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1、模具設計與制造專業(yè)核心課程,沖壓工藝與模具設計,主講人：黃常翼,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,內(nèi)容簡介：,本章講述沖壓模具設計與制造的基礎知識。 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）,加工設備：主要是壓力機,加工工藝裝
2、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,高效的沖壓設備,沖壓生產(chǎn)的三要素,,,,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,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、沖模設計與制造方法和手段，決定了沖模是技術密集、高附
3、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)
4、部的應力超過強度極限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 沖壓工藝與模具設計概述,成形工序：,沖壓成形時，變形材料內(nèi)部應力超過屈服極限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：,
5、工藝零件：,三、沖模（續(xù)）,直接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：導向零件、緊固零件、標準件及其它零件等.,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程：,四、沖模設計與制造的要求,（沖壓）產(chǎn)品設計,,,,,,沖壓成形工藝設計,沖壓模具設計,沖模制造,,,,,,,,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn),相互影響,相互關聯(lián),沖模設計與制造流程圖,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,沖壓模具設計與制造包括沖壓工藝設計、模具設計與模具制造三大基本工作。 沖壓工藝設
6、計是沖模設計的基礎和依據(jù)。 沖模設計的目的是保證實現(xiàn)沖壓工藝。 沖模制造則是模具設計過程的延續(xù)，目的是使設計圖樣，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、沖模設計與制造的要求（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,沖模設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致質(zhì)量的下降。,四、沖模設計與制造的要求（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,1.我國沖壓技術現(xiàn)狀 技術落后、經(jīng)濟效益低
7、。 主要原因：沖壓基礎理論與成形工藝落后； 模具標準化程度低； 模具設計方法和手段、模具制造工藝及設備落后； 模具專業(yè)化水平低。 所以，結(jié)果導致我國模具在壽命、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、沖壓技術現(xiàn)狀與發(fā)展方向,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,2.沖壓技術發(fā)展方向,產(chǎn)品市場變化：,,技術發(fā)展：,,,牽引,推動,沖壓模具設計與制造技術正由手工設計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術轉(zhuǎn)變。,五、沖壓技術現(xiàn)
8、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、制造新技術,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,(1)沖壓成形理論及沖壓工藝 加強理論研究，開展CAE技術應用。 開發(fā)和應用沖壓新工藝。,,滿足產(chǎn)品開發(fā)在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。,五、沖壓技術現(xiàn)狀與發(fā)展方向（續(xù)）,2.沖壓技術發(fā)展方向,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,(2)模具先進制造工藝及設備,,五、沖壓技術現(xiàn)狀與發(fā)展方向（續(xù)）,2.沖壓技術發(fā)展方向（續(xù)）,數(shù)控化、高速化、復合化加工技術,先進特種加工技術,精密磨削、微細加工技術,先進工藝
9、裝備技術,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 沖壓工藝與模具設計概述,(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 二、三維相結(jié)合的數(shù)字化設計技術與數(shù)字化制造技術。 模具行業(yè)是最早應用CAD/CAM技術的行業(yè)之一。,(5)快速經(jīng)濟制模技術 加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本。適應小批 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、沖壓技術現(xiàn)狀與發(fā)展方向（續(xù)）,2.沖壓技術發(fā)展方向（續(xù)）,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,第二節(jié) 沖壓設備及選用,三、模具的安裝,一般次序： 1.檢查臺面、閉合高
10、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 沖壓工藝與模具設計概述,第二節(jié) 沖壓設備及選用,機械壓力機（以Jxx表示其型號）,一、常見沖壓設備,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 沖壓工藝與模具設計概述,第二節(jié) 沖壓設備及選用,（一）壓力機類型的選擇,二、沖壓設備的選用,（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
11、質(zhì)、生產(chǎn)批量、沖件質(zhì)量等要求進行選擇。,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,第二節(jié) 沖壓設備及選用,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 沖壓工藝與模具設計概述,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
12、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比計算出的拉深力大60%100%。,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,壓力機的閉合高度：,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 沖壓工藝與模具設計概述,沖模設計與制造場景,沖模設計,沖模制造,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,多工位精密級
13、進模,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,沖壓成形產(chǎn)品示例一日常用品,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,沖壓成形產(chǎn)品示例二 高科技產(chǎn)品,汽車覆蓋件,飛機蒙皮,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,,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 沖壓工藝與模具設計概述,五軸車銑中心,多軸聯(lián)動、復合加工,五軸加工中心,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,慢走絲線切割技術 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,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,3R裝夾系統(tǒng)（統(tǒng)一工藝基準定位系統(tǒng)）應用,先進工藝裝備技術,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,三坐標數(shù)控測量,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,第一單元 沖壓工藝與模具設計概述,
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