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前言
第1章 绪论
1.1 冲压加工的概念及特点
1.1.1 冲压相关基本概念
1.1.2 冲压加工的特点
1.2 冲压的基本工序及模具
1.2.1 冲压的基本工序分类
1.2.2 冲压模具
1.3 冲压技术的现状和发展方向
1.4 本课程的学习方法
思考练习题
第2章 冲压基础
2.1 金属塑性变形的基本概念
2.1.1 弹性变形与塑性变形
2.1.2 金属的塑性与变形抗力
2.1.3 影响金属塑性的主要因素
2.2 金属塑性变形的基本规律
2.2.1 最小阻力定律
2.2.2 加工硬化及卸载弹性恢复规律
2.2.3 塑性变形时的体积不变规律
2.3 冲压材料及其冲压成形性能
2.3.1 冲压材料
2.3.2 材料的冲压成形性能
2.3.3 冲压工艺对材料的基本要求
2.3.4 冲压材料的合理选用
2.4 冲压设备
2.4.1 冲压设备的分类
2.4.2 冲压设备的型号表示方法
2.4.3 曲柄压力机
2.4.4 液压机
思考练习题
第3章 冲裁
3.1 冲裁变形过程分析
3.1.1 冲裁变形过程
3.1.2 冲裁件的质量及其影响因素
3.2 冲裁件的工艺性
3.2.1 冲裁件的结构与尺寸
3.2.2 冲裁件的精度与断面表面粗糙度
3.2.3 冲裁件材料的选用
3.3 冲裁间隙
3.3.1 间隙对冲裁件质量的影响
3.3.2 间隙对冲裁力的影响
3.3.3 间隙对模具寿命的影响
3.3.4 间隙值的确定
3.4 凸模和凹模刃口尺寸的确定
3.4.1 冲裁模刃口尺寸的计算
3.4.2 计算举例
3.5 冲裁件的排样
3.5.1 材料利用率
3.5.2 排样方法
3.5.3 搭边和料宽
3.6 冲裁力、卸料力及推件力的计算
3.6.1 冲裁力的计算
3.6.2 降低冲裁力的方法
3.6.3 卸料力及推件力的计算
3.7 冲裁模的典型结构
3.7.1 冲裁模的分类
3.7.2 冲裁模的结构组成
3.7.3 典型冲裁模的结构分析
3.8 冲裁模主要零部件的结构设计与标准件的选用
3.8.1 冲裁模零部件的分类
3.8.2 成形零件的结构设计
3.8.3 卸料及压料零件的结构设计
3.9 精密冲裁
3.9.1 整修
3.9.2 半精密冲裁
3.9.3 精密冲裁
3.9.4 精密冲裁模具结构
思考练习题
第4章 弯曲
4.1 概述
4.2 弯曲变形分析
4.2.1 弯曲变形过程
4.2.2 弯曲变形的特点
4.2.3 弯曲变形区的应力应变特点
4.3 最小相对弯曲半径
4.3.1 弯曲变形程度与最小弯曲半径
4.3.2 影响最小相对弯曲半径的因素
4.3.3 最小相对弯曲半径的确定
4.3.4 提高弯曲极限变形程度的方法
4.4 弯曲件的常见缺陷及其预防措施
4.4.1 弯裂及其预防措施
4.4.2 截面畸变及其预防措施
4.4.3 翘曲及其预防措施
4.4.4 弯曲回弹及其预防措施
4.5 弯曲力的计算
4.5.1 自由弯曲力
4.5.2 校正弯曲力
4.5.3 顶件力和压料力
4.5.4 压力机公称压力的确定
4.6 弯曲件的毛坯长度计算
4.6.1 中性层位置的确定
4.6.2 弯曲件坯料尺寸的计算
4.6.3 铰链式弯曲件
4.7 弯曲件的工艺性及工序安排
4.7.1 弯曲件的精度
4.7.2 弯曲件的材料
4.7.3 弯曲件的结构
4.7.4 弯曲件的工序安排
4.8 弯曲模工作部分的设计
4.9 弯曲模的典型结构
思考练习题
第5章 拉深
5.1 拉深变形分析
5.1.1 拉深变形过程
5.1.2 拉深制件的质量分析
5.2 直壁旋转制件的拉深
5.2.1 坯料尺寸计算
5.2.2 无凸缘圆筒形件的拉深
5.2.3 有凸缘圆筒形件的拉深
5.2.4 阶梯形制件的拉深
5.3 其他旋转体制件的拉深
5.3.1 球面制件的拉深
5.3.2 锥形制件的拉深
5.3.3 抛物线形件的拉深
5.4 盒形件的拉深
5.4.1 盒形件的拉深特点
5.4.2 盒形件拉深的工序计算
5.5 拉深模工作零件的设计
5.5.1 拉深模工作部分结构参数的确定
5.5.2 拉深模典型结构
5.6 拉深工艺设计
5.6.1 拉深件的工艺性
5.6.2 压边装置与压边力
5.6.3 拉深力的确定及设备的选用
5.6.4 拉深工艺的辅助工序
5.7 拉深模设计实例
思考练习题
第6章 其他冲压成形
6.1 翻边
6.1.1 内孔翻边
6.1.2 非圆形孔的内孔翻边
6.1.3 外缘翻边
6.2 胀形
6.3 缩口
6.4 扩口
6.5 校平和整形
6.6 级进模
6.6.1 多工位级进模
6.6.2 多工位级进模的分类
思考练习题
第7章 冲压模具的寿命、材料及安全措施
7.1 冲压模具寿命
7.1.1 冲压模具的工作条件及失效形式
7.1.2 影响冲压模具寿命的因素及提高其寿命的措施
7.2 冲压模具材料
7.2.1 对冲压模具材料的要求
7.2.2 冲压模具材料的种类与特性
7.2.3 冲压模具材料的选用及热处理
7.3 冲压生产的安全措施
7.3.1 冲压生产发生事故的原因
7.3.2 冲压生产安全保护的主要措施
思考练习题
第8章 冲压工艺规程的制订
8.1 制订工艺规程的步骤
8.2 实例分析
思考练习题
附录
附录A 冲压常用金属材料的力学性能
附录B 屈服比、板厚方向性系数与板平面方向性
附录C 机械压力机的列、组代号
参考文献
本书是为配合教育部“以服务为宗旨,以就业为导向”的新一轮职业教育教学改革和教材建设工作的深入开展,按照中等职业教育模具设计和制造专业的基本要求,结合编者多年教学和生产实践的经验编写而成的。本书以理论与实践相结合为指导思想,一切从实用出发,力求深入浅出,通俗易懂。
本书共分8章,系统地介绍了冲压模具设计的原理、冲压工艺计算及工艺分析等内容,着重叙述了冲裁、弯曲、拉深三大冲压工艺,并对冲压材料、模具材料及提高模具寿命的措施等也作了一定的介绍。
本书是中等职业教育机械制造、模具制造、数控加工等专业的教学用书,也可供从事相关工作的工程技术人员参考使用。
就是一个流程图,包括一个产品从原材料到成品出货所有的环节
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下料 压弯
冲压工艺研究论文
冲压工艺研究论文 冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法,用以生产各种板料零件 ,具有很多独特 的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机 械自动化及生产效率高等优点, 是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术, 在制造业中具有很强的竞争力,被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工 业和日常生活的生产之中。 在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后, 已经形成了冲压学科的成形基本理论。 以冲压产品为龙头, 以模具为中心, 结合现代先进技 术的应用, 在产品的巨大市场需求刺激和推动下, 冲压成形技术在国民经济发展、 实现现代 化和提高人民生活水平方面发挥着越来越重要的作用。 进几十年来, 冲压技术有了飞速的发展, 它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广 泛应用上,如:旋压成形、软模具成形、
第1章冲压件材料及冲压工艺性分析1
11板料冲压基本理论及材料1
111板料冲压工艺特点1
112冷冲压工序分类2
113冷冲压成形模具分类4
114冷冲压成形模具结构5
115冷冲压成形工艺中常用材料9
116常用金属冲压材料的规格11
117新型冲压材料12
118冷冲压成形模具常用材料13
12冲压件工艺性14
121冲压件的工艺性14
122冲裁件的工艺性15
123弯曲件的工艺性17
124拉深件的结构工艺性18
第2章冲裁模20
21冲裁件排样的设计20
211冲裁变形过程分析20
212冲裁断面特征及板料的受力分析20
213冲裁间隙的选择22
214合理冲裁间隙的计算与选择24
215凸、凹模尺寸确定27
216冲压力33
217压力中心的确定37
218排样与搭边40
22冷冲模典型零件设计44
221冲模组成零件44
222凸模44
223凹模51
224凸凹模的最小壁厚55
225凸、凹模的镶拼结构55
226定位装置的设计58
227挡料装置的设计60
228导料装置的设计62
229导正装置的设计64
2210卸料装置的设计67
2211推件与顶件装置的设计70
2212导板的设计71
2213压料装置的设计73
2214模架的选用75
2215凸、凹模固定板和垫板的设计78
2216紧固零件的选用79
23冲裁模典型结构79
231无导向单工序冲裁模79
232导板式单工序冲裁模81
233导柱式单工序冲裁模81
234冲孔模84
235导正销定距的级进模84
236侧刃定距的级进模86
237无废料、少废料级进模89
238正装式复合模91
239倒装式复合模91
第3章弯曲模93
31弯曲变形过程93
32弯曲毛坯展开长度计算95
33最小弯曲半径及弯曲力97
34弯曲模工作部分的尺寸参数98
35回弹101
36弯曲模的典型结构103
361V形件弯曲模103
362U形件弯曲模103
363U形件弯曲模(四角件弯曲模)104
364Z形件弯曲模106
第4章拉深模107
41拉深变形特点107
411拉深系数107
412拉深次数109
413圆筒形件各次工序尺寸的计算110
42拉深模的类型111
43拉深力的计算111
4 4拉深件的毛坯尺寸计算(圆筒件)113
45拉深模工作部分结构与尺寸计算118
451拉深模工作部分结构118
452拉深模工作部分尺寸计算121
453压边装置123
46拉深模典型结构125
第5章多工位级进模128
51多工位级进模的概述128
52多工位级进模的分类129
521按冲压件成形方法分类129
522按级进模所包含的工序性质分类129
53多工位级进模排样设计130
531排样设计的原则130
532排样设计时应考虑的因素131
533载体设计132
534冲切刃口设计133
535定距设计135
54多工位级进模典型结构139
541带料级进拉深模139
542冲孔、落料多工位级进模140
543落料、冲孔级进模145
544冲孔、切断、压弯级进模146
545冲裁、弯曲、胀形多工位级进模147
546冲裁、拉深、翻孔多工位级进模151
55多工位级进模的设计要点153
551级进模总体设计153
552凹模设计155
553凸模设计157
554凸模固定板设计158
555定距机构设计158
556导料装置设计160
557卸料装置设计162
第6章冲压设备的选用与操作167
61冲压设备分类、型号及特点167
611冲压设备分类、型号167
612曲柄压力机的结构与原理168
613其它类型的冲压设备170
62冲压设备类型的选用及主要技术参数185
621冲压设备类型的选择185
622冲压设备规格的选择186
63曲柄压力机的操作189
631曲柄压力机的能力189
632曲柄压力机结构的正确使用189
633模具对压力机正确使用的影响190
634压力机正确的操作191
635对压力机的定期检修保养191
64压力机上模具的装模与卸模192
641冲压模的安装192
642冲压模的拆卸194
第7章冲裁模具设计实例195
71冲裁模具设计要点195
72设计举例201
第8章冷冲压成形模具的装配实训207
81冷冲模装配的技术要求207
811冷冲模的制造特点207
812制造冷冲模的步骤207
813冷冲模装配的技术要求208
82装配模具前,模具钳工应做的准备工作209
8 3模具的装配方法209
84在装配冲模时,控制凸、凹模间隙的方法210
85确定冲模的装配顺序212
86模具零件紧固——机械固定法213
87模具零件紧固——物理固定法215
88模具零件紧固——化学固定法216
89冷冲压成形模具装配实例218
第9章冷冲压成形模具的调试223
91冲模的安装步骤223
92模具装配后进行试模与调整的原因224
93模具调试的内容224
94模具在调试过程中应注意的问题225
95模具冲裁模调试的要点225
96弯曲模的调整要点226
97拉深模试模与调整要点226
98冲裁模试冲时常会出现的弊病及调整227
99弯曲模试模过程中常见的弊病及调整方法230
910拉深模调试中的缺陷及调整方法232
911试模常见问题及其调整234
912垫圈正装复合模调试实例235
参考文献238
第1章模具制图基础知识1
11制图的基本规定1
111图纸幅面和标题栏1
112比例3
113字体5
114图线5
115尺寸注法6
12投影法的基本知识10
121中心投影法10
122平行投影法10
123正投影的基本特性11
13模具零件三视图的形成及其对应关系11
131多面正投影11
132三视图的形成12
133三视图的投影关系13
14模具零件三视图的画图步骤14
第2章模具零件基本表达方法16
21视图16
211基本视图16
212向视图17
213局部视图18
214斜视图19
22剖视图20
221剖视图的基本概念20
222剖视图的种类23
223剖切面的种类26
23断面图29
231断面图的概念29
232移出断面图29
233重合断面图31
24局部放大图与简化画法31
2 41局部放大图31
242机械图样常用的简化画法32
25模具零件图综合应用举例35
第3章模具典型结构39
31模具与模具种类39
311模具及其作用39
312模具的种类39
32塑料注射成型模具的分类与结构40
321注射成型模具的分类40
322注射成型模具的结构40
33冲裁模具的分类与结构45
331冲裁模具的分类45
332冷冲压模具的结构45
第4章模具零件图的识读与绘制52
41模具零件图概述52
411模具零件图的作用52
412模具零件图的内容52
42模具零件图视图选择和尺寸标注53
421模具零件图的视图选择53
422模具零件图的尺寸标注58
43模具零件图的技术要求65
431零件的极限与配合66
432零件的表面粗糙度75
433零件的表面形状与位置公差78
434模具常用材料及在零件图中的注写81
435模具常用热处理82
44读模具零件图的其本要求与步骤85
45模具零件测绘86
451模具零件草图的作用和要求86
452绘制模具零件草图的方法、步骤86
453模具零件的测量方法87
454测量模具零件应注意的问题90
第5章模具装配图的识读与绘制91
51模具装配图的作用与内容91
511模具装配图的作用91
512模具装配图的内容91
52模具测绘92
521了解测绘对象和拆卸零件92
522画模具装配示意图92
523模具零件测绘93
524画模具装配图93
525绘制模具零件图94
53模具装配图画法95
531模具装配图中视图的选择95
532模具装配图的规定画法95
533模具装配图的特殊画法97
54模具装配图的尺寸标注与技术要求的注写97
541模具装配图上应标注的尺寸97
542模具装配图上技术要求的注写97
55模具装配图中零件序号及其编排方法与明细表、标题栏的填写98
551模具装配图中零件序号及其编排方法98
552模具装配图中标题栏和明细栏的填写99
56模具装配工艺结构简介99
561冲模装配的技术要求99
562模架的装配100
563凹模与凸模的装配101
564低熔点合金和粘接技术的应用102
565总装103
57绘制模具装配图的步骤104
571准备阶段105
572确定表达方案105
573画图步骤105
58识读模具装配图106
581识读模具装配图的基本要求106
582识读模具装配图的方法与步骤106
59拆画模具零件图107
591拆画模具零件图时要注意的几个问题107
592拆画模具零件图实例107
第6章模具设计方法与图例114
61模具设计流程与模具设计程序114
611模具设计流程114
612模具设计程序115
62模具设计典型图例117
621塑料注射模具的结构组成117
622典型塑料注射模具图例117
第7章AutoCAD绘制模具图125
71AutoCAD 2002绘图软件125
711AutoCAD操作125
712AutoCAD 2002术语与概念128
72AutoCAD 2002软件命令131
721基本绘图命令131
722编辑绘图命令137
723图层、颜色及线型144
724文字标注145
725尺寸标注153
73绘制模具零件图164
74绘制模具装配图167
75图形输出167
76AutoCAD 2004的新特点177
77AutoCAD应用技巧精选179
参考文献182
(1)零件及其冲压工艺性分析根据冲压件产品图,分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸规格和力学性能,并结合可供选用的冲压设备规格以及模具制造条件、生产批量等因素,分析零件的冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单。
(2)确定工艺方案,主要工艺参数计算在冲压工艺性分析的基础上,找出工艺与模具设计的特点与难点,根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案,内容包括工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案,通常每种方案各有优缺点,应从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较,确定出适合于现有生产条件的最佳方案。此外,了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。
工艺参数指制定工艺方案所依据的数据,如各种成形系数(拉深系数、胀形系数等)、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况,第一种是工艺参数可以计算得比较准确,如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等;第二种是工艺参数只能作近似计算,如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等,确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算,有些需通过试验调整;有时甚至没有经验公式可以应用,或者因计算太繁杂以致于无法进行,如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等,这种情况下一般只能凭经验进行估计。
(3)选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点,考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素,结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等,其中曲柄压力机应用最广。冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行,一般不用液压机;而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。
冲压工艺大致可分为分离工序和成形工序(又分弯曲、拉深、成形)两大类。分离工序是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离,同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求;成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形,并转化成所要求的成品形状,同时也应满足尺寸公差等方面的要求。
按照冲压时的温度情况有冷冲压和热冲压两种方式。这取决于材料的强度、塑性、厚度、变形程度以及设备能力等,同时应考虑材料的原始热处理状态和最终使用条件。
1.冷冲压金属在常温下的加工,一般适用于厚度小于4mm的坯料。优点为不需加热、无氧化皮,表面质量好,操作方便,费用较低。缺点是有加工硬化现象,严重时使金属失去进一步变形能力。冷冲压要求坯料的厚度均匀且波动范围小,表面光洁、无斑、无划伤等。
2.热冲压将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法。优点为可消除内应力,避免加工硬化,增加材料的塑性,降低变形抗力,减少设备的动力消耗。(来源:中国机械网)
1.冲模结构:冲模是使板料产生分离或变形的工具。典型的冲模结构如图3-17所示,它由上模和下模两部分组成。上模的模柄固定在冲床的滑块上,随滑块上下运动,下模则固定在冲床的工作台上。
冲头和凹模是冲模中使坯料变形或分离的工作部分,用压板分别固定在上模板和下模板上。上、下模板分别装有导套和导柱,以引导冲头和凹模对准。而导板和定位销则分别用以控制坯料送进方向和送进长度。卸料板的作用,是在冲压后使工件或坯料从冲头上脱出。
2.冲模的分类
冲模是冲压生产中必不可少的模具。冲模基本上可分为简单模、连续模和复合模三种。
(1)简单冲模 简单冲模是在冲床的一次冲程中只完成一个工序的冲模。图3-17即是落料或冲孔用的简单冲模,简单冲模的装配图如图3-18所示。工作时条料在凹模上沿两个导板9之间送进,碰到定位销10为止。凸模向下冲压时,冲下的零件(或废料)进入凹模孔,而条料则夹住凸模并随凸模一起回程向上运动。条料碰到卸料板8时(固定在凹模上)被推下,这样,条料继续在导板间送进。重复上述动作,冲下第二个零件。
(2) 连续冲模 冲床的一次冲程中,在模具不同部位上同时完成数道冲压工序的模具,称为连续模,如图3-19所示。工作时定位销2对准预先冲出的定位孔,上模向下运动,凸模1进行落料,凸模4进行冲孔。当上模回程时,卸料板6从凸模上推下废料。这时再将坯料7向前送进,执行第二次冲裁。如此循环进行,每次送进距离由挡料销控制。
(3) 复合冲模 在一次冲程中,在模具同一部位上同时完成数道冲压工序的模具,称为复合模,如图3-20所示。复合模的最大特点是模具中有一个凸凹模1。凸凹模的外圆是落料凸模刃口,内孔则成为拉深凹模。当滑块带着凸凹模向下运动时,条料首先在凸凹模1和落料凹模4中落料。落料件被下模当中的拉深凸模2顶住,滑块继续向下运动时,凹模随之向下运动进行拉深。顶出器5和卸料器3在滑块的回程中将拉深件9推出模具。复合模适用于产量大、精度高的冲压件。
3.冲压基本工艺冲压的主要基本工序有落料、冲孔、弯曲和拉深。
(1)落料和冲孔落料和冲孔是使坯料分离的工序,如下图3-21所示。
落料和冲孔的过程完全一样,只是用途不同。落料时,被分离的部分是成品,剩下的周边是废料;冲孔则是为了获得孔,被冲孔的板料是成品,而被分离部分是废料。落料和冲孔统称为冲裁。冲裁模的冲头和凹模都具有锋利的刃口,在冲头和凹模之间有相当于板厚5%-10%的间隙,以保证切口整齐而少毛刺。
(2)弯曲弯曲就是使工件获得各种不同形状的弯角。弯曲模上使工件弯曲的工作部分要有适当的圆角半径r,以避免工件弯曲时开裂,如图3-22所示。
(3)拉深:拉深是将平板坯料制成杯形或盒形件的加工过程。拉深模的冲头和凹模边缘应做成圆角以避免工件被拉裂。冲头与凹模之间要有比板料厚度稍大一点的间隙(一般为板厚的1.1-1.2倍),以便减少摩擦力。为了防止褶皱,坯料边缘需用压板(压边圈)压紧,如图3-23所示。产品的实际拉深过程会产生拉裂的缺陷,请看
板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加 工方法。因多数情况下板料无须加热,故亦称冷冲压,又简称冷冲或冲压。
常用的板材为低碳钢、不锈钢、铝、铜及其合金等,它们塑性高,变形抗力低,适合于冷冲压加工。
板料冲压易实现机械化和自动化,生产效率高;冲压件尺寸精确,互换性好;表面光洁,无需机械加工;广泛用于汽车、电器、仪表和航空等制造业中。
3.2.1冲床结构及其工作原理
冲床有很多种类型,常用的开式冲床如图3-16所示。电动机4通过三角皮带10带动大飞轮9转动,当踩下踏板12后,离合器8使大飞轮与曲轴相连而旋转,再经连杆5使滑块11沿导轨2做上下往复运动,进行冲压加工。当松开踏板时,离合器脱开,制动器6立即制止曲轴转动,使滑块停止在最高位置上。