沖壓工藝與模具設(shè)計概述

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1、模具設(shè)計與制造專業(yè)核心課程,沖壓工藝與模具設(shè)計,主講人：黃常翼,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,內(nèi)容簡介：,本章講述沖壓模具設(shè)計與制造的基礎(chǔ)知識。 涉及沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類；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；沖壓成形性能及常見沖壓材料；模具材料種類、性能、選用原則及熱處理方法；模具制造特點、模具零件加工方法及應(yīng)用等 。,沖壓：,一、沖壓與沖模概念,1.基本概念,沖壓生產(chǎn)場景,室溫下 壓力機 模具 材料 分離或塑性變形。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,加工對象：主要金屬板材,加工依據(jù)：板材沖壓成形性能（主要是塑性）,加工設(shè)備：主要是壓力機,加工工藝裝備

2、：沖壓模具,一、沖壓與沖模概念,1.基本概念（續(xù)）,沖壓模具：,在沖壓加工中，將材料加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,一、沖壓與沖模概念,1.基本概念（續(xù)）,合理的沖壓工藝,先進的模具,高效的沖壓設(shè)備,沖壓生產(chǎn)的三要素,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,特別強調(diào)：沖壓模具重要性 沖模一種特殊工藝裝備。 沖模與沖壓件有 “一模一樣”的關(guān)系。沖模沒有通用性。 沖模是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 沖模的功能和作用、沖模設(shè)計與制造方法和手段，決定了沖模是技術(shù)密集、高附加值型產(chǎn)品。,一、沖壓與

3、沖模概念,1.基本概念（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,2沖壓成形加工特點,低耗、高效、低成本 “一模一樣”、質(zhì)量穩(wěn)定、高一致性 可加工薄壁、復(fù)雜零件 板材有良好的沖壓成形性能 模具成本高 所以，沖壓成形適宜批量生產(chǎn)。,一、沖壓與沖模概念,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖壓加工是制造業(yè)中最常用的一種材料成形加工方法。,沖壓成形產(chǎn)品示例一日常用品,2沖壓成形加工特點（續(xù)）,一、沖壓與沖模概念,沖壓成形產(chǎn)品示例二高科技產(chǎn)品,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,二、沖壓工序的分類,根據(jù)材料的變形特點分：,分離工序：,分離工序、成形工序,沖壓成形時，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過強度極限b，使材料發(fā)

4、生斷裂而產(chǎn)生分離，從而成形零件。分離工序主要有剪裁和沖裁等。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,成形工序：,沖壓成形時，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過屈服極限s，但未達到強度極限b，使材料產(chǎn)生塑性變形，從而成形零件。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊等。,二、沖壓工序的分類（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,1.沖模的分類,三、沖模,沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等。,（2）根據(jù)工序組合程度分類：,單工序模、復(fù)合模、級進模,（1）根據(jù)工藝性質(zhì)分類：,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,2.沖模組成零件,沖模通常由上、下模兩部分構(gòu)成。組成模具的零件主要有兩類：,結(jié)構(gòu)零件：,工藝零件：,三、沖模（續(xù)）,直接

5、參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括：工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；,不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括：?dǎo)向零件、緊固零件、標準件及其它零件等.,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程：,四、沖模設(shè)計與制造的要求,（沖壓）產(chǎn)品設(shè)計,沖壓成形工藝設(shè)計,沖壓模具設(shè)計,沖模制造,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn),相互影響,相互關(guān)聯(lián),沖模設(shè)計與制造流程圖,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖壓模具設(shè)計與制造包括沖壓工藝設(shè)計、模具設(shè)計與模具制造三大基本工作。 沖壓工藝設(shè)計是沖模設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)。 沖模設(shè)計的目的是保證實現(xiàn)沖壓

6、工藝。 沖模制造則是模具設(shè)計過程的延續(xù)，目的是使設(shè)計圖樣，通過原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r值的模具實體。,四、沖模設(shè)計與制造的要求（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖模設(shè)計與制造必須有系統(tǒng)觀點，必須考慮企業(yè)實際情況和產(chǎn)品生產(chǎn)批量，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，尋求最佳的技術(shù)經(jīng)濟性。 片面追求生產(chǎn)效率、模具精度和使用壽命必然導(dǎo)致成本的增加，只顧降低成本和縮短制造周期而忽視模具精度和使用壽命必然導(dǎo)致質(zhì)量的下降。,四、沖模設(shè)計與制造的要求（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,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

7、； 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(dǎo)致我國模具在壽命、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,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向,產(chǎn)品市場變化：,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),第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,(

8、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。,滿足產(chǎn)品開發(fā)在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。,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,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,(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(fù)合化加工技術(shù),先進特種加工技術(shù),精密磨削、微細加工技術(shù),先進工藝裝備技術(shù),數(shù)控測量,效率和質(zhì)量是制造業(yè)的永恒主題。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,(3)模具新材料及熱、表處理 提

9、高使用性能,改善加工性能 ，提高壽命。,(4)模具CAD/CAM技術(shù) 二、三維相結(jié)合的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)與數(shù)字化制造技術(shù)。 模具行業(yè)是最早應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的行業(yè)之一。,(5)快速經(jīng)濟制模技術(shù) 加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本。適應(yīng)小批 量試制。,(6)先進生產(chǎn)管理模式 并行工程思想、標準化、專業(yè)化生產(chǎn)。,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)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,第二節(jié) 沖壓設(shè)備及選用,三、模具的安裝,一般次序： 1.檢查臺面、閉合高度、打料裝置等。 2.根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機滑塊的高度， 并分別固定上、下模部分。 3. 試沖。,第一單元 沖壓工

10、藝與模具設(shè)計概述,第二節(jié) 沖壓設(shè)備及選用,機械壓力機（以Jxx表示其型號）,一、常見沖壓設(shè)備,液壓機（以Yxx表示其型號）,摩擦壓力機,曲柄壓力機,數(shù)控沖床,油壓機,水壓機,工作原理與特點：,如表1.2.1所示,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,第二節(jié) 沖壓設(shè)備及選用,（一）壓力機類型的選擇,二、沖壓設(shè)備的選用,（二）壓力機規(guī)格的選擇,1.公稱壓力,2.滑塊行程長度,3.行程次數(shù),4.工作臺面尺寸,5.滑塊模柄孔尺寸,6.閉合高度,7.電動機功率的選擇,根據(jù)工序性質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖件質(zhì)量等要求進行選擇。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,第二節(jié) 沖壓設(shè)備及選用,三、模具的安裝,一般次序： 1.檢

11、查臺面、閉合高度、打料裝置等。 2.根據(jù)沖模的閉合高度調(diào)整壓力機滑塊的高度， 并分別固定上、下模部分。 3. 試沖。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,公稱壓力：,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%。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,壓力機的閉

12、合高度：,壓力機的裝模高度：,模具的閉合高度：,理論上為：,實用上為：,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-H10HHmax-H5,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖模設(shè)計與制造場景,沖模設(shè)計,沖模制造,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,多工位精密級進模,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖壓成形產(chǎn)品示例一日常用品,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,沖壓成形產(chǎn)品示例二 高科技產(chǎn)品,汽車覆

13、蓋件,飛機蒙皮,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,數(shù)控高速銑削加工 高效 、高精度 、高的表面質(zhì)量 、可加工高硬材料,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,五軸車銑中心,多軸聯(lián)動、復(fù)合加工,五軸加工中心,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,慢走絲線切割技術(shù) 加工精度可達到1.5m， 加工表面粗糙度Ra0.10.2m。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,精密坐標磨床,成型磨床,數(shù)控光學曲線磨床,精密磨削、微細加工技術(shù),第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,3R裝夾系統(tǒng)（統(tǒng)一工藝基準定位系統(tǒng)）應(yīng)用,先進工藝裝備技術(shù),第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,三坐標數(shù)控測量,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計概述,