第1章 冷冲压模具设计基础

冲压模具设计基础

第一篇 冷冲压模具设计

东北大学 现代设计与分析研究所

冲压模具设计基础

模具的种类

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第一讲 冲压模具设计基础

东北大学 现代设计与分析研究所

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1.1 冲压加工特点及基本工序一、冲压与冲模概念 冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材 料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得 所需零件的一种压力加工方法。加工对象：主要金属板材 加工工艺装备：冲压模具 加工设备：主要是压力机 加工依据：板材冲压成形工艺

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)。 4

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1.1 冲压加工特点及基本工序一、冲压与冲模概念 冲压产品在电子、汽车、电机等机械工业和国防工 业以及日常生活用品方面有广泛的应用。

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1.1 冲压加工特点及基本工序一、冲压与冲模概念(续)

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1.1 冲压加工特点及基本工序二、冲压加工的特点冲压加工现场视频

冲模与冲压件有“一模一样”的关系，冲模没有通用性。 优点： (1)在压力机的简单冲击下，能获得壁薄、重量轻、刚性 好、形状复杂的零件；(产品) (2)所加工的零件精度较高、尺寸稳定具有良好的互换性； (产品) (3)冲压加工是无屑加工板料利用率高；(料) (4)生产率高，生产过程容易实现机械自动化；(操作) (5)操作简单，便于组织生产。 (操作) 缺点：模具的设计制造周期长，费用高，因此只适宜于大批 量的生产，在小批量生产中受到一定限制。7

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1.1 冲压加工特点及基本工序三、冲压工序的分类

根据材料的变形特点分： 分离工序、成形工序

分离工序：冲压成形时，变形材料内部的应力超过强度极限σ b,使材料发生断裂而产生分离，从而

成形零件。分离工序主要有剪裁和冲裁等。

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1.1 冲压加工特点及基本工序三、冲压工序的分类

成形工序： 冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限σ s,但未达到强度极限σ 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。

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1.1 冲压加工特点及基本工序四、冲压模具冲压模具：通常由上、下模两部分(凸模和凹模)构成。

多工位精密级进模10

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1.1 冲压加工特点及基本工序四、冲压模具(续)组成模具的零件主要有两类： ①工艺零件：直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包

括：工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；

②结构零件： 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、 标准件及其它零件等.11

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1.1 冲压加工特点及基本工序四、冲压模具(续) 冲模的分类 (1)根据工艺性质分类： 冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模等。 (2)根据工序组合程度分类： 单工序模、复合模、级进模

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1.1 冲压加工特点及基本工序五、冲压产品生产流程(冲压)产品设计

相互关联

相互影响

冲压成形工艺设计

冲压模具设计

冲模制造

冲压产品生产

冲模设计与制造流程图13

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1.1 冲压加工特点及基本工序五、冲压产品生产流程模具零件加工方法

(一)模具零件的毛坯选择凸、凹模等工作零件： 锻件 模座、大型模具零件：铸件

垫板、固定板等零件：型材上的切割件 (二)模具零件的机械加工 主要采用成型磨、仿形铣床、电火花加工及线切割加工等。

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1.1 冲压加工特点及基本工序五、冲压产品生产流程(续)模具零件加工方法 电火花加工：在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间脉 冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种工艺方法，它是不 断放电蚀除金属的过程。 线切割加工时，是用连续移动的电极丝作为工具电极代替电火花 加工中的成形电极。

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1.1 冲压加工特点及基本工序五、冲压产品生产流程(续)

模具零件检测

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1.1 冲压加工特点及基本工序六、冲压技术现状与发展方向1.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。 主要原因：①冲压基础理论与成形工艺落后； ②模具标准化程度低； ③模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备 落后； ④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。17

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1.1 冲压加工特点及基本工序六、冲压技术现状与发展方向2.冲压技术的发展 1)模具CAD/CAM/CAE 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。 2)工艺分析计算现代化 3)冲压生产自动化 4)经济模具、简易模具 加快模具的制造速度，降低模具生产成本，适应小批量生产要求， 常用的包括：低熔点合金制模、环氧树脂制模、喷涂成形制模等。 5)模具新技术、新工艺、新材料 加强理论研究，开发和应用冲压新工艺，研究新冲压材料。18

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1.1 冲压加工特点及基本工序六、冲压技术现状与发展方向模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模 具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造 水平高低的重要标志之一。 模具在

日本被誉为“进入富裕社会的原动力”、在德 国被称为“金属加工业中的帝王”。

模具设计与制造专业人才 是制造业紧缺人才。19

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1.2 冲压板料塑性变形基础一、金属塑性变形 在外力的作用下，金属产生的形状和尺寸变化称为变形，变 形分为弹性变形(elastic deformation)与塑性变形(plastic deformation ). 弹性(elasticity):卸载后变形可以恢复特性，可逆性。 塑性(plasticity):物体产生永久变形的能力，不可逆性。

拉裂点

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1.2 冲压板料塑性变形基础一、金属塑性变形 1.塑性及塑性指标 塑性：是指固体材料在外力作用下发生永久变形而不 破坏其完整性能力。 原因：外力破坏原子间原有的平衡状态，造成原子排 列的畸变，引起金属形状和尺寸的变化。 塑性指标：常用的塑性指标有： 延伸率LK L0 100 % L0

断面收缩率

A0 AK 100 % A0

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