沖壓工藝及設(shè)備

前言

第1章 緒論

1.1 沖壓加工的概念及特點

1.1.1 沖壓相關(guān)基本概念

1.1.2 沖壓加工的特點

1.2 沖壓的基本工序及模具

1.2.1 沖壓的基本工序分類

1.2.2 沖壓模具

1.3 沖壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向

1.4 本課程的學(xué)習(xí)方法

思考練習(xí)題

第2章 沖壓基礎(chǔ)

2.1 金屬塑性變形的基本概念

2.1.1 彈性變形與塑性變形

2.1.2 金屬的塑性與變形抗力

2.1.3 影響金屬塑性的主要因素

2.2 金屬塑性變形的基本規(guī)律

2.2.1 最小阻力定律

2.2.2 加工硬化及卸載彈性恢復(fù)規(guī)律

2.2.3 塑性變形時的體積不變規(guī)律

2.3 沖壓材料及其沖壓成形性能

2.3.1 沖壓材料

2.3.2 材料的沖壓成形性能

2.3.3 沖壓工藝對材料的基本要求

2.3.4 沖壓材料的合理選用

2.4 沖壓設(shè)備

2.4.1 沖壓設(shè)備的分類

2.4.2 沖壓設(shè)備的型號表示方法

2.4.3 曲柄壓力機

2.4.4 液壓機

思考練習(xí)題

第3章 沖裁

3.1 沖裁變形過程分析

3.1.1 沖裁變形過程

3.1.2 沖裁件的質(zhì)量及其影響因素

3.2 沖裁件的工藝性

3.2.1 沖裁件的結(jié)構(gòu)與尺寸

3.2.2 沖裁件的精度與斷面表面粗糙度

3.2.3 沖裁件材料的選用

3.3 沖裁間隙

3.3.1 間隙對沖裁件質(zhì)量的影響

3.3.2 間隙對沖裁力的影響

3.3.3 間隙對模具壽命的影響

3.3.4 間隙值的確定

3.4 凸模和凹模刃口尺寸的確定

3.4.1 沖裁模刃口尺寸的計算

3.4.2 計算舉例

3.5 沖裁件的排樣

3.5.1 材料利用率

3.5.2 排樣方法

3.5.3 搭邊和料寬

3.6 沖裁力、卸料力及推件力的計算

3.6.1 沖裁力的計算

3.6.2 降低沖裁力的方法

3.6.3 卸料力及推件力的計算

3.7 沖裁模的典型結(jié)構(gòu)

3.7.1 沖裁模的分類

3.7.2 沖裁模的結(jié)構(gòu)組成

3.7.3 典型沖裁模的結(jié)構(gòu)分析

3.8 沖裁模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)件的選用

3.8.1 沖裁模零部件的分類

3.8.2 成形零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.8.3 卸料及壓料零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.9 精密沖裁

3.9.1 整修

3.9.2 半精密沖裁

3.9.3 精密沖裁

3.9.4 精密沖裁模具結(jié)構(gòu)

思考練習(xí)題

第4章 彎曲

4.1 概述

4.2 彎曲變形分析

4.2.1 彎曲變形過程

4.2.2 彎曲變形的特點

4.2.3 彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變特點

4.3 最小相對彎曲半徑

4.3.1 彎曲變形程度與最小彎曲半徑

4.3.2 影響最小相對彎曲半徑的因素

4.3.3 最小相對彎曲半徑的確定

4.3.4 提高彎曲極限變形程度的方法

4.4 彎曲件的常見缺陷及其預(yù)防措施

4.4.1 彎裂及其預(yù)防措施

4.4.2 截面畸變及其預(yù)防措施

4.4.3 翹曲及其預(yù)防措施

4.4.4 彎曲回彈及其預(yù)防措施

4.5 彎曲力的計算

4.5.1 自由彎曲力

4.5.2 校正彎曲力

4.5.3 頂件力和壓料力

4.5.4 壓力機公稱壓力的確定

4.6 彎曲件的毛坯長度計算

4.6.1 中性層位置的確定

4.6.2 彎曲件坯料尺寸的計算

4.6.3 鉸鏈?zhǔn)綇澢?

4.7 彎曲件的工藝性及工序安排

4.7.1 彎曲件的精度

4.7.2 彎曲件的材料

4.7.3 彎曲件的結(jié)構(gòu)

4.7.4 彎曲件的工序安排

4.8 彎曲模工作部分的設(shè)計

4.9 彎曲模的典型結(jié)構(gòu)

思考練習(xí)題

第5章 拉深

5.1 拉深變形分析

5.1.1 拉深變形過程

5.1.2 拉深制件的質(zhì)量分析

5.2 直壁旋轉(zhuǎn)制件的拉深

5.2.1 坯料尺寸計算

5.2.2 無凸緣圓筒形件的拉深

5.2.3 有凸緣圓筒形件的拉深

5.2.4 階梯形制件的拉深

5.3 其他旋轉(zhuǎn)體制件的拉深

5.3.1 球面制件的拉深

5.3.2 錐形制件的拉深

5.3.3 拋物線形件的拉深

5.4 盒形件的拉深

5.4.1 盒形件的拉深特點

5.4.2 盒形件拉深的工序計算

5.5 拉深模工作零件的設(shè)計

5.5.1 拉深模工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

5.5.2 拉深模典型結(jié)構(gòu)

5.6 拉深工藝設(shè)計

5.6.1 拉深件的工藝性

5.6.2 壓邊裝置與壓邊力

5.6.3 拉深力的確定及設(shè)備的選用

5.6.4 拉深工藝的輔助工序

5.7 拉深模設(shè)計實例

思考練習(xí)題

第6章 其他沖壓成形

6.1 翻邊

6.1.1 內(nèi)孔翻邊

6.1.2 非圓形孔的內(nèi)孔翻邊

6.1.3 外緣翻邊

6.2 脹形

6.3 縮口

6.4 擴口

6.5 校平和整形

6.6 級進模

6.6.1 多工位級進模

6.6.2 多工位級進模的分類

思考練習(xí)題

第7章 沖壓模具的壽命、材料及安全措施

7.1 沖壓模具壽命

7.1.1 沖壓模具的工作條件及失效形式

7.1.2 影響沖壓模具壽命的因素及提高其壽命的措施

7.2 沖壓模具材料

7.2.1 對沖壓模具材料的要求

7.2.2 沖壓模具材料的種類與特性

7.2.3 沖壓模具材料的選用及熱處理

7.3 沖壓生產(chǎn)的安全措施

7.3.1 沖壓生產(chǎn)發(fā)生事故的原因

7.3.2 沖壓生產(chǎn)安全保護的主要措施

思考練習(xí)題

第8章 沖壓工藝規(guī)程的制訂

8.1 制訂工藝規(guī)程的步驟

8.2 實例分析

思考練習(xí)題

附錄

附錄A 沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能

附錄B 屈服比、板厚方向性系數(shù)與板平面方向性

附錄C 機械壓力機的列、組代號

參考文獻

本書是為配合教育部“以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向”的新一輪職業(yè)教育教學(xué)改革和教材建設(shè)工作的深入開展，按照中等職業(yè)教育模具設(shè)計和制造專業(yè)的基本要求，結(jié)合編者多年教學(xué)和生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗編寫而成的。本書以理論與實踐相結(jié)合為指導(dǎo)思想，一切從實用出發(fā)，力求深入淺出，通俗易懂。

本書共分8章，系統(tǒng)地介紹了沖壓模具設(shè)計的原理、沖壓工藝計算及工藝分析等內(nèi)容，著重敘述了沖裁、彎曲、拉深三大沖壓工藝，并對沖壓材料、模具材料及提高模具壽命的措施等也作了一定的介紹。

本書是中等職業(yè)教育機械制造、模具制造、數(shù)控加工等專業(yè)的教學(xué)用書，也可供從事相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考使用。

第1章沖壓件材料及沖壓工藝性分析1

11板料沖壓基本理論及材料1

111板料沖壓工藝特點1

112冷沖壓工序分類2

113冷沖壓成形模具分類4

114冷沖壓成形模具結(jié)構(gòu)5

115冷沖壓成形工藝中常用材料9

116常用金屬沖壓材料的規(guī)格11

117新型沖壓材料12

118冷沖壓成形模具常用材料13

12沖壓件工藝性14

121沖壓件的工藝性14

122沖裁件的工藝性15

123彎曲件的工藝性17

124拉深件的結(jié)構(gòu)工藝性18

第2章沖裁模20

21沖裁件排樣的設(shè)計20

211沖裁變形過程分析20

212沖裁斷面特征及板料的受力分析20

213沖裁間隙的選擇22

214合理沖裁間隙的計算與選擇24

215凸、凹模尺寸確定27

216沖壓力33

217壓力中心的確定37

218排樣與搭邊40

22冷沖模典型零件設(shè)計44

221沖模組成零件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、凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)55

226定位裝置的設(shè)計58

227擋料裝置的設(shè)計60

228導(dǎo)料裝置的設(shè)計62

229導(dǎo)正裝置的設(shè)計64

2210卸料裝置的設(shè)計67

2211推件與頂件裝置的設(shè)計70

2212導(dǎo)板的設(shè)計71

2213壓料裝置的設(shè)計73

2214模架的選用75

2215凸、凹模固定板和墊板的設(shè)計78

2216緊固零件的選用79

23沖裁模典型結(jié)構(gòu)79

231無導(dǎo)向單工序沖裁模79

232導(dǎo)板式單工序沖裁模81

233導(dǎo)柱式單工序沖裁模81

234沖孔模84

235導(dǎo)正銷定距的級進模84

236側(cè)刃定距的級進模86

237無廢料、少廢料級進模89

238正裝式復(fù)合模91

239倒裝式復(fù)合模91

第3章彎曲模93

31彎曲變形過程93

32彎曲毛坯展開長度計算95

33最小彎曲半徑及彎曲力97

34彎曲模工作部分的尺寸參數(shù)98

35回彈101

36彎曲模的典型結(jié)構(gòu)103

361V形件彎曲模103

362U形件彎曲模103

363U形件彎曲模(四角件彎曲模)104

364Z形件彎曲模106

第4章拉深模107

41拉深變形特點107

411拉深系數(shù)107

412拉深次數(shù)109

413圓筒形件各次工序尺寸的計算110

42拉深模的類型111

43拉深力的計算111

4 4拉深件的毛坯尺寸計算（圓筒件）113

45拉深模工作部分結(jié)構(gòu)與尺寸計算118

451拉深模工作部分結(jié)構(gòu)118

452拉深模工作部分尺寸計算121

453壓邊裝置123

46拉深模典型結(jié)構(gòu)125

第5章多工位級進模128

51多工位級進模的概述128

52多工位級進模的分類129

521按沖壓件成形方法分類129

522按級進模所包含的工序性質(zhì)分類129

53多工位級進模排樣設(shè)計130

531排樣設(shè)計的原則130

532排樣設(shè)計時應(yīng)考慮的因素131

533載體設(shè)計132

534沖切刃口設(shè)計133

535定距設(shè)計135

54多工位級進模典型結(jié)構(gòu)139

541帶料級進拉深模139

542沖孔、落料多工位級進模140

543落料、沖孔級進模145

544沖孔、切斷、壓彎級進模146

545沖裁、彎曲、脹形多工位級進模147

546沖裁、拉深、翻孔多工位級進模151

55多工位級進模的設(shè)計要點153

551級進?？傮w設(shè)計153

552凹模設(shè)計155

553凸模設(shè)計157

554凸模固定板設(shè)計158

555定距機構(gòu)設(shè)計158

556導(dǎo)料裝置設(shè)計160

557卸料裝置設(shè)計162

第6章沖壓設(shè)備的選用與操作167

61沖壓設(shè)備分類、型號及特點167

611沖壓設(shè)備分類、型號167

612曲柄壓力機的結(jié)構(gòu)與原理168

613其它類型的沖壓設(shè)備170

62沖壓設(shè)備類型的選用及主要技術(shù)參數(shù)185

621沖壓設(shè)備類型的選擇185

622沖壓設(shè)備規(guī)格的選擇186

63曲柄壓力機的操作189

631曲柄壓力機的能力189

632曲柄壓力機結(jié)構(gòu)的正確使用189

633模具對壓力機正確使用的影響190

634壓力機正確的操作191

635對壓力機的定期檢修保養(yǎng)191

64壓力機上模具的裝模與卸模192

641沖壓模的安裝192

642沖壓模的拆卸194

第7章沖裁模具設(shè)計實例195

71沖裁模具設(shè)計要點195

72設(shè)計舉例201

第8章冷沖壓成形模具的裝配實訓(xùn)207

81冷沖模裝配的技術(shù)要求207

811冷沖模的制造特點207

812制造冷沖模的步驟207

813冷沖模裝配的技術(shù)要求208

82裝配模具前，模具鉗工應(yīng)做的準(zhǔn)備工作209

8 3模具的裝配方法209

84在裝配沖模時，控制凸、凹模間隙的方法210

85確定沖模的裝配順序212

86模具零件緊固——機械固定法213

87模具零件緊固——物理固定法215

88模具零件緊固——化學(xué)固定法216

89冷沖壓成形模具裝配實例218

第9章冷沖壓成形模具的調(diào)試223

91沖模的安裝步驟223

92模具裝配后進行試模與調(diào)整的原因224

93模具調(diào)試的內(nèi)容224

94模具在調(diào)試過程中應(yīng)注意的問題225

95模具沖裁模調(diào)試的要點225

96彎曲模的調(diào)整要點226

97拉深模試模與調(diào)整要點226

98沖裁模試沖時常會出現(xiàn)的弊病及調(diào)整227

99彎曲模試模過程中常見的弊病及調(diào)整方法230

910拉深模調(diào)試中的缺陷及調(diào)整方法232

911試模常見問題及其調(diào)整234

912墊圈正裝復(fù)合模調(diào)試實例235

參考文獻238

第1章模具制圖基礎(chǔ)知識1

11制圖的基本規(guī)定1

111圖紙幅面和標(biāo)題欄1

112比例3

113字體5

114圖線5

115尺寸注法6

12投影法的基本知識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模具零件三視圖的形成及其對應(yīng)關(guān)系11

131多面正投影11

132三視圖的形成12

133三視圖的投影關(guān)系13

14模具零件三視圖的畫圖步驟14

第2章模具零件基本表達方法16

21視圖16

211基本視圖16

212向視圖17

213局部視圖18

214斜視圖19

22剖視圖20

221剖視圖的基本概念20

222剖視圖的種類23

223剖切面的種類26

23斷面圖29

231斷面圖的概念29

232移出斷面圖29

233重合斷面圖31

24局部放大圖與簡化畫法31

2 41局部放大圖31

242機械圖樣常用的簡化畫法32

25模具零件圖綜合應(yīng)用舉例35

第3章模具典型結(jié)構(gòu)39

31模具與模具種類39

311模具及其作用39

312模具的種類39

32塑料注射成型模具的分類與結(jié)構(gòu)40

321注射成型模具的分類40

322注射成型模具的結(jié)構(gòu)40

33沖裁模具的分類與結(jié)構(gòu)45

331沖裁模具的分類45

332冷沖壓模具的結(jié)構(gòu)45

第4章模具零件圖的識讀與繪制52

41模具零件圖概述52

411模具零件圖的作用52

412模具零件圖的內(nèi)容52

42模具零件圖視圖選擇和尺寸標(biāo)注53

421模具零件圖的視圖選擇53

422模具零件圖的尺寸標(biāo)注58

43模具零件圖的技術(shù)要求65

431零件的極限與配合66

432零件的表面粗糙度75

433零件的表面形狀與位置公差78

434模具常用材料及在零件圖中的注寫81

435模具常用熱處理82

44讀模具零件圖的其本要求與步驟85

45模具零件測繪86

451模具零件草圖的作用和要求86

452繪制模具零件草圖的方法、步驟86

453模具零件的測量方法87

454測量模具零件應(yīng)注意的問題90

第5章模具裝配圖的識讀與繪制91

51模具裝配圖的作用與內(nèi)容91

511模具裝配圖的作用91

512模具裝配圖的內(nèi)容91

52模具測繪92

521了解測繪對象和拆卸零件92

522畫模具裝配示意圖92

523模具零件測繪93

524畫模具裝配圖93

525繪制模具零件圖94

53模具裝配圖畫法95

531模具裝配圖中視圖的選擇95

532模具裝配圖的規(guī)定畫法95

533模具裝配圖的特殊畫法97

54模具裝配圖的尺寸標(biāo)注與技術(shù)要求的注寫97

541模具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸97

542模具裝配圖上技術(shù)要求的注寫97

55模具裝配圖中零件序號及其編排方法與明細表、標(biāo)題欄的填寫98

551模具裝配圖中零件序號及其編排方法98

552模具裝配圖中標(biāo)題欄和明細欄的填寫99

56模具裝配工藝結(jié)構(gòu)簡介99

561沖模裝配的技術(shù)要求99

562模架的裝配100

563凹模與凸模的裝配101

564低熔點合金和粘接技術(shù)的應(yīng)用102

565總裝103

57繪制模具裝配圖的步驟104

571準(zhǔn)備階段105

572確定表達方案105

573畫圖步驟105

58識讀模具裝配圖106

581識讀模具裝配圖的基本要求106

582識讀模具裝配圖的方法與步驟106

59拆畫模具零件圖107

591拆畫模具零件圖時要注意的幾個問題107

592拆畫模具零件圖實例107

第6章模具設(shè)計方法與圖例114

61模具設(shè)計流程與模具設(shè)計程序114

611模具設(shè)計流程114

612模具設(shè)計程序115

62模具設(shè)計典型圖例117

621塑料注射模具的結(jié)構(gòu)組成117

622典型塑料注射模具圖例117

第7章AutoCAD繪制模具圖125

71AutoCAD 2002繪圖軟件125

711AutoCAD操作125

712AutoCAD 2002術(shù)語與概念128

72AutoCAD 2002軟件命令131

721基本繪圖命令131

722編輯繪圖命令137

723圖層、顏色及線型144

724文字標(biāo)注145

725尺寸標(biāo)注153

73繪制模具零件圖164

74繪制模具裝配圖167

75圖形輸出167

76AutoCAD 2004的新特點177

77AutoCAD應(yīng)用技巧精選179

參考文獻182

(1)零件及其沖壓工藝性分析根據(jù)沖壓件產(chǎn)品圖，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求、原材料尺寸規(guī)格和力學(xué)性能，并結(jié)合可供選用的沖壓設(shè)備規(guī)格以及模具制造條件、生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性。良好的沖壓工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、占用設(shè)備數(shù)量少、模具結(jié)構(gòu)簡單而壽命高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡單。

(2)確定工藝方案，主要工藝參數(shù)計算在沖壓工藝性分析的基礎(chǔ)上，找出工藝與模具設(shè)計的特點與難點，根據(jù)實際情況提出各種可能的沖壓工藝方案，內(nèi)容包括工序性質(zhì)、工序數(shù)目、工序順序及組合方式等。有時同一種沖壓零件也可能存在多個可行的沖壓工藝方案，通常每種方案各有優(yōu)缺點，應(yīng)從產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備占用情況、模具制造的難易程度和壽命高低、生產(chǎn)成本、操作方便與安全程度等方面進行綜合分析、比較，確定出適合于現(xiàn)有生產(chǎn)條件的最佳方案。此外，了解零件的作用及使用要求對零件沖壓工藝與模具設(shè)計是有幫助的。

工藝參數(shù)指制定工藝方案所依據(jù)的數(shù)據(jù)，如各種成形系數(shù)(拉深系數(shù)、脹形系數(shù)等)、零件展開尺寸以及沖裁力、成形力等。計算有兩種情況，第一種是工藝參數(shù)可以計算得比較準(zhǔn)確，如零件排樣的材料利用率、沖裁壓力中心、工件面積等；第二種是工藝參數(shù)只能作近似計算，如一般彎曲或拉深成形力、復(fù)雜零件坯料展開尺寸等，確定這類工藝參數(shù)一般是根據(jù)經(jīng)驗公式或圖表進行粗略計算，有些需通過試驗調(diào)整；有時甚至沒有經(jīng)驗公式可以應(yīng)用，或者因計算太繁雜以致于無法進行，如復(fù)雜模具零件的剛性或強度校核、復(fù)雜沖壓零件成形力計算等，這種情況下一般只能憑經(jīng)驗進行估計。

(3)選擇沖壓設(shè)備根據(jù)要完成的沖壓工序性質(zhì)和各種沖壓設(shè)備的力能特點，考慮沖壓加工所需的變形力、變形功及模具閉合高度和輪廓尺寸的大小等主要因素，結(jié)合工廠現(xiàn)有設(shè)備情況來合理選定設(shè)備類型和噸位。常用沖壓設(shè)備有曲柄壓力機、液壓機等，其中曲柄壓力機應(yīng)用最廣。沖裁類沖壓工序多在曲柄壓力機上進行，一般不用液壓機；而成形類沖壓工序可在曲柄壓力機或液壓機上進行。