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第一篇 冲压技术基础1

第1章 冲压技术概论1

1.1 冲压技术的先进性1

1.2 冲压技术和模具工业在国民经济中的重要地位4

1.3 冲压工序的分类5

1.4 冲压成形的理论基础7

1.4.1 塑性成形的基本问题7

1.4.2 塑性变形的应力、应变状态8

1.4.3 塑性变形时的体积不变条件11

1.4.4 塑性条件——屈服准则11

1.4.5 塑性状态时的应力应变关系12

1.4.6 应力状态对塑性和变形抗力的影响14

1.4.7 加工硬化及硬化曲线15

1.4.8 冲压成形的力学特点与分类16

1.4.9 板料冲压成形性能与成形极限18

1.4.10 冲压变形规律及其成形过程控制21

1.5 冲压技术的发展方向22

第2章 冲压用原材料及其性能32

2.1 冲压常用原材料的品种与规格32

2.2 冲压用材料的力学性能38

2.2.1 材料的力学性能及其主要参数38

2.2.2 黑色金属的力学性能39

2.2.3 有色金属的力学性能41

2.2.4 非金属的力学性能44

2.3 板料的冲压成形性能及试验方法44

2.3.1 板料冲压成形性能的涵义44

2.3.2 金属板料成形性能参数指标45

2.3.3 金属板料成形试验45

2.4 板料成形极限图及其应用47

2.4.1 成形极限图的涵义47

2.4.2 成形极限图（FLD）试验47

2.4.3 成形极限图的应用48

2.5 冲压用新材料及其性能49

2.5.1 高强度钢板49

2.5.2 双相钢板50

2.5.3 耐腐蚀钢板50

2.5.4 复合板材50

2.5.5 涂层板51

2.6 国内外常用金属材料牌号对照51

第二篇 冲压工艺57

第3章 冲裁与剪切57

3.1 冲裁变形特点57

3.1.1 冲裁变形过程57

3.1.2 冲裁变形区及其特征57

3.1.3 变形区受力分析57

3.1.4 裂纹的形成与发展59

3.1.5 冲裁力-行程曲线59

3.1.6 冲裁件断面特征带59

3.1.7 变形区材料的加工硬化59

3.2 冲裁间隙60

3.2.1 间隙对冲裁件质量的影响60

3.2.2 间隙对冲模寿命的影响62

3.2.3 间隙对力能消耗的影响63

3.2.4 合理间隙的确定63

3.3 冲裁模具刃口尺寸计算68

3.3.1 冲裁件尺寸与模具尺寸的关系及其测量基准68

3.3.2 模具刃口尺寸和公差计算原则69

3.3.3 模具刃口尺寸计算方法69

3.4 冲裁力和冲裁功73

3.4.1 冲裁力的计算73

3.4.2 卸料力、推件力和顶件力74

3.4.3 压料力75

3.4.4 侧向力75

3.4.5 降低冲裁力的方法75

3.4.6 冲裁功77

3.5 冲裁件的排样与搭边77

3.5.1 冲裁件的材料利用率77

3.5.2 冲裁件的排样77

3.5.3 冲裁件的搭边79

3.6 精密冲裁80

3.6.1 精密冲裁的变形特点80

3.6.2 精密冲裁对原材料的要求81

3.6.3 精密冲裁件结构工艺性82

3.6.4 精冲的排样与搭边83

3.6.5 精密冲裁件的质量84

3.6.6 精冲复合工艺86

3.6.7 精冲力能参数计算和设备选择91

3.7 高速冲裁92

3.7.1 高速冲截对设备和模具的要求92

3.7.2 高速冲裁对剪切力的影响93

3.7.3 高速冲裁对剪切面质量的影响94

3.8 平刃和斜刃剪切95

3.8.1 平刃剪切特点95

3.8.2 平刃剪切力、功95

3.8.3 斜刃剪切特点96

3.8.4 斜刃剪切力、功96

3.8.5 斜剪条料的质量和精度96

3.9 滚剪与振动剪98

3.9.1 滚剪98

3.9.2 振动剪99

3.10 管材与型材剪切99

3.10.1 管材剪切99

3.10.2 型材剪切103

3.11 激光冲裁104

3.11.1 激光冲裁的特点104

3.11.2 设备的分类与加工原理105

3.11.3 激光冲孔与切割105

3.12 非金属材料的冲裁与剪切106

3.12.1 非金属材料的品种106

3.12.2 非金属材料的冲裁方法106

3.13 冲裁件废次品分析及预防112

3.13.1 冲裁件常见废次品及预防措施112

3.13.2 冲裁件质量控制要点112

第4章 弯曲117

4.1 弯曲变形特点117

4.1.1 弯曲受力分析117

4.1.2 弯曲变形过程118

4.1.3 弯曲变形分析118

4.1.4 弯曲变形区应力、应变状态119

4.1.5 弯曲时应变中性层的位置119

4.1.6 弯曲变形区内应力的分布120

4.2 弯曲件毛坯尺寸计算121

4.2.1 有圆角半径（r/t≥0.5）的弯曲件121

4.2.2 无圆角半径或r/t＜0.5的弯曲件125

4.2.3 用试验方法确定毛坯展开长度126

4.2.4 铰链式弯曲件126

4.2.5 棒料弯曲件126

4.3 最小弯曲半径的确定127

4.3.1 最小弯曲半径的理论计算127

4.3.2 影响最小弯曲半径的因素127

4.4 弯曲回弹及提高弯曲件精度129

4.4.1 自由弯曲时的回弹值130

4.4.2 校正弯曲时的回弹角132

4.4.3 影响回弹角的因素133

4.4.4 提高弯曲件精度的技术措施134

4.5 弯曲力的计算138

4.5.1 弯曲过程力-行程曲线138

4.5.2 弯曲力计算的经验公式138

4.6 弯曲模具工作部分尺寸计算139

4.6.1 凸、凹模的圆角半径139

4.6.2 凹模深度140

4.6.3 凸、凹模间隙140

4.6.4 凸、凹模工作部分的尺寸与公差141

4.7 弯曲件的废次品分析及预防141

4.7.1 弯曲件废次品的主要形式141

4.7.2 弯曲件质量控制要点141

4.7.3 弯曲件常见缺陷及消除方法144

4.8 其它弯曲成形方法146

4.8.1 折弯机上的弯曲成形146

4.8.2 自动弯曲机上的弯曲成形149

4.8.3 滚弯机上的弯曲成形157

4.8.4 滚压成形机上的弯曲成形165

4.9 管材与型材的弯曲170

4.9.1 管材弯曲的变形特点和方法170

4.9.2 型材弯曲179

第5章 拉深183

5.1 拉深变形特点183

5.1.1 圆筒形零件的拉深变形过程183

5.1.2 拉深变形的区域划分及主要变形区的应力应变状态184

5.1.3 拉深力-行程曲线184

5.1.4 应变状态图和板厚的分布184

5.1.5 圆筒形件拉深变形规律184

5.2 圆筒形件的拉深185

5.2.1 拉深件毛坯尺寸的确定185

5.2.2 拉深中的主要问题及成形极限197

5.2.3 圆筒形件的拉深工序计算198

5.3 阶梯形圆筒形件的拉深208

5.3.1 阶梯形零件的一次拉深208

5.3.2 阶梯形零件多次拉深209

5.4 盒形件的拉深210

5.4. 1 盒形件的分类与工序分区210

5.4.2 盒形件的毛坯计算211

5.4.3 盒形件的拉深系数、拉深次数及工序尺寸的计算213

5.4.4 盒形件拉深工序计算的新方法219

5.5 带料连续拉深222

5.5.1 分类及应用范围222

5.5.2 带料连续拉深的料宽和进距的计算223

5.5.3 带料连续拉深的拉深系数和相对拉深高度224

5.5.4 带料连续拉深的工序计算程序225

5.5.5 小型空心件带料连续拉深的经验计算法228

5.6 其它拉深方法229

5.6.1 变薄拉深229

5.6.2 流动控制成形（Flow Control Forming,FCF）233

5.6.3 橡胶模拉深234

5.6.4 温差拉深236

5.7 拉深模具工作部分尺寸计算237

5.7.1 凸模和凹模工作部分尺寸确定237

5.7.2 凸、凹模圆角半径238

5.7.3 凸凹模间隙239

5.8 压边力、拉深力和拉深功240

5.8.1 压边力240

5.8.2 拉深力241

5.8.3 拉深功242

5.9 拉深辅助工序243

5.9.1 退火243

5.9.2 酸洗243

5.9.3 润滑244

5.10 拉深件废次品分析及预防245

5.10.1 拉深件常见废次品及预防措施245

5.10.2 拉深件质量控制要点245

第6章 成形250

6.1 胀形250

6.1.1 胀形变形特点250

6.1.2 胀形成形极限及工艺计算251

6.2 翻边254

6.2.1 内孔翻边的变形特点255

6.2.2 普通内孔翻边成形极限及工艺计算256

6.2.3 外缘翻边259

6.2.4 变薄翻边260

6.3 缩口与扩口261

6.3.1 缩口261

6.3.2 扩口263

6.4 复合成形264

6.4.1 半球形件成形265

6.4.2 锥形件成形267

6.4.3 抛物线形件的成形268

6.5 覆盖件的成形269

6.5.1 覆盖件成形的工艺特点和分类269

6.5.2 覆盖件成形工艺性270

6.5.3 覆盖件成形对原材料的要求272

6.5.4 覆盖件成形工艺要素272

6.5.5 覆盖件成形模具的调试278

6.5.6 网格变形分析法和成形极限图的应用280

6.6 校平、整形与压印283

6.6.1 校平283

6.6.2 整形283

6.6.3 压印284

6.6.4 校平、整形和压印力的计算284

6.7 旋压284

6.7.1 旋压工序分类285

6.7.2 旋压件结构设计的一般原则287

6.7.3 旋压主要工艺参数的确定287

6.7.4 旋压件毛坯的确定289

6.7.5 旋压加工时的冷却与润滑291

6.7.6 旋压设备的选择291

6.8 成形件废次品分析及预防297

6.8.1 成形件常见废次品及预防措施297

6.8.2 成形件质量控制要点297

第7章 冲压件的工艺性和工艺设计303

7.1 冲压件的工艺性&.303

7.1.1 冲裁件的结构工艺性303

7.1.2 弯曲件的结构工艺性303

7.1.3 拉深、翻边、胀形件的结构工艺性304

7.2 冲压工艺设计的主要内容及步骤304

7.3 确定冲压工艺方案的一般原则304

7.3.1 冲压变形规律的要求304

7.3.2 冲压件尺寸精度的要求305

7.3.3 操作上的要求305

7.3.4 模具的结构与强度上的要求306

7.3.5 半成品形状与尺寸的确定306

7.4 典型零件冲压工艺设计实例306

7.4.1 摩托车侧盖前支承冲压工艺设计306

7.4.2 玻璃升降器外壳冲压工艺设计308

第三篇 冲压模具315

第8章 冲模结构与设计315

8.1 冲模分类及其特点315

8.2 冲模零部件分类及功能315

8.3 冲模主要零部件结构设计316

8.3.1 工作零件316

8.3.2 定位零件322

8.3.3 卸料、推件零件326

8.3.4 导向零件328

8.3.5 固定零件330

8.3.6 冲模零件的配合要求和表面粗糙度331

8.4 单工序模333

8.4.1 无导向简单落料模333

8.4.2 导板式简单落料模333

8.4.3 导柱式简单落料模334

8.5 复合模334

8.5.1 复合模正装和倒装的比较334

8.5.2 出件机构设计335

8.5.3 复合模的典型结构336

8.6 级进模339

8.6.1 冲压工序设计339

8.6.2 级进模的典型结构339

8.7 高效率、高精度、高寿命多工位级进模342

8.7.1 三高模具的设计和制造特点342

8.7.2 定转子铁芯高速冲裁工艺与模具结构349

8.8 多工位传递模352

8.8.1 多工位传递模的有关参数352

8.8.2 多工位传递模模架352

8.8.3 制件传递与机械手设计353

8.8.4 多工位传递模结构设计要点353

8.8.5 多工位传递模的典型结构354

8.9 精冲模358

8.9.1 精冲的工作原理358

8.9.2 精冲模主要零件的设计要求358

8.9.3 精冲模的结构358

8.10 覆盖件冲模360

8.10.1 覆盖件拉深模的典型结构360

8.10.2 覆盖件翻边模的典型结构360

8.10.3 凸模、凹模及压边圈的结构尺寸362

8.10.4 拉深筋（拉深槛）362

8.11 简易模类型及特点363

8.11.1 低熔点合金模具363

8.11.2 锌基合金模364

8.11.3 聚氨酯橡胶模365

8.11.4 组合冲模366

8.11.5 钢带模371

8.11.6 钢板模374

8.12 冲模总体设计要点375

8.13 冲模的安装与调试377

8.13.1 冲模安装的准备工作377

8.13.2 冲裁模的安装与调试377

8.13.3 弯曲模、拉深模的安装与调试377

第9章 冲模材料及其热处理378

9.1 冲模的服役条件和性能要求378

9.1.1 模具材料的耐磨性378

9.1.2 模具的韧性378

9.1.3 硬度和热稳定性378

9.2 冲模材料的选用原则379

9.2.1 下料冲孔模具用材料的选择379

9.2.2 冲压成形模具用钢的选择380

9.2.3 冷拉深模具用材料的选择381

9.3 冲模常用材料及热处理要求382

9.3.1 冲模常用材料382

9.3.2 冲模常用材料的热处理386

9.4 新型模具钢的性能与应用389

9.5 新型模具钢的锻造和热处理391

9.6 冲模的表面处理技术398

9.6.1 改变表面化学成分的强化方法399

9.6.2 在表面形成各种覆层的强化方法402

9.6.3 不改变表面化学成分的强化方法402

9.7 冲模主要材料的许用应力402

9.8 国内外常用优选模具钢号对照402

第四篇 冲压设备及其控制405

第10章 冲压用设备及其控制405

10.1 概述405

10.2 常用压力机的分类及规格405

10.2.1 分类405

10.2.2 压力机的主要技术参数407

10.2.3 规格408

10.3 压力机的选择414

10.3.1 压力机类型的选择414

10.3.2 压力机规格的选择415

10.3.3 应用实例417

10.4 现代精密高速压力机417

10.4.1 精密冲裁压力机417

10.4.2 速压力机的分类和规格418

10.5 板料冲压多工位压力机422

10.5.1 板料冲压多工位压力机的特点422

10.5.2 板料冲压多工位压力机的结构423

10.5.3 板料多工位压力机的主要类型和规格424

10.5.4 板料冲压多工位压力机技术参数的选择425

10.6 数控冲切及步冲压力机425

10.7 冲压设备的计算机控制426

10.7.1 概述426

10.7.2 冲压设备CNC的体系结构426

10.8 冲压FMS和冲压CIMS428

第11章 冲压机械化与自动化431

11.1 概述431

11.1.1 冲压生产自动化的种类431

11.1.2 冲压自动化系统的组成431

11.1.3 冲压自动化程度的确定432

11.2 一次供料和送料装置433

11.2.1 一次供料装置433

11.2.2 一次送料装置436

11.3 二次送料装置449

11.3.1 送料装置450

11.3.2 辅助机构460

11.4 冲压机械手467

11.4.1 概述467

11.4.2 冲压机械手的主要结构468

11.1.3 冲压机械手举例471

11.5 自动保护和检测装置472

11.6 自动冲压设备与自动冲模475

11.6.1 普通压力机的自动化改装475

11.6.2 自动冲模476

11.7 冲压自动线493

11.7.1 单机冲压自动生产线493

11.7.2 冲压自动生产线495

11.8 冲压柔性加工系统499

11.8.1 柔性加工系统的发展和特点499

11.8.2 冲压柔性加工的基本类型500

11.8.3 冲压柔性加工系统的主要组成502

11.8.1 国内自行开发的冲压柔性加工系统简介505

第五篇 冲压新技术508

第12章 特种成形技术508

12.1 概述508

12.2 爆炸成形511

12.2.1 爆炸拉深512

12.2.2 爆炸胀形517

12.2.3 其它爆炸成形方法521

12.3 电液成形523

12.3.1 电液成形原理523

12.3.2 电液成形方法523

12.3.3 电液成形工艺参数选择525

12.3.4 典型零件的电液成形526

12.3.5 电液成形的特点及应用527

12.4 电磁成形528

12.4.1 电磁成形原理528

12.4.2 电磁成形加工方法528

12.4.3 磁成形工艺与工装设计要点529

12.4.4 磁成形技术特点532

12.5 液压成形533

12.5.1 板材液压成形533

12.5.2 管材液压成形546

12.6 超塑性成形552

12.6.1 金属超塑状态下的特性552

12.6.2 金属超塑性的特定条件552

12.6.3 超塑性气压成形553

12.6.4 超塑性挤压成形558

12.6.5 超塑性成形与扩散连接（SPF/DB）复合工艺560

12.6.6 其它超塑性成形方法562

12.6.7 超塑性制模技术563

12.7 蠕变成形567

12.8 激光成形技术568

12.9 板材多点成形技术573

12.10 板材单点渐近成形技术575

12.11 拉力成形576

12.12 扩展成形577

第13章 数字化冲压成形关键技术及其应用579

13.1 概述579

13.2 冲压件样品柔性快速生产技术579

13.2.1 样品制造的特点和类型580

13.2.2 样品制造的流程580

13.2.3 样品制造常用设备581

13.2.4 冲压件少量样品生产工艺590

13.2.5 量产样品制造工艺595

13.2.6 基座的少量样品与量产样品制造工艺方案比较596

13.3 快速原型／模具制造技术597

13.3.1 快速原型／模具制造技术的形成及发展597

13.3.2 快速成型技术基本原理597

13.3.3 快速成型技术的应用599

13.3.4 快速成型技术典型方法600

13.3.5 RPM常用的成型材料602

13.3.6 快速成型制造模具603

13.3.7 快速成型／模具制造技术展望605

13.4 冲压成形过程的数值模拟606

13.4.1 冲压成形有限元模拟技术简介606

13.4.2 冲压成形数值模拟软件系统607

13.4.3 冲压成形的数值模拟与参数优化实例610

13.5 计算机辅助工艺规划（CAPP）614

13.5.1 冲压工艺CAPP系统614

13.5.2 智能CAPP系统616

13.5.3 冲压CAPP系统举例618

13.6 冲模CAD/CAM625

13.6.1 概述625

13.6.2 冲模CAD/CAM系统的组成625

13.6.3 模具设计准则和数据处理626

13.6.4 冲模CAD中的几何造型626

13.6.5 冲裁CAD/CAM系统627

13.7 CAx集成过程的数据管理技术和网络化设计与制造630

13.7.1 产品数据的特点630

13.7.2 产品信息传递的途径631

13.7.3 集成化产品数据管理平台632

13.7.4 网络化设计与制造简介636

13.7.5 冲压产品及模具信息集成技术639

第六篇 冲压生产过程及管理技术644

第14章 冲压生产与质量管理、环境保护及安全防护14.1 概述644

14.2 冲压生产管理644

14.3 冲压件质量控制644

14.3.1 新零件的质量认可程序645

14.3.2 产品、工艺和模具的设计控制645

14.3.3 环境的控制646

14.3.4 文件与资料的控制646

14.3.5 设备、仪表与工装的控制646

14.3.6 原材料的控制647

14.3.7 过程控制647

14.3.8 外协加工质量控制648

14.3.9 过程检验控制648

14.3.10 服务质量控制及质量信息反馈649

14.3.11 人员素质控制649

14.4 冲压件的检测与检具649

14.4.1 冲压制件的检测原则649

14.4.2 检具以及设计原则650

14.5 冲压生产中的声害及防治650

14.5.1 噪声对人体及环境的危害650

14.5.2 噪声的允许标准651

14.5.3 冲压车间噪声以及控制目标652

14.5.4 噪声产生的原因652

14.5.5 噪声控制的方法和措施653

14.6 冲压生产的安全防护655

14.6.1 冲压生产的不安全因素分析655

14.6.2 安全防护655

第15章 冲压生产的经济性分析668

15.1 概述668

15.2 冲压生产的成本分析668

15.2.1 冲压件的成本构成对工艺决策的主要影响668

15.2.2 成本对工艺决策的主要影响668

15.2.3 工艺决策中常用的模具价格的估算方法669

15.3 冲压件材料消耗669

15.3.1 冲压件材料消耗工艺定额的构成669

15.3.2 冲压件材料消耗工艺定额的计算方法670

15.3.3 冲压件材料消耗工艺定额明细表及计算方法举例672

15.3.4 冲压件材料消耗工艺定额计算法举例673

15.4 降低冲压生产成本的措施674

15.5 技术经济分析676

15.5.1 技术经济一体化与企业成本管理工程676

15.5.2 飞机组合模的成本分析示例678

参考文献679