冲压模具设计与制造教材讲义

模具设计与制造专业主干专业课程
主讲人
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模具设计与制造专业主干专业课程
课程情况总体简介
授课学时：80学时 课程性质：模具设计与制造专业的一门主干专业技术课， 是一门实践性、综合性很强的课程。 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。
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 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续）
冲 压 生 产 的 三 要 素
合理的冲压工艺
先进的模具 高效的冲压设备
第一章 冲压模具设计与制造基础
2．冲压成形加工特点（续）
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 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
二、冲压工序的分类
根据材料的变形特点分：分离工序、成形工序 分离工序： 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
第一章 冲压模具设计与制造基础
慢走丝线切割技术 加工精度可达到±1.5μm， 工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。 加
第一章 冲压模具设计与制造基础
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 冲压模具设计与制造基础
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 冲压模具设计与制造基础
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
四、冲模设计与制造的要求（续）
冲模设计与制造必须有系统观点，必须考虑企业实际情况 和产品生产批量，在保证产品质量的前提下，寻求最佳的技术
经济性。
片面追求生产效率、模具精度和使用寿命必然导致成本的 增加，只顾降低成本和缩短制造周期而忽视模具精度和使用寿
工序主要有剪裁和冲裁等。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
二、冲压工序的分类（续）
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。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
三坐标数控测量
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向（续）
2.冲压技术发展方向 产品市场变化： 多品种、少批量，更新换代速度快
牵引
技术发展： 计算机技术、制造新技术
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。
内容简介：
本章讲述冲压模具设计与制造的基础知识。 涉及冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；常见冲压 设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲 压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原
则及热处理方法；模具制造特点、模具零件加工方法及应用
等。
第一章 冲压模具设计与制造基础
学习目的与要求：
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向（续）
2.冲压技术发展方向 满足产品开发在T(Time)、Q(Quality)、 C(Cost)、 S(Service)、E(Environment)的要求。 (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。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
一、冲压与冲模概念
2．冲压成形加工特点
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 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
一、冲压与冲模概念
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
总 结
冲压与冲模概念 冲压工序的分类 冲模的分类
冲模设计与制造要求
冲压技术现状与发展方向 冲模重要性
第一章 冲压模具设计与制造基础
冲 模 设 计
冲 模 制 造
冲模设计与制造场景
第一章 冲压模具设计与制造基础
多工位精密级进模
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
四、冲模设计与制造的要求（续）
冲压模具设计与制造包括冲压工艺设计、模具设计与模具
制造三大基本工作。
冲压工艺设计是冲模设计的基础和依据。
冲模设计的目的是保证实现冲压工艺。
冲模制造则是模具设计过程的延续，目的是使设计图样，通 过原材料的加工和装配，转变为具有使用功能和使用价值的模 具实体。
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总目录
第一章 冲压模具设计与制造基础 第二章 冲裁工艺与冲裁模设计 第三章 弯曲工艺与弯曲模设计 第四章 拉深工艺与拉深模设计 第五章 其它成形工艺与模具设计 第六章 多工位级进模的设计 第七章 典型冲压模具零件制造与装配 第八章 冲压模具设计与制造实例
第一章 冲压模具设计与制造基础
命必然导致质量的下降。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向
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。
三、冲模
1.冲模的分类
（1）根据工艺性质分类： 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
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
三、冲模（续）
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有两类： ①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； ②结构零件： 不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向（续）
2.冲压技术发展方向（续） (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。
第一节 冲压成形与模具技术概述
一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续）
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 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向（续）
2.冲压技术发展方向（续） (2)模具先进制造工艺及设备 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 冲压模具设计与制造基础
第一章 冲压模具设计与制造基础
重点：
冲压成形基本概念、冲压设备及选用、冲压成形基本规 律及应用、冲压成形性能与机械性能关系、常见模具材料及 选用、常用模具零件加工方法及应用。
难点：
冲压成形基本规律、冲压成形性能与机械性能关系、模 具零件加工方法及应用。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
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 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
四、冲模设计与制造的要求
冲压产品生产流程：
（冲压）产品设计
相互关联
相互影响
冲压成形工艺设计
冲压模具设计
冲模制造
冲压产品生产
冲模设计与制造流程图
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；
5．了解常见模具材料，掌握选用原则； 6．认识模具制造特点，掌握模具零件加工方法。
冲 压 成 形 产 品 示 例 一 —— 日 常 用 品
第一章 冲压模具设计与制造基础
汽 车 覆 盖 件
冲压成形产品示例二—— 高科技产品
飞 机 蒙 皮
第一章 冲压模具设计与制造基础
数控高速铣削加工Leabharlann Baidu高效 、高精度 、高的表面质量 、可加工高硬材料
第一章 冲压模具设计与制造基础
五轴车铣中心
五轴加工中心 多轴联动、复合加工
模具设计与制造专业人才 是制造业紧缺人才。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向（续）
我国模具工业发展十分迅速，1996~2002年间，模具 产值年平均增速在14%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。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
五、冲压技术现状与发展方向（续）
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”。
一、冲压与冲模概念
1.基本概念
冲压： 室温下 压力机
模具
材料
分离或塑性变形。
冲 压 生 产 场 景
第一章 冲压模具设计与制造基础
第一节 冲压成形与模具技术概述
一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续）
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