模具设计与制造主讲人：聂延崇模具设计与制造授课学时,56=52+4时课程任务,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,模具设计与制造是一门 主干 专业技术课，同时也 是一门 实践性、综合性 很强的课程。
课程情况总体简介第 1章 冲压成形概述第 2章 冲裁工艺与冲裁模第 3章 弯曲工艺与弯曲模第 4章 拉深工艺与拉深模第 5章 其它成形工艺与模具第 6章 冲压工艺设计第 1篇 冲压成形 工艺与冲压模第 2篇 塑料成形 工艺 塑料模第 7章 塑料成形概述第 8章 注塑成形工艺及注塑模第 9章 其他注塑成形工艺及注塑模第 10章 模具制造概述第 11章 模具成形表面的机械加工第 12章 模具 成形表面的特种加工第 13章 现代模具制造技术第 14章 夹具的装配过程第 3篇 模具制造工艺
5
绪论
模具的用途（三类）
金属板材成型加工、金属体积成型加工、非金属成型加工。
加工特点效率高、互换性好、材料利用率高和质量好。
模具分类金属板材成形模具属体积成型模具非金属成型模具。
2
绪 论
重点内容金属板材成型加工所用的各类模具。
主要类型冷冲裁模、弯曲模、拉深模、
局部成型模和拉延模。
3
绪 论国民经济中的地位是重要的基础工业之一；
例如：汽车、电机、电器、加电和通信等产品中 60%～ 80%的零件依靠模具成型；
我国石化工业一年生产 500多万吨聚乙烯、
聚丙稀和合成树脂 绝大部分需要塑料模具制成制品。
4
绪 论
1989年国务院颁布的,关于当前产业政策要点的决定,中模具列为机械工业技术改造序列的首位。
1997年把模具及加工技术和设备例入
,当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录,和,鼓励外商投资产业目录,。
5
绪 论
我国模具发展现状国家标准 50多个，近 300个标准号；研究机构 30余家；培训院校 70余家 ;模具企业
1.8万家 ;从业人数 24.4万人 ;产值 555.6亿元 ;增长速度 34.0%；大型精密高寿命自给不足依赖口。
冲模设计与制造场景冲模设计冲模制造
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。
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。
多品种、少批量，更新换代速度快 计算机技术、制造新技术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”。
模具设计与制造人才是制造业紧缺人才。
我国模具工业发展十分迅速,1998~2006年间，模具产值年平均增速在 18%左右。
由上可见，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。
绪 论
未来发展趋势
1,全面推广 CAD/CAM/CAE
2,提高模具标准化程度（发达国家 80%）
3,优质材料和先进表面处理技术
4,模具制造技术高、精、快（仅为传统时间
1/3和成本 1/4） RPM、高速铣削、电火花铣削
6
绪 论
5．逆向工程技术
6．模具研磨自动化＼智能化第一章 冲压 成形概述学习目的与要求：
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；
第一章 冲压 成形概述冲压成形基本概念、冲压成形基本规律及应用、冲压成形性能与机械性能关系,常见冲压设备。
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。
第一篇 冲压成 形 概述内容简介：
本章介绍：冲压成形特点、冲压成形的基本理论,冲压成形性能及常见冲压材料,常见冲压设备。
冲压,
一、冲压成形特点第一章 冲压成形概述
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 成形概述
1.1.1冲压成形特点
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 成形概述特别强调,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。
1.基本概念（续）
2,冲压成形加工特点第一章 冲压 成形概述低 耗,高效,低 成本
,一模一样,,质量稳定,高一致性可加工 薄壁,复杂 零件板材有 良好的冲压成形性能模具成本高所以,冲压成形适宜 批量 生产 。
冲压加工是制造业中 最常用 的一种材料成形加工方法。
第一章 冲压 成形概述冲压成形产品示例一 —— 日常用品
2,冲压成形加工特点 （ 续 ）
冲压成形产品示例二 —— 高科技产品
1.1.2 冲压工序的分类第一章 冲压 成形概述根据材料的变形特点分：
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 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。 （表 1.1）
第一章 冲压 成形概述成形工序,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。
二、冲压工序的分类（续）
第一章 冲压 成形概述
1.2 冲压成形的基本理论
1.2.1塑性、塑性变形与塑性条件
1.塑性固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
柔软性与塑性的区别
2.影响塑性变形的主要因素两个方面：金属自身和 外部条件；
第一章 冲压 成形概述
（ 1）金属的成分和组织结构取决于化学成分。一般来说，组成金属的元素愈少，塑性愈好；滑移系统数量越多、力学性能越一致、
晶界强度越大，塑性越好。
（ 2）变形温度温度与塑性的关系见图 1.2
冷加工 — 室温附近的加工。
热加工 ---在结晶以上的加工。
（ 3）应力状态六面体的应力图（图 1.3）
塑性条件当变形金属中某点处于 单应力状态 时，只要该点的应力 达到 材料的 屈服强度,该点就处于 塑性状态,即开始产生塑性变形。
当变形金属处于两向或三项应力状态下又如何确定金属是否已进入塑性状态呢？
（ Von Mises）屈服准则
1.2.2 真实应力 — 应变曲线
加工硬化金属变形过程中随塑性变形程度的增加，其变形抗力（屈服强度 σs）增加，硬度增加。塑性和塑性指标（ δ,ψ）降低 — 加工硬化。
优点：可以提高强度和刚度；
缺点：限制了材料的进一步变形。
应具体分析
2.真实应力、真实应变的概念
3.真实应力 — 应变曲线
1.2.3板材力学性能与成形的关系
（ 1） 屈服极限 σ s 。屈服极限 σ s小,材料容易屈服,则变形抗力小。
（ 2）屈强比 σ s/σ b 。 屈强比小，即 σ s值小而 σ b值大，容易产生塑性变形而不易产生拉裂。
（ 3） 伸长率 δ 。一般地说，伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的主要
（ 4）硬化指数 n 和弹性模量 E
硬化指数 n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化程度。 N值大，说明在变形中材料加工 硬化严重。
弹性模量 E愈大，材料抗失稳能力愈强，回弹小，冲压件质量影响较大。
(5)厚向异性系数 (r)
(6)板平面个向异性系数 Δγ影响较大。
一般来说，延伸率大、屈强比小、弹性模数大、硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成形工序。
力学性能的指标很多，其中尤以：
1.3 常用冲压材料
1.3.1冲压常用材料的基本要求
1、冲压件的功能要求冲压件有强度、刚度、冲压韧度等力学性能外，
还有如电磁性、防腐性、传热性。
2、冲压工艺的要求应有良好的工艺性。
伸长率大，屈强比小，弹性模量大 有利成形 ；
材料的杂质要少
1.3.2 常用冲压材料与力学性能冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料金属板料分黑色金属和有色金属两种。
1、黑色金属板料按性质可分为：
1）普通碳素钢钢板； (Q235)
2）优质碳素结构钢钢板 08,08F,10,20等。
3）低合金结构钢板； Q345（ 16Mn）
4）电工硅钢板； DT1,DT2
5）不锈钢板； 1Cr18Ni9Ti
2,有色金属铜及铜合金（如黄铜）等；
铝及铝合金；
附录一、列出了部分常用金属板料的力学性能。
3、冲压用非金属材料胶木板、橡胶、塑料板等 ;
板料,常见规格由 710× 1420和 1000× 2000等。
纹向平行于长度方向。用剪板机剪成各种 不同纹向和宽度的条料使用。
带料（卷料）：
纹向平行于长度方向。可以用滚剪机剪成要求的宽度使用，也可以用剪板机剪成各种不同纹向和宽度的条料使用。
第一章 冲压 成形概述
4.表面质量的要求材料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。
优质钢板表面质量分 3组,Ⅰ 组（高质量表面）,Ⅱ
组（较高质量表面）,Ⅲ 组（一般质量表面）。
5、材料厚度公差的要求厚度公差分,A（高级）,B（较高级）和 C（普通级） 3种。 加入铝和钒等脱氧的镇静钢，拉深时就不会出现时效现象。铝镇静钢 08Al按其拉深质量分为 3
级,ZF（最复杂）用于拉深最复杂的零件,HF（很复杂）用于拉深很复杂的零件,F(复杂 )用于拉深复杂零件。其他深拉深薄钢板按冲压性能分,Z（最深拉深）,S（深拉深）,P（普通拉深） 3级。
常用金属材料的力学性能（表 1-3）
1.4 冷冲压设备一、常用压力机的结构运动及特点在冷冲压生产中，最常用的是曲柄压力机、
双动拉深压力机、高速压力机等。
1、通用曲柄压力机。
常见的曲柄滑块机构有曲拐轴式和曲轴式两种。
1）曲拐轴式曲柄压力机
机械压力机型号机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，
每个系列又分为若干组见表 1-3。
压力机型号示例如下：
J A 3 1— 160 A
改进设计代号公称压力 1600KN（主参数）
（闭式单点压力机）组别
（闭式曲柄压力机）列别变型设计代号机械压力机类
(1)曲拐轴式压力机的结构见图 1－ 2:
图１－ 2 曲拐轴式压力机的结构简图。
(2)工作原理
a,运动过程
b,行程调整
曲拐轴式压力机的调整机构如图１－ 3所示。其调整状态见图１－ 4。
O-主轴中心，偏心轴 1的中心,M-偏心套 2的中心图 1－ 3曲拐轴式压力机的行程调整机构图1-8曲拐轴式压力机动的行程调整机构
O主轴中心
A偏心轴销1的中心
M偏心套2的中心
(a) 最小行程状态 (b) 最大行程状态 (c)任意位置行程状态图 1－ 4曲拐轴式压力机的行程调整状态
（ 3）特点行程不大但可以调节
（ 4）用于中小零件的冲裁、弯曲、浅拉深，或上下模具不允许脱开时。
2）、曲轴式 曲柄压力机
(1)结构与偏心压力机基本相同（图１－ 5）。
其主要区别是主轴结构不同，偏心压力机的主轴为曲拐轴或偏心而曲轴压力机的主轴为曲轴
(2)工作原理，
(3)特点吨位大、负荷较均匀；行程大，但不能调整
(4)用于中零件的冲裁、弯曲和深拉深。
图1-10曲轴压 力机动的结构图垫板 2床身 3制动器
4皮带轮 5电机 6,7齿轮
8离合器 9曲轴 10
连杆 11滑块
1－垫板 2－床身 3－制动器 4－皮带轮 5－电机 6.7－齿轮 8－
离合器 9－曲轴 10－连杆 11－滑块
1－ 5曲柄压力机的结构简图压力机上的常用结构
1、机身形式
曲拐轴式压力机均为开式压力机 ;
曲轴式压力机有 开式和闭式 之分。
开式压力机具有Ｃ形的开式机身,工作台在三个方向是敞开的，并且工作台有固定台式的也有可倾台式。,操作方便但刚性较差，在中、小型冲件的生产中得到广泛的使用。
闭式压力机，有两根支柱操作方便但刚性好,故大吨位的曲轴压力机均为闭式。
2、装模高度调节结构
为了适应安装不同闭合高度模具的需要，一般压力机的连杆长度是可以调节的。其调节方法
（图１－ 8）是：对于２００ tf以下的小型压力机，在调节螺杆 5上有一段六方部分，当松开螺钉 11后，可直接用搬手旋转调节螺杆，即可改变压力机的闭合高度；对于中型或重型压力机，则由一个单独的电机，通过齿轮或蜗轮机构来旋转调节螺杆。此外，有些小型压力机也可以利用升降工作台来调节其闭合高度。
机械压力机型号机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，
每个系列又分为若干组见表 1。 4。
压力机型号示例如下：
J A 3 1— 160 A
改进设计代号公称压力 1600KN（主参数）
（闭式单点压力机）组别
（闭式曲柄压力机）列别变型设计代号机械压力机类
2,双动拉深压力机拉深压力机按动作分有单动拉深压力机、
双动拉深压力机及三动拉深压力机。
双动拉深压力机有两个分别运动的滑块，
内滑块用于拉深，外滑块用于压边；三动拉深压力机则是在双动拉深压力机的工作台上增设气垫。
1）结构和工作原理
1-拉深滑块 2-连杆 3-压边滑块 4-活动工作台 5-顶件装置 6-凸轮
7-主轴 8-偏心齿轮图 1-6 J44-55B型双动拉深压力机
2),内、外滑块的运动配合外滑块压边－内滑块拉深－内滑块返回－外滑块返回
3）特点外滑块的压边力可调，调节好后压稳定边力内滑块在拉深工作行程中速度慢，并且近于匀速运动
4）用于形状复杂或者大批量生产的拉深件。
3、高速压力机高速压力机一般是指每分钟的行程为普通压力机的 5－ 10
倍即每分钟行程次数为几百次，甚至达到几千次以上。
1）高速压力机的结构和传动原理电动机(无 极调节); 飞轮;
离合器; 制动器; 拉杆;
辊式送料装置; 滑块;
封闭高度调节; 剪断机构;
辊式送料的传动机构; 凸轮;
曲轴; 平衡器图1-1 2下 传动高速压力机传动原理
1－电动机 2－飞轮 3－离合器 4－制动器 5－拉杆 6－辊式送料装置 7－滑块
8封闭高度调节机构 9－剪断机构 10－辊式送料传动机构 11－凸轮 12－曲轴
13－平衡器图 1－ 7下传动高速压力传动原理
2）高速压力机的特点：
（ 1）滑块行程次数高
（ 2）滑块惯性大
（ 3）机身刚性好
（ 4）较高的送料精度送料
3）用于大批量生产中采用级进模生产时。
4．其它冲压设备
1）摩擦压力机摩擦压力机，从电机到飞轮之间有一个摩擦传动付来传递运动和动力，其特点是结构简单，
价格低廉，冲压速度低，且超载后不易损坏机件，其缺点是飞轮轮缘摩损大，生产率低。它适应用于弯曲大而厚的工件，对校正、压印、成形和挤压和工序尤为适宜。
2）精冲压力机精冲压力机是一种适应精密冲裁的专门压力机。它具有三重动作，五种作用力，即齿圈压板运动、冲压运动、反向推力运动，齿圈压板力、主冲裁力、反向推力、卸件力、顶料力。
使原材料在齿圈压板力和反向推力的作用下实现精密冲裁。
3）多工位压力机是一种适合于大批量生产的板料冲压自动压力机。在一台多工位压力机上可安装多副模具进行生产，并通过自动送料机构和一套工序间的传递机构使压力机在一次往复行程中可以完成一个冲压件的全部冲压工序（即落料、冲孔、拉深、弯曲、切边、压印、整形等），是提高生产率的有效途径之一。
4）数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机是将若干套模具装于压力机上下对应的转盘中，使被冲材料被夹钳夹持，并沿 X,Y轴方向移动，工作时根据冲件要求编制的计算机程序可使板材沿 X,Y方向移动到所需冲压的位置，再选择转盘上所需要的模具进行冲压，既可在不同位置冲出相同的型孔，也可在不同位置冲出不同的型孔，复杂的型孔可分解成各种简单型孔分别冲压后形成。
该压力机，特别适用于多品种的中、小批量或单件的板材冲压。
冲压成形产品示例一——
日常用品冲压成形产品示例二 ——
高科技产品汽车覆盖件飞机蒙皮数控高速铣削加工高效,高精度,高的表面质量,可加工高硬材料五轴车铣中心多轴联动、复合加工五轴加工中心慢走丝线切割技术加工精度可达到 ± 1.5μm,加工表面粗糙度 Ra0.1～ 0.2μm。
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
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三坐标数控测量
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,模具设计与制造是一门 主干 专业技术课，同时也 是一门 实践性、综合性 很强的课程。
课程情况总体简介第 1章 冲压成形概述第 2章 冲裁工艺与冲裁模第 3章 弯曲工艺与弯曲模第 4章 拉深工艺与拉深模第 5章 其它成形工艺与模具第 6章 冲压工艺设计第 1篇 冲压成形 工艺与冲压模第 2篇 塑料成形 工艺 塑料模第 7章 塑料成形概述第 8章 注塑成形工艺及注塑模第 9章 其他注塑成形工艺及注塑模第 10章 模具制造概述第 11章 模具成形表面的机械加工第 12章 模具 成形表面的特种加工第 13章 现代模具制造技术第 14章 夹具的装配过程第 3篇 模具制造工艺
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绪论
模具的用途（三类）
金属板材成型加工、金属体积成型加工、非金属成型加工。
加工特点效率高、互换性好、材料利用率高和质量好。
模具分类金属板材成形模具属体积成型模具非金属成型模具。
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绪 论
重点内容金属板材成型加工所用的各类模具。
主要类型冷冲裁模、弯曲模、拉深模、
局部成型模和拉延模。
3
绪 论国民经济中的地位是重要的基础工业之一；
例如：汽车、电机、电器、加电和通信等产品中 60%～ 80%的零件依靠模具成型；
我国石化工业一年生产 500多万吨聚乙烯、
聚丙稀和合成树脂 绝大部分需要塑料模具制成制品。
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绪 论
1989年国务院颁布的,关于当前产业政策要点的决定,中模具列为机械工业技术改造序列的首位。
1997年把模具及加工技术和设备例入
,当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录,和,鼓励外商投资产业目录,。
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绪 论
我国模具发展现状国家标准 50多个，近 300个标准号；研究机构 30余家；培训院校 70余家 ;模具企业
1.8万家 ;从业人数 24.4万人 ;产值 555.6亿元 ;增长速度 34.0%；大型精密高寿命自给不足依赖口。
冲模设计与制造场景冲模设计冲模制造
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。
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。
多品种、少批量，更新换代速度快 计算机技术、制造新技术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”。
模具设计与制造人才是制造业紧缺人才。
我国模具工业发展十分迅速,1998~2006年间，模具产值年平均增速在 18%左右。
由上可见，模具技术是先进制造技术的重要代表，模具工业是高新技术产业的一个重要组成部分，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。
绪 论
未来发展趋势
1,全面推广 CAD/CAM/CAE
2,提高模具标准化程度（发达国家 80%）
3,优质材料和先进表面处理技术
4,模具制造技术高、精、快（仅为传统时间
1/3和成本 1/4） RPM、高速铣削、电火花铣削
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绪 论
5．逆向工程技术
6．模具研磨自动化＼智能化第一章 冲压 成形概述学习目的与要求：
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；
第一章 冲压 成形概述冲压成形基本概念、冲压成形基本规律及应用、冲压成形性能与机械性能关系,常见冲压设备。
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。
第一篇 冲压成 形 概述内容简介：
本章介绍：冲压成形特点、冲压成形的基本理论,冲压成形性能及常见冲压材料,常见冲压设备。
冲压,
一、冲压成形特点第一章 冲压成形概述
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 成形概述
1.1.1冲压成形特点
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 成形概述特别强调,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。
1.基本概念（续）
2,冲压成形加工特点第一章 冲压 成形概述低 耗,高效,低 成本
,一模一样,,质量稳定,高一致性可加工 薄壁,复杂 零件板材有 良好的冲压成形性能模具成本高所以,冲压成形适宜 批量 生产 。
冲压加工是制造业中 最常用 的一种材料成形加工方法。
第一章 冲压 成形概述冲压成形产品示例一 —— 日常用品
2,冲压成形加工特点 （ 续 ）
冲压成形产品示例二 —— 高科技产品
1.1.2 冲压工序的分类第一章 冲压 成形概述根据材料的变形特点分：
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 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。 （表 1.1）
第一章 冲压 成形概述成形工序,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。
二、冲压工序的分类（续）
第一章 冲压 成形概述
1.2 冲压成形的基本理论
1.2.1塑性、塑性变形与塑性条件
1.塑性固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
柔软性与塑性的区别
2.影响塑性变形的主要因素两个方面：金属自身和 外部条件；
第一章 冲压 成形概述
（ 1）金属的成分和组织结构取决于化学成分。一般来说，组成金属的元素愈少，塑性愈好；滑移系统数量越多、力学性能越一致、
晶界强度越大，塑性越好。
（ 2）变形温度温度与塑性的关系见图 1.2
冷加工 — 室温附近的加工。
热加工 ---在结晶以上的加工。
（ 3）应力状态六面体的应力图（图 1.3）
塑性条件当变形金属中某点处于 单应力状态 时，只要该点的应力 达到 材料的 屈服强度,该点就处于 塑性状态,即开始产生塑性变形。
当变形金属处于两向或三项应力状态下又如何确定金属是否已进入塑性状态呢？
（ Von Mises）屈服准则
1.2.2 真实应力 — 应变曲线
加工硬化金属变形过程中随塑性变形程度的增加，其变形抗力（屈服强度 σs）增加，硬度增加。塑性和塑性指标（ δ,ψ）降低 — 加工硬化。
优点：可以提高强度和刚度；
缺点：限制了材料的进一步变形。
应具体分析
2.真实应力、真实应变的概念
3.真实应力 — 应变曲线
1.2.3板材力学性能与成形的关系
（ 1） 屈服极限 σ s 。屈服极限 σ s小,材料容易屈服,则变形抗力小。
（ 2）屈强比 σ s/σ b 。 屈强比小，即 σ s值小而 σ b值大，容易产生塑性变形而不易产生拉裂。
（ 3） 伸长率 δ 。一般地说，伸长率或均匀伸长率是影响翻孔或扩孔成形性能的主要
（ 4）硬化指数 n 和弹性模量 E
硬化指数 n即为硬化指数，表示在塑性变形中材料的硬化程度。 N值大，说明在变形中材料加工 硬化严重。
弹性模量 E愈大，材料抗失稳能力愈强，回弹小，冲压件质量影响较大。
(5)厚向异性系数 (r)
(6)板平面个向异性系数 Δγ影响较大。
一般来说，延伸率大、屈强比小、弹性模数大、硬化指数高和厚向异性系数大有利于各种冲压成形工序。
力学性能的指标很多，其中尤以：
1.3 常用冲压材料
1.3.1冲压常用材料的基本要求
1、冲压件的功能要求冲压件有强度、刚度、冲压韧度等力学性能外，
还有如电磁性、防腐性、传热性。
2、冲压工艺的要求应有良好的工艺性。
伸长率大，屈强比小，弹性模量大 有利成形 ；
材料的杂质要少
1.3.2 常用冲压材料与力学性能冲压最常用的材料是金属板料，有时也用非金属板料金属板料分黑色金属和有色金属两种。
1、黑色金属板料按性质可分为：
1）普通碳素钢钢板； (Q235)
2）优质碳素结构钢钢板 08,08F,10,20等。
3）低合金结构钢板； Q345（ 16Mn）
4）电工硅钢板； DT1,DT2
5）不锈钢板； 1Cr18Ni9Ti
2,有色金属铜及铜合金（如黄铜）等；
铝及铝合金；
附录一、列出了部分常用金属板料的力学性能。
3、冲压用非金属材料胶木板、橡胶、塑料板等 ;
板料,常见规格由 710× 1420和 1000× 2000等。
纹向平行于长度方向。用剪板机剪成各种 不同纹向和宽度的条料使用。
带料（卷料）：
纹向平行于长度方向。可以用滚剪机剪成要求的宽度使用，也可以用剪板机剪成各种不同纹向和宽度的条料使用。
第一章 冲压 成形概述
4.表面质量的要求材料表面应光滑，无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。
优质钢板表面质量分 3组,Ⅰ 组（高质量表面）,Ⅱ
组（较高质量表面）,Ⅲ 组（一般质量表面）。
5、材料厚度公差的要求厚度公差分,A（高级）,B（较高级）和 C（普通级） 3种。 加入铝和钒等脱氧的镇静钢，拉深时就不会出现时效现象。铝镇静钢 08Al按其拉深质量分为 3
级,ZF（最复杂）用于拉深最复杂的零件,HF（很复杂）用于拉深很复杂的零件,F(复杂 )用于拉深复杂零件。其他深拉深薄钢板按冲压性能分,Z（最深拉深）,S（深拉深）,P（普通拉深） 3级。
常用金属材料的力学性能（表 1-3）
1.4 冷冲压设备一、常用压力机的结构运动及特点在冷冲压生产中，最常用的是曲柄压力机、
双动拉深压力机、高速压力机等。
1、通用曲柄压力机。
常见的曲柄滑块机构有曲拐轴式和曲轴式两种。
1）曲拐轴式曲柄压力机
机械压力机型号机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，
每个系列又分为若干组见表 1-3。
压力机型号示例如下：
J A 3 1— 160 A
改进设计代号公称压力 1600KN（主参数）
（闭式单点压力机）组别
（闭式曲柄压力机）列别变型设计代号机械压力机类
(1)曲拐轴式压力机的结构见图 1－ 2:
图１－ 2 曲拐轴式压力机的结构简图。
(2)工作原理
a,运动过程
b,行程调整
曲拐轴式压力机的调整机构如图１－ 3所示。其调整状态见图１－ 4。
O-主轴中心，偏心轴 1的中心,M-偏心套 2的中心图 1－ 3曲拐轴式压力机的行程调整机构图1-8曲拐轴式压力机动的行程调整机构
O主轴中心
A偏心轴销1的中心
M偏心套2的中心
(a) 最小行程状态 (b) 最大行程状态 (c)任意位置行程状态图 1－ 4曲拐轴式压力机的行程调整状态
（ 3）特点行程不大但可以调节
（ 4）用于中小零件的冲裁、弯曲、浅拉深，或上下模具不允许脱开时。
2）、曲轴式 曲柄压力机
(1)结构与偏心压力机基本相同（图１－ 5）。
其主要区别是主轴结构不同，偏心压力机的主轴为曲拐轴或偏心而曲轴压力机的主轴为曲轴
(2)工作原理，
(3)特点吨位大、负荷较均匀；行程大，但不能调整
(4)用于中零件的冲裁、弯曲和深拉深。
图1-10曲轴压 力机动的结构图垫板 2床身 3制动器
4皮带轮 5电机 6,7齿轮
8离合器 9曲轴 10
连杆 11滑块
1－垫板 2－床身 3－制动器 4－皮带轮 5－电机 6.7－齿轮 8－
离合器 9－曲轴 10－连杆 11－滑块
1－ 5曲柄压力机的结构简图压力机上的常用结构
1、机身形式
曲拐轴式压力机均为开式压力机 ;
曲轴式压力机有 开式和闭式 之分。
开式压力机具有Ｃ形的开式机身,工作台在三个方向是敞开的，并且工作台有固定台式的也有可倾台式。,操作方便但刚性较差，在中、小型冲件的生产中得到广泛的使用。
闭式压力机，有两根支柱操作方便但刚性好,故大吨位的曲轴压力机均为闭式。
2、装模高度调节结构
为了适应安装不同闭合高度模具的需要，一般压力机的连杆长度是可以调节的。其调节方法
（图１－ 8）是：对于２００ tf以下的小型压力机，在调节螺杆 5上有一段六方部分，当松开螺钉 11后，可直接用搬手旋转调节螺杆，即可改变压力机的闭合高度；对于中型或重型压力机，则由一个单独的电机，通过齿轮或蜗轮机构来旋转调节螺杆。此外，有些小型压力机也可以利用升降工作台来调节其闭合高度。
机械压力机型号机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，
每个系列又分为若干组见表 1。 4。
压力机型号示例如下：
J A 3 1— 160 A
改进设计代号公称压力 1600KN（主参数）
（闭式单点压力机）组别
（闭式曲柄压力机）列别变型设计代号机械压力机类
2,双动拉深压力机拉深压力机按动作分有单动拉深压力机、
双动拉深压力机及三动拉深压力机。
双动拉深压力机有两个分别运动的滑块，
内滑块用于拉深，外滑块用于压边；三动拉深压力机则是在双动拉深压力机的工作台上增设气垫。
1）结构和工作原理
1-拉深滑块 2-连杆 3-压边滑块 4-活动工作台 5-顶件装置 6-凸轮
7-主轴 8-偏心齿轮图 1-6 J44-55B型双动拉深压力机
2),内、外滑块的运动配合外滑块压边－内滑块拉深－内滑块返回－外滑块返回
3）特点外滑块的压边力可调，调节好后压稳定边力内滑块在拉深工作行程中速度慢，并且近于匀速运动
4）用于形状复杂或者大批量生产的拉深件。
3、高速压力机高速压力机一般是指每分钟的行程为普通压力机的 5－ 10
倍即每分钟行程次数为几百次，甚至达到几千次以上。
1）高速压力机的结构和传动原理电动机(无 极调节); 飞轮;
离合器; 制动器; 拉杆;
辊式送料装置; 滑块;
封闭高度调节; 剪断机构;
辊式送料的传动机构; 凸轮;
曲轴; 平衡器图1-1 2下 传动高速压力机传动原理
1－电动机 2－飞轮 3－离合器 4－制动器 5－拉杆 6－辊式送料装置 7－滑块
8封闭高度调节机构 9－剪断机构 10－辊式送料传动机构 11－凸轮 12－曲轴
13－平衡器图 1－ 7下传动高速压力传动原理
2）高速压力机的特点：
（ 1）滑块行程次数高
（ 2）滑块惯性大
（ 3）机身刚性好
（ 4）较高的送料精度送料
3）用于大批量生产中采用级进模生产时。
4．其它冲压设备
1）摩擦压力机摩擦压力机，从电机到飞轮之间有一个摩擦传动付来传递运动和动力，其特点是结构简单，
价格低廉，冲压速度低，且超载后不易损坏机件，其缺点是飞轮轮缘摩损大，生产率低。它适应用于弯曲大而厚的工件，对校正、压印、成形和挤压和工序尤为适宜。
2）精冲压力机精冲压力机是一种适应精密冲裁的专门压力机。它具有三重动作，五种作用力，即齿圈压板运动、冲压运动、反向推力运动，齿圈压板力、主冲裁力、反向推力、卸件力、顶料力。
使原材料在齿圈压板力和反向推力的作用下实现精密冲裁。
3）多工位压力机是一种适合于大批量生产的板料冲压自动压力机。在一台多工位压力机上可安装多副模具进行生产，并通过自动送料机构和一套工序间的传递机构使压力机在一次往复行程中可以完成一个冲压件的全部冲压工序（即落料、冲孔、拉深、弯曲、切边、压印、整形等），是提高生产率的有效途径之一。
4）数控冲模回转头压力机数控冲模回转头压力机是将若干套模具装于压力机上下对应的转盘中，使被冲材料被夹钳夹持，并沿 X,Y轴方向移动，工作时根据冲件要求编制的计算机程序可使板材沿 X,Y方向移动到所需冲压的位置，再选择转盘上所需要的模具进行冲压，既可在不同位置冲出相同的型孔，也可在不同位置冲出不同的型孔，复杂的型孔可分解成各种简单型孔分别冲压后形成。
该压力机，特别适用于多品种的中、小批量或单件的板材冲压。
冲压成形产品示例一——
日常用品冲压成形产品示例二 ——
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