冷冲模具教程（三）

2冲压材料
复习与回顾：
1．什么是模具？
模具是在工业生产中，将材料（这里提到的材料包括金属和非金属）加工成为零件的一种特殊工艺装备。）
2．模具的特点？
a.无通用性，b.只能一对一生产。
c.准确、严格控制零件尺寸及形位公差，d.具有“一模一样”的特征，e.所以产品质量稳定。

3．什么是工艺？
工艺是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或者半成品的过程。
4．冷冲压的概念？
冷冲压是在室温下，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，从而获得所需冲件的一种压力加工方法。
5a.在冲压加工中，合理的和是生产出合格的冲压件的三个必要因素。
5．分离与塑性变形？
落料、冲孔是什么工序？
拉深、缩口是什么工序？
6．冲压的特点及应用？
a.少、无切屑加工方法之一，低能耗、高效率的加工方法，因而冲件的成本较低。
b.零件尺寸公差由模具保证，具有“一模一样”的特征，所以产品质量稳定。
c.冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件。
d.冷冲压生产靠压力机和模具完成加工过程，其生产效率高、操作简单、易于机械化与自动化。
7.冲模分类。
a.根据工艺性质分类
（1）冲裁模具沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。
（2）弯曲模具使平板坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。
（3）拉深模具是将坯料制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。
（4）成形模具是将坯料或工序件按凸凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模具等。
b.根据工序组合程度分类
（1）单工序模具一般只有一对凸凹模，在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。
（2）复合模具只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上工序的模具。（举例：最后一步打弯、切断工序。）
（3）连续模具(级进模具)在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上工序的模具。（我的这副模具有8步。）
8.应力的概念？
由材料力学可知，物体受到外力作用而产生塑性变形，此时物体内部就会产生反抗变形的作用力，称为内力。内力在物体截面上分布的密集程度（简称集度）称为应力。
9．应力的分类？
应力分为：正应力和切应力，正应力用σ表示，切应力用τ表示。
垂直于截面的应力分量称为正应力或(normalstress)，与截面相切的分量称为剪应力或切应力(shearingstress)。
10．塑性的概念？
所谓塑性是指固体材料在外力作用下发生永久变形（材料在变形以后不能恢复原有形状），而不破坏其完整性的能力。
11塑性变形的特点？
a.塑性变形与弹性变形一样是可以恢复b.的。（×）
c.材料在塑性变形之前及塑性变形的同d.时，e.都会伴有弹性变形。（√）
f.当外载荷去掉以后，g.塑性变形与弹性变形完全消失，h.使变形体卸载后的形状和尺寸与加载时不i.完全一样。（√）设计弯曲模具的时候，j.考虑回弹的原因。
k.物体发生塑性变形时，l.其体积会发生改变。比如，m.拉深一根圆棒，n.在拉深方向，o.圆棒的长度增加，p.因此，q.根据圆棒的体积计算公式：底面积×高，r.圆棒的体积应该增加。（√）
s.根据塑性变形最小阻力定律，t.让材料发生塑性变形时需要10N的力，而u.在让材料继续塑性变形的时候仍然需要10N的力。（×）
v.变形抗力，w.是在发生塑性变形的时候，x.金属材料作用在工具表面的作用力。（√）
y.塑性越好，z.变形抗力越低，aa.对冲压越有利。（√）
bb.不同cc.金属材料变形抗力相同dd.。（×）
ee.所有的固态金属都是晶体。（√）
ff.金属的塑性变形的基本方式是和。
gg.对于冲压变形而hh.言，ii.金属受的压应力个数越多，jj.压应力越大，kk.金属的塑性越好。反之，ll.拉应力个数越多，mm.拉应力越大，nn.金属的塑性越差。（√）
oo.材料的塑性指pp.标qq.在拉深试验时，rr.用和
来评定。（分别怎么来辨别！）
ss.什么是加工硬化？
tt.两个屈服uu.准则？
vv.指ww.出下图的扩口模具工作过程中，xx.材料的变形区、非变形区（已变形区、待变形区、不yy.变形区）。
（是否最终变形以凸模最大端为准。）
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3板料的基本性能与冲压成形的关系。
冷冲压所使用的材料大多数是金属板料。
选择冲压材料的方法：从产品的使用性能和冲压工艺两方面，进行选择。
产品的使用性能：
（举例：比如手机屏蔽罩使用的材料要求高屏蔽性能，高导热性保证热量能够及时传到外界，。表面有多种选择的金属电镀处理，以确保其与任何接触面之相容性，其不但不会燃烧，也不会受辐射影响。焊接容易，使用寿命长，防腐蚀性佳电池，质量轻等等。）
冲压成形性能：材料对各种冲压成形方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。
解释：材料的冲压成形性能好，则便于冲压加工，单个冲压工序的极限变形程度和总的极限变形程度大（塑性好），生产率高，成本低，容易得到高质量的冲压件。
板料冲压成形性能是一个综合性的概念，主要包括抗破裂性、贴模性和定形性。
（汽车覆盖件，对贴模性和定形性要求很高。）
典型冲压加工方法，对板料性能的要求：
大学教材第32页。
性能指标：
2屈服点和屈强比
解释屈服的含义
屈服点（σs）
钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs=Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）。
屈服强度（σ0.2）
有的金属材料的屈服点极不明显，
在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。
抗拉强度（σb）
材料在拉伸过程中，
从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb=Pb/Fo（MPa）。
屈强比（σs/σb）
钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
2．伸长率
均匀伸长率和总伸长率。
3．硬化指数
n值越大，……（教材）
解释失稳极限应变
塑性太好会出现“粘刀”的现象。
4．塑性应变比
各向异性
见教材。举例（拉深和冲裁）
冲裁：屏蔽罩
拉深：只考虑拉深是否开裂，起皱等质量问题就已经有很大的工作量了。如果还要考虑壁厚问题，那模具会很复杂。同时，如果壁厚变化大，那材料的贴模性能就很差。模具的形状及尺寸精度就会受到影响，甚至达不到设计要求。
5．凸耳参数
见教材。
补充：用圆形坯料拉深筒形件，当△r＞0时，凸耳出现在0°和90°方向；当△r＜0时，凸耳出现在±45°方向；△r=0时，不产生凸耳。由于凸耳的位置与大小和△r有关，所以△r也叫凸耳参数。
二、冲压成形性能试验方法。
见教材
三、常用冲压材料
补充：有色金属还有镍带、锌白铜等等。
3．板料的剪裁
举例：公司生产的电视机屏蔽罩，用的材料是普通的20#钢，用剪刀剪裁。而其它的模具使用的材料都比较固定，是带料。需求量大，跟厂家关系好，所以都是定做。所以模具公司需要剪裁板料的，一般都是做比较大型的零件。
冲压的第一道工序：下料。
常用的剪切设备：
剪板机是进行剪切加工的冲压机床（解释）。剪板机主要对板料进行剪裁，相对其它机床设备，剪板机功能结构较为简单，但剪板机在板料切割方面是高效经济的设备，所以在机械加工中非常常用。

分类：平刃剪床、斜刃剪床、圆盘剪切机和振动剪切机等。
圆盘剪切机配有展卷机和卷绕机及其它附属装置，可组成卷材连续剪切条料生产线。（举例，我们公司的冲压机床配有自动送料装置。）（提问：圆盘剪切机有自动展卷和卷绕功能，但是它怎么控制剪切的规格？）
一、平刃剪床剪裁
见教材，解释曲轴和曲柄滑块机构工作原理。
曲轴是通过锻造生产出来的，使用的工艺装备是锻模。锻造分为自由锻和模锻。（中国一拖。）
汽车的运动就是利用曲轴将发动机里面的活塞的直线运动转化成为轮胎的转动。
二、斜刃剪床剪裁
见教材
解释省力的原因。
三、剪床规格型号
QC12K-4×2500
4×2500
1º30′
≥18
20-600
≤450
5.5
4200
3040×1610×1650
4．冲压设备
提问：在冲压加工中，合理的、和是生产出合格的冲压件的三个必要因素。
常用的冲压设备：曲柄压力机、摩擦压力机和油压机。
摩擦压力机：利用飞轮和摩擦盘接触，借助螺杆和螺母相对运动的原理而工作的一种压力机。（解释）
摩擦压力机的分类：(手动)双盘摩擦压力机
(脚动)双盘摩擦压力机
高能离合器式螺旋压力机
油压机：靠液压系统完成工作！
一、曲柄压力机的规格型号和主要参数
（1）、规格型号
压力机的分类：机械式压力机（J）、液压机（Y）
气动压力机（J）、气动压力机
气动压力机简介：
目前，国内外的冲压机械，如冲床工作时，需令其冲头作往复直线运动。现有的机械冲压机(冲床)的动力来自于旋转电动机，它需要一整套复杂的转换机构将旋转运动转变为所需的直线往复运动，为获得足够的冲压力，还需配备一只储能大飞轮。因而，这种冲压机部件多，结构复杂，体积笨重，噪声大，生产周期长，使用不灵活，且易于发生人身伤害事故。这种机械冲压机，它所存在弊端始终没能得到根本的改变。本文所研制的新型电磁冲压机(直线电机冲床)是利用直线电机技术，将电能直接转换成机械力，它不需通过任何中间转换机构，而实现冲头的往复运动。在国内外虽有类似研究，但目前尚未见有这方面的成果和产品鉴定，获多项授权专利，并已投入小批量生产，效果显著。这种新型电磁冲压机和传统式机械冲压机相比，具有结构简单；体积小、重量轻；无周期性的机械噪声；脉冲式工作，有节能效果；冲压吨位、频率、速度可调；可有各种安装方式；易于控制，能实现多种保护功能。
◆======产品介绍======
名称：开式深喉口压力机
型号：
J21S-63
技术参数：
现货供应J21S系列开式深喉口压力机
该系列机床是板料冲压的通用性压力机，其喉深超过同规格普通压力机的两倍，特别适用于电器开关、汽车仪表行业等大型板料的冲裁加工。
J21S-63型公称压力：630kn滑块行程：120mm滑块行程次数：45（r/min）立柱间距离：450mm工作台尺寸：480X710mm模柄孔尺寸：直径50X70mm滑块底面尺寸：272X320mm还有以下型号供选购：J21S-16、J21S-25、J21S-40、J21S-80、J21S-100、J21S-125
提问：脚踏板的作用？
（二）主要参数。
1．公称压力
①概念：滑块滑离下止点前某一位置或指曲轴旋转到离下止点前某一角度（此角称之为压力角，一般取20°～30°）时，滑块上所能容许承受的最大作用力。

换算成压力值：G=mg。80T则为800KN
③上止点和下止点的概念
上止点：滑块运动的上端极限（滑块离固定工作台的最远距离。）
下止点：滑块运动的上端极限（滑块离固定工作台的最近距离。）
2．滑块行程
从上止点运动到下止点所经过的距离。
其数值等于曲柄半径的两倍。
曲柄的概念：作整周回转的连架杆称为曲柄。
3．行程次数
行程次数指滑块每分钟从上止点运动到下止点，然后在回到上止点所往复的次数。（频率）。
实际上就是指该冲压机每分钟的冲压次数。
行程次数（冲压次数）越高，压力机的生产率也越高。
4．连杆调节长度
连杆调节长度又称装模高度调节量。
曲柄压力机的连杆通常做成两部分，是其长度可以调整。（一部分与曲轴连接是固定长度，另一部分与滑块连接可以更换不同长度的连杆以实现调节。）
5．闭合高度
闭合高度是指滑块在下止点位置时，滑块下端面到工作台上表面之间的距离。
提问：为什么要调节压力机闭合高度？闭合高度怎样调节？
当连接杆调节到最短时，压力机的闭合高度达到最可以安装的模具高度达到最。
当连接杆调节到最长时，滑块处于最位置，压力机的闭合高度达到最可以安装的模具高度达到最。
除了上述的主要参数外，还有工作台尺寸、滑块地面尺寸、模柄孔尺寸（磁力固定）等参数，也是进行模具设计时必不可省的数据。（次要参数。）
二、曲柄压力机的结构和工作原理
根据床身结构来分：曲柄压力机可分为开式和闭式。
区别：开式压力机可三个方向操作，而闭式压力机仅能在前后两个方向操作。
1．支撑系统
2．传动系统
3．操作系统
4．能源系统
5．工作机构
6．辅助系统
三、摩擦压力机和油压机
1．摩擦压力机
实物演示：
表1-9技术参数
动能：物体由于运动具有的能量称为动能。
动能单位：焦耳（J）
解释原理。
过载保护原理：当摩擦力较大时，飞轮和摩擦盘出现打滑现象，滑块不会继续运动，因此不会损坏模具和设备。
由于生产效率、精度低。摩擦压力机主要用于，有色及黑色金属的模锻、挤压、切边、弯曲、校正及耐火材料等制品的压制成型等工作。不适用于精密级进模具的生产。
2．液压机
典型三梁四柱结构。
用途和特点：该系列液压机适用于可塑性材料的压制工艺。
如：粉末制品成型、塑料制品成型、冷（热）挤压金属成型、薄板拉伸，以及弯曲、翻边、校正等到工艺。
Y32-40
Y32-63
Y32-100
Y32-500
不会发生超负荷的危险。液压的优点，液体不怕压。
四、冲压设备的选用
冲压设备的选用主要包括选择压力机的类型和确定压力机规格两个方面。
1．类型选择
闭式双动压力机（机械压力机）
冷冲模具分为两部分：①凸模（上模）；
②凹模（下模）。
因为凸、凹模具是分别安装在压力机的上下工作台（或者说是滑块和固定工作台上），通过上下运动完成冲裁工序。
提问：①为什么不横向安装？
②精密级进模具适合用哪种类型的压力机器？曲柄压力机。主要是考虑工作效率，像我们公司生产的模具每分钟的冲裁次数达到了50～1400次，所以只有机械式曲柄压力机才可以完成如此高效率的生产。
2．规格选用
见教材
补充：当一个零件需要多个冲压工序成型，而所使用的模具又不是级进模具，是多副模具完成，这时采用多工位自动压力机。（举例：我去洛阳一拖实习的时候，我看到过这种压力机。一个压力机上有多个模具安装位置，完成一次冲压后，压力机滑块上行，由工人将零件取出并放在下一个副模具上，在将新的板材放在第一副模具上，在进行冲压加工。）
解释第三点，满足材料的变形速度、要求。我们选用的压力机在加工有些材料，压力机的公称压力满足要求，但是要想以更快的速度完成对材料的冲压就必须增加公称压力，否则材料的变形速度无法加快！所以要充分考虑在满足公称压力的前提下，压力机的行程次数是否能使材料迅速变形，完成冲压保证生产效率。

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