第1章沖壓加工與沖壓設備

（時間：2次課，4學時）第1章沖壓加工與沖壓設備（時間：2次課，4學時）1第1章沖壓加工與沖壓設備在機械制造業中，沖壓加工是一種常用的加工方法，它主要用于加工金屬和非金屬的板料零件。沖壓加工一般是在室溫下進行的，所以也可以稱為冷沖壓。冷沖壓加工的三要素：(1) 沖床沖床供給變形所需的力；(2) 模具沖壓所用的工具是各種形式的沖模，沖模對板料塑性變形加以約束，并直接使板料變成所需的零件；(3) 原材料沖壓所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。本章主要講述沖壓加工的各種基本工序、沖模的分類、各種沖壓設備的工作原理和主要技術參數。本章要點：沖壓基本工序的分類、沖模分類、曲柄壓力機的工作原理與主要技術參數、液壓機的工作原理與主要技術參數。本章難點：曲柄壓力機的工作原理與主要技術參數第1章沖壓加工與沖壓設備在機械制造業中，沖壓加工是一種常2第1章沖壓加工與沖壓設備1.1沖壓工序與沖模分類1.2沖壓設備簡介第1章沖壓加工與沖壓設備1.1沖壓工序與沖模分類3緒論1. 模具工業在國民經濟中的地位模具工業是“百業之母”，是工業產品的“效益放大器”。各國對模具的美譽很多，美國工業界認為：“模具工業是美國工業的基石”；日本模具協會認為：“模具是促進社會繁榮富裕的動力”；國際模具協會認為：“模具是金屬加工業的帝王”。模具在現代生產中，是生產各種工業產品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓或鍛造方式使金屬材料在模具內發生塑性變形而獲得的，金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制品，絕大多數也是用模具成形的。由于模具成形具有優質、高產、省料和低成本等特點，現已在國民經濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業部門得到極其廣泛的應用。據統計，利用模具制造的零件，在飛機、汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表等機電產品中占60％～70％；在電視機、錄音機、計算機等電子產品中占80％以上；在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產品中占85％以上。據國際生產技術協會統計，到2000年，機械零件粗加工的75％和精加工的50％都由模具成形來完成。世界上一些工業發達國家，模具工業的發展是很迅速的。據有關資料介紹，某些國家的模具總產值已超過了機床工業的總產值，其發展速度超過了機床、汽車、電子等工業。模具工業在這些國家已擺脫了從屬地位而發展成為獨立的行業，是國民經濟的基礎工業之一。模具技術，特別是制造精密、復雜、大型、長壽命模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。為了適應工業生產對模具的需求，在模具生產中采用了許多新工藝和先進加工設備，不僅改善了模具的加工質量，也提高了模具制造的機械化、自動化程度。電子計算機的應用給模具設計和制造開辟了新的前景。預計工業發達國家的模具工業還將有新的發展。緒論1. 模具工業在國民經濟中的地位4緒論2. 我國模具技術的現狀與發展近年來，我國的模具工業也有較大發展，全國已有模具生產廠數千個，擁有職工數十萬人，每年能生產上百萬套模具。多工位級進模具和長壽命硬質合金模具的生產及應用有了進一步擴大。為滿足新產品試制和小批量生產的需要，我國模具行業制造了多種結構簡單、生產周期短、成本低的簡易沖模，如鋼皮沖模、聚氨脂橡膠模、低熔點合金模具、鋅合金模具、組合沖模、通用可調沖孔模等。數控銑床、數控電火花加工機床、加工中心等加工設備已在模具生產中被采用。電火花和線切割加工已成為冷沖模制造的主要手段。為了對硬質合金模具進行精密成型磨削，已研制成功了單層電鍍金剛石成形磨輪和電火花成形磨削專用機床，使用效果良好，對型腔的加工正在根據模具的不同類型采用電火花加工、電解加工、電鑄加工、陶瓷型精密鑄造、冷擠壓、超塑成形，以及利用照相腐蝕技術加工型腔皮革紋表面等多種工藝。模具的計算機輔助設計和制造(CAD／CAM)也已進行開發和應用。盡管我國的模具工業這些年來發展較快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工業發達國家相比，仍存在較大差距，主要表現在模具品種少、精度差、壽命短、生產周期長等方面。緒論2. 我國模具技術的現狀與發展5緒論3. 本課程的適應性近幾年，隨著模具工業的迅速發展，模具高技術人才緊缺，年薪30萬也招不到高級模具技工曾轟動一時，能設計模具、操作數控與電加工設備的人才非常緊俏。為了適應我國國民經濟發展的需要，發展我國的模具工業，近幾年來，我國的絕大多數工科類型的高等職業技術學院都開設了模具專業，招生與就業情況也都比較理想。在學科門類中，模具專業與機電專業、數控專業、機制專業同為機械大類的若干個分支之一，在專業基礎、專業課程、專業實習等教學過程中有許多相同與相近之處。模具專業中的許多知識與技能是機電專業、數控專業、機制專業學生深化本專業知識的理想選擇。如機電專業學生可深化學習模具的電加工技術與技能；數控專業的學生可深化模具的數控加工與CAM軟件的應用；機制專業的學生可深化復雜模具的加工技能；并且都可以學習模具的設計與結構知識。緒論3. 本課程的適應性6緒論4. 本課程的性質、任務和要求《模具構造與制造》是為非模具專業學生選學模具課程而設置的專業課程。通過本課程教學，并配合其他教學環節使學生初步掌握模具設計、模具構造的知識；掌握模具制造工藝規程的制定；掌握模具零件常規與特種加工知識與操作技能。為畢業后從事與模具相關的工作打下必要的基礎。《模具構造與制造》涉及的知識面廣，是一門綜合性較強的課程。它綜合了《沖塑設備》、《沖壓模具設計》、《塑料成形工藝及塑料模具設計》、《模具制造工藝學》等模具專業課程知識，并且與《金屬材料及熱處理》、《數控技術》、《機械制造工藝及設備》等課程的有關內容都將在《模具構造與制造》課程中得到綜合應用。因此在學習中善于綜合應用相關課程的知識，對于學好《模具構造與制造》是十分重要的。《模具構造與制造》是一門實踐性較強的課程。因此。學生在學習本課程時，除了重視其中必要的基礎知識、工藝方法等理論學習外，還應特別注意實踐環節，要通過參觀沖壓廠、塑料廠、模具廠等生產現場教學和安排模具拆裝、特種加工等實訓環節，增加感性認識，掌握實際操作技能。緒論4. 本課程的性質、任務和要求71.1沖壓工序與沖模分類1.1.1冷沖壓概念1.1.2沖壓加工的特點及其應用1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向1.1.4沖壓基本工序的分類1.1.5沖模分類1.1.6常用冷沖壓材料1.1沖壓工序與沖模分類1.1.1冷沖壓概念81.1沖壓工序與沖模分類在機械制造業中，冷沖壓加工是一種常用的加工方法。冷沖模就是沖壓加工所用的工藝裝備。沒有先進的冷沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。1.1沖壓工序與沖模分類在機械制造業中，冷沖壓加工是一種91.1.1冷沖壓概念冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機械制造中先進的加工方法之一。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。又因為它主要是用板料加工成零件，所以又稱為板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料。1.1.1冷沖壓概念冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對101.1.2沖壓加工的特點及其應用

冷沖壓加工與其他加工方法相比，有以下特點：(1) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復雜、用其他加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等。冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩定，互換性好。(2) 材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過程耗能少。因此，工件的成本較低。(3) 操作簡單、勞動強度低、易于實現機械化和自動化、生產率高。(4) 沖壓加工中所用的模具結構一般比較復雜，生產周期較長、成本較高。因此，在單件、小批量生產中采用沖壓工藝受到一定限制。沖壓工藝多用于成批、大量生產。近年來發展的簡易沖模、組合沖模、鋅基合金沖模等為單件、小批量生產采用沖壓工藝創造了條件。綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業生產中，尤其在大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業部門都越來越多地采用冷沖壓加工產品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業。在這些工業部門中，沖壓件所占的比重都相當大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現在已被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。據粗略統計，在汽車制造業中有60％~70％的零件是采用沖壓工藝制成的，冷沖壓生產所占的勞動量為整個汽車工業勞動量的25％~30％。在機電及儀器、儀表生產中有60％~70％的零件是采用冷沖壓工藝來完成的。在電子產品中，沖壓件的數量約占零件總數的85％以上。通過沖壓加工制造，大大提高了生產率，降低了成本。1.1.2沖壓加工的特點及其應用冷沖壓加工與其他加工方111.1.3冷沖壓的現狀和發展動向

隨著近代工業的發展，對冷沖壓提出了越來越高的要求，因而也促進了冷沖壓技術的迅速發展。1. 沖壓工藝方面提高勞動生產率及產品質量，降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓新工藝，是研究和推廣的大方向。冷擠壓是一種生產率高、產品質量好的先進加工工藝。用冷擠壓方法生產的零件一般不需要或只需要進行少量切削加工。目前，冷擠壓不但用于生產有色金屬零件，而且還用于生產黑色金屬零件。隨著模具設計與制造技術及模具材料的發展，冷擠壓的應用范圍將越來越廣泛。精密沖裁是提高沖裁零件質量的有效方法。它可以擴大沖壓加工范圍。目前，精沖技術已用于大型、厚、硬材料的加工。精密沖裁加工零件的厚度已達25mm。一部分過去用切削加工方法生產的零件現在已改為用精密沖裁方法制造。不僅如此，三維精沖件已在生產中開發和應用。超塑性成形方法具有突出的特點，即能在很低的變形抗力下得到非常大的變形，這對于制造形狀復雜和大型板料零件具有突出的優越性，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序。目前，這種新工藝雖然還處于開發和推廣應用階段，但在實際生產中已顯示出其優越性，可用超塑性加工的金屬材料的品種也正在不斷增加。1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向隨著近代工業的發展，對121.1.3冷沖壓的現狀和發展動向

2. 沖模方面沖模是實現沖壓生產的基本條件。在沖模的設計和制造上，目前正朝著以下兩方面發展。一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代化生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命、自動化方向發展。在我國，工位數達37位甚至更多的級進模，壽命達千萬次以上甚至億次的硬質合金模，精度和自動化程度相當高的沖模都已經應用在生產中。同時，由于這樣的沖模對加工、裝配、調整、維修要求很高，因此各種高效、精密、數控、自動化的模具加工機床和檢測設備也正在迅速發展，如我國的數控銑床、數控加工中心和坐標磨床等先進模具加工設備已達到一定的水平。另一方面，為了產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金模、聚氨酯橡膠模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造工藝也得到迅速發展。為適應汽車工業的發展，大型覆蓋件沖模設計與制造水平也有很大提高，已能生產成套轎車覆蓋件模具。在模具材料及熱處理、模具表面處理等方面，國內外都進行了不少研制工作，并取得了很好的實際效果，如65Nb、LDl、012Al、CG2等就是我國研制的性能優良的沖模材料。模具的標準化和專業化生產，已得到模具行業的廣泛重視。這是由于模具標準化是組織模具專業化生產的前提，而模具的專業化生產是提高模具質量、縮短模具制造周期、降低成本的關鍵。我國已經頒布了冷沖壓術語、冷沖模零部件的國家標準。沖模的專業化生產正處于積極組織和實施之中。但總的來說，我國沖模的標準化和專業化水平還是比較低的。模具的計算機輔助設計(CAD)與計算機輔助制造(CAM)也已引起國內外模具行業的極大重視。可以說，計算機輔助設計與制造是沖壓工藝編制及沖模設計與制造走向全盤自動化的重大措施。由于采用了CAD／CAM技術，不僅使沖模設計和制造周期大為縮短，而且提高了質量。因而它的開發和應用已成為當前沖模乃至其他模具技術發展中引人注目的課題。1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向2. 沖模方面131.1.3冷沖壓的現狀和發展動向

3. 沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的壓力機與之相匹配。目前主要是從兩個方面予以研究和發展：一是對目前我國大量使用的普通沖壓設備加以改進，即在普通壓力機的基礎上加上送料裝置和檢測裝置，以實現半自動化或全自動化生產，改進沖壓設備結構，保證必要的剛度和精度，提高其工藝性能，以提高沖壓件精度，延長沖模使用壽命；二是積極發展高速壓力機和多工位自動壓力機，開發數控壓力機、沖壓柔性制造系統(FMS)及各種專用壓力機，以滿足大批量生產的需要。4. 冷沖壓基本原理的研究冷沖壓工藝及沖模設計與制造方面的發展，均與沖壓變形基本原理的研究取得進展是分不開的。例如，板料沖壓工藝性能的研究，沖壓成形過程應力應變分析和計算機模擬，板料變形規律的研究，從坯料變形規律出發進行坯料與沖模之間相互作用的研究，在沖壓變形條件下的摩擦、潤滑機理方面的研究等，為逐步建立起緊密結合生產實際的先進的沖壓工藝及沖模設計方法打下了基礎。因此，可以說沖壓成形基本理論的研究是提高沖壓技術的基礎。1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向3. 沖壓設備和沖壓生141.1.4沖壓基本工序的分類

冷沖壓加工的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產批量、原材料性能等各不相同，因此生產中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣的，但概括起來可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序是指使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質量的沖壓件(俗稱沖裁件)的工序；成形工序是指坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按沖壓方式不同又可分為很多基本工序，見表1.1、表1.2。沖壓生產的自動化是提高勞動生產率和改善勞動條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單，坯料和工序件形狀比較規則，一致性好，所以容易實現生產的自動化。沖壓生產的自動化包括原材料的輸送、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與安裝、廢料處理等各個環節，但最基本的是壓力機自動化和沖模自動化。在實際生產中，當生產批量大時，如僅以表中所列的基本工序組成沖壓工藝過程，則生產率可能很低，不能滿足生產需要。因此，一般采用組合工序，即把兩個以上的單獨工序組合成一道工序，構成所謂復合、級進、復合-級進的組合工序。上述沖壓成形的分類方法比較直觀，真實地反映出各類零件的實際成形過程和工藝特點，便于制定各類零件的沖壓工藝并進行沖模設計，在實際生產中得到廣泛的應用。如把各種成形按其成形時變形區的應力和應變特點加以歸類，這就是另一種沖壓成形的分類方法。按此分類法，即把冷沖壓成形方法分為伸長類變形和壓縮類變形，它能充分反映出各類成形變形區的受力與變形特點，反映出同類成形的共同規律，對解決問題具有很大的實際意義。1.1.4沖壓基本工序的分類冷沖壓加工的零件，由于其形151.1.4沖壓基本工序的分類

1.1.4沖壓基本工序的分類161.1.4沖壓基本工序的分類

1.1.4沖壓基本工序的分類171.1.4沖壓基本工序的分類

1.1.4沖壓基本工序的分類181.1.5沖模分類

(1) 按工序性質分類可分為落料模、沖孔模、切斷模、切邊模、切舌模、剖切模、整修模、精沖模等。(2) 按工序組合程度分類可分為以下三種：單工序模(俗稱簡單模)，即在一副模具中只完成一種工序，如落料、沖孔、切邊等。級進模(俗稱連續模)，即在壓力機一次行程中，在模具的不同位置上同時完成數道沖壓工序。級進模所完成的同一零件的不同沖壓工序是按一定順序、相隔一定步距排列在模具的送料方向上的，壓力機一次行程得到一個或數個沖壓件。復合模，即在壓力機的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成數道沖壓工序。壓力機一次行程一般得到一個沖壓件。(3) 按沖模有無導向裝置和導向方法分類可分為無導向的開式模和有導向的導板模、導柱模。(4) 按送料、出件及排除廢料的自動化程度分類可分為手動模、半自動模和自動模。另外，按送料步距定位方法不同可分為擋料銷式、導正銷式、側刃式等模具。按卸料方法不同可分為剛性卸料式和彈性卸料式等模具。按凸、凹模材料不同可分為鋼模、硬質合金模、鋼帶沖模、鋅基合金模、橡膠沖模等。對于一副沖模，上述幾種特征可能兼有，如導柱導套導向、固定卸料、側刃定距的沖孔落料級進模等。1.1.5沖模分類(1) 按工序性質分類191.1.6常用冷沖壓材料

沖壓用材料大部分是各種規格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大，一般用于大型零件的沖壓。對于中小型零件，多數是將板料剪裁成條料后使用。帶料(又稱卷料)有各種規格的寬度，展開長度可達幾十米，適用于大批量生產的自動送料。塊料只用于少數鋼號和價錢昂貴的有色金屬的沖壓。冷沖壓常用材料有黑色金屬、有色金屬及非金屬材料等幾類。1. 黑色金屬黑色金屬有普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等。對冷軋鋼板，根據國家標準GB／708—88規定，按軋制精度(鋼板厚度精度)可分為A、B級：A——較高精度；B——普通精度。對厚度4mm以下的優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板，根據GB／T13237—1991規定，按鋼板表面質量可分為I、Ⅱ、Ⅲ三組。按拉深級別又分為Z、S、P三級：I——高級的精整表面；Ⅱ——較高級的精整表面；Ⅲ——普通的精整表面。Z——最深拉深級；S——深拉深級；P——普通拉深級。1.1.6常用冷沖壓材料沖壓用材料大部分是各種規格的板201.1.6常用冷沖壓材料

2. 有色金屬有色金屬有純銅、黃銅、青銅、鋁等。3. 非金屬材料非金屬材料有紙板、膠木板、橡膠板、塑料板、纖維板和云母等。在沖壓工藝資料和圖樣上，對材料的表示方法有特殊的規定。現以優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板標記為例。例08鋼，尺寸1.0mm×l000mm×l500mm，普通精度，較高級的精整表面，深拉深級的冷軋鋼板表示為關于材料的牌號、規格和性能，可查閱有關設計資料和標準。1.1.6常用冷沖壓材料2. 有色金屬211.2沖壓設備簡介1.2.1曲柄壓力機1.2.2液壓機1.2沖壓設備簡介1.2.1曲柄壓力機221.2沖壓設備簡介壓力機就是用來對放置于模具中的材料實現壓力加工的機械。對被加工材料施加壓力的反作用力，由機械本身承受。壓力機可根據產生與傳遞壓力的機理來分類：使用液體傳遞壓力的為液壓機；使用氣體傳遞壓力的為氣動壓力機；以電磁力做功的稱為電磁壓力機；以機械機構傳遞壓力的即為機械傳動類壓力機，曲柄壓力機屬于機械傳動類壓力機，它是重要的鍛壓設備。它能進行各種沖壓和模鍛工藝，直接生產出零件或毛坯。因此，曲柄壓力機在汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、醫療機械、動力機械、國防以及日用品等工業部門得到了廣泛的應用。1.2沖壓設備簡介壓力機就是用來對放置于模具中的材料實231.2.1曲柄壓力機1. 曲柄壓力機的用途和分類在生產中，為了適應不同的工藝要求，采用各種不同類型的曲柄壓力機。這些壓力機都具有自己的獨特結構形式及作用特點。通常可根據曲柄壓力機的工藝用途及結構特點進行分類。按工藝用途曲柄壓力機可分為通用壓力機和專用壓力機兩大類。通用壓力機適用于多種工藝用途，如沖裁、彎曲、成形、淺拉深等。而專用壓力機用途較單一，如拉深壓力機、板料折彎機、剪切機、擠壓機、冷鐓自動機、高速壓力機、板沖多工位自動機、精壓機、熱模鍛壓力機等，都屬于專用壓力機。按機身的結構形式不同，曲柄壓力機可分為開式壓力機和閉式壓力機。開式壓力機的機身形狀類似英文字母C，如圖1.1所示，其機身前面及左右均敞開，操作空間大。但機身剛度差，壓力機在工作負荷的作用下會產生角變形，影響精度。所以，這類壓力機的噸位都比較小，一般在2000kN以下。開式壓力機又可分為單柱壓力機和雙柱壓力機兩種。圖1.1所示的雙柱壓力機，其機身后壁有開口，形成兩個立柱，故稱雙柱壓力機。雙柱壓力機便于向后方排料。此外，開式壓力機按照工作臺的結構特點又可分為可傾臺式壓力機(見圖1.1)、固定臺式壓力機(見圖1.2)、升降臺式壓力機(見圖1.3)。圖l.2所示為開式單柱壓力機，其機身也是前面及左右三向敞開，但后壁無開口。閉式壓力機機身左右兩側是封閉的，如圖1.4所示，只能從前后方向接近模具，且裝模距離遠，操作不太方便。但因為機身形狀對稱，剛度好，壓力機精度好。所以，壓力超過2500kN的大、中型壓力機，幾乎都采用此種形式，某些精度要求較高的小型壓力機也采用此種形式。1.2.1曲柄壓力機1. 曲柄壓力機的用途和分類241.2.1曲柄壓力機圖1.1開式雙柱可傾臺式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.1開式雙柱可傾臺式壓力機251.2.1曲柄壓力機圖1.2單柱固定臺式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.2單柱固定臺式壓力機261.2.1曲柄壓力機圖1.3升降臺式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.3升降臺式壓力機271.2.1曲柄壓力機圖1.4閉式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.4閉式壓力機281.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機291.2.1曲柄壓力機按與滑塊相連的曲柄連桿數，曲柄壓力機可分為單點、雙點和四點壓力機，如圖1.6所示。曲柄連桿數的設置主要根據滑塊面積的大小和使用目的而定。點數多的，滑塊承受偏心負荷的能力大。此外，按傳動機構的位置，可將曲柄壓力機分為上傳動式和底傳動式兩類。底傳動壓力機的傳動機構設于工作臺的下面，如圖1.7所示，其重心低、穩定性好，但要建造相當大的地坑，且維修較困難。2. 曲柄壓力機的工作原理與結構組成盡管曲柄壓力機有各種類型，但其工作原理和基本組成是相同的。圖1.1所示的開式雙柱可傾臺式壓力機的運動原理如圖1.8所示。該曲柄壓力機的工作原理如下：電動機1的能量和運動通過帶傳動傳給中間傳動軸4，再由齒輪傳動傳給曲軸9，連桿11上端套在曲軸上，下端與滑塊12鉸接，因此，曲軸的旋轉運動通過連桿轉變為滑塊的往復直線運動。將上模13裝在滑塊上，下模14裝在工作臺墊板15上，壓力機便能對置于上、下模間的材料做功，將其制成工件，實現壓力加工。由于工藝操作的需要，滑塊有時運動，有時停止，因此裝有離合器7和制動器10。壓力機在整個工作周期內進行工藝操作的時間很短，即有負荷的工作時間很短，大部分時間為無負荷的空程運動。為了使電動機的負荷較均勻，有效地利用能量，因而裝有飛輪，在該機上，大帶輪3和大齒輪6均起飛輪的作用。1.2.1曲柄壓力機按與滑塊相連的曲柄連桿數，曲柄壓力機301.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機311.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機321.2.1曲柄壓力機從上述的工作原理可以看出，曲柄壓力機一般由以下幾個基本部分組成：(1) 工作機構一般為曲柄滑塊機構，由曲軸、連桿、滑塊、導軌等零件組成。其作用是將傳動系統的旋轉運動變成滑塊的往復直線運動；承受和傳遞工作壓力；在滑塊上安裝模具。(2) 傳動系統包括帶傳動和齒輪傳動等機構。其作用是將電機的能量和運動傳遞給工作機構；并對電動機的轉速進行減速使滑塊獲得所需的行程次數。(3) 操縱系統如離合器、制動器及其控制裝置。其作用是用來控制壓力機安全、準確地運轉。(4) 能源系統如電動機和飛輪。飛輪能將電動機空程運轉時的能量吸收積蓄起來，在沖壓時再釋放出來。(5) 支承部件如機身，把壓力機所有的機構聯結起來，承受全部工作變形力和各種裝置的各個部件的重力，并保證全機所要求的精度和強度。此外，還有各種輔助系統與附屬裝置，如潤滑系統、頂件裝置、保護裝置、滑塊平衡裝置、安全裝置等。閉式壓力機外形(見圖l.4)與開式壓力機有很大差別。但它們的工作原理和結構基本組成是相同的。圖l.9所示為J31—315型閉式壓力機的運動原理圖，與圖1.8相比較，它只是在傳動系統中多了一級齒輪傳動；工作機構中曲柄的具體形式是偏心齒輪式，而不是曲軸式，即由偏心齒輪9帶動連桿擺動，從而帶動滑塊作往復直線運動；此外，該壓力機工作臺下裝有頂件裝置，即液壓氣墊18，可作為拉深時壓料及頂出模內的工件用。1.2.1曲柄壓力機從上述的工作原理可以看出，曲柄壓力機331.2.1曲柄壓力機3. 曲柄壓力機的主要技術參數曲柄壓力機的技術參數反映了壓力機的工藝能力及有關生產率等指標。現分述如下：(1) 標稱壓力Fg及標稱壓力行程Sg曲柄壓力機的標稱壓力Fg(或稱額定壓力)就是滑塊所允許承受的最大作用力，而滑塊必須在到達下止點前某一特定距離之內才允許承受標稱壓力，這一特定距離稱為標稱壓力行程(或額定壓力行程)Sg，標稱壓力行程所對應的曲柄轉角稱為標稱壓力角(或額定壓力角)αg。例如JC23—63壓力機的標稱壓力為630kN，標稱壓力行程為8mm，即指該壓力機的滑塊在離下止點前8mm之內，允許承受的最大壓力為630kN。標稱壓力是壓力機的主參數。我國生產的壓力機標稱壓力已經系列化了。例如160kN、200kN、250kN、315kN、400kN、500kN、630kN、800kN、1000kN、1600kN、2500kN、3150kN、4000kN、6300kN等。這個系列是從生產實踐中歸納整理后制訂的，既能滿足生產需要，又不致使曲柄壓力機的規格過多，給制造帶來困難。(2) 滑塊行程如圖1.10中的S，它是指滑塊從上止點到下止點所經過的距離。它是曲柄偏心量的2倍。它的大小也反映壓力機的工作范圍。行程長，則能生產高度較高的零件，通用性大。但壓力機的曲柄尺寸要加大，隨之而來的是齒輪模數和離合器尺寸均要增大，壓力機造價增加，而且工作時模具的導柱、導套可能脫離，影響工件精度和模具壽命。因此，滑塊行程并非越大越好，應根據加工行程的需要與作業中送料形式和取件的需要，以及模具導向件工作要求等情況來選取。為滿足生產實際的需要，有些壓力機的行程長度做成可調節的。如J1l—50壓力機的滑塊行程可在10mm~90mm之間調節，J23—100A、J23—100B壓力機的滑塊行程均可在16mm~140mm之間調節。1.2.1曲柄壓力機3. 曲柄壓力機的主要技術參數341.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機351.2.1曲柄壓力機(3) 滑塊行程次數n它是指滑塊每分鐘往復運動的次數。如果是連續作業，它就是每分鐘生產工件的個數。所以，行程次數越大，生產率就越高。然而，當采用手動連續作業時，由于受送料時間的限制，即送料在整個作業中所占時間的比例很大，即使行程數再多，生產率也不可能很高，比如小件加工最多也不過(60~100)次/分。所以行程次數超過一定數值后，必須配備自動送料裝置，否則不可能實現高生產率。拉深加工時，加工速度過快，易造成材料破損以至不能繼續加工，而加工速度與行程次數成正比關系。因此，選擇行程次數不能單純追求高生產率。目前，實現了自動化的壓力機多半采用可調行程次數，以期達到根據產品大小及變形特點選擇最適當的行程次數的目的。(4) 最大裝模高度H1及裝模高度調節量ΔH1裝模高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺墊板上表面的距離。當裝模高度調節裝置將滑塊調整到最高位置時，裝模高度達最大值，稱為最大裝模高度(圖1.10中的H1)。滑塊調整到最低位置時，得到最小裝模高度。與裝模高度并行的參數尚有封閉高度。所謂封閉高度是指滑塊在下止點時，滑塊下表面到工作臺上表面的距離，它和裝模高度之差等于工作臺墊板的厚度T。圖1.10中的H是最大封閉高度。裝模高度和封閉高度都表示壓力機所能使用的模具高度。模具的閉合高度應小于壓力機的最大裝模高度或最大封閉高度。裝模高度調節裝置所能調節的距離，稱為裝模高度調節量ΔH1。裝模高度及其調節量越大，對模具的適應性也越大，但裝模高度大，壓力機也隨之增高，且安裝高度較小的模具時，需附加墊板，給工作帶來不便。同時，裝模高度調節量越大，價格越高，而且剛度也會下降。因此，只要滿足使用要求，沒有必要使裝模高度及其調節量過大。1.2.1曲柄壓力機(3) 滑塊行程次數n361.2.1曲柄壓力機(5) 工作臺板及滑塊底面尺寸它是指壓力機工作空間的平面尺寸。工作臺板(墊板)的上平面(安裝下模部分)，用“左右×前后”的尺寸表示，如圖1.10中的L×B。滑塊下平面，也用“左右×前后”的尺寸表示，如圖l.10中的a×b。閉式壓力機，其滑塊尺寸和工作臺板的尺寸大致相同，而開式壓力機滑塊下平面尺寸小于工作臺板尺寸。所以，開式壓力機所用模具尺寸要依滑塊底面尺寸而定。不過，許多開式壓力機，滑塊在上止點時，其底面仍低于導軌，這樣就可以安裝比滑塊底面大的上模了。這種情況雖然使用方便，但產品精度會受一定的影響。(6) 工作臺孔尺寸工作臺孔尺寸L1×B1(左右×前后)、D1(直徑)，如圖1.10，用作排除工件或廢料、或安裝頂出裝置。(7) 立柱間距A和喉深C立柱間距是指雙柱式壓力機立柱內側面之間的距離。對于開式壓力機，其值主要關系到向后側排料或出件機構的安裝。對于閉式壓力機，其值直接限制了模具和加工板料的最寬尺寸。喉深是開式壓力機特有的參數，它是指滑塊的中心線至機身的后方距離，如圖1.10中的C。喉深直接限制加工件的尺寸，也與壓力機機身的剛度有關。(8) 模柄孔尺寸模柄孔尺寸d×l是“直徑×孔深”，沖模模柄尺寸應和模柄孔尺寸相適應。大型壓力機沒有模柄孔，而是開設T形槽，以T形槽螺釘緊固上模。表1.3、表1.4是我國生產的部分通用壓力機的技術參數。1.2.1曲柄壓力機(5) 工作臺板及滑塊底面尺寸371.2.1曲柄壓力機4. 曲柄壓力機的型號按照《鍛壓機械型號編制方法—JB／GQ2003—84》的規定，曲柄壓力機的型號用漢語拼音字母、英文字母和數字表示，例如JC23—63A型號的意義如圖1.11所示：現將型號的表示方法敘述如下：第一個字母為類代號，用漢語拼音字母表示。在JB／GQ2003—84型譜的八類鍛壓設備中，與曲柄壓力機有關的有五類：機械壓力機、線材成形自動機、鍛機、剪切機和彎曲校正機。它們分別用“機”、“自”、“鍛”、“切”、“彎”的拼音的第一個字母表示為J、Z、D、Q、W。第二個字母代表同一型號產品的變型順序號。凡主參數與基本型號相同，但其他某些基本參數與基本型號不同的，稱為變型。用字母A、B、C……表示第一、第二、第三……種變型產品。第三、第四個數字分別為組、型代號。前面一個數字代表“組”，后面一個數字代表“型”。在型譜表中，每類鍛壓設備分為10組，每組分為10型。如在“J”類中，第2組的第3型為“開式雙柱可傾壓力機”。橫線后面的數字代表主參數。一般用壓力機的標稱壓力作為主參數。型號中的標稱壓力用工程單位制的“tf”表示，故轉化為法定單位制的“kN”時，應把此數字乘以10。如上例的63代表63tf，即630kN。最后一個字母代表產品的重大改進順序號，凡型號已確定的鍛壓機械，若結構和性能上與原產品有顯著不同，則稱為改進，用字母A、B、C……代表第一、第二、第三……次改進。有些鍛壓設備，緊接組、型代號的后面還有一個字母，代表設備的通用特性，例如J21G—20中的“G”代表“高速”；J92K—25中的“K”代表“數控”。通用曲柄壓力機型號見表1.5。1.2.1曲柄壓力機4. 曲柄壓力機的型號381.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機391.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機401.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機411.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機421.2.2液壓機

1. 液壓機的工作原理液壓機的基本工作原理是靜壓傳遞原理(即帕斯卡原理)，它是利用液體的壓力能，靠靜壓作用使工件變形，達到成形要求的壓力機械，因其傳遞能量的介質為液體，故稱為液壓機。液壓機的工作介質主要有兩種，采用乳化液的一般稱為水壓機，采用油的稱為油壓機，兩者統稱為液壓機。乳化液由2％的乳化脂和98％的軟水混合而成，它具有較好的防腐蝕和防銹性能，并有一定的潤滑作用。乳化液價格便宜，不燃燒，不易污染工作場地，故耗液量大以及熱加工用的液壓機多為水壓機。油壓機應用的工作介質多為機械油，有時也采用透平機油或其他類型的液壓油。在防腐蝕、防銹和潤滑性能方面優于乳化液，但油的成本高，也易污染場地。液壓機原理圖如圖1.12所示，在充滿液體的連通容器里，一端裝有面積為Al的小柱塞，另一端裝有面積為A2的大柱塞，柱塞和連通器之間設有密封裝置，使連通管內形成一個密閉的空間。當在小柱塞上施加一個外力F1時，則作用在液體上的單位面積壓力為p＝F1／Al，按照帕斯卡原理，這個壓力p將傳遞到液體的全部，其數值不變，方向垂直于容器內表面，因而在連通管另一端的大柱塞上，作用著垂直于其表面的單位壓力p，使大柱塞上產生F2＝pA2＝F1A2／A1的向上推動力。可見，在小柱塞上施加一個較小的力，便可在大柱塞上獲得一個放大了若干倍的較大的力。例如Y32—300型液壓機，高壓泵提供壓力油的壓力為20MPa，液壓缸的工作活塞直徑為440mm，則工作活塞能獲得3000kN的作用力。1.2.2液壓機1. 液壓機的工作原理431.2.2液壓機

1.2.2液壓機441.2.2液壓機

(1) 容易獲得最大壓力。由于液壓機采用液壓傳動靜壓工作，動力設備可以分別布置，可以多缸聯合工作，因而可以制造很大噸位的液壓機，如700000kN模鍛水壓機。而大的鍛錘由于有振動，需要很大的砧座與地基防震措施，以及曲柄壓力機受到機構強度和剛度等限制，均不宜造得很大。(2) 容易獲得大的工作行程，并能在行程的任意位置發揮全壓。其名義壓力與行程無關，而且可以在行程中的任何位置上停止和返回。因此，適合要求工作行程大的場合。(3) 容易獲得大的工作空間。因為液壓機無龐大的機械傳動機構，而且工作缸可以任意布置，所以工作空間較大。(4) 壓力與速度可以在大范圍內方便地進行無級調節。而且可按工藝要求在某一行程作長時間的保壓。另外，還便于調速和防止過載。(5) 液壓元件已通用化、標準化、系列化，給液壓機的設計、制造和維修帶來方便，并且液壓操作方便，便于實現遙控與自動化。但液壓機還存在一些不足之處，具體有：(1) 由于采用高壓液體作為工作介質，因而對液壓元件精度要求較高，結構較復雜，機器的調整和維修比較困難，而且高壓液體的泄露還難免發生，不但污染工作環境，浪費壓力油，對于熱加工場所還有火災的危險。(2) 液體流動時存在壓力損失，因而效率較低，且運動速度慢，降低了生產率，所以對于快速小型的液壓機，不如曲柄壓力機簡單靈活。由于液壓機具有許多優點，所以它在工業生產中得到廣泛采用。尤其在鍛造、沖壓生產、塑料壓縮成型、粉末冶金制品壓制中應用普遍，對于大型件熱鍛、大件深拉深更顯其優越性。1.2.2液壓機(1) 容易獲得最大壓力。由于液壓機采451.2.2液壓機

3. 液壓機的分類液壓機屬于鍛壓機械中的一類，隨著液壓機應用范圍的擴大，其類型也很多，但為了操作的方便，多為立式結構。其類型可按以下幾種方法分類。(1) 按用途分類① 手動液壓機一般為小型液壓機，用于壓制、壓裝等工藝。② 鍛造液壓機用于自由鍛造、鋼錠開坯以及有色與黑色金屬模鍛。③ 沖壓液壓機用于各種板材沖壓。④ 校正壓裝液壓機用于零件校形及裝配。⑤ 層壓液壓機用于膠合板、刨花板、纖維板及絕緣材料板等的壓制。⑥ 擠壓液壓機用于擠壓各種有色金屬和黑色金屬的線材、管材、棒材及型材。⑦ 壓制液壓機用于粉末冶金及塑料制品壓制成型等。⑧ 打包、壓塊液壓機用于將金屬切屑等壓成塊及打包等。(2) 按動作方式分類① 上壓式液壓機該類液壓機的工作缸安裝在機身上部，活塞從上向下移動對工件加壓。放料和取件操作是在固定工作臺上進行，操作方便，而且容易實現快速下行，應用最廣。② 下壓式液壓機該類液壓機的工作缸裝在機身下部，如圖1.13所示，上橫梁固定在立柱上不動，當柱塞上升時帶動活動橫梁上升，對工件施壓。卸壓時，柱塞靠自重復位。下壓式液壓機的重心位置較低，穩定性好。此外，由于工作缸裝在下面，在操作中制品可避免漏油污染。③ 雙動液壓機通常這種液壓機的上活動橫梁分為內、外滑塊，分別由不同的液壓缸驅動，可分別移動也可組合在一起移動，壓力則為內外滑塊壓力的總和。這種液壓機有很靈活的工作方式，通常在機身的下部還配有頂出缸，可實現三動操作。因此特別適合于金屬板料的拉深成形，在汽車制造業應用廣泛。④ 特種液壓機如角式液壓機、臥式液壓機等。1.2.2液壓機3. 液壓機的分類461.2.2液壓機

(3) 按機身結構分類① 柱式液壓機液壓機的上橫梁與下橫梁(工作臺)的連接采用立柱，由鎖緊螺母鎖緊。壓力較大的液壓機多為四立柱結構，機器穩定性好，采光也較好，如圖1.13所示。② 整體框架式液壓機這種液壓機的機身由鑄造或型鋼焊接而成，一般為空心箱形結構，抗彎性能較好，立柱部分做成矩形截面，便于安裝平面可調導向裝置。整體框架式機身在塑料制品和粉末冶金、薄板沖壓液壓機中獲得廣泛應用。圖1.14所示為焊接式框架式機身。機身的左右內側裝有兩對可調節的導軌，活動橫梁的運動精度由導軌保證，運動精度較高。(4) 按傳動形式分類① 泵直接傳動液壓機這種液壓機是每臺液壓機單獨配備高壓泵，中小型液壓機多為這種傳動形式。② 泵蓄能器傳動液壓機這種液壓機的高壓液體是采用集中供應的辦法，這樣可節省資金，提高液壓設備的利用率，但需要高壓蓄能器和一套中央供壓系統，以平衡低負荷和負荷高峰時對高壓液體的需要。這種形式在使用多臺液壓機(尤其多臺大中型液壓機)的情況下，無論在技術或經濟上都是合理可行的。(5) 按操縱方式分類按操縱方式分為手動液壓機、半自動液壓機和全自動液壓機。目前使用較多的是上壓式泵直接傳動半自動和手動柱式或框架式液壓機。對層壓機一般采用下壓式液壓機。4. 液壓機的技術參數及型號液壓機的技術參數是根據它的工藝用途和結構特點確定的，它反映了液壓機的工作能力及特點，是設計和選用液壓機的重要依據。液壓機的主要參數有：1.2.2液壓機(3) 按機身結構分類471.2.2液壓機

1.2.2液壓機481.2.2液壓機

1.2.2液壓機491.2.2液壓機

1.2.2液壓機501.2.2液壓機

1.2.2液壓機511.2.2液壓機

1.2.2液壓機521.2.2液壓機

1.2.2液壓機531.2.2液壓機

1.2.2液壓機541.2.2液壓機

1.2.2液壓機551.2.2液壓機

1.2.2液壓機561.3思考題1.3思考題57Q&A?

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Thanks!58樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-22Monday,December26,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。17:49:0617:49:0617:4912/26/20225:49:06PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2217:49:0617:49Dec-2226-Dec-22加強交通建設管理，確保工程建設質量。17:49:0617:49:0617:49Monday,December26,2022安全在于心細，事故出在麻痹。12月-2212月-2217:49:0617:49:06December26,2022踏實肯干，努力奮斗。2022年12月26日5:49下午12月-2212月-22追求至善憑技術開拓市場，憑管理增創效益，憑服務樹立形象。26十二月20225:49:06下午17:49:0612月-22嚴格把控質量關，讓生產更加有保障。十二月225:49下午12月-2217:49December26,2022作業標準記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/12/2617:49:0617:49:0626December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。5:49:06下午5:49下午17:49:0612月-22專注今天，好好努力，剩下的交給時間。12月-2212月-2217:4917:49:0617:49:06Dec-22牢記安全之責，善謀安全之策，力務安全之實。2022/12/2617:49:06Monday,December26,2022相信相信得力量。12月-222022/12/2617:49:0612月-22謝謝大家！樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-2259第1章沖壓加工與沖壓設備

（時間：2次課，4學時）第1章沖壓加工與沖壓設備（時間：2次課，4學時）60第1章沖壓加工與沖壓設備在機械制造業中，沖壓加工是一種常用的加工方法，它主要用于加工金屬和非金屬的板料零件。沖壓加工一般是在室溫下進行的，所以也可以稱為冷沖壓。冷沖壓加工的三要素：(1) 沖床沖床供給變形所需的力；(2) 模具沖壓所用的工具是各種形式的沖模，沖模對板料塑性變形加以約束，并直接使板料變成所需的零件；(3) 原材料沖壓所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。本章主要講述沖壓加工的各種基本工序、沖模的分類、各種沖壓設備的工作原理和主要技術參數。本章要點：沖壓基本工序的分類、沖模分類、曲柄壓力機的工作原理與主要技術參數、液壓機的工作原理與主要技術參數。本章難點：曲柄壓力機的工作原理與主要技術參數第1章沖壓加工與沖壓設備在機械制造業中，沖壓加工是一種常61第1章沖壓加工與沖壓設備1.1沖壓工序與沖模分類1.2沖壓設備簡介第1章沖壓加工與沖壓設備1.1沖壓工序與沖模分類62緒論1. 模具工業在國民經濟中的地位模具工業是“百業之母”，是工業產品的“效益放大器”。各國對模具的美譽很多，美國工業界認為：“模具工業是美國工業的基石”；日本模具協會認為：“模具是促進社會繁榮富裕的動力”；國際模具協會認為：“模具是金屬加工業的帝王”。模具在現代生產中，是生產各種工業產品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成形。例如，沖壓件和鍛件是通過沖壓或鍛造方式使金屬材料在模具內發生塑性變形而獲得的，金屬壓鑄件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡膠、玻璃等非金屬制品，絕大多數也是用模具成形的。由于模具成形具有優質、高產、省料和低成本等特點，現已在國民經濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航空航天、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等工業部門得到極其廣泛的應用。據統計，利用模具制造的零件，在飛機、汽車、拖拉機、電機電器、儀器儀表等機電產品中占60％～70％；在電視機、錄音機、計算機等電子產品中占80％以上；在自行車、手表、洗衣機、電冰箱、電風扇等輕工產品中占85％以上。據國際生產技術協會統計，到2000年，機械零件粗加工的75％和精加工的50％都由模具成形來完成。世界上一些工業發達國家，模具工業的發展是很迅速的。據有關資料介紹，某些國家的模具總產值已超過了機床工業的總產值，其發展速度超過了機床、汽車、電子等工業。模具工業在這些國家已擺脫了從屬地位而發展成為獨立的行業，是國民經濟的基礎工業之一。模具技術，特別是制造精密、復雜、大型、長壽命模具的技術，已成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。為了適應工業生產對模具的需求，在模具生產中采用了許多新工藝和先進加工設備，不僅改善了模具的加工質量，也提高了模具制造的機械化、自動化程度。電子計算機的應用給模具設計和制造開辟了新的前景。預計工業發達國家的模具工業還將有新的發展。緒論1. 模具工業在國民經濟中的地位63緒論2. 我國模具技術的現狀與發展近年來，我國的模具工業也有較大發展，全國已有模具生產廠數千個，擁有職工數十萬人，每年能生產上百萬套模具。多工位級進模具和長壽命硬質合金模具的生產及應用有了進一步擴大。為滿足新產品試制和小批量生產的需要，我國模具行業制造了多種結構簡單、生產周期短、成本低的簡易沖模，如鋼皮沖模、聚氨脂橡膠模、低熔點合金模具、鋅合金模具、組合沖模、通用可調沖孔模等。數控銑床、數控電火花加工機床、加工中心等加工設備已在模具生產中被采用。電火花和線切割加工已成為冷沖模制造的主要手段。為了對硬質合金模具進行精密成型磨削，已研制成功了單層電鍍金剛石成形磨輪和電火花成形磨削專用機床，使用效果良好，對型腔的加工正在根據模具的不同類型采用電火花加工、電解加工、電鑄加工、陶瓷型精密鑄造、冷擠壓、超塑成形，以及利用照相腐蝕技術加工型腔皮革紋表面等多種工藝。模具的計算機輔助設計和制造(CAD／CAM)也已進行開發和應用。盡管我國的模具工業這些年來發展較快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工業發達國家相比，仍存在較大差距，主要表現在模具品種少、精度差、壽命短、生產周期長等方面。緒論2. 我國模具技術的現狀與發展64緒論3. 本課程的適應性近幾年，隨著模具工業的迅速發展，模具高技術人才緊缺，年薪30萬也招不到高級模具技工曾轟動一時，能設計模具、操作數控與電加工設備的人才非常緊俏。為了適應我國國民經濟發展的需要，發展我國的模具工業，近幾年來，我國的絕大多數工科類型的高等職業技術學院都開設了模具專業，招生與就業情況也都比較理想。在學科門類中，模具專業與機電專業、數控專業、機制專業同為機械大類的若干個分支之一，在專業基礎、專業課程、專業實習等教學過程中有許多相同與相近之處。模具專業中的許多知識與技能是機電專業、數控專業、機制專業學生深化本專業知識的理想選擇。如機電專業學生可深化學習模具的電加工技術與技能；數控專業的學生可深化模具的數控加工與CAM軟件的應用；機制專業的學生可深化復雜模具的加工技能；并且都可以學習模具的設計與結構知識。緒論3. 本課程的適應性65緒論4. 本課程的性質、任務和要求《模具構造與制造》是為非模具專業學生選學模具課程而設置的專業課程。通過本課程教學，并配合其他教學環節使學生初步掌握模具設計、模具構造的知識；掌握模具制造工藝規程的制定；掌握模具零件常規與特種加工知識與操作技能。為畢業后從事與模具相關的工作打下必要的基礎。《模具構造與制造》涉及的知識面廣，是一門綜合性較強的課程。它綜合了《沖塑設備》、《沖壓模具設計》、《塑料成形工藝及塑料模具設計》、《模具制造工藝學》等模具專業課程知識，并且與《金屬材料及熱處理》、《數控技術》、《機械制造工藝及設備》等課程的有關內容都將在《模具構造與制造》課程中得到綜合應用。因此在學習中善于綜合應用相關課程的知識，對于學好《模具構造與制造》是十分重要的。《模具構造與制造》是一門實踐性較強的課程。因此。學生在學習本課程時，除了重視其中必要的基礎知識、工藝方法等理論學習外，還應特別注意實踐環節，要通過參觀沖壓廠、塑料廠、模具廠等生產現場教學和安排模具拆裝、特種加工等實訓環節，增加感性認識，掌握實際操作技能。緒論4. 本課程的性質、任務和要求661.1沖壓工序與沖模分類1.1.1冷沖壓概念1.1.2沖壓加工的特點及其應用1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向1.1.4沖壓基本工序的分類1.1.5沖模分類1.1.6常用冷沖壓材料1.1沖壓工序與沖模分類1.1.1冷沖壓概念671.1沖壓工序與沖模分類在機械制造業中，冷沖壓加工是一種常用的加工方法。冷沖模就是沖壓加工所用的工藝裝備。沒有先進的冷沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。1.1沖壓工序與沖模分類在機械制造業中，冷沖壓加工是一種681.1.1冷沖壓概念冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。它是壓力加工方法的一種，是機械制造中先進的加工方法之一。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。又因為它主要是用板料加工成零件，所以又稱為板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料。1.1.1冷沖壓概念冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機上對691.1.2沖壓加工的特點及其應用

冷沖壓加工與其他加工方法相比，有以下特點：(1) 用冷沖壓加工方法可以得到形狀復雜、用其他加工方法難以加工的工件，如薄殼零件等。冷沖壓件的尺寸精度是由模具保證的，因此，尺寸穩定，互換性好。(2) 材料利用率高、工件重量輕、剛性好、強度高、沖壓過程耗能少。因此，工件的成本較低。(3) 操作簡單、勞動強度低、易于實現機械化和自動化、生產率高。(4) 沖壓加工中所用的模具結構一般比較復雜，生產周期較長、成本較高。因此，在單件、小批量生產中采用沖壓工藝受到一定限制。沖壓工藝多用于成批、大量生產。近年來發展的簡易沖模、組合沖模、鋅基合金沖模等為單件、小批量生產采用沖壓工藝創造了條件。綜上所述，冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業生產中，尤其在大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業部門都越來越多地采用冷沖壓加工產品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業。在這些工業部門中，沖壓件所占的比重都相當大，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現在已被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。據粗略統計，在汽車制造業中有60％~70％的零件是采用沖壓工藝制成的，冷沖壓生產所占的勞動量為整個汽車工業勞動量的25％~30％。在機電及儀器、儀表生產中有60％~70％的零件是采用冷沖壓工藝來完成的。在電子產品中，沖壓件的數量約占零件總數的85％以上。通過沖壓加工制造，大大提高了生產率，降低了成本。1.1.2沖壓加工的特點及其應用冷沖壓加工與其他加工方701.1.3冷沖壓的現狀和發展動向

隨著近代工業的發展，對冷沖壓提出了越來越高的要求，因而也促進了冷沖壓技術的迅速發展。1. 沖壓工藝方面提高勞動生產率及產品質量，降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種沖壓新工藝，是研究和推廣的大方向。冷擠壓是一種生產率高、產品質量好的先進加工工藝。用冷擠壓方法生產的零件一般不需要或只需要進行少量切削加工。目前，冷擠壓不但用于生產有色金屬零件，而且還用于生產黑色金屬零件。隨著模具設計與制造技術及模具材料的發展，冷擠壓的應用范圍將越來越廣泛。精密沖裁是提高沖裁零件質量的有效方法。它可以擴大沖壓加工范圍。目前，精沖技術已用于大型、厚、硬材料的加工。精密沖裁加工零件的厚度已達25mm。一部分過去用切削加工方法生產的零件現在已改為用精密沖裁方法制造。不僅如此，三維精沖件已在生產中開發和應用。超塑性成形方法具有突出的特點，即能在很低的變形抗力下得到非常大的變形，這對于制造形狀復雜和大型板料零件具有突出的優越性，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序。目前，這種新工藝雖然還處于開發和推廣應用階段，但在實際生產中已顯示出其優越性，可用超塑性加工的金屬材料的品種也正在不斷增加。1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向隨著近代工業的發展，對711.1.3冷沖壓的現狀和發展動向

2. 沖模方面沖模是實現沖壓生產的基本條件。在沖模的設計和制造上，目前正朝著以下兩方面發展。一方面，為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代化生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命、自動化方向發展。在我國，工位數達37位甚至更多的級進模，壽命達千萬次以上甚至億次的硬質合金模，精度和自動化程度相當高的沖模都已經應用在生產中。同時，由于這樣的沖模對加工、裝配、調整、維修要求很高，因此各種高效、精密、數控、自動化的模具加工機床和檢測設備也正在迅速發展，如我國的數控銑床、數控加工中心和坐標磨床等先進模具加工設備已達到一定的水平。另一方面，為了產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金模、聚氨酯橡膠模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造工藝也得到迅速發展。為適應汽車工業的發展，大型覆蓋件沖模設計與制造水平也有很大提高，已能生產成套轎車覆蓋件模具。在模具材料及熱處理、模具表面處理等方面，國內外都進行了不少研制工作，并取得了很好的實際效果，如65Nb、LDl、012Al、CG2等就是我國研制的性能優良的沖模材料。模具的標準化和專業化生產，已得到模具行業的廣泛重視。這是由于模具標準化是組織模具專業化生產的前提，而模具的專業化生產是提高模具質量、縮短模具制造周期、降低成本的關鍵。我國已經頒布了冷沖壓術語、冷沖模零部件的國家標準。沖模的專業化生產正處于積極組織和實施之中。但總的來說，我國沖模的標準化和專業化水平還是比較低的。模具的計算機輔助設計(CAD)與計算機輔助制造(CAM)也已引起國內外模具行業的極大重視。可以說，計算機輔助設計與制造是沖壓工藝編制及沖模設計與制造走向全盤自動化的重大措施。由于采用了CAD／CAM技術，不僅使沖模設計和制造周期大為縮短，而且提高了質量。因而它的開發和應用已成為當前沖模乃至其他模具技術發展中引人注目的課題。1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向2. 沖模方面721.1.3冷沖壓的現狀和發展動向

3. 沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件。高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的壓力機與之相匹配。目前主要是從兩個方面予以研究和發展：一是對目前我國大量使用的普通沖壓設備加以改進，即在普通壓力機的基礎上加上送料裝置和檢測裝置，以實現半自動化或全自動化生產，改進沖壓設備結構，保證必要的剛度和精度，提高其工藝性能，以提高沖壓件精度，延長沖模使用壽命；二是積極發展高速壓力機和多工位自動壓力機，開發數控壓力機、沖壓柔性制造系統(FMS)及各種專用壓力機，以滿足大批量生產的需要。4. 冷沖壓基本原理的研究冷沖壓工藝及沖模設計與制造方面的發展，均與沖壓變形基本原理的研究取得進展是分不開的。例如，板料沖壓工藝性能的研究，沖壓成形過程應力應變分析和計算機模擬，板料變形規律的研究，從坯料變形規律出發進行坯料與沖模之間相互作用的研究，在沖壓變形條件下的摩擦、潤滑機理方面的研究等，為逐步建立起緊密結合生產實際的先進的沖壓工藝及沖模設計方法打下了基礎。因此，可以說沖壓成形基本理論的研究是提高沖壓技術的基礎。1.1.3冷沖壓的現狀和發展動向3. 沖壓設備和沖壓生731.1.4沖壓基本工序的分類

冷沖壓加工的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產批量、原材料性能等各不相同，因此生產中所采用的冷沖壓工藝方法也是多種多樣的，但概括起來可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序是指使板料按一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和切斷面質量的沖壓件(俗稱沖裁件)的工序；成形工序是指坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按沖壓方式不同又可分為很多基本工序，見表1.1、表1.2。沖壓生產的自動化是提高勞動生產率和改善勞動條件的有效措施。由于冷沖壓操作簡單，坯料和工序件形狀比較規則，一致性好，所以容易實現生產的自動化。沖壓生產的自動化包括原材料的輸送、沖壓工藝過程及檢測、沖模的更換與安裝、廢料處理等各個環節，但最基本的是壓力機自動化和沖模自動化。在實際生產中，當生產批量大時，如僅以表中所列的基本工序組成沖壓工藝過程，則生產率可能很低，不能滿足生產需要。因此，一般采用組合工序，即把兩個以上的單獨工序組合成一道工序，構成所謂復合、級進、復合-級進的組合工序。上述沖壓成形的分類方法比較直觀，真實地反映出各類零件的實際成形過程和工藝特點，便于制定各類零件的沖壓工藝并進行沖模設計，在實際生產中得到廣泛的應用。如把各種成形按其成形時變形區的應力和應變特點加以歸類，這就是另一種沖壓成形的分類方法。按此分類法，即把冷沖壓成形方法分為伸長類變形和壓縮類變形，它能充分反映出各類成形變形區的受力與變形特點，反映出同類成形的共同規律，對解決問題具有很大的實際意義。1.1.4沖壓基本工序的分類冷沖壓加工的零件，由于其形741.1.4沖壓基本工序的分類

1.1.4沖壓基本工序的分類751.1.4沖壓基本工序的分類

1.1.4沖壓基本工序的分類761.1.4沖壓基本工序的分類

1.1.4沖壓基本工序的分類771.1.5沖模分類

(1) 按工序性質分類可分為落料模、沖孔模、切斷模、切邊模、切舌模、剖切模、整修模、精沖模等。(2) 按工序組合程度分類可分為以下三種：單工序模(俗稱簡單模)，即在一副模具中只完成一種工序，如落料、沖孔、切邊等。級進模(俗稱連續模)，即在壓力機一次行程中，在模具的不同位置上同時完成數道沖壓工序。級進模所完成的同一零件的不同沖壓工序是按一定順序、相隔一定步距排列在模具的送料方向上的，壓力機一次行程得到一個或數個沖壓件。復合模，即在壓力機的一次行程中，在一副模具的同一位置上完成數道沖壓工序。壓力機一次行程一般得到一個沖壓件。(3) 按沖模有無導向裝置和導向方法分類可分為無導向的開式模和有導向的導板模、導柱模。(4) 按送料、出件及排除廢料的自動化程度分類可分為手動模、半自動模和自動模。另外，按送料步距定位方法不同可分為擋料銷式、導正銷式、側刃式等模具。按卸料方法不同可分為剛性卸料式和彈性卸料式等模具。按凸、凹模材料不同可分為鋼模、硬質合金模、鋼帶沖模、鋅基合金模、橡膠沖模等。對于一副沖模，上述幾種特征可能兼有，如導柱導套導向、固定卸料、側刃定距的沖孔落料級進模等。1.1.5沖模分類(1) 按工序性質分類781.1.6常用冷沖壓材料

沖壓用材料大部分是各種規格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大，一般用于大型零件的沖壓。對于中小型零件，多數是將板料剪裁成條料后使用。帶料(又稱卷料)有各種規格的寬度，展開長度可達幾十米，適用于大批量生產的自動送料。塊料只用于少數鋼號和價錢昂貴的有色金屬的沖壓。冷沖壓常用材料有黑色金屬、有色金屬及非金屬材料等幾類。1. 黑色金屬黑色金屬有普通碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、合金結構鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等。對冷軋鋼板，根據國家標準GB／708—88規定，按軋制精度(鋼板厚度精度)可分為A、B級：A——較高精度；B——普通精度。對厚度4mm以下的優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板，根據GB／T13237—1991規定，按鋼板表面質量可分為I、Ⅱ、Ⅲ三組。按拉深級別又分為Z、S、P三級：I——高級的精整表面；Ⅱ——較高級的精整表面；Ⅲ——普通的精整表面。Z——最深拉深級；S——深拉深級；P——普通拉深級。1.1.6常用冷沖壓材料沖壓用材料大部分是各種規格的板791.1.6常用冷沖壓材料

2. 有色金屬有色金屬有純銅、黃銅、青銅、鋁等。3. 非金屬材料非金屬材料有紙板、膠木板、橡膠板、塑料板、纖維板和云母等。在沖壓工藝資料和圖樣上，對材料的表示方法有特殊的規定。現以優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板標記為例。例08鋼，尺寸1.0mm×l000mm×l500mm，普通精度，較高級的精整表面，深拉深級的冷軋鋼板表示為關于材料的牌號、規格和性能，可查閱有關設計資料和標準。1.1.6常用冷沖壓材料2. 有色金屬801.2沖壓設備簡介1.2.1曲柄壓力機1.2.2液壓機1.2沖壓設備簡介1.2.1曲柄壓力機811.2沖壓設備簡介壓力機就是用來對放置于模具中的材料實現壓力加工的機械。對被加工材料施加壓力的反作用力，由機械本身承受。壓力機可根據產生與傳遞壓力的機理來分類：使用液體傳遞壓力的為液壓機；使用氣體傳遞壓力的為氣動壓力機；以電磁力做功的稱為電磁壓力機；以機械機構傳遞壓力的即為機械傳動類壓力機，曲柄壓力機屬于機械傳動類壓力機，它是重要的鍛壓設備。它能進行各種沖壓和模鍛工藝，直接生產出零件或毛坯。因此，曲柄壓力機在汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、醫療機械、動力機械、國防以及日用品等工業部門得到了廣泛的應用。1.2沖壓設備簡介壓力機就是用來對放置于模具中的材料實821.2.1曲柄壓力機1. 曲柄壓力機的用途和分類在生產中，為了適應不同的工藝要求，采用各種不同類型的曲柄壓力機。這些壓力機都具有自己的獨特結構形式及作用特點。通常可根據曲柄壓力機的工藝用途及結構特點進行分類。按工藝用途曲柄壓力機可分為通用壓力機和專用壓力機兩大類。通用壓力機適用于多種工藝用途，如沖裁、彎曲、成形、淺拉深等。而專用壓力機用途較單一，如拉深壓力機、板料折彎機、剪切機、擠壓機、冷鐓自動機、高速壓力機、板沖多工位自動機、精壓機、熱模鍛壓力機等，都屬于專用壓力機。按機身的結構形式不同，曲柄壓力機可分為開式壓力機和閉式壓力機。開式壓力機的機身形狀類似英文字母C，如圖1.1所示，其機身前面及左右均敞開，操作空間大。但機身剛度差，壓力機在工作負荷的作用下會產生角變形，影響精度。所以，這類壓力機的噸位都比較小，一般在2000kN以下。開式壓力機又可分為單柱壓力機和雙柱壓力機兩種。圖1.1所示的雙柱壓力機，其機身后壁有開口，形成兩個立柱，故稱雙柱壓力機。雙柱壓力機便于向后方排料。此外，開式壓力機按照工作臺的結構特點又可分為可傾臺式壓力機(見圖1.1)、固定臺式壓力機(見圖1.2)、升降臺式壓力機(見圖1.3)。圖l.2所示為開式單柱壓力機，其機身也是前面及左右三向敞開，但后壁無開口。閉式壓力機機身左右兩側是封閉的，如圖1.4所示，只能從前后方向接近模具，且裝模距離遠，操作不太方便。但因為機身形狀對稱，剛度好，壓力機精度好。所以，壓力超過2500kN的大、中型壓力機，幾乎都采用此種形式，某些精度要求較高的小型壓力機也采用此種形式。1.2.1曲柄壓力機1. 曲柄壓力機的用途和分類831.2.1曲柄壓力機圖1.1開式雙柱可傾臺式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.1開式雙柱可傾臺式壓力機841.2.1曲柄壓力機圖1.2單柱固定臺式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.2單柱固定臺式壓力機851.2.1曲柄壓力機圖1.3升降臺式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.3升降臺式壓力機861.2.1曲柄壓力機圖1.4閉式壓力機1.2.1曲柄壓力機圖1.4閉式壓力機871.2.1曲柄壓力機1.2.1曲柄壓力機881.2.1曲柄壓力機按與滑塊相連的曲柄連桿數，曲柄壓力機可