压力机上模锻

冲压加工要求被加工材料具有较高的塑性和韧性， 较低的屈强比和时效敏感性，一般要求碳素钢伸长率 δ≥16%、屈强比σs/σb≤70%，低合金高强度钢δ≥14%、 δs/δb≤80%。否则，冲压成形性能较差，工艺上必须 采取一定的措施，从而提高了零件的制造成本。
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1、板料冲压分类
将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法。优点为可 消除内应力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低变形 抗力，减少设备的动力消耗。
2、板料冲压特点
① 工艺过程较简单，易实现机械化与工业化，生产率高，加 工成本低。 ② 可成形复杂形状的制件，而且废料少，材料利用率高。 ③ 制件尺寸精度高、表面质量好、互换性好，不需机加工。
3、摩擦压力机上模锻
飞轮工作原理：
飞轮为打滑飞轮，外圈6由拉紧螺栓4和碟簧7夹紧在内 圈2上。当冲压载荷超过某一预定值时，外圈打滑，消耗 能量，降低最大冲压力，达到保护压力机的目的。
打滑飞轮结构图
1、主螺杆 2、内圈 3、摩擦片 4、拉紧螺栓 5、摩擦材料 6、外圈 7、碟簧 8、压圈
3、摩擦压力机上模锻
2、曲柄压力机上模锻： 曲柄压力机的结构与传动原理如下图所示，吨位一般 为200—1200kN；
曲柄连杆视频1
曲柄连杆视频2
2、曲柄压力机上模锻： 曲柄压力机的结构与传动原理如下图所示，吨位一般 为200—1200kN；
2、曲柄压力机上模锻： 曲柄压力机实物图
2、曲柄压力机上模锻： 曲柄压力机实物图
锻件类型： ①局部墩粗类锻件 ②孔类锻件
③管类锻件
④联合锻件
4、平锻机上模锻
4、平锻机上模锻
一、规格： ①公称压力一般为 500～31500千牛 ； ②最大可锻棒料直 径为25～230毫米 。 二、结构组成：
平锻机
凸模（冲头）
活动凹模 切断机构
视频5
4、平锻机上模锻 平锻机上模锻特点是： 1）坯料都是棒料或管材，坯料长度几乎不受限制，并且只 进行局部（一端）加热和局部变形加工，因此可锻造立式 锻压设备上不能锻造的某些长杆类锻件。 2）锻模有两个分模面，锻件出模方便，可以锻出在其它设 备上难以完成的在不同方向上有凸台或凹槽的锻件。 3）需配备对棒料局部加热的专用加热炉。 4）是高效率、高质量、容易实现机械化的锻造方法，但设 备结构复杂，价格贵，适用于大批量生产。
4、冲压设备-剪床
剪床视频-6普通剪床 剪床视频-7世界最先进剪床(日本)
4、冲压设备-冲床 冲床就是一台冲压式压力机。冲压工艺由于比较传 统机械加工来说有节约材料和能源，效率高，对操 作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机 械加工所无法达到的产品这些优点，因而它的用途 越来越广泛。主要用来完成冲压的各道工序，生产 出合格的产品。
4、冲压设备
冲床的设计原理是将圆周运动转换为直线运动，由主电 动机出力，带动飞轮，经离合器带动齿轮、曲轴(或偏心齿 轮)、连杆等运转，来达成滑块的直线运动，从主电动机到 连杆的运动为圆周运动。
连杆和滑块之间需有圆周运动和直线运动的转接点， 其设计上大致有两种机构，一种为球型，一种为销型(圆柱 型) ，经由这个机构将圆周运动转换成滑块的直线运动。冲 床对材料施以压力，使其塑性变形，而得到所要求的形状 与精度，因此必须配合一组模具(分上模与下模)，将材料置 于其间，由机器施加压力，使其变形，加工时施加于材料 之力所造成之反作用力，由冲床机械本体所吸收。
Dmax ——落料件的最大极限尺寸； dmin ——冲孔件的最小极限尺寸； △ ——冲裁件的公差； x ——磨损系数，与冲裁件的精度有关
（5) 冲裁力的计算
冲裁时材料对凸模的最大抗力称为冲裁力，它是选用冲床 吨位和校核模具强度的重要依据。平刃冲模的冲裁力按下 式计算： F= KL δ τ 式中F——冲裁力（N）； L——冲裁轮廓线长度（mm）； δ——板料厚度（mm）；
5)材料利用率可达85%-95%;④生产率高，每小时可生产 400-900件；
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2.3 冲压成形
0 板料冲压定义
板料冲压是利用装在冲床上的设备(冲模)使板料 产生分离或变形、从而获得零件或毛坯的一种塑性成 形方法。它主要用于加工板料(10mm以下，包括金属 及非金属板料)类零件，故称薄板冲压或冷冲压。
(1)分离过程
①弹性变形阶段：凸模接触板料后，继续向下运动的初 始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸、弯曲变形。此时， 凸模下的坯料的一部分相对于另一部分发生错移，但无明 显裂纹。 ②塑性变形阶段：当凸模继续压入、材料中的应力值达到 屈服点时，则产生塑性变形。随着变形增大，冷变形硬化 加剧，出现微裂纹。
具体计算公式如下： 凹 落料时: D (Dmax x)0 凹 冲孔时:
x 0 D (D Zmin)凸 凸 凹
0 d凸 (dmin x) 凸
式中：D凹、D凸——落料凹模、凸模基本尺寸；
凹 xn d凹 (d凸 Zmin 0 )
δ
凸、δ 凹——冲孔凸模、凹模基本尺寸；
特点：
动作较快，可使滑块停在 行程内的任意位置，一旦超 负荷时，只引起飞轮与摩擦 盘之间的滑动，而不致损坏 机件。
摩擦压力机操纵系统原理图
1、分配阀液压缸 2、分配阀 3、液压缸 4、活塞 5、操纵手柄 6、拨叉 7、曲杆 8、操纵杆 9、控 制杆 10、上碰块 11、上行程限位板 12、下行程 限位板 13、下碰块 14、弹簧 15、压力计 16、溢 流阀 17、液压泵 18、电动机 19、油箱
按照冲压时的温度情况有冷冲压和热冲压两种方式。 ① 冷冲压： 金属在常温下的加工，一般适用于厚度小于4mm的坯料。 优点为不需加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费 用较低，缺点是有加工硬化现象，严重时使金属失去进一 步变形能力。冷冲压要求坯料的厚度均匀且波动范围小， 表面光洁、无斑、无划伤等。 ② 热冲压：
通常，在冲裁软钢、铝合金、铜合金等材料时，模具间隙 取板厚的6％～8％左右；冲裁硬钢等材料时，间隙取板厚 的8％～12％左右；厚板或精度较低的冲裁件间隙还可适当 增大。
（4）凸模、凹模刃口尺寸确定
由冲裁过程可知，落料件的尺寸是由凹模刃口尺 寸决定的，冲孔件的尺寸则是由冲孔凸模尺寸决 定的。 考虑到模具磨损后将使凹模尺寸变大、凸模尺寸 变小，因此，凸模、凹模尺寸确定的原则为：落 料时，以落料凹模为设计基准，凹模刃口的基本 尺寸接近于落料件的最小极限尺寸，凸模比凹模 缩小一个最小间隙值；冲孔时，以冲孔凸模为设 计基准，凸模刃口的基本尺寸接近于冲孔件的最 大极限尺寸，凹模比凸模放大一个最小间隙值。
τ——材料的抗剪强度（MPa）；
K——系数，与模具间隙、刃口钝化、板料性能与厚度等 有关，一般取K＝1.3。
2、变形工序
变形工序是使坯料产生塑性变形而不破裂的工序要包括弯曲、 拉深、翻边、缩口、压肋、胀形等。
1）弯曲
弯曲是利用弯曲模使工件轴线弯成一定角度和曲率的工序。
(1) 变形特点及应力分析 弯曲时毛坯上曲率发生变化的部分是变形区，即在弯曲角α 以内变形。 ① 靠近曲率中心一侧(内层)：切向受压应力，产生压缩变 形； ② 远离曲率中心一侧(外层)：切向受拉应力，产生伸长变 形。 ③ 中性层不变(切向应力为0)。
缺点： 1）设备费用高，模具结构复杂； 2）滑块行程和压力不能在锻造过程中调整，因此不能进行 拔长、滚压等制坯。
3、摩擦压力机上模锻
摩擦压力机（也叫螺旋压力机）是锻造行业中主要设备 之一。摩擦压力机具有万能性大，结构简便，调整维护简便， 便于模具设计，锻件精度高等特点。适用于各种精锻、精整、 精压、压印、校整、校平等工序。
③断裂分离阶段：当凸模继续压入，由于应力集中，已形 成的微裂纹迅速扩大，直至上下裂纹会合，坯料被切断分 离。
（2）冲裁件的质量
蹋角带：坯料被弯曲拉伸断裂时形成。
光亮带：表面光滑，断面质量最好。
断裂带：表面粗糙，略带斜度。
毛刺：微裂纹出现时产生，冲头继续下行时被拉长。
（3）模具间隙
模具间隙大小直接影响冲裁件的质量、冲裁力的大小和模 具寿命。间隙合适时，上下裂纹自然汇合，冲裁件断口表 面平整、毛刺小，光亮带约为厚度的1/3左右，且冲裁力小； 间隙过大时，材料的弯曲拉伸变形增大导致制件拱弯，上 下裂纹不重合，致使断口光亮带变窄，圆角和剪裂带斜度 增大，毛刺大而厚，很难去除；间隙过小时，上下裂纹也 不重合，因产生二次剪切而形成两个光亮带，断口较光洁， 但端面出现挤长的薄毛刺，而且模具刃口极易磨损钝化， 降低模具寿命。
第二章
第三次课
第三次课 压力机上模锻
回顾 金属塑性成型的基本原理
概述、冷变形、冷变形再加热、热变形、锻造性
锻造成形
自由锻：设备、基本工序(镦粗、拔长、冲孔)、工艺设计 模锻： 锤上模锻：模具、基本工序、工艺设计 压力机上模锻：曲柄压力机、平锻机、摩擦压力机
冲压成形
定义、分类、特点、应用、设备 基本工序 分离：切断、冲裁 变形：弯曲、拉深、翻边 冲压模具：简单模、级进模、复合模 工艺工程 精密冲裁 Go to 冲压成形
设备视频4
3、摩擦压力机上模锻 摩擦压力机上模锻的特点如下： 1）滑块运动速度低，可锻造低塑性合金钢和有色金属；
2）承受偏心载荷能力差，仅适合单膛模锻；
3）打击速度低,可用组合模具,降低生产成本,缩短生产周期； 4）滑块行程不固定，故工艺性广泛。
4、平锻机上模锻 平锻机相当于卧式的曲柄压力机，沿水平方向对坯料施 加锻造压力。
4、冲压设备-冲床
冲床视频8-工作原理演示
冲床视频9-先进设备演示
二、冲压基本工序及工艺过程
1、分离工序
将冲压件与板料按要求的轮廓线分离的工序， 如切断、落料、冲孔。落料和冲孔总称为冲裁。
1）切断
切断是将板料沿不封闭曲线分离的一种冲压方法。它 是一种备料工序，主要是将板料切成具有一定宽度的 坯料，或用以制取形状简单、精度要求不高的零件。
④ 制件强度高、刚性好、重量轻。(加工硬化)
⑥ 采用冲压与焊接、胶接等复合工艺，使零件结构更趋合理， 加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件， 可方便进行CAD/CAM。
3、应用
冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够 制造诸如汽车大梁、压力容器封头一类的大型 零件，又能够制造精密(公差在微米级)和复杂 形状的零件。占全世界钢产60%～70%以上的板 材、管材及其他型材，其中大部分经过冲压制 成成品。冲压在汽车(50%～70%)、机械、家用 电器、日常用品(70%～99%)、电机、仪表、航 空航天、兵器等制造中，都有广泛的应用。
仿真视频3
生产视频a
2、曲柄压力机上模锻：
与锤上模锻比，具有下述特点：
优点： 1）锻造力是压力，坯料的变形速度较低，可锻造较低塑形合金；
2）锻造时滑块的行程不变，每个变形工步在一次行程中即可完成，便 于实现机械化和自动化，具有很高生产率；
3）滑块运动精度高，使模锻斜度、加工余量、锻造公差减小，锻件精 度比锤上模锻高。 4）振动和噪音较小，劳动条件改善。
3、摩擦压力机上模锻
摩擦压力机的基本工作原理是这样的：电动机经一级皮 带传动，带动左右摩擦盘同向旋转。通过操纵控制机构，使 左右摩擦盘交替压紧装有摩擦垫的飞轮外缘。飞轮是与螺杆 固接的。通过螺杆的螺旋运动，使装有螺母的滑块上下运动， 实现锻打和回程。
3、摩擦压力机上模锻
传动原理：
电动机通过摩擦盘带动飞 轮轮缘而使飞轮旋转。双盘 式摩擦压力机应用最广。
3、应用-汽车
3、应用-汽车
3、应用-汽车
3、应用-汽车
3、应用-家电
3、应用-电子
3、应用-电子
3、应用-航空航天
J20
J11源自文库
J10
F22
F35
T50
3、应用-航空航天
3、应用-生活
4、冲压设备 冲压常用的设备有剪床和冲床等。 剪床的主要用途是把板料切成一定宽度的条料，为 后续的冲压备料。(视频介绍b)
2）冲裁 冲裁是利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲 压方法。利用冲裁取得一定外形的制件或坯料称为落 料。将冲压坯内的材料以封闭的轮廓分离开来，得到 带孔制件的方法称为冲孔。落料与冲孔的板料变形过 程和模具结构是相同的，只是作用不同。落料时，冲 下来的部分为制件，带孔的周边为废料；冲孔时，冲 落的部分是废料，留下的带孔部分为制件。