第1章冷冲压模具的基本知识

任务1-1了解冷冲压模具的基本知识任务分析本任务要求了解以下内容：冷冲压模具概述。冷冲压的概念。冷冲压的特点。冷冲压的发展现状及应用。冷冲压工序的分类。冲压设备及技术参数。曲柄压力机的主要结构类型。曲柄压力机的基本组成。任务实施冷冲压的概念冷冲压的特点冷冲压工序的分类曲柄压力机的结构及组成本本章章要要点点冷冲压工艺与模具设计21.1冷冲压模具概述日常生活中人们使用的很多用具是用冲压方法制造的，例如不锈钢饭缸，它就是用一块圆形金属板料在压床上利用模具对圆形板料加压而冲出来的。可以看出，冷冲压是一种在常温（冷态）下利用冲模在压床上对各种金属（或非金属）板料施加压力使其分离或者变形而得到一定形状零件的金属压力加工方法。冷冲压是一种先进的金属加工方法。在冷冲压加工中，冷冲模就是冲压加工中所用的工艺装备。没有先进的冷冲压技术，先进的冲压工艺就无法实现。1.1.1冷冲压的概念冷冲压是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件加工方法。它是一种压力加工方法，是机械制造中的先进加工方法之一。1.1.2冷冲压的特点冷冲压加工是一种先进的金属加工方法，与其他加工方法（切削）比较，它有以下特点：采用冷冲压加工方法，在压床简单冲压下，可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件。如汽车的前顶盖、车门等薄壳零件。冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，制出的零件一般不进一步加工，可直接用来装配，而且有一定精度，具有互换性。因此，冷冲压加工的尺寸稳定、互换性好。在耗材不大的情况下，能得到强度高、足够刚性而重量轻、外表光滑美观的零件，因此，工件的成本较低。操作简单，劳动强度低，材料利用率高（一般为70%～85%）。生产率高，冲床冲一次一般可得一个零件，而冲床一分钟的行程少则多次，多则几百次。同时，生产出的毛坯和零件形状规则，便于实现机械化和自动化。最近几年发展起来的简易冲模、组合模具、锌基合金冲模等为单件大批量生产创造了条件，因此，产品造价成本低。冷冲压的缺点是模具要求高、制造复杂、周期长、制造费用昂贵，因而在小批量生产中受到限制。同时，冲压件的精度决定于模具精度，若零件的精度要求过高，用冷冲压生产就难以达到要求。1.1.3冷冲压的发展现状及应用由于冷冲压具有表面质量好、重量轻、成本低的优点，它还是一种经济的加工方法，第1章冷冲压模具的基本知识3这是其他加工方法不能与之竞争的。因而冷冲压工艺在机械制造业中得到广泛应用，它在现代汽车、拖拉机、电机、电器、仪器、仪表以及飞机、导弹、枪弹、炮弹和各种民用轻工业中已成为主要的工艺之一。目前，大量产品均可以通过钢板冲压直接生产，有些机械设备往往以冲压件所占的比例作为评价结构是否先进的指标之一。工业发达国家对冷冲压生产工艺的发展是很重视的，很多国家（包括英、美、法、日等）的模具工业产值已超过机床工业，作为冷冲压原材料的钢带和钢板占全部品种的67%。通过冷冲压技术加工产品已成为现代工业生产的重要手段和发展方向。随着科学技术的不断进步，现代工业产品的生产日益复杂与多样化，产品性能和质量也在不断提高，因而对冷冲压技术提出了更高的要求。为了使冷冲压技术能适应各工业部门的需要，冷冲压技术自身也在不断革新和发展。冷冲压技术的发展思路就是尽可能地完善和扩充冷冲压工艺的优点，克服其缺点。在冷冲压技术的发展过程中，应注意以下几方面。（1）冷冲压技术的发展过程中应正确地确定工艺参数及冲模工作部分的形状与尺寸，提高冲压件的质量、缩短新产品试制周期，应在加强冲压成形理论研究的基础上，使冲压成形理论达到能对生产实际起指导作用，逐步建立起一套密切结合生产实际的先进的工艺分析计算方法。国外已开始采用弹塑性有限元法对汽车覆盖零件的成形过程进行应力应变分析和计算机模拟，以预测某一工艺方案对零件成形的可能性和可能出现的问题。（2）加快产品更新换代，克服模具设计周期长的缺点。应大力开展模具计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的研究。在我国，目前要特别注意加强多工位级进模CAD/CAM技术的研究。（3）满足大量生产需要以及减轻劳动强度。应加强冷冲压生产的机械化和自动化研究，使一般中、小件能在高速压力机上采用多工位级进模生产，达到生产高度自动化，进一步提高冲压的生产率。（4）扩大冷冲压生产的运用范围。使冷冲压既适合大量生产，也适合小批量生产；既能生产一般精度的产品，也能生产精密零件。应注意开发如精密冲裁（特别是厚料精冲）、高能成形、软模成形、施压和超塑性加工等新成形工艺，还要推广简易模（软模和低熔点合金模）、通用组合模、数控冲床等设备的运用。此外，对冲压板料性能的改进，模具新材料、模具新加工方法的开发也应进一步加强。1.1.4冷冲压工序的分类由于冷冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，其冲压方法有多种，但概括起来可分为两大类：一类是分离工序，另一类是变形工序。变形工序是使板料沿一定的轮廓线分离从而制出零件。成形工序是使毛坯在不破坏的条件下发生塑性变形而得到所需的零件。冷冲压可以分为5个基本工序。（1）冲裁。使板料实现分离的冲压工序。（2）弯曲。将金属材料沿弯曲线弯成一定的角度和形状的冲压工序。（3）拉深。将平面板料变成各种开口空心件，或者把空心件的尺寸作进一步改变的冲冷冲压工艺与模具设计4压工序。（4）成形。用各种不同性质的局部变形来改变毛坯形状的冲压工序。（5）立体压制（冲击压制）。将金属材料体积重新分布的工序。每一种基本工序又有多种不同的加工方法，以满足各种冲压加工的要求。1.2冲压设备及技术参数1.2.1曲柄压力机的主要结构类型曲柄压力机的结构类型主要有以下几种。（1）按机床结构分类。按照压力机的床身结构不同，可分为开式压力机和闭式压力机两种。（2）按连杆的数目分类。按照压力机上连杆的数目不同，可分为单点、双点和四点压力机。单点压力机有一个连杆，双点和四点压力机分别有两个和四个连杆。（3）按滑块行程是否可调分类。曲柄压力机按滑块行程是否可调分为偏心压力机和曲柄压力机两大类。曲柄压力机的滑块行程不能调整，偏心压力机的滑块行程是可调的。1.2.2曲柄压力机的基本组成如图1-1所示为曲柄压力机结构简图。曲柄压力机由以下几部分组成。举一反三2-1床身。床身15是压力机的骨架，承受全部冲压力，并将压力机所有的零部件联结起来，保证全机所要求的精度、强度和刚度。床身上固定有工作台12，用于安装下模。举一反三2-2工作机构。工作机构即曲柄连杆机构。由曲柄7、连杆8、滑块9组成。电动机1通过V带把能量传给带轮4，通过传动轴经小齿轮、大齿轮传给曲柄7，并经连杆8把曲柄7的旋转运动变成滑块9的往复运动，使压力机在整个工作周期里负荷均匀，能量得以充分利用。举一反三2-3操作系统。操作系统由制动器13、离合器5等组成。离合器是用来启动和停止压力机动作的机构。制动器的作用是：在离合器分离时，使滑块停止在所需的位置上。离合器的离、合，即压力机的开、停，是通过操纵机构控制的。举一反三2-4传动系统。传动系统包括带轮传动、齿轮传动等机构。举一反三2-5能源系统。能源系统包括电动机1和飞轮（带轮4）。图1-1曲柄压力机结构简图1-电动机2-皮带轮3-皮带4-飞轮5-离合器6-轴承7-曲轴8-连杆9-滑块10-上模11-下模12-工作台13-制动器14-导块15-床身第1章冷冲压模具的基本知识5除以上基本部分外，还有许多种辅助装置，如润滑系统、保险装置、计数装置及气垫等。任务总结本讲内容主要介绍了冷冲压的概念、特点、发展现状和应用，以及曲柄压力机的主要结构和类型，让学生初步了解有关冷冲模的一些基本知识，为后面的学习打下坚实基础。练习题1.1简述冷冲压的基本概念。1.2冷冲压的特点有哪些？1.3按连杆的数目分类，曲柄压力机的主要结构类型有哪些？