冲压成形与模具技术概述.ppt

模具设计与制造专业主干专业课程,冲压工艺及模具设计,主讲教师：钟礼君 讲师联系电话：,模具设计与制造专业主干专业课程,授课学时：64学时=理论课（48学时）+实验（16学时）,考核方式：,课程情况总体简介,考试70%考勤20%作业10%,课程设计：3周（18-20周）,模具设计与制造专业主干专业课程,什么是模具？,模具是在工业生产中，将材料（包括金属和非金属）加工成为零件的一种特殊工艺装备。,它属于生产过程中的中间品，但是由于其具有工序少、材料利用率高、低能耗、易生产等优点，在汽车、能源、机械、电子、信息、航空航天工业和日常生活中被广泛应用。,模具设计与制造专业主干专业课程,模具的地位及目前的发展状况及趋势：,模具被人们称之为“工业之母”，“效益放大器”。在德国模具被称为“金属加工业中的帝王”，在日本模具被称为“进入富裕社会的原动力”，在罗马尼亚则更是称模具就是“黄金”。,一个国家模具工业强盛必然意味着这个国家工业的强盛，工业强了当然经济必然发达。,从2001年起世界模具业一直处于稳步上升态势，平均增长率达到5%以上，到2008年市场规模接近789亿美元，预计2011年模具产业产值达到1000亿美元。我国模具产业虽然起步较早，但是仍被视为附属产业而发展缓慢，销售规模不及国外市场。但是从发展速度来看，中国的增长率远高于世界模具行业整体速度。,模具设计与制造专业主干专业课程,模具的地位及目前的发展状况及趋势：,近年来中国模具业取得了快速发展，中国模具产品结构进一步趋向合理，具有高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命模具的份额从20%提高到30%，2010年中国模具销售额1120亿元。预计到2015年，国内模具市场需求量将在2500亿元人民币左右。,目前中国汽车、IT装备、家电模具潜在市场十分巨大。从1997年开始，随着汽车、装备制造业、家用电器的高速增长，中国国内模具市场的需求开始显著增长。我国部份民营模具企业开始生产各种高、精、大、多功能模具，但质量好的冲压模具在汽车整车等行业供不应求；压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增；注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外，特种模具也有较大的发展前景。,模具设计与制造专业主干专业课程,模具的分类（以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象）：,模具设计与制造专业主干专业课程,模具的分类（以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象）：,模具设计与制造专业主干专业课程,模具的分类（以使用模具进行成形加工的工艺性质和使用对象）：,模具设计与制造专业主干专业课程,课程任务：,1.了解常见冲压工序的变形规律；2.认识冲压成形工艺方法、冲压模具典型结构、冲压模具加工方法与手段；3.掌握冲压工艺与模具设计方法、冲压模具制造工艺设计方法；4.具备进行中等复杂冲压零件的冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造工艺编制的能力。,课程性质：,模具设计与制造专业的一门主干专业技术课，是一门实践性、综合性很强的课程。,课程情况总体简介,第一章 冲压模具设计与制造基础,第二章 冲裁工艺及冲裁模设计,第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计,第四章 拉深工艺与拉深模具设计,第五章 其它成形工艺及模具设计,第六章 汽车覆盖件成形工艺及模具设计,第七章 多工位精密级进模的设计,第八章 冲压工艺规程的编制,总目录,第一章 冲压模具设计与制造基础,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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,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认识常见冲压设备，掌握选用原则；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了解常见模具材料，掌握选用原则；6认识模具制造特点，掌握模具零件加工方法。,第一章 冲压模具设计与制造基础,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、常见模具材料及选用、常用模具零件加工方法及应用。,重点：,难点：,冲压成形基本规律、冲压成形性能与机械性能关系、模具零件加工方法及应用。,第一节 冲压成形与模具技术概述,冲压：,一、冲压与冲模概念,第一章 冲压模具设计与制造基础,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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,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,第一节 冲压成形与模具技术概述,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）。,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,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,第一章 冲压模具设计与制造基础,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。,第一节 冲压成形与模具技术概述,一、冲压与冲模概念,1.基本概念（续）,2冲压成形加工特点,第一章 冲压模具设计与制造基础,（1）冲压生产率高和材料利用率高,第一节 冲压成形与模具技术概述,一、冲压与冲模概念,所以，冲压成形适宜批量生产。,（2）生产的制件精度高、复杂程度高、一致性高,（3）模具加工精度高、技术要求高、制造成本高,自动送料高速冲压,电机定、转子,电机定、转子复合模,冲压件应用的范围很广，如电子产品中，特别是精密电子零件，更是冲压模具中的精密级进模具的天下，冲压件约占到了80%-85%；汽车、农业机械产品中，冲压件约占75%-80%；轻工产品中，冲压件约占90%以上。,第一章 冲压模具设计与制造基础,冲压成形产品示例一日常用品,2冲压成形加工特点（续）,第一节 冲压成形与模具技术概述,一、冲压与冲模概念,冲压成形产品示例二高科技产品,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,根据材料的变形特点分：,第一节 冲压成形与模具技术概述,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。分离工序主要有切断、落料、冲孔、切口、切边等。,电机硅钢片,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,切断:用剪刀或模具切断板料或条料，使其分离。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,落料：用模具沿封闭轮廓冲裁板料或条料，冲下部分为工件。,开瓶器,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,冲孔：用模具沿封闭轮廓冲裁板料或条料，冲下部分为废料。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,切口：用模具将部分材料切开，但并不使它完全分离，切开部分材料发生弯曲。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,切边：用模具将工件边缘的多余材料冲切下来。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,剖切：用剖切模将坯件(弯曲件或拉深件)剖成两部分或几部分。,第一章 冲压模具设计与制造基础,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）,第一节 冲压成形与模具技术概述,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（1）弯曲：用模具把平面毛坯弯成具有一定角度或一定形状。,压弯：用弯曲模将平板(或丝料、杆件)毛坯压弯成一定尺寸和角度，或将已弯件作进一步弯曲。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,卷边：用卷边模将条料端部按一定半径卷成圆形。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,扭弯：用扭曲模将平板毛坯的一部分相对另一部分扭转成一定的角度。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（2）拉深：将一定形状的平板毛坯通过拉深模拉深成各种形状的开口空心件；或以开口空心件为毛坯通过拉深，进一步使空心件改变形状和尺寸。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,变薄拉深：用模具减小空心件毛坯的直径与壁厚，以得到底厚大于壁厚的空心件。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（3）成形：通过板料的局部变形来改变毛坯的形状和尺寸。,胀形：指从空心件内部施加径向压力，强迫局部材料厚度减薄和表面积增大，以获得所需形状和尺寸。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,起伏成形：用模具使平板毛坯产生局部凸起（或凹进）。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（4）翻边：指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘翻成竖立的直边。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（5）缩口：将预先拉深好的圆筒或管状坯料，通过模具将其口部缩小。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（6）整形：将原先的弯曲件或拉深件压成正确的形状。,二、冲压工序的分类,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（7）校平：指利用模具将有拱弯、翘曲的平板制件压平。,1.冲模的分类,三、冲模,冲裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。,第一章 冲压模具设计与制造基础,弯曲模：使平板坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定 角度和形状的工件的模具。,拉深模：是将坯料制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。,第一节 冲压成形与模具技术概述,（1）根据工艺性质分类：,冲压生产对模具结构的基本要求是：在保证冲出合格冲件的前提下，不但应与生产批量相适应，而且还具有结构简单、操作方便、安全、使用寿命长、易于制造、维修、成本低廉等特点。,成形模：是将坯料或工序件按凸凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、翻边模、整形模具等。,第一章 冲压模具设计与制造基础,（2）根据工序组合程度分类：,单工序模：一般只有一对凸凹模，在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。,第一节 冲压成形与模具技术概述,复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上工序的模具。,级进模：在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上工序的模具。,2.冲模组成零件,第一章 冲压模具设计与制造基础,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）,第一节 冲压成形与模具技术概述,直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括：成形零件、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、支撑固定零件等.,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一章 冲压模具设计与制造基础,冲压产品生产流程：,四、冲模设计与制造的要求,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,（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,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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,四、冲模设计与制造的要求（续）,第一节 冲压成形与模具技术概述,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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,四、冲模设计与制造的要求（续）,第一节 冲压成形与模具技术概述,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,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一节 冲压成形与模具技术概述,第一章 冲压模具设计与制造基础,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）,第一节 冲压成形与模具技术概述,多品种、少批量，更新换代速度快,计算机技术、制造新技术,(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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,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）,第一节 冲压成形与模具技术概述,2.冲压技术发展方向,第一章 冲压模具设计与制造基础,(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）,第一节 冲压成形与模具技术概述,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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,(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）,第一节 冲压成形与模具技术概述,2.冲压技术发展方向（续）,总 结,第一章 冲压模具设计与制造基础,冲压与冲模概念冲压工序的分类冲模的分类冲模设计与制造要求冲压技术现状与发展方向,第一节 冲压成形与模具技术概述,第一章 冲压模具设计与制造基础,冲模设计与制造场景,冲模设计,冲模制造,第一章 冲压模具设计与制造基础,多工位精密级进模,第一章 冲压模具设计与制造基础,冲压成形产品示例一日常用品,第一章 冲压模具设计与制造基础,冲压成形产品示例二高科技产品,汽车覆盖件,飞机蒙皮,第一章 冲压模具设计与制造基础,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,第一章 冲压模具设计与制造基础,五轴车铣中心,多轴联动、复合加工,五轴加工中心,第一章 冲压模具设计与制造基础,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。,第一章 冲压模具设计与制造基础,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,第一章 冲压模具设计与制造基础,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,第一章 冲压模具设计与制造基础,三坐标数控测量,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一章 冲压模具设计与制造基础,第一章 冲压模具设计与制造基础,