冲压工艺与模具设计概述

模具设计与制造专业核心课程,冲压工艺与模具设计,主讲人：黄常翼,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,内容简介：,本章讲述冲压模具设计与制造的基础知识。 涉及冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原则及热处理方法；模具制造特点、模具零件加工方法及应用等 。,冲压：,一、冲压与冲模概念,1.基本概念,冲压生产场景,室温下 压力机 模具 材料 分离或塑性变形。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,加工对象：主要金属板材,加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）,加工设备：主要是压力机,加工工艺装备：冲压模具,一、冲压与冲模概念,1.基本概念（续）,冲压模具：,在冲压加工中，将材料加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冲压模具（俗称冲模）。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,一、冲压与冲模概念,1.基本概念（续）,合理的冲压工艺,先进的模具,高效的冲压设备,冲压生产的三要素,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,特别强调：冲压模具重要性 冲模一种特殊工艺装备。 冲模与冲压件有 “一模一样”的关系。冲模没有通用性。 冲模是冲压生产必不可少的工艺装备，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲模的功能和作用、冲模设计与制造方法和手段，决定了冲模是技术密集、高附加值型产品。,一、冲压与冲模概念,1.基本概念（续）,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,2冲压成形加工特点,低耗、高效、低成本 “一模一样”、质量稳定、高一致性 可加工薄壁、复杂零件 板材有良好的冲压成形性能 模具成本高 所以，冲压成形适宜批量生产。,一、冲压与冲模概念,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法。,冲压成形产品示例一日常用品,2冲压成形加工特点（续）,一、冲压与冲模概念,冲压成形产品示例二高科技产品,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,二、冲压工序的分类,根据材料的变形特点分：,分离工序：,分离工序、成形工序,冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限b，使材料发生断裂而产生分离，从而成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,成形工序：,冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限s，但未达到强度极限b，使材料产生塑性变形，从而成形零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻边等。,二、冲压工序的分类（续）,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,1.冲模的分类,三、冲模,冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。,（2）根据工序组合程度分类：,单工序模、复合模、级进模,（1）根据工艺性质分类：,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,2.冲模组成零件,冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要有两类：,结构零件：,工艺零件：,三、冲模（续）,直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；,不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括：导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等.,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲压产品生产流程：,四、冲模设计与制造的要求,（冲压）产品设计,冲压成形工艺设计,冲压模具设计,冲模制造,冲压产品生产,相互影响,相互关联,冲模设计与制造流程图,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲压模具设计与制造包括冲压工艺设计、模具设计与模具制造三大基本工作。 冲压工艺设计是冲模设计的基础和依据。 冲模设计的目的是保证实现冲压工艺。 冲模制造则是模具设计过程的延续，目的是使设计图样，通过原材料的加工和装配，转变为具有使用功能和使用价值的模具实体。,四、冲模设计与制造的要求（续）,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲模设计与制造必须有系统观点，必须考虑企业实际情况和产品生产批量，在保证产品质量的前提下，寻求最佳的技术经济性。 片面追求生产效率、模具精度和使用寿命必然导致成本的增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿命必然导致质量的下降。,四、冲模设计与制造的要求（续）,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,1.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。 主要原因：冲压基础理论与成形工艺落后； 模具标准化程度低； 模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后； 模具专业化水平低。 所以，结果导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距相当大。,五、冲压技术现状与发展方向,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,2.冲压技术发展方向,产品市场变化：,技术发展：,牵引,推动,冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。,五、冲压技术现状与发展方向（续）,多品种、少批量，更新换代速度快,计算机技术、制造新技术,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,(1)冲压成形理论及冲压工艺 加强理论研究，开展CAE技术应用。 开发和应用冲压新工艺。,满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。,五、冲压技术现状与发展方向（续）,2.冲压技术发展方向,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,(2)模具先进制造工艺及设备,五、冲压技术现状与发展方向（续）,2.冲压技术发展方向（续）,数控化、高速化、复合化加工技术,先进特种加工技术,精密磨削、微细加工技术,先进工艺装备技术,数控测量,效率和质量是制造业的永恒主题。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,(3)模具新材料及热、表处理 提高使用性能,改善加工性能 ，提高寿命。,(4)模具CAD/CAM技术 二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。 模具行业是最早应用CAD/CAM技术的行业之一。,(5)快速经济制模技术 加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批 量试制。,(6)先进生产管理模式 并行工程思想、标准化、专业化生产。,五、冲压技术现状与发展方向（续）,2.冲压技术发展方向（续）,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,第二节 冲压设备及选用,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。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,第二节 冲压设备及选用,机械压力机（以Jxx表示其型号）,一、常见冲压设备,液压机（以Yxx表示其型号）,摩擦压力机,曲柄压力机,数控冲床,油压机,水压机,工作原理与特点：,如表1.2.1所示,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,第二节 冲压设备及选用,（一）压力机类型的选择,二、冲压设备的选用,（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。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,第二节 冲压设备及选用,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。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,公称压力：,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%。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,压力机的闭合高度：,压力机的装模高度：,模具的闭合高度：,理论上为：,实用上为：,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-H1HHmaxH1,Hmin-H10HHmax-H5,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲模设计与制造场景,冲模设计,冲模制造,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,多工位精密级进模,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲压成形产品示例一日常用品,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,冲压成形产品示例二 高科技产品,汽车覆盖件,飞机蒙皮,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,数控高速铣削加工 高效 、高精度 、高的表面质量 、可加工高硬材料,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,五轴车铣中心,多轴联动、复合加工,五轴加工中心,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,慢走丝线切割技术 加工精度可达到1.5m， 加工表面粗糙度Ra0.10.2m。,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,精密坐标磨床,成型磨床,数控光学曲线磨床,精密磨削、微细加工技术,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,3R装夹系统（统一工艺基准定位系统）应用,先进工艺装备技术,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,三坐标数控测量,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,第一单元 冲压工艺与模具设计概述,