冷冲压工艺与模具设计经典课件-第1章-课件.ppt

1、学习目的与要求：1.掌握冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；2.了解常用冲模术语以及冲模标准；3.掌握屈服准则、塑性变形时应力应变关系、体积不变条件、硬化规律、卸载弹性恢复规律和反载软化现象、最小阻力定律等冲压成形基本规律；4.了解冲压成形性能与机械性能关系，认识常见冲压材料；5.认识常见冲压设备，掌握选用原则等。重点：冲压成形基本概念、冲压设备及选用、冲压成形基本规律及应用、冲压成形性能与机械性能关系、冲模术语和标准。难点：冲压成形基本规律、冲压成形性能与机械性能关系。1.1 冷冲压基本工序与冷冲模冷冲压基本工序与冷冲模 1.1.1 冷冲压基本工序冷冲压基本工序 根据材料的变形特点分：分离工

2、序、成形工序。分离工序分离工序：指该道冲压工序完成后，材料变形部分的应力达到了该材料破坏应力b的 数值，造成材料断裂而分离。如冲孔、落料、切断、切边等工序。变形工序：变形工序：指该道冲压工序完成后，材料变形部分的应力超过了该材料屈服应力s的数值但未达到破坏应力b的数值，从而使材料产生塑性变形，并且改变了材料原有的形状和尺寸。如弯曲、拉深、翻边、胀形等工序。1.1.2 冷冲模冷冲模 1.冲模术语：冲模术语：重点介绍常用术语。2.冲模分类：冲模分类：（1）根据工艺性质分类：冲裁模、冲裁模、弯曲模、拉深摸、成形模弯曲模、拉深摸、成形模等。（2）根据工序组合程度分类：单工序模、复合模单工序模、复合模、

3、级进模、级进模单工序模；复合模；级进模；自动模；精冲模；模架；工作零件；凸模；凹模；凸凹模镶件；拼块；定位零件；定位销；定位板；挡料销；导正销；导料板；定距侧刃；侧刃挡块；止退键；始用挡料销；打杆；废料切断刀；弹顶器；导向零件；导柱；导套；上模座；下模座；垫板；模柄；浮动模柄；斜楔；滑块；冲模寿命；送料方向等。1.冲模术语冲模术语 2.冲模零件分类冲模零件分类工艺零件工艺零件：该类零件直接参与完成冲压工艺过程并和坯料直接发生作用。包括工作零件(凸模、凹 模、凸凹模)，定位零件(挡料销和导正销、导料板、定位销和定位板、侧压板、侧刃)，压料、卸 料及出件零部件(卸料板、压边圈、顶件器、推件器)。结

4、构零件结构零件：该类零件不直接参与完成冲压工艺过程，也不和坯料直接发生作用，只是对模具完成工 艺过程起保证作用和对模具的功能起完善作用。包括导向零件(导柱、导套、导板、导筒)，固 定零件(上模座、下模座、模柄、凸模固定板、凹模固定板、垫板、限位固定装置)，紧固件以及其他零件(螺钉、销钉、键、斜楔、滑块等)。1.1.3 模具标准化模具标准化 1.意义意义2.体系体系3.冲模标准冲模标准1.2.1 1.2.1 主应力与主应变主应力与主应变 应力：内力在物体截面上分布的密集程度即称为应力，应力又可分为正应力和切 应力，分别用和来表示。应变：物体内部微小平行六面体的变形称为应变。点的应力状态：是指坯料

5、内每一点的应力状况，即该点上所作用的应力的大小、数目与方向。点的应变状态：点的应变状态通过单元体的变形来表示；应变是变形体由应力引起的。点的主应力状态 主应力图主应变图 1.2.2 1.2.2 塑性与变形抗力塑性与变形抗力 塑性：塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性能力。塑性指标：塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率和断面收缩率。%100%1000000FFFLLLkk1.2.2 1.2.2 塑性变形的影响因素塑性变形的影响因素 1.1.变形温度对塑性变形的影响变形温度对塑性变形的影响 2.2.变形速度对金属塑性的影响变形速度对金

6、属塑性的影响3.3.应力状态对塑性变形的影响应力状态对塑性变形的影响 主应力对金属塑性影响排序 1.2.3 超超塑性成形塑性成形 超超塑性：塑性：在特定的条件下，拉伸金属试样时，其变形抗力大大地降低，而伸长率超过100%。方式：方式：1.细晶超塑性 2.相变超塑性 1.2.4 金属塑性变形基本规律金属塑性变形基本规律弹塑性变形共存规律：金属塑性变形阶段必然同时伴随有弹性变形。真实应力-应变曲线（硬化曲线）：表示硬化规律。这种变化规律可近似用指数曲线表示。=An 真实应力-应变曲线 室温下几种金属的真实应力-应变曲线 1.2.4 1.2.4 金属塑性变形基本规律金属塑性变形基本规律两个屈服准则两

7、个屈服准则：1.屈雷斯加屈服准则 2.密席斯屈服准则 1.2.4 金属塑性变形基本规律塑性变形应力应变关系：塑性变形应力应变关系：1.塑性变形时体积不变规律 1+2+3=0 2.反载软化现象：卸载后反向加载(比如先拉伸后压缩)，弹性模数E没有变化;但反向加载时，材料的屈服点有所降低，我们称这种现象为反载软化现象。1.2.4 金属塑性变形基本规律 塑性变形应力应变关系：塑性变形应力应变关系：3.塑性变形全量理论及应用 131332322121伸长类变形及破坏形式压缩类变形及破坏形式1.2.5 变形趋向性及控制变形趋向性及控制 最小阻力定律：变形体的各质点总是沿着其最小的阻力方向移动，称此为最小阻

8、力定律。弱区先变形，变形区为弱区1.2.5 变形趋向性及控制变形趋向性及控制钢球活座套的冲压工艺实例 1.3.1 1.3.1 冷冲压材料的基本要求冷冲压材料的基本要求 对冲压成形性能的要求 对表面质量的要求 对材料厚度公差的要求 1.3.2 1.3.2 常用冲压材料常用冲压材料 黑色金属、有色金属、非金属材料1.3.3 板料冲压成形性能指标板料冲压成形性能指标1 均匀伸长率 与总伸长率2 屈强比 3 硬化指数 4 板厚方向性系数 5 板平面方向性 1.3.4 板料冲压成形性能试验方法和指标板料冲压成形性能试验方法和指标1 胀形成形性能试验(又称杯突试验、爱利克辛试验)2.拉深-胀形成形性能试验

9、(又称福井试验、锥杯试验)拉伸试验用试样 拉伸曲线 拉深件的凸耳 本节内容最好结合生产及教学设备，进行现场教学。1.4.1 1.4.1 剪板机剪板机(剪床剪床)平刃剪床 1上刀片;2板材;3下刀片;4工作台;5滑块 1.4.2 1.4.2 曲柄压力机曲柄压力机1.组成组成2.分类分类3.规格型号及主参数规格型号及主参数曲柄压力机曲柄压力机1.4.3 1.4.3 摩擦压力机摩擦压力机摩擦压力机传动系统1-电机;2-传送带;3、5-摩擦盘;4-轴;6-飞轮;7、10-连杆;8-螺母;9-螺杆;11-挡块;12-滑块;13-手柄 1.4.4 1.4.4 油压机油压机1.4.5 1.4.5 压力机的选

10、用压力机的选用(一)压力机类型的选择(二)压力机规格的选择1.公称压力2.滑块行程长度3.行程次数4.工作台面尺寸5.滑块模柄孔尺寸6.闭合高度7.电动机功率的选择根据工序性质、生产批量、冲件质量等要求进行选择。(三)模具的安装一般次序：1.检查台面、闭合高度、打料装置等。2.根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，并分别固定上、下模部分。3.试冲。压力机许用压力曲线：压力机许用压力曲线：冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算的冲压力大30%左右。压力机的许用压力曲线1压力机许用压力曲线;2冲裁工艺冲裁力实际变化曲线;3拉深工艺拉深力实际变化曲线 滑块下滑到距下极点某一特定的距离Sp或曲柄旋转到距下

11、极点某一特定角度时，所产生的冲击力称为压力机的公称压力。实际冲压力曲线与与压力机许用压力曲线不同步。拉深时压力机吨位应比计算出的拉深力大60%100%。公称压力公称压力：模具闭合高度与装模高度的关系模具闭合高度与装模高度的关系 指滑块在下止点时，滑块底面到工作台上平面（即垫板下平面）之间的距离。指压力机的闭合高度减去垫板厚度的差值。指冲模在最低工作位置时，上模座上平面至下模座下平面之间的距离。Hmin-H+10HHmax-H-5 压力机的闭合高度压力机的闭合高度：压力机的装模高度压力机的装模高度：模具的闭合高度模具的闭合高度：数控冲床偏心压力机传动系统1-滑块;2-连杆;3-制动装置;4-偏心

12、轴;5-离合器;6-皮带轮;7-电机;8-操纵机构曲轴压力机传动系统1-电机;2-皮带轮;3、4-齿轮;5-离合器;6-连杆 7-滑块 常用冷冲压设备的工作原理和特点常用冷冲压设备的工作原理和特点类型设备名称工作原理特点机械压力机摩擦压力机 利用摩擦盘与飞轮之间相互接触并传递动力，借助螺杆与螺母相对运动原理而工作。其传动系统如图1.2.1 所示。结构简单，当超负荷时，只会引起飞轮与摩擦盘之间的滑动，而不致损坏机件。但飞轮轮缘磨损大，生产率低。适用于中小型件的冲压加工，对于校正、压印和成形等冲压工序尤为适宜。曲 柄 压力机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，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。偏心压力机和曲轴压力机的传动系统如图1.2.2 和图1.2.3所示。生产率高，适用于各类冲压加工高 速 冲床工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精度、行程次数都比较高，一般带有自动送料装置、安全检测装置等辅助装置。生产率很高，适用于大批量生产，模具一般采用多工位级进模。液压机油压机水压机利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采用静压力传递进行工作，使滑块上、下往复运动。压力大，而且是静压力，但生产率低。适用于拉深、挤压等成形工序。