压力机则应检查气垫装置型压力机
25、则应检查气垫装置);模具安装前应将上下模板和滑模具安装前应将上下模板和滑块底面的油污揩拭干净，并检查有无遗物，防止影响正确安块底面的油污揩拭干净，并检查有无遗物，防止影响正确安装和发生意外事故。装和发生意外事故。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备三、模具的安装三、模具的安装模具安装的一般顺序模具安装的一般顺序(指带有导柱导向的模具指带有导柱导向的模具):根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下止根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下止点时其底平面与工作台面之间的距离大于冲模的闭合高度。点时其底平面与工作台面之间的距离大于冲模的闭合高
26、度。先将滑块升到上止点，冲模放在压力机工作台面规定位置，先将滑块升到上止点，冲模放在压力机工作台面规定位置，再将滑块停在下止点，然后调节滑块的高度，使其底平面与再将滑块停在下止点，然后调节滑块的高度，使其底平面与冲模座上平面接触。冲模座上平面接触。将压力机滑块上调将压力机滑块上调3 5mm，开动压力机，空行程，开动压力机，空行程12次，将次，将滑块停于下止点，固定往下模座。滑块停于下止点，固定往下模座。进行试冲，并逐步调整滑块到所需的高度。进行试冲，并逐步调整滑块到所需的高度。下一页下一页上一页上一页第四节第四节 冲压模具及冲压设备冲压模具及冲压设备四、模具的标准化四、模具的标准化模具的标准化
27、系列才刚刚发展起来，每一个零部件的外形尺模具的标准化系列才刚刚发展起来，每一个零部件的外形尺寸和各零部件的装配尺寸进行标准化系列化。寸和各零部件的装配尺寸进行标准化系列化。在新产品开发上，为使新产品更早、更快地投放市场，在模在新产品开发上，为使新产品更早、更快地投放市场，在模具设计和制造上，模具采用标准化，就可以制造出模具的模具设计和制造上，模具采用标准化，就可以制造出模具的模块，然后把旧产品的同一系列模具中的模块更换下来，再做块，然后把旧产品的同一系列模具中的模块更换下来，再做适当加工就很快投人使用。这样可大大缩短模具制造、生产适当加工就很快投人使用。这样可大大缩短模具制造、生产周期，并且也
28、减少了产品的一次性投资成本。周期，并且也减少了产品的一次性投资成本。随着工业产品的不断更新，越来越多的冲压件取代机械加工随着工业产品的不断更新，越来越多的冲压件取代机械加工零件。零件。上一页上一页返返 回回表表1-1 分离工序（分离工序（1）下一页下一页表表1-1 分离工序（分离工序（2）返返 回回表表1-2 成型工序（成型工序（1）下一页下一页表表1-2 成型工序（成型工序（2）下一页下一页表表1-2 成型工序（成型工序（3）下一页下一页表表1-2 成型工序（成型工序（4）返返 回回图图1-1 摩擦压力机工作原理图摩擦压力机工作原理图返返 回回图图1-2 偏心压力机的工作原理图偏心压力机的工作原理图返返 回回图图1-3 曲铀压力机的工作原理图曲铀压力机的工作原理图返返 回回
