沖壓工藝與模具設計2013年

本書是根據模具行業(yè)發(fā)展對人才的能力要求，以及材料成形與控制工程、模具設計與制造等專業(yè)的特點和要求，基于系統(tǒng)性和通俗性的思想編寫而成的。

本書以培養(yǎng)學生從事模具設計與制造的工作能力為核心，將基本知識的掌握和綜合設計技能的提高作為目標，將沖壓的理論、設備、工藝、模具、材料等內容有機地融合，實現(xiàn)重組和優(yōu)化，突出專業(yè)知識的連貫性、實用性、綜合性和先進性。

全書共10章，系統(tǒng)介紹了沖壓工藝及模具設計的相關知識，并適度地介紹了部分沖壓新成果、新工藝。全書內容包括沖壓加工設備、沖壓成形理論基礎、沖裁工藝、沖裁模具的設計、彎曲工藝、彎曲模具的設計、拉深工藝、拉深模具的設計、其他成形工藝、沖壓模具設計內容及步驟等。主要章節(jié)配有大量例題和習題，并在第10章配有3個緊扣生產實際的沖壓模具綜合設計實例。為便于讀者學習和掌握專業(yè)英語詞匯，本書同時配有英文目錄，并將專業(yè)術語以中英文對照形式附于書后以供參考。

本書可作為高等學校機械類、材料工程類專業(yè)的本科教材，亦可作為從事模具設計及制造的工程技術人員的參考書。

第1章 概述 1

1.1　沖壓及沖模概念 1

1.2　沖壓工藝的類型 2

1.3　沖壓模具的類型 5

1.4　沖壓加工設備 6

1.4.1　曲軸壓力機 6

1.4.2　摩擦壓力機 14

1.4.3　高速壓力機 14

1.4.4　液壓機 15

1.5　沖壓加工的特點 16

1.6　沖壓加工的重要地位 17

習題 19

第2章 沖壓成形理論基礎 20

2.1　基本概念 20

2.2　塑性力學基礎 21

2.2.1　點的應力與應變狀態(tài) 22

2.2.2　金屬的塑性條件 26

2.2.3　塑性變形時應力與應變的關系 27

2.3　塑性變形的基本規(guī)律 28

2.3.1　加工硬化規(guī)律 28

2.3.2　卸載回彈和反載軟化現(xiàn)象 31

2.3.3　最小阻力定律 32

2.4　沖壓成形性能及沖壓材料 33

2.4.1　沖壓成形性能的概念 33

2.4.2　板料機械性能與沖壓成形性能的關系 34

2.4.3　沖壓材料 36

習題 40

第3章 沖裁工藝 41

3.1 沖裁變形分析 41

3.1.1　沖裁變形過程 41

3.1.2　沖裁力-行程曲線 43

3.1.3　沖裁過程受力分析 43

3.1.4　沖裁斷面的特征 44

3.2 沖裁件質量的分析 45

3.2.1　沖裁件斷面質量 45

3.2.2　沖裁件尺寸精度 46

3.2.3　沖裁件的形狀誤差 48

3.2.4　沖裁件的毛刺 49

3.3 沖裁間隙 49

3.3.1　間隙對沖裁件質量的影響 50

3.3.2 間隙對沖裁力的影響 51

3.3.3 間隙對模具壽命的影響 52

3.3.4 合理間隙的確定 53

3.3.5 沖裁間隙的取向 56

3.4 沖裁各工藝力的計算 56

3.4.1 沖裁力的計算 56

3.4.2 卸料力、推件力及頂件力的計算 58

3.4.3 壓力機噸位的確定 59

3.4.4 降低沖裁力的措施 60

3.4.5 壓力中心的確定 63

3.5　沖裁模刃口尺寸的計算 66

3.5.1　刃口尺寸的計算原則 67

3.5.2 凸、凹模刃口尺寸的計算方法 67

3.5.3　模具分別加工法及配作加工法對比 74

3.6 沖裁件的排樣設計 75

3.6.1　排樣的意義 75

3.6.2 材料的經濟利用 76

3.6.3 排樣方式 77

3.6.4　沖裁搭邊 80

3.6.5 條料寬度和導料板間距離 82

3.6.6 排樣圖 84

習題 85

第4章 沖裁模具的設計 87

4.1　沖裁模的分類及組成 87

4.1.1 沖裁模的分類 87

4.1.2 沖裁模的組成 87

4.2　沖裁模的典型結構及特點 89

4.2.1 單工序模 89

4.2.2 復合模 97

4.2.3　連續(xù)模 100

4.2.4　三種模具的比較 104

4.3　沖裁模零部件的設計 104

4.3.1 工作零件 104

4.3.2 定位零件 118

4.3.3 卸料裝置與推(頂)件裝置 128

4.3.4　導向零件 133

4.3.5　固定零件 136

4.3.6　模具材料 140

4.4　沖裁模設計舉例 142

習題 145

第5章 彎曲工藝 147

5.1　彎曲變形過程 147

5.1.1 彎曲基本概念 147

5.1.2 彎曲變形過程分析 149

5.1.3 彎曲變形特點 150

5.1.4 彎曲變形的應力應變狀態(tài) 151

5.2　最小彎曲半徑 153

5.2.1 彎曲變形程度 153

5.2.2 最小彎曲半徑的計算及其確定方法 153

5.2.3 影響最小彎曲半徑的因素 156

5.2.4 當r工件rmin時的解決方法 157

5.3　彎曲件毛坯尺寸的計算 157

5.3.1 應變中性層的位置 157

5.3.2 彎曲件展開長度的計算 158

5.4　彎曲力的計算與實例 160

5.4.1 彎曲力變化曲線 160

5.4.2 彎曲力的計算 161

5.4.3　彎曲力計算實例 162

5.5　彎曲時的回彈 163

5.5.1 回彈概念 163

5.5.2 回彈量的確定 164

5.5.3 影響回彈量的因素 167

5.5.4 減小回彈量的措施 168

習題 170

第6章 彎曲模具的設計 172

6.1 彎曲模具的典型結構 172

6.1.1 V形件彎曲模 172

6.1.2 U形件彎曲模 175

6.1.3 Z形件彎曲模 177

6.1.4 L形件彎曲模 178

6.1.5 形件彎曲模 180

6.1.6 圓形件彎曲模 183

6.1.7 鉸鏈件彎曲模 188

6.1.8 其他彎曲模 189

6.1.9 通用彎曲模 192

6.2 彎曲模具的結構設計 193

6.2.1　結構設計應注意的問題 193

6.2.2 彎曲模工作部分尺寸的設計 193

6.2.3　斜楔滑塊機構設計 195

6.3 彎曲模具設計實例 197

習題 200

第7章 拉深工藝 201

7.1 拉深變形過程的分析 203

7.1.1 拉深變形過程 203

7.1.2 拉深時的應力應變狀態(tài) 205

7.2　拉深件的質量分析 208

7.2.1 起皺 208

7.2.2 破裂 212

7.3 拉深系數(shù)與拉深次數(shù) 215

7.3.1 拉深系數(shù) 215

7.3.2 極限拉深系數(shù) 216

7.3.3 拉深系數(shù)的確定 216

7.3.4 拉深次數(shù)的確定 218

7.4　旋轉體拉深件尺寸的確定 219

7.4.1 拉深件板坯尺寸的計算 219

7.4.2 拉深件工序尺寸的計算 221

7.4.3 無凸緣圓筒形件尺寸計算舉例 222

7.5 壓邊力和拉深力的確定 224

7.5.1 壓邊力的計算 224

7.5.2 拉深力與拉深功的計算 226

7.5.3 壓力機的選取 227

7.6 其他形狀零件的拉深 228

7.6.1 帶凸緣圓筒形件的拉深 228

7.6.2 盒形件的拉深 231

7.6.3 階梯形件的拉深 235

7.6.4 錐形件的拉深 237

7.6.5 球面零件的拉深 239

7.6.6 拋物面零件的拉深 240

7.7 變薄拉深 242

7.7.1 變薄拉深的特點 242

7.7.2 變薄系數(shù) 243

7.7.3 坯料尺寸的計算 243

習題 244

第8章 拉深模具的設計 247

8.1 拉深模的典型結構 247

8.1.1 首次拉深模 247

8.1.2 再次拉深模 252

8.1.3 落料拉深復合模 257

8.1.4 大型件拉深模 263

8.1.5 其他拉深模 265

8.2 拉深模工作零件的設計 272

8.2.1 凸、凹模的結構 272

8.2.2 凸、凹模間隙 275

8.2.3 凸、凹模圓角半徑 276

8.2.4 模具工作部分的尺寸與公差 277

8.3 拉深模設計實例 278

習題 282

第9章 其他成形工藝 283

9.1　脹形 283

9.1.1　平板毛坯的起伏成形 284

9.1.2　空心板料毛坯的脹形 287

9.1.3　脹形模具結構 290

9.2　翻邊 292

9.2.1　圓孔翻邊 293

9.2.2　外緣翻邊 301

9.2.3　變薄翻邊 303

9.3　縮口 304

9.3.1　縮口工藝特點 304

9.3.2　縮口工藝計算 306

9.4　校形 309

9.4.1　校平 309

9.4.2　整形 311

9.5　旋壓 313

9.5.1　普通旋壓 314

9.5.2　強力旋壓 316

習題 318

第10章 沖壓模具設計內容及步驟 321

10.1 原始資料的收集和分析 321

10.2　沖壓件加工工藝性的分析 321

10.2.1　沖壓件的形狀和尺寸 322

10.2.2　沖壓件的尺寸精度 327

10.2.3　沖壓件的尺寸標注 328

10.3　沖壓工藝方案的確定 330

10.3.1　工序性質的確定 330

10.3.2　工序數(shù)目的確定 333

10.3.3　工序順序及工序組合 334

10.4 模具類型及結構形式的確定 334

10.5 必要沖壓工藝的計算 336

10.6 模具總裝配圖及零件圖的繪制 337

10.6.1 模具總裝配圖的繪制 337

10.6.2　模具零件圖的繪制 340

10.7 沖壓設備的選擇 340

10.8　沖壓工藝文件和設計說明書的編寫 341

10.9 沖壓模具設計實例 342

10.9.1　沖裁模綜合設計 342

10.9.2　彎曲模綜合設計 354

10.9.3　拉深模綜合設計 359

習題 368

附錄A 英文目錄 369

附錄B 中英文專業(yè)術語(Terminology of　Stamping Dies) 375

參考文獻 384

模具工業(yè)是重要的基礎工業(yè)，已經成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，也是一個國家的工業(yè)產品保持國際競爭力的重要保證之一。模具是工業(yè)生產中極其重要的特殊基礎工藝裝備，在我國經濟發(fā)展、國防現(xiàn)代化和高端技術服務中起到十分重要的支撐作用。沖壓技術具有生產效率高、材料利用率高、產品一致性好、易于實現(xiàn)機械化與自動化等獨特的優(yōu)點，被廣泛應用于機械、電子、汽車、航空、航天、通信、儀表、家電、醫(yī)療、生物、能源等制造領域。在我國模具總產值中，沖壓模占百分之40以上，處于主導地位。近年來，汽車、家用電器、IT產品發(fā)展迅猛，更新?lián)Q代頻繁，大大促進了沖壓技術和模具工業(yè)的發(fā)展。隨著我國作為世界工廠地位的確立，產品更新?lián)Q代的速度加快，模具產業(yè)有望迎來高速增長時期。據了解，我國模具設計制造專業(yè)人員短缺100多萬，特別是既有扎實的理論，又有相當實踐經驗的技術人員。鑒于此，模具設計與制造方面人才的培養(yǎng)成為中國高等教育的緊迫任務之一。

沖壓工藝與模具設計同其他設計、制造相比有其顯著的特殊性，如它的綜合性及實踐性很強，涉及工藝、結構、設備、材料等諸多方面。要掌握和應用沖壓工藝與模具設計知識，不僅需要有一定的實踐經驗，對初學者來說更重要的是要有一本通俗易懂、得心應手的教材。本書的編者來自兩所不同的高校，在總結部分院校材料成形與控制工程專業(yè)、模具設計與制造專業(yè)教學改革成果的基礎上，根據多年來的教學實踐經驗合作編寫了這本書。

本書的主要特點是：

(1) 內容豐富、系統(tǒng)，涉及沖壓技術的理論、設備、工藝、模具、裝配等諸多方面內容。

(2) 精簡了部分深奧、冗長的理論知識介紹，盡量避免純理論、公式、規(guī)律等內容的簡單堆砌，不僅注重知識的實用性，而且注重學生學習興趣和學習效率的提高。

(3) 用簡潔的文字對各知識點進行深入淺出的分析、介紹，并配以豐富的、直觀的圖表、照片和三維模型來表示各種成形理論、工作原理、模具結構等內容。盡量做到壓縮文字而不壓縮內容，使整本書的內容通俗易懂，方便講授和學習。

(4) 引入和更新了部分沖壓新成果、新技術，以突出本書的先進性。如書中介紹和引用了新的國家沖壓標準。

(5) 配備有大量的例題和實例，以突出本書的應用性和實用性。通過案例引導讀者盡快掌握重點、難點內容。主要章節(jié)配有大量思考題、計算題和設計題，使讀者盡快掌握沖壓工藝計算和模具結構設計的基本知識，在第10章配有3個生產一線的綜合設計實例，介紹沖壓工藝及模具設計的內容及步驟，以提升讀者綜合運用專業(yè)知識進行模具設計的能力。

(6) 為便于讀者學習和掌握專業(yè)英語詞匯，本書附有英文目錄，并將沖壓詞匯分類以中英文對照形式附于書后。

(7) 美化版面，便于閱讀和學習。如配有大量二維圖、三維圖、渲染圖來表示模具結構及工作原理；對模具結構圖中的零件直接標注零件名稱；以“擴展知識”方式增加相關知識點；各層次標題和內容、專業(yè)名稱等以項目符號、醒目字型和字號等來表示。

本書對沖壓工藝與模具設計的基本問題作了系統(tǒng)論述。全書共十章，介紹了沖壓成形原理與成形極限、沖裁工藝與模具設計、彎曲工藝與模具設計、拉深工藝與模具設計、脹形工藝與模具設計、其他成形工藝與模具設計、沖壓工藝過程設計、沖模結構與設計、特種沖壓模具設計、沖模CAD/CAM及實驗部分。每章后還附有習題。 本書是高等學校模具設計與制造專業(yè)和塑性成形工藝及設備專業(yè)本科、?？平滩?，也可供從事沖壓工作的科技人員參考。

《高職高專模具設計與制造專業(yè)規(guī)劃教材·冷沖壓工藝與模具設計》取材廣泛，內容豐富。 全書共11章，主要內容包括冷沖壓加工概述與沖壓設備、冷沖壓變形基礎知識、沖裁工藝與沖裁模設計、彎曲工藝與彎曲模設計、拉深工藝與拉深模設計、其他沖壓成形工藝與模具設計、冷擠壓工藝與冷擠壓模設計、多工位級進模設計、沖壓模具材料與壽命、沖模的安裝使用及沖壓生產自動化、冷沖壓工藝設計及冷沖壓模具設計實例等。

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