(1-3)冲压变形理论基础
冲压模具设计与制造
第一章 冲压模具设计与制造基础
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
一、冲压与冲模概念
1.基本概念（续）
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 冲压与冲模概念 基本概念（续） 合理的冲压工艺 先进的模具 高效的冲压设备 冲压生产的三要素
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
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
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 冲压模具设计与制造基础
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 冲压模具设计与制造基础
五、冲压技术现状与发展方向（续）
第一节 冲压成形与模具技术概述
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 冲压模具设计与制造基础
(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。
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.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。
材料成型工艺教学大纲
材料成型工艺MaterialFormingTechnology课程编号：07310060学分：6学时：90(其中：讲课学时：78实验学时：12上机学时：0)先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业：材料成型及控制工程教材：《金属材料液态成型工艺》贾志宏编化学工业出版社2008年2月第1版《金属材料焊接工艺》雷玉成主编化学工业出版社，2006年8月第1版《冲压工艺与模具设计》牟林、胡建华主编.北京大学出版社2010年3月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：本课程是材料成型与控制工程专业的一门主要专业基础课。
本课程的任务是掌握金属液态成型工艺的方法、金属板料成形技术、焊接电弧及焊接方法等三大部分知识。
通过本课程的学习，了解常见的液态成型、板料成形、焊接工艺方法。
为学习有关专业课程、从事生产技术工作和管理工作打好热加工工艺知识基础；了解热加工的新工艺、新技术、新方法和发展趋势。
二、课程的基本内容及要求第一篇液态成型工艺绪论1基本内容金属液态成型工艺发展历史，液态成型工艺流程。
2教学要求了解铸造产业的发展概况；了解铸造生产的基本流程和工艺种类。
3重难点液态成型工艺的基本类型、流程及发展趋势。
第一章零件结构的铸造工艺性分析1基本内容(1)常用铸造方法的选择；(2)砂型铸造零件结构的工艺性分析；(3)特种铸造零件结构的工艺性分析。
2教学要求(1)了解各种铸造方法的特点；熟悉铸造方法选用的依据(2)掌握砂型铸造零件结构的工艺性分析方法；(3)熟悉特种铸造零件结构的工艺性分析方法。
3重难点铸造工艺性分析的方法和思路。
第二章砂型铸造工艺方案的确定1基本内容(1)工艺设计内容及流程；(2)砂型铸造工艺方案确定的基本原理；2教学要求(1)熟悉铸造工艺设计的依据、内容及流程；(2)掌握砂型铸造工艺方案制定的原理及方法。
3重难点(1)生产纲领、生产条件对工艺方案制定的影响；(2)分型面及浇注位置的确定。
2024年冲压工基础理论考试题库(附答案)
2024年冲压工基础理论考试题库(附答案)一、单选题1.落料凹模在上模的叫复合模。
A、正装B、反装C、倒装D、叠装参考答案： C2.一般情况下，切边和翻边镶块的宽高比(W;H)在时比较合适。
A 、1:1B 、1.5:1C 、2:1D 、5:1参考答案：B3.冲小孔(一般为孔径d 小于料厚)时，凸模易折断，冲裁间隙应取些，但这时应采取有效措施，防止废料回升。
A、大B、小C、不变D、以上都不对参考答案：A4.冷作工常用的下料方法有剪切、冲裁、()等。
A、气割B、锯割C、切割参考答案：A5.主要定位基准面应选择()表面。
A、较长B、较窄C、较短D、宽大参考答案：D6.成形基工序的目的是使冲压毛坯发生以获得要求的制作形状和尺寸。
A、拉伸变形B、弹性变形C、伸缩变形D、塑性变形参考答案：D7.胀形时，变形区在板面方向呈状态，在板厚方向上是减薄，即厚度减薄表面积增加。
A、单向拉应力B、双向拉应力C、单向压应力D、双向压应力参考答案：B8.复合模与级进模比较则。
A、复合模的生产效率较高B、复合模的生产安全性较高C、复合模冲制的工件精度较高D、复合模冲制的工件的形状不受限制参考答案：C9.冷作硬化现象是在时产生的。
A、热矫正B、冷矫正C、火焰矫正D、高频矫正参考答案：B10.在乙炔气割中，切割面平面度指的是()。
A、波纹峰—谷之间的高度B、切割面的凸凹程度C、割口上边的烧塌程度参考答案：B11.模具能正确安装在压力机上的高度是A、h 模<H 机最小B、H 机最小<h 模<H 机最大C、h 模>H 机最大参考答案：B12.送料方向不仅影响工人操作的安全性和方便性，而且还影响定位的可靠性。
确定送料方向时，下面说法正确的是：A、工序件有大、小头的，一般是拿住大头往前送B、工序件一面是平直、一面带曲线的，一般是拿住平直面往前送C、工序件一面浅一面深的，一般是拿住深的一面往前送D、以上都是参考答案：D13.金属冷塑性变形产生内应力，这种内应力的存在会()金属的强度。
压力加工及基础
切削加工螺钉
局部镦粗加工螺钉
二、金属的锻造性能
金属的锻造性能是衡量材料经受压力加工难易程度的工 艺性能，它包括塑性和变形抗力两个因素。塑性高，变 形抗力小，则锻造性能好；反之，锻造性能差。 影响金属锻造性能的因素主要包括金属的本质和变形 条件两个方面：
1. 金属的本质
1) 化学成分的影响：
一般纯金属的锻造性能优于合金的锻造性能。 低碳钢比高碳钢好，碳钢比合金钢好。
4) 选择锻压设备：
根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、设备 的锻造能力等因素，并结合工厂现有设备条件综 合确定锻造设备。
5) 汽车半轴的自由锻造工序：
二、模型锻造
模型锻造是金属在外力作用下产生塑性变形并充满模膛 而获得锻件的方法，
常用模锻设备：模锻锤、热模锻压力机、平锻机和摩擦 压力机等。
过热：
加热温度过高或加热时间过长而引起晶粒粗大 的现象，从而使其锻造性能变坏。可通过反复 锻造和正火来细化晶粒
过烧：
加热温度过高，接近金属的熔点时，使晶界出现 氧化或熔化的现象。过烧后金属失去了锻造性能， 不能挽回。
必须合理控制锻造温度范围：
也就是确定始锻温度与终锻温度范围
始锻温度：锻造所允许的最高加热温度， 不能产生过热和过烧缺陷
按所用设备类型的不同，模型锻造可分为：锤上模锻、 压力机上模锻等。
1. 锤上模锻
锤上模锻所用的设备：蒸汽—空气模锻锤、无砧 座模锻锤和高速锤等。
1) 锻模结构：
锻模有带有燕尾的上模和下模组成。 燕尾和斜楔配合分别安装在锤头和模座上； 键槽和键配合，起定位作用，防止锻模前后移动； 锁扣与上模凹入的部分配合，防止锤击时上、下模产生 错移； 起重孔是为安装锻模方便而设置的。
冲压工初级理论考核大纲、复习题.
冲压⼯初级理论考核⼤纲、复习题.2011年职业技能鉴定综合能⼒[冲压⼯（初级）]考试考核⼤纲本⼤纲依据汽车冲压⼯《职业标准》规定的基础理论知识部分和对初级冲压⼯⼯作要求（技能要求.相关知识）部分制定。
⼀、考核内容(⼀) 基础理论知识1.熟悉冲压作业⼈员相关安全⽣产法律法规。
2.熟悉冲压作业⼈员相关安全⽣产职业道德规范。
3.熟悉冲压⼯规程和作业指导书。
4.了解冲压概念.特点.及应⽤。
5.了解冲压⼯艺的加⼯原理6.了解冲压⼯序的分类。
(⼆) 冲压⼯艺理论知识1．冲裁：（1）冲裁加⼯原理（2）冲裁件的⼯艺性（3）冲模的压⼒中⼼（5）凸.凹模间隙（6）凸.凹模⼯作部分尺⼨和公差（7）冲裁时的压⼒（8）凸模与凹模的固定（9）定位装置（10）卸料及顶料装置(11)排除⼯件或废料的漏料孔和排除槽（12）冲模闭合⾼度(13)冲裁件质量分析2．弯曲：（1）弯曲变形分析（2）弯曲件的⼯艺性（3）弯曲件的弹复（4）弯曲凸凹模的间隙（5）提⾼弯曲件精度的⼯艺措施（7）弯曲件产⽣废品原因及消除⽅法3．拉深：（1）拉深基本原理（2）拉深件的⼯艺性（3）变薄拉深（4）拉深模⼯作部分尺⼨的确定（6）拉深凸模与凹模的圆⾓半径（7）压边圈的采⽤及其类型（8）拉深件的废品种类.产⽣原因及预防⽅法4．成形：（1）胀形（2）翻边（3）缩⼝（4）整形(三) 冲压设备理论知识1.常⽤压⼒机的分类和规格2.压⼒机的选择：压⼒机的许⽤负荷.⾏程和⾏程次数.最⼤装模⾼度.压⼒机的台⾯尺⼨.压⼒机的精度3.板料⾃动送料装置：辊式送料装置4.⾃动化冲压⽣产线（四）冲压材料和热处理理论知识1.常⽤冲压材料2.冲压常⽤⾦属材料规格3.冷挤压模具材料4.常⽤冷挤压模具钢的基本要求5.常⽤⾦属材料牌号（五）汽车覆盖件质量问题1.破裂（1）不同部位的破裂的原因分析（2）破裂问题的防⽌措施2.起皱：（1）起皱的分类（2）各类起皱的原因分析（3）起皱问题的防⽌措施3.尺⼨精度问题：尺⼨精度（六）冲压安全技术1.冲压⽣产的特点与不安全因素分析2.压⼒机安全装置：（1）压⼒机安全装置应具有的基本功能及分类（2）压⼒机安全控制装置（3）压⼒机安全防护装置3.冲压模具的安全技术：（1）冲模安全技术要求（2）冲模的安全技术装置（3）冲模其他安全措施（4）冲模安全监测装置（5）冲模安装.调试与拆卸中的安全4.冲压⽣产中的⼿⽤⼯具：⼿⽤⼯具和⼿⽤⼯具操作要点5.冲压事故与冲压⽣产环境：冲压事故.冲压⽣产环境⼆.考试题型及题量1．理论（120分钟）：单项选择题（40题，共40分）判断题（30题，共30分）简答题（5题，共30分）2．实作（30分钟）：考试内容：冲压模具的维护及保养需掌握的技能：（1）.冲压压机⼒的安全使⽤⽅法及要求（2）.冲压模具的安装⽅法及要求；（3）.冲压模具的调整⽅法及要求；（4）.冲压模具的维护及保养⽅法要求；（5）.能正选择和使⽤冲压模具安装及调试所需辅助物品。
冲压检验员培训
热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件， 但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。
4、冲压板材
（1）冲压用材料费用占冲压件成本的60-80%
板料的尺寸规格
a. 厚度t（系列化） mm、1.0 mm……
b. 带料（薄）
0.3mm、0.5mm、0.8 c.块料（厚）
（2）冲压材料的冲压性能要求：冲压材料是影 响零件质量和模具寿命的重要因素。
（4）常见冲压用材料规格：
08，08F，08AL；（中国）
SPCC，SPCD，SPCE；（日本）
ST12，ST13，ST14；（德国）
1）冷轧钢牌号 SPCC——表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢
带，相当于中国Q195-215A牌号。S为钢Steel的 缩写，P为板Plate的缩写，第三个字母C为冷 Cold的缩写, 第四个字母C商业Commercial的缩 写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为 SPCCT。 DC01
1）一般含碳量0.05-0.15%的低碳钢具有良好塑 性
2）材料晶粒大小对塑性的影响： A、粒大（桔皮状）—塑性低—成形易破裂 B、晶粒过小----成型后弹复增加
C、一般取0.8-2mm板材，晶粒度以5-9级为 好，同一批钢板相邻级别以不超过2-5级为好
3）材料应具有抗压失稳起皱的能力
4）具有良好的机械性能及较大的变形能力。 金属材料的机械性能是指抗拉强度、屈服强度、 延伸率、硬度﹑塑性应变比。
2、冲压加工的优点：
A、节省原材料，且利用率高 B、操作工艺方便 C、成本低 D、生产效率高，便于自动化和机械化 E、可以获得其它加工工艺难以加工的复杂的
零件和制品 F、尺寸精度高，质量稳定，互换性好 G、可以获得强度高，刚度大，重量轻的零件
第10章 锻造成形
第一节 塑性成形理论基础
第一节 塑性成形理论基础
一、塑性变形机理
多晶体金属的塑性变形由晶内变形和晶间变形所 组成。 晶内变形是指晶粒内部的变形，主要方式为滑移和 孪生。滑移变形容易进行，是主要的变形方式；孪 生变形比较困难，是次要的变形方式。
晶间变形是指晶粒间的相对位移，包括晶粒间的 相对滑动和转动，如图5-2所示。
一、自由锻（Free Forging）
锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，通过金 属体积的转移和分配，使坯料、铸锭产生局部或全部 的塑性变形，以获得具有一定几何尺寸、形状和质量 的锻件的加工方法。自由锻是在自由锻设备上利用简 单的通用性工具（如砧子、型砧、胎模等）使坯料变 形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方 法。
③板材冲压常用的原材料有低碳钢以及塑性高的合金钢和有 色金属，多是表面质量好的板料、条料或带料，产品重量轻、 材料消耗少、强度高、刚性好。
④冲压件的尺寸公差主要由冲模来保证，因此产品具有足够 高的精度和较低的表面粗糙度，尺寸稳定，互换性好。但冲模 制造复杂、成本高，只有在大批量生产条件下，其优越性才显 得突出。
第二节 金属塑性成形方法
(4)冲裁件的排样
排样是指落料件在条料、带料或板料上合理布置的方法。图5-31为 同一个冲裁件采用四种不同排样方式时材料消耗的对比情况。
第二节 金属塑性成形方法
（一）自由锻基本工序 4 错移
错移是指将坯料的一部分相对于另一部分平移错开，但 仍保持轴线平行的锻造工序。
5 锻接 锻接是指将坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两坯
料在固相状态下结合的方法。
6 弯曲 弯曲是指采用一定的工模具将坯料弯成规定外形的锻造
工序。
第二节 金属塑性成形方法
冲压模具毕业设计论文
冲压模具毕业设计1.绪论1.1冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。
冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。
冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。
冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。
冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲件的专用工具。
冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。
冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。
与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。
主要表现如下。
(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。
所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。
冲压模具基础培训课件(PPT 68页)
固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其 完整性的能力。 影响金属塑性的因素包括两个方面：
➢ 金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等；
➢ 变形时的外部条件，如变形温度、变形速度以及
变形方式等
（2）变形抗力：
反映了金属在外力作用下抵抗塑性变形的能力。
影响变形抗力的因素：
✓ 金属的内部性质 ✓ 变形条件(即变形温度、变形速度和变形程度)
1 冲压工艺基础
表1-6 冲模常用一般零件的材料及热处理要求
1 冲压工艺基础
表1-7 常用冷变形模具钢的预热和加热规范
钢号
T 8A T 10A 9M n2V CrW M n 9CrW M n 9SiC r G Cr15 C r1 2
Cr12M oV
Cr6W V W 18Cr4V W 6M o5Cr4V2
b) 冲孔模
c) 剪切模
d) 修边模
e) 切口模
图1-1 冲裁模常见结构
f) 剖切模
1 冲压工艺基础
（2）弯曲模 将坯料弯曲成一定形状的模具。
1—上模板；2—凸模；3—压边圈；4—定位板；5—凹模； 6—凹模固定板；7—下模板 图1-2 弯曲模
1 冲压工艺基础
（3）拉深模 将平板料变成一定形状的空心件的模具 （如图1-3）。
a）随着温度的升高，发生了回复与再结晶
主
b） 温度升高，临界剪应力降低，滑移系增加
要
原
c） 新的塑性变形方式—热塑性的产生。
因
d） 温度升高导致晶界的切变抗力显著降低，
晶界易于滑动
✓ 变形速度（单位时间内的变化量） a）高速时，位错更快的运动，金属晶体的临界 剪应力升高，塑性降低
b）变形速度低，变形体吸收的变形能可转化为 热能，使变形体温度升高，使金属软化。 ✓ 应力应变状态
钣金工艺及模具冲压介绍解析
东莞龙光电业有限公司
钣金产品以及加工工艺介绍
钣金部主要生产机柜、机箱、插框、拉手条、门板类等产品。
我公司主要钣金加工设备有： 1.下料设备：普通剪床、数控剪床、激光切割机、数控冲床 2.成形设备：普通冲床、网孔机、折床和数控折床。 3.焊接设备：氩弧焊机、二氧化碳保护焊机、点焊机、机器人焊机。 4.表面处理设备：拉丝机、喷沙机、抛光机、电镀槽、氧化槽烤漆 线 5.调形设备：校平机
焊接：是对焊件进行 局部或整体加热或使 焊件产生塑性变形， 或加热与塑性变形同 时进行,实现永久连接 的工艺方法.可分为:手 工电弧焊、气体保护 电弧焊、激光焊、气 焊、段焊和接触焊.我 司主工采用气体保护 焊和接触焊.
LASER中TRUMPF L3030的加工精度为±0.1mm,加工范围3000mm*1500mm，加工厚 度为铁板20mm、铝板8mm，不锈钢板12mm，一般不用于加工铝板或铜板，以免损 坏激光头的镜面。通常加工SPCC板用O2作切割气体，加工电解板及不锈钢板用 N2作切割气体。
数控折弯机：折弯上模按其结构形式可分为:直刀、弯刀、尖刀，其中直刀强度最好，
钣金加工一般工艺流程：图面展开、数控编程、下料（剪、冲、 割）、 冲网孔、 校平、拉丝 、 冲凸包、 冲撕裂 、压铆、 折弯 、 焊接、 表处、组装 。
钣金工艺中常遇到的一些问题
❖ 钣金加工时会经常遇到一些问题，需要你去优化它的工艺，使其成为 一个良品或达到一个特定的目的。下面就简单来介绍一下我们在钣金 加工时同，经常要注意到的一些工艺问题。
❖ 折弯成型时一般是利用长边包短边的加工方式，然后在相应角落处开 工艺孔，工艺孔的大小一般由板厚而定，板厚增大时,工艺孔的大小 也要相应增大，否则折弯时会产生棱角。
冲压变形基本原理
﹡改变坯料局部区域的温度
《冲压工艺及模具设计》
第1章 冲压变形的基本原理
《冲压工艺及模具设计》
第1章 冲压变形的基本原理
《冲压工艺及模具设计》
第1章 冲压变形的基本原理
A－变形区；B－传力区；C－已变形区 图１.３.３ 变形趋向性对冲压工艺的影响
《冲压工艺及模具设计》
1.4 板料冲压成形性能及冲压材料
2.变形抗力及其指标 金属产生塑性变形的力为变形力，金属抵抗变形的力称为 变形抗力。通常以真实应力作为变形抗力的指标。 《冲压工艺及模具设计》
H0 HK 镦粗率： c 100% H0
第1章 冲压变形的基本原理
1.1.4影响金属的塑性与变形抗力的因素
1.影响塑性的因素 内因 ：化学成分的影响；组织结构的影响 外因：变形温度 ；变形速度 ；变形的应力状态 2.影响金属变形抗力的主要因素 1)化学成分及组织的影响 2)变形温度对变形抗力的影响(如图1.1.3) 3)变形速度对变形抗力的影响 4)变形程度对变形抗力的影响 5)应力状态对变形抗力的影响
第1章 冲压变形的基本原理
1.2.1 点的应力与应变状态
１.应力：内力的强度，用σ表示。 2.点的应力状态(如图1.2.1) 3.应变：微小六面体的变形，用ε表示。
主应变
1 2 3
4.点的应变状态 空间一点无论受多少个力，都可简化为九个应力分量。在 静力平衡时，根据剪应力互等定理，可简化为六个应力分量。 主平面：剪应力为零的平面。 主应力：主平面上的应力。 《冲压工艺及模具设计》
1.4.1 板料的冲压成形性能
冲压成形性能: 板料对各种冲压成形加工的适应能力. 抗破裂性、 贴模性、定形性
第1章 冲压变形的基本原理
冲压工艺与模具设计课程标准
冲压工艺与模具设计课程标准课程名称：冲压工艺与模具设计代码：51B016 总学时数：136 （理论课学时数：136 实践课学时数：0 ）学分数： 7适用专业：模具设计与制造一、概述（一）课程性质本课程是模具设计与制造专业的一门核心专业课程。
它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计有机融合，综合性和实践性较强的课程。
使学生掌握冲压工艺的基本知识，掌握冷冲模基本类型和结构，使学生能熟练地设计一般冷冲压模。
（二）课程定位冷冲压模具设计是一门理论性和实践性都较强的课程。
通过本课程的学习，学生能够具备冲压成型工艺分析，成型工艺方案制定、冲压模具设计方案确定、冲压模具典型结构应用及由典型到一般演变、模具制造材料与热处理选择、冲压设备选择等专业能力；资料的收集整理、制定和实施工作计划、检查和判断、理论知识运用等方法能力；沟通协作、语言表达、责任心与职业道德等社会能力。
前续课程：本课程是一门重要的专业课，在开设本课程前，必须学完机械制图、CAD、金属材料、工程力学、公差配合与技术测量、机械设计、机械制造基础等专业基础课程。
后续课程：本课程包含了冲压工艺的基本知识、冷冲模基本类型和结构，为后续的模具制造工艺学、冲压模课程设计、模具数字化设计，模具制造实训，生产实习，毕业实习、毕业设计与答辩等专业课程的学习奠定了必需的基础。
二、课程结构（一）课程设计思路分析冲压模具设计与制造职业岗位任职要求，将职业岗位工作任务融入教学内容。
课程组与企业（公司）共同开发课程，教师与师傅共同承担课程教学任务。
以模具设计与制造专业的职业能力培养为重点，基于工作过程进行教学内容设计，开发学习情景，将课堂延伸到一线工作岗位，“教、学、做”相结合，实施工学交替的“任务驱动”式教学，选择突出学生主作用的教学方法与教学手段，突出考核多元化，教师学生共同参与考核，重在过程考核。
（二）课程结构本课程共有10个教学模块，见表1表1 冲压工艺与模具设计课程模块注：教学时数分配，根据教学的具体情况可作适当调整三、课程及职业能力目标表2 课程目标四、教学内容、要求及情景设计本课程各模块包含的内容与岗位能力要求见表3表3 各模块内容与岗位能力要求五、教学条件（一）教学进度、时间需求及安排注：教学时数分配，根据教学的具体情况可作适当调整（二）课程教学环境和条件要求1．应配备多媒体教室等现代化教学手段，实现了教学模型、图片和动画等图、文、声、像的立体化教学效果和实物投影。
冲压成型实训报告
一、实训目的本次冲压成型实训旨在使学生了解和掌握冲压成型的基本原理、工艺过程及设备操作，提高学生的动手能力和实际操作技能。
通过实训，使学生能够熟练运用冲压成型技术，为以后从事相关行业打下坚实基础。
二、实训内容1. 冲压成型基本原理（1）冲压工艺：冲压工艺是指利用冲模对板材、带材、管材等金属材料进行压力加工，使其产生塑性变形或分离，从而获得所需形状、尺寸和性能的零件或产品的加工方法。
（2）冲压设备：冲压设备主要包括压力机、模具、冲压机械手等。
其中，压力机是冲压工艺的核心设备，其作用是提供冲压所需的压力。
2. 冲压成型工艺过程（1）下料：根据零件图纸，将原材料切割成所需尺寸的板材。
（2）定位：将下料后的板材放置在模具上，确保其位置准确。
（3）冲压：在压力机的作用下，将板材通过模具进行塑性变形或分离，形成所需形状和尺寸的零件。
（4）整形：对冲压后的零件进行整形，使其达到规定的尺寸和形状。
（5）检查：对冲压后的零件进行质量检查，确保其符合要求。
3. 冲压成型设备操作（1）熟悉设备结构：了解压力机、模具、冲压机械手等设备的结构和工作原理。
（2）设备调试：根据生产需求，对设备进行调试，确保其正常运行。
（3）设备操作：按照操作规程，正确、安全地操作设备，完成冲压成型工艺。
三、实训过程1. 实训前期准备（1）了解冲压成型基本原理、工艺过程及设备操作。
（2）熟悉实训场地、设备、工具等。
（3）制定实训计划，明确实训目标。
2. 实训实施（1）按照实训计划，分组进行实训。
（2）在指导老师的指导下，学习设备操作，掌握冲压成型工艺。
（3）完成规定数量的冲压成型零件，并确保质量。
3. 实训总结（1）总结实训过程中的收获和不足。
（2）提出改进措施，提高实训效果。
四、实训结果1. 学生掌握了冲压成型基本原理、工艺过程及设备操作。
2. 学生的动手能力和实际操作技能得到提高。
3. 实训过程中，学生培养了团队合作精神，提高了沟通协调能力。
项目一 冷冲压概述
冷冲压概述
以垫圈的生产为例
用单工序模生产：
用级进模生产：
用复合模生产：
冷冲压概述 二、冲压工序的分类
根据材料的变形特点：分离工序、成形工序 分离工序：分离工序也称冲裁，是指坯料在模具刃口作用 下，沿一定的轮廓线分离而获得冲件的加工方法。主要包括 落料、冲孔、切口（舌）、剪裁、修边等。
冲孔为产品是有 孔的,冲下的是 废料.而落料是 冲下的为产品, 在模板上的是费 料.
级进模又叫连续模，模具内有很多工序就像工站一样，顺着 料带进给方向一次一个工序，最后出产品。 而复合模是指拉伸，冲孔，折弯等工序在模具内一次成型的。
单工序模就是只有一个工序，只能对零件进行一种加工。 复 合膜就是同时完成两道及其以上的加工。 多工位连续级进模 说通俗点就像流水线，原料从一端送入，依次经过各个工位， 冲压一个行程，送进一个步距，逐步冲出所要求的零件
冷冲压概述
成形工序：是指坯料在模具压力作用下，使坯料产 生塑性变形，但不产生分离而获得的具有一定形状和 尺寸的冲件的加工方法。 主要有弯曲、拉深、翻边等。
冷冲压概述
三、冲模
1.冲模的分类 （1）根据工艺性质分 冲裁模、弯曲模、拉深模
（2）根据工序的组合程度分
简单模： 单工序、单工位
级进模： 多工序、多工位
利用帕斯卡原理，以水或油为工作 介质，采用静压力传递进行工作， 使滑块上、下往复运动。
• 基于通常要施加一定的压力才能完成加工的共性，锻造、 冲压与轧制、挤压、拉拨等总称为金属压力加工 • 金属压力加工迫使加工对象发生塑性变形，既改变了尺 寸、形状，又改善了性能，故还称为塑性加工。 • 轧制、拉拨、挤压等方法是将钢锭加工成棒料、板 料、管材、线材等制品，但通常不制成零件，称为 一次塑性加工； • 锻压加工则是在一次塑性加工的基础上，将棒料、板料、 管材、线材等制成具有特定用途的制件（或零件），可 称为二次塑性加工。20世纪后期又流行将塑性加工称为 塑性成形。 返回
冲压模具设计(1-3)
• 有对色优金质属碳：素铜结及构其合薄金钢、板铝及，其国合家金、原镁则合规金、定钛，合钢金等。 非板金旳属表材面料质：量纸可板分、胶为木Ⅰ板(、特塑别料高板、级纤旳维精板和整云表母面等。 ),Ⅱ(高级旳精整表面),Ⅲ(较高旳精整表面
成形质量
材料旳冲压性能好是指便于冲压加工,详细而言指: 成形极限高(成形过程中材料能到达旳最大变形程度,即抗破裂性好)
成形质量好(形状尺寸精度,厚度变化,表面质量以及成形后旳物理机械性能， 即贴模性、定形性好)
第一章 冲压工艺概述
直接反应，但需 专业设备或工装
第三节 冲压变形理论基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续） 以便，易行
例如： 室温下奥氏体不锈钢旳塑性很好，能经受很大旳
变形而不破坏，但它旳变形抗力却非常大；
过热和过烧旳金属与合金，其塑性很小，甚至完 全失去塑性变形旳能力，而变形抗力也很小；
室温下旳铅，塑性很高而变形抗力又小。
变形抗力：
使金属产生塑性变形旳力为变形力，金属抵 抗变形旳力称为变形抗力。
塑性与变形抗力是两个不同旳概念：
第一章 冲压工艺概述
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时旳应力应变关系（续） 几点讨论结论
（1）应力分量与应变分量符号不一定一致， 即拉应力不一定 相应拉应变，压应力不一定相应压应变；举例。 （2）某方向应力为零其应变不一定为零； （3）在任何一种应力状态下，应力分量旳大小与应变分量旳 大小顺序是相相应旳，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等， 则相应旳应变分量也相等，即 若б1＝б2，则有ε1＝ε2。
第六章 板料的冲压成形性能与成形极限
§6.2 现代冲压成形的分类理论
3、冲压成形力学分类的意义及作用
综上所述，可以把冲压变形概括为两大类：伸长类变形与 压缩类变形。当作用于毛坯变形区内的绝对值最大应力、应 变为正值时，称这种冲压变形为伸长类变形，如胀形翻孔 与 弯曲外侧变形等。成形主要是靠材料的伸长和厚度的减薄来 实现。这时，拉应力的成分越多，数值越大，材料的伸长与 厚度减薄越严重。当作用于毛坯变形区内的绝对值最大应力、 应变为负值时，称这种冲压变形为压缩类变形，如拉深较外 区和弯曲内侧变形等。成形主要是靠材料的压缩与增厚来实 现，压应力的成分越多，数值越大，板料的缩短与增厚就越 严重。
类成形时以恢复材料的塑性为主要目的的退火之间 有很大的差别，进行退火的意义和方法也不相同。 例如以极限拉深系数进行一次拉深工序之后，如不 退火，仍然可以继续进行下次变形程度较小的拉深 工序；但以极限胀形系数进行一次胀形加工后，如 不经恢复塑性的退火，再继续进行胀形是不可能的。
伸长类成形与压缩类成形的对比
如减小凹模圆角半径、适当增大压边力或采用 合理的压边间隙。对易产生内皱的拉深件（如锥 形、球形或抛物线拉深件），可采用拉深筋、弧 形压边圈或反拉深等。
§6.2 现代冲压成形的分类理论
3、冲压成形力学分类的意义及作用 2）提高压缩类成形极限的措施
c）以降低变形区的变形抗力为主要目的的退火。 如多次拉深时的中间退火，这时的退火与伸长
§6.2 现代冲压成形的分类理论
1、变形毛坯的分区
a)拉深 b)内缘翻边 c)缩口 冲压成形时毛坯各区划分举例
冲压方法
拉深 翻孔 缩口
变形区
A A A
已变形区 B B B
不变形区 待变形区
无 无 C
传力区 B B C
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第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系（续） 几点讨论结论： （1）应力分量与应变分量符号不一定一致，• 拉应力不一定对 即 应拉应变，压应力不一定对应压应变； （2）某方向应力为零其应变不一定为零； （3）在任何一种应力状态下，应力分量的大小与应变分量的大 小次序是相对应的，即б1＞б2＞б3，则有ε1＞ε2＞ε3。 （4）若有两个应力分量相等，• 对应的应变分量也相等，即若 则 б1＝б2，则有ε1＝ε2。
方板拉深试验——最小阻力定律试验
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
a)
b)
缩口加工中制件各区的划分 A-传力区；B-变形区；C-已变形区。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
1.当D-d较大，h较小，翻边。 2.当D-d较小，h较大时：
a. 拉深后切底切边缘；
b. 将D0增大，翻边后再切 边缘。
变形趋向性对冲压工艺的影响
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
4．最小阻力定律（续） 控制变形的趋向性： 开流 和 限流 开流：在需要金属流动的地方减少阻力，使其顺利流动。 如加大圆角半径和间隙、减小摩擦等。 限流： 在不需要金属流动的地方增大阻力，限制金属流动。 如减小圆角半径和间隙、增大摩擦等。 板料各区的划分： 变形区，传力区， 不变形区，已变形区 弱区先变形，变形区为弱区
S S
一般应力状态：σ 1-σ 3=β σ
式中 σ1、σ3 、σS——最大主应 力、最小主应力和屈服应力； β——应力状态系数 ，一般近 似取1.1。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
3．金属塑性变形时的应力应变关系 弹性变形阶段：应力与应变之间的关系是线性的、可逆的， 与加载历史无关； 塑性变形阶段：应力与应变之间的关系则是非线性的、 不可逆的，与加载历史有关。
（2）常用冲压材料 黑色金属、有色金属、非金属材料
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础 本节小结：
1、塑性变形的基本概念； 2、塑性变形对金属组织和性能的影响； 3、塑性力学基础； 4、金属塑性变形的一些基本规律； 5、冲压材料及其冲压成形性能。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
1）D0/dT小，d0/dT小，拉深 2）D0/dT大，d0/dT大，翻边 3）D0/dT大，d0/dT小，胀形
环形毛坯的变形趋向 （ａ）变形前的模具与毛坯 （ｂ）拉深 （ｃ）翻边 （ｄ）胀形
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
2．冲压成形性能的试验 间接试验，直接试验（模拟试验） （1）伸长率： 其数值大，塑性好。 （2）屈强比： s / b 其值小，允许的塑性
变形空间大。
（3）弹性模量E：刚性系数，其值越大，抗失稳能力强，弹性恢复小。 （4）硬化指数n：其值越大，硬化效应越大，材料均匀变形能力越高。
Lk L0 100 % L0 F0 Fk 100 % F0
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
二、塑性变形对金属组织和性能的影响
金属受外力作用产生塑性变形后不仅形状和尺寸发生变化， 而且其内部的组织和性能也将发生变化。一般会产生加工硬化 或应变刚现象： 金属的机械性能，随着变形程度的增加，强度和硬度逐渐 增加，而塑性和韧性逐渐降低； 晶粒会沿变形方向伸长排列形成纤维组织使材料产生各向 异性； 由于变形不均匀，会在材料内部产生内应力，变形后作为 残余应力保留在材料内部。
五、冲压材料及其冲压成形性能
1．冲压成形性能 材料的冲压成形性能：材料对各种冲压加工方法的适应能力。 冲压加工的依据。 成形极限高 材料的冲压性能好 成形质量好 便于冲压加工
伸长类变形： 当作用在坯料变形区的拉应力的绝对值最大时， 在此方向上发生的变形一定是伸长变形，如胀 形、扩口、内孔翻边。 压缩类变形： 当作用在坯料变形区的压应力的绝对值最大时， 在此方向上发生的变形一定是压缩变形，如拉 深、缩口。
第一章 冲压模具设计与制造基础
复习上次课内容
如何选择冲压设备？
第一章 冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
一、塑性变形的基本概念
变形：弹性变形、塑性变形。
塑性：表示材料塑性变形能力。它是指固体材料在外力作用下
发生永久变形而不破坏其完整性能力。 塑性指标：衡量金属塑性高低的参数。常用塑性指标为延伸率 δ 和断面收缩率ψ 。
第一章 冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础
1．点的应力与应变状态 为了全面、完整地描述变形区内各点的受力和变形情况。 应力——正应力、剪应力 应力状态： 通常是围绕该点取出一个微小（正）六面体（即所 谓单元体），用该单元体上三个相互垂直面上的九 个应力分量来表示。已知该九个应力分量，则过此 点任意切面上的应力都可求得。 主应力状态： 塑性变形可能出现九种主应力状态。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
4．最小阻力定律（续）
限制变形的趋向性措施：
（1）材料本身的特性 冲压工序的性质 工艺参数 （2）板料的应力状态 模具结构参数（如凸模、凹模工作 部分的圆角半径，摩擦和间隙等。 局部加热或深冷：降低变形区的变 形抗力，提高传力区强度。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
类似有应变状态的概念。一般认为金属材料在塑性变形时体积 不变， 因此主应变状态图只有三种。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
三、塑性力学基础（续）
2．金属的屈服条件
屈服——塑性状态，主要取决于两方面的因素： （1）在一定的变形条件（变形温度和变形速度）下材料的物理 机械性质——转变的根据； （2）材料所处的应力状态——转变的条件。 单向应力状态： σ =σ
点的应力状态 a）任意坐标系 b）主轴坐标系
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
9种主应力状态图
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
3种主应变状态图
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
金属的应力-应变图 1-实际应力曲线 2-假象应力曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
硬化曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
（5）板厚方向性系数： b / t 值大些较好
（6）板平面方向性：△r小一些好，各向异性不明显。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
3．板料的机械性能与冲压成形性能的关系
板料的强度指标越高，产生相同变形量的力就越大；
塑性指标越高，成形时所能承受的极限变形量就越大； 刚度指标越高，• 形时抵抗失稳起皱的能力就越大。 成
一般认为金属材料在塑性变形时体积不变，可证明满足：
ε
1
+ε
2
&#冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
4．最小阻力定律
在塑性变形中，破坏了金属的整体平衡而强制金属流动，当 金属质点有向几个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。 在冲压加工中，板料在变形过程中总是沿着阻力最小的方向发 展。这就是塑性变形中的最小阻力定律。
五、冲压材料及其冲压成形性能（续）
4．冲压材料 （1）对冲压材料的要求
a．对冲压成形性能的要求：良好的塑性，屈强比小，• 性模量 弹 高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小。• b．对材料厚度公差的要求：材料的厚度公差应符合国家规定标准。 因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，• 料厚度公差太大，不仅直 材 接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。 c．对表面质量的要求：材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质 的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。• 面质量好的材料，冲压时不易 表 破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律
1．硬化规律 加工硬化： 塑性降低，变形抗力提高。能提高变形均匀性。 硬化曲线： 实际应力曲线或真实应力曲线。表示硬化规律。 这种变化规律可近似用指数曲线表示。
σ =Aε
n
n—硬化指数，n越大，表示在冷变形过程中，材料的变形抗 力随变形程度的增加而迅速的增大，同时材料的均匀变形能力 增强。
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
2．卸载弹性恢复规律和反载软化现象
反载软化曲线
第一章 冷冲压模具设计与制造基础
第三节 冲压变形理论基础
四、金属塑性变形的一些基本规律（续）
3．体积不变条件 金属材料在塑性变形时，体积变化很小，可以忽略不计。
不同冲压工序对板料的机械性能的具体要求有所不同。
工序名称 性能要求
具有足够的塑性，在进行冲裁时材料不开裂；材料的硬度一 般应低于冲模工作部分的硬度。
具有足够的塑性、较低的屈服极限和较高的弹性模量 具有高塑性、屈服极限低和板厚方向性系数大，板料的屈强 比小，板平面方向性系数小。
冲裁 弯曲
拉深
第一章 冷冲压模具设计与制造基础