沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述

模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)核心課程,沖壓工藝與模具設(shè)計(jì),主講人：黃常翼,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,內(nèi)容簡(jiǎn)介：,本章講述沖壓模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)知識(shí)。 涉及沖壓和沖模概念、沖壓工序和沖模分類；常見(jiàn)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(jiàn)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(diǎn)、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(chǎng)景,室溫下 壓力機(jī) 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(jì)概述,加工對(duì)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(jī),加工工藝裝備：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(jì)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(jìn)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(jì)概述,特別強(qiáng)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(méi)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(kāi)發(fā)能力。 沖模的功能和作用、沖模設(shè)計(jì)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(jì)概述,2沖壓成形加工特點(diǎn),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(jì)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(diǎn)（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(jì)概述,二、沖壓工序的分類,根據(jù)材料的變形特點(diǎn)分：,分離工序：,分離工序、成形工序,沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度極限b，使材料發(fā)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(jì)概述,成形工序：,沖壓成形時(shí)，變形材料內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)屈服極限s，但未達(dá)到強(qiáng)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(jì)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(jí)進(jìn)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(jì)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)）,直接參與工藝過(guò)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(guò)程，也不和坯料有直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)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(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等.,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程：,四、沖模設(shè)計(jì)與制造的要求,（沖壓）產(chǎn)品設(shè)計(jì),沖壓成形工藝設(shè)計(jì),沖壓模具設(shè)計(jì),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(jì)與制造流程圖,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,沖壓模具設(shè)計(jì)與制造包括沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與模具制造三大基本工作。 沖壓工藝設(shè)計(jì)是沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。 沖模設(shè)計(jì)的目的是保證實(shí)現(xiàn)沖壓工藝。 沖模制造則是模具設(shè)計(jì)過(guò)程的延續(xù)，目的是使設(shè)計(jì)圖樣，通過(guò)原材料的加工和裝配，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂惺褂霉δ芎褪褂脙r(jià)值的模具實(shí)體。,四、沖模設(shè)計(jì)與制造的要求（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,沖模設(shè)計(jì)與制造必須有系統(tǒng)觀點(diǎn)，必須考慮企業(yè)實(shí)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(jì)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(jì)與制造的要求（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,1.我國(guó)沖壓技術(shù)現(xiàn)狀 技術(shù)落后、經(jīng)濟(jì)效益低。 主要原因：沖壓基礎(chǔ)理論與成形工藝落后； 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低； 模具設(shè)計(jì)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(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進(jìn)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)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(jì)概述,2.沖壓技術(shù)發(fā)展方向,產(chǎn)品市場(chǎng)變化：,技術(shù)發(fā)展：,牽引,推動(dòng),沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)、制造新技術(shù),第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,(1)沖壓成形理論及沖壓工藝 加強(qiáng)理論研究，開(kāi)展CAE技術(shù)應(yīng)用。 開(kāi)發(fā)和應(yīng)用沖壓新工藝。,滿足產(chǎn)品開(kāi)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(jì)概述,(2)模具先進(jìn)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(jìn)特種加工技術(shù),精密磨削、微細(xì)加工技術(shù),先進(jìn)工藝裝備技術(shù),數(shù)控測(cè)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(jì)概述,(3)模具新材料及熱、表處理 提高使用性能,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(jì)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(jì)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(jìn)生產(chǎn)管理模式 并行工程思想、標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(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。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,第二節(jié) 沖壓設(shè)備及選用,機(jī)械壓力機(jī)（以Jxx表示其型號(hào)）,一、常見(jiàn)沖壓設(shè)備,液壓機(jī)（以Yxx表示其型號(hào)）,摩擦壓力機(jī),曲柄壓力機(jī),數(shù)控沖床,油壓機(jī),水壓機(jī),工作原理與特點(diǎn)：,如表1.2.1所示,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,第二節(jié) 沖壓設(shè)備及選用,（一）壓力機(jī)類型的選擇,二、沖壓設(shè)備的選用,（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)行選擇。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)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(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。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,公稱壓力：,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%。,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,壓力機(jī)的閉合高度：,壓力機(jī)的裝模高度：,模具的閉合高度：,理論上為：,實(shí)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(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-H1HHmaxH1,Hmin-H10HHmax-H5,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,沖模設(shè)計(jì)與制造場(chǎng)景,沖模設(shè)計(jì),沖模制造,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,多工位精密級(jí)進(jìn)模,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)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(jì)概述,沖壓成形產(chǎn)品示例二 高科技產(chǎn)品,汽車覆蓋件,飛機(jī)蒙皮,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)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(jì)概述,五軸車銑中心,多軸聯(lián)動(dòng)、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(jì)概述,慢走絲線切割技術(shù) 加工精度可達(dá)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(jì)概述,精密坐標(biāo)磨床,成型磨床,數(shù)控光學(xué)曲線磨床,精密磨削、微細(xì)加工技術(shù),第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,3R裝夾系統(tǒng)（統(tǒng)一工藝基準(zhǔn)定位系統(tǒng)）應(yīng)用,先進(jìn)工藝裝備技術(shù),第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,三坐標(biāo)數(shù)控測(cè)量,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,第一單元 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)概述,