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1、材料成型与控制专业塑性加工工程学课程,塑性加工工程学 冲压成型理论,主讲人 曹建刚,材料成型与控制专业课程,授课学时：4学时,课程任务：,1.了解常见冲压工序的变形规律；2.认识冲压成形理论的构成；3.掌握拉伸失稳与压缩失稳理论；4.具备在冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造中应用冲压理论的能力。,课程情况总体简介,冲压成型基本理论,内容简介：,本部分内容讲述:冲压成型基础冲压变形基本规律；塑性加工过程中的失稳；冲压成形成型过程中的硬化。,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了解冲压基本理论的构成；3了解常见的冲压变形规律；4了解板冲压性能的基本参数、冲压成形性能、硬化规
2、律、卸载弹性恢复规律和反载软化现象；6掌握冲压加工过程中的拉伸失稳与压缩失稳。,冲压成型基本理论,冲压成形基本概念、冲压成形基本规律、冲压成形性能、冲压成型过程中的失稳。,重点：,难点：,冲压成形基本规律、冲压成形性能、冲压成型过程中的失稳。,冲压成型基本理论,第一节 冲压成形概述,冲压：,一、冲压与冲模概念,第一章 冲压成型基础,1.基本概念,冲压加工是借助于冲压设备的动力，使板料在模具里进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术,冲压工艺：,冲压加工中的具体方法或技术经验可称为冲压工艺。,冲压：,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 冲压成型基
3、础,加工对象：主要金属板材,加工依据：板材冲压成形性能（主要是塑性）,加工设备：主要是压力机,加工工艺装备：冲压模具,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）。,第一章 冲压成型基础,第一章 冲压成型基础,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。,第一章 冲压成型基础,2冲压成形加工特点,冲压设备的行程次数为每分钟几十次；高
4、速冲床 每分钟达数百次、千次以上低耗、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。,第一章 冲压成型基础,冲压加工在国民经济各个领域中应用广泛 宇航、航空、军工、机械、农机、电机、电子、信息、铁道、邮电、交通、化工、日用电器及轻工等。每个人的生活都直接与冲压产品发生联系 飞机、火车、汽车、拖拉机、计算机、手表等上就有很多大、中、小型冲压件。,第一章 冲压成型基础,冲压加工是制造业中最常用的一种材料成形加工方法。,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,第一章 冲压成型基础,二、冲压工序的
5、分类,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。,第一章 冲压成型基础,成形工序：,冲压成形时，变形材料内部应力超过屈服极限s，但未达到强度极限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。,第一章 冲压成型基础,1.冲模的分类,三、冲模,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,（1）根据工艺性质分类：,第一章 冲压成型基础,2.冲模组成零件,冲模通常由上、下模两部分构成。组成模具的零件主要
6、有两类：,结构零件：,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；,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.,第一章 冲压成型基础,四、冲模设计与制造的要求,冲模设计与制造流程图,第一章 冲压成型基础,1.我国冲压技术现状 技术落后、经济效益低。主要原因：冲压基础理论与成形工艺落后；模具标准化程度低；模具设计方法和手段、模具制造工艺及设备落后；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
7、国家的模具相比差距相当大。,五、冲压技术现状与发展方向,第一章 冲压成型基础,2.冲压技术发展方向,产品市场变化：,技术发展：,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,第一章 冲压成型基础,(1)冲压成形理论及冲压工艺 加强理论研究，开展CAE技术应用。开发和应用冲压新工艺。,满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、C(Cost)、S(Service)、E(Environment)的要求。,
8、2.冲压技术发展方向,第一章 冲压成型基础,(2)模具先进制造工艺及设备,2.冲压技术发展方向（续）,数控化、高速化、复合化加工技术,先进特种加工技术,精密磨削、微细加工技术,先进工艺装备技术,数控测量,效率和质量是制造业的永恒主题。,第一章 冲压成型基础,(3)模具新材料及热、表处理 提高使用性能,改善加工性能，提高寿命。,(4)模具CAD/CAM技术 二、三维相结合的数字化设计技术与数字化制造技术。模具行业是最早应用CAD/CAM技术的行业之一。,(5)快速经济制模技术 加快模具的制造速度，降低模具生产成本。适应小批 量试制。,(6)先进生产管理模式 并行工程思想、标准化、专业化生产。,第
9、一章 冲压成型基础,在现代生产制造技术中，冲压加工占有很重要的地位。在20世纪60年代，美国用金属板料经冲压加工后就已创造出了相当于原材料价值12倍的增值，其所创造的总价值占到国民生产总值的110。,第一章 冲压成型基础,经济发达国家的模具总产值已超过了机床的总产值 日本,1982年模具总产值为86亿美元，同期机床总产值为78亿美元；1987年前者为124亿美元，后者为102亿美元；1991年前者为131亿美元，后者为120亿美元。其中冲压模具在所有模具（锻造模、压铸模、注塑模.）中，无论从数量（套数）、重量（吨位），或是从价值（金额）上都位居榜首。,第一章 冲压成型基础,冲模设计与制造场景,
10、冲模设计,冲模制造,第一章 冲压成型基础,多工位精密级进模,第一章 冲压成型基础,冲压成形产品示例一日常用品,第一章 冲压成型基础,冲压成形产品示例二高科技产品,汽车覆盖件,飞机蒙皮,第一章 冲压成型基础,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,第一章 冲压成型基础,五轴车铣中心,多轴联动、复合加工,五轴加工中心,第一章 冲压成型基础,慢走丝线切割技术加工精度可达到1.5m，加工表面粗糙度Ra0.10.2m。,第一章 冲压成型基础,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,第一章 冲压成型基础,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,第一章 冲压成型基础,三坐标数控测量,第一章 冲压成型基础,第一章 冲压成型基础,第一章 冲压成型基础,第一章 冲压成型基础,
