冲压工艺及设备

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。

第1章冲压件材料及冲压工艺性分析1

11板料冲压基本理论及材料1

111板料冲压工艺特点1

112冷冲压工序分类2

113冷冲压成形模具分类4

114冷冲压成形模具结构5

115冷冲压成形工艺中常用材料9

116常用金属冲压材料的规格11

117新型冲压材料12

118冷冲压成形模具常用材料13

12冲压件工艺性14

121冲压件的工艺性14

122冲裁件的工艺性15

123弯曲件的工艺性17

124拉深件的结构工艺性18

第2章冲裁模20

21冲裁件排样的设计20

211冲裁变形过程分析20

212冲裁断面特征及板料的受力分析20

213冲裁间隙的选择22

214合理冲裁间隙的计算与选择24

215凸、凹模尺寸确定27

216冲压力33

217压力中心的确定37

218排样与搭边40

22冷冲模典型零件设计44

221冲模组成零件44

222凸模44

223凹模51

224凸凹模的最小壁厚55

225凸、凹模的镶拼结构55

226定位装置的设计58

227挡料装置的设计60

228导料装置的设计62

229导正装置的设计64

2210卸料装置的设计67

2211推件与顶件装置的设计70

2212导板的设计71

2213压料装置的设计73

2214模架的选用75

2215凸、凹模固定板和垫板的设计78

2216紧固零件的选用79

23冲裁模典型结构79

231无导向单工序冲裁模79

232导板式单工序冲裁模81

233导柱式单工序冲裁模81

234冲孔模84

235导正销定距的级进模84

236侧刃定距的级进模86

237无废料、少废料级进模89

238正装式复合模91

239倒装式复合模91

第3章弯曲模93

31弯曲变形过程93

32弯曲毛坯展开长度计算95

33最小弯曲半径及弯曲力97

34弯曲模工作部分的尺寸参数98

35回弹101

36弯曲模的典型结构103

361V形件弯曲模103

362U形件弯曲模103

363U形件弯曲模(四角件弯曲模)104

364Z形件弯曲模106

第4章拉深模107

41拉深变形特点107

411拉深系数107

412拉深次数109

413圆筒形件各次工序尺寸的计算110

42拉深模的类型111

43拉深力的计算111

4 4拉深件的毛坯尺寸计算（圆筒件）113

45拉深模工作部分结构与尺寸计算118

451拉深模工作部分结构118

452拉深模工作部分尺寸计算121

453压边装置123

46拉深模典型结构125

第5章多工位级进模128

51多工位级进模的概述128

52多工位级进模的分类129

521按冲压件成形方法分类129

522按级进模所包含的工序性质分类129

53多工位级进模排样设计130

531排样设计的原则130

532排样设计时应考虑的因素131

533载体设计132

534冲切刃口设计133

535定距设计135

54多工位级进模典型结构139

541带料级进拉深模139

542冲孔、落料多工位级进模140

543落料、冲孔级进模145

544冲孔、切断、压弯级进模146

545冲裁、弯曲、胀形多工位级进模147

546冲裁、拉深、翻孔多工位级进模151

55多工位级进模的设计要点153

551级进模总体设计153

552凹模设计155

553凸模设计157

554凸模固定板设计158

555定距机构设计158

556导料装置设计160

557卸料装置设计162

第6章冲压设备的选用与操作167

61冲压设备分类、型号及特点167

611冲压设备分类、型号167

612曲柄压力机的结构与原理168

613其它类型的冲压设备170

62冲压设备类型的选用及主要技术参数185

621冲压设备类型的选择185

622冲压设备规格的选择186

63曲柄压力机的操作189

631曲柄压力机的能力189

632曲柄压力机结构的正确使用189

633模具对压力机正确使用的影响190

634压力机正确的操作191

635对压力机的定期检修保养191

64压力机上模具的装模与卸模192

641冲压模的安装192

642冲压模的拆卸194

第7章冲裁模具设计实例195

71冲裁模具设计要点195

72设计举例201

第8章冷冲压成形模具的装配实训207

81冷冲模装配的技术要求207

811冷冲模的制造特点207

812制造冷冲模的步骤207

813冷冲模装配的技术要求208

82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

84在装配冲模时，控制凸、凹模间隙的方法210

85确定冲模的装配顺序212

86模具零件紧固——机械固定法213

87模具零件紧固——物理固定法215

88模具零件紧固——化学固定法216

89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

91冲模的安装步骤223

92模具装配后进行试模与调整的原因224

93模具调试的内容224

94模具在调试过程中应注意的问题225

95模具冲裁模调试的要点225

96弯曲模的调整要点226

97拉深模试模与调整要点226

98冲裁模试冲时常会出现的弊病及调整227

99弯曲模试模过程中常见的弊病及调整方法230

910拉深模调试中的缺陷及调整方法232

911试模常见问题及其调整234

912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

11制图的基本规定1

111图纸幅面和标题栏1

112比例3

113字体5

114图线5

115尺寸注法6

12投影法的基本知识10

121中心投影法10

122平行投影法10

123正投影的基本特性11

13模具零件三视图的形成及其对应关系11

131多面正投影11

132三视图的形成12

133三视图的投影关系13

14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

21视图16

211基本视图16

212向视图17

213局部视图18

214斜视图19

22剖视图20

221剖视图的基本概念20

222剖视图的种类23

223剖切面的种类26

23断面图29

231断面图的概念29

232移出断面图29

233重合断面图31

24局部放大图与简化画法31

2 41局部放大图31

242机械图样常用的简化画法32

25模具零件图综合应用举例35

第3章模具典型结构39

31模具与模具种类39

311模具及其作用39

312模具的种类39

32塑料注射成型模具的分类与结构40

321注射成型模具的分类40

322注射成型模具的结构40

33冲裁模具的分类与结构45

331冲裁模具的分类45

332冷冲压模具的结构45

第4章模具零件图的识读与绘制52

41模具零件图概述52

411模具零件图的作用52

412模具零件图的内容52

42模具零件图视图选择和尺寸标注53

421模具零件图的视图选择53

422模具零件图的尺寸标注58

43模具零件图的技术要求65

431零件的极限与配合66

432零件的表面粗糙度75

433零件的表面形状与位置公差78

434模具常用材料及在零件图中的注写81

435模具常用热处理82

44读模具零件图的其本要求与步骤85

45模具零件测绘86

451模具零件草图的作用和要求86

452绘制模具零件草图的方法、步骤86

453模具零件的测量方法87

454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

51模具装配图的作用与内容91

511模具装配图的作用91

512模具装配图的内容91

52模具测绘92

521了解测绘对象和拆卸零件92

522画模具装配示意图92

523模具零件测绘93

524画模具装配图93

525绘制模具零件图94

53模具装配图画法95

531模具装配图中视图的选择95

532模具装配图的规定画法95

533模具装配图的特殊画法97

54模具装配图的尺寸标注与技术要求的注写97

541模具装配图上应标注的尺寸97

542模具装配图上技术要求的注写97

55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

551模具装配图中零件序号及其编排方法98

552模具装配图中标题栏和明细栏的填写99

56模具装配工艺结构简介99

561冲模装配的技术要求99

562模架的装配100

563凹模与凸模的装配101

564低熔点合金和粘接技术的应用102

565总装103

57绘制模具装配图的步骤104

571准备阶段105

572确定表达方案105

573画图步骤105

58识读模具装配图106

581识读模具装配图的基本要求106

582识读模具装配图的方法与步骤106

59拆画模具零件图107

591拆画模具零件图时要注意的几个问题107

592拆画模具零件图实例107

第6章模具设计方法与图例114

61模具设计流程与模具设计程序114

611模具设计流程114

612模具设计程序115

62模具设计典型图例117

621塑料注射模具的结构组成117

622典型塑料注射模具图例117

第7章AutoCAD绘制模具图125

71AutoCAD 2002绘图软件125

711AutoCAD操作125

712AutoCAD 2002术语与概念128

72AutoCAD 2002软件命令131

721基本绘图命令131

722编辑绘图命令137

723图层、颜色及线型144

724文字标注145

725尺寸标注153

73绘制模具零件图164

74绘制模具装配图167

75图形输出167

76AutoCAD 2004的新特点177

77AutoCAD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。